內容簡介
《地面數位電視發射系統與覆蓋網路》力圖讓讀者對地面數位電視發射系統的組成、關鍵設備、地面數位電視廣播網路規劃和單頻網組網等方面的知識有一個全面的了解。可作為廣播電視技術院校的教學用書，也可作為數位電視領域工程技術人員的參考書。
圖書目錄
叢書序
前言
第1章 地面數位電視傳輸國際標準
1.1 基本介紹
1.1.1 ATSC系統
1.1.2 DVB-T系統
1.1.3 ISDB-T系統
1.1.4 DTMB系統
1.2 DTMB系統詳情
1.2.1 DTMB信道編碼
1.2.2 DTMB主要參數
1.2.3 輸入接口
1.2.4 隨機化
1.2.5 前向糾錯編碼
1.2.6 星座圖映射
1.2.7 64-QAM映射
1.2.8 32-QAM映射
1.2.9 16-QAM映射
1.2.10 4-QAM映射
1.2.11 4-QAM-NR映射
1.2.12 交織
1.2.13 系統信息
1.2.14 幀結構
1.2.15 幀頭
1.2.16 幀體數據處理與組幀
1.2.17 基帶後處理
1.2.18 射頻輸出接口
1.3 DTMB主要工作模式
第2章 地面數位電視發射系統
2.1 概述
2.1.1 地面數位電視的特點
2.1.2 地面數位電視發射技術的發展現狀
2.2 發射系統的組成
2.2.1 地面數位電視發射系統的組成
2.2.2 地面數位電視發射系統的備份技術
2.2.3 地面數位電視發射系統實例
2.3 發射系統的技術指標
2.3.1 發射功率
2.3.2 頻譜特性
2.3.3 相位噪聲
2.3.4 調製誤差率
第3章 地面數位電視激勵器
3.1 概述
3.1.1 激勵器的原理
3.1.2 激勵器的基本要求
3.2 激勵器的基本結構
3.2.1 碼流處理模組
3.2.2 編碼和映射模組
3.2.3 變頻模組
3.2.4 接口與控制
3.3 激勵器的主要功能
3.3.1 工作模式
3.3.2 預校正
3.3.3 監控和報警
3.4 激勵器的技術指標與測試
3.4.1 激勵器的技術指標
3.4.2 主要技術指標測量
第4章 地面數位電視發射機
4.1 數位電視發射機的基本原理
4.1.1 電視發射機發展概況
4.1.2 數位電視發射機的基本原理
4.1.3 數位電視發射機的主要技術特點
4.2 數位電視發射機的組成
4.2.1 數位電視激勵器
4.2.2 固態功率放大器
4.2.3 無源部件
4.2.4 智慧型監控系統
4.2.5 冷卻系統
4.3 數位電視發射機的技術指標
4.3.1 性能指標
4.3.2 功能要求
4.4 寬頻數位電視發射機
4.4.1 寬頻數位電視發射機的原理
4.4.2 寬頻數位電視發射機的特點
第5章 天饋線系統
5.1 概述
5.1.1 無線電波的傳播特性
5.1.2 天饋線系統的組成
5.1.3 駐波
5.2 發射天線
5.2.1 發射天線的種類
5.2.2 發射天線的基本特性
5.2.3 發射天線的安裝
5.3 天饋線系統的技術指標
5.4 常見故障與維護方法
第6章 補點發射機
6.1 補點發射機的基本原理
6.1.1 補點發射機的分類
6.1.2 直放型補點發射機
6.1.3 變頻型補點發射機
6.1.4 帶回波抑制型發射機
6.1.5 補點發射機的技術參數
6.2 補點發射機的套用
6.2.1 補點發射機套用場合
6.2.2 數位電視網中常見的套用案例
6.2.3 補點發射機的監控
6.3 補點發射機的安裝
6.3.1 補點發射機站址選擇
6.3.2 補點發射機的安裝方式
6.3.3 接收天線和發射天線的基本要求
第7章 地面數位電視覆蓋網路規劃與最佳化
7.1 信道特性
7.1.1 無線傳輸信道特性
7.1.2 無線電波傳播模型
7.2 覆蓋網路規劃相關參數
7.2.1 執行標準
7.2.2 接收模式
7.2.3 最小場強
7.2.4 與現有模擬電視廣播業務的共用
7.2.5 單頻網覆蓋區域的定義
7.3 網路最佳化
7.3.1 路測數據對模型的校正
7.3.2 單頻網時延調整方法
7.3.3 減小覆蓋重疊區
7.4 軟體仿真
7.4.1 電子地圖
7.4.2 網路規劃
7.4.3 單頻網網路分析
7.4.4 網路最佳化
第8章 地面數位電視廣播單頻網
8.1 基本概念
8.1.1 單頻網的定義
8.1.2 單頻網的基本架構
8.1.3 保護間隔和最大站距
8.1.4 單頻網組網的實現方式
8.2 單頻網適配器
8.2.1 單頻網適配器的原理
8.2.2 單頻網適配器的要求與測試
8.3 單頻網覆蓋模型
8.3.1 基於TS分配網路的單頻網覆蓋
8.3.2 同頻直放站補點覆蓋
8.3.3 基於射頻信號分配網路的單頻網覆蓋
8.4 單頻網覆蓋工程實踐
8.4.1 無線覆蓋網路規劃
8.4.2 網路覆蓋最佳化
8.4.3 常見故障分析與排除
附錄 常用專業術語與縮略語
參考文獻
文摘
第1章地面數位電視傳輸國際標準
1.1 基本介紹
目前被國際電信聯盟（International Telecommunication Union，ITU）採納的地面數位電視傳輸標準有美國的高級電視系統委員會標準（Advanced Television Systems Committee，ATSC）、歐洲的數字視頻地面廣播標準（Digital Video Broadcasting- Terrestrial，DVB-T）和日本的地面綜合業務數字廣播標準（Integrated Service Digital Broadcasting-Terrestrial，ISDB-T）。我國的地面數字多媒體廣播標準（Digital Terrestrial Multimedia Broadcasting，DTMB）在2011年被ITU接納成為地面數位電視D系統，成為ITU認可的第四個地面數位電視傳輸國際標準。
1.1.1 ATSC系統
ATSC採用格形編碼的八電平殘留邊帶（Trellis-Coded 8-Level Vestigial Side- Band，8-VSB）調製。ATSC數位電視標準是美國高級電視系統委員會開發的，它是為了在單個6MHz頻道中傳輸高質量視頻和音頻以及輔助數據而設計的，用於地面廣播和有線分配系統。它能夠可靠地在6MHz地面信道中實現19.4Mbit/s的數據吞吐量，在有線電視信道中實現38.8Mbit/s的數據吞吐量。有兩種有效的操作模式：8-VSB和16-VSB。其中，8-VSB“地面同播模式”便於更好地抵抗NTSC干擾，16-VSB“高碼率模式”主要用於更可靠的有線信道。
ATSC系統可以抵抗多種類型的干擾：現存的模擬電視節目、白噪聲、脈衝噪聲、相位噪聲、連續波和無源反射（多徑）。系統提供固定的接收，不支持移動接收。
ATSC系統使用單載波調製方案，即八電平殘留邊帶（8-VSB）調製，用於多頻網（Multi-Frequency Network，MFN）實現。雖然此系統是為6MHz頻道開發和測試的，但它能套用於任何信道頻寬（6MHz、7MHz、8MHz），只是相應地改變數據容量。ATSC在初期是不支持單頻網的，但是經過技術人員的努力，目前ATSC已經可以在單頻網下工作。
1.1.2 DVB-T系統
DVB-T採用編碼正交頻分復用（Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing，C-OFDM）調製，DVB-T系統是歐洲數字視頻廣播組織開發的。DVB-T是DVB系列標準之一，其他還有衛星（DVB-S）和有線（DVB-C）數字視頻廣播等，此系列標準考慮了數字視頻和音頻的傳輸，以及將來的多媒體節目。對於地面廣播，此系統可以在現存的已分配給模擬電視傳輸的頻譜內廣播。8MHz信道內傳輸的有效淨比特碼率在不同的信道編碼參數、調製類型和保護間隔的組合下，可以支持4.98～31.67Mbit/s。
DVB-T系統不僅能夠處理高斯信道，而且也能適應萊斯信道和瑞利信道。它能夠抵抗高電平（0dB）、長延時的靜態和動態多徑失真，能有效地克服延時信號的干擾，包括地勢或建築物反射的回波，或者單頻網環境中遠方發射機發射的信號。
DVB-T系統通過多種可選擇參數的組合，可以適應大範圍的載噪比和信道特性，支持固定、便攜或者移動接收。
DVB-T採用編碼正交頻分復用多載波調製技術，有兩種操作模式：2K模式和8K模式，分別進行2K和8K點快速傅立葉變換（Fast Fourier Transform，FFT）。系統可以選擇不同的QAM調製級數和不同的內碼碼率，也允許兩層分級信道編碼和調製。此外，長度可選擇的保護間隔允許系統支持不同的網路配置，例如大範圍的單頻網（Single Frequency Network，SFN）和多頻網（MFN）。2K模式適用於單發射機廣播，並能很好地支持移動接收以及具有有限發射機距離的小的單頻網。8K模式既能用於單發射機廣播，也能用於小的和大的單頻網，一般用於固定接收。
1.1.3 ISDB-T系統
ISDB-T系統是日本無線電工商業協會（Association of Radio Industries and Businesses，ARIB）開發的，它系統地綜合了各種類型的數字內容，包括從標準清晰度電視（Standard Definition Television，SDTV）到高清晰度電視（High Definition Television，HDTV）的多節目視頻、多節目音頻、圖形和文本等。因為ISDB概念覆蓋了各種服務，因此系統必須面對各種需求，而且一個業務和另一個業務可能是不同的。為了綜合不同的業務需求，系統提供了可選擇的調製、誤碼保護方案和靈活的組合，以便面對這些綜合業務的各種需求。
系統採用的調製方法稱為頻帶分段傳輸正交頻分復用（Bandwidth Segmented Transmission OFDM，BST-OFDM），由一組共同的稱為BST段的基本頻率塊組成。每段的頻寬為BW/14MHz，這裡BW是指地面電視信道頻寬（6MHz、7MHz或8MHz，依賴於所處地區）。例如，對於6MHz信道，每段占據6/14MHz≈428.6kHz頻譜，7段等於（6×7）/14MHz=3MHz。在OFDM特性之外，BST-OFDM對不同的BST段採用不同的載波調製方案和內碼編碼碼率，依此提供了分級傳輸特性。每個數據段有其自己的誤碼保護方案（內碼編碼碼率、時間交織深度）和調製類型（QPSK、DQPSK、16-QAM或者64-QAM），那么每段能滿足不同的業務需求。許多段可以靈活地組合到一起，提供寬頻業務（如HDTV）。通過傳輸不同傳輸參數的OFDM段群，可以實現分級傳輸。
1.1.4 DTMB系統
DTMB系統由中國開發，採用時域同步正交頻分復用（Time Domain Synchronous OFDM，TDS-OFDM）調製方式，它由時域同步和頻域數據兩個傳輸模組組成。2006年8月，我國公布了用於地面數位電視廣播的DTMB標準，並已於2007年8月1日起強制執行。
我國的DTMB標準具有後發優勢，具有碼字捕獲快速和同步跟蹤穩健、頻譜利用效率高、移動性能好、廣播覆蓋範圍大、多業務廣播方便等優點。
在信道編碼方面，DTMB標準採用了BCH碼和低密度奇偶校驗（Low Density Parity Check，LDPC）碼級聯的形式。由於LDPC碼優越的性能，DTMB系統在對抗各種干擾等方面具有非常好的性能。由於採用了TDS-OFDM的獨特技術，DTMB系統在同步性能上明顯優於循環前綴編碼正交頻分復用（Cyclic Prefix-OFDM，CP-OFDM）系統。而且由於採用訓練序列代替循環前綴，接收機可通過訓練序列進行信道估計，從而可以節省傳統CP-OFDM系統中的頻域導頻，提高了頻譜利用率。
DTMB系統在8MHz頻寬內可支持4.813～32.486Mbit/s的淨載荷數據傳輸率，可支持SDTV和HDTV，支持固定接收和移動接收，支持單頻組網和多頻組網。關於DTMB標準的技術內容將在1.2節中詳細介紹。
四種地面數位電視傳輸標準主要參數對比如表1-1所示。
1.2 DTMB系統詳情
1.2.1 DTMB信道編碼
DTMB定義了數位電視地面廣播傳輸系統傳送端完成從輸入數據碼流到地面電視信道傳輸信號的轉換。輸入數據碼流經過擾碼器、前向糾錯編碼、星座映射、交織後形成基本數據塊；基本數據塊與系統信息組合後，經過幀體數據處理形成幀體；幀體與相應的幀頭復接為信號幀，根據幀地址組幀單元構建與絕對時間日、時、分、秒同步的復幀結構；經過基帶後處理轉換為基帶輸出信號，該信號經正交上變頻轉換為射頻信號。
DTMB的傳送端原理如圖1-1所示。
1.2.2 DTMB主要參數
1.2.3 輸入接口
地面數位電視廣播傳輸系統的數據輸入接口的格式定義支持標準GB/T17975―1信息技術運動圖像及其伴音信息的通用編碼第1部分：系統（GB/T17975―1―2000，idtISO/IEC13818―1―1996）。但對於載荷內容不做定義和要求，對於輸入數據而言，DTMB實現透明傳輸。
1.2.4 隨機化
為了保證傳輸數據的隨機性以便於傳輸信號處理，輸入的數據碼流數據需要用擾碼進行加擾。擾碼原理是以線性反饋移位暫存器理論為基礎的。在數字基帶信號傳輸中，將二進制數字信息先進行“隨機化”處理，變為偽隨機序列，從而限制連“0”或連“1”碼的長度，以保證位定時信息恢復的質量，這種“隨機化”處理稱為“擾碼”。在接收端解除這種“擾碼”的過程稱為“解擾”。擾碼作為有效克服連“0”或連“1”碼的手段，在多種通信系統中得到套用。
DTMB系統中的擾碼是一個最大長度二進制偽隨機序列。該序列生成多項式定義為
G（x）=1+x14+x15（1-1）
該序列的初始相位定義為100101010000000。
輸入的比特碼流（來自輸入接口的數據位元組的MSB在前）與PN序列進行逐位模二加後產生數據擾亂碼。擾碼器的移位暫存器在信號幀開始時復位到初始相位。擾碼器組成如圖1-2所示。
與歐洲DVB-T不同，擾碼器對所有的輸入信號都進行加擾，而歐洲DVB-T對幀頭是不加擾的。DVB-T的擾碼器組成如圖1-3所示。
