基于超窄帶通信回傳的地面數字電視系統及其回傳方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于數字電視和無線通信技術領域。具體涉及一種基于超窄帶通信回傳的地面數字電視系統及其回傳方法。
【背景技術】
[0002]隨著經濟社會的發展，人們生活水平不斷提高，廣大農村和鄉鎮居民對文化生活的需求越來越高，少數幾套模擬電視節目已遠遠不能滿足其需要。尤其是一些農戶安裝地面衛星接收器，違規收看衛星節目，產生文化安全和信息安全隱患，且由于沒有省、市、縣本地節目，既造成信息需求的嚴重脫節，又難以使地方黨委、政府的指示及時準確地傳播到廣大農村。而通過在全省建設和運營地面數字電視網絡，將徹底解決更多省、市、縣地面頻道在廣大農村地區的落地難題。
[0003]地面數字電視是將傳統的電視信號的攝錄、編輯、傳輸、接收等過程均采用數字技術的新一代電視體系。它具有信息傳輸安全、質量高、信息容量大和個性化服務等特點。地面數字電視的發展也是衡量一個地方的經濟水平、文化水平的重要標志，地面數字電視取代模擬電視是必然的發展方向。
[0004]地面無線覆蓋作為基礎性網絡之一，要實現對城鎮和農村地區的全部覆蓋，并堅持公益性的特點。而有線電視和直播衛星則主要滿足城鎮和農村地區的用戶個性化需求。其中在城鎮地區，有線電視將成為主推的形態；而在農村地區，則主要以直播衛星為主，因為直播衛星具有覆蓋優勢。
[0005]2012年2月14日，在全國廣播影視科技會議上，國家廣電總局副局長張海濤在談到地面數字電視發展時，提出了三大堅持:一要堅持公共服務，嚴禁違規開展地面數字電視加密傳輸收費服務；二要堅持數模同播，按照規劃逐步推進，鼓勵開展直播衛星戶戶通的區域通過地面數字電視播出本地節目；三要堅持有序發展，按照屬地管理、分級負責的原則進行。與之配套的是，2013年11月26日，廣電總局科技司發布了《地面數字電視廣播覆蓋網發展規劃》(以下簡稱規劃)提出全年加強廣播電視公共服務能力建設，推動地面電視由模擬向數字化轉換。
[0006]《規劃》的基本原則是:按照中央提出的“公益性、基本性、均等性、便利性”的要求，地面數字電視廣播的發展要為全民免費提供廣播電視服務，不斷提高公共服務的質量和水平。
[0007]在具體推進步驟上，《規劃》意見稿也提出了較為詳細的實施方案，提出按照大、中、小城市及農村的順序分區域予以推進，對電視頻道的模轉數提出了指導性意見，與有線電視數字化策略大體一致。
[0008]《廣電總局科技司關于嚴格管理地面數字電視廣播中采用條件接收系統設備的通知》(技科字〔2012〕0115號)，通知說，根據廣電總局地面數字電視發展政策，地面數字電視廣播主要用于公共服務，采用非加密方式傳輸覆蓋。
[0009]為此，地面數字電視運營商由于不能收費，造成地面數字電視的發展受到限制。同時，現有的戶外地面數字電視機頂盒，大型屏幕，或安裝在移動的地鐵、公交車或電梯上的小屏幕提供了數字化公共信息(例如政府政策法規、交通、天氣等信息)和商業廣告信息的音視頻發布等等，這些屏幕設備需要被遠程監控和管理。因此，這些都需要地面數字電視機頂盒提供交互功能，解決地面數字電視機頂盒數據雙向通道問題。地面數字廣播電視網絡覆蓋的戶外大屏或小屏，由于安裝環境往往不易具備有線接入方式，基本上還沒有比較成熟的雙向網絡通信方式，只提出基于公共GPRS/CDMA等無線通信骨干網絡的方式，這種無線雙向傳輸通道雖然不需要布線，但每臺機頂盒都需要配備一個S頂卡和承擔數據傳輸費用，網絡使用成本較高。
[0010]地面數字電視的雙向化一直沒有合適的解決方案，可行的解決方案包括使用3G/4G加上WiFi的方案，采用類似WiMAX的解決方案。這些解決方案的問題在于成本，從設備成本到使用成本都是巨大的，因此，不是一種實用的解決方案。
[0011]在傳統的無線網絡中，通常采用的訪問模式是FDMA丨丨頻分多址丨丨、TDMA丨丨時分多址"或CDMA丨丨碼分多址丨丨。每個這些技術基于將(頻率頻帶，擴頻碼的時間間隔)的物理信道分配給不同的終端，而且往往是非常復雜、動態、控制集中在基站或在網絡上。
[0012]這些分配機制在終端與基站之間需要嚴格時間和/或頻率同步，通常是復雜和能源消耗的協議，因為需要定期開啟每個終端。
[0013]因此，這種協議是不符合小信息、低速率、低能耗的M2M網絡的。因為低的數據傳輸率時無法滿足終端和基站之間的同步需求的。
【發明內容】
[0014]本發明的目的是為了克服上述不足提供一種基于超窄帶通信回傳的地面數字電視系統及其回傳方法。
[0015]一種基于超窄帶通信回傳的地面數字電視系統，包括基站1，還包括操作管理中心3、多個第三方APP服務器4以及多個用戶主機5，所述基站1通過互聯網與操作管理中心3實現雙向通信，所述第三方APP服務器4通過互聯網與基站1實現雙向通信，所述多個用戶主機5通過互聯網均與基站1實現雙向通信，所述多個第三方APP服務器4之間進行雙向通信，所述基站1采用共享頻譜的方式容納多個終端2。
[0016]—種基于超窄帶通信回傳的地面數字電視系統，其回傳方法為:終端2在需要發送信息的時候，實時連接到基站1，終端2在需要發送信息的時候，自動選擇要進行數據發送的子載波，終端發送信息后，在同一個子載波上等待基站1發送到終端2的信息；
[0017]將一段頻譜分割為多個子載波，每個子載波帶寬的范圍為5Hz到ΙΚΗζ ;每個子載波由一個終端2使用或者由多個終端2同時使用；
[0018]終端2在進行信息發送之前，先選擇一個子載波，檢測是否有其它終端2在進行信息發送，如果有，就選擇下一個子載波，如果沒有，就使用這個子載波進行信息發送；
[0019]為了保證通信的信息必須傳達，終端2將在不同的子載波上傳輸多次相同的信息。
[0020]優選的，所述終端2在2 — 10個不同的子載波上傳輸相同的信息。
[0021]優選的，所述每個子載波帶寬的范圍為5Hz到500Hz。
[0022]本發明的優點有:
[0023]在通信上，采用共享頻譜的方式，理論上可以容納一百萬個終端；
[0024]采用超窄帶技術，特別適合大范圍覆蓋、低速、低成本和低功耗；
[0025]終端不必始終連接到基站，終端和基站之間也不需要再時間或者頻率上進行同步，避免不同終端在信息上發的時候的碰撞，從而可以應用到低成本、低功耗的M2M通信系統，降低系統復雜度；
[0026]采用SDR技術，就可以快速實現，工藝簡明；
[0027]支持富于創新性的付費電視廣播應用，增強客戶體驗。
[0028]
【附圖說明】
[0029]圖1為M2M低速率通信系統的結構示意圖。
[0030]圖2為頻譜分解為多個子載波結構示意圖。
[0031]圖3為各個子載波下實際發送信息使用頻譜的第一種示意圖。
[0032]圖4為各個子載波下實際發送信息使用頻譜的第二種示意圖。
[0033]圖5為網絡中上行信息與下行信息的同步示意圖。
[0034]圖6為網絡中終端與多個基站連接示意圖。
[0035]圖7為終端通信模塊實現的架構示意圖。
【具體實施方式】
[0036]以下結合具體實施例對本發明作進一步的說明:
[0037]一種基于超窄帶通信回傳的地面數字電視系統，包括基站1，還包括操作管理中心
3、多個第三方APP服務器4以及多個用戶主機5，所述基站1通過互聯網與操作管理中心3實現雙向通信，所述第三方APP服務器4通過互聯網與基站1實現雙向通信，所述多個用戶主機5通過互聯網均與基站1實現雙向通信，所述多個第三方APP服務器4之間進行雙向通信，所述基站1采用共享頻譜的方式容納多個終端2。
[0038]—種基于超窄帶通信回傳的地面數字電視系統，其回傳方法為:終端2在需要發送信息的時候，實時連接到基站1，終端2在需要發送信息的時候，自動選擇要進行數據發送的子載波，終端發送信息后，在同一個子載波上等待基站1發送到終端2的信息；
[0039]將一段頻譜分割為多個子載波，每個子載波帶寬的范圍為5Hz到ΙΚΗζ ;每個子載波由一個終端2使用或者由多個終端2同時使用；
[0040]終端2在進行信息發送之前，先選擇一個子載波，檢測是否有其它終端2在進行信息發送，如果有，就選擇下一個子載波，如果沒有，就使用這個子載波進行信息發送；
[0041]為了保證通信的信息必須傳達，終端2將在不同的子載波上傳輸多次相同的信息。
[0042]優選的，所述終端2在2 — 10個不同的子載波上傳輸相同的信息。
[0043]優選的，所述每個子載波帶寬的范圍為5Hz到500Hz。
[0044]在M2M通彳目中，大量存在的是小?目息的米集和發送，比如智能電表、環境?目息米集、農業和漁業信息采集等，都是小信息量的采集和發送，一般的數據量在12字節以下，而且，采集的時間間隔在30分鐘到一周不等。在Μ2Μ中，這樣的終端大約占80%左右。鑒于此，有必要構造一個小信息量、通信成本非常便宜、終端通信模塊成本非常低、可以使用普通電池提供供電并且工作時間可以達到5年甚至是10年的M2M通信系統。
[0045]對于這樣的M2M通信系統，采用超窄帶技術是合適的選擇。因為噪聲是與帶寬成比例的。1MHz帶寬的噪聲是100Hz帶寬的噪聲的10000倍。超窄帶技術在規定的距離上(比如室內5k