太原市數(shù)字移動(dòng)電視覆蓋網(wǎng)的規(guī)劃與計(jì)算

李 平

（山西省廣播電影電視局，山西太原 030001）

1 覆蓋區(qū)設(shè)置

太原市數(shù)字移動(dòng)電視覆蓋網(wǎng)利用現(xiàn)有廟前山發(fā)射臺(tái)設(shè)置發(fā)射機(jī)，其功率3 300 W（65.2 dBm），工作中心頻率722 MHz，海撥1 865 m，相對(duì)于市區(qū)的高度為1 000 m，距市中心20多公里。在此基礎(chǔ)上建立2～3個(gè)臺(tái)的單頻網(wǎng)。

（1）太原市覆蓋的主要區(qū)域是環(huán)城高速公路圍的矩形，矩形南北30 km，東西15 km;主要區(qū)域之覆蓋強(qiáng)度應(yīng)能滿(mǎn)足室外便攜接收和80～100 km車(chē)速的移動(dòng)接收。

主要區(qū)域內(nèi)由學(xué)府街、和平路、勝利街、建設(shè)路圍成人口和建筑集中的重點(diǎn)覆蓋區(qū)，重點(diǎn)區(qū)南北10 km，東西7 km。重點(diǎn)區(qū)覆蓋強(qiáng)度應(yīng)滿(mǎn)足室內(nèi)便攜接收和最大60 km車(chē)速接收。

（2）環(huán)城高速公路圍的矩形邊緣的幾個(gè)典型地點(diǎn)到廟前山距離:

陽(yáng)曲鎮(zhèn)（東北角）33公里，海撥950米;

楊家峪28公里， 海撥1000米;

伍 宿（東南角）28公里，海撥850米;

小 店22公里， 海撥800米;

羅 城（西南角）13公里，海撥850米;

西 銘13公里， 海撥950米;

向陽(yáng)鎮(zhèn)（西北角）28公里，海撥850米。

（3）重點(diǎn)覆蓋區(qū)四角到廟前山距離:

東北角26公里;東南角22公里;西南角16公里;西北角20公里。

2 選取太原市的電磁波覆蓋功率密度

選取覆蓋功率密度的目標(biāo)值，需根據(jù)室外便攜接收和80～100 km車(chē)速移動(dòng)接收的服務(wù)要求、室內(nèi)便攜接收和最大60 km車(chē)速接收的服務(wù)要求，并考慮下列因素:

（1）不僅要滿(mǎn)足當(dāng)前傳輸?shù)腝PSK低碼率模式，還要能兼容16/64QAM高碼率模式，為今后更多節(jié)目和手機(jī)電視等新業(yè)務(wù)的推出留有足夠裕量。

（2）不僅要滿(mǎn)足良好覆蓋的要求，還要滿(mǎn)足一年四季不同氣象條件下50%的時(shí)間良好接收。因此，綜合考慮后選取室內(nèi)便攜接收的重點(diǎn)覆蓋區(qū)的覆蓋目標(biāo)值如下:

·最小平均功率流量密度 -43.8 dBW/m2

· 最小平均等效場(chǎng)強(qiáng) 102 dBμV/m

·重點(diǎn)區(qū)外的主要區(qū)域之覆蓋強(qiáng)度可以降低至少10 dB:

·最小平均功率流量密度 -53.8 dBW/m2

· 最小平均等效場(chǎng)強(qiáng) 92 dBμV/m。

3 主要覆蓋區(qū)對(duì)廟前山發(fā)射臺(tái)的要求

3.1 廟前山發(fā)射臺(tái)的空間傳輸損耗

表1 距廟前山發(fā)射臺(tái)八個(gè)公里數(shù)（城區(qū)）的中間路徑損耗（dB）

說(shuō)明:表中數(shù)據(jù)是按工作頻率722 MHz，天線(xiàn)相對(duì)高度1 000 m，接收高度1.5 m計(jì)算的。

分析上表的數(shù)據(jù)可見(jiàn)，計(jì)入環(huán)境影響的中間路徑損耗（dB）要比自由空間的理論計(jì)算值大10～25 dB。

3.2 廟前山發(fā)射臺(tái)需要的有效輻射功率ERP

用式（1）計(jì)算廟前山發(fā)射臺(tái)需要的有效輻射功率:

其中:Pt（dBmW）:廟前山發(fā)射功率3 300 W合65.2 dBmW，但式（1）是按全向輻射天線(xiàn)條件計(jì)算的，從太原覆蓋圖可以看到，廟前山發(fā)射天線(xiàn)的輻射面只需要有90°，是全向的四分之一，故可以認(rèn)為發(fā)射功率提高四倍即增加了6 dB:

Gt:發(fā)射天線(xiàn)增益

覆蓋要求的發(fā)射天線(xiàn)增益經(jīng)計(jì)算為:

表2 ERP值要求的天饋系統(tǒng)凈增益Gt（dB）

有效輻射功率ERP

表3 有效輻射功率ERP（dBmW）

4 廟前山發(fā)射臺(tái)的覆蓋能力

4.1 對(duì)市區(qū)的覆蓋能力

天饋系統(tǒng)凈增益Gt按15 dB、25 dB分別計(jì)算;

環(huán)城高速公路矩形東邊緣的陽(yáng)曲鎮(zhèn)（33 km）、楊家峪（28 km）、伍宿（28 km）和西邊緣的向陽(yáng)鎮(zhèn)（28 km）、西銘（13 km）、羅城（13 km）、重點(diǎn)覆蓋區(qū)四角以及市區(qū)中心省廣電局（20 km）作為核算地點(diǎn)。

表4 廟前山臺(tái)在重點(diǎn)覆蓋區(qū)邊緣能達(dá)到的覆蓋強(qiáng)度（dBmW/m2）

4.2 固定接收的最大覆蓋距離

利用公式計(jì)算出無(wú)阻擋條件下能達(dá)到的固定接收距離如下:

5 結(jié)果分析

5.1 實(shí)測(cè)結(jié)果

廟前山發(fā)射臺(tái)實(shí)際使用四偶極子板天線(xiàn)組天線(xiàn)陣，面向太原方向的兩列用四層，其余兩列用2層，太原市方向天線(xiàn)增益約15 dB，發(fā)射機(jī)功率3.3 kW（65.3 dBW），所以有效輻射功率80.3 dBW。

測(cè)試使用儀器為AV5462型數(shù)字電視綜合測(cè)試儀（2.2 GHz），接收天線(xiàn)為722 MHz，5.5 dB的垂直天線(xiàn)，考慮到3 mSYV-50-3的軟電纜和電纜頭的損耗，天線(xiàn)增益按0 dB計(jì)算，天線(xiàn)放置在“越野車(chē)”頂端，高度為1.5 m，符合移動(dòng)和便攜覆蓋測(cè)試的要求。

實(shí)際收測(cè)基本跑遍了全市的大中街道，并且收測(cè)了幾條小街道，收測(cè)中連續(xù)監(jiān)測(cè)場(chǎng)強(qiáng)值的變化，記錄了重點(diǎn)數(shù)據(jù)126個(gè)，這些數(shù)據(jù)值以33 dBμV/m到68 dBμV/m變化，相當(dāng)于-83 dBmW/m2～-48 dBmW/m2或-112～-77.8 dBW/m2，但有一半地點(diǎn)的取值在40～50 dBμV/m（相當(dāng)于-106 dBW/m2～-91 dBW/m2或-76～-61 dBmW/m2）較為穩(wěn)定，有1/3～1/4地點(diǎn)的數(shù)值在55～65之間分布，即有超過(guò)3/4左右的地點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)值在40 dBμV/m以上。

實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn):

（1）發(fā)射機(jī)工作于QPSK、1/2模式下可以實(shí)現(xiàn)多數(shù)地點(diǎn)的較穩(wěn)定覆蓋，而少數(shù)地點(diǎn)的覆蓋會(huì)有間斷現(xiàn)象，即長(zhǎng)期穩(wěn)定性不佳。（2）發(fā)射機(jī)工作于16QAM、1/2模式下，只有少數(shù)地點(diǎn)覆蓋較好，而大部分地點(diǎn)收不到或偶然能解碼出圖象。

實(shí)際收測(cè)時(shí)分別在QPSK、1/2和16QAM、1/2模式下進(jìn)行了收看比較，結(jié)果驗(yàn)證了上述分析是正確的。收測(cè)數(shù)據(jù)和收看效果也驗(yàn)證了廟前山覆蓋能力的核算和結(jié)論是基本符合事實(shí)的。因此，現(xiàn)有系統(tǒng)目前只能工作于QPSK、1/2模式，若要想工作于更高碼率的模式，必須采取進(jìn)一步的措施，或者提高有效輻射功率ERP，或者構(gòu)造多站單頻網(wǎng)。

5.2 結(jié)果分析

（1）覆蓋的理論分析與實(shí)測(cè)實(shí)收結(jié)果基本上相符。

（2）由于“峭壁效應(yīng)”數(shù)字覆蓋與模擬覆蓋相比，對(duì)天線(xiàn)的場(chǎng)形更敏感。在模擬覆蓋中不太追究的場(chǎng)形凹區(qū)，對(duì)數(shù)字覆蓋的效果影響明顯。

（3）天線(xiàn)的層數(shù)不總是越多越好，太多的層數(shù)使場(chǎng)型的垂直剖面形狀更尖銳（3°～5°）。當(dāng)天線(xiàn)距覆蓋區(qū)較遠(yuǎn)時(shí)，工程上不易控制下傾角對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)區(qū)域，覆蓋效果反而難好。我們?cè)趯?shí)測(cè)中發(fā)現(xiàn)市區(qū)東端高速公路上的場(chǎng)強(qiáng)比市區(qū)高的多，這很可能就是下傾角的不夠大，主功率沒(méi)有對(duì)準(zhǔn)市區(qū)所致。但同樣的下傾角，層數(shù)由8層減到4層時(shí)，覆蓋效果反而大有提高。這說(shuō)明遠(yuǎn)端覆蓋時(shí)層數(shù)少些，反而有利于工程上的操作與實(shí)現(xiàn)。

（4）在覆蓋計(jì)算中用不同的公式，結(jié)果有顯著的差別。

（5）數(shù)字覆蓋對(duì)天線(xiàn)的施工精度和質(zhì)量有較高的要求，如果沒(méi)有必要的精度保證，就會(huì)造成覆蓋場(chǎng)型的變化，遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離原設(shè)計(jì)的預(yù)期。

（6）為了工作于16QAM、1/2和64QAM、1/2兩種模式，載噪比C/N值要求增加6～10 dB以上，相應(yīng)的覆蓋強(qiáng)度必須增加6～10 dB以上。有效的辦法是在市區(qū)增加單頻網(wǎng)臺(tái)，提高覆蓋強(qiáng)度。

（7）使用16QAM、1/2模式于移動(dòng)電視時(shí)，要求的C/N值≥11.2 dB，此時(shí)對(duì)應(yīng)的最小平均覆蓋強(qiáng)度是61.1 dBμV/m。以1 kW發(fā)射功率（60 dBm）、18 dB的天饋凈增益設(shè)立發(fā)射臺(tái)，可以計(jì)算出覆蓋域內(nèi)若要都達(dá)到不小于61.1 dBμV/m的覆蓋強(qiáng)度就必須滿(mǎn)足中間路徑損耗不能超過(guò)的限值。

［1］DVB 技術(shù)報(bào)告.ETSITR 101 190 v1.2.1［OL］.www.download.csdn.net/detail/samsho2/2110039，2012-6-24.

［2］張岷.DVB-T網(wǎng)絡(luò)的接收與覆蓋［OL］.hc360慧聰網(wǎng)廣電行DVB技術(shù)報(bào)告業(yè)，2004-06-28.

［3］裴建杰.DVB-T數(shù)字電視地面廣播之移動(dòng)接收［J］.廣播電視技術(shù)，2004（9）:84-86，+4）