基于超窄带通信回传的地面数字电视系统及其回传方法
【技术领域】
[0001]本发明属于数字电视和无线通信技术领域。具体涉及一种基于超窄带通信回传的地面数字电视系统及其回传方法。
【背景技术】
[0002]随着经济社会的发展，人们生活水平不断提高，广大农村和乡镇居民对文化生活的需求越来越高，少数几套模拟电视节目已远远不能满足其需要。尤其是一些农户安装地面卫星接收器，违规收看卫星节目，产生文化安全和信息安全隐患，且由于没有省、市、县本地节目，既造成信息需求的严重脱节，又难以使地方党委、政府的指示及时准确地传播到广大农村。而通过在全省建设和运营地面数字电视网络，将彻底解决更多省、市、县地面频道在广大农村地区的落地难题。
[0003]地面数字电视是将传统的电视信号的摄录、编辑、传输、接收等过程均采用数字技术的新一代电视体系。它具有信息传输安全、质量高、信息容量大和个性化服务等特点。地面数字电视的发展也是衡量一个地方的经济水平、文化水平的重要标志，地面数字电视取代模拟电视是必然的发展方向。
[0004]地面无线覆盖作为基础性网络之一，要实现对城镇和农村地区的全部覆盖，并坚持公益性的特点。而有线电视和直播卫星则主要满足城镇和农村地区的用户个性化需求。其中在城镇地区，有线电视将成为主推的形态；而在农村地区，则主要以直播卫星为主，因为直播卫星具有覆盖优势。
[0005]2012年2月14日，在全国广播影视科技会议上，国家广电总局副局长张海涛在谈到地面数字电视发展时，提出了三大坚持:一要坚持公共服务，严禁违规开展地面数字电视加密传输收费服务；二要坚持数模同播，按照规划逐步推进，鼓励开展直播卫星户户通的区域通过地面数字电视播出本地节目；三要坚持有序发展，按照属地管理、分级负责的原则进行。与之配套的是，2013年11月26日，广电总局科技司发布了《地面数字电视广播覆盖网发展规划》(以下简称规划)提出全年加强广播电视公共服务能力建设，推动地面电视由模拟向数字化转换。
[0006]《规划》的基本原则是:按照中央提出的“公益性、基本性、均等性、便利性”的要求，地面数字电视广播的发展要为全民免费提供广播电视服务，不断提高公共服务的质量和水平。
[0007]在具体推进步骤上，《规划》意见稿也提出了较为详细的实施方案，提出按照大、中、小城市及农村的顺序分区域予以推进，对电视频道的模转数提出了指导性意见，与有线电视数字化策略大体一致。
[0008]《广电总局科技司关于严格管理地面数字电视广播中采用条件接收系统设备的通知》(技科字〔2012〕0115号)，通知说，根据广电总局地面数字电视发展政策，地面数字电视广播主要用于公共服务，采用非加密方式传输覆盖。
[0009]为此，地面数字电视运营商由于不能收费，造成地面数字电视的发展受到限制。同时，现有的户外地面数字电视机顶盒，大型屏幕，或安装在移动的地铁、公交车或电梯上的小屏幕提供了数字化公共信息(例如政府政策法规、交通、天气等信息)和商业广告信息的音视频发布等等，这些屏幕设备需要被远程监控和管理。因此，这些都需要地面数字电视机顶盒提供交互功能，解决地面数字电视机顶盒数据双向通道问题。地面数字广播电视网络覆盖的户外大屏或小屏，由于安装环境往往不易具备有线接入方式，基本上还没有比较成熟的双向网络通信方式，只提出基于公共GPRS/CDMA等无线通信骨干网络的方式，这种无线双向传输通道虽然不需要布线，但每台机顶盒都需要配备一个S頂卡和承担数据传输费用，网络使用成本较高。
[0010]地面数字电视的双向化一直没有合适的解决方案，可行的解决方案包括使用3G/4G加上WiFi的方案，采用类似WiMAX的解决方案。这些解决方案的问题在于成本，从设备成本到使用成本都是巨大的，因此，不是一种实用的解决方案。
[0011]在传统的无线网络中，通常采用的访问模式是FDMA丨丨频分多址丨丨、TDMA丨丨时分多址"或CDMA丨丨码分多址丨丨。每个这些技术基于将(频率频带，扩频码的时间间隔)的物理信道分配给不同的终端，而且往往是非常复杂、动态、控制集中在基站或在网络上。
[0012]这些分配机制在终端与基站之间需要严格时间和/或频率同步，通常是复杂和能源消耗的协议，因为需要定期开启每个终端。
[0013]因此，这种协议是不符合小信息、低速率、低能耗的M2M网络的。因为低的数据传输率时无法满足终端和基站之间的同步需求的。
【发明内容】
[0014]本发明的目的是为了克服上述不足提供一种基于超窄带通信回传的地面数字电视系统及其回传方法。
[0015]一种基于超窄带通信回传的地面数字电视系统，包括基站1，还包括操作管理中心3、多个第三方APP服务器4以及多个用户主机5，所述基站1通过互联网与操作管理中心3实现双向通信，所述第三方APP服务器4通过互联网与基站1实现双向通信，所述多个用户主机5通过互联网均与基站1实现双向通信，所述多个第三方APP服务器4之间进行双向通信，所述基站1采用共享频谱的方式容纳多个终端2。
[0016]—种基于超窄带通信回传的地面数字电视系统，其回传方法为:终端2在需要发送信息的时候，实时连接到基站1，终端2在需要发送信息的时候，自动选择要进行数据发送的子载波，终端发送信息后，在同一个子载波上等待基站1发送到终端2的信息；
[0017]将一段频谱分割为多个子载波，每个子载波带宽的范围为5Hz到ΙΚΗζ ;每个子载波由一个终端2使用或者由多个终端2同时使用；
[0018]终端2在进行信息发送之前，先选择一个子载波，检测是否有其它终端2在进行信息发送，如果有，就选择下一个子载波，如果没有，就使用这个子载波进行信息发送；
[0019]为了保证通信的信息必须传达，终端2将在不同的子载波上传输多次相同的信息。
[0020]优选的，所述终端2在2 — 10个不同的子载波上传输相同的信息。
[0021]优选的，所述每个子载波带宽的范围为5Hz到500Hz。
[0022]本发明的优点有:
[0023]在通信上，采用共享频谱的方式，理论上可以容纳一百万个终端；
[0024]采用超窄带技术，特别适合大范围覆盖、低速、低成本和低功耗；
[0025]终端不必始终连接到基站，终端和基站之间也不需要再时间或者频率上进行同步，避免不同终端在信息上发的时候的碰撞，从而可以应用到低成本、低功耗的M2M通信系统，降低系统复杂度；
[0026]采用SDR技术，就可以快速实现，工艺简明；
[0027]支持富于创新性的付费电视广播应用，增强客户体验。
[0028]
【附图说明】
[0029]图1为M2M低速率通信系统的结构示意图。
[0030]图2为频谱分解为多个子载波结构示意图。
[0031]图3为各个子载波下实际发送信息使用频谱的第一种示意图。
[0032]图4为各个子载波下实际发送信息使用频谱的第二种示意图。
[0033]图5为网络中上行信息与下行信息的同步示意图。
[0034]图6为网络中终端与多个基站连接示意图。
[0035]图7为终端通信模块实现的架构示意图。
【具体实施方式】
[0036]以下结合具体实施例对本发明作进一步的说明:
[0037]一种基于超窄带通信回传的地面数字电视系统，包括基站1，还包括操作管理中心
3、多个第三方APP服务器4以及多个用户主机5，所述基站1通过互联网与操作管理中心3实现双向通信，所述第三方APP服务器4通过互联网与基站1实现双向通信，所述多个用户主机5通过互联网均与基站1实现双向通信，所述多个第三方APP服务器4之间进行双向通信，所述基站1采用共享频谱的方式容纳多个终端2。
[0038]—种基于超窄带通信回传的地面数字电视系统，其回传方法为:终端2在需要发送信息的时候，实时连接到基站1，终端2在需要发送信息的时候，自动选择要进行数据发送的子载波，终端发送信息后，在同一个子载波上等待基站1发送到终端2的信息；
[0039]将一段频谱分割为多个子载波，每个子载波带宽的范围为5Hz到ΙΚΗζ ;每个子载波由一个终端2使用或者由多个终端2同时使用；
[0040]终端2在进行信息发送之前，先选择一个子载波，检测是否有其它终端2在进行信息发送，如果有，就选择下一个子载波，如果没有，就使用这个子载波进行信息发送；
[0041]为了保证通信的信息必须传达，终端2将在不同的子载波上传输多次相同的信息。
[0042]优选的，所述终端2在2 — 10个不同的子载波上传输相同的信息。
[0043]优选的，所述每个子载波带宽的范围为5Hz到500Hz。
[0044]在M2M通彳目中，大量存在的是小?目息的米集和发送，比如智能电表、环境?目息米集、农业和渔业信息采集等，都是小信息量的采集和发送，一般的数据量在12字节以下，而且，采集的时间间隔在30分钟到一周不等。在Μ2Μ中，这样的终端大约占80%左右。鉴于此，有必要构造一个小信息量、通信成本非常便宜、终端通信模块成本非常低、可以使用普通电池提供供电并且工作时间可以达到5年甚至是10年的M2M通信系统。
[0045]对于这样的M2M通信系统，采用超窄带技术是合适的选择。因为噪声是与带宽成比例的。1MHz带宽的噪声是100Hz带宽的噪声的10000倍。超窄带技术在规定的距离上(比如室内5k