河北省地面數字電視廣播頻率規劃研究

張 勇，范曉菲

（1.河北省廣播電視技術中心，河北 石家莊 050012；2.國家新聞出版廣電總局廣播電視規劃院，北京 100866）

國家標準化管理委員會于2006年8月發布了國家標準GB20600—2006《數字電視地面廣播傳輸系統幀結構、信道編碼和調制》，2007年8月1日起該標準正式實施。隨著國標GB20600—2006的頒布，國家新聞出版廣電總局積極組織，并全面開展了地面數字電視的推廣應用工作。按照國家新聞出版廣電總局總體部署，北京、上海、天津、青島、秦皇島、沈陽6個奧運城市以及廣州、深圳等地，從2008年8月陸續采用國家地面數字電視傳輸標準開始正式播出地面數字電視廣播，全國300多個地級以上城市也于2009年底逐步開展了地面數字電視業務[1]。

為盡快推進地面數字電視業務在河北省的建設工作，河北省新聞出版廣電局與國家新聞出版廣電總局廣播電視規劃院，于2012年7月開始共同開展了河北省地面數字電視廣播覆蓋網總體技術規劃研究，針對河北省的11個地級市及139個縣（區）研究提出了地面數字電視廣播頻率規劃方案，為河北省地面數字電視業務的推廣應用奠定了基礎。

1 頻率規劃原則與規劃步驟

地面數字電視廣播頻率規劃是在主管部門規劃原則的指導下，以無線電頻率分配為基礎，對無線覆蓋網絡配置、結構以及無線頻率資源等做出科學合理的統籌規劃，充分保證地面數字電視廣播覆蓋網絡的覆蓋質量和有效利用無線頻率資源[2]。

1.1 規劃原則

根據總局《地面數字電視廣播覆蓋網發展規劃》（廣發[2012]113號）文件要求，考慮到目前河北省模擬、數字現狀和規劃臺站情況，結合不同臺站播出節目、不同建制及相關技術因素要求，本次規劃首先制定了如下規劃原則：

1）規劃使用UHF頻段，遵循國標GB/T 14433—93《彩色電視廣播覆蓋網技術規定》中的頻道劃分方法；

2）充分利用現有的模擬電視廣播基礎設施開展地面數字電視廣播業務；

3）新增的地面數字電視廣播業務應盡可能不損害現有模擬電視的覆蓋效果，現有模擬電視的非服務區以及非法播出的模擬電視頻道不受保護；

4）保護鄰省（直轄市、自治區）的有用規劃（該規劃與其他現狀臺站不存明顯的較為嚴重的相互干擾）；

5）考慮到河北省地形的復雜性和覆蓋服務區的不規則性，可根據具體的干擾、覆蓋情況，采用調整發射天線方向等技術手段來消除或降低干擾；

6）考慮河北省地面數字電視廣播覆蓋網分階段實施，按照省級、市級、縣級順序進行規劃。

1.2 規劃方法

參照國際電聯區域性無線電會議（RRC-04/06）制定的規劃報告，地面數字電視廣播頻率規劃方法分為頻率指配規劃法和頻率分配規劃法[3]。

頻率指配規劃法是對已確定的發射臺站進行頻道指配，這些臺站的技術特性（如發射功率、天線高度等）和臺站地址均已在規劃前進行明確。頻率指配規劃完成時，所有新增發射機的技術特性已確定，不需進一步協調便能直接啟用。

頻率分配規劃法是對某一特定業務區指定頻道，這個業務區也被稱為分配區。規劃階段僅界定分配區內所分配頻道產生的潛在干擾，但發射機的具體地址和技術特性尚未確定。當啟用分配規劃時，需要將分配頻道定為一個或多個指配頻道，此時指配頻道的具體發射地點、發射功率及天線特性等具體參數才能確定。

在實際地面數字電視廣播頻率規劃工作中既可以單獨采用某一種頻率規劃方法，也可以同時使用上述頻率規劃方法。根據此前制定的規劃原則，現階段開展地面數字電視廣播業務，主要利用現有的廣播電視基礎設施，發射臺站的各項基本特性已經確定，因此本次規劃采用頻率指配規劃法。

1.3 規劃步驟

在確定規劃原則和規劃方法后，按照以下步驟開展頻率指配規劃及相關計算分析工作：

1）確定候選頻道。考察指配數字臺站所在協調區域之內的頻率使用狀況，選擇協調區域。具體分析時，使用CHIRplus_BC軟件的頻率掃描模塊，去除同臺址的模擬現狀臺站以及同臺址或附近的有用規劃臺站，對指配數字臺站進行頻率掃描。

頻率掃描結果給出從DS-13到DS-48共36個頻道的有害場強數值及最大干擾源。一般來說，有害場強越大，對應頻道的可用場強越大。根據頻率掃描結果，找出可用場強相對較小的若干頻道進行初步比較分析。針對距離較近的數字臺站，盡量避開選擇同樣的候選頻道。

2）候選頻道覆蓋干擾分析。對指配數字臺站的各候選頻道進行覆蓋干擾分析，考察候選頻道的可用性。

3）制定規劃方案。根據候選頻道覆蓋干擾分析結果及指配數字臺站所在協調區域的頻率資源富裕狀況，考慮指配數字臺站之間可能會存在的干擾，制定規劃方案，最終為每個指配數字臺站確定頻道。

2 頻率規劃涉及的技術參數

在具體的頻率規劃工作過程中，規劃參數的選擇會對規劃臺站的覆蓋效果和同其他臺站之間的相互干擾情況產生重要的影響。地面數字電視廣播頻率規劃涉及系統基本參數、最低接收場強、射頻保護率、天線鑒別、電波傳輸模型等[4]，需在進行規劃計算前確定。

本次規劃分析中，電波傳播模型使用了CHIRplus BC軟件中的ITU-R 1546 Terrain以及L&S VHF/UHF（tune?able）模型，兩種模型分別基于ITU的1546模型和526模型傳播曲線，相關參數可以根據不同的傳播環境進行調整。

2.1 系統參數

地面數字電視傳輸國家標準涵蓋的工作模式達330種，表1給出了國家新聞出版廣電總局推薦的7種地面數字電視廣播工作模式[5]。為了滿足地面數字電視高清和標清電視節目的業務開展需求，以室外固定接收為主要接收方式，本次規劃采用表1中的第6種工作模式開展地面數字電視廣播。

表1 地面數字電視傳輸系統推薦工作模式

2.2 最低接收場強

根據ITU-R BT.417-5建議書，模擬電視規劃最低場強如下：

波段IV（DS-13～DS-24）為65 dBμV/m，波段V（DS-25～DS-48）為70 dBμV/m。

按照GY/T 237—2008《VHF/UHF頻段地面數字電視廣播頻率規劃準則》，規劃中使用的最低場強可以通過系統C/N門限和相關參數采用“電壓法”進行計算。

對于C/N門限，GB/T 26252—2010《VHF/UHF頻段地面數字電視廣播頻率規劃準則》對UHF頻段不同模式在不同信道環境中性能指標的參考值進行了定義。對于室外固定接收，采用萊斯信道對應的C/N門限。對于室內固定接收，采用瑞利信道對應的C/N門限。

UHF頻段其他相關參數，噪聲系數取7 dB，接收端天饋線增益取7 dB（室外固定接收）/6 dB（室內固定接收）。典型接收高度為距地面10 m（室外固定接收、高層室內固定接收）/1.5 m（底層室內固定接收）[6]。

根據上述C/N門限和相關參數，計算得出在UHF頻段DS-13～DS-48對應室外和室內固定接收方式的最低場強中值（不考慮高度損耗修正），由于篇幅所限，表2中列出了部分最低場強中值。

表2 部分地面數字電視廣播UHF頻段最低中值場強（95%地點概率）

2.3 保護率

根據GY/T 237—2008《VHF/UHF頻段地面數字電視廣播頻率規劃準則》系統模式（64QAM，0.6）的射頻保護率（選用連續干擾）如表3所示。對較近距離的干擾通常選用連續干擾的取值。

表3 同頻保護率

2.4 天線鑒別

針對室外固定接收，考慮到接收天線的方向性，覆蓋干擾分析采用了國際電聯建議書ITU-R BT.419-3中規定的天線鑒別率，最低為-16 dB，如圖1所示。在欲收信號與非欲收信號極化方式相同的情況下，圖1給出了定向接收天線在波段I到波段V的方向隔離度。在欲收信號與非欲收信號極化方式相互正交的情況下，欲收信號和非欲收信號的隔離度，并不是簡單的對天線方向隔離度與極化隔離度進行相加[7]，此時對任意天線指向欲收信號和非欲收信號的隔離度均取16 dB。

3 規劃工作的開展及方案優化

目前，河北省包括11個地級市及139個縣（區），在播模擬電視含蓋中央、省、市、縣四級節目，為保證順利完成地面電視由模擬向數字的轉換工作，為觀眾帶來更加豐富高質量的電視節目，規劃中提出了建設省級單頻網、市級單頻網、縣級多頻網的規劃方案，保證中央、省、市、縣節目的優質覆蓋，同時節約頻道資源，方便今后地面數字電視的科學管理。

河北省地形情況復雜，包含了平原、山區、丘陵等多種地質構造。同時，除了需考慮本省的電視頻道使用情況外，還需要考慮相鄰省市的電視頻道使用情況，尤其是北京市和天津市，北京市和天津市在地理位置上被河北省包圍，需要著重考慮這兩個城市的電視頻道使用情況。

3.1 省級單頻網優化與覆蓋分析

經過全面分析，確定了全省單頻網的使用頻率，并對頻率使用進行了優化[8]。優化后的全省地面數字電視廣播單頻網覆蓋圖（室外固定接收/95%地點概率）如圖2所示，覆蓋面積約為全省的82.71%。其中三角形標識為此次方案預設臺站，深色區域為覆蓋區，加粗黑色線為省界、地區界線，黑色線為縣界線。

3.2 市級單頻網優化與覆蓋分析

以衡水市單頻網為例對網絡優化作說明。本規劃采取調整延時的方式優化網絡，圖3為衡水市單頻網優化前后的對比圖，圖中三角形標識為現狀臺站，灰色區域為新增覆蓋區、深色區域為原有覆蓋區，加粗黑色線為省界、地區界線，黑色線為縣界線。由圖3可以看出，優化后邊緣覆蓋區域有所減少，中心覆蓋區域有所增加。

在實際工程實施過程中，可根據實際收測結果以及具體覆蓋要求，參照理論分析結果進行適當調整，通過補點和調整延時的方式對網絡進行優化。

3.3 現狀臺收測研究

為了進一步驗證地面數字電視規劃頻率的可用性，以河北省廣播電視無線頻率數據庫為基礎，開展了河北省重點區域地面模擬電視以及數字電視信號的收測研究工作，用以考察河北省地面模擬和數字電視廣播的頻道占用情況，以及河北省相關區域受北京、天津等周邊直轄市、省份的頻道干擾情況。

根據規劃計算結果和實際應用需求，確定了第一階段的地面數字電視廣播覆蓋網主發射點，進而初步確定了主發射點覆蓋網業務區范圍，具體的覆蓋情況如圖4所示。

4 總結及研究展望

2013年8月河北省地面數字電視廣播覆蓋網總體技術規劃項目正式完成，按照該規劃從2013年底開始了地面數字電視的頻率申報及工程建設工作，目前，已經完成1個試點單位的建設工作。下一步，隨著河北省地面數字電視廣播覆蓋網的建設和不斷完善，將會釋放出更多的電視頻道，頻率規劃工作也將隨著建設的推進不斷進行下去，為廣大觀眾帶來更多高質量的廣播電視節目。

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[1]馮景鋒，李國松，代明.地面數字電視的現狀及展望[J].中國數字電視，2011，74（1）:27-29.

[2]李熠星，何劍輝，高鳳吉.地面數字電視頻率規劃研究[J].廣播與電視技術，2006（8）:39-41.

[3]李薰春，楊明.地面數字電視頻率指配方法研究[J].電視技術，2008，32（3）:5-8.

[4]何劍輝，李國松，倪士蘭.地面數字電視廣播規劃臺站數據參數介紹[J].廣播與電視技術，2007（2）：75-77.

[5]馮景鋒，李熠星.地面數字電視頻率規劃簡析[J].電視技術，2007，31（12）:5-8.

[6]張國庭，楊威，劉丙周.地面數字電視廣播信號在城市建筑物密集地區的傳播特性[J].廣播與電視技術，2006（12）:112-114.

[7]馮景鋒，劉駿，李國松.國家地面數字電視標準單頻網技術研究[J].廣播與電視技術，2008，35（6）:25-28.

[8]何劍輝，馮景鋒，劉駿，等.地面數字電視廣播單頻網組網工程實施研究[J].廣播與電視技術，2011，38（S1）：155-156.