CN101494758B - 数字电视地面广播的多频道的单频网前端中心发射台 - Google Patents

Abstract

一种数字电视地面广播的多频道的单频网前端中心发射台，它包括节目信号输入部分、信源处理部分、信道处理部分、发射机组-合成-发射天馈部分和数据-软件管理控制部分；采用成熟的数字信源编码和处理技术，在对所传输的频道进行符合中国国标GB20600-2006的信道编码和调制处理，并按照系统业务的需要，组成多频道的DTTB传输网中心发射台；其主要特征是采用以相邻频道或隔频道同台发射设置，多频道等功率或大小不等发射功率的同台发射。它可以单独组网，更重要的是为组建数字电视地面广播的多频道的单频网提供了前端支持。

Description

数字电视地面广播的多频道的单频网前端中心发射台

技术领域

本发明涉及一种数字电视地面广播（Digital Television Terrestrial Broadcasting，DTTB）传输网络系统的发射系统，特别是一种数字电视地面广播的多频道的单频网（Multi-channel Single Frequency Network system，M-SFN）前端中心发射台。

背景技术

为了适应复杂的地面广播传输环境，目前国际上存在三种DTTB制式：美国高级电视制式委员会（Advanced television Systems Committee，ATSC），欧洲地面数字视频广播（Digital Video Broadcasting-Terrestrial，DVB-T）和日本的ISDB-T（Integrated Services Digital Broadcasting-Terrestrial）。中国的DTTB标准正在申报第四个国际标准。DTTB网络的经营服务模式有三大类：1）国家公益性免费服务；2）市场经济的有偿服务；3）两者兼有的模式。

在欧美，还没有一个电视台在同一个地区拥有多个频道来分别处理移动接收和固定接收的DTTB业务。欧洲各国都强调地面数字电视广播的固定接收业务，而没有强调移动接收业务；强调后者的仅亚洲的新加坡一个国家；DVB-T由于信号码率占用频道带宽为7.61MHz，在多个邻频道合成而馈送到天线前所使用的“多工器”的滚降特性达不到相应的技术要求。1999年，DVB-T/COFDM多载波系统在美国同ATSC/8-VSB单载波系统进行竞争时，前者曾强调后者有三方面不足：a）处理“回波”（重影）能力差；b）不能实现移动接收；c）不能实现“单频网”（Single Frequency Network，SFN）。DVB-T与ATSC的重要区别是：它具有多种可能技术组合，可以“因地制宜”灵活适应各国各地区DTTB固定接收的具体需求；而而美国ATSC单载波系统对上下邻近频道的保护率（D/U）的要求，比起DVB-T多载波系统要低12 dB；ATSC标准则是单一的技术组合，只有高比特率固定接收业务，不会出现“固定接收业务和移动接收业务在相邻频道并存”的情况。日本ISDB-T标准重点开展的是地面数字高清晰度电视（High Definition Television，HDTV）广播；最近才开始利用其6 MHz 频道中“13个频段”的中间“频段”进行低比特率的试验性广播。

新加坡动用1个8 MHz频道发射QPSK调制信号，用于低比特率移动接收业务；还动用另外一个8 MHz频道发射64-QAM调制信号，用于高比特率固定接收业务。由于他们总共只动用了两个频道来开展地面数字电视广播，也没有出现“固定接收业务和移动接收业务在相邻频道并存”的情况。

由此可见，各发达国家中尚未见报道“高比特率固定接收业务和低比特率移动接收业务在邻近频道并存”而在某城市开展（或试验）的事例。

我国大部分城镇和农村都是通过地面广播方式接受电视服务的，占电视机用户总数的60％以上。依据中国国情，“固定接收”是“大众性”(majority)的，而“移动接收”在相当长的历史时期内是“小众性”(minority)的。DTTB今后实用的业务模式很可能是：在多个DTTB广播频道中，只有1个为移动接收业务，其余都是固定接收业务。这样一个市场特点，就需要一个大功率发射（包括中继）移动接收频道与多个小功率发射固定接收频道同网设立。

无线频率特别是分米波频率就那么些，又要处理模-数同播，移动与固定接收模式同台发射等具体实施要求。因此，无论如何也摆不开无线电视广播数-数，数-模邻频的问题，这当中特别是涉及无线电视广播中数-数、数-模大、小功率邻频的发端和收端的问题。尤其固定接收模式要想在大范围内实现同频的重复覆盖，不解决邻频组网技术问题就难以实施，也就无法摆脱频率资源紧张所呈现的困惑。

发明内容

本发明的目的在于提供一种独立型数字电视多路分米波地面广播分配系统中心台，它将数字电视多路分米波分配系统（Digital Television Multichannel UHF Distribution System，数字MUDS）与国标GB20600-2006中系统帧结构、信道编码和调制方式融合，推出适合高比特率固定接收业务和低比特率移动接收业务在邻近频道并存的系统中心台。它将数字MUDS部分技术属性与国标GB20600-2006中系统帧结构、信道编码和调制方式融合，结合未来DTTB市场发展的趋势，产生了利用国标GB20600-2006中系统帧结构、信道编码和调制方式的技术优势和现代制造技术进步的某些成果，形成了在DTTB同一个覆盖服务区内推出适合高比特率固定接收模式的业务和低比特率移动接收模式的业务在邻近或隔开频道并存的系统。即在DTTB网络系统内采用以成熟的数据信号接口（如：MPEG-2或AVS等）和国标GB20600-2006中系统帧结构、信道编码和调制技术进行信源和信道处理后；发射台（站）采用分米波（UHF）频段（300MHz—860MHz—3000 MHz）的频率；采用单频道的大小相同或不同功率的配置，并以邻频或隔频设置的多个单频道的数字信号经无源器件功率合成后，再经单一或多个带宽为16—300MHz的发射天线进行无线发射。

上述数字电视地面广播的多频道的单频网前端中心发射台，包括节目信号输入部分1-1、信源处理部分1-2、信道处理部分1-3、发射机组-合成-发射天馈部分1-4和数据-软件管理控制部分1-5；其中：

所述节目信号输入部分1-1的节目信号输入至信源处理部分1-2，该信源处理部分1-2的各路信源处理通道1-2-1……1-2-n对多路节目信号进行信源编码-复用-加扰或部分不加扰处理后，将满足每一个频道净荷数据要求的信号输出到所述信道处理部分1-3，该信道处理部分1-3的信道处理通道1-3-1……1-3-n分别对信号按信道编码和调制方式进行处理成为各频道信号；所述信道处理部分1-3的各频道中射频信号输出经发射机组-合成-发射天馈部分1-4发射出去；

所述数据-软件管理控制部分1-5中的条件接收加扰控制信息、数据广播信息、电子节目指南信息、其他视频流和分发控制信息都通过所述数据交换机系统1-5-7输入到信源处理部分1-2的各路信源处理通道1-2-1……1-2-n相应的接口。

所述一种数字电视地面广播的多频道的单频网前端中心发射台1的数据-软件管理控制部分1-5中的用户管理系统1-5-1、条件接收系统1-5-2、设备网管系统1-5-3、数据广播系统1-5-4、电子节目指南系统（EPG）1-5-5、其他系统1-5-6通过通信接口与数据交换机系统1-5-7的相应接口相连，将用户管理数据、条件接收管理控制数据、设备管理数据、数据广播信息、电子节目指南信息、其他视频流和分发控制信息及数据都通过数据交换机系统1-5-7与前端中心发射台1中的节目信号输入部分1-1、信源处理部分1-2、信道处理部分1-3的相应输入端口相连。

它可以单独组网，更重要的是为组建数字电视地面广播的多频道的单频网提供了前端支持。它是组建数字电视地面广播的多频道的单频网的信号中心和控制中心并兼有骨干发射台的功能。其主要的技术特征是采用成熟的数字信源编码和处理技术，在对所传输的频道进行符合中国国标GB20600-2006中的信道编码和调制处理，并按照系统业务的需要，组成多频道的DTTB传输网中心发射台；其主要特征是采用以相邻频道或隔频道同台发射设置，多频道的等功率或大小不等发射功率的同台发射；还向各补点站发射传输多频道的单频网信号；其通过用户管理系统、条件接收系统实施对用户收视管理控制和授权，通过设备网管系统对网络运行设备实施监控等。从而形成业务上移动接收模式与固定接收模式等兼有，并形成能有重复覆盖面的多频道的单频网。

数字电视地面广播的多频道的单频网系统的用户端用无线接收天线（定向或全向）和数字机顶盒或数字电视机固定、移动或便携式接收几十套标准清晰度电视（Standard Definition Television，SDTV）或若干套高清晰度电视（High Definition Television，HDTV）节目、分众电视、数据广播等。

附图说明

图1为本发明结构框图；

图2为本发明单天线发射方式结构框图；

图3本发明双天线合成发射方式结构框图；

图4本发明多天线合成发射方式结构框图。

具体实施方式

如图1、图2所示，一种数字电视地面广播的多频道的单频网前端中心发射台，它包括节目信号输入部分1-1、信源处理部分1-2、信道处理部分1-3、发射机组-合成-发射天馈部分1-4和数据-软件管理控制部分1-5；其中：

所述节目信号输入部分1-1的节目信号输入至信源处理部分1-2，该信源处理部分1-2的各路信源处理通道1-2-1……1-2-n对多套节目信号进行信源编码-复用-加扰（或部分不加扰）处理后，将满足每一个频道净荷数据要求信号输出到所述信道处理部分1-3，该信道处理部分1-3的信道调制-发射通道1-3-1……1-3-n各对信号按信道编码和调制方式进行处理成为各频道信号；所述信道处理部分1-3的各频道中射频信号输出经发射机组-合成-发射天馈部分1-4发射出去；

所述数据-软件管理控制部分1-5中的条件接收加扰控制信息、数据广播信息、电子节目指南信息、其他视频流和分发控制信息都通过数据交换机系统1-5-7输入到所述信号处理部分1-2的各路信源处理通道1-2-1……1-2-n相应的接口。

所述一种数字电视地面广播的多频道的单频网前端中心发射台1的数据-软件管理控制部分1-5中的用户管理系统1-5-1、条件接收系统1-5-2、设备网管系统1-5-3、数据广播信号1-5-4、电子节目指南系统（EPG）1-5-5、其他系统1-5-6通过通信接口与数据交换机系统1-5-7的相应接口相连，将用户管理数据、条件接收管理控制数据、设备管理数据、数据广播信息、电子节目指南信息、其他视频流和分发控制信息及数据都通过数据交换机系统1-5-7与前端中心发射台1中节目信号输入部分1-1、信源处理部分1-2、信道处理部分1-3的相应输入端口相连。

所述一种数字电视地面广播的多频道的单频网前端中心发射台1节目信号输入部分1-1至信源处理部分1-2，该每一路信源处理部分1-2对多套节目信号进行信源编码-复用-加扰或部分不加扰处理后，将满足每一个频道净荷数据要求信号输出到信道处理部分1-3对信号按信道编码和调制方式进行处理；所述信道处理部分1-3的各频道中射频信号输出经发射机组-合成-发射天馈部分1-4发射出去；

如图2，发射机组-合成-发射天馈部分1-4输出的多频道的等功率或大小不等发射功率信号都经过一套发射机组-合成器合成为一路，再经过一套带宽为16—300MHz的发射天线进行发射。

如图3，发射机组-合成-发射天馈部分1-4输出的多频道的等功率或大小不等发射功率信号采用两套发射机组-合成器合成，再经过两套带宽为16—300MHz的发射天线进行发射。用于移动接收模式的发射机的大功率信号由移动接收模式的发射天线00发射，用于固定接收模式的发射机的小功率信号由固定接收模式的发射天线01发射。

如图4，发射机组-合成-发射天馈部分1-4输出的多频道的等功率或大小不等发射功率信号采用多套发射机组-合成器合成为多路，再经过两套以上的带宽为16—300MHz的发射天线进行发射。用于移动接收模式的发射机的大功率信号由移动接收模式的发射天线00发射，用于固定接收模式的发射机的功率小信号分别由两套固定接收模式的发射天线01、1-1发射。

所述一种数字电视地面广播的多频道的单频网前端中心发射台1的数据-软件管理控制部分1-5中的用户管理系统1-5-1、条件接收系统1-5-2、设备网管系统1-5-3、数据广播系统1-5-4、电子节目指南系统（EPG）1-5-5、其他系统1-5-6通过通信接口与数据交换机系统1-5-7的相应接口相连，将用户管理数据、条件接收管理控制数据、设备管理数据、数据广播信息、电子节目指南信息、其他视频流和分发控制信息及数据都通过数据交换机系统1-5-7与前端中心发射台1中的节目信号输入部分1-1、信源处理部分1-2、信道处理部分1-3的相应输入端口相连。

数字电视地面广播的多频道的同频网及单频网系统实现移动与固定接收同网，采用等功率发射机组-合成或大小不等功率发射机组-合成技术，除了国标GB20600-2006信道编码和调制处理方式所具有的接收电平门限和信噪门限较低，抗多径、抗脉冲干扰能力强等技术优势条件外，在工程实施中还涉及信道基带所占用的频道带宽，涉及信道偏差、漂移、精度，涉及在规定带宽技术条件下的邻频合成器的技术参数等。而发端所具定的技术参数是总个系统的关键。在每个频道传输的信息所占用带宽小于7.56MHz、等功率设置的条件下，当发端采用4-QAM或16-QAM或4QAM-NR调制方式时，相邻频道的带肩的低限值要大于34dB，当发端采用32-QAM或64QAM及以上高阶调制方式时，相邻频道的带肩的低限值要大于36dB，否则将明显影响大小不等功率发射机组-合成后发射传输覆盖效果。

由小功率等级的功率发射机组-合成器组成的固定接收的发射天馈系统与大功率的移动发射天馈系统采取同塔天线分设的空中合成方式，单独发射的大功率等级的移动发射机的输出带肩值要大于或等于38 dBc。而且系统的频率精度、稳定度等要不能低于固定接收发射机系统。

调制器与上变频器采用高精度（1×10e-8）10MHz锁相环锁频加锁相控制技术外，为确保发射机运行稳定性，上变频器内置高精度（1×10e-8）10MHz锁相环锁频加锁相并采取预校正自适应控制。

数字电视地面广播的多频道的同频网及单频网系统依托国内农村市场拓展，打造成节目接入系统、传输发射系统、增值运营系统、接收系统的一揽子运营平台。推动芯片制造、机顶盒生产、电视机整机生产、广电运营企业和网络的发展；为最终摆脱国外DTTB技术模式约束和影响，促成我国DTTB网络建设的自主知识产权体系的建立奠定基础。同时对大幅度推动国内数字电视设备制造技术和软、硬件设备研发体系的发展和提高，进而推进我国民族产业的发展将起到重要作用。

数字电视地面广播的多频道的同频网及单频网系统能充分利用广电行业原有的无线发射台站资源，避免重复投资；基于条件接收系统（Conditional AccessSystem，CAS）的采用，能真正实现对移动和固定（含便携式接收）用户收视的可靠管理和商业运营，系统商业运营性强，便于实现个性化收视管理；实现几十套标准清晰度电视（Standard Definition Television，SDTV）节目（含若干套HDTV节目）或分众电视的地面数字电视传输覆盖；发射机峰均比低，系统能耗小，其电磁污染小；可与城市数字电视平台共用数字前端系统，便于区域性联网的规模经营。

相对其他有线与无线（包括卫星）技术覆盖模式有如下优势：投资省（比农村的HFC网要省90%以上投资，比直播卫星网和相同规模的MMDS网省60%以上投资），建网速度快（发射基站建成就可组网）；传输电视节目声图质量好（DVD或HDTV水准）、数量多（几十套）；安全性高（不容易遭非法信号攻击），采用了数字条件接收系统（CAS）和用户管理系统（SMS），使无线网络的商业运营得到有效保障；运行成本低（只有用户端的极小量服务性维护和发射端的消耗），回报率高（一般约有二万用户即可收回基站设备投资），滚动发展完全可以赢利运营；节约大量的无线频率资源，频带利用率高（明显地改善目前UHF频段利用率）、干扰小，有利于利用原有的模拟电视发射台站资源和数字电视地面广播的频率规划；有效覆盖率高（如相对数字MMDS系统在丘陵地区可提高覆盖率40%），用户端成本低（相对数字MMDS约省30%以上）；稳定性、可靠性、安全性均优于其他无线组网系统（总故障点只有数字MMDS和直播卫星网的1/9，是HFC网的1/4）；兼容性、拓展性强，与城市数字电视可共用数字前端系统，能充分利用原广电行业已有的无线发射台站资源，避免重复投资。

Claims (7)

1.一种数字电视地面广播的多频道的单频网前端中心发射台，其特征在于它将数字电视多路分米波分配系统与国标GB20600-2006中系统帧结构、信道编码和调制方式融合，推出适合高比特率固定接收业务和低比特率移动接收业务在邻近频道并存的系统中心台；形成了在数字电视地面广播同一个覆盖服务区内推出适合高比特率固定接收模式的业务和低比特率移动接收模式的业务在邻近或隔开频道并存的系统；它在数字电视地面广播网络系统内采用以MPEG-2或AVS成熟的数据信号接口和中国国标GB20600-2006中系统帧结构、信道编码和调制技术进行信源和信道处理；发射台（站）采用分米波（UHF）频段（300MHz—860MHz—3000 MHz）的频率；采用单频道的大小相同或不同功率的配置，并以邻频或隔频设置的多个单频道的数字信号经无源器件功率合成后，再经单一或多个带宽为16—300MHz的发射天线进行无线发射；

上述数字电视地面广播的多频道的单频网前端中心发射台，包括节目信号输入部分（1-1）、信源处理部分（1-2）、信道处理部分（1-3）、功率发射机组-合成-发射天馈部分（1-4）、数据-软件管理控制部分（1-5）；其中：

所述节目信号输入部分（1-1）的节目信号输入至信源处理部分（1-2），该信源处理部分（1-2）的各路信源处理通道（1-2-1……1-2-n）对多套节目信号进行信源编码-复用-加扰或部分不加扰处理成为满足每一个频道净荷数据要求信号后输出，至所述信道处理部分（1-3）的各频道的信道处理通道（1-3-1……1-3-n）分别按信道编码和调制方式进行处理成为各频道信号；所述信道处理部分（1-3）的各频道中射频信号输出经发射机组-合成-发射天馈部分（1-4）发射出去；

所述数据-软件管理控制部分（1-5）中的条件接收加扰控制信息、数据广播信息、电子节目指南信息、其他视频流和分发控制信息都通过所述数据交换机系统（1-5-7）输入到信源处理部分（1-2）的各路信源处理通道（1-2-1……1-2-n）相应的接口；

所述数据-软件管理控制部分（1-5）中的用户管理系统（1-5-1）、条件接收系统（1-5-2）、设备网管系统（1-5-3）、数据广播系统（1-5-4）、电子节目指南系统（1-5-5）通过通信接口与数据交换机系统1-5-7的相应接口相连，将用户管理数据、条件接收管理控制数据、设备管理数据、数据广播信息、电子节目指南信息、其他视频流和分发控制信息及数据都通过数据交换机系统（1-5-7）与节目信号输入部分（1-1）、信源处理部分（1-2）、信道处理部分（1-3）的相应输入端口相连。

2.如权利要求1的一种数字电视地面广播的多频道的单频网前端中心发射台，其特征在于它可以单独组网，更重要的是为组建数字电视地面广播的多频道的单频网提供了前端支持；它是组建数字电视地面广播的多频道的单频网的信号中心和控制中心并兼有骨干发射台的功能；

采用成熟的数字信源编码和处理技术，在对所传输的频道进行符合中国国标GB20600-2006中的信道编码和调制处理，并按照系统业务的需要，组成多频道的数字电视地面广播传输网中心发射台；

采用以相邻频道或隔频道同台发射设置，多频道的等功率或大小不等发射功率的同台发射；还向各补点站发射传输多频道的单频网信号；其通过用户管理系统、条件接收系统实施对用户收视管理控制和授权，通过设备网管系统对网络运行设备实施监控；从而形成业务上移动接收模式与固定接收模式兼有，并形成能有重复覆盖面的多频道的单频网。

3.如权利要求1或2的一种数字电视地面广播的多频道的单频网前端中心发射台，其特征在于所述发射机组-合成-发射天馈部分（1-4）输出的多频道的等功率或大小不等发射功率信号都经过一套发射机组-合成器合成为一路，再经过一套带宽为16—300MHz的发射天线进行发射。

4.如权利要求1或2的一种数字电视地面广播的多频道的单频网前端中心发射台，其特征在于所述发射机组-合成-发射天馈部分（1-4）输出的多频道的等功率或大小不等发射功率信号采用两套发射机组-合成器合成，再经过两套带宽为16—300MHz的发射天线进行发射；用于移动接收模式的发射机的大功率信号由移动接收模式的发射天线（00）发射，用于固定接收模式的发射机的小功率信号由固定接收模式的发射天线（01）发射。

5.如权利要求1或2的一种数字电视地面广播的多频道的单频网前端中心发射台，其特征在于所述发射机组-合成-发射天馈部分（1-4）输出的多频道的等功率或大小不等发射功率信号采用多套发射机组-合成器合成为多路，再经过两套以上的带宽为16—300MHz的发射天线进行发射；用于移动接收模式的发射机的大功率信号由移动接收模式的发射天线（00）发射，用于固定接收模式的发射机的小功率信号分别由两套固定接收模式的发射天线（01、1-1）发射。

6.如权利要求1或2的一种数字电视地面广播的多频道的单频网前端中心发射台，其特征在于所述信道处理部分（1-3）的信道编码和调制基于我国数字电视地面传输标准GB20600-2006《数字电视地面广播传输系统帧结构、信道编码和调制》。

7.如权利要求1或2的一种数字电视地面广播的多频道的单频网前端中心发射台，其特征在于所述发射机组-合成-发射天馈部分（1-4）调制器与上变频器采用1×10e-8高精度10MHz锁相环锁频加锁相控制技术外，上变频器内置1×10e-8高精度10MHz锁相环锁频加锁相并采取预校正自适应控制。

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