地面數(shù)字電視信號覆蓋解決方案

摘要：本文介紹了地面數(shù)字電視的幾種信號覆蓋方案，主要闡述了單頻網(wǎng)組網(wǎng)方案和同頻轉發(fā)覆蓋方案原理。通過工程實例，詳細說明了室內信號覆蓋方案設計過程。

關鍵詞：地面數(shù)字電視;信號覆蓋;單頻網(wǎng);同頻轉發(fā)器

地面數(shù)字電視網(wǎng)絡對信號覆蓋范圍和連續(xù)性要求很高。單個發(fā)射機覆蓋必然產(chǎn)生信號盲區(qū)和弱區(qū)，需要對這些區(qū)域進行信號的覆蓋和增強。使網(wǎng)絡運行更加可靠，網(wǎng)絡服務質量更高，最終為用戶提供優(yōu)質的電視節(jié)目。

根據(jù)覆蓋范圍的大小，提出了單頻網(wǎng)組網(wǎng)和同頻轉發(fā)兩種覆蓋方案。

一、單頻組網(wǎng)覆蓋方案

1.單頻網(wǎng)的概念

地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)（SFN：Single Frequency Network）是由多個位于不同地點、處于同步狀態(tài)的發(fā)射機組成的地面數(shù)字電視覆蓋網(wǎng)絡，以相同頻率、在相同時刻發(fā)射相同的節(jié)目，以實現(xiàn)對特定區(qū)域的有效覆蓋。

2.單頻網(wǎng)組網(wǎng)優(yōu)點

第一，有利于節(jié)約頻譜。單頻網(wǎng)的組建可以大大節(jié)約寶貴的頻率資源，提高頻譜利用率。

第二，解決覆蓋盲區(qū)問題。城市高樓林立，單臺數(shù)字電視發(fā)射機無論功率多大，都會存在一定信號盲區(qū)或盲點，單頻網(wǎng)則可通過多點同頻發(fā)射的辦法來實現(xiàn)較好的覆蓋率。

第三，降低發(fā)射機設備的成本。通過優(yōu)化和調整發(fā)射網(wǎng)絡（基站數(shù)量、分布、發(fā)射功率、發(fā)射天線高度等），使多個較小功率的發(fā)射機代替一個超大功率發(fā)射機。

第四，單頻網(wǎng)組網(wǎng)有利于降低信號輻射、減少電磁波污染、增強覆蓋均勻度。

3.單頻網(wǎng)結構示意圖

二、同頻轉發(fā)覆蓋方案

盡管單頻網(wǎng)是擴大信號覆蓋范圍的有效手段，但它仍然存在一些不足。一方面，單頻網(wǎng)建網(wǎng)成本高，另一方面，需要設備精確同步。此外，城市高層建筑較多， 地面數(shù)字電視信號的傳輸受多徑干擾的影響較為嚴重。因此，無論是單點發(fā)射， 還是組建單頻網(wǎng)， 都會存在一些覆蓋弱信號區(qū)和盲區(qū)。加上室內信號屏蔽嚴重，必須找到一種經(jīng)濟實用的覆蓋方案。

地面數(shù)字電視同頻轉發(fā)器（Gap filler）可以擴大發(fā)射機的覆蓋范圍，是解決盲區(qū)、室內接收地面數(shù)字電視的最經(jīng)濟實用的手段，可以最大限度地滿足觀眾對于收看地面電視的要求。與發(fā)射機相比，同頻轉發(fā)器具有組網(wǎng)靈活、成本低等特點，在室內外均可安裝，大大減少了機房建設、空調、傳輸系統(tǒng)等費用。同時，可以根據(jù)網(wǎng)絡覆蓋和優(yōu)化數(shù)據(jù)選擇最佳參數(shù)，達到最佳效果。

1.室內覆蓋解決方案

根據(jù)需要覆蓋的面積和場合，室內信號分布主要分為以下幾類：

(1)小面積室內區(qū)域，如家庭用戶，可以采用10mw同頻轉發(fā)器＋吸頂天線進行覆蓋。

(2)中等面積室內區(qū)域，如地下停車場、娛樂室、酒吧、超市等，可以采用100mw同頻轉發(fā)器＋吸頂天線進行覆蓋。

(3)大面積室內區(qū)域，如大型停車場、候車大廳、禮堂等，可以采用1w同頻轉發(fā)器+吸頂天線的分布方式進行覆蓋。

(4)要求覆蓋質量較高的多層、復雜室內區(qū)域，如寫字樓、賓館、公寓的特定樓層，可以采用同頻轉發(fā)器＋耦合器＋吸頂天線的分布方式進行覆蓋。

(5)一般性覆蓋的多層、復雜室內區(qū)域、如整棟寫字樓、賓館、公寓等，可以采用同頻轉發(fā)器室外整體覆蓋的方式進行覆蓋。

2.室內覆蓋設計實例

(1)項目需求

常州市中醫(yī)院新大樓內部需要安裝地面數(shù)字電視，該大樓信號情況：樓頂天臺接收場強為70dBuV左右，信號質量較好。但是由于全封閉外裝修，整個樓內基本接收不到信號，處于脫網(wǎng)狀態(tài)。該項目要求信號覆蓋大樓一至五層，最小接收電平為35dBuV。

(2)解決方案

由于大樓內部處于信號盲區(qū)，決定在樓頂接收信號，安裝同頻轉發(fā)器，信號經(jīng)同頻轉發(fā)器放大后采用常規(guī)的室內分布——即在平層的吊頂或墻壁上安裝天線，將室外信號引入室內加以解決。

方案原理圖如下：

3.覆蓋效果預測

同頻轉發(fā)器輸出功率為1w（30dbm），理論覆蓋效果如下圖：

Pt=13.8dBm-3dBm=10.8dBm。

覆蓋場強計算：

根據(jù)電磁波自由空間傳播損耗公式: LS=(4πD/λ)2=(4πdf/c)2，其中D為傳播距離，f為電磁波頻率，c為光速。

用對數(shù)表示為：

LS =10Lg (4πdf/c)2=20Lg(4π/c)+ 20Lgd(km)+ 20Lgf(Hz)=32.44+20Lgd(km)+20Lgf(MHz)

f:762MHz，代入上式可得:

LS（dB）=90.07+20lgd(km)

總的路徑損耗為：L=Ls+M。

其中，Ls為空間損耗，M為衰落余量（參見下表）。

接收點信號電平為：Pr=Pt+Ga?L，即：Pr=Pt+Ga?Ls?M。

其中， Pr為接收點信號電平，Pt為天線口信號電平，Ga為天線的增益，Ls為空間損耗，M為衰落余量。

最小室內覆蓋場強計算：

根據(jù)天線設置情況，要求每副天線覆蓋半徑不大于30m，30m空間損耗根據(jù)有關計算約為64dB，天線采用類型為全向吸頂天線，大樓建筑主要為水泥墻結構，衰落余量M取值為20dB，天線口最小信號電平為10.8dBm。最小室內覆蓋場強計算如下：

Pr=Pt+Ga?Ls?M

=10.8dBm+2dBm?64dB?20dB

=-71.2dBm(36.8dBuV)

根據(jù)計算可得出，覆蓋后最弱場強為36.8dBuV，滿足覆蓋要求。

三、總結

本文針對覆蓋范圍的大小，提出了地面數(shù)字電視信號覆蓋典型的兩種方案，即單頻網(wǎng)組網(wǎng)方案和同頻轉發(fā)方案，涵蓋了大部分的應用領域。在實際使用中，要根據(jù)各種不同的實際情況，結合實地測量數(shù)據(jù)，制定出具體的方案，達到優(yōu)化網(wǎng)絡覆蓋的目的。

參考文獻:

[1]四川信廣信傳媒實業(yè)有限公司.國標數(shù)字電視地面廣播DTTB技術藍皮書.

[2]三維公司:地面數(shù)字電視覆蓋綜合解決方案.

[3]http://wenku.baidu.com/view/241cfe1ea76e58fafab003e1. html.