單頻網(wǎng)無線數(shù)字電視覆蓋組網(wǎng)技術探究

郭達中

(甘肅廣播電視局無線傳輸中心711臺，甘肅 蘭州 730000)

0 引言

信息傳輸是電視接收信號和呈現(xiàn)影像的重要前提。以數(shù)字信號的方式來實現(xiàn)電視信號的傳輸，不僅能夠解決以往電視信號傳輸過程中受到的各種干擾，還能夠提高信息傳輸效率。對單頻網(wǎng)無線數(shù)字電視覆蓋組網(wǎng)技術進行分析，能為促進數(shù)字化技術在電視信息行業(yè)中的應用提供借鑒經驗，為促進電視信息行業(yè)的發(fā)展提供一定的思路。

1 單頻網(wǎng)

1.1 單頻網(wǎng)的構成

單頻網(wǎng)技術在應用中，需要由多個部分相互配合共同組成一個單頻網(wǎng)系統(tǒng)，才能滿足無線數(shù)字電視的應用需求。單頻網(wǎng)系統(tǒng)中不僅要有單頻網(wǎng)技術，還要包括基本建筑、儀器設備等，并通過有效的人員管理來保證整個系統(tǒng)的正常運行。單頻網(wǎng)系統(tǒng)中信息傳輸功能的實現(xiàn)主要由中心發(fā)射站、輔助發(fā)電站以及分配傳輸網(wǎng)絡3個環(huán)節(jié)完成[1]。單頻網(wǎng)技術之所以能夠滿足無線數(shù)字電視的信息傳輸需求，不僅是因為單頻網(wǎng)系統(tǒng)擁有基本的信息傳輸環(huán)節(jié)，更重要的是，單頻網(wǎng)能夠在覆蓋組網(wǎng)的過程中依靠多個發(fā)射臺同時發(fā)送數(shù)字信號。數(shù)字用戶只需要在數(shù)字電視的用戶端安裝單頻網(wǎng)的適配器、GPS時鐘接收裝置、網(wǎng)絡適配器以及光纖等裝置，就可以搭建一個完整的單頻網(wǎng)系統(tǒng)。

單頻網(wǎng)系統(tǒng)主要包括5個方面的內容：第一，系統(tǒng)的前端主要包括復用視頻、音頻以及數(shù)據(jù)的編碼等，由復用器將這些復用的多路節(jié)目傳輸流信號同步輸出。第二，在復用器將信號從前端同步傳輸?shù)蕉鄠€發(fā)射臺之后，可以對發(fā)射臺進行同步調制，然后回傳監(jiān)控信號[2]。第三，應用調制器將信號變頻為射頻信號，并將這些信號進行功率放大之后，借助發(fā)射天線將射頻信號變成電磁波進行輻射。第四，在信號輻射過程中，需要充分發(fā)揮復用器、調制器以及GPS接收機等裝置的配合作用，讓發(fā)射機能夠在信號輻射和傳輸?shù)倪^程中實現(xiàn)同步工作。第五，由數(shù)字電視的接收終端將接收到的電磁波重新轉換為多種形式的多媒體信號。

1.2 單頻網(wǎng)技術原理

單頻網(wǎng)技術被應用到無線電視覆蓋組網(wǎng)的過程中，首先，需要依靠全球定位系統(tǒng)實現(xiàn)對數(shù)字信號的定位。全球定位系統(tǒng)的應用不僅要實現(xiàn)及時發(fā)送數(shù)字信號的功能，還需要滿足授時信號的要求。其次，應用單頻網(wǎng)適配器向特定裝置置入時間標簽，滿足初始化包向發(fā)射站傳輸?shù)囊?。最后，由發(fā)射站的發(fā)射機結合秒脈沖對信號進行處理[3]。應用這種單頻網(wǎng)技術實現(xiàn)信息傳輸，不僅能夠將無線數(shù)字電視單頻網(wǎng)中的發(fā)射頻率、時刻、信息內容控制在同一時間和同一速度上，從而達到信息傳輸?shù)耐叫砸?，還能提高信息傳輸?shù)馁|量，更好地滿足當前電視信息行業(yè)對無線數(shù)字覆蓋組網(wǎng)提出的要求。

1.3 單頻網(wǎng)技術的優(yōu)點

單頻網(wǎng)技術已經成為無線數(shù)字電視發(fā)展中的一項重要技術，有一個明顯的應用優(yōu)勢，就是以這種技術為主的無線電視覆蓋組網(wǎng)更有利于頻率規(guī)劃。在頻譜資源有限的情況下，單頻網(wǎng)技術的應用能夠有效節(jié)約頻率資源，通過提高頻率的利用率來節(jié)約組網(wǎng)的運行成本。

在現(xiàn)代化城市的發(fā)展背景下，各種高樓大廈會在一定程度上影響數(shù)字信號的正常傳輸，導致信號在傳輸過程中容易出現(xiàn)盲區(qū)。應用單頻網(wǎng)技術能夠從基站數(shù)量、分布情況、發(fā)射天線高度以及發(fā)射功率等角度，對現(xiàn)有的發(fā)射網(wǎng)絡進行優(yōu)化和調整，以應用多個小功率發(fā)射機的形式代替以往的大功率發(fā)射機，在滿足數(shù)字信號廣泛傳輸需求的同時，也能不斷降低發(fā)射機設備的運行成本[4]。同時，替換發(fā)射機還能通過降低信號輻射和減少電磁波污染等，減少信息傳輸過程中受到的干擾和產生的污染問題，因而具有更大的應用優(yōu)勢。

2 單頻網(wǎng)無線數(shù)字電視覆蓋組網(wǎng)技術的具體分析

單頻網(wǎng)技術在無線數(shù)字電視覆蓋組網(wǎng)中已經得到了較為廣泛的應用。一般情況下，單頻網(wǎng)技術在無線數(shù)字電視覆蓋組網(wǎng)中的應用主要包括射頻信號分配和帶碼流分配兩種。從實際應用效果來看，帶碼流分配方式更符合當前電視信息行業(yè)的發(fā)展需要。在對單頻網(wǎng)無線數(shù)字電視覆蓋組網(wǎng)技術進行分析時，主要可以從以下4個方面入手。

2.1 單頻網(wǎng)適配系統(tǒng)

適配系統(tǒng)是保證單頻網(wǎng)系統(tǒng)真正發(fā)揮作用的重要前提，通過創(chuàng)建一個符合單頻網(wǎng)系統(tǒng)實際運行情況的適配系統(tǒng)，能夠滿足系統(tǒng)運行中初始化包、碼速率等信息的適配要求。在創(chuàng)建單頻網(wǎng)適配系統(tǒng)的過程中，需要選擇合適的單頻網(wǎng)視適配器型號，并保證應用技術能符合整個系統(tǒng)的運行要求。在這一技術要求下，當前在單頻網(wǎng)適配系統(tǒng)的創(chuàng)建過程中，一個非常重要的規(guī)定就是技術的應用要符合標準，即在系統(tǒng)運行中讀出的TS碼流數(shù)據(jù)不超過1秒幀時，需要應用適配器來滿足碼率適配的需求，這樣才能夠保證單頻網(wǎng)技術應用中的信息傳輸同步效果。同時，在創(chuàng)建單頻網(wǎng)適配系統(tǒng)的過程中，還需要對系統(tǒng)的工作模式、時間、選址、信息能等內容進行約束，更好地滿足單頻網(wǎng)系統(tǒng)第一環(huán)節(jié)的創(chuàng)建要求。

2.2 單頻網(wǎng)節(jié)目內容傳輸系統(tǒng)

節(jié)目內容傳輸是單頻網(wǎng)技術應用中一項非常重要的內容，是單頻網(wǎng)技術功能實現(xiàn)的主要目的。一般情況下，創(chuàng)建單頻網(wǎng)節(jié)目內容傳輸系統(tǒng)，需要以100%的傳輸透明程度為主要目標，即在節(jié)目內容的傳輸過程中，不隨意對涉及傳輸透明程度的TS碼流進行增減操作，將頻率始終控制在100 ns以下。

基于這一要求，單頻網(wǎng)技術在實際應用中，主要支持光纖與數(shù)字光端機的組合、光纖與SDH的組合、數(shù)字微波與SDH的組合3種形式的正常運行。

光纖與數(shù)字光端機的組合是最簡單的信息傳送方法。該方法在實際應用過程中，需要先將適配器中對應的碼轉換為光信號，然后利用光纖實現(xiàn)光信號的輸送。在信號轉換和輸送的過程中，分發(fā)射站承擔重要的任務。

光纖與SDH的組合是應用較為普遍的組合形式。該方法在實際應用中，需要在ASI碼經由適配器進行適配之后，將形成的多次信號合并成一次。為了保證整個信號傳輸過程的準確度和透明度，在應用這種方法的過程中需要重點關注整個適配過程的等價性，讓信號能夠在傳輸之后仍以原碼的形式傳輸出去，以保證信號傳輸?shù)馁|量和效率。

數(shù)字微波與SDH的組合主要被用于一些地理環(huán)境比較惡劣的區(qū)域。由于這些區(qū)域很難架設光纖，可以應用這種組合方式來滿足接收信號的要求，且因為無需光纖而不會產生過多的成本。數(shù)字微波與SDH的組合方式，主要是借助微波設備來實現(xiàn)信號幀轉換需求，在將信號幀轉化為微波信號之后，就可以實現(xiàn)無線傳輸功能。也正是因為數(shù)字微波與SDH的組合在成本消耗和建設難度方面都有一定的優(yōu)勢，在信號傳輸質量相差不大的情況下，這種組合方式越來越得到當前無線電視覆蓋組網(wǎng)建設的青睞。

由于不同的企業(yè)在建設無線電視工程時會提出不同的信號傳輸要求，企業(yè)在選擇合適的組合方式之后，往往還需要結合工程建設的實際要求，對組合的結構進行優(yōu)化和調整，以更好地滿足無線數(shù)字電視覆蓋組網(wǎng)的建設和發(fā)展要求。

2.3 單頻網(wǎng)發(fā)射系統(tǒng)

通過前面的分析可以發(fā)現(xiàn)，單頻網(wǎng)技術在實際應用過程中的重要前提是保證多個發(fā)射信號的同步性，不僅要求單頻網(wǎng)發(fā)射系統(tǒng)的編碼、頻率保持同步，系統(tǒng)的整個轉換過程也要保證在規(guī)定的時間內完成，這樣才能夠更好地發(fā)揮單頻網(wǎng)技術在無線數(shù)字電視覆蓋組網(wǎng)中的作用。為了保證單頻網(wǎng)發(fā)射系統(tǒng)的同步性，往往還需要依靠調制器或發(fā)射器。

2.4 無線電數(shù)字電視覆蓋組網(wǎng)技術的應用

在應用無線電數(shù)字電視覆蓋組網(wǎng)技術的過程中，主要包括以下4個步驟。

首先，覆蓋設計是保證單頻網(wǎng)系統(tǒng)運行效果的重要基礎。在應用單頻網(wǎng)技術的過程中，要結合無線數(shù)字電視工程的建設需要，設定好單頻網(wǎng)系統(tǒng)的工作模式、發(fā)射頻率、單頻標準等數(shù)據(jù)信息，在單頻網(wǎng)系統(tǒng)運行的整個區(qū)域設置多個發(fā)射站點，讓發(fā)射站點輻射的數(shù)字信號能夠覆蓋到整個區(qū)域，避免因盲區(qū)而影響數(shù)字信號發(fā)射和接收過程中的覆蓋效果和傳輸效果。

其次，單頻網(wǎng)系統(tǒng)的組成同樣需要滿足無線電視覆蓋組網(wǎng)的運行要求。在全球定位系統(tǒng)的幫助下，單頻網(wǎng)系統(tǒng)往往需要利用GPS時鐘信號來同步分發(fā)射站的發(fā)射頻率和相位。單頻網(wǎng)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)信息編碼主要依靠微波、光纜等基站間的信息傳遞載體來實現(xiàn)，微波、光纜等主體能對由傳輸系統(tǒng)接收來的數(shù)字信息進行編碼轉換操作，將其轉換成數(shù)字電視能夠呈現(xiàn)的光信號、電信號等形式。在這個過程中，為了保證整個信號傳輸?shù)耐叫裕枰趩晤l網(wǎng)的適配環(huán)節(jié)做好不同發(fā)射站信息流的調整和控制工作，在保證各種數(shù)字信號正常傳輸?shù)那闆r下，在一定程度上提高無線數(shù)字的傳輸質量。

再次，在應用無線數(shù)字電視覆蓋組網(wǎng)的過程中，還需要考慮碼流鏈路對組網(wǎng)運行情況產生的影響。碼流鏈路主要是針對直連光纖的無線數(shù)字信息傳輸方法而言的，直流光纖在實際應用中需要借助光纖作為主要傳播載體，由適配器對碼流進行處理之后，發(fā)射機就可以發(fā)射出光信號，再由傳輸終端還原光信號。直流光纖的方法之所以在實際應用中，能夠更好地滿足無線數(shù)字電視的信號傳播需要，最主要的原因就是該方法不僅原理可靠，而且實際操作非常簡單，能夠有效保證整個信號傳輸過程的穩(wěn)定性。

最后，在應用無線數(shù)字電視覆蓋組網(wǎng)的過程中，還需要注意場強覆蓋對組網(wǎng)運行情況產生的影響。雖然單頻網(wǎng)技術在無線數(shù)字電視的應用中，能夠以更加簡便的運行原理和方法體現(xiàn)出一定的優(yōu)勢，但為了更好地發(fā)揮單頻網(wǎng)技術的作用，還需要注意該技術在實際應用中存在的問題。例如，單頻網(wǎng)技術在應用中，可以通過多個小功率的發(fā)射基站來滿足數(shù)字信號的發(fā)射需要，但在大多數(shù)情況下，大功率的單個發(fā)射基站仍承擔著數(shù)字信號傳輸?shù)闹饕氊?。長此以往，雖然能夠對擴大網(wǎng)絡的覆蓋面積起到一定作用，但由于難以實現(xiàn)對功率變化的良好控制，在信號傳輸過程中，過大的功率會在一定程度上加劇發(fā)射信號重疊的概率，而發(fā)射信號的重疊會導致在接收數(shù)字信息的過程中出現(xiàn)回波，進而影響單頻網(wǎng)系統(tǒng)的實際運行情況和數(shù)字信號的傳輸質量。為了減少上述問題的發(fā)生，需要在研發(fā)、優(yōu)化單頻網(wǎng)技術的過程中，通過模擬技術的形式，對單頻網(wǎng)系統(tǒng)的實際運行情況進行模擬試驗。在試驗過程中，經過科學合理的調試，不斷克服現(xiàn)有單頻網(wǎng)系統(tǒng)運行中存在的問題，并對場強覆蓋的工程建設技術不斷完善，使該技術能夠在無線數(shù)字電視覆蓋組網(wǎng)的運行中發(fā)揮更大的作用。

單頻網(wǎng)技術作為當前無線數(shù)字電視組網(wǎng)工作中應用較為廣泛的技術，對提高信息傳輸質量、減少信息傳輸盲區(qū)具有重要作用。在科技水平不斷提高的背景下，技術人員仍需要對該技術進行不斷的探索和優(yōu)化，讓單頻網(wǎng)技術能夠與其他輔助技術配合，更好地滿足電視信息產業(yè)的發(fā)展需要。

3 結語

綜上所述，以單頻網(wǎng)技術的應用來實現(xiàn)無線電視覆蓋網(wǎng)絡的發(fā)展，對促進電視信息行業(yè)的進一步發(fā)展具有重要的作用。從當前電視覆蓋組網(wǎng)工程的建設發(fā)展情況來看，盡管數(shù)字化技術已經在無線電視中得到了較為廣泛的應用，但單頻網(wǎng)技術仍未與數(shù)字化技術進行有效的融合。在未來的發(fā)展過程中，需要重視單頻網(wǎng)技術在促進電視信息行業(yè)發(fā)展方面的作用，不斷優(yōu)化和調整單頻網(wǎng)技術的應用問題，提高單頻網(wǎng)技術水平，為促進電視信息行業(yè)的發(fā)展提供助力。