CMMB單頻網(wǎng)的建設(shè)與思考

CMMB單頻網(wǎng)的建設(shè)與思考

1CMMB地面覆蓋網(wǎng)絡(luò)組成形式CMMB地面覆蓋網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)主要由兩種模式。（1】單發(fā)射臺(tái)站：對(duì)于城區(qū)面積較小、樓宇密度較低、地勢(shì)較平坦的地區(qū)，單個(gè)發(fā)射臺(tái)站可完成基本覆蓋要求的，采用單個(gè)發(fā)射臺(tái)站以及同頻轉(zhuǎn)發(fā)器補(bǔ)充覆蓋的建設(shè)方式，技術(shù)方案如圖1所示：(2)單頻網(wǎng)：對(duì)于城區(qū)面積較大、單發(fā)射臺(tái)站覆蓋方式無(wú)法滿足基本覆蓋要求的地區(qū)，采用單頻網(wǎng)【SFN】覆蓋方式，即基于若干發(fā)射臺(tái)站建成本地區(qū)單頻網(wǎng)實(shí)現(xiàn)基本覆蓋，覆蓋陰影地區(qū)由同頻轉(zhuǎn)發(fā)器補(bǔ)充覆蓋解決。技術(shù)方案如圖[來(lái)自wWw.Lw5u.coM]2所示。2CMMB單頻網(wǎng)組成及同步CMMB單頻網(wǎng)主要由GPS授時(shí)系統(tǒng)、碼流傳輸網(wǎng)絡(luò)和地面發(fā)射系統(tǒng)構(gòu)成，如圖3所示。由于CMMB系統(tǒng)采用ODFM多載波調(diào)制，OFDM調(diào)制方式的一個(gè)特點(diǎn)是符號(hào)間帶有保護(hù)間隔(GuardInterval)，落在保護(hù)間隔內(nèi)的多徑信號(hào)，在經(jīng)過處理以后，不但不會(huì)產(chǎn)生前后符號(hào)間的干擾，甚至可以加強(qiáng)有效信號(hào)的功率。使用OFDM調(diào)制，可以較容易地處理這些復(fù)雜的多徑干擾，使單頻網(wǎng)的應(yīng)用容易實(shí)現(xiàn)。而單頻網(wǎng)應(yīng)用中要求各個(gè)發(fā)射機(jī)所廣播的信號(hào)在頻率和時(shí)間上都保持同步。頻率同步即要求每個(gè)單頻網(wǎng)發(fā)射機(jī)的工作頻率都相同；對(duì)于多載波調(diào)制而言，還要求每個(gè)子載波的頻率相等。頻率同步可以通過與同一個(gè)參考頻率（一般使用來(lái)自GPS衛(wèi)星的10MHz參考頻率）鎖相同步來(lái)實(shí)現(xiàn)。OFDM調(diào)制中保護(hù)間隔的長(zhǎng)度決定了系統(tǒng)所能處理的多徑信號(hào)的最大延遲時(shí)間，超出保護(hù)間隔的多徑信號(hào)，對(duì)于接收機(jī)而言是干擾，將影響系統(tǒng)性能。保護(hù)間隔越長(zhǎng)，發(fā)射機(jī)間的距離就可以越大，但是系統(tǒng)的傳輸效率就越低，這就限制了單頻網(wǎng)發(fā)射機(jī)之間的最大距離。在CMMB標(biāo)準(zhǔn)中，兼顧了組網(wǎng)覆蓋范圍、移動(dòng)接收以及頻帶利用率的綜合因素，提供了保護(hù)間隔1/8(51.2us)的4k模式以實(shí)現(xiàn)單頻網(wǎng)。為了讓保護(hù)間隔在處理多徑干擾上發(fā)揮作用，而不是消耗在補(bǔ)償發(fā)射機(jī)之間的同步誤差上，要求發(fā)射機(jī)在相同的時(shí)間發(fā)射完全相同的OFDM符號(hào)，以實(shí)現(xiàn)時(shí)間同步。在CMMB系統(tǒng)中，發(fā)射機(jī)之間的時(shí)間同步是通過與一個(gè)共同的參考信號(hào)(一般使用來(lái)自GPS衛(wèi)星的秒脈沖信號(hào)-1pps)同步以及TOD時(shí)間信息來(lái)實(shí)現(xiàn)。3CMMB單頻網(wǎng)設(shè)備安裝3.1GPS系統(tǒng)安裝CMMB單頻網(wǎng)其中一個(gè)重要的組成部分是GPS授時(shí)系統(tǒng)，從上可以看出，單頻網(wǎng)的頻率與時(shí)間同步信號(hào)均來(lái)自于GPS授時(shí)系統(tǒng)，所以其系統(tǒng)安裝質(zhì)量的好壞直接影響單頻網(wǎng)組網(wǎng)的成功與否。同時(shí)這也是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中穩(wěn)定性較差的系統(tǒng)。從圖3可以看出，復(fù)用器、CMMB調(diào)制器均需要GPS提供10M、1PPS、TOD信息。目前現(xiàn)使用的復(fù)用器均內(nèi)置GPS接收機(jī)，即直接將GPS天線接入復(fù)用器即可，這樣減少了連接設(shè)備數(shù)量，但與此同時(shí)帶來(lái)的是無(wú)法直接觀察復(fù)用器內(nèi)置GPS的接收情況，只能通過復(fù)用器的監(jiān)控后臺(tái)軟件或管理網(wǎng)頁(yè)查看TOD時(shí)間信息是否正確，也可通過前面板報(bào)警燈是否熄滅來(lái)判斷內(nèi)置GPS是否鎖定信號(hào)。調(diào)制器通過提供10M(BNC)、1PPS(BNC)和TOD（D型9針口）接口來(lái)接收外置GPS信號(hào)。所需注意的是TOD所使用的串口線的類型以及外置GPS接收機(jī)的電源應(yīng)盡量選取不間斷電源，這是由于GPS鎖定需十幾分鐘的時(shí)間，若發(fā)生停電情況，會(huì)導(dǎo)致該發(fā)射點(diǎn)因GPS鎖定較長(zhǎng)而無(wú)法及時(shí)恢復(fù)播出。其次是GPS天線的安裝，天線放置的位置十分重要，優(yōu)先考慮開闊場(chǎng)地進(jìn)行安裝，若由于場(chǎng)地的限制，天線放置不夠理想，可采取更換其它類型接收機(jī)測(cè)試或在線纜中間加裝中繼器以解決。其次注意附近有無(wú)干擾源，如微波、電視發(fā)射天線等。3.2碼流傳輸分配設(shè)備安裝目前CMMBPMS碼流傳輸及分配方式主要有光纜、數(shù)字微波兩種，隨著網(wǎng)絡(luò)建設(shè)不斷深入，新的傳輸方式也將不斷地涌現(xiàn)。在這里主要介紹以上兩種主要方式。(1)光纜傳輸：由于PMS碼流以ASI物理接口形式進(jìn)行傳輸，所以在傳統(tǒng)方式中均采用單芯光纖、ASI光收發(fā)機(jī)方式進(jìn)行。若采用SDH光纖網(wǎng)，就必須考慮其信號(hào)格式適配（如必須將ASI信號(hào)轉(zhuǎn)換成DS3信號(hào)），要采用合路器時(shí)，必須考慮合成的突發(fā)碼率不能超過45Mbit/S.(2)數(shù)字微波：數(shù)字微波方式屬于PDH傳輸網(wǎng)絡(luò)，同樣也需要進(jìn)行信號(hào)和碼率適配，需要注意的是數(shù)字微波調(diào)制器在前期只傳輸PMS碼流時(shí)必須將微波調(diào)制器的Demod選項(xiàng)設(shè)置OFF。3.3激勵(lì)器設(shè)置經(jīng)過短短2年的發(fā)展，CMMB激勵(lì)器已經(jīng)發(fā)展數(shù)種，各廠家激勵(lì)器對(duì)單頻網(wǎng)設(shè)置各不相同，但統(tǒng)一起來(lái)基本上為：首先檢測(cè)激勵(lì)器接收10M，1pps，TOD信息是否正常。將10M輸入設(shè)置為外部參考（有些激勵(lì)器如UBS為內(nèi)外部自動(dòng)切換）；TOD格式設(shè)置為HJ5436A格式（有些激勵(lì)器設(shè)置為格式B）；之后將網(wǎng)絡(luò)模式設(shè)置為SFN模式。經(jīng)過幾分鐘后觀察報(bào)警燈是否熄滅，來(lái)判斷是設(shè)置成功。（注：必須保證復(fù)用器輸出PMS流中的TOD信息是正確的，激勵(lì)器檢測(cè)到碼流格式不對(duì)同樣也會(huì)報(bào)警）。3.4發(fā)射天線的安裝發(fā)射天線安裝主要注意定向天線的主向不要正對(duì)相鄰發(fā)射點(diǎn)天線，以免發(fā)生干擾。4單頻網(wǎng)的調(diào)試CMMB單頻網(wǎng)調(diào)試是一項(xiàng)系統(tǒng)工作，經(jīng)過1年多的組網(wǎng)摸索，得出了一些經(jīng)驗(yàn)，以供讀者參考。在調(diào)試前的準(zhǔn)備工作如下。(1)分析覆蓋預(yù)算：在制定單頻網(wǎng)方案前，均要進(jìn)行覆蓋分析預(yù)算，但理論與實(shí)際往往是有區(qū)別的，實(shí)地勘察各發(fā)射點(diǎn)的天線尤其是定向天線的主向，確認(rèn)是否存在兩點(diǎn)之間天線主向?qū)Πl(fā)的情況，若存在情況及時(shí)調(diào)整定向天線方向。確定各發(fā)射點(diǎn)的GPS接收穩(wěn)定性情況，了解各點(diǎn)所用調(diào)制器的情況，是否存在兩種以上廠家的調(diào)制器，相互之間是否可以組網(wǎng)；(2)校準(zhǔn)：對(duì)路測(cè)儀校準(zhǔn)，讓權(quán)威測(cè)試機(jī)構(gòu)對(duì)測(cè)試天線進(jìn)行UHF頻段天線增益GT測(cè)試，得出天線增益頻率對(duì)應(yīng)表，根據(jù)此表對(duì)路測(cè)儀進(jìn)行設(shè)置，同時(shí)根據(jù)場(chǎng)強(qiáng)儀測(cè)試所得值對(duì)路測(cè)儀進(jìn)行校準(zhǔn)；(3)在單頻網(wǎng)調(diào)試常．規(guī)方法中常規(guī)的設(shè)備有測(cè)試車、移動(dòng)接收路測(cè)儀、場(chǎng)強(qiáng)儀（校對(duì)路測(cè)儀場(chǎng)強(qiáng)）、寬頻帶UHF全向天線、UPS電源，設(shè)備連接如圖4所示。調(diào)試方法：與DVB-T等諸多地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)調(diào)試方法相同，這里就不一一贅述；(4)第2種調(diào)試方法這里主要介紹一種在沒有路測(cè)儀情況的粗略方法。使用的設(shè)備有：測(cè)試車、USBDongle、頻譜儀、寬頻帶UHF全向天線、手持終端、UPS電源．設(shè)備連接如圖5所示。步驟1：在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行調(diào)制器單頻網(wǎng)組網(wǎng)測(cè)試尤其是存在兩種以上廠家調(diào)制器的情況，掌握調(diào)制器之間的延時(shí)差異性，以減少調(diào)試的盲目性（測(cè)試方法），將各調(diào)制器初始延時(shí)設(shè)置為最佳延時(shí)量。測(cè)試方法如下。(1)首先將兩臺(tái)調(diào)制器附加時(shí)延量設(shè)置相同且為非零值，一般設(shè)置為100ms左右或更大，這樣做的用意便于兩臺(tái)調(diào)制器時(shí)延量差值進(jìn)行正負(fù)調(diào)整，找出兩臺(tái)設(shè)備之間的最大時(shí)延量；(2)按圖6連接好設(shè)備，將頻譜儀VBW設(shè)置為100kHz，RBW設(shè)置為10kHz，SPAN為10MHz，若出現(xiàn)以下頻譜且圖像穩(wěn)定，說(shuō)明兩臺(tái)調(diào)制器可經(jīng)過調(diào)整進(jìn)行組網(wǎng)。(3)以100ns步進(jìn)調(diào)整其中一臺(tái)調(diào)制器的附加時(shí)延量，正反方向調(diào)整至波紋密不可分為止，同時(shí)使用USBDongle.終端接收信號(hào)，測(cè)試器誤塊率情況。若終端無(wú)法正常接收且LDPC誤塊率較多時(shí)，此點(diǎn)即為兩臺(tái)設(shè)備之間的最大時(shí)延量。步驟2：使用頻譜儀對(duì)USBdongle場(chǎng)強(qiáng)進(jìn)行校準(zhǔn)，校準(zhǔn)方法與上相同，同時(shí)觀察該地區(qū)發(fā)射頻率20MHZ附近的噪聲底值，以此來(lái)估計(jì)USBdongle的接收門限電平的范圍。步驟3：將兩點(diǎn)開啟，著重測(cè)試兩點(diǎn)之間的路段以及兩點(diǎn)以外的兩個(gè)方向干擾區(qū)一般出現(xiàn)在距發(fā)射點(diǎn)3000—4000m區(qū)域。如圖所示，觀察USBdongle中的狀態(tài)與統(tǒng)計(jì)，查看其信號(hào)電平、以及LDPC誤碼率。在兩點(diǎn)不超出保護(hù)間隔距離情況下，調(diào)制器經(jīng)過實(shí)驗(yàn)室組網(wǎng)測(cè)試后，將相互時(shí)延量設(shè)定好以后，是不會(huì)產(chǎn)生大范圍的相干區(qū)，這里主要討論的情況是有兩點(diǎn)之間存在超出保護(hù)間隔之外的情況。例如以下的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，A點(diǎn)與C點(diǎn)相距16.8km。．A、C點(diǎn)的天線場(chǎng)型為圖9，B點(diǎn)的天線場(chǎng)型為圖8。該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)屬于線性3點(diǎn)拓?fù)洌虚g臺(tái)站的ERP是兩側(cè)臺(tái)站的2倍左右。從理論試算來(lái)看，該類型拓?fù)涫遣淮嬖诟蓴_區(qū)的。但是由于在試算地圖是沒有包含建筑物以及人為制造因素，所以在實(shí)際3點(diǎn)ERP與理論是有一些差距的。單測(cè)試A點(diǎn)與B點(diǎn)．B點(diǎn)與C點(diǎn)兩點(diǎn)之間無(wú)干擾現(xiàn)象，但加入第3個(gè)點(diǎn)后，在3點(diǎn)之間區(qū)域發(fā)現(xiàn)信號(hào)電平在50dBm以上，而LDPC解碼出現(xiàn)超過10%誤碼率，尤其是在高速移動(dòng)情況下更加明顯（參考手持終端播放是否存在停頓情況），這就證明3點(diǎn)組網(wǎng)出現(xiàn)干擾現(xiàn)象，這時(shí)可調(diào)整參數(shù)有調(diào)制器附加時(shí)延、發(fā)射功率、天線方向或增益。由于天線調(diào)整方向或增益牽扯人力時(shí)間較多。不提倡一開始調(diào)試就調(diào)整該參數(shù)，而考慮調(diào)整時(shí)延量。附加時(shí)延量=16.8-15.36km/3x106計(jì)’算。而發(fā)射功率及天線方向可根據(jù)其他兩點(diǎn)對(duì)該點(diǎn)覆蓋區(qū)域的ERP進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，已達(dá)到整體覆蓋區(qū)域的接收電平均衡。5單頻網(wǎng)運(yùn)行中常見故障在已建成的單頻網(wǎng)運(yùn)行中同樣會(huì)出現(xiàn)一些問題，主要故障現(xiàn)象表現(xiàn)為出現(xiàn)部分或大面積干擾區(qū)，導(dǎo)致終端無(wú)法正常解碼。下面將列舉幾種常見的故障原因和解決方案。6后續(xù)思考CMMB技術(shù)是由地面數(shù)字電視技術(shù)轉(zhuǎn)化而來(lái)，其單頻網(wǎng)技術(shù)也具備地面數(shù)字電視技術(shù)的一般特征。從前調(diào)試地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)的技術(shù)大部分可用于調(diào)試CMMB單頻網(wǎng)中來(lái)，但需注意的是CMMB單頻網(wǎng)中PMS流與本地TOD時(shí)間信息的特有屬性，由此對(duì)GPS系統(tǒng)的穩(wěn)定性依賴性很強(qiáng)。同時(shí)在以上的第2種調(diào)試方法只能調(diào)試到網(wǎng)內(nèi)無(wú)干擾的狀態(tài)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)未達(dá)到單頻網(wǎng)的各項(xiàng)技術(shù)要求。在此作為一個(gè)拋磚引玉，希望廣大CMMB網(wǎng)絡(luò)建設(shè)從業(yè)者能夠積極探索發(fā)現(xiàn)其規(guī)律。以便更快更好地建設(shè)單頻網(wǎng)，為下一步大規(guī)模CMM