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数字电视单频网技术讲义索召和2009年1月同方吉兆-2007年10月2•1、数字电视网络化概念/引入运营系统概念•2、单频网的工作原理及实现标准•3、单频网的关键技术•4、系统实施•5、关键设备介绍讲义内容同方吉兆-2007年10月3数字电视网络化概念•未来网络化趋势•在模拟电视时代，广播、电视系统基本以单个台站为主。•在数字电视时代，广播、电视系统以“网络”为主，如数字电视单频网、移动多媒体单频网等。•模拟到数字技术的革命性变化，必然带来未来无线网络建设的革命性变化。同方吉兆-2007年10月4SFN和MFN•数字电视包括单频网（SFN）和多频网（MFN）•单频网：多个发射台站用同一个频率、同一套节目组成的无线覆盖网•多频网：多个发射台站用不同的频率、同一套/或不同的节目组成的无线覆盖网同方吉兆-2007年10月5SFN与/MFN的特点•SFN节省频率资源、系统覆盖面大，但所有站点必须“同步”发射，且站间距离、节目源传输方式等有限制，所以建设成本相对较高。•MFN每个站独立工作，不需要“同步”，单站覆盖范围大，可充分利用高山台站的优势，但占用频率资源多。同方吉兆-2007年10月6SFN与/MFN的特点•一般而言，SFN适用于移动接收、便携接收。•MFN适用于固定接收。•但不排除混合组网。如用于大范围固定覆盖。同方吉兆-2007年10月7SFN与蜂窝网的区别同方吉兆-2007年10月8单频网覆盖同方吉兆-2007年10月9运营系统概念•由于站点多、覆盖范围大，建设中必须首先从系统考虑：•1、系统的先进性，未来10年不会落后；•2、系统的可扩展性，如站点扩展、频道扩展、节目扩展、服务扩展等；•3、系统的自动化程度，远程管理配套；•4、系统的可靠性、可用度。同方吉兆-2007年10月10•1、数字电视网络化概念/引入运营系统概念•2、单频网的工作原理及实现标准•3、单频网的关键技术•4、系统实施•5、关键设备介绍讲义内容同方吉兆-2007年10月11单频网的工作原理•当相邻台站同频发射时，系统必须“同步”•数字电视SFN的要求：•同步：•1、同频：准确度±1Hz，稳定度1E-10•2、同相：（同时）保护间隔+100nS抖动•3、同bit（同码率、同节目）同方吉兆-2007年10月12频域同步-精确的频率同方吉兆-2007年10月13时域同步-精确的时间和码元同方吉兆-2007年10月14数字电视信号（PSK）同方吉兆-2007年10月15同相与保护间隔•在实际使用中，两路信号完全同相是很困难的，所以引入保护间隔概念。•只要两路信号延时落在保护间隔之内，则“同步”成立。•地面数字电视具有抗多径能力•实际上数字电视处理同步信号与处理多径类似。同方吉兆-2007年10月16保护间隔的意义同方吉兆-2007年10月17多径与保护间隔同方吉兆-2007年10月18保护间隔-SFN同方吉兆-2007年10月19接收机处理多径的原理•接收机可以同时接收三个超过门限的载波•处理方式一般有三种：根据先后顺序、根据幅度、根据能量，选择要解调的信号同方吉兆-2007年10月20保护率•在满足上述同步条件下，SFN成立•特别说明：当两路信号场强差超过20dB以上时，不需要同步，弱信号作为干扰处理。同方吉兆-2007年10月21单频网的实现标准同方吉兆-2007年10月22CMMB单频网标准同方吉兆-2007年10月23CMMB调制器同方吉兆-2007年10月24CMMB单频网特点•在具体实现过程中，各设备相互配合实现系统同步。具体为：•（1）GPS接收机提供10MHz频率基准、1PPS（1秒钟一个脉冲）时间基准和TOD消息；•（2）复用器提供每个广播信道帧的起始发送时间、单频网的最大延时和广播信道帧发射时间；•（3）调制器根据接收到的同步信息和GPS接收机提供的当前时间，调整发射时间。同方吉兆-2007年10月25调制参数•循环前缀•循环前缀是位于OFDM数据体前的一段数据，其内容是OFDM数据体尾部数据的拷贝，长度为51.2µs，多径反射信号间的时延差不能超过循环前缀长度。•站间距离•根据多径信号之间的时延差不能超过循环前缀的长度，相邻发射台站之间的最大距离不能超过51.2µs×3×108米/秒＝15.36km，以保证单频网相邻发射台站之间不会产生符号干扰；同方吉兆-2007年10月26•1、数字电视网络化概念/引入运营系统概念•2、单频网的工作原理及实现标准•3、单频网的关键技术•4、系统实施•5、关键设备介绍讲义内容同方吉兆-2007年10月27关键技术•单频网适配器•适配器配对使用，解决传输链路的“时延调整”问题。•SFN系统必须首先解决传输链路问题。同方吉兆-2007年10月28基本原理•在传输网络的前端插入“SFN适配器”，在发射端“解适配”，从而达到”时间自动同步”的目的。（时间适配）•频率同步和BIT同步通过发射端调制器实现。•SFN适配器与调制器配合，实现三个同步。•GPS提供1PPS时间基准和10MHz频率基准。同方吉兆-2007年10月29GPS参考源•提供秒脉冲1PPS，绝对精度100nS以内，在全世界均相同；•提供稳定的10MHz时钟，在锁定状态下可优于1E-11•1PPS与10MHz相对应。同方吉兆-2007年10月30调整说明同方吉兆-2007年10月31TPS-传输参数下载•SFN的另一个功能是插入TPS，通过传输流自动将系统中的同步参数下载到每个发射台站，保证整个系统参数统一。•每个台站的调制参数不需要设置，系统从前端自动设置。同方吉兆-2007年10月32SFN限制•网络传输时延不能大于999mS，否则不能调整。•SFN由于插入MIP和TPS等，传输链路上的码率增加1%左右。同方吉兆-2007年10月33国标SFN原理（GY/T229.1）同方吉兆-2007年10月34国标SFN原理•秒帧初始化包概念SIP•每1秒插入一个SIP，与GPS的1PPS对齐。同方吉兆-2007年10月35调整过程同方吉兆-2007年10月36国标SFN•国标的SFN原理更简单。•其它功能与DVB-T相同。同方吉兆-2007年10月37•1、数字电视网络化概念/引入运营系统概念•2、单频网的工作原理及实现标准•3、单频网的关键技术•4、系统实施•5、关键设备介绍讲义内容同方吉兆-2007年10月38系统实施•1、系统参数选择•2、站点布局•3、覆盖设计/场型控制•4、标准化台站设计•5、同步调整•6、覆盖测试/优化同方吉兆-2007年10月39国标参数•多载波参数•保护间隔55.6μS=16.8公里同方吉兆-2007年10月40国标参数•单载波参数•保护间隔78.7μS=23.7公里同方吉兆-2007年10月41国标参数•多载波参数•保护间隔125μS=37.5公里同方吉兆-2007年10月42理论组网距离•根据国家标准GB20600-2006，单频组网站间距离有三种选择：•PN420（55.6μS，对应16.8公里）•PN595（78.7μS，对应23.7公里）•PN945（125μS，对应37.5公里）•根据国外研究，一般在本发射台3公里内可以不考虑同步，所以真正的单频网站间距离要求为：•PN420：16.8+6=22.8公里•PN595：23.7+6=29.7公里•PN945：37.5+6=43.5公里同方吉兆-2007年10月43定量分析相干区曲线20304050607080901001101201300.55.510.515.520.525.530.535.540.545.5距离(Km)场强(dBuV)相干区范围1#站场强曲线2#站场强曲线保护率小于20dB区域从上图可看出，两边有10公里以上余量结论：50公里距离可以组网同方吉兆-2007年10月44站点布局同方吉兆-2007年10月45覆盖示意图同方吉兆-2007年10月46覆盖计算•1、根据选顶的系统参数确定C/N；•2、根据C/N等，确定接收门限（10米高度）•3、结合数学模型、地形匹配计算服务区。同方吉兆-2007年10月47像素法示意图1█欲收场强最低可用中值场强█欲收场强≥最低可用中值场强无线覆盖计算可用场强–象素法同方吉兆-2007年10月48无线覆盖计算同方吉兆-2007年10月49天线场型设计同方吉兆-2007年10月50场型控制-天线下倾数字电视由于门限效应和单频网等要求，必须下倾。同方吉兆-2007年10月51数字电视的场强趋势门限效应模拟天线数字天线无效区域同方吉兆-2007年10月52天线下倾要求模拟天线数字天线门限效应和单频网要求控制覆盖范围由于数字电视的门限效应，远端场强没有意义；所以，数字电视天线特别要求大角度下倾，最好采用整体下倾。同方吉兆-2007年10月53天线安装实例同方吉兆-2007年10月54冗余覆盖的概念发射台1发射台2用冗余覆盖提高可靠性同方吉兆-2007年10月55标准化台站设计同方吉兆-2007年10月56数字电视多工器同方吉兆-2007年10月571KW桥式双工器同方吉兆-2007年10月58传输系统-系统建设难点•SDH传输：通用性强，接口DS3•ASI传输：简单，通用性差•问题：传输效率低。同方吉兆-2007年10月59同步调整同方吉兆-2007年10月60测试•1、从激励器看时延是否稳定，不稳定传输链路不同步。•2、测试各级PCR抖动情况；•3、用路测设备测试两回播延时，具体问题具体分析。同方吉兆-2007年10月61自动测试系统框图专用测试接收机数字场强仪GPS定位仪通信接口处理软件同方吉兆-2007年10月62覆盖自动测试(误码)同方吉兆-2007年10月63空间场强分布图同方吉兆-2007年10月64覆盖率统计同方吉兆-2007年10月65•1、数字电视网络化概念/引入运营系统概念•2、单频网的工作原理及实现标准•3、单频网的关键技术•4、系统实施•5、关键设备介绍讲义内容同方吉兆-2007年10月66SFN适配器同方吉兆-2007年10月67GPS时钟参考源（恒温晶振）•输出：4路10MHz，4路1PPS•准确度：•1x10-11（GPS连续跟踪锁定/24小时平均）•1x10-9（GPS中断溯源24小时内）•稳定度：1s1x10-11•相位噪声：1Hz-80dBc/Hz•10Hz-120dBc/Hz•100Hz-135dBc/Hz•1kHz-140dBc/Hz•10kHz-150dBc/Hz•杂波抑制：谐波抑制≥45dB，杂波抑制≥70dB与国外产品同样的技术水平，价格大大降低完全自主知识产权2007年总局农村覆盖项目中大量使用同方吉兆-2007年10月68GPS问题同方吉兆-2007年10月69GPS原理•本地由高稳定恒温晶振产生10MHz频率，利用GPS接收头提供的1PPS信号锁定本地频率。•优点：1、短稳指标好•2、当GPS接收信号丢失后，恒温晶振在一定时间内可以保持输出精度。•GPS的质量取决于晶振的质量。同方吉兆-2007年10月70码流合路器同方吉兆-2007年10月71系统需要的仪器•1、场强仪•2、频谱仪•3、码流分析仪（带射频）•4、路测仪同方吉兆-2007年10月72结束语•单频网技术已经成熟，也有很多成功案例。•是否建单频网主要根据当地实际情况决定。•谢谢