CN201708799U - 数字地面电视基于光纤延时的共源单频网 - Google Patents

Abstract

本实用新型为数字地面电视基于光纤延时的共源单频网，解决已有共源单频网结构复杂，同步设备成本高的问题。发射信号经电缆通过激励器输入光发射机，光发射机输出光信号经光缆通过光纤放大器输到光分路器，光分路器输出的光信号经若干条等长的光纤分别通过光接收机输出到发射机，光分路器到各个光接收机的直线距离不相等。

Description

数字地面电视基于光纤延时的共源单频网

技术领域：

本实用新型与数字地面电视共源单频网的同步装置有关。

背景技术：

在单频网络中，所有的发射机都被相同的码流信号调制，并在相同的时刻以相同的频率进行发射。由于数字地面接收机具有多径信号处理能力，因此接收天线收到的多部发射机的信号都可能对接收有贡献。单频网是相对于多频网而言的，多频网就是利用多个频率实现相同节目的覆盖。为了满足较大区域的覆盖要求，多频网需要较多的频率资源。只有对发射频率和功率都经过严格的计算才能避免网内和网外的相互干扰。

单频网节省频率资源、功率效率较高、更加平滑的覆盖、可灵活调整和增加覆盖区、可对覆盖缝隙进行补点覆盖。

单频网的缺点是不能对覆盖区的某一部分提供额外的业务、组网技术要求高、建设成本相对较高。单台发射机的覆盖距离限制在一定的范围内，否则会因超过接收机多径信号处理范围而带来网络自干扰。

回波相对于主径的时延在一定的范围的情况下，单频网利用地面数字广播系统抗回波处理能力保证正常工作。此时为使接收机能将欲收信号之外的，来自其它发射机的接收信号视为回波，单频网中所有广播信号必须满足频率和比特同步要求；同时为保证来自其它发射机的接收信号与欲收信号之间的时延在一定的范围内，单频网中所有广播信号还必须满足时间同步的要求。

为确保接收机能将欲收信号之外的，来自其它发射机的接收信号视为回波单频网中各发射机输出信号的频率应相同，这要求各发射机有高的频率精度和稳定度。实践证明，允许偏差为1Hz是可行的。为了达到这个要求，每部发射机中的所有振荡器(基带取样、中频级直到射频级)的频率都必须满足一个适当的允差，以保证发射机信号频率达到需要的精度。方法之一是每个振荡器都由同一个参考振荡器来驱动，最好是SFN中所有的发射机具有同一个参考振荡源，通常用GPS提供10MHz信号作为参考振荡。

为使来自其它发射机的接收信号欲接收信号之间的时延在接收机能够抵抗的时延范围内，要求各个发射信号之间的时间同步，即尽管一次分配网和发射机引入了时延，同一个信号帧也应在相同的时刻被各个发射机发送。这里对时间同步的精度要求并不是非常高，但是不同的发送信号之间的时延应该比系统能够抵抗的时延最大值小很多，这样系统能够抵抗更长的，由接收点位置引起的信号时延。

单频网中各发射机在相同的时刻发送相同信号帧要求所有的信号帧在各个发射机中被完全一样的调制，或者说，要求各个发射机中调制一个信号帧的数据逐比特对应相同，这就是所谓的比特同步要求。不同的发射机在同一时刻发送的数据应完全一致，不存在允差。为保证比特同步，除了首先要保证输入到SFN中各个调制器的码流逐比特对应相同，同时还要求各个调制器对输入码流的分组相同，使得一个信号帧的数据逐比特对应相同。此外，各调制器中的随机化过程必须同步进行，以保证随机化后的数据仍然逐比特对应相同。GB20600规定在调制每个信号帧的数据的第一个比特处扰码器复位，这保证了各调制器中的随机化过程的同步。

已有的同步单频网依靠GPS的频率精度，解决各发射机的同步问题。各发射机将GPS的10MHz信号作为外部参考源，解决各发射机的频率同步；利用GPS的1PPS秒脉冲信号，和单频网光纤放大器的信息，解决各发射机的时间同步。

由于不同的频率的发射机都需要一个单频网光纤放大器，每个发射点都需要GPS，整个网络技术和设备较复杂，实现成本高。

实用新型内容：

本实用新型的目的是提供一种结构简单，成本低廉，体积小，损耗小的数字地面电视基于光纤延时的共源单频网。

本实用新型是这样实现的：

本实用新型数字地面电视基于光纤延时的共源单频网，发射信号经电缆通过激励器输入光发射机，光发射机输出光信号经光缆通过光纤放大器输到光分路器，光分路器输出的光信号经若干条等长的光纤分别通过光接收机输出到发射机，光分路器到各个光接收机的直线距离不相等。

光分路器与每个光接收机的之间有连接光纤，除最长的直线距离外的光接收机的连接光纤，连接其它直线距离的光接收机的连接光纤包括与前端机房外的光纤串连的卷挠的补偿光纤，激励器、光发射机、光纤放大器、光分路器和补偿光纤位于前端机房内。

要做到各台发射机的时间同步，只要保证各通道发射机的光纤链长度相等就可以了。即：

光纤1+补偿光纤1＝光纤2+补偿光纤2＝……＝光纤N+补偿光纤N＝光纤N+1

光纤延时原理如图2。射频电信号输入激光二极管(LD)，LD将输入射频电信号变换成该信号调制的光信号，通过光接头耦合进光纤。光电检测器(PD)将射频调制的光信号再变换为原来的射频电信号。输出的射频电信号的频谱完全和输入射频电信号的频谱相同，只是用光纤作为介质延迟了一段时间，也就是说，射频信号瞬时存储在光纤延时单元中，存储的时间的长短与光纤的长度成正比，这就是光纤延时的原理。

当光波在光纤中以速度v传播的时候，延时的长短正比于光纤的长度L，那么特定长度L的光纤产生的时延Δt可以表示为：

$\mathrm{\Δt}=\frac{L}{v}=\frac{\mathrm{nL}}{c}$

上式中，n为波长为λ的光波在光纤中的折射率，c为光波在自由空间中的传播速度。由Δt的表达式，我们可以看出，延时时间的长短是与光纤长度L成正比例的，只要能改变光纤的长度，就能实现不同的延时时间。

本实用新型光纤作RF时延的优点如下：

在同步单频网中，时延是在激励器中，依靠对数字基带信号的存储转发的时间间隔来实现的。对于RF信号，要实现较长时间的延时，目前光纤是最经济实用的选择。首先，光纤可实现的时延较大，每公里光纤可实现约5μS的延时。其次，光纤的损耗小，在1550nm波段，单模光纤的损耗约0.2dB/km，加上熔接损耗，也不超过0.25dB/km。再者，光纤的体积小，易弯曲，光纤的直径为125μm，一盘25km的光纤，体积不超过Φ300×200mm。

本实用新型和已有的同步单频网相比，可以节省大量的GPS、单频网光纤放大器、传输网络光纤放大器以及激励器等。节省安装调试时间，减少系统故障率，提高系统的可靠性和经济效益。适合单频点发射系统、合成式多频点发射系统和宽带多频点发射系统，值得推广使用。

附图说明：

图1为已有的同步单频网结构图。

图2为光纤延时原理图。

图3为本实用新型的结构图。

具体实施方式：

前端机房内有激励器，1550nm光发射机，掺铒光纤放大器EDFA、光分路器、与光分路器输出端光纤串连的补偿光纤，补偿光纤卷曲长度分别为10KM、45KM，20KM。光分路器的4条输出光纤在前端机房外的光纤分别与50KM，15KM，40KM和60KM处的光接收机连接，光接收机与发射机连接。

Claims (2)

1.数字地面电视基于光纤延时的共源单频网，其特征在于发射信号经电缆通过激励器输入光发射机，光发射机输出光信号经光缆通过光纤放大器输到光分路器，光分路器输出的光信号经若干条等长的光纤分别通过光接收机输出到发射机，光分路器到各个光接收机的直线距离不相等。

2.根据权利要求1所述的共源单频网，其特征在于光分路器与每个光接收机之间有连接光纤，除最长的直线距离的光接收机的连接光纤外，连接其它直线距离的光接收机的连接光纤包括与前端机房外的光纤串连的卷挠的补偿光纤，激励器、光发射机、光纤放大器、光分路器和补偿光纤位于前端机房内。

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