一个简单数字地面单频网由MIP插入器,和若干个分布在不同区域内的发射机构成,MIP插入器通过数字电视分配网向不同的发射机发送传输参数信令。例如:调制方式、保护间隔、纠错码格式等信令,使所有的发射机都工作在同一模式下。为了保持整个单频网的同步,必须将MIP插入器及发射机中所有的调制器和激励器同步到GPS上面,保证同一频率、同一时间、同一比特的“黄金定律”。
此外,MIP插入器还可以远程调节每个发射机的时间延迟和发射功率,方便单频网集成。
一. 奇妙的单频网
2006年8月颁布的国标地面电视标准GB20600-2006包含了VSB单载波技术与TDS-OFDM的多载波技术。多载波信号由一系列不同级别的帧结构构成,与传统的DVB-T(H)中的保护间隔不同,TDS-OFDM中的帧头中传送PN序列,这一创新不仅会方便接收端的信道预估及同步,同时提供了实现单频网的功能,在表1中的一个8MHz带宽内我们定义了三种传输模式以及与其对应的三种帧头长度,保护间隔越长发射机间的距离越大,传输的有效比特率越低。
在过去10年间,单频网(SFN)技术被有效的使用在DVB-T(H)数字地面电视网络覆盖方面,单频网(SFN)为广播运营商带来如下好处:扩展网络覆盖,提高开路信号的鲁棒性及抗干扰性,方便移动电视接收,填补现有网络的空隙,单频网(SFN)能够采用相对较小的发射机功率达到多频网(MFN)大功率的覆盖效果。
二. 频谱仪在单频网(SFN)测试中的局限性
安装并调试一个单频网并不是一个简单的事情,为了使一个单频网正常运行,网络内部的每一个发射机都必须严格遵守单频网的“黄金定律”。在实验室里,我们很容易实现几个调制器的同步,组成一个单频网,通过调节每个调制器的时延,单频网的同步情况可以通过时域与频域测量进行验证。例如:图2及图3中的频谱分别显示了网络时延为1μs和5μs的同步情况,频谱带内的波纹取决于发射机间的时延,通过对单频网的微调,频谱带内的波纹会减小。该波纹会随着时延的增大而减小,当时延大于5μs时,该波纹就变得不可见了,此外在开路现场测试时,由于外部噪音及回波信号的干扰(图4),频域测量几乎无法使用,只好借助于时域测量(图5)。
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三. 频道脉冲响应在单频网调试中的应用
在实际网络测量及调试中,单频网的调谐是一件头疼的事,经验证明频道脉冲响应(CIR)测量方法是单频网调谐及同步必不可少的工具,图5中显示了包含2个发射机的频道脉冲响应。
欧洲数字地面电视采用的是OFDM调制技术,具备单频网(SFN)功能,同样需要频道脉冲(CIR)响应进行同步协调。国内的运营商对单频网(SFN)的需求非常迫切,已经有几个网络正在进行单频网试验。
为了满足符合国标地面电视标准的单频网安装测试的需求,我们可以在调制器内设计安装了一个专用测试模式,提供如下两个功能:
·使工程技术人员可以使用标准仪器中的频道脉冲响应(CIR)功能。
·方便国标地面电视单频网的安装调试及同步。
其基本原理是在调制器及MIP插入器中嵌入国标及DVB-T双重调制模式,利用现有的DVB-T测试仪器进行频道脉冲响应分析,完成单频网同步后,切换到国标调制模式。
请注意,国标DMB-T和DVB-T之间存在一定的帧结构的区别,特别是在保护间隔和TPS传输参数信令方面。但是这并不会影响上面所提到的借鉴DVB-T的脉冲响应的方法。单频网的调谐主要是针对发射机位置、发射机输出功率、天线方向图,及高度的调节,所要测试的参数是每个发射机到某一个接收点的接收情况,因此,这种测试方法是独立于调制方式及其帧结构的。
四. 利用MIP进行网络同步及管理
一个典型的数字地面电视网由一个主前端,通过无线或有线方式,向不同的发射机传送TS流,在主前端的复用器后面通常有一个MIP插入器通过分配网实现复用器和调制器之间的码流适配(见图1)。
在单频网的实际调试当中,发射机的输出功率及时延是必须调整的两个重要参数。在过去,每个发射台安排一个工作人员,大家通过电话,手动调节以上2个参数,今天,通过MIP插入器,可以远程遥控每一个发射机的输出功率(tx_power_function)和时延(tx_time_offset_function),大大减少了工作强度,提高了工程进度。