地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)覆蓋方法研究

諸景強

摘要：單頻網(wǎng)作為地面數(shù)字電視廣播系統(tǒng)覆蓋最常用的方法，在我國廣播電視綜合信號覆蓋網(wǎng)絡系統(tǒng)中占據(jù)著非常重要的地位。本文對地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)信號的主要特點進行介紹，對常見的地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)覆蓋方法進行分析，并結合總局項目《基于AVS+和DRA標準的地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)應用示范》在我市試驗的情況進行分析。

關鍵詞：地面數(shù)字電視；單頻網(wǎng)；覆蓋方法

中圖分類號：TN949.197 文獻標識碼：A 文章編號：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

近些年來，隨著數(shù)字電視的應用越來越廣泛，數(shù)字電視技術也在不斷發(fā)生著改革和創(chuàng)新。目前應用最廣的數(shù)字電視播方式主要有衛(wèi)星傳播、地面?zhèn)鞑ズ陀芯€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標準的DTMB乃是國家政策大力扶持自主知識產(chǎn)權標準，其推廣應用將對電視產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生深遠影響。大尺度效益和小尺度效應是描述地面數(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線覆蓋的區(qū)域和面積大小，小尺度效應則主要用來描述信號在短時間、短距離的強度適應。分析地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)信道的特點，主要可以從電磁波傳播特點、信道傳播所處地理環(huán)境的復雜性和多樣性、接受范圍的靈活性和適應性。下面從這幾個方面對地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)信道的主要特點進行分析[1]。

1.1 地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)信道電磁波的傳播特點

（1）電磁波在傳播過程中若無障礙物阻擋，那么其傳播形式為直射波，此時數(shù)字電視接收到的信號強度最高；（2）電磁波在傳播過程中遇到障礙物或傳播反射點時，直射波將會變?yōu)槎鄰椒瓷洳ǎ捎谟胁糠蛛姶挪ǖ膫鞑シ较虬l(fā)生變化，導致多徑反射波的信號強度較直射波有所降低；（3）當電磁波在傳播過程中遇到比較大的障礙物如高山或大型建筑時，可能需要多次折射才能到達信號接收點，在此過程中電磁波將形成繞射波，繞射波信號強度與反射波相近；（4）當電磁波在傳播過程中經(jīng)過的空氣分子受到了離子的刺激時，電磁波信號會產(chǎn)生二次發(fā)射，并在漫反射的原理下到達信號接收點，經(jīng)過漫折射的電磁波會形成散射波，散射波信號強度最弱。

1.2 地理環(huán)境的復雜性和多樣性

地理環(huán)境的復雜性和多樣性一般體現(xiàn)在地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)信道傳輸過程中所經(jīng)過的典型區(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)具有用戶密集、建筑物相對規(guī)則的特點；（2）在地勢平坦的郊區(qū)及農(nóng)村的應用，此類地形對數(shù)字電視信號傳播的阻礙較少，但用戶也相對較為分散；（3）在偏遠地區(qū)，地勢較為復雜的區(qū)域。

1.3 信號接收點在接收范圍上的靈活性

信號接收用戶按照接收方式可以分為兩大類：固定接收用戶和移動接收用戶。其中固定接收用戶主要是靠天線來實現(xiàn)信號的固定接收，移動接收用戶則通過天線確保在0.5米的移動范圍內實現(xiàn)最佳的信號接收效果。一般來說，為了確保接收信號的穩(wěn)定性，信號接收天線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接收點的實際地理環(huán)境，根據(jù)現(xiàn)場具體情況選擇最合適的信道傳輸模型，其中時間概率和地點概率是在選擇信道傳輸模型時需要重點考慮的。時間概率主要是需要考慮不同時間點該區(qū)域信號接收點的集中情況并以此為依據(jù)確定該區(qū)域的場強分布；地點概率及數(shù)字電視信號到達信號接收點的概率，為了保證用戶的使用效果，應當確保信號接收率達到95%-100%。

2.2 設置單頻網(wǎng)的數(shù)字平臺

鑒于單頻網(wǎng)與多頻網(wǎng)的本質性區(qū)別，在使用單頻網(wǎng)播出時，必須增加中間設備。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切換，為了實現(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)生故障時自動切換至備用單頻網(wǎng)適配器，當主單頻網(wǎng)適配器恢復正常后，再重新跳轉至主單頻網(wǎng)適配器。

在單頻網(wǎng)技術出現(xiàn)之前，對于功率變化幅度較大的信號接收點，通常需要采用提高發(fā)射功率的方式增大信號接收點的功率富裕量，以確保接收點的正常接收，但盲目增大發(fā)射功率會導致嚴重的功率浪費。單頻網(wǎng)數(shù)字平臺的出現(xiàn)則很好的解決了這一問題，由于其可以使得信號接收點同時接收多個發(fā)射機的直射波信號，還能檢測并接收多路反射波和折射波信號，這些信號強度的疊加能有效滿足信號接收點功率變化幅度的要求，對信號發(fā)射機的功率要求大大降低。因此單頻網(wǎng)數(shù)字平臺的出現(xiàn)不僅提高了網(wǎng)絡覆蓋效率，還提高了功率覆蓋效率[3]。

2.3 單頻網(wǎng)試驗項目的實際效果

基于總局批準的廣東省高清節(jié)目頻率規(guī)劃，在河源地區(qū)選擇3個發(fā)射點（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），采用我國自主創(chuàng)新的AVS+、DRA音視頻編碼技術，以及國標DTMB信道編碼技術，構建基于“AVS+、DRA、DTMB”三大技術標準的地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)應用示范系統(tǒng)，通過3個點的1kw發(fā)射功率組成單頻網(wǎng)，播出1套高清、4套標清、一套DRA廣播，開展省臺高清電視節(jié)目示范應用。河源微波站、東源電視臺在城區(qū)內，天線高度海拔80m，紫金微波站在山區(qū)，天線高度海拔800m，組成單頻網(wǎng)發(fā)射播出，從接收效果看，在單點覆蓋半徑7km范圍內，道路和室內靠窗口都能良好接收，3個發(fā)射點或兩個發(fā)射點信號可及范圍內都能正疊加，沒有阻擋單點信號可及30km。信號指標經(jīng)廣科院測試驗收，指標都能達到或超過設計標準。

2.4 單頻網(wǎng)的參數(shù)、頻率的選擇

關于單頻網(wǎng)的參數(shù)及頻率選擇，需要考慮到實際使用環(huán)境中需要傳輸節(jié)目的數(shù)量以及信號接收點對接收效果的要求，同時需要考慮到各信號發(fā)射點的距離和所處環(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)務順利開展的重要保證，由于目前模數(shù)同播的情況在我國尚普遍存在，因此在尋找合適的頻道時，應當以負擔較小、電磁環(huán)境良好為基本原則，客觀分析無線電視頻譜使用情況，并在此基礎上合理選擇發(fā)射機的發(fā)射位置，一般利用基礎條件較好的原廣播電視發(fā)射臺進行頻率規(guī)劃，根據(jù)單頻網(wǎng)的覆蓋特點進行布點。如我市48頻道單頻網(wǎng)布點可以從試驗項目中的河源微波站、紫金微波站、東源電視臺3個點進行擴展，可以增加桂山，東源縣的燈塔、蟬子頂，龍川縣的縣發(fā)射臺、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進行布點，基本可以覆蓋全市大多數(shù)人口，滿足城區(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，為應急廣播的廣泛應用奠定基礎。

3 結語

社會的不斷發(fā)展對地面數(shù)字電視的通信質量提出了更高要求，單頻網(wǎng)技術的出現(xiàn)，在很大程度上滿足了人們對高清數(shù)字電視的觀看要求，因此相關工作人員應當不斷完善單頻網(wǎng)技術，提高通信穩(wěn)定性及信號質量。

參考文獻

[1]孫寧.地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)組網(wǎng)模式及節(jié)目分配網(wǎng)絡研究與分析[D].北京郵電大學，2010.

[2]楊延冬，呼和，黃艷萍，呂倩.地面數(shù)字電視廣播單頻網(wǎng)（SFN）組網(wǎng)關鍵技術與測試方法[J].中國有線電視，2014（S1）：374-377.

[3]蔡凡，王丹丹，何大治.應用于地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)的時鐘鎖頻技術[J].電視技術，2014（18）：92-95.