南京数字移动电视项目论证与试验[图文]

1、南京数字移动电视项目论证与试验图文近两年数字移动电视在国内发展很快，市场运营走势看好，南京广播电视台在此方面也作了一些有益的探索，并在市场运作方面取得了初步的成果，现将项目论证、试验情况介绍如下：     一、项目背景     1从行业走势看，在全球及我国广电数字化、网络化、产业化发展进程中，数字地面（移动）电视像数字卫星电视、数字有线电视一样在业界内外早已形成共识，成为行业发展的必然趋势。我国广电行业正在积极推进、稳步启动数字电视市场。根据国家广电总局规划的我国电视数字化三步走的战略，2005年将试播地面数字电视

2、，2008年大力发展地面数字电视。在2003年下半年南京启动移动数字电视项目之际，在国内已有上海早在2002年就开始了移动数字电视的商业化运营，而在南京完成地面移动数字电视单频网平台之后，北京也在2004年6月开始了移动数字电视的商业化运营。可见，移动电视作为数字电视家族的新贵在短短的时间内已受到广电界的关注和追逐，可以预见，数字移动电视将在全国呈蔓延之势。     2从市场前景来看，适应信息化时代的受众需求。移动数字电视是信息和知识爆炸时代分众化的产物，順应了人们生活节奏加快后，对电视信息的渴望，从以往的锁定电视频道转化为随时随地、相行相伴。提高了电视

3、传媒的渗透力，实现了信息到人。     3从地域经济来看，南京处于全国经济最发达的长江三角洲地区，作为十朝古都，这里文化底蕴丰厚，作为经济、文化大省的省会城市，应当在加快城市信息化发展的过程中率先起步。同时，整合了原南京人民广播电台、南京电视台和南京有线电视台三家媒体而组建的南京广电集团，被国家中宣部选中作为全国35家文化体制改革的试点单位之一，南京广电集团也应当在数字电视发展上以及在产业化发展上积极探索。     因此，积极启动南京地面数字电视项目，既符合国家和行业政策的要求，也符合南京发展的需求。  

4、   二、南京数字移动电视单频网总体设计     支持移动接收是数字移动电视最突出、最叫响的独特优势。在有线电视日益普及的城市，无线模拟电视即将走到尽头，以开展数字移动电视来启动数字地面电视的意义和重要性不言而喻。     数字移动电视单频网指的是在同一个覆盖区内多部发射机在同一时间、同一频率、发射同一节目信号，以实现对覆盖区的良好覆盖。单频网技术允许在同一覆盖区内由多台工作在相同频率的发射机进行交叉覆盖，节省了频率资源，频谱利用率提高，构建单频网是数字电视地面广播扩大覆盖范围，提高覆

5、盖质量的最佳选择。     由于地面广播的信道特性变化剧烈，强多径、动态多径效应以及多普勒效应的影响，致使信号幅度、相位的变化速度，远比卫星和有线电缆信道复杂得多。每个城市的地貌特点和实际情况存在差异，在单频网的构建上如果生搬硬套是行不通的。如何构建南京数字移动电视单频网平台？必须求真务实。我们的做法是从南京的实际情况出发，单频网覆盖统筹规划、分步实施。在实施中，以理论为基础，借鉴他人的成功经验，但决不盲从，以试验测试数据和实际收测效果为依据，不断修正和完善单频网系统的性能。     （一）、构建单频网的要点 &#

6、160;   1、单频网同步问题     同步指的是同一时间、同一频率、同一数据比特。根据DVB-T标准，选用GPS信号作为同步基准，GPS输出的精度可达10E12的10MHz 基准频率信号和1PPS时钟信号作为标准时基信号，实现信号传输网络发端和收端适配器的精确同步。     为了确保系统的同步，采用单频网适配器，在TS流中周期性地插入DVB MIP包（兆帧标识包），MIP包含了系统的传输参数,其中对同步起重要作用的是同步时间标志(STS)和最大延时参数。从而保证单频网网络中的数字基

7、带信号传输到不同的发射点的时延相同，所有发射机能够在时间和比特上同步。     图1 单频网的基本框图 2、2K模式和8K模式的选择     换句话说，就是选择单频网网络规模的问题。在此之前，国内外先期开展数字移动电视业务的城市毫无例外的选择了2K模式，业内也有所谓数字移动电视只能用2K模式，8K模式不支持移动的说法，无论从理论上还是实践上讲，这种说法都是有失偏颇。     在DVB-T中，采用COFDM调制方式，把传输的MPEG TS比特流分割到数千计的低比特率副载波上，有

8、1705个载波(“2K”) 或6817载波(“8K”) 两种模式。     2k模式载波数少，快速傅立叶变换的运算块相应也小，有较大的子载波间隔，使其抗多普勒效应的性能较强，但是由于符号时间间隔较短，使得对多径造成的时延抵抗力较差。因此2k模式具有同步快、抗系统载波间干扰的能力强的特点，但同时也存在单频网内相邻发射机距离不能过远，势必造成单频网规模受限制，适用于组建小网。     8k模式载波数多，傅立叶变换的运算块较大，具有较小的子载波间隔和较长的符号时间间隔，对多径造成的时延抵抗力较强。因此，8k模式内置的导频

9、信号多，同步稳定，较强的抗时延特性，适用于组建规模较大的单频网，但是对移动接收来说，车辆的移动速度受限。     我们得出的结论是：2K模式还是8K模式，并不影响系统的数据净负荷码率，在构建单频网时，选择2K还是8K模式的关键在于单频网规模的大小，以及对移动接收条件下，多普勒效应和多径效应两者之间的平衡和取舍。     3、制约数字移动电视传输码率的几个因素     作为市场开发，我们都希望利用有限的频道资源来传送尽可能多的电视节目，利用数字移动电视平台能多传送一套节目，其社

10、会效益和经济效益是不言而喻的。可是由于地面传输环境的恶劣，以及移动接收环境的复杂性，使得在节目传输的效率和信号有效覆盖的强健性上形成了矛盾。如何解决这一矛盾，是构建单频网系统的核心问题之一。     根据DVBT EN300 744标准，有用净数据速率的计算公式：Ru=Rs×b×CR1×CRrs×(Tu/Ts)     其中：Ru为有用净数据速率     Rs为符号率，6.75M符号率/秒     

11、;b为bits/每副载波     CR1为内码率     CRrs为RS纠错编码码率，188/204     Tu 为有用符号部分周期     Ts 为符号周期（包括保护间隔）     Tu/Ts：4/5、8/9、16/17、32/33，取决于保护间隔的选择     从计算公式中可知： 8MHz信道内传输的有效净比特率在4.9831.67Mb/s之间，取决于

12、信道编码参数、调制类型和保护间隔的选择。 表1 DVB-T信道（8MHz带宽）的有效数据论（Mb/s）    涉及的几个关键性因素有：     1）、调制方式的选择     理论上，QPSK、16QAM、64QAM三种调制方式的频谱利用系数分别是2、4、6，可见在其他参数相同的条件下，其传输的有效净码率是QPSK最低，64QAM最高。可是，与其对应的是接收的C/N门限值是QPSK最低，64QAM最高。提高信道的净码率，必然提高接收的C/N门限值，降低有效的覆盖面积。这说明获得

13、较高码流传输效率，则需要以牺牲覆盖性能为代价。）、卷积码率（FEC）和保护间隔(GI)的选择     卷积码率有1/2、2/3、3/4、5/6和7/8五种选择，在其他参数相同的条件下，卷积码率选择1/2其纠错能力最强，但是传输的有效净码率低；7/8其纠错能力最弱，但是传输的有效净码率高。     保护间隔的长度决定了系统所能处理的多径信号的最大延迟时间，如果每个发射机的信号时延小于插入的保护间隔，使SFN中存在的人为回波（SFN中的各个发射机）和自然回波（多传输路径）信号是有益的，可提高系统的抗干扰能力，甚至可以增

14、强信号。如果超出保护间隔的多径信号，对于接收机而言是干扰，将影响系统性能。保护间隔越长，抗多径信号的最大延迟时间就越大，相邻发射机间的距离就可以越大，但是系统的传输效率就越低。 表2 由保护间隔决定的相邻发射机最大距离（理论值）    （二）、单频网系统参数的选择     DVB-T系统可供选择的参数包括：IFFT（载波模式）的大小（指定OFDM 载波数目2k或8k）；载波调制方式(QPSK、16QAM 和 64QAM)；内码纠错的编码码率FEC(1/2、2/3、3/4、5/6和7/8)；保护间隔宽度GI (OFD

15、M 符号持续时间的1/4、1/8、1/16和1/32)；非分级或分级调制和信道编码；频道带宽（6MHz、7MHz 和 8MHz）；单频网（SFN）和多频网（MFN）等等。选择不同的参数组合，在8MHz频带内传输的有效净比特率在4.9831.67Mb/s之间。     对于数字电视的移动接收来说，单频网系统的码流传输效率和网络覆盖的强健性是一对矛盾体。需要从接收机的抗多径干扰、接收门限（C/N）以及净码率等因素综合考虑，在系统IFFT模式、保护间隔、内码率、调制方式等参数的选择上寻找最佳的平衡点。     我们的做法

16、是：在确保对南京城区良好覆盖、移动接收性能良好的前提下，尽力提高系统的数据传输效率。     通过几个月来对多种模式参数的综合性能进行测试后，南京数字移动电视单频网系统参数暂定为：     IFFT8K； 调制方式：QPSK ；REC= 2/3； GI1/4     TS码流传输码率：6.64Mbps     （三）、构建南京数字移动电视单频网的设想     南京地区四周低山盘曲，山环水绕，自然风

17、貌独特。长江自西向东横穿市区，辖内有秦淮河、滁河、玄武湖、莫愁湖、石臼湖、固城湖等水网纵横交织，水面占全市面积11.4，岗峦起伏的宁镇山地由东向西形成三个分支切近城市边缘楔入城区，溧水县境内有茅山山脉，浦口区境内有老山山脉。南京辖区总面积6598平方公里。低山丘陵占全市面积的64.5%，是华东低山丘陵集中的主要区域之一。     南京城区的地形特点是：北抵长江，西临秦淮河，紫金山脉居中，城区东西向较短，南北距离较长。结合南京的地貌特点以及南京广电集团的可用资源，南京数字移动电视单频网的构建以根据实际应用效果，分三期逐步实施：   &#

18、160; 一期：选择南京广电大厦、鼓楼市消防指挥中心、南京江宁广播电视发射塔三个发射点。三个点的地理位置分别位于南京城区的南部、市中心和东南部，分别有海拔135米、110米和75米的发射高度，可覆盖南京整个市区及近郊。     二期：选择江浦老鹰山、溧水小茅山等郊区发射点。南北东几个点相呼应，可覆盖南京市大部分地域。     三期：选择高淳游山及周边地区。形成对南京全域以及对周边地域的辐射。     上述地点自然条件优越、分布合理，广电基础设施也基本具备，具有信号传

19、输便捷和系统设备安装成本低的优势，对构建南京数字移动电视覆盖圈十分有利。     远期进而考虑与上海、苏、锡、常等沪宁线、沿江乃至长三角地区城市合作，构筑沪宁线区域数字移动电视单频网覆盖圈。三、南京数字移动电视单频网系统介绍     1、数字移动电视系统框图     2、数字电视前端系统     前端系统的主要设备和软件包括：SEACHANGE全硬盘自动播出系统、INFO TV天视资讯制播系统、MPEG-2编码器、播出控制软件、单频网适

20、配器、GPS同步钟源等。     3、单频网发射基站天线系统 表3 网内三个发射基站及发射天线的配置情况：    4、单频网各发射基站实景 四、系统集成和设备选型的考虑     在我们试验之前，从前面开展数字移动电视试验的城市技术系统及覆盖情况来看，信号在城市的覆盖还存在不少不理想的区域，当然无论选择哪种公司的发射机，解决覆盖问题将是一个长期的、不断完善的过程。在市场运营的角度，项目初期的大规模资金投入，将带来投资回报、风险与市场商机矛盾等一系列问题都值得探索和思考。因此，南

21、京在启动数字移动电视项目时，考虑将此项目从技术平台的构建和运营都完全以市场化运作。基于这一指导思想，我们在技术平台的系统集成和设备选型上，选择了低成本起步方案，就是先选择合作厂商构建单频网技术平台，在完成先期试验、测试、系统性能和覆盖效果满足预定目标要求之后，结合实际情况，再选订适当的系统设备。     经过一年多时间的探索，我们的低成本起步，循序渐进构建技术平台的做法取得了初步的成功。2004年4月南京现场会良好的覆盖性能也得到了业内同行的认可。这得益于几个因素：首先，我们重在靠科技挖潜，充分利用现有的6个频道全硬盘播出系统调整出的通道，节省了设备投入

22、；其次，香港易达公司给予了组网系统设备支持；第三，我们早在2001年就组织了专门的技术人员跟踪地面数字电视技术的发展和应用，有了一定的技术储备，所以在组建南京数字移动电视单频网时，能借鉴他人成功经验，同时也有大的突破。     1、前端系统设备选型     2002年，南京广播电视台的6套电视节目即采用了6个节点的SEACHANGE硬盘自动播出系统，具备了丰富的数字标清电视节目源，作为数字移动电视试验所需节目源可以在硬盘播出系统中方便地组合，硬盘系统的冗余通道也为移动电视节目调度及播出建立了便捷的条件。SEACHA

23、NGE硬盘自动播出系统和INFO TV资讯制播系统产生移动电视节目信号，信号格式为数字标清SDI信号，嵌入音频。     在MPEG-2编码器的选择上，首先编码器必须支持采用SDI嵌入音频的输入方式，其次对低码流信号有良好的性能表现。我们先后对TANDBERG、Harmonics、DEVISION、SCOPUS、清华同方等多种品牌的MPEG-2编码器进行了实地试验，并与泰克公司合作对几种编码器的性能进行了测试。最终从性价比上考虑，选用了以色列SCOPUS的MPEG-2编码器。     单频网适配器选用UBS的PT5

24、779。这是全球DVB-T系统采用最广泛的设备。     信号传输设备选用挪威的NETWORK数字光端机。     2、发射系统设备选型     发射系统设备对数字移动电视单频网的性能来说是最为关键的。设备选型需考虑的因素有设备性能、稳定性以及整个单频网络良好的运行状态等。     数字发射机选用了意大利DMT公司产品，两部200W,一部100W。     发射天线采用垂直极化方式，12单元偶极子

25、全向天线，天线增益12.5dB。考虑到发射点在市区内，为保证在发射天线近场场形，采用了波束下倾和不等功率赋形技术实现零点填充。     单频网内所有的GPS同步设备选用美国的TRIMBLE产品。     3、接收系统设备选型     移动电视系统接收设备主要包括：移动接收天线、移动接收机（机顶盒）、显示屏等。移动接收设备由于需求量大，在整个系统设备投入中不可小视。     选择合适的移动接收机顶盒是十分关键的。在8个月的覆盖测试过程中，

26、我们先后测试了台湾的HITOP、新加坡的UNIFY、江苏银河、正旭数码、创维、厦华、海尔等型号的机顶盒，从机顶盒的接收灵敏度、稳定性、性价比几个重要因素考虑，我们选择了台湾的HITOP和江苏银河两种机顶盒。     移动接收天线采用普通的鞭状天线就可满足使用要求。从车载安装的角度考虑，需要考虑安装方便和美观的视觉效果，吸顶式、灯箱式、吸附在车窗上的接收天线会越来越多的走向市场，将有更多的选择余地。     今年以来，由于移动电视在全国掀起的热潮，引来了众多设备厂商的追捧，适合车载的液晶显示屏无论从尺寸上，还是从安装

27、的形式上，产品层出不穷。随着市场竞争，移动数字电视接收设备的形式和种类会越来越多，性价比也会随之提高。五、项目的进展和应用情况     1组网情况。     由于前期技术准备较为充分，南京移动数字电视单频网技术平台的建设顺利。2003年10月底主要发射设备到位，两点组成的单频网平台于2003年11月20日建成，经过覆盖测试，针对覆盖的薄弱环节，进行覆盖网优化，于2004年3月建成第三个发射基站。     单频网建成后，经过行程近万公里的测试，足迹遍及南京城区的每一条大街小巷。

28、覆盖测试的内容包括：发射基站单点、双点、三点运行的覆盖测试，以及预测的相干区交叉场测试。尤其对QPSK、16QAM、2K、8K等几种系统参数模式的组合进行覆盖效果测试和对比，形成了较为完整的场强覆盖图。在此基础上确定了南京移动数字电视单频网系统的运行参数，在覆盖效果和传输效率上确定了较为合理的平衡点。     2南京的数字移动电视单频网平台具有的特点：      率先采用8K模式构建单频网，具有跨区域构建大规模单频网的扩展空间。      率先在一个电视频道内传输2套数字电视

29、节目。      采用多点小功率发射机（数字有效功率为两台200W、一台100W）构建单频网。与前面城市相比，发射机功率等级小得多，实际覆盖效果较好，投资小，操作相对容易，对大中城市具有推广意义。      发射天线采用垂直极化方式，天线增益高，接收效果好。      进行了长达8个多月的系统测试（2003年11月20日平台建成2004年7月试播），积累了较丰富的试验数据和经验，为优化南京数字移动电视单频网覆盖性能，提供了依据。     3公司化运作。     目前，数字移动电视节目可覆盖南京地区的主城区。单