地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)覆蓋方法研究

諸景強(qiáng)

摘要：?jiǎn)晤l網(wǎng)作為地面數(shù)字電視廣播系統(tǒng)覆蓋最常用的方法，在我國(guó)廣播電視綜合信號(hào)覆蓋網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中占據(jù)著非常重要的地位。本文對(duì)地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)信號(hào)的主要特點(diǎn)進(jìn)行介紹，對(duì)常見(jiàn)的地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)覆蓋方法進(jìn)行分析，并結(jié)合總局項(xiàng)目《基于AVS+和DRA標(biāo)準(zhǔn)的地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)應(yīng)用示范》在我市試驗(yàn)的情況進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：地面數(shù)字電視；單頻網(wǎng)；覆蓋方法

中圖分類(lèi)號(hào)：TN949.197 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2017）03-0109-01

1 地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)信道的主要特點(diǎn)

近些年來(lái)，隨著數(shù)字電視的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，數(shù)字電視技術(shù)也在不斷發(fā)生著改革和創(chuàng)新。目前應(yīng)用最廣的數(shù)字電視播方式主要有衛(wèi)星傳播、地面?zhèn)鞑ズ陀芯€(xiàn)傳播，其中地面?zhèn)鞑ナ菙?shù)字電視最主要的傳播方式，基于AVS+、DRA標(biāo)準(zhǔn)的DTMB乃是國(guó)家政策大力扶持自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)標(biāo)準(zhǔn)，其推廣應(yīng)用將對(duì)電視產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。大尺度效益和小尺度效應(yīng)是描述地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)信道的主要表征，其中大尺度效益主要表示無(wú)線(xiàn)覆蓋的區(qū)域和面積大小，小尺度效應(yīng)則主要用來(lái)描述信號(hào)在短時(shí)間、短距離的強(qiáng)度適應(yīng)。分析地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)信道的特點(diǎn)，主要可以從電磁波傳播特點(diǎn)、信道傳播所處地理環(huán)境的復(fù)雜性和多樣性、接受范圍的靈活性和適應(yīng)性。下面從這幾個(gè)方面對(duì)地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)信道的主要特點(diǎn)進(jìn)行分析[1]。

1.1 地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)信道電磁波的傳播特點(diǎn)

（1）電磁波在傳播過(guò)程中若無(wú)障礙物阻擋，那么其傳播形式為直射波，此時(shí)數(shù)字電視接收到的信號(hào)強(qiáng)度最高；（2）電磁波在傳播過(guò)程中遇到障礙物或傳播反射點(diǎn)時(shí)，直射波將會(huì)變?yōu)槎鄰椒瓷洳?，由于有部分電磁波的傳播方向發(fā)生變化，導(dǎo)致多徑反射波的信號(hào)強(qiáng)度較直射波有所降低；（3）當(dāng)電磁波在傳播過(guò)程中遇到比較大的障礙物如高山或大型建筑時(shí)，可能需要多次折射才能到達(dá)信號(hào)接收點(diǎn)，在此過(guò)程中電磁波將形成繞射波，繞射波信號(hào)強(qiáng)度與反射波相近；（4）當(dāng)電磁波在傳播過(guò)程中經(jīng)過(guò)的空氣分子受到了離子的刺激時(shí)，電磁波信號(hào)會(huì)產(chǎn)生二次發(fā)射，并在漫反射的原理下到達(dá)信號(hào)接收點(diǎn)，經(jīng)過(guò)漫折射的電磁波會(huì)形成散射波，散射波信號(hào)強(qiáng)度最弱。

1.2 地理環(huán)境的復(fù)雜性和多樣性

地理環(huán)境的復(fù)雜性和多樣性一般體現(xiàn)在地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)信道傳輸過(guò)程中所經(jīng)過(guò)的典型區(qū)域。一般分為[2]：（1）城區(qū)建筑物較密集的居民小區(qū)等，居民小區(qū)具有用戶(hù)密集、建筑物相對(duì)規(guī)則的特點(diǎn)；（2）在地勢(shì)平坦的郊區(qū)及農(nóng)村的應(yīng)用，此類(lèi)地形對(duì)數(shù)字電視信號(hào)傳播的阻礙較少，但用戶(hù)也相對(duì)較為分散；（3）在偏遠(yuǎn)地區(qū)，地勢(shì)較為復(fù)雜的區(qū)域。

1.3 信號(hào)接收點(diǎn)在接收范圍上的靈活性

信號(hào)接收用戶(hù)按照接收方式可以分為兩大類(lèi)：固定接收用戶(hù)和移動(dòng)接收用戶(hù)。其中固定接收用戶(hù)主要是靠天線(xiàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的固定接收，移動(dòng)接收用戶(hù)則通過(guò)天線(xiàn)確保在0.5米的移動(dòng)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)最佳的信號(hào)接收效果。一般來(lái)說(shuō)，為了確保接收信號(hào)的穩(wěn)定性，信號(hào)接收天線(xiàn)一般要放置于高出地面1.5米-2米左右的位置。

2 地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)覆蓋方法

2.1 地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)覆蓋區(qū)域分析

確定地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)的覆蓋區(qū)域需要具體分析信號(hào)接收點(diǎn)的實(shí)際地理環(huán)境，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體情況選擇最合適的信道傳輸模型，其中時(shí)間概率和地點(diǎn)概率是在選擇信道傳輸模型時(shí)需要重點(diǎn)考慮的。時(shí)間概率主要是需要考慮不同時(shí)間點(diǎn)該區(qū)域信號(hào)接收點(diǎn)的集中情況并以此為依據(jù)確定該區(qū)域的場(chǎng)強(qiáng)分布；地點(diǎn)概率及數(shù)字電視信號(hào)到達(dá)信號(hào)接收點(diǎn)的概率，為了保證用戶(hù)的使用效果，應(yīng)當(dāng)確保信號(hào)接收率達(dá)到95%-100%。

2.2 設(shè)置單頻網(wǎng)的數(shù)字平臺(tái)

鑒于單頻網(wǎng)與多頻網(wǎng)的本質(zhì)性區(qū)別，在使用單頻網(wǎng)播出時(shí)，必須增加中間設(shè)備。為了確保單頻網(wǎng)通信的穩(wěn)定性，通常有主用路和備用路，用于特殊情況下的信號(hào)切換，為了實(shí)現(xiàn)這一功能，需要在單頻網(wǎng)系統(tǒng)中增加適配切換器，其功能是在主單頻網(wǎng)適配器發(fā)生故障時(shí)自動(dòng)切換至備用單頻網(wǎng)適配器，當(dāng)主單頻網(wǎng)適配器恢復(fù)正常后，再重新跳轉(zhuǎn)至主單頻網(wǎng)適配器。

在單頻網(wǎng)技術(shù)出現(xiàn)之前，對(duì)于功率變化幅度較大的信號(hào)接收點(diǎn)，通常需要采用提高發(fā)射功率的方式增大信號(hào)接收點(diǎn)的功率富裕量，以確保接收點(diǎn)的正常接收，但盲目增大發(fā)射功率會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的功率浪費(fèi)。單頻網(wǎng)數(shù)字平臺(tái)的出現(xiàn)則很好的解決了這一問(wèn)題，由于其可以使得信號(hào)接收點(diǎn)同時(shí)接收多個(gè)發(fā)射機(jī)的直射波信號(hào)，還能檢測(cè)并接收多路反射波和折射波信號(hào)，這些信號(hào)強(qiáng)度的疊加能有效滿(mǎn)足信號(hào)接收點(diǎn)功率變化幅度的要求，對(duì)信號(hào)發(fā)射機(jī)的功率要求大大降低。因此單頻網(wǎng)數(shù)字平臺(tái)的出現(xiàn)不僅提高了網(wǎng)絡(luò)覆蓋效率，還提高了功率覆蓋效率[3]。

2.3 單頻網(wǎng)試驗(yàn)項(xiàng)目的實(shí)際效果

基于總局批準(zhǔn)的廣東省高清節(jié)目頻率規(guī)劃，在河源地區(qū)選擇3個(gè)發(fā)射點(diǎn)（河源市廣播電視微波站、紫金筆架山廣播電視微波站、東源縣電視臺(tái)），采用我國(guó)自主創(chuàng)新的AVS+、DRA音視頻編碼技術(shù)，以及國(guó)標(biāo)DTMB信道編碼技術(shù)，構(gòu)建基于“AVS+、DRA、DTMB”三大技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)應(yīng)用示范系統(tǒng)，通過(guò)3個(gè)點(diǎn)的1kw發(fā)射功率組成單頻網(wǎng)，播出1套高清、4套標(biāo)清、一套DRA廣播，開(kāi)展省臺(tái)高清電視節(jié)目示范應(yīng)用。河源微波站、東源電視臺(tái)在城區(qū)內(nèi)，天線(xiàn)高度海拔80m，紫金微波站在山區(qū)，天線(xiàn)高度海拔800m，組成單頻網(wǎng)發(fā)射播出，從接收效果看，在單點(diǎn)覆蓋半徑7km范圍內(nèi)，道路和室內(nèi)靠窗口都能良好接收，3個(gè)發(fā)射點(diǎn)或兩個(gè)發(fā)射點(diǎn)信號(hào)可及范圍內(nèi)都能正疊加，沒(méi)有阻擋單點(diǎn)信號(hào)可及30km。信號(hào)指標(biāo)經(jīng)廣科院測(cè)試驗(yàn)收，指標(biāo)都能達(dá)到或超過(guò)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

2.4 單頻網(wǎng)的參數(shù)、頻率的選擇

關(guān)于單頻網(wǎng)的參數(shù)及頻率選擇，需要考慮到實(shí)際使用環(huán)境中需要傳輸節(jié)目的數(shù)量以及信號(hào)接收點(diǎn)對(duì)接收效果的要求，同時(shí)需要考慮到各信號(hào)發(fā)射點(diǎn)的距離和所處環(huán)境，從而確定所采用的編碼方式。單頻網(wǎng)的參數(shù)選擇不同，其組合模式就多種多樣，不同的組合模式都具有特定且各異的傳輸效率和抗干擾能力。選擇合適的組合模式是業(yè)務(wù)順利開(kāi)展的重要保證，由于目前模數(shù)同播的情況在我國(guó)尚普遍存在，因此在尋找合適的頻道時(shí)，應(yīng)當(dāng)以負(fù)擔(dān)較小、電磁環(huán)境良好為基本原則，客觀分析無(wú)線(xiàn)電視頻譜使用情況，并在此基礎(chǔ)上合理選擇發(fā)射機(jī)的發(fā)射位置，一般利用基礎(chǔ)條件較好的原廣播電視發(fā)射臺(tái)進(jìn)行頻率規(guī)劃，根據(jù)單頻網(wǎng)的覆蓋特點(diǎn)進(jìn)行布點(diǎn)。如我市48頻道單頻網(wǎng)布點(diǎn)可以從試驗(yàn)項(xiàng)目中的河源微波站、紫金微波站、東源電視臺(tái)3個(gè)點(diǎn)進(jìn)行擴(kuò)展，可以增加桂山，東源縣的燈塔、蟬子頂，龍川縣的縣發(fā)射臺(tái)、佗城、鶴市、豐稔、霍山、赤光等，以及連平縣、和平縣的央視覆蓋選點(diǎn)進(jìn)行布點(diǎn)，基本可以覆蓋全市大多數(shù)人口，滿(mǎn)足城區(qū)和農(nóng)村的廣播電視收看需求，特別是在農(nóng)村廣播電視覆蓋中發(fā)揮重要作用，為應(yīng)急廣播的廣泛應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

3 結(jié)語(yǔ)

社會(huì)的不斷發(fā)展對(duì)地面數(shù)字電視的通信質(zhì)量提出了更高要求，單頻網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn)，在很大程度上滿(mǎn)足了人們對(duì)高清數(shù)字電視的觀看要求，因此相關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)不斷完善單頻網(wǎng)技術(shù)，提高通信穩(wěn)定性及信號(hào)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

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