地面數(shù)字電視700 MHz 頻率遷移項(xiàng)目技術(shù)方案及應(yīng)用效果分析

徐 冰

（甘肅省廣播電視局廣播電視監(jiān)測(cè)中心，甘肅 蘭州 730000）

關(guān)鍵字：地面數(shù)字電視；頻率遷移；單頻網(wǎng)

0 引言

根據(jù)2020 年4 月中華人民共和國(guó)工業(yè)和信息化部發(fā)布的關(guān)于調(diào)整700 MHz 頻段頻率使用規(guī)劃的通知，移動(dòng)通信系統(tǒng)使用702 ～798 MHz 的頻率計(jì)劃發(fā)生了調(diào)整。工業(yè)和信息化部已經(jīng)向中國(guó)廣播電視網(wǎng)絡(luò)集團(tuán)有限公司頒發(fā)了5G 商用牌照，允許其在703 ～733 MHz 和758 ～788 MHz 的 頻段 上分階段部署5G 網(wǎng)絡(luò)[1]。因此，甘肅省需要對(duì)省內(nèi)地面電臺(tái)使用的700 MHz 帶寬頻率進(jìn)行調(diào)整。

1 700 MHz 頻段頻率應(yīng)用概況

700 MHz 頻率是傳統(tǒng)廣播和電視系統(tǒng)的頻率，具有信號(hào)傳播損失低、覆蓋范圍廣、覆蓋能力強(qiáng)以及網(wǎng)絡(luò)覆蓋面積大等優(yōu)勢(shì)[2]。700 MHz 頻率最早在模擬電視廣播中使用，然而，隨著地面數(shù)字電視技術(shù)逐步取代傳統(tǒng)的模擬電視技術(shù)，這一頻率正在向數(shù)字無(wú)線通信技術(shù)轉(zhuǎn)變。2014 年，我國(guó)實(shí)施了“中央廣播電視節(jié)目無(wú)線數(shù)字化覆蓋工程”，推進(jìn)了廣播電視村村通的數(shù)字轉(zhuǎn)換業(yè)務(wù)，加快建立技術(shù)先進(jìn)、傳輸速度快、覆蓋廣泛的數(shù)字無(wú)線廣播電視公共服務(wù)體系，建設(shè)并實(shí)施中央廣播電視節(jié)目無(wú)線數(shù)字化服務(wù)項(xiàng)目。

從2020 年4 月開始，國(guó)家無(wú)線電管理機(jī)構(gòu)不再接受或批準(zhǔn)702 ～798 MHz 頻段新的廣播業(yè)務(wù)無(wú)線電發(fā)射設(shè)備模型審查。各省、自治區(qū)、直轄市的無(wú)線電管理機(jī)構(gòu)也將不再受理和審查702 ～798 MHz頻段廣播電臺(tái)的設(shè)置和使用許可申請(qǐng)。2021 年6 月21 日，中國(guó)國(guó)家地面數(shù)字電視廣播公司啟動(dòng)了700 MHz 頻率轉(zhuǎn)移工程合同工程采購(gòu)施工（Engineering Procurement Construction，EPC）的 招標(biāo)業(yè)務(wù)開發(fā)，其中包括700 MHz 頻段內(nèi)的臺(tái)站業(yè)務(wù)。這意味著到2022 年底，全頻段轉(zhuǎn)移工作將完成。

2 甘肅省地面數(shù)字電視700 MHz 頻率遷移項(xiàng)目概述

甘肅省地面數(shù)字電視700 MHz 頻率遷移項(xiàng)目單頻網(wǎng)組網(wǎng)、測(cè)試及優(yōu)化工作將在臺(tái)站完成初驗(yàn)的基礎(chǔ)上開展，主要包括兩個(gè)方面，一是臺(tái)站設(shè)備核查、性能測(cè)試及覆蓋效果測(cè)試相關(guān)工作，二是單頻網(wǎng)組網(wǎng)測(cè)試與優(yōu)化工作[3]。

2.1 臺(tái)站核查相關(guān)工作

按照發(fā)射機(jī)功率1 000 W 及以上臺(tái)站100%，100 ～1 000 W 臺(tái)站不少于30%，100 W 以下臺(tái)站不少于10%要求，甘肅省地面數(shù)字電視700 MHz 頻率遷移項(xiàng)目需完成設(shè)備核查及設(shè)備性能測(cè)試、臺(tái)站覆蓋效果測(cè)試的臺(tái)站共計(jì)180 座。其中，1 000 W 及以上臺(tái)站93 座，100 ～1 000 W 臺(tái)站33 座，100 W 以下臺(tái)站54 座。

2.2 單頻網(wǎng)組網(wǎng)、測(cè)試及優(yōu)化

針對(duì)甘肅省地面數(shù)字電視700 MHz 頻率遷移項(xiàng)目涉及的1 個(gè)省域單頻網(wǎng)、14 個(gè)市域單頻網(wǎng)、12 個(gè)縣域單頻網(wǎng)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)組網(wǎng)試驗(yàn)參數(shù)優(yōu)化、驗(yàn)證測(cè)試等工作優(yōu)化單頻網(wǎng)組網(wǎng)性能，提升單頻網(wǎng)覆蓋效果。

3 測(cè)試方案

3.1 抽測(cè)方案

按文件要求，臺(tái)站終驗(yàn)過(guò)程需要按照發(fā)射臺(tái)站不同功率等級(jí)完成不同比例的抽測(cè)，具體要求是：100 W 以下臺(tái)站不少于10%，100 ～1 000 W 臺(tái)站不少于30%，1 000 W 及以上臺(tái)站100%。按照以上規(guī)則，甘肅省本次抽測(cè)臺(tái)站共計(jì)180 座，其中1 000 W及以上臺(tái)站93座，100～1 000 W臺(tái)站33座，100 W 以下臺(tái)站54 座。

3.2 測(cè)試點(diǎn)的選擇

在覆蓋仿真基礎(chǔ)上，工作組將對(duì)甘肅省省域單頻網(wǎng)、市域單頻網(wǎng)和縣域單頻網(wǎng)逐一完成優(yōu)化前后仿真分析對(duì)比，給出單頻網(wǎng)組網(wǎng)效果驗(yàn)證優(yōu)化參數(shù)和在交疊覆蓋區(qū)不少于3 個(gè)測(cè)試點(diǎn)（省域單頻網(wǎng)不少于10 個(gè)）的選點(diǎn)建議[4]。

3.3 測(cè)試設(shè)備

根據(jù)本次任務(wù)的要求，測(cè)試組需配置可測(cè)試接收信號(hào)電平、調(diào)制誤差率（Modulation Error Rate，MER）等指標(biāo)的設(shè)備。設(shè)計(jì)院配置了4 套相同測(cè)試儀器設(shè)備，如表1 所示，供3 個(gè)測(cè)試組同時(shí)開展工作使用，剩余1 套機(jī)動(dòng)備用。出發(fā)前，工作組按照測(cè)試方案認(rèn)真準(zhǔn)備測(cè)試設(shè)備、線纜和常用轉(zhuǎn)接頭。測(cè)試用到的線纜和轉(zhuǎn)接頭進(jìn)行1 ∶1 備份。

表1 調(diào)優(yōu)測(cè)試工作所需儀器設(shè)備列表

3.4 臺(tái)站設(shè)備核驗(yàn)

按文件要求，查驗(yàn)臺(tái)站初驗(yàn)報(bào)告，清點(diǎn)記錄地面數(shù)字電視700 MHz 頻率遷移項(xiàng)目相關(guān)設(shè)備并進(jìn)行狀態(tài)核查。使用定位設(shè)備查驗(yàn)記錄臺(tái)站基礎(chǔ)信息（經(jīng)緯度、海拔等）、臺(tái)站名稱和臺(tái)址。依據(jù)設(shè)計(jì)院提供的臺(tái)站設(shè)備清單清點(diǎn)并記錄臺(tái)站發(fā)射機(jī)、多工器及天饋線等設(shè)備信息，包括設(shè)備名稱、頻道、功率、生產(chǎn)廠家、型號(hào)及編號(hào)信息等；核查臺(tái)站節(jié)目信號(hào)源、授時(shí)器、發(fā)射機(jī)、多工器及天饋線等設(shè)備的外觀、安裝工藝和可靠性，包括各種連線是否標(biāo)識(shí)清晰、牢固，是否有效接地等。對(duì)臺(tái)站檢查涉及的設(shè)備和現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行攝錄拍照（帶時(shí)間地點(diǎn)水印），留存資料。按照以下步驟核查發(fā)射機(jī)工作狀態(tài)及參數(shù)設(shè)置：

（1）進(jìn)入激勵(lì)器報(bào)警狀態(tài)查詢頁(yè)面，檢查激勵(lì)器異態(tài)報(bào)警信息；

（2）進(jìn)入激勵(lì)器組網(wǎng)模式頁(yè)面，檢查激勵(lì)器組網(wǎng)模式；

（3）進(jìn)入激勵(lì)器調(diào)制方式頁(yè)面，檢查激勵(lì)器工作模式；

（4）進(jìn)入激勵(lì)器單頻網(wǎng)時(shí)延頁(yè)面，檢查臺(tái)站激勵(lì)器附加時(shí)延；

（5）進(jìn)入發(fā)射機(jī)報(bào)警狀態(tài)查詢頁(yè)面，檢查發(fā)射機(jī)異態(tài)報(bào)警信息；

式中：λ為預(yù)測(cè)的響應(yīng)值； α0 為常系數(shù)；αi為線性系數(shù)；αii為二次方系數(shù)；αij為相互作用系數(shù)；χi，χj 為實(shí)驗(yàn)因素。

（6）進(jìn)入發(fā)射機(jī)自監(jiān)測(cè)頁(yè)面，讀取發(fā)射機(jī)功率和天饋多工駐波比。

3.5 發(fā)射機(jī)性能測(cè)試

發(fā)射機(jī)性能指標(biāo)測(cè)量連接如圖1 所示。

圖1 發(fā)射機(jī)性能指標(biāo)測(cè)量框圖

測(cè)試信號(hào)電平和調(diào)制誤差率時(shí)，先確認(rèn)發(fā)射機(jī)狀態(tài)正常，工作穩(wěn)定；按圖1 連接測(cè)試設(shè)備，將發(fā)射機(jī)的輸出耦合信號(hào)連接到頻譜儀，設(shè)置頻譜儀的中心頻率為發(fā)射機(jī)標(biāo)稱工作頻率，測(cè)量帶寬設(shè)置為8 MHz，測(cè)量發(fā)射機(jī)信號(hào)電平和調(diào)制誤差率。

鄰頻道內(nèi)無(wú)用發(fā)射功率指標(biāo)須在發(fā)射機(jī)濾波器后測(cè)試[5]。首先確認(rèn)濾波器具有耦合口或監(jiān)測(cè)口，發(fā)射機(jī)狀態(tài)正常、工作穩(wěn)定；按圖1 連接測(cè)試設(shè)備，將發(fā)射機(jī)的輸出耦合信號(hào)連接到頻譜儀，設(shè)置頻譜儀中心頻率為“發(fā)射機(jī)標(biāo)稱工作頻率+8 MHz”，測(cè)量帶寬設(shè)置為8 MHz，根據(jù)耦合度計(jì)算上鄰頻的帶內(nèi)功率；設(shè)置頻譜儀中心頻率為“發(fā)射機(jī)標(biāo)稱工作頻率-8 MHz”，測(cè)量帶寬設(shè)置為8 MHz，根據(jù)耦合度計(jì)算下鄰頻的帶內(nèi)功率。

3.6 臺(tái)站覆蓋效果測(cè)試

根據(jù)設(shè)計(jì)院提供的最新臺(tái)站數(shù)據(jù)，結(jié)合覆蓋效果試算分析結(jié)果，在建議測(cè)試點(diǎn)附近按照?qǐng)D2 完成臺(tái)站覆蓋效果測(cè)試，測(cè)試內(nèi)容包括信號(hào)電平、信噪比及接收情況。

圖2 臺(tái)站覆蓋測(cè)量框圖

3.7 單頻網(wǎng)運(yùn)行調(diào)試優(yōu)化測(cè)試

對(duì)于單頻網(wǎng)主要目標(biāo)服務(wù)區(qū)覆蓋效果欠佳的區(qū)域，工作組將按照?qǐng)D3 方式開展單頻網(wǎng)測(cè)試、調(diào)試及優(yōu)化工作。

圖3 單頻網(wǎng)組網(wǎng)效果測(cè)量框圖

依據(jù)優(yōu)化前后仿真對(duì)比，通過(guò)調(diào)整單頻網(wǎng)臺(tái)站附加時(shí)延來(lái)優(yōu)化單頻網(wǎng)組網(wǎng)性能，提高有效覆蓋率。

4 地面數(shù)字電視700 MHz 頻率遷移項(xiàng)目應(yīng)用效果分析

地面數(shù)字電視700 MHz 頻率遷移項(xiàng)目的應(yīng)用效果主要表現(xiàn)在信號(hào)覆蓋范圍擴(kuò)大、抗干擾能力提升和用戶體驗(yàn)改善等方面。

4.1 信號(hào)覆蓋范圍擴(kuò)大

通過(guò)地面數(shù)字電視700 MHz 頻率遷移項(xiàng)目，數(shù)字電視信號(hào)的覆蓋范圍得到了擴(kuò)大。700 MHz 頻率可以實(shí)現(xiàn)更高的傳輸速率和更好的信號(hào)穿透能力，因此數(shù)字電視信號(hào)在傳播過(guò)程中的受阻和衰減現(xiàn)象得到了一定程度的緩解，擴(kuò)大了信號(hào)覆蓋范圍。這對(duì)于數(shù)字電視廣播的普及和推廣具有重要作用。

4.2 抗干擾能力提升

地面數(shù)字電視700 MHz 頻率遷移項(xiàng)目采用先進(jìn)的技術(shù)方案和頻率規(guī)劃，提高了數(shù)字電視系統(tǒng)的抗干擾能力，降低了外界干擾對(duì)信號(hào)質(zhì)量的影響。同時(shí)，新技術(shù)的應(yīng)用提升了數(shù)字電視信號(hào)的穩(wěn)定性和可靠性，使用戶無(wú)論在何種環(huán)境下都可以更加穩(wěn)定地接收數(shù)字電視信號(hào)。

4.3 用戶體驗(yàn)改善

地面數(shù)字電視700 MHz 頻率遷移項(xiàng)目的實(shí)施，使數(shù)字電視系統(tǒng)的性能得到了一定的提升，用戶可以更加方便、穩(wěn)定地觀看數(shù)字電視節(jié)目，并獲得更好的視聽體驗(yàn)。此外，新技術(shù)的應(yīng)用也提高了數(shù)字電視接收設(shè)備的兼容性，使更多用戶能夠使用更為普及的數(shù)字電視接收設(shè)備來(lái)觀看數(shù)字電視節(jié)目。

5 結(jié)語(yǔ)

地面數(shù)字電視700 MHz 頻率遷移項(xiàng)目的應(yīng)用效果非常顯著，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字電視系統(tǒng)的技術(shù)升級(jí)和優(yōu)化，提高了數(shù)字電視信號(hào)的傳輸質(zhì)量和用戶體驗(yàn)。