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1、数字地面电视基于光纤时延的共源单频网解决方案文文/李代方（成都康特数字广播电视设备有限公司）李代方（成都康特数字广播电视设备有限公司）什么是单频网？什么是单频网？在一个网络中，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。单频网的优点：单频网的优点：节省频率资源、功率效率较高、更加平滑的覆
2、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：单频网的缺点：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。单频网的同步要求：单频网的同步要求：在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
3、同步的要求。频率同步：频率同步：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。时间同步：时间同步：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
4、，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。比特同步：比特同步：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
5、，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。单频网的两种解决方案：单频网的两种解决方案：一、一、 同步单频网解决方案同步单频网解决方案同步单频网依靠 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，和单频网适配器的信息，解决各发射机的时间同步。基于秒帧的同步单频网
6、的网络结构示意图：其原理不在此详述。由于不同的频率的发射机都需要一个单频网适配器，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。二、二、 共源单频网解决方案共源单频网解决方案共源单频网是整个网络只有一套激励器，各发射机的信号由光纤送达。由于共用激励器，保证了网络的频率同步和比特同步。时间同步则由控制到达各发射点的信号延时来保证。其组网原理如下：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：光纤光纤 1+补偿光纤补偿光纤 1=光纤光纤 2+补偿光纤补偿光纤 2= =光纤光纤 N+补偿光纤补偿光纤 N=光纤光纤 N+1光纤延时原理如下图。射频电信号
7、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 的光纤产生的时延可以表示为： 上式中， n 为波长为 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t 的表达式，我们可以看出，延时时间的长短是与光纤
8、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。 光纤作光纤作 RF 时延的优势时延的优势在同步单频网中，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 5S 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 125m,一盘 25km 的光纤，体积不超过 300200mm。总结语总结语采用共源单频网，和同步单频网相比，可以节省大量的 GPS、单频网适配器、 传输网络适配器以及激励器等。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。
