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索召和（北京吉兆电子有限公司）
【摘 要】本文论述了数字电视地面广播系统建设中存在的问题及建议解决方案，同时对数字电视单频网、多频网及网络规划问题进行了讨论。
【关键字】DTTV，SFN，MFN
概 述
数字电视地面广播系统作为一种无线覆盖传输平台，可以完成多种业务，目前可以开展的业务范围有：
★ 车载移动接收，如公交车、个人用轿车等，收视人群众多，广告收益大；
★ 移动接收，如便携式接收，便携式电视机，笔记本电脑等，未来还可以升级到手机电视；
★ 家庭定点接收，每个家庭可以收看到多套数字电视节目；
★ 公众场合分众定点接收，如宾馆、车站、医院、旅游点等。
系统建设完成后，可以开展的增值业务有：
★ 可以同时转播多套立体声广播；
★ 可以通过该平台发送数据等移动多媒体服务，如IPDC（IP-Datacast）广义数据广播系统，该IPDC系统能提供多样化的商业业务：即时新闻与股市、交通/旅游数据、多媒体传输、交互式网页/主题式内容搜索/影院电影数据与预告片、电子股票、电子商务、交互式广告等。
总之，该系统不仅是一个电视广播系统，同时还是一个多媒体广播系统，在 这个系统平台上，未来可以逐步发展很多增值业务。随着数字电视技术的飞速发展，该系统还可以升级为带回传的双向传输系统，业务范围将不断拓展。
根据国家有关部门规划，2005年1/4的电视台（覆盖全国主要城市）将发射和传输数字电视信号；2008年用数字电视转播北京奥运会；2010年计划全面实现数字电视广播；2015年停止模拟广播电视的播出。
但是在全国很多省市的系统的建设及试验中，普遍存在下列问题：
★ 注重单台发射机的性能，忽略系统整体的性能，不利于系统扩展；
★ 对模拟电视了解比较多，而对数字电视的“网络”性能了解少，所以没有进行网络规划；
★ 对系统的使用要求没有明确的认识，对移动覆盖和固定覆盖的差别认识不够；
★ 对未来数字电视取代模拟电视没有足够的认识，所以系统建设多为短期行为。
鉴于上述问题，本文在大量实践经验的基础上，提出一些建议方案，以供参考。
网络规划
未来的数字电视是一个“网络”，而不是单个“发射台站”，如单频网（SFN）、多频网（MFN），强调网络概念，所以设计思想产生了革命性变化。
未来的数字电视至少是以省、市为一个独立的网络，由多个发射台站组成，播出相同的节目。与原来模拟电视发射系统相比，系统化设计变得尤为重要，所以在建设初期必须考虑网络规划！
1.系统结构
数字电视地面广播系统是一个“网络化”工程，系统平台由3个网络组成，即数字电视单频网、节目分配传输网和远程监控管理网，无线覆盖网由多个发射台站（基站）、单频网前端、演播室（包括编码复用）等组成，以完成广播覆盖功能，是系统的核心部分；远程监控管理网络是系统的重要组成部分，完成系统管理功能；
节目分配及数据传输网络是上述两个网络的纽带，完成节目分配和监控回传等功能。
以前的模拟电视系统，主要考虑单台站覆盖，站点相对较少，所以对远程监控和节目分配网络要求较少，随着网络的扩大，对于数字电视系统，站点管理变的越来越重要，节目分配要求的带宽越来越大，所以在系统建设初期，必须考虑三个网络的规划。
2.系统组成
系统一般由以下5个子系统组成，
编码复用子系统，包括CA子系统等；单频网前端同步子系统（对多频网系统不需要）；发射台站子系统，由多个台站组成，包括天馈、发射、供电、机房环境等；监控系统，包括监控中心和发射台站本地监控系统、收费系统等； 节目分配传输系统，由地面传输网络和接口转换设备等组成。
a.网络的项目需求
首先要明确覆盖范围，及在覆盖区域内有多少可利用的站点资源等，便于系统统一规划；
其次，要明确移动和固定接收的系统覆盖要求，移动接收比固定接收要求高很多，移动能够兼顾固定，但固定不一定能兼顾移动。其中室内便携接收要求的最低空间场强最高，车载移动接收次之，固定室外接收最低，差别可达20dB以上。明确了系统的最终覆盖要求，便于选定合适的系统方案；
第三， 数字电视的覆盖范围不但与天线的相对高度和台站的ERP有关，而且与传输的有效码率（节目数量）有关，如QPSK、16QAM、64QAM等，采用的码率越高覆盖范围越小，所以在选用系统参数时要折中考虑站点的发射功率等因素；
第四，如果是单频网，还必须考虑站点最大距离、移动速度等因素，综合考虑建站密度。
b.系统建设中的具体问题
在系统建设中，首先必须进行网络规划，然后进行系统设计、覆盖设计、系统集成等，在系统安装开通后，还需要进行覆盖效果自动测试、评估，最后对系统进行优化。由于各地的地理条件、可用的站点资源、覆盖要求各不相同，所以在网络建设中必须根据当地条件单独进行设计。
覆盖设计包括站点的布局设计、系统参数选择、功率等级计算等。目前计算采用的参考标准主要是：
★ 采用的数字电视地面标准（系统参数对C/N的要求）；
★ TR101190标准（覆盖最低场强要求，分移动、固定、便携等）；
★ Okumura-Hata数学模型（考虑地形起伏后的覆盖模型）；
★ TS101191（SFN标准或相关标准，规定了站点密度）；
根据SFN要求，确定站点布局；根据站点条件，通过计算确定每个站点的ERP值；根据覆盖范围要求，确定天线场型及功率等级；综合考虑各种因素，平衡各个站点的覆盖区域与覆盖场强；
数字电视要考虑网络化设计，所以站点的标准化设计非常重要。标准设计内容包括：天馈系统的共用设计，天线的下倾设计等；发射系统的标准设计，避免ERP差别太大的情况；远程监控系统的标准设计，要与站点设计独立，便于扩展。
随着系统的扩展，上述标准设计变的尤为重要。
c系统评估与优化
系统安装调试完成后，需要对覆盖范围进行测试，以评估覆盖效果，同时系统测试可以为下一步系统优化提供依据；
系统测试主要包括：移动覆盖测试和固定场强分布测试（特殊情况下使用）；测试采用自动测试系统测试。
测试完成后，可以与原设计进行比较，同时通过系统分析，找出覆盖偏差的原因，通过调整天线场型和系统参数，使系统尽可能优化。
3单频网
a.数字电视单频网的特点
数字电视单频网就是由多个发射台发射组成的数字电视覆盖网络，所有发射台采用同一个频率在同一时间发送同一个节目。
数字电视单频网的主要优点是：
★ 节省频率资源，整个系统只需要一个频率；
★ 小功率多布点，覆盖范围大；
★ 用户在网络覆盖范围内移动接收中不需要更换频道。
数字电视单频网的主要缺点是：
★ 对站点距离有严格要求，因此站点密度大；
★ 需要同步设备；
★ 建网成本高。
典型的系统原理图
单频网系统主要由SFN适配器、GPS时钟、数字电视发射机等组成，与多频网系统（MFN）相比，增加了SFN适配器和GPS时钟设备。
b．单频网的核心技术
单频网的核心技术问题主要为同步问题，主要包括三个同步：
★ 频率同步，即所有发射台的载波频率必须相同；
★ 时间同步，即各个发射台在同一时间播出同一节目；
★ 码元同步，即调制信号的比特率必须同步。
上述同步主要通过GPS时钟和SFN适配器来解决。
GPS时钟主要有两个功能，一是提供10MHz参考频率，一是提供1秒定时脉冲（1PPS）。在锁定状态下频率稳定度可以达到1E～12量级，时间精度达到±50nS。
在中心站SFN适配器对输入的TS流进行巨帧处理（MIP），插入时间、信令等信息，然后送入节目分配网络。在各发射台站，对应的SFN适配器解析MIP包，计算传输延时并自动进行补偿，即可实现单频网同步的要求。
4.多频网
a.数字电视多频网的特点
数字电视多频网是由多个发射台发射组成的数字电视覆盖网络，相邻发射台采用不同的发射频率在同一时间发送同一套节目，所以系统至少需要两个以上频率。
数字电视多频网的主要优点是：
★ 由于相邻站点发射频率不同，所以不需要同步，相对建设成本低；
★ 每个发射台站可以覆盖较大区域，站点间距离没有限制。
数字电视多频网的主要缺点是：
★ 车载用户在大范围内移动接收时需要更换频道；
★ 需要的频道至少2个以上。
b.多频网的适用范围
多频网比较适合于高山台固定覆盖，如解决村村通问题等，利用高山台的优势，最大限度地发挥每个台站的覆盖效率。在目前MPEG2编码的基础上，每个频道至少可以传输10套以上标清节目，最多可达16套左右，覆盖半径在50公里以上。
5.混合组网
所谓混合组网就是在大城市采用单频网，而在城市间高速公路采用多频网大区跨接，减小布点密度。
a.混合组网的特点
单频网与多频网的建设成本不在于是否需要同步设备，而在于建网的站点密度。单频网站间距离有限制，对于高速公路覆盖成本很高；而多频网站间距离没有限制，适合于大区域覆盖，但车载用户在跨区接收时需要换台。混合组网的目的在于汲取单频网和多频网的优点，既可以实现大范围移动覆盖，又可以大大降低系统建设成本。
在城市内采用单频网设计，保证城市移动接收质量；在高速公路沿线采用多频网设计，充分利用每个发射台站的覆盖效率，既保证可移动接收，又可减少站点数量；系统需要的频点大约为2～3个；通过混合组网，可大大降低网络建设费用。
b.混合组网的可行性
混合组网的关键是机顶盒可在两个频率交界处自动换台，这样即可解决车载用户跨区接收的问题，也能保证移动接收性能。
从目前技术看，解决机顶盒自动换台不难实现。可以采用双高频头的方法，也可以采用预先设定频道的方法，目前已经有试验产品，切换时间大约在几秒以内，在高速公路上接收效果用户基本可以接受。
结束语
建设数字电视系统是一个“划时代”的工作，它与原来的电视系统相比已经有了很大的变化，所以在系统设计思想、设计原则、服务理念等方面均要有相应的变化。 |
