地面無線數(shù)字電視系統(tǒng)傳輸覆蓋策略

■ 沂水縣融媒體中心：李慶東

隨著我國科學技術的飛速發(fā)展，地面無線數(shù)字電視系統(tǒng)得到了發(fā)展與普及。其作為一種新型電視覆蓋技術，相較于傳統(tǒng)的有線電視與衛(wèi)星數(shù)字電視，有著成本低、覆蓋面廣、使用便捷等優(yōu)勢。地面無線數(shù)字電視技術在應用的過程中，不需要鋪設大量的線路，受城市工程建設、自然環(huán)境因素的影響較小，因此在我國各個地區(qū)都有著較好的適用性。但是地面無線數(shù)字電視系統(tǒng)在不同區(qū)域的應用水平有著較大的差異，不同區(qū)域的信號接收質(zhì)量、信號傳輸覆蓋方式都存在著不同。為推動地面無線數(shù)字電視系統(tǒng)在信號接受不良地區(qū)的進一步發(fā)展，本文主要探究了地面無線數(shù)字電視系統(tǒng)傳輸覆蓋的主要方法、影響因素，并提出了相應的優(yōu)化措施，具體內(nèi)容如下。

1.地面無線數(shù)字電視信號傳輸覆蓋的影響因素

1.1 發(fā)射參數(shù)

地面無線數(shù)字電視信號傳輸覆蓋受到發(fā)射參數(shù)的影響，饋線損耗、發(fā)射機功率、天線高度是構成發(fā)射參數(shù)的主要指標。而信號傳輸覆蓋的效果與饋線損耗成反比關系，與發(fā)射機功率與天線高度成正比關系。這就意味著，在饋線損耗較小的情況下，發(fā)射機的發(fā)射功率增加、發(fā)射天線會相對提高，信號的傳輸覆蓋范圍更加廣泛。同理，在饋線損耗較高的情況下，發(fā)射機的發(fā)射功率減少、發(fā)射天線相對較低，信號的傳輸覆蓋范圍更加狹窄。因此，要想提升信號的傳輸效果，必須重視發(fā)射參數(shù)這一影響因素。

1.2 發(fā)射頻率

地面無線數(shù)字電視系統(tǒng)的傳輸覆蓋性能與發(fā)射頻率的聯(lián)系更為緊密。如果發(fā)射機產(chǎn)生的電磁波實際穿透效果好，那么信號傳輸覆蓋的范圍也會較廣。相反的，如果電磁波的穿透效果不好，那么信號傳輸覆蓋的范圍也會受到影響。發(fā)射機發(fā)射頻率如果過高，那么電磁信號就會被周圍的自然環(huán)境所吸收。因此，發(fā)射機的發(fā)射頻率通?？刂圃?70Mhz~700Mhz之間。

1.3 極化方式

天線極化方式會對信號的實際覆蓋范圍產(chǎn)生影響。垂直極化與水平極化是較為常見的兩種極化方式，二者各有各自的優(yōu)勢。得益于垂直極化信號近區(qū)場分布的特點，垂直極化應用在復雜環(huán)境中的效果較好。而水平極化相較于垂直極化，在相同發(fā)射功率下有著更加廣泛的信號覆蓋范圍。要注意的是，垂直極化天線的成本比水平極化天線更低，安裝方式也更加便捷。

1.4 接收參數(shù)

接收天線高度、接收天線增益都是構成接收參數(shù)的主要指標。這些指標都會對地面無線數(shù)字電視系統(tǒng)的信號傳輸覆蓋效果產(chǎn)生影響。接受天線高度與接收天線信號強度都影響著覆蓋范圍，而接收天線高度與接收天線增益與信號傳輸覆蓋效果成正比關系。單頻網(wǎng)的實際覆蓋范圍也會受到接收參數(shù)的影響。

1.5 信道調(diào)制參數(shù)

多載波傳輸背景下，單頻網(wǎng)的接收速度與組建規(guī)模會受到載波數(shù)目的影響。信號的接收效果與傳輸效果也會受到信道調(diào)制方法、編碼率的影響。信號的整體質(zhì)量也會因此受到影響。單頻網(wǎng)發(fā)射機間的距離則是由保護間隔與載波模式所決定的。

2.地面無線數(shù)字電視信號傳輸覆蓋的主要方法

多頻網(wǎng)方式與單頻網(wǎng)方式是構成地面無線數(shù)字電視信號傳輸覆蓋的兩種主要方法。多頻網(wǎng)方式主要利用在相鄰市縣范圍內(nèi)，頻點覆蓋不同的情況中，多頻網(wǎng)方式能夠有效地組建地面數(shù)字電視傳輸覆蓋網(wǎng)絡。單頻網(wǎng)更多的應用于統(tǒng)一覆蓋，同一個頻點、同一個時間、同一個比特的發(fā)射相同的信號，占用很少的頻率可以全覆蓋。信號無法傳輸與覆蓋的范圍中，利用單頻網(wǎng)的小功率布點，使信號傳輸?shù)母采w范圍得到有效提升。

多頻網(wǎng)方式與單頻網(wǎng)方式有著相同的組網(wǎng)模式，二者都需要輔助設備與發(fā)射機進行組網(wǎng)。封閉式網(wǎng)絡結構模式與開放式網(wǎng)絡結構模式是單頻網(wǎng)的兩種結構模式，上述兩種網(wǎng)絡結構模式都能夠提供最小的接受場強。其中，開放式網(wǎng)絡模式環(huán)境下，信號傳輸覆蓋范圍以外的輻射電平不受限制。且部分開放式網(wǎng)絡只由單個發(fā)射機構成。

我國信號傳輸覆蓋組網(wǎng)的主要方式為單頻網(wǎng)方式。單頻方式能夠使數(shù)字信號中的功率效應、墻壁效應得到有效平衡，實現(xiàn)降低同頻干擾的效果。單頻網(wǎng)方式能夠在相同區(qū)域內(nèi)覆蓋多個發(fā)射臺站，從而確保電視信號的傳輸效率。在單頻網(wǎng)方式實際應用的過程中，通過規(guī)定好的發(fā)射頻率，可實現(xiàn)信號覆蓋，既可以避免同頻的干擾，又可以為發(fā)射時間的同步提供保障。

在設置信號傳輸覆蓋時，還要考慮到地形地貌、組網(wǎng)模式等因素進行設置。不同地形區(qū)域的設置方法下見表1。

表1 不同地形條件下信號傳輸覆蓋的設置方法

長方形區(qū)域要注重信號傳輸覆蓋的抗干擾性，利用小功率組網(wǎng)模式能夠有效避免外界因素帶來的干擾。不規(guī)則地形區(qū)域要注重信號傳輸覆蓋的覆蓋范圍，利用單點大功率組網(wǎng)模式能夠有效提升信號傳輸覆蓋的覆蓋范圍。

3.地面無線數(shù)字電視信號接受不良區(qū)域的優(yōu)化對策

在地面無線數(shù)字電視系統(tǒng)實際應用的過程中，地面無線數(shù)字電視信號會受到外界覆蓋環(huán)境的影響，傳輸質(zhì)量與接收效果會變得較差。會出現(xiàn)網(wǎng)絡覆蓋范圍內(nèi)，地面無線電視數(shù)字信號無法順利傳輸?shù)膯栴}。這種現(xiàn)象在地下商場、郊區(qū)森林、高層建筑中體現(xiàn)更為顯著。為更好地提升接受不良區(qū)域的信號傳輸質(zhì)量與接收效果。在應用地面無線數(shù)字電視系統(tǒng)時，要采取提高天線架設高度、提高發(fā)射機功率、增強天線增益、采用抗衰落調(diào)制解技術等措施進行優(yōu)化，具體內(nèi)容如下。

3.1 發(fā)射端方面的優(yōu)化對策

電視信號在傳輸?shù)倪^程中，受到外界因素的影響，會出現(xiàn)信號傳輸強度減弱的現(xiàn)象。針對這種現(xiàn)象，可以對發(fā)射端采取措施，提升電視信號的發(fā)射強度，保障信號的順利接受。

發(fā)射端的技術工作人員可以采取增強發(fā)射機實際功率的方法提升信號傳輸?shù)膹姸?。這樣即使在傳輸過程中信號強度出現(xiàn)衰減，也可以確保到達用戶的信號能夠滿足用戶日常使用的需求，這種方法多應用于覆蓋面積較小的區(qū)域。在實際應用這種方法時工作人員不僅要確保電視信號的發(fā)射強度，還要確保電視信號的覆蓋區(qū)域。因此，在提升發(fā)射功率的同時，也要增加天線的高度，確保無線電視信號的傳輸覆蓋面積能夠滿足用戶的需求。

發(fā)射端的技術工作人員可以應用電視轉(zhuǎn)發(fā)器來提升信號傳輸?shù)膹姸取＾D(zhuǎn)發(fā)器的種類很多，如光纖型轉(zhuǎn)發(fā)器、移頻型轉(zhuǎn)發(fā)器、同頻型轉(zhuǎn)發(fā)器等。在應用轉(zhuǎn)發(fā)器的過程中，應根據(jù)無線電視信號傳輸方式的差異進行選擇。轉(zhuǎn)發(fā)器有著強化電視信號覆蓋的功能，在室內(nèi)、山谷、隧道等區(qū)域都有著較好的應用效果。且相較于其他方式，轉(zhuǎn)發(fā)器的經(jīng)濟成本更低，適用范圍更廣。

發(fā)射端的技術工作人員可以應用漏纜方式提升信號傳輸?shù)膹姸龋├|多應用于市政工程地下通道、建筑物地下室當中，這類區(qū)域普遍難以接受電視傳輸信號。而漏纜方式在這類區(qū)域有著較好的應用效果。漏纜方式指的是通過同軸天線建立高頻能量輻射網(wǎng)，使高頻能量輻射網(wǎng)范圍內(nèi)的電視信號能夠被轉(zhuǎn)發(fā)器增強，從而擴大電視信號的傳輸范圍。漏纜方式在地下區(qū)域有著較好的應用效果，多應用在地下商場、地鐵交通中。

3.2 接收端方面的優(yōu)化對策

單方面對發(fā)射端進行優(yōu)化是無法全面提升無線數(shù)字電視信號的傳輸覆蓋范圍的，相關技術工作人員還要重視接收端的優(yōu)化。接收端的優(yōu)化主要是針對接收端的設備進行優(yōu)化，相關技術工作人員可以對接收設備、接收天線進行升級。嚴格按照相關規(guī)范標準設置天線安轉(zhuǎn)位置，在提升電視信號接收質(zhì)量的同時，減少信號與信號之間的干擾。

4.地面無線數(shù)字電視系統(tǒng)實例分析

隨著我國新聞出版廣電總局對無線數(shù)字廣播電視公共服務體系建設重視程度的提升，中央廣播電視無線數(shù)字化覆蓋工程已經(jīng)成為了現(xiàn)階段地面無線數(shù)字電視系統(tǒng)傳輸覆蓋的重要任務之一，其能夠推動基礎公共文化服務的均等化與標準化，為我國居民提供好電視、好廣播?；诖宋覈鞔髤^(qū)域開始逐漸關停模擬電視節(jié)目，全面推廣無線地面數(shù)字電視。我國的各個地區(qū)的直屬臺都根據(jù)自身的實際情況，對信源系統(tǒng)與發(fā)射系統(tǒng)進行了優(yōu)化與升級，推動了地面無線數(shù)字電視系統(tǒng)的全面?zhèn)鬏敻采w。下面以某地的地面無線數(shù)字電視系統(tǒng)實際案例為例，分析地面無線數(shù)字電視系統(tǒng)的具體傳輸覆蓋策略。

4.1 系統(tǒng)概述

系統(tǒng)包含了兩個頻點，這兩個頻點分別為514Mhz與658Mhz，頻道內(nèi)總共包含了4套本地節(jié)目、12套中央節(jié)目。18頻道由4套本地節(jié)目與4套中央節(jié)目構成，31頻道由8套中央節(jié)目構成。

4.2 系統(tǒng)架構

4.2.1 電源保障系統(tǒng)

電源保障系統(tǒng)是確保地面無線數(shù)字電視系統(tǒng)穩(wěn)定性的重要保障，系統(tǒng)對原有的電源保障系統(tǒng)進行了升級與改造。增加了防雷隔離變壓器與雙電源切換開關。電源保障系統(tǒng)的工作原理如下：高壓配電供電會通過變壓器進行降壓，再由防雷隔離變壓器進行輸出，輸出后會經(jīng)過雙電源切換輸出，再通過配電柜，實現(xiàn)各用電單元的合理分配。該電源保障系統(tǒng)維修難度低，具有防觸電、防雷、隔離等優(yōu)勢，且在每一環(huán)節(jié)都設有電源參數(shù)實時監(jiān)控系統(tǒng)，地面無線數(shù)字電視系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定性得到了保障。

4.2.2 前段信源系統(tǒng)

前段信源系統(tǒng)是地面無線數(shù)字電視系統(tǒng)的重要組成部分之一。在系統(tǒng)中，前段信源系統(tǒng)主要負責接收4套本地節(jié)目、12套中央節(jié)目。在此基礎上，對信源進行處理，因此，前段信源系統(tǒng)主要由信源接受與信源處理兩個部分組成。

信源接收。為提升信源的安全性，系統(tǒng)中針對信源接收部分進行了優(yōu)化，建立了相應的備份機制，設立了本地備份、異地備份兩種備份機制。本地備份主要通過異構天線實現(xiàn)，異地備份主要通過其它臺異地進行備份。信源接收主要以無線、有線兩種方法實現(xiàn)。前者采用了NDI傳輸技術、無線蜂窩網(wǎng)技術、NEC微波技術進行備份；后者采用了光纜進行備份。值得一提的是，雖然NDI傳輸技術與無線蜂窩網(wǎng)技術都采用了IP傳輸方式，但前者采用的是局域網(wǎng)傳輸，后者采用的是廣域網(wǎng)傳輸。無線蜂窩網(wǎng)有著碼率低、延時低、壓縮比高的優(yōu)勢。而NDI傳輸技術建立在NDI解碼器之上，通過網(wǎng)橋?qū)崿F(xiàn)。

信源處理。信源處理建立在多媒體交換平臺之上，通過IP輸出、流切換、適配、編碼、解碼、調(diào)制、復用等功能，對信源進行處理。A系統(tǒng)實現(xiàn)了信號的任意輸入、處理與輸出，能夠?qū)Χ喾N類型與格式的信號進行處理，實現(xiàn)了多種備份形式。

4.2.3 發(fā)射系統(tǒng)

系統(tǒng)中，兩個頻道共配備了兩臺主發(fā)射機、兩臺備發(fā)射機。主發(fā)射機與備發(fā)射機的型號分別為高斯貝爾1kW電視數(shù)字發(fā)射機與1kW Screen發(fā)射機。發(fā)射機選用的工作頻點為514MHz與658MHz，其分別對應頻道18與頻道31。

其中，高斯貝爾發(fā)射機具有供電、冷卻、監(jiān)控、射頻放大與檢測等系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)信號的放大、信號的分配、信號功率的合成、信號濾波、信號校正、信號切換等功能。利用高斯貝爾發(fā)射機能夠?qū)崿F(xiàn)設備工作狀態(tài)參數(shù)的實時采集與監(jiān)控，也可以實現(xiàn)遠程控制發(fā)射機。

Screen發(fā)射機配備了激勵器，具有多配置模式與數(shù)字自適應預校正技術，發(fā)射機的整機效率得到了有效控制，冷卻系統(tǒng)的尺寸也得到了縮減，具備熱插拔功能，調(diào)試與維修十分便捷。

發(fā)射系統(tǒng)設置參數(shù)下見表2。

表2 A系統(tǒng)的發(fā)射系統(tǒng)設置參數(shù)

4.3 系統(tǒng)測試

4.3.1 前端信源測試

系統(tǒng)利用了專業(yè)碼流分析儀設備測試了前段信源。針對兩個頻點的16套節(jié)目進行了TR101-290監(jiān)測測試。發(fā)現(xiàn)前端信源存在少量三級錯誤，一級錯誤監(jiān)測、二級錯誤監(jiān)測均沒有錯誤。兩個頻道的編碼方式、視音頻碼率、視音頻質(zhì)量、PID信息與相關技術標準相符，能夠滿足地面無線數(shù)字電視系統(tǒng)傳輸覆蓋的需求。不存在同步丟失、同步字節(jié)錯誤、PAT錯誤、連續(xù)技術錯誤、PMT錯誤、PID錯誤等問題。

4.3.2 覆蓋測試

覆蓋效果。對系統(tǒng)的覆蓋效果進行了計算，通過分析發(fā)射臺的技術參數(shù)和設備、地理、環(huán)境等因素，依照專業(yè)頻率進行規(guī)劃計算，發(fā)現(xiàn)發(fā)射臺的覆蓋效果較好，在室外有著非常好的固定接受覆蓋效果。

移動誤碼率和接受效果測試。移動誤碼率的接受測試利用了全向天線移動接收車，對主要道路的覆蓋效果進行計算。發(fā)現(xiàn)誤碼率臨界點為2×10-3，只有少部分地區(qū)存在誤碼率較大的問題，大部分地區(qū)的誤碼率都符合標準。在此基礎上，針對誤碼率較高地區(qū)的接收效果進行了估算，并對誤碼率較高地區(qū)的接收效果進行了測試，發(fā)現(xiàn)即使是誤碼率較高地區(qū)，信號依然能夠正常接收，說明系統(tǒng)的地面無線數(shù)字電視系統(tǒng)傳輸覆蓋效果能夠滿足傳輸覆蓋需求。

5.結束語

本文首先分析了地面無線數(shù)字電視系統(tǒng)傳輸覆蓋的影響因素，在此基礎上探究了相應的優(yōu)化對策，最后針對某地面無線數(shù)字電視系統(tǒng)實例進行了分析。對于地面無線數(shù)字電視系統(tǒng)的相關工作人員而言，其需要對系統(tǒng)內(nèi)的電源、前端信源、發(fā)射系統(tǒng)進行不斷的調(diào)試與測試，確保每一個環(huán)節(jié)都符合相應的標準后，才能滿足地面無線數(shù)字電視系統(tǒng)的傳輸覆蓋需求。相關技術人員應更加重視地面無線數(shù)字電視系統(tǒng)發(fā)射端的優(yōu)化，根據(jù)信號的實際傳輸覆蓋情況進行優(yōu)化，實現(xiàn)我國地面無線數(shù)字電視系統(tǒng)的健康可持續(xù)發(fā)展。