回波抑制技術(shù)在地面數字電視網(wǎng)絡(luò )中的應用

　　宋伯煒：各位老師、各位領(lǐng)導、同事們大家下午好。今天很高興能夠有這樣的機會(huì )能夠跟大伙兒一塊在這探討一下回波抑制技術(shù)在我們直放站設備中的應用。我的題目是“回波抑制技術(shù)在地面數字電視網(wǎng)絡(luò )中的應用”，我們通俗說(shuō)是直放站，有很多類(lèi)型，我們今天討論的是無(wú)線(xiàn)直放站，就是空中已經(jīng)存在的廣播信號，把它接收下來(lái)，再通過(guò)發(fā)射天線(xiàn)發(fā)射出去。我們今天主要是討論同頻的直放站，發(fā)出去和轉發(fā)的信號是同一個(gè)頻率的，對于同頻直放站而言又有不同類(lèi)型，接收的信號只是簡(jiǎn)單發(fā)射出去，我們經(jīng)過(guò)一些數字處理或者經(jīng)過(guò)其他的信號的調理再進(jìn)行放大發(fā)射的話(huà)，我們稱(chēng)之為差頻率轉發(fā)。我們在同頻直放站，如果我們轉發(fā)的時(shí)間比較短的話(huà)，同頻轉發(fā)是單頻網(wǎng)組網(wǎng)工程建設中重要的手段之一。它的工程實(shí)施相對比較簡(jiǎn)單，投資也相對比較少，在日后維護過(guò)程中也比較容易。因此是肯定有它的技術(shù)優(yōu)勢的，但是同頻轉發(fā)直放站有比較大的一個(gè)問(wèn)題，它因為接收天線(xiàn)和發(fā)射天線(xiàn)的隔離度不夠，導致當我們的同頻直放站轉發(fā)功率過(guò)大會(huì )出現死機的問(wèn)題。 如果我們通過(guò)一種技術(shù)手段，有效解決同頻轉發(fā)直放站幾死，會(huì )在日后建設中會(huì )發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。

　　為什么同頻轉發(fā)直放站會(huì )有這么死機的過(guò)程呢?我們這里做一個(gè)直放站模型，右邊這邊我們給了基于系統的團體函數，大家看出來(lái)這樣的系統團體函數表達了帶有幾點(diǎn)的反饋系統，這個(gè)幾點(diǎn)的位置是由放大器的增益和天線(xiàn)隔離度G和E是決定的，如果是1的話(huà)，系統是穩定的，反之就落在單位元外，這個(gè)系統肯定不一定的。如果我們事先提到一個(gè)不帶回波抑制的直放站，我們G和E在工程上要求G和E必須小于負10DB，這樣才能在工程上滿(mǎn)足實(shí)際應用需求，否則就會(huì )出現我們左下角的平鋪圖，這就出現了放大器死機的狀態(tài)?；夭ㄒ种萍夹g(shù)是同頻轉發(fā)的非常重要的技術(shù)，回波原理我們做一個(gè)簡(jiǎn)要的解釋?zhuān)趧偛盼覀兺l轉發(fā)直放站模型中增加這樣的一個(gè)模塊，這個(gè)模塊帶來(lái)的好處是我們剛才提到的系統轉移函數中增加了紅色框的這一項，它的目的是如果說(shuō)我們可以對功放增益和收發(fā)天線(xiàn)隔離度做一個(gè)增益，如果說(shuō)我們?yōu)榱艘@幾點(diǎn)，我們必須對回波的種類(lèi)和強度做出非常準確的估計，這里我們對回波的種類(lèi)做個(gè)分析。

　　回波是主站發(fā)過(guò)來(lái)的信號被接收天線(xiàn)識取，通過(guò)放大之后轉發(fā)出去，一方面一種是通過(guò)發(fā)射天線(xiàn)直接空間耦合到間接天線(xiàn)去了，還有一種遠端有山外，通過(guò)遠端的反射會(huì )被接收天線(xiàn)拾取，如果附近有建筑物的話(huà)，發(fā)出去的信號也會(huì )被接收天線(xiàn)拾取，如果我們周?chē)幸苿?dòng)物體，有汽車(chē)有行人，這個(gè)回波會(huì )移動(dòng)的，因此，經(jīng)過(guò)我們的分析，我們需要對抗的回波基本是屬于這么幾種。右下角的這張圖，紅色的信號我們認為是正常的廣播信號，藍色的這幾個(gè)是回波的信號。

　　下面這張圖還是以信道沖擊響應的形式來(lái)描述一下回波消除的過(guò)程，如果我們接收到的實(shí)際廣播信號是這樣的一個(gè)信號，黃色的信號的話(huà)，它接收天線(xiàn)拾取了以后放大并轉發(fā)出去會(huì )形成藍色的回波，那么實(shí)際上我們接收天線(xiàn)接收的信號是原來(lái)的發(fā)射信號和這些回波相疊加，其實(shí)我們會(huì )發(fā)現，我們收到的信號其實(shí)全是回波，有的信號也是淹沒(méi)在回波里面的，經(jīng)過(guò)我們回波消除模塊之后，我們發(fā)射出來(lái)的信號其實(shí)是有用的信號，被拾取出來(lái)，并且被放大了。原來(lái)的藍色的回波是被消除掉的，只剩下一點(diǎn)點(diǎn)了，基本上不會(huì )影響我們的實(shí)際接收了。這張圖就描述一下我們回波消除的整個(gè)的過(guò)程。

　　對于我們經(jīng)過(guò)了同頻轉發(fā)后補點(diǎn)之后覆蓋區域接收終端而言，我們收到的信號有兩個(gè);一個(gè)是我們空中原始就已經(jīng)存在的廣播信號，就是這塊的信號，還有一個(gè)我們同頻轉發(fā)直放站轉發(fā)出去的信號，這兩個(gè)疊加導致我們實(shí)際終端收到信號的多徑延遲增加，增加的延遲就是我們回波消除也罷，直放站也罷，我們的處理延遲，是值得我們在工程應用中關(guān)注的，因處理延遲不能超過(guò)我們保護間隔的時(shí)常，否則會(huì )影響我們工程覆蓋的效果了。

　　實(shí)際情況當中，我們大部分的工程應用現場(chǎng)是單頻網(wǎng)，很多人會(huì )提出這個(gè)同頻轉發(fā)直放站可不可以在單頻網(wǎng)的環(huán)境得到成功的應用呢?我們這里也做一個(gè)描述，原理跟剛才那張圖一樣，只不過(guò)我們接收到的信號本身就已經(jīng)富含了多徑成分在里面，經(jīng)過(guò)放大以后回波也是有多徑成分，經(jīng)過(guò)回波消除以后轉發(fā)出去的信號也是多徑成分的，對于終端接收到的信號是這樣的一張圖，是兩促信號的疊加，因為有多徑存在，因為有我們所謂的處理延遲存在，使得整個(gè)終端接收到的信號多進(jìn)出量的長(cháng)度是本來(lái)的長(cháng)度加上我們的處理延遲，這兩個(gè)參數在單頻網(wǎng)中應用同頻轉發(fā)設備的時(shí)候需要非常關(guān)注的兩個(gè)點(diǎn)。根據剛才我們提到的這些介紹的回波消除的原理，我們把這幾個(gè)重要的概念再回顧一下，回波延遲、回波窗口，處理延遲、多徑長(cháng)度。后面兩個(gè)參數是非常重要的，是需要我們關(guān)注的，處理延遲和多徑長(cháng)度兩個(gè)加一塊要小于我們的保護間隔，否則在單頻網(wǎng)使用過(guò)程中就會(huì )出現問(wèn)題。這是我們做的實(shí)際對比的分析，如果我們同頻轉發(fā)直放站，如果我們接收到實(shí)際的主塔發(fā)過(guò)來(lái)信號的強度是負50DBM，收發(fā)天線(xiàn)隔離度是80DB，系統能提供最大的增益，這個(gè)增益是我們沒(méi)有回波死機情況下，天線(xiàn)的隔離減掉10DB，最后我們算出系統的最大增益是70DB，我們這臺直放站可以開(kāi)出最大的功率是-50+70=100毫瓦，跟剛才這個(gè)PPT比較而言，我們加了30DB在這，稍候我會(huì )解釋這個(gè)30DB具體的含義，回波消除模塊使用，我們可以帶來(lái)30DB增益，因此剛才可以開(kāi)出100毫瓦功率，我們在這就可以開(kāi)出100瓦的功率，這個(gè)結果帶來(lái)的效果是非常明顯的，咱們現在架一個(gè)直放站，談一個(gè)物業(yè)是很困難的我們有了直放站點(diǎn)以后，希望功率開(kāi)的越大越好，這樣在我們整個(gè)覆蓋過(guò)程中，我們以更少的點(diǎn)實(shí)現更大范圍的覆蓋，包括我們的前期工程投入和后期運行維護的成本，穩定性都會(huì )大大的提高。

　　我們來(lái)討論一下，對于回波消除的技術(shù)，我們以什么樣的技術(shù)指標來(lái)判斷這項技術(shù)在實(shí)際的工程應用中的效果呢?以什么樣的技術(shù)指標來(lái)衡量我們設備是不是過(guò)關(guān)?我們工程最終實(shí)檢是不是符合最終覆蓋的需求?之前我覺(jué)得我們可能會(huì )有這樣的誤解，比如我們一提到回波抑制，大家都會(huì )提說(shuō)咱們這個(gè)回波抑制可以提供多少DB的隔離度?大家都會(huì )這么提也都這么提過(guò)，但是我今天想跟大家討論的是，我們認為這樣一種提法其實(shí)是不夠全面的，因為我們在提到回波抑制這項技術(shù)的性能指標的時(shí)候，它有兩個(gè)非常重要的指標，一個(gè)就是我們經(jīng)常提到的回波比，就是回波究竟有多強的概念?還有一個(gè)指標是更加重要的，而往往這個(gè)指標會(huì )被大家所忽略掉，就是輸出辛勞MER，就是調制誤差率，我這張PPT把“調制誤差率”字體打的特別大，就是想強調這一點(diǎn)。

　　回波比，就是回波信號功率跟我們天線(xiàn)接收到的空中已經(jīng)存在的廣播信號，主塔發(fā)過(guò)來(lái)的信號的比例來(lái)進(jìn)行表達。我們下面來(lái)提MER的指標，MER大家都非常熟悉，對于我們工程布網(wǎng)價(jià)值來(lái)說(shuō)，是評價(jià)我們工程質(zhì)量最直觀(guān)的性能指標，只要MER好了，其他一切指標都應該是過(guò)關(guān)的，我們這里為了能夠很好的分析回波消除MER性能跟其他的因素，比如說(shuō)回波強度的因素之間的關(guān)系，我們先在同頻轉發(fā)直放站當中，對輸出MER有影響的三個(gè)方面;第一，就是接收信號的信噪比，第二是功能線(xiàn)性和非線(xiàn)性失真。第三是回波比。接收信號的信噪比，如果質(zhì)量不好，沒(méi)有理由相信轉發(fā)出去的MER能夠好。我們用這張圖舉一個(gè)例子，如果我們接受到的信號帶著(zhù)回波，有用信號是淹沒(méi)在信號里的，底下這部分信號顏色不是很明顯，紅色的區域是有用的信號，整個(gè)這部分帶著(zhù)回波和信號都疊加在一塊了，如果我們負95DB，整個(gè)接收信號是負50DB的話(huà)，我們回波最多是45-25，接收信號的信噪比一定是影響非常大的。第二個(gè)是功放線(xiàn)性和非線(xiàn)性失真，會(huì )導致我們底噪的增加，如果噪聲增加了，MER一定下降的，這張圖做了這樣的分析。

　　下面，這張圖是最說(shuō)明我們的實(shí)際網(wǎng)絡(luò )當中的同頻轉發(fā)直放站，帶回波抑制消除后性能的描述圖表，橫坐標是我們輸入信號的MER，縱坐標是輸出信號的，轉發(fā)經(jīng)過(guò)回波消除后輸出信號的MER，這張圖不同的曲線(xiàn)代表不同的回波的狀態(tài)，我們從上到下，分別是沒(méi)有回波、零DB、10DB和20DB回波，隨著(zhù)輸入信號MER的降低，輸出的信號MER一定是降低，這是肯定的，但是有意思的是，這幾條曲線(xiàn)一定是在某一個(gè)點(diǎn)上擬合在一起的，也就是說(shuō)，請大家注意，在這個(gè)點(diǎn)上，當我們的輸入信號MER在25DB以下的時(shí)候，這個(gè)時(shí)候如果說(shuō)我們的回波的強度在10DB以下的時(shí)候，那么不管這個(gè)回波多強，我們輸出信號MER幾乎不變，這對我們工程實(shí)踐中是很有意義的，我們在很多工程應用中會(huì )出現多級直放站幾連跳的使用，每一級級連跳都會(huì )道路一定MER損失，一級級跳下去的，因為有這樣理論支持，每一級跳下去，它的MER損失是越來(lái)越小的。所以說(shuō)我們這給另外一個(gè)圖表，橫坐標還是輸入信號的MER，縱坐標是我們輸出和輸入信號MER的損失，咱們可以看出這么一個(gè)點(diǎn)，當我們輸入信號越來(lái)越弱的時(shí)候，我們輸出信號和輸入信號的MER損失是成一個(gè)指數下降的關(guān)系，并且不同的回波這幾條曲線(xiàn)代表不同的回波，一定在某一個(gè)點(diǎn)擬合在一起的，因此這張圖可以看出來(lái)，當我們的叔輸出信號的MER低于一定程度的時(shí)候，如果說(shuō)我們回波不強于10DB他們MER損失相當小的，支持我們在實(shí)際應用中一級級這么跳下去。

　　這里是我們國家臺灣地區提出來(lái)的一個(gè)帶著(zhù)回波消除直放站性能指標的要求，它是一個(gè)驗收的指標上的要求，這個(gè)指標是基于MER，有明確定義和要求的，分兩部分，其實(shí)很簡(jiǎn)單，一部分是絕對的MER指標，另一部分是相對的MER指標，你這個(gè)MER在我回波強度10DB的時(shí)候你大于25DB，我也不管你輸入信號MER是多少，你只要達到25DB，我就認為你這個(gè)設備是過(guò)關(guān)的。

　　第二，相對的MER指標，我不管你輸入信號的MER多差，也不管現在的回波多強，你只要保證MER損失在5個(gè)之內，我也認為你的設備和工程是過(guò)關(guān)的，這兩個(gè)絕對MER指標和相對MER指標是2選1的，也就是說(shuō)它在實(shí)際驗收過(guò)程中，只要達到這兩個(gè)指標當中的任何一個(gè)，它就說(shuō)你這個(gè)設備是可以過(guò)關(guān)的，你這個(gè)工程實(shí)施也是可以過(guò)關(guān)的，我們在實(shí)際的應用的過(guò)程中，我們覺(jué)得它這個(gè)驗收的標準定的還是有一定的道理的。

　　除了剛才提到的性能指標方面的要求之外，我們還覺(jué)得對于回波消除的設備還有穩定性和自適應功能上面的要求。比如說(shuō)咱們回波消除的直放站同頻轉發(fā)直放站應該有信號的自動(dòng)關(guān)閉自動(dòng)回復的功能，如果主塔的信號里面下午要檢修了，信號關(guān)了，咱們直放站也得隨著(zhù)它關(guān)掉，如果它檢修完了以后重新開(kāi)機了，咱們直放站也應該立刻開(kāi)機，這是功能上的要求。

　　還有一個(gè)，很重要的一點(diǎn)，這塊也是我們公司的專(zhuān)利技術(shù)，對信號質(zhì)量自動(dòng)檢測功能，我們之前曾經(jīng)也跟蹤過(guò)一些咱們直放站的應用的案例，就是說(shuō)我們發(fā)現很多的功能案例當中，對直放站使用不成功的情況，并不是因為我們的設備不過(guò)關(guān)，也不是因為我們的規劃不過(guò)關(guān)，往往是因為我們的工程安裝的人員可能對這塊不是很熟悉，對這塊的理論不是很熟悉造成的，如果要假設一個(gè)成功的直放站，我們需要了解像我剛才提到一大堆理論的東西，對工程安裝人員要求比較高，這也是不現實(shí)的，如果我們直放站需要這么高的技術(shù)門(mén)檻的話(huà)，這肯定是制約我們直放站在工程當中大規模應用的因素，因此，我們提出我們同頻轉發(fā)直放站要具備對接收信號、發(fā)射信號你MER的監測，輸出的信道比監測，包括對當前回波的監測，根據我剛才介紹這么多前面的理論和分析，我們需要把前面的理論打包成自身的算法，我們最后要達到什么樣的目的呢?工程人員拎著(zhù)這個(gè)直放站以后，輸出信號和輸出信號是多強MER都不需要知道，當前的施工現場(chǎng)有多強的回波也不需要知道，這些比較高深復雜理論都應該做出自適應的算法，做到這個(gè)直放站里，做到直放站自適應可靠自動(dòng)化的運行，我們提出傻瓜式工程安裝，才能最終突破我們帶著(zhù)回波消除直放站功能應用中所碰到的困難和難點(diǎn)。

　　我們公司目前推出了全系列帶著(zhù)回波消除直放站的產(chǎn)品，目前在國內外都有成功的應用，我們在應用過(guò)程中也積累了很多寶貴的經(jīng)驗。我們回波消除系列產(chǎn)品支持多種數字地面的標準，我們首先是回波抑制的算法，射頻的性能，包括我們集成了我們公司所比較獨特的線(xiàn)性和非線(xiàn)性預失嗯的性能，我們自動(dòng)可以計算和實(shí)時(shí)顯示回波的強度，可以自適應調控，自適應根據我們輸出輸入信道比，可以自適應算出我們目前的功率可以開(kāi)到多大，實(shí)現傻瓜式安裝功能，用戶(hù)使用下來(lái)感覺(jué)是非常方便的。

　　最后，我想給大家介紹一下兩個(gè)實(shí)用的案例，這個(gè)案例在一個(gè)城區環(huán)境里面，我們選擇在高樓上，有一個(gè)定向接收，是一個(gè)換全向發(fā)射，四面有很多樓宇，我們的發(fā)射工具是100瓦，接收信號變頻功率-50DBM，接收信號MER是25.2DB，發(fā)射信號MER23.5DB，損失2個(gè)DB左右，當時(shí)我們檢測到的回波強度是正9DB左右。特別需要提出的是這個(gè)實(shí)現了我們經(jīng)常所需要的定向接收全向發(fā)射，在城區環(huán)境里，對信號補充覆蓋的效果是非常明顯的，這個(gè)案例中，我們使用的是咱們ETMB數字地面電視廣播是多載波的，0.8的模式。

　　下面這個(gè)場(chǎng)景是我們在海外運行的一個(gè)場(chǎng)景，這個(gè)場(chǎng)景更加具有挑戰性。它的主塔信號被山擋住了，對這個(gè)覆蓋區一點(diǎn)都收不到的，但是這邊在一個(gè)島上，把信號先傳到島上，這里有一個(gè)回波消除的直放站，再轉到陸地上，這是三面環(huán)山，有一點(diǎn)點(diǎn)小口，把這個(gè)信號飄過(guò)來(lái)，在這塊建一個(gè)站，把轉發(fā)過(guò)來(lái)信號收取以后再把它轉發(fā)出去，并且接收方向和最后轉發(fā)方向是同一個(gè)方向。我們當時(shí)的發(fā)射功率是20瓦，接收信號功率很小是-70DBM，接收信號MER28DB，發(fā)射信號MER25DB，回波比15DB，在山上的震波非常厲害，我們跟蹤也能跟上，因為這塊是在島上，在海上，因為有潮汐的關(guān)系，早上和晚上信號強度變化非常大，這種邊遠山區接力的方式來(lái)進(jìn)行信號覆蓋的方式，還好這個(gè)站到目前為止我們成功運行半年以上了，還是比較穩定的，今天非常高興有這樣的機會(huì )跟大家探討這個(gè)話(huà)題，我今天的介紹就到此結束，謝謝大家!非常希望大家能夠到我們公司的展位上，我們8館展位咱們可以做進(jìn)一步的交流，也可以看看我們公司實(shí)體產(chǎn)品，謝謝大家。