地面無線數字電視系統傳輸覆蓋措施分析

王友桂

(霍邱縣廣播電視臺,安徽 六安 237400)

0 引言

無線數字電視系統傳輸覆蓋在當前行業中表現出非常顯著的優勢,投資成本和衛星數字電視相比較低,而且推廣范圍更廣。 系統建設無需敷設線路,對城市化建設、自然環境均不會造成直接的影響。 但是,地面無線數字電視系統傳輸覆蓋還是存在著一些不足,比如建筑物會擋住傳輸信號,導致無線覆蓋范圍存在限制、接收模式契合性差等問題。 為此,要想進一步加強無線數字電視傳輸覆蓋效果,務必全面分析潛在問題。本文以無線數字電視系統傳輸覆蓋為對象,介紹基本覆蓋形式,提出優化傳輸覆蓋效果的有效措施,促進在當前行業中的穩定發展。

1 地面無線數字電視系統傳輸覆蓋

地面無線數字電視系統傳輸覆蓋技術創新主要表現在技術成本、推廣范圍等方面,對比有線電視傳輸覆蓋技術,不需要敷設線路,更是增強了抗干擾性[1]。 現場施工方面,地面無線數字電視系統傳輸覆蓋技術的線路敷設比較簡單,施工量也非常小,整體造價低。 分析系統傳輸覆蓋的實踐應用效果,該項技術的穩定性更強,惡劣天氣不會造成嚴重的影響,有效保證了信號傳統覆蓋的效果,也切實提升了廣播電視臺節目收視率。 根據對地面無線數字電視系統傳輸覆蓋方法的了解,常見的傳輸覆蓋方法有多頻網、單頻網、綜合組網3種。 下面圍繞這3 種傳輸覆蓋方法的應用與優缺點作出分析。

1.1 多頻網

多頻網在傳輸覆蓋方法中比較常見,多頻網應用的發射機頻率不同,可進行有效傳輸,每個發射機獨立運行,不存在干擾。 但是多頻網需要使用大量的稀缺頻譜資源,在寬帶無線通信、廣播業務飛速增長的當下,運營商必須認識到頻率短缺的問題,并且廣泛應用高頻譜效率傳輸技術[2]。

1.2 單頻網

地面數字電視、多媒體廣播系統中,單頻網是非常重要的組網技術,網絡范圍內的發射機均可使用相同頻率,實現一套節目的傳遞,提高無線頻譜資源利用率[3]。 利用單頻網,還可以降低單一發射機功率,服務區域范圍內的信號覆蓋均勻度得到加強。 然而由于電波多徑干擾的存在,需要進一步優化設計單頻網系統,建議采用OFDM 多載波技術解決。

常見的單頻道除了DAB 這一傳統形式外,還包括DVB-T 基礎上的單頻網。 地面數字電視以及移動多媒體廣播單頻網在很多國家都有應用,而且單頻網技術也非常成熟,其原理與蜂窩網、無線局域網等為代表的無線網絡有很高的相似度,地面數字電視、多媒體廣播網絡按照實際需求,精準覆蓋給定區域[4]。 這里的“給定區域”,可能是國家、縣城等任意地區,網絡服務區域必須保證信號質量。 使用單一發射機通常很難全部覆蓋較大的給定區域,此時便要利用多個發射機,調整頻率與功率方案。 針對頻譜資源利用率方面存在的問題,單頻網通過發射機,可在同一頻率進行相同數據的傳輸。多頻網和單頻網對比,后者更能實現同一節目只采用同一頻率的大規模覆蓋,還有利于提高頻譜利用率。 因此,單頻網在覆蓋全面性、均勻性、抗干擾性、功率利用率、穩定性、頻譜資源利用率等方面優勢更為明顯[5]。

1.3 綜合組網

各個地區的地形條件與環境必然存在區別,一些地區的地形復雜,如果只是運用多頻網、單頻網,很難保證地面數字電視無線的覆蓋效果。 為此,建議根據實際,將單頻網、多頻網綜合運用,以綜合組網形式進行設計,可有效擴大信號覆蓋范圍。

2 地面無線數字電視系統傳輸覆蓋的重要指標

2.1 發射參數

地面無線數字電視系統傳輸覆蓋所有的指標中,發射參數不能予以忽略。 在發射參數范圍內的天線高度、發射機功率和饋線損耗等,會直接對發射參數帶來一定程度的影響,饋線損耗、發射機一般和實施效果有關。 若信號傳輸覆蓋范圍較廣,代表發射天線高度也比較高[6]。

2.2 發射頻率

地面無線數字電視系統在傳輸時重點考驗了光學性,這主要是與發射頻率有關。 若電磁波穿透性較差,信號傳輸范圍將會縮短;若發射頻率比較高,此時數字信號極有可能遭到環境吸收。 要想控制地面無線數字電視系統傳輸覆蓋始終在合理范圍內,建議科學設置發射頻率,以470～700 MHz 為準[7]。

2.3 天線極化

天線極化包括垂直極化和水平極化兩種形式,這兩種天線極化形式分別會在地面無線數字電視系統傳輸覆蓋上存在相應的影響。 若信號分布地點位于近區場,垂直極化的優勢更為明顯[8]。 在發射功率一致的情況下,水平極化則更具有應用價值,并且拓寬信號覆蓋范圍。 若環境條件復雜,需要采用垂直極化天線,不僅安裝效率高,還可以節省成本。

2.4 接收參數

系統傳輸覆蓋的天線性能起到了決定性作用,主要在于天線靈敏性和高度等,若其中一項參數存在問題,將直接影響到信號傳輸覆蓋的實際效果。 提高天線高度可以相應地加強信號接收靈敏度,也與信息傳輸、實際覆蓋效果和單頻網合理覆蓋有直接聯系。

2.5 信道調制參數

單頻網的建設要重點分析建設行為和接收速度這兩項因素是否會受多載波數量的干擾,信道調制采用的方法與編碼率,信號傳輸、接收的影響因素,對信號質量具有消極作用。 載波模式、保護間隔也應該科學設置,這主要與單頻網發射機距離有關。

3 地面無線數字電視系統傳輸覆蓋可行方法

上述地面無線數字電視系統傳輸覆蓋的方法主要有兩種,即多頻網和單頻網。 其中多頻網適合在近距離地區使用,如果覆蓋頻點不一致,便可優先采用多頻網,確保地面數字電視覆蓋的完整性。 若無法保證信號向覆蓋范圍傳輸的及時性,則需要采用單頻網,有助于提升小功率布點,擴大信號傳輸的覆蓋規模。 雖然多頻網、單頻網實際應用條件存在一些差異,但是組網模式相同,兩種覆蓋方法的關鍵設備為發射機、輔助設備。 如果是單頻網,有開放式網絡結構、封閉式網絡結構兩種,有利于消除信號傳輸覆蓋存在的消極影響。單頻網一般采用信號傳輸覆蓋組網,雖然該方法能夠覆蓋大量發射臺站,提高所在區域信號傳輸質量,但依然面臨一些問題,發射頻率更是會對其造成一定程度的影響。 所以,提前確定好發射頻率范圍非常重要,可以加強信號覆蓋的有效性以及信號質量。

站在組網的整體視角,單頻網作為主要模式,可以產生數字信號的峭壁效應,而且該效應和功率效應還能夠保證均衡性,以免發生同頻干擾的現象,實現諸多發射臺全方位覆蓋,提高信號傳輸質量。 實踐中必須按照既定要求、遵循預定頻率,實現信號全面覆蓋,確保時間統一和同步。 發射站臺所在位置相鄰,則應該按照間隔規定,最大程度降低同步干擾現象的發生率。單頻網的標準為等邊六邊形,設計范圍廣,等邊三角形方法的設計范圍則相應有限。 如果采用六邊形方式,那么發射機數量以7 個為準,位于中心的發射功率相對小,周圍6 個發射機的功率相同,采用定向發射天線,那么覆蓋區域則為六邊形。 如果信號覆蓋范圍需要進一步擴大,便可加工六邊形組合起來。 等邊三角形單頻網的實際運用,發射臺一般使用3 個,且設置的發射功率相同,存在形態為等邊三角形,天線采用定向發射,覆蓋區域為三角形狀態。 如果需要拓寬覆蓋范圍,可以直接將三角形連接。

系統設置環節按照所在地區的地形條件、組網模式,若地形規范,建議發射點功率比較大,若地形為長方形,需要應用小功率組網模式,保證信號傳輸、覆蓋的效果。 在地形欠缺規范性的情況下,所在區域應該率先應用大功率組網模式,進一步擴大信號覆蓋規模。

4 地面無線數字電視系統傳輸覆蓋優化建議

根據各個地區目前地面無線數字電視系統傳輸覆蓋建設實踐情況,傳輸覆蓋系統、覆蓋質量的基本情況并不完全相同。 為了解決系統傳輸覆蓋質量問題,分別從發射機傳輸功率、信號強度、機械接收性能、漏纜與覆蓋方法、接收端5 個方面提出優化建議。

4.1 發射機傳輸功率

為了提升地面無線數字電視系統傳輸覆蓋質量,發射機傳輸功率是非常關鍵的渠道之一。 由于我國各個地區的地形山貌不同,且具有復雜性,發射信號之后信號傳輸、接收均存在一定干擾因素,導致接收質量受到影響。 為此,廣播電視臺在建設地面無線數字電視傳輸系統期間,需要根據測試以及結構安裝基本情況,提升系統發射機傳輸功率。 當發射機的傳輸功率得到提升后,信號在傳輸時的效率將得到提升,而且還可以避免信號衰減導致的信號傳輸覆蓋質量降低問題。 此外,要想提高發射機傳輸功率,還可以調高發射天線,保證信號覆蓋整體質量。

4.2 信號強度

為了發揮信號強度對于地面無線數字電視系統傳輸覆蓋質量的提升優勢,按照各個地區當前建立的信號傳輸系統覆蓋規模與質量情況,優先采用數字電視轉發器,該裝置可以有效提高信號質量,而且為覆蓋規模、覆蓋效果等提供保障。 數字電視轉發器通常在山谷、地下隧道的地區比較常用,同時利用設備檢測這一方式,可以實時了解地面數字電視信號的強度。 安裝了數字電視轉發器后,信號強度得到提升,而且該裝置的改造不需要過多的成本,具有較好的經濟性。

4.3 機械接收性能

在提高機械接收性能這一方面,以地面無線數字電視系統傳輸覆蓋質量為前提,促使所有接收設備的接收性能得到提高。 根據系統傳輸建設和系統調試的實操經驗,發現一些縣市的廣播電視臺采用的接收設備均面臨不同程度的老化現象,很多設備性能不高,必須及時予以淘汰,而且更新設備必須一次配置到位,應優先選擇性能高的接收天線與接收機,同時開展無線數字電視系統優化設計,以顯著提升信號傳輸覆蓋整體質量。

4.4 漏纜與覆蓋方法

在全國各個地區廣播電視臺地面無線數字電視系統的建設中,漏纜有著非常廣泛的應用,其覆蓋距離長、均勻性高。 但需要重點防范信號覆蓋環節的問題,要根據建設實際情況加強應用靈活性。 綜合全國各個地區的建設經驗,多采用輻射天線來決定具體的漏纜形式,輻射天線可以保證相互連接,加強數據輸出質量。 對于覆蓋方式的選擇,單頻網與多頻網覆蓋方式均可得到應用,其中單頻網利用功率補點達到全區域覆蓋的目的,多頻網通過網絡組建形式進行覆蓋。 行業中單頻網的應用效率更高,通過單頻組網有利于消除信號覆蓋存在的影響因素,使優化方式得到進一步優化。

4.5 接收端

系統建設與傳輸覆蓋方面,接收端主要通過增強接收機的接收功能,解決信號覆蓋領域存在的問題,應用性能與增益較高的接收機和接收天線,或者是采取分集接收法,均可提升信號電平接收率。 分集接收法在應用過程中,要重點控制天線與接收機間距,以免各個信號存在相互影響,此外,一定功率條件下可將電平增加5%左右。 開展空間分級期間,明確天線所在水平位置,保證水平方向的天平距離1/4 波長,可以加強信號接收信號之間的獨立性。

5 結語

綜上所述,在地面無線數字電視系統傳輸覆蓋建設實踐過程中,工作人員需要結合所在地區的地形環境制定針對性的方案,在保證地面無線數字電視系統傳輸質量與效率的基礎上,不斷擴大傳輸覆蓋范圍。應用先進接收設備與技術,進一步提高系統建設水平,做好地面無線數字電視信號的調度與監控工作,解決系統傳輸覆蓋面臨的問題,全面推動行業發展。