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1、单频网系统集约发展初探湖州广播电视总台科技事业部 姚利平文章摘要：本文通过对FM、DTMB、CMMB三种单频网的系统构成、相干区同步、技术特点等进行分析，提出三种单频网统一规划、布局的可行性；说明DTMB、CMMB单频网系统骨干发射台+直放站覆盖方式的适用性；阐明主干发射站的统一建设、维护、管理对后续建设的优越性。使资源集约利用和多系统集成贯穿单频网建设、发展、运行、管理整个过程。关键词： E1接口 TS流 同步 相干区 延时 PN序列 TOD 微功率 共享高效 集约 主干发射台+直放站由于单频网组网方式具有：频谱利用率高，能扩大有效覆盖范围，适于移动、便携接收等优点。满足了市场利用有限频率提
2、供更多的节目、开展更多增值业务等需求。近几年根据发展的需要，广电正在规划和实施几种单频网系统，由于各种原因存在缺少统一规划、投资成本高、设备综合利用率低、建成后运行分散、管理困难等弊端。对几种单频网进行统一规划，实现资源集约、设备共享、统一运维是十分重要而迫切的问题，下面通过综合分析并提出自己的看法。几种单频网系统统一规划和资源集约利用的初步可行性。单频网系统都通过无线发射传播，它们最大的共同点是需要若干个主干无线发射站组成布局合理的的单频网发射系统。如果几种单频网系统主干发射站能够统一规划布局，将使各项设施得到共享并提高设备的利用率和系统工作的可靠性。那么如何选择单频网系统无线发射点呢？各个
3、地方广电在历史的发展过程中已建有不同用途的无线发射台（站）很多发射台（站）具有地势高、配套基础设施较完善等优势，也存在布局对单频网来说不够合理等问题。对各种单频网进行技术分析，根据其特点和当地实际情况，在最大限度利用现有设施基础上合理调整发射场布局，统一建立满足几种单频网系统要求的主干覆盖网。再利用各种技术根据每个单频网系统自身特点对其再优化，这样既能集约利用各种资源，也能满足各个单频网系统的技术要求。几种单频网系统集约组网技术可性分析 1、 调频同步广播单频网系统调频同步广播现有几种传输链路组成的主流系统：a、基于TS流的数字音频同步传输系统，适用于具有DVB-S、DVB-C等光纤/微波传输
4、链路的调频单频网。b、基于E1接口的数字音频同步广播系统，适用于具有E1接口传输链路的调频单频网。c、混合传输链路调频同步广播系统。该系统通过灵活选取多种不同的传输链路构建调频单频网，具有传输方式多样化、合理利用现有传输链路资源，增加同源传输备份能力等特点，其独特性增强了系统的适应性、灵活性和可靠性，也存在使系统复杂化的缺点。我台用原有通往三县有线光纤网络的E1链路和新建通往主发射站E1微波的方式构建了包括4个传输发射子系统的E1数字音频同步广播系统，原理如图所示1。 图1基于E1接口的数字调频同步广播系统示意图调频同步广播是典型的数字-模拟单频网系统，因为模拟载波信号的特性，调频同步广播的无
5、线发射距离理论上决定于发射机功率、天线增益安装高度等，如果通盘考虑其他单频网的要求选择发射台（站）是可以满足覆盖要求的。调频同步广播系统要处理的重点难点问题是相邻发射信号在相干区的同步问题。2、地面国标DTMB单频网系统2.1、主干发射台（站）构成的DTMB单频网系统原理主流数字多媒体广播标准有：欧洲的DVB-T、美国的ATSC、日本的ISDB-T、我国具有自主知识产权的DTMB标准等。以这些技术标准建立的单频网系统具有相似的系统结构，是当今数字多媒体广播系统中数据同步传输的主流。我国部分地区已建的非DTMB系统，通过前端和接收系统改造可向DTMB单频网系统过渡并融合。这里仅讨论DTMB单频网
6、系统，DTMB单频网是数字-数字单频网，图1可知：节目信号在节目中心通过SFN单频网适配器适配码流速率，同时将GPS送来的时间信息和信道模式信息插入到数据流中并下行传输；在各发射站点的调制器接收下行数据，并根据本地GPS信息和下行数据中的时间信息完成数据同步的延时调整，信号经发射机发射由DTMB机顶盒接收。图2 三个主干发射站构成DTMB单频网系统示意图2.2、地面国标DTMB系统的编码和同步特点国标DTMB传输系统采用了创新的时域同步正交频分复用（TDSOFDM）单多载波调制方式。TDSOFDM独具特色的分层复帧结构是与绝对时间同步的分层帧结构，在物理层为单频网提供与TS流对应的秒同步时钟，
7、 DTMB的帧结构以整秒为单位，靠PN序列进行同步。国标DTMB系统能够在传输物理层对单频网进行同步，实现设备简单，建网成本低。 图3 DTMB同步原理图2.3、国标DTMB单频网系统传播间距保护间隔插入长度420595945帧间隔持续时间55.56us78.7us125us发射机最大传播间距17km24km38km从表可知地面国标DTMB单频网系统发射站的布点必须根据发射机的最大传播距离（17Km38Km），DTMB单频网系统通过选择系统参数：载波模式、内码率、调制方式、PN系列，可达到传输效率和覆盖效果的平衡。DTMB单频网系统在特殊情况下通过补网可实现网络优化，系统中的主干发射站既适用于
8、早中期覆盖，也是后期的重要骨架。3 CMMB单频网系统（1）CMMB单频网系统构成及同步原理。CMMB是我国自主发展的主要面向手机、PDA等小屏幕便携手持终端提供广播电视移动多媒体广播的技术标准。CMMB单频网系统的同步通过CMMB复用器、GPS接收机和激励器（也叫调制器）来实现。从图2可知：复用器、CMMB调制器均需要GPS提供10M、1PPS、TOD信息，结合图3分析CMMB的工作、同步原理：在信号传输前CMMB复用器中的适配器每秒在PMS码流中插入TOD信息，PMS包中携带了与GPS接收机相关的TOD时间标签及到下一级调制器的最大延时等信息，在各发射点的调制器从中读取时间标签和最大延时，
9、和从发射点GPS接收下来的TOD时间和PPS秒脉冲对比，使不同地点的发射机能同时发送。由于二个以上的信号在相干区的接收很难满足码元的同步，还需要通过调整发射机的附加独立延时使接收点（相干区）的多径信号实现真正同步。 图4 CMMB单频网系统示意图 图5 CMMB同步原理图（2）由CMMB单频网系统特性知道CMMB信号循环前缀51.2us，CMMB发射机最大传播距离是 15.36 Km，一般12 Km左右较理想。在3种单频网统一布局主干发射网的情况下，CMMB单频网的优质覆盖需要寻找解决的新途径。 四 DTMB和CMMB单频网传播的新方式主干发射台+直放站中广移动和中国移动的合作，为使用移动的部
10、分基站设施增加发射点和直放站提供了方便，我市CMMB单频网优化是用中移动基站进行补网的，这种有益尝试对CMMB单频网建设降低成本、加快高质量无线网络覆盖产生了巨大的推动，DTMB覆盖也可以借鉴其中的经验。直放站有射频直放站、光纤直放站、移频直放站、射频和光纤混合直放站等，可根据实际情况选用：对楼宇、地下停车场等盲区通过小功率同频转发器就可覆盖；对高速公路,铁路、地铁隧道等还可采用定向天线、泄漏电缆等；对高速列车及外界信号的变化很快的交通工具，可采用具有快速处理数字ALC控制电路的微功率车载直放站；对轮船和游艇有金属外壳、有时远离陆地、接收信号微弱等可在内部安装同频补点器；等等。从造价、安装、建
11、设、维护等方面综合考虑，不改变频率的射频直放站是最经济、最有效的方式，随着DTMB 、CMMB单频网的深度覆盖各种直放站将广泛使用。直放站覆盖方式使FM、DTMB、CMMB三种单频网主干网统一布局成为可能，也为网络优化提供了途径。单频网系统统一规划建设将推动各个方面良性发展（1）使建立统一的摇控、监测、监控系统成为现实，高质量的摇控、监测、监控系统是单频网系统的重要组成部分，也是单频网系统发展的方向。避免了分散单频网系统摇控、监测、监控系统的无序建设。单频网系统统一规划建设是降低资金投入、带动后续领域发展的关键环节。（2）统一的摇控、监测、监控系统的建设使统一运维成为可能。各种单频网系统技术相
12、近、网络涉及面广，统一运行、维护、管理将使各项成本降低，工作效率得到提高，使网络得到更好的管理、维护；也有利于未来各个地方集中人力、物力对各个发射点基础设施进行进一步完善；等等。通过对几种单频网系统统一规划、技术方案优选使各种资源集约利用、设备集成共享；通过处理好单频网系统建设中的难点问题、合理选择发射机功率、天线场型、同频补点覆盖等使网络优化；随着技术发展、链路的融合，单频网系统的信号传输会更便捷，将促使集约率、集成度更高；单频网系统技术的进步将带动单频网应用产业的发展和整合，使建设、运行、管理方式产生新的变革。我相信通过广大技术人员在实践中不断探索、创新，一定会出现更多的新技术、新构想、新方法使单频网系统更好、更快发展，推动我们的技术和工作水平提高，使我们的思维、管理与时俱进，使未来更美好！