國(guó)標(biāo)地面數(shù)字電視無線覆蓋系統(tǒng)案例分析

郭義國(guó) 焦 榮

摘要為解決農(nóng)村地區(qū)人民收看電視難的問題,重慶市正在建立國(guó)標(biāo)數(shù)字電視無線覆蓋試點(diǎn)。通過建立的發(fā)射系統(tǒng)測(cè)試各種工作模式,對(duì)比系統(tǒng)在不同傳輸模式下的傳輸效率和覆蓋效果,同時(shí)利用該平臺(tái)對(duì)終端的接收性能作對(duì)比測(cè)試。本文分析了系統(tǒng)構(gòu)成、原理以及覆蓋測(cè)試結(jié)果。實(shí)測(cè)表明,本系統(tǒng)方案不僅能夠節(jié)省系統(tǒng)成本,而且能夠保證數(shù)字電視的覆蓋效果,特別適合于我國(guó)農(nóng)村地區(qū)數(shù)字電視的無線覆蓋工程。

關(guān)鍵詞發(fā)射機(jī);數(shù)字電視;工作模式;場(chǎng)強(qiáng)

中圖分類號(hào)TN文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)1673-9671-(2009)112-0020-02

為解決農(nóng)村地區(qū)人民收看電視難的問題,重慶市率先在武隆、榮昌建立國(guó)標(biāo)數(shù)字電視無線覆蓋試點(diǎn),主要測(cè)試地面數(shù)字發(fā)射設(shè)備是否適合我市覆蓋要求;通過建立的發(fā)射系統(tǒng)測(cè)試各種工作模式,對(duì)比系統(tǒng)在不同傳輸模式下的傳輸效率和覆蓋效果,同時(shí)利用該平臺(tái)對(duì)終端的接收性能作對(duì)比測(cè)試;目的為整個(gè)重慶市的整個(gè)地面電視無線覆蓋提供可行的參考依據(jù)。榮昌電視臺(tái)有幸作為實(shí)驗(yàn)試點(diǎn)之一,全程參與了榮昌縣國(guó)標(biāo)地面數(shù)字電視無線覆蓋工程的建設(shè)工作,并配合相關(guān)技術(shù)部門、設(shè)備提供廠家一起完成了覆蓋效果的測(cè)試工作。根據(jù)規(guī)劃,整個(gè)重慶市數(shù)字電視無線覆蓋采用我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的數(shù)字電視地面廣播標(biāo)準(zhǔn)GB20600-2006,該標(biāo)準(zhǔn)是我國(guó)創(chuàng)新的、適合中國(guó)國(guó)情的地面數(shù)字電視廣播傳輸系統(tǒng)(DTMB),也是完善農(nóng)村廣播電視公共服務(wù)體系,實(shí)現(xiàn)數(shù)字電視無線覆蓋的理想方案。榮昌系統(tǒng)計(jì)劃利用五個(gè)電視頻道,傳輸35套電視節(jié)目和10套以上廣播節(jié)目,實(shí)現(xiàn)了榮昌縣農(nóng)村大部分地區(qū)數(shù)字電視的無線覆蓋。

榮昌縣地處我國(guó)西南地區(qū),地貌呈淺丘帶狀地形,東西走向?？h城內(nèi)有線電視發(fā)展良好,本系統(tǒng)主要解決農(nóng)村地區(qū)覆蓋問題。榮昌縣涼平和廠益民發(fā)射點(diǎn)規(guī)劃覆蓋如圖1所示(圖中■處)。

根據(jù)地理位置關(guān)系,本系統(tǒng)在該縣所轄的東南部和西北部各建一個(gè)發(fā)射站,地點(diǎn)選為益民廠和涼坪,以實(shí)現(xiàn)對(duì)西發(fā)射站的西南部180°,半徑20公里范圍,東北部半徑8公里范圍和東發(fā)射站的北部偏西180°,半徑15公里范圍內(nèi)85%以上地區(qū)廣播電視節(jié)目地面數(shù)字電視信號(hào)的良好覆蓋,信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)在上述范圍內(nèi)不低于30dBμv。并通過發(fā)射天線的偏置設(shè)計(jì),避免對(duì)本縣以外地區(qū)廣播電視信號(hào)的干擾,界外場(chǎng)強(qiáng)低于20dBμv。

本系統(tǒng)的前端信源系統(tǒng)設(shè)在榮昌縣縣電視臺(tái)機(jī)房?jī)?nèi),包括編碼復(fù)用、加擾、調(diào)制、合成、光纖傳輸?shù)葞讉€(gè)部分。利用五個(gè)電視頻道,采用國(guó)標(biāo)地面數(shù)字電視技術(shù),傳輸電視節(jié)目35套以上,廣播節(jié)目10套以上,每套電視節(jié)目碼率平均不低于2.35Mbps。前端信源系統(tǒng)如圖2。

重慶市局前端系統(tǒng)將節(jié)目編碼復(fù)用成IP流后,通過光纖IP網(wǎng)絡(luò)傳至榮昌縣電視臺(tái)機(jī)房,經(jīng)IP復(fù)用器復(fù)用成5路TS碼流,其中一路為本地節(jié)目留有復(fù)用接口,五路TS流信號(hào)經(jīng)加擾、激勵(lì)器調(diào)制、在射頻上合成后再分配,進(jìn)入光發(fā)射機(jī),通過既有光纖傳至益民廠、涼坪發(fā)射站,各發(fā)射站經(jīng)光接收機(jī)接收后傳至發(fā)射機(jī),發(fā)射機(jī)進(jìn)行選頻并分別將每一個(gè)頻道信號(hào)的功率放大到100W后發(fā)射。

1系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案,在榮昌縣涼坪和益民廠共建兩個(gè)發(fā)射主站,各使用五臺(tái)單頻道100W發(fā)射機(jī),覆蓋境內(nèi)的大部分農(nóng)村地區(qū),并根據(jù)覆蓋情況在適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)建設(shè)兩個(gè)光纖直放站進(jìn)行補(bǔ)點(diǎn)發(fā)射,后期建設(shè)時(shí)在信號(hào)盲區(qū)再采小功率無線直放站進(jìn)行小功率補(bǔ)點(diǎn),以實(shí)現(xiàn)對(duì)全縣境內(nèi)的所有農(nóng)村地區(qū)地面數(shù)字電視的良好覆蓋。

1.1前端信源系統(tǒng)

前端信源系統(tǒng)共分兩個(gè)機(jī)柜,第一個(gè)機(jī)柜裝有IP復(fù)用器,本地節(jié)目編碼器,加擾機(jī),本機(jī)柜輸出5路TS碼流,送至激勵(lì)器機(jī)柜。第二個(gè)機(jī)柜裝有激勵(lì)器,射頻合成分配器,光發(fā)射機(jī)等。用戶管理系統(tǒng)(SMS)可通過網(wǎng)線對(duì)節(jié)目進(jìn)行加擾配置和用戶管理信息的設(shè)置。

根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求,前端信源系統(tǒng)必須提供高質(zhì)量的信源和信道編碼質(zhì)量,重慶市局前端對(duì)節(jié)目的編碼器的選擇有一套嚴(yán)格的規(guī)定,要求信號(hào)壓縮率高每套節(jié)目的平均碼率小于2.35Mbps,保證信道利用率,同時(shí)要求編碼效果好,達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)清晰度節(jié)目要求,因此市局全端系統(tǒng)采用了高質(zhì)量的編碼系統(tǒng)。要得到高質(zhì)量的信道質(zhì)量,就必須采用高性能的激勵(lì)器,在榮昌前端系統(tǒng),采用了加拿大UBS全進(jìn)口激勵(lì)器,其射頻信號(hào)的MER可達(dá)到38dB以上,合成分配器采用了微帶合成分配設(shè)計(jì),在整個(gè)分米波全頻段內(nèi)實(shí)現(xiàn)良好的合成分配,分配器預(yù)留了3個(gè)接口,為下一步直放站補(bǔ)點(diǎn)留出備份。光發(fā)射機(jī)根據(jù)光傳輸距離的遠(yuǎn)近調(diào)節(jié)輸出電平,使兩個(gè)機(jī)房?jī)?nèi)的光接收機(jī)輸出電平一致達(dá)到設(shè)計(jì)的要求。

1.2發(fā)射系統(tǒng)

光接收機(jī)解調(diào)輸出信號(hào)電平信號(hào)為0dBm,經(jīng)頻道選擇器濾波放大后每個(gè)頻道信號(hào)電平為0dBm,在本系統(tǒng)中,頻道分配為DS-37, DS-39, DS-40, DS-44, DS-46;頻道選擇實(shí)現(xiàn)時(shí),對(duì)隔頻道信號(hào)采用直接頻道濾波、放大調(diào)整的方法實(shí)現(xiàn),對(duì)鄰頻信號(hào)在70MHz采用先下變頻到中頻70MHz,在70MHz上進(jìn)行聲表面濾波處理,上變回到發(fā)射頻率,再進(jìn)行電平調(diào)整處理,將電平調(diào)整到0dBm輸出。頻道選擇器出來的單頻道信號(hào)分別進(jìn)入激勵(lì)級(jí)功放,再進(jìn)入100W功放單元,經(jīng)雙工和三工器輸出至天饋系統(tǒng)。

發(fā)射系統(tǒng)設(shè)備由成都成廣電視設(shè)備有限公司提供,共分三個(gè)機(jī)柜,機(jī)柜1由光接收機(jī)、頻道選擇器以及兩個(gè)單頻道100W發(fā)射機(jī)(含激勵(lì)單元和100W功放單元)、控制系統(tǒng)、風(fēng)冷系統(tǒng)、電源等部分組成;機(jī)柜2由三個(gè)單頻道發(fā)射機(jī)(含激勵(lì)單元和100W功放單元)、控制單元、風(fēng)冷系統(tǒng)、電源等組成;雙工器和三工器一起安裝在機(jī)柜三內(nèi),顯得美觀大方。

發(fā)射系統(tǒng)的調(diào)試工作尤為重要,系統(tǒng)在出廠前先進(jìn)行廠驗(yàn),保證各項(xiàng)指標(biāo)要能達(dá)到設(shè)計(jì)要求,在現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)要對(duì)光鏈路進(jìn)行仔細(xì)的調(diào)試,光鏈路指標(biāo)好壞將直接影響到整體發(fā)射指標(biāo),首先要調(diào)節(jié)光發(fā)射機(jī)的輸出電平,滿足光接收機(jī)解調(diào)條件,再調(diào)節(jié)光發(fā)射機(jī)的調(diào)制度,使得光接收機(jī)輸出的射頻信號(hào)最優(yōu),使其輸出MER達(dá)到最高,最后調(diào)節(jié)光接收機(jī)輸出電平,滿足選頻器輸入條件,同時(shí)保證MER不被惡化,接下來對(duì)每個(gè)單通道發(fā)射機(jī)的各個(gè)關(guān)鍵部件進(jìn)行調(diào)整,使得整體輸出的各項(xiàng)指標(biāo)滿足要求。在本系統(tǒng)的兩個(gè)發(fā)射站的每個(gè)頻道信號(hào)的帶肩比都超過38dB(@±4.2MHz),MER均大于32dB。

本系統(tǒng)的多工器包括一個(gè)雙工器和一個(gè)三工器,DS-40和DS-46進(jìn)行雙工,DS-37、DS-39和DS-44進(jìn)行三工,合成后的兩路射頻信號(hào)通過兩付天線發(fā)射出去。多工器采用星形結(jié)構(gòu)方式。

1.3發(fā)射天線

采用兩付天線對(duì)信號(hào)進(jìn)行發(fā)射,采用六層偶極子筒型垂直極化天線。該天線設(shè)計(jì)功率容量3kw,頻率帶寬100MHz,可滿足多工使用的要求。發(fā)射天線單元采用筒形結(jié)構(gòu),天線系統(tǒng)進(jìn)行了適當(dāng)?shù)南辔谎a(bǔ)償優(yōu)化,同時(shí)功率分配器采用多級(jí)切比雪夫變換以獲得更好的寬帶特性。該天線采用不銹鋼制作,具有防腐力強(qiáng)、使用壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)。其主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)練輕巧、易于制作和運(yùn)輸,駐波比特性好,頻率帶寬較寬,可滿足100MHz間隔范圍內(nèi)的多工器的要求。

六層筒形垂直極化天線系統(tǒng) 由6對(duì)筒形天線振子、3根分饋線、一只3:1功率分配器和一只λ/4調(diào)配線組成。主要技術(shù)指標(biāo)如下:

1)頻率范圍:470～800 MHz /指定電視頻道中心頻率±50MHz;2)功率容量:1.4KW;3)天線增益: 9.8dB;4)駐 波 比: S≤1.10;5)方 向 性:全向(220○弱向);6)極化方式:垂直;7)波束填充:>8﹪;8)系統(tǒng)重量: 100kg。

2地面數(shù)字電視覆蓋測(cè)試

2.1國(guó)標(biāo)工作模式的確定

由于本系統(tǒng)作為重慶地區(qū)的試點(diǎn)工程,主要承擔(dān)測(cè)試任務(wù),主要進(jìn)行不同工作模式下面的對(duì)比測(cè)試,檢驗(yàn)系統(tǒng)在不同傳輸模式下的傳輸效率;利用該系統(tǒng)進(jìn)行不同接收終端的性能測(cè)試,為終端的采用提供參考。因此工作模式的選擇主要參考廣電總局推薦的七種工作模式。

根據(jù)市局的要求,重點(diǎn)測(cè)試工作參數(shù)C=1 16QAM 0.8 PN=595 720以及C=3780 16QAM 0.8 PN=420 720兩種模式,并對(duì)比進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。由于37,40,44在一付天線,39,46在另一付天線上,為了對(duì)比同模式下不同天線,同一天線不同模式的覆蓋效果,因此對(duì)37,44,46頻道選用第5模式,對(duì)39,40頻道選用第4模式。

2.2測(cè)試方法

根據(jù)現(xiàn)實(shí)測(cè)試條件,制定測(cè)試點(diǎn)選擇原則,具體的測(cè)量位置上應(yīng)保證測(cè)量過程中能夠安全順利的進(jìn)行,保證接收天線的極化方式與發(fā)射天線的極化方式保持一致,選擇的位置應(yīng)盡量避免嚴(yán)重的遮擋或干擾,選擇有代表性的測(cè)試點(diǎn),適當(dāng)減少測(cè)試的工作量。固定接收測(cè)試選用了標(biāo)準(zhǔn)電視測(cè)試天線,架設(shè)高度離地面四米,采用標(biāo)準(zhǔn)的電視場(chǎng)強(qiáng)儀,轉(zhuǎn)動(dòng)天線得到某個(gè)頻道最大場(chǎng)強(qiáng)值,停止轉(zhuǎn)動(dòng)并記錄所有頻道的場(chǎng)強(qiáng),并觀察機(jī)頂盒接收效果,記錄其顯示的信號(hào)強(qiáng)度及信號(hào)質(zhì)量。

2.3覆蓋測(cè)試結(jié)果分析

以接收益民廠方向的信號(hào)為例,單/多載波對(duì)比測(cè)試表1。

測(cè)試結(jié)果說明:在榮昌縣境內(nèi)選擇了38個(gè)測(cè)試點(diǎn),其中有兩個(gè)測(cè)試點(diǎn)機(jī)頂盒未解出圖像,在交叉區(qū),機(jī)頂盒也能正確解出圖像,但其顯示C/N要降低。

3結(jié)束語

經(jīng)過測(cè)試,榮昌縣地面數(shù)字電視無線覆蓋工程,實(shí)現(xiàn)了我縣境內(nèi)大部分農(nóng)村地區(qū)的數(shù)字電視無線覆蓋。由于系統(tǒng)本身在設(shè)計(jì)上具有良好的擴(kuò)展性,易于實(shí)現(xiàn)其它地方的補(bǔ)點(diǎn)覆蓋。只要廣電系統(tǒng)的光纖能夠到達(dá)的地方,大范圍補(bǔ)點(diǎn)時(shí)可采用本系統(tǒng)的單頻道發(fā)射方案,小范圍補(bǔ)點(diǎn)時(shí)可采用多頻道寬帶放大方案。

本系統(tǒng)方案不僅能夠節(jié)省系統(tǒng)成本,而且能夠保證數(shù)字電視的覆蓋效果,特別適合于我國(guó)農(nóng)村地區(qū)數(shù)字電視的無線覆蓋工程。

參考文獻(xiàn)

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