■文/徐曉明

地面無線數字電視覆蓋單頻網SFN組網模式與接收不良處理

■文/徐曉明

無線數字電視是基于有線數字電視而產生的一種新型電視接收方式，兩者覆蓋方式有很大區(qū)別。目前，地面無線數字電視在我國的推廣上處于初始階段，覆蓋范圍有待擴大，并且存在接收不良等各類問題，這也導致無線數字電視的推廣受到限制?；诖耍疚脑诤喴治鰡晤l網原理及優(yōu)點的基礎上，闡述了地面無線數字電視覆蓋單頻網SFN的組網模式，最后探討了地面無線數字電視覆蓋單頻網SFN接收不良的有效處理措施。

無線數字電視；單頻網SFN；組網模式；接受不良處理

隨著科學技術的快速創(chuàng)新，廣播電視接收技術的更新速度也有了大幅度的提升。就現(xiàn)階段而言，我國地面無線數字電視的普及率相對較低，主要是因為無線數字電視還存在一些問題，如接收不良、信號干擾等，從而導致地面無線數字電視的推廣受到限制，覆蓋率較低。針對這種現(xiàn)象，在慎重選擇無線數字電視覆蓋單頻網SFN組網模式的基礎上，需采用科學、適宜的措施對單頻網SFN存在的接收不良進行處理，保障單頻網的信號接收質量，從而提升地面無線數字電視的普及和發(fā)展速度。

1.單頻網的原理及優(yōu)點

1.1 原理

單頻網（Single FrequencyNetwork，SFN）屬于一種數字電視覆蓋網絡，主要是由位于不同地點但狀態(tài)同步的多個發(fā)射機構成。單頻網覆蓋是指單頻網在同一時刻以相同頻率向服務區(qū)域發(fā)射相同節(jié)目信號，從而實現(xiàn)對電視節(jié)目的傳輸。單頻網的原理是TS流經過單頻網適配器進行處理和配置，在TS流內融入秒幀初始化包（SIP），并經由節(jié)目分配網絡向各發(fā)射臺進行傳輸，當發(fā)射臺接收到TS碼流后，同步系統(tǒng)會對單頻網同步的時間進行準確計算，補償網絡傳輸時間，依據單頻網適配器的相應工作模式，地面數字電視激勵器會向電視終端傳輸節(jié)目信號，從而實現(xiàn)對電視節(jié)目的傳遞。

1.2 優(yōu)點

在我國頻道資源有限的情況下，通過應用地面數字電視單頻網，能夠實現(xiàn)對電視節(jié)目頻率的科學規(guī)劃，提升頻譜利用率，有利于節(jié)約頻率資源。信號盲點或盲區(qū)是單臺數字電視發(fā)射機發(fā)射普遍存在的問題，而發(fā)射機功率的改善無法解決該問題。地面數字電視單頻網是以多點同頻發(fā)射的方式傳遞電視節(jié)目，通過應用單頻網，有利于解決覆蓋盲區(qū)問題，對提升電視節(jié)目信號的傳輸質量很有幫助。同時，基于單頻網的應用，通過改善單頻網的組網模式，有利于降低數字電視發(fā)射機等設備的添加和維修成本，能夠實現(xiàn)對單頻網發(fā)射網絡的優(yōu)化，也能夠為地面無線數字電視信號的傳輸提供保障。此外，通過科學組網地面無線數字電視單頻網，電視節(jié)目信號的輻射能夠得到改善，有利于降低電磁波污染，減輕電視節(jié)目信號傳輸受到的干擾，對提升單頻網覆蓋均勻度很有幫助。

2.地面無線數字電視覆蓋單頻網SFN的組網模式

地面無線數字電視覆蓋的組網方式主要包括三種，分別是單頻網、雙頻網與多頻網，而應用較為廣泛的是單頻網，主要是因為單頻網具有頻率資源利用率高、覆蓋面積大等特點。單頻網的性能會受調制編碼方式、保護間隔、糾錯碼率等多種系統(tǒng)參數的影響，而對單頻網組網模式的選擇，也應充分參考相關系統(tǒng)參數及實際需求。

2.1 組網原則

地面數字電視單頻網的結構是網絡拓撲結構，如果單頻網的覆蓋區(qū)域存在較大重疊，則信號載噪比會減小，從而導致單頻網覆蓋區(qū)域內不同地區(qū)接收不到信號，即單頻網存在的接收不良問題?；诖?，為了保障單頻網性能的發(fā)揮，在單頻網建設中，應對單頻網組網模式進行慎重選擇，減少單頻網覆蓋的重疊區(qū)，確保單頻網覆蓋區(qū)的各個發(fā)射點能夠以相同的頻率發(fā)射電視信號，降低信號干擾，從而保證電視信號的傳輸質量。

對于單頻網組網模式的選擇，應遵循相應的原則，即單頻網覆蓋范圍內的各個發(fā)射臺的距離應小于但要接近單頻網的理論覆蓋半徑，并選用載噪比門限低的組網模式對單頻網進行組網，選用凈荷速率高的傳輸模式，準確計算系統(tǒng)參數，從而實現(xiàn)對地面數字電視發(fā)射機功率的有效控制，實現(xiàn)TS碼流的最大化傳輸。

2.2 單頻網SFN組網模式分析

單頻網SFN組網包括兩種實現(xiàn)網絡結構，一種是開放式網絡結構，另一種是封閉式網絡結構。其中，開放式網絡結構的構成元素是單個的發(fā)射機，通過應用該結構，有利于降低總體網絡結構形式對單頻網覆蓋范圍之外其他區(qū)域造成的輻射電平限制。針對封閉式網絡結構，在不影響服務條件的情況下，通過應用封閉式網絡結構，有利于降低單頻網覆蓋區(qū)域之外的輻射電平。

基于對單頻網SFN組網結構的確定，根據實際需求的不同，單頻網SFN的組網模式可分為兩種模式，一種是六邊形組網模式（圖1），另一種是三角形單頻組網模式（圖2）。其中，單頻網SFN的六邊形組網模式主要適應于大面積的覆蓋，而單頻網SFN的三角形單頻組網模式所能夠覆蓋的面積相對較小，這也體現(xiàn)出兩種組網模式的不同特點。

圖1 六邊形單頻網

圖2 三角形單頻網

通過分析單頻網SFN的六邊形組網模式可知，六邊形單頻網主要由七個發(fā)射站構成。其中，六邊形單頻網的外圍包括六個發(fā)射功率相同的發(fā)射站，并由外圍六個發(fā)射站以定向發(fā)射的方式向中心位置的第七個發(fā)射站發(fā)射天線。從單頻網覆蓋面積來看，六邊形單頻網的覆蓋面積更大，且覆蓋面積的可調控性比較強，通過利用組合拼接方式，以蜂窩狀結構對六邊形單頻網進行調整，可實現(xiàn)對地面數字電視單頻網SFN覆蓋范圍的擴大。

地面數字電視單頻網SFN三角形組網模式的應用會涉及到對三個發(fā)射站的構建，通過將三個發(fā)射站構建成三角形，可實現(xiàn)對單頻網的封閉式組網。在保證發(fā)射站功率相同的情況下，對于三角形單頻網覆蓋范圍的擴大，只需要通過拼接三角形這一形式的三個發(fā)射站即可實現(xiàn)。

3.地面無線數學電視覆蓋單頻網SFN接收不良的有效處理措施

3.1 調整發(fā)射端

地面無線數字電視發(fā)射端包括發(fā)射站、數字電視轉發(fā)器等。針對地面無線數字電視單頻網SFN因覆蓋重疊區(qū)域大及載噪比低而產生的接收不良問題，可根據實際需求及問題，通過科學調整發(fā)射端予以解決，如提升發(fā)射站輸出功率、利用數字電視轉發(fā)器補充單頻網覆蓋、利用漏纜補充地下空間覆蓋等。

發(fā)射站是接收和發(fā)射地面數字電視單頻網所傳輸電視信號的主體，而發(fā)射站的輸出功率決定著單頻網覆蓋面積的大小。相較于距離單頻網核心位置較近的區(qū)域，偏遠區(qū)域所接收電視信號的質量較差，很容易出現(xiàn)信號接收不良。因此，為了更好地解決單頻網存在的接收不良問題，根據實際需求及發(fā)射站的實際工作情況，可通過提升發(fā)射站輸出功率、提高發(fā)射天線的高度等，實現(xiàn)對單頻網覆蓋區(qū)域內場強的增強，以便在保證信號傳輸質量的前提下，擴大地面數字電視單頻網的覆蓋范圍。

作為一種無線中繼信號增強設備，數字電視轉發(fā)器的應用，是解決電視信號接收不良問題的有效方法之一。根據傳輸方式的不同，數字電視轉發(fā)器主要包括三種類型，分別是光纖、同頻與異頻轉發(fā)器。根據地面無線數字電視信號發(fā)射的實際需求，在充分考慮單頻網覆蓋條件的基礎上，通過選用不同類型的數字電視轉發(fā)器，可實現(xiàn)對單頻網SFN覆蓋的補充，并且數字電視轉發(fā)器的功率有限，對單頻網SFN傳輸信號所造成的干擾可忽略不計。對于數字電視轉發(fā)器的運行時間，不必與單頻網SFN覆蓋范圍內的各發(fā)射機保持相同。有利于保障電視信號的傳輸質量。

地面無線數字電視發(fā)射機輸出信號后的連接方式主要包括兩種，一種是發(fā)射天線連接，另一種是漏纜連接。其中，發(fā)射天線連接主要是用于地面，對地下空間的作用相對較小，這也導致地下車庫、隧道等地下空間很容易出現(xiàn)覆蓋盲區(qū)或盲點。針對這種現(xiàn)象，可利用漏纜連接方式對發(fā)射天線連接進行補充連接，作為一種同軸天線，漏纜連接在地下空間能夠發(fā)揮更大的作用。通過補充漏纜連接，漏纜的外導體經由多個槽孔，會產生高頻能量，并且這些能量會以均勻分布的方式進行輻射，再經轉發(fā)器饋入，從而提升電視信號在地下空間的傳輸質量。

3.2 改善接收端

接收端是指無線數字電視單頻網SFN所傳輸電視信號的接收終端，對于單頻網SFN所存在的信號接收不良問題，可通過改善接收端予以解決，從而保障單頻網信號傳輸的質量?；诘孛鏀底蛛娨晢晤l網SFN的建設，通過選用性能更強、增益更高的接收天線及相應接收設備，提升接收端的抗干擾能力及靈敏度，可實現(xiàn)對接收端接收能力的增強，從而確保信號接收不良問題能夠得到更好的處理。此外，分集接收技術是目前我國針對地面數字電視單頻網SFN接收不良問題的一種理想處理技術。分集接收技術的應用原理是將雙高頻頭接收機設計與二重空間分集技術的應用進行結合，以便在發(fā)射機功率相同的情況下，確保接收信號電平能夠得到提升，從而實現(xiàn)對信號傳輸質量的提升，確保信號接收不良問題能夠得到解決。

4.結束語

綜上所述，地面無線數字電視是廣播電視行業(yè)的核心發(fā)展方向，單頻網SFN的覆蓋范圍及信號傳輸質量，直接影響著地面無線數字電視的發(fā)展速度。針對目前地面數字電視傳播所存在的信號接收不良問題，在應用單頻網SFN的基礎上，通過合理選用單頻網組網模式，調整發(fā)射端，改善接收端，可實現(xiàn)對信號傳輸質量的提升，有利于擴大單頻網的覆蓋面積，保障信號接收效果，對地面無線數字電視的推廣具有一定的促進作用。

[1]楊俊華，谷曉惠.地面無線數字電視覆蓋單頻網SFN組網模式與接收不良處理[J].西部廣播電視，2014（2）.

(作者單位：寧夏青銅峽市廣播電視臺)

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10.19483/j.cnki.11-4653/n.2017.06.030