地面数字电视单频网组网技术

国家广播电影电视总局广播电视规划院AcademyofBroadcastingPlanning,SARFT单频网组网主要内窑SFN组网SFN原理·

SFN同步机制》

SFN应用研究·

激励器的兼容性与一致性（功能〉·

SFN重叠覆盖区接收性能分析（性能〉》

SFN应用案例（欧标转国标〉·

深圳、广州、北京21.SFN

概边》

DTMB数字传输技术（DigitalTelevisionTerrestrialMultimedia

Broadcasting

〉·

数字化• 采样、量化、编码·

信道纠错编码• LDPC（0.4/0.6/0.8〉·

星座符号映射64QAM/32QAM/16QAM/QPSK/4QAM-NR·

交织• 符号交织（240/720〉/频域交织（C=3780〉·

帧头（保护间隔〉• PN420/PN595/PN94531.1SFN

原理4》

DTMB凭借先进的信道估计和均衡算法可以有效克服地面无线信道所产生的多径信号环境。》

DTMB抗多径回波·

保证接收质量• 室外接收• 室内接收• 移动接收·

单站/MFN组网（被动回波〉·

SFN组网（主动回波、被动回波〉1.1SFN

原理（ ）5》

同步状态·

同时间·

同频率·

同信号内容·

SFN理论模型：多个不同地点的DTMB发射台，在同一时间、以同一频率发射同一信号，以实现对特定服务区的可靠覆盖。1.2SFN

同步机制》

SFN同步系统· SFN适配器及外参考同步信号· 节目分配网络· 激励器同步规范MPEG-2用器网适配器网端适配器网收端适配器网收端适配器TS

流（SIP）GPS1PPS10MHzTS

流地面数字激励器TS

流（SIP）GPS10MHz1PPS地面数字激励器TS

流（SIP）GPS10MHz1PPS台站1台站2台站3目流目分配网10MHz1PPS6地面数字激励器1.2.1SFN适配器及外参考同步信号SFN适配器SIP插入（SIP：Second-frame Initialization Packet〉lOMHz·

码率适配GPS接收机1pps、10MHzRS232遥控接口TS输出lTS输出2TS输入llPPSTS输入2TS码流码率适己SIP插入参考输入7SFN适配器SIP包插入SIP包插入tSIP包插入SIP插入·

插入时序• 地面数字电视单频网适配器每1秒钟向输入的TS码流中插入1个SIP，插入时刻与GPS的1pps对齐。·

SIP包：系统模式、最大延迟时间Tdelay_max、发射机地址、发射机独立延时，并用于计算传输延时Tdelay_transmittedGPS的lpps信号 GPS的lpps信号 GPS的lpps信号ls ls8SFN适配器》

码率适配• 根据系统输出码率时钟，在GPS的每个1pps的位置，SFN适配器向TS流中插入1个SIP；在其它位置，SFN适配器从前端缓冲区内卖取数据码流，如果数据不足一个SF，J自动插入SFN适配空包完成TS流的码率适配。• SFN适配器输出的TS流码率和由SFN适配器规定的发射机工作模式要求的净载荷速率完全相同，并且锁定在来自GPS的10MHz参考时钟上。• SIP占用净码率开销：188×8=1504，即1.504kbps。9l23•4SFN5l88适配空包格式如下：Ox47OxlFOxFFOxlOOxFFOxFF1.2.2节目分配网络》

节目分配网络形式·

预留光纤PDH网络SDH网络ATM网络·

卫星分配·

数字微波101.2.2节目分配网络（续〉11》

节目分配网络要求·

透明传输·

传输时延

1秒·

TS流抖动• 为了保证在节目正常播出时，地面数字电视激励器不会因为TS流的抖动而误认为节目源端在进行节目调整，从而导致激励器执行复位操作，因此规定TS流传输抖动在100ns范围内。1.2.3激励器同步规范》

DTTB激励器基本同步要求·

外参考时钟源（1pps、10MHz〉·

时延调整• 地面数字电视激励器通过检测输入TS流中的SIP获得最大延迟时间Tdelay_max和分配网传输延时Tdelay_transmitted，激励器附加延时Tdelay_add

与Tdelay_max、Tdelay_transmitted的关系为：Tdelay_add

=Tdelay_max

-Tdelay_transmitted1

秒12SIP

TS……3600

个SIPTSSIPTS……3600

个秒脉冲SIP

插λ网口

流汪激励器理

程最大汪汪整汪汪整汪SIP

TSSIPTSSIP

TS汪最大汪2.SFN 用研究13》

激励器的兼容性与一致性（功能〉·

不兼容的激励器无法组建单频网》

SFN重叠覆盖区接收性能分析（性能〉·

SFN重叠覆盖区域可能出现接收效果不理想的现象2.1激励器的兼容性与一致性14》

激励器兼容性·

各激励器都具备根据外部同步参考信号实现SIP处理的功能·

组建单频网之后信号之间产生同频干扰》

激励器一致性·

SFN信号相对时延理论值与实测值不一致·

在单频网适配器不设置附加时延情况下• 单频网中厂家1的激励器发射时刻比厂家2单频网激励器晚11.3µs；• 同一厂家的激励器A与激励器B的发射时刻的时间差为4.3µs。2.1.1激励器的兼容性15·

原因• 开始调制的起始超帧和SIP包的起始编码调制位置不同；• 系统信息部分信号功率各自定义不同（不影响同步〉。·

解决方案• 激励器将SIP包更换为空包，并以SIP包更换后的空包作为开始编码调制的第一个数据包；• 明确激励器开始调制的第一个超帧为0号，即偶数超帧；• 明确在各种工作模式下，系统信息的映射方法明确为I、Q相同的QPSK映射，其功率保持与数据的平均功率相同。2.1.2激励器的一致性16·

原因• 不同厂家激励器以及同一厂家不同激励器的基带信号处理时延都存在个体差异（µs级〉·

解决方案• 约定一个激励器基带处理的最大延时时间，如30.000ms；• 在单频网模式下，要求Tdelay_max包激励器基带处理所要的延时，即Tdelay_max的设置范围为（Tdelay_transmitted+30.000ms)IJ999.999ms；• 保证当前SIP包更换后的空包所在信号帧的第一个符号经过成形滤波处理后在Tdelay_max时刻输出，该符号的输出时刻与Tdelay_max时刻的误差在±1µs之内。2.2SFN重覆盖区接收性能分析》

单频网重叠覆盖区的信号特点·

来自不同台站的多径信号处于抗多径延时范围之内，单频网同步时无同频干扰；·

单频网失步时，在重叠覆盖区内就会产生同频干扰，此时当有用信号与干扰信号的功率比小于射频保护率时，接收机就不能正常接收。172.2SFN重叠覆盖区接收性能分析（续〉·

单频网重叠覆盖区的接收性能特点• 当单频网重叠覆盖区信号功率增量小于载噪比门限增量时，单频网重叠覆盖将导致信号裕量的下降。18DS-32 逼接收信号 平接收状况信号裕量名人+大塔-50.9dBm正常29dB大塔-54.8dBm正常30dB2.2SFN重叠覆盖区接收性能分析（续〉19》

接收性能分析·

信号裕量• 发射台站数量个• 发射台站数量个• 发射台站数量个·

接收天线。

信号功率增量个。

载噪比门限于。

信号功率增量个〉载噪比门限于

。信号裕量个• 定向接收天线（室外固定接收)• 全向接收天线（移动接收)。

信号功率增量丰。

信号功率增量个·

空间分集• 楼宇遮挡 。

信号盲区•单频网 。

多方向信号补充覆盖2.2SFN重叠覆盖区接收性能分析（续〉》

改善单频网重叠覆盖区覆盖效果的基本原J和方法（发端〉·

减小长延时、强多径信道存在的区域。降低重叠覆盖区载噪比门限• 多径较强（电平差小〉时，减小时延差（例如小于10µs〉；• 多径延时较长（时延差大〉时，增大多径电平差（例如相对主径衰减大于10dB〉。2059.7%90.0%2.2SFN重叠覆盖区接收性能分析（续〉21》

重叠覆盖区接收性能优化应用·

《地面数字电视广播天安门覆盖研究与实施》• 减小时延差。降低载噪比门限。提高信号裕量。改善覆盖效果2.2SFN重叠覆盖区接收性能分析（续〉》

改善单频网重叠覆盖区覆盖效果的基本原J和方法（收端〉·

优化接收端的信道估计和均衡算法以克服多径信道产生的频率选择性衰落或快衰落，降低多径环境下系统接收的载噪比门限。10

110

210

310

41051015 20EbNdB0

()253035PbAWGN22率性衰落或快衰落失真（Pb可以

到0.5）平坦衰落和慢衰落瑞利界限3.SFN 用案例》 深圳（DS-37〉23频道系统模式传输净码率(Mbps)DS-37C=378016QAM0.6PN=94572014.438台名天线海拔高度(m)发射机功率（W)天线极化方式围岭2301000V桐基山2341000V龙华后山1401000V3.SFN用案例（续〉》 广州（DS-29〉24频道系统模式传输净码率(Mbps)DS-29C=378016QAM0.4PN=9457209.626DS-29C=378016QAM0.4PN=42072010.828台名天线海拔高度(m)发射机功率（W)天线极