地面數(shù)字電視多站模式下的覆蓋門(mén)限理論計(jì)算模型

鐘 鳳

1 單站與多站覆蓋時(shí)覆蓋門(mén)限的區(qū)別

單站覆蓋時(shí)，覆蓋區(qū)內(nèi)任意接收點(diǎn)p只接收到一個(gè)信號(hào)，該信號(hào)即為欲收信號(hào)，p點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大于等于該站覆蓋門(mén)限。滿(mǎn)足該條件的任意p點(diǎn)組成的集合區(qū)域，即為該單站覆蓋區(qū)。

在E1、E2、E3……En多站覆蓋時(shí)，覆蓋區(qū)內(nèi)任意接收點(diǎn)p接收到小于等于n個(gè)信號(hào)，其中，Ex場(chǎng)強(qiáng)值最大，Ex即為欲收信號(hào)，其他n-1個(gè)信號(hào)均為非欲收信號(hào)。非欲收信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)疊加合成形成有害場(chǎng)，對(duì)欲收Ex造成干擾。此時(shí)，該任意點(diǎn)p的Ex欲收信號(hào)的覆蓋門(mén)限不再是Ex單站覆蓋時(shí)計(jì)算所得的可用場(chǎng)門(mén)限值，非欲收信號(hào)合成的有害場(chǎng)，對(duì)欲收信號(hào)造成干擾，使Ex欲收信號(hào)多站時(shí)覆蓋門(mén)限大于單站覆蓋時(shí)覆蓋門(mén)限，二者差值大小為T(mén)D，即在Ex站覆蓋區(qū)域內(nèi)，任意點(diǎn)p場(chǎng)強(qiáng)必須大于或等于Ex單站覆蓋門(mén)限加上TD值。

2 多站覆蓋門(mén)限的理論計(jì)算模型

假設(shè)E1、E2、E3……En，n個(gè)地面數(shù)字電視覆蓋發(fā)射臺(tái)站，在覆蓋區(qū)內(nèi)任意一點(diǎn)p，該P(yáng)點(diǎn)的欲收?qǐng)鰪?qiáng)門(mén)限值計(jì)算步驟如下。

2.1 分別計(jì)算每個(gè)站的單站覆蓋門(mén)限

根據(jù)《VHF/UHF頻段地面數(shù)字電視廣播頻率規(guī)劃準(zhǔn)則》GY/T237-2008和《地面數(shù)字電視廣播傳輸系統(tǒng)實(shí)施指南》GY/T236-2008， 對(duì) E1、E2、E3……En單 站最小等效場(chǎng)強(qiáng)和最小中值場(chǎng)強(qiáng)進(jìn)行計(jì)算。步驟如下：

接收機(jī)輸入端等效噪聲功率

接收機(jī)最小輸入信號(hào)功率

最小等效場(chǎng)強(qiáng)

最小中值場(chǎng)強(qiáng)（室外移動(dòng)接收）

2.2 非欲收信號(hào)有害場(chǎng)計(jì)算

假設(shè)N站覆蓋時(shí)，第X發(fā)射點(diǎn)為欲收信號(hào)，其他n-1信號(hào)為非欲收信號(hào)，對(duì)非欲收信號(hào)進(jìn)行場(chǎng)強(qiáng)疊加計(jì)算有害場(chǎng)Sum（E非）值。

計(jì)算各非欲收發(fā)射點(diǎn)到Ex覆蓋區(qū)內(nèi)任意點(diǎn)P的傳輸時(shí)延，得到TOA1、TOA2、TOA3……TOAn-1。取最小傳輸時(shí)延的兩個(gè)信號(hào)最小等效場(chǎng)強(qiáng)，按K-LNM法進(jìn)行功率合成，合成功率設(shè)為Sum（E非1）。將Sum（E非1）與第三最短傳輸時(shí)延的可以場(chǎng)強(qiáng)按t-LNM法進(jìn)行功率合成，最后依次計(jì)算得出Sum（E非）。

2.3 第X個(gè)發(fā)射點(diǎn)覆蓋區(qū)域內(nèi)p點(diǎn)可用場(chǎng)門(mén)限值為

2.4 K-LNM計(jì)算法

第一步：將均值單位轉(zhuǎn)換成奈培單位N

根據(jù)公式

第二步：計(jì)算Mi和Si2

第三步：計(jì)算M和S2

第四步：確定近似對(duì)數(shù)正態(tài)和分布參數(shù)

第五步：?jiǎn)挝粡哪闻噢D(zhuǎn)換為dB

3 實(shí)例計(jì)算

設(shè)有A、B、C三個(gè)發(fā)射點(diǎn)組成多站覆蓋網(wǎng)絡(luò)對(duì)M省農(nóng)村地區(qū)進(jìn)行地面數(shù)字電視覆蓋。三站發(fā)射功率均為0.5 kW，發(fā)射天線(xiàn)高度均為70 m。假設(shè)A發(fā)射點(diǎn)發(fā)射信號(hào)最小等效場(chǎng)強(qiáng)為30 dBμV/m，發(fā)射頻道DS-10，fa=203 MHz；b發(fā)射點(diǎn)信號(hào)最小等效場(chǎng)強(qiáng)為35 dBμV/m，發(fā)射頻道DS-16，fb=498 MHz；c發(fā)射點(diǎn)信號(hào)最小等效場(chǎng)強(qiáng)為37 dBμV/m，DS-36，fc=698 MHz。在交叉覆蓋區(qū)有一點(diǎn)p，該點(diǎn)p該點(diǎn)距A發(fā)射點(diǎn)22 km，距B發(fā)射點(diǎn)20 km，距C發(fā)射點(diǎn)15 km，已知C發(fā)射點(diǎn)為欲收信號(hào)，A、B發(fā)射點(diǎn)為非欲收信號(hào)。

3.1 計(jì)算該三站接收最小中值場(chǎng)強(qiáng)值（室外郊區(qū)移動(dòng)）

h1=70m,則R'=R=10m

根據(jù)公式6：

Lhc=-8.29 dB；LhA=-6.968 dB；

LhB=-7.93 dB

根據(jù)公式4：

EC=54.31 dBμV/m；EA=45.97 dBμV/m;

EB=51.95 dBμV/m.

3.2 使用K-LNM法計(jì)算Sum E非ab

A發(fā)射點(diǎn)和B發(fā)射點(diǎn)最小等效場(chǎng)強(qiáng)值得均值為32.5 dBμV/m，方差5.5 dB.

根 據(jù)公式 7：F—i=7.485，σi=1.266，單位Neper,i=1,2

根據(jù)公式10：

Mi=3969.409 N；S2=27979322.7838 N

根據(jù)公式11：M=7938.818 N

根據(jù)公式12：S2=15958645.5676 N

根據(jù)公式13：σ2∑=0.14144 N；σ∑=0.376

根據(jù)公式14：F—

∑=8.9088 N；K因子取0.6.

根據(jù)公式 15：F—∑dB=38.67 dBμV/m；σΣdB=1.632592 dB

轉(zhuǎn)換成線(xiàn)性場(chǎng)強(qiáng)單位：

Sum非(dBm)=-98.291；

3.3 計(jì)算TD

根據(jù)公式8：TD=3.05 dB

根據(jù)公式7：C站的覆蓋區(qū)域最佳服務(wù)門(mén)限為57.36 dBμV/m，即最佳業(yè)務(wù)門(mén)限比噪聲門(mén)限提高了3.05 dB.

4 試驗(yàn)仿真

采用法國(guó)ADTI無(wú)線(xiàn)電波仿真軟件進(jìn)行覆蓋仿真。電波模型選擇ITU-R.P1546，時(shí)間概率95%，地點(diǎn)概率50%，發(fā)射天線(xiàn)場(chǎng)型相同，接收天線(xiàn)4 m。

4.1 A、B、C三站單站覆蓋仿真

按例題分別設(shè)置各發(fā)射點(diǎn)頻率、功率、最小中值場(chǎng)強(qiáng)得到三個(gè)站單站最佳業(yè)務(wù)覆蓋面積和噪聲面積（見(jiàn)表1、表2和圖1a、圖1b、圖1c）。

表1 單站覆蓋最佳業(yè)務(wù)面積和噪聲面積統(tǒng)計(jì)表

表2 三站覆蓋最佳業(yè)務(wù)面積和噪聲面積統(tǒng)計(jì)表

圖1a

圖1b

圖1c

4.2 A、B、C站共同覆蓋時(shí)

A、B、C站共同覆蓋時(shí)因仿真軟件不能三個(gè)臺(tái)站設(shè)置不同的覆蓋門(mén)限，只能以A站為覆蓋門(mén)限基準(zhǔn)，B站通過(guò)折合計(jì)算A與B兩站最小中值場(chǎng)強(qiáng)差值對(duì)應(yīng)的發(fā)射機(jī)功率差值（C站同理）設(shè)置發(fā)射機(jī)功率。折合后B站功率127 W，C站63 W（含頻率衰減）。三站同時(shí)覆蓋時(shí)，覆蓋圖、最佳業(yè)務(wù)覆蓋面積和噪聲面積如圖2所示。

圖2 三站同時(shí)覆蓋時(shí)，覆蓋圖、最佳業(yè)務(wù)覆蓋面積和噪聲面積

5 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)軟件仿真可以看出，三站同時(shí)覆蓋時(shí)在相同噪聲面積下，三站總的最佳業(yè)務(wù)面積比三站單獨(dú)覆蓋時(shí)小，即多站覆蓋時(shí)覆蓋門(mén)限比單站覆蓋覆蓋門(mén)限提高。

[1]徐錚寧,王世簽,夏治平.LNM及其在單頻網(wǎng)增益計(jì)算中的應(yīng)用[J].電視技術(shù),2017(Z3).