無錫地面數(shù)字電視覆蓋與同頻干擾分析和測試

張殷希，陸建華，陳 宏

（無錫廣播電視集團 技術中心，江蘇 無錫 214061）

1 無錫地面數(shù)字電視覆蓋簡介

由廣電總局推廣建設的國家地面數(shù)字電視工程主要是針對固定接收方式、以高清節(jié)目為目標內(nèi)容的公益服務項目。自2009年以來，在全國各地級市逐步開展了發(fā)射點建設與網(wǎng)絡覆蓋工程，播出1套CCTV1高清以及3套標清節(jié)目，包括CCTV7、省衛(wèi)視和本地節(jié)目。

無錫位于長江三角洲的發(fā)達地區(qū)，頻率頻道資源非常緊張，在經(jīng)過詳細收測與計算之后，規(guī)劃無錫地面數(shù)字電視播出使用DS-33頻道（中心頻率674 MHz）。而該頻道與周邊城市溧陽以及上海的模擬電視同頻，因此項目實施中必須考慮同頻干擾問題，采取必要措施以保證無錫地面數(shù)字電視在覆蓋區(qū)的良好接收，同時，不影響上述兩個城市同頻播出模擬電視節(jié)目原覆蓋區(qū)內(nèi)用戶的正常接收[1-3]。

2 二茅峰發(fā)射的可行性分析

無錫地面數(shù)字電視規(guī)劃發(fā)射點在廣電大廈，發(fā)射功率為1000 W?？紤]到廣電大廈沒有發(fā)射機房的配置，也沒有機房監(jiān)控、UPS等安全保障條件，且未配備24小時值班運維人員。為了確保無錫地面數(shù)字電視的安全優(yōu)質(zhì)播出，無錫廣電提出在二茅峰發(fā)射點、采用100 W發(fā)射功率播出地面數(shù)字電視節(jié)目的設想，并獲得廣電總局批準進行更換發(fā)射點的技術試驗。

為了掌握二茅峰發(fā)射點信號的覆蓋效果以及對周邊城市的干擾情況，將通過理論模型計算，并根據(jù)參考地形地貌的軟件覆蓋仿真進行可行性分析。

2.1 地面數(shù)字電視固定接收覆蓋規(guī)劃場強計算

據(jù)RRC-06技術建議書，在固定接收方式下，覆蓋規(guī)劃中值場強的計算公式為:Emed=Emed（ref）+C/N-C/N（ref）+20 lg（f/fref）。式中:參數(shù)取值參照GY/T236—2008《地面數(shù)字電視廣播傳輸系統(tǒng)實施指南》[1]，如表1所示。

因此，無錫地面數(shù)字電視DS-33頻道（中心頻率674 MHz）在64 QAM 0.6模式下，固定接收的覆蓋規(guī)劃中值場強值為54 dBμV/m。

2.2 覆蓋范圍比較

由于二茅峰發(fā)射臺的DS-33頻道發(fā)射天線高度為340 m，為了不影響周邊城市模擬電視的接收，無錫地面數(shù)字電視發(fā)射點在更改為二茅峰發(fā)射臺后，擬采用100 W發(fā)射功率進行播出試驗，并充分利用高山優(yōu)勢、發(fā)射臺已有建筑物的特點，形成有利的天線場型進行有效覆蓋，盡量降低對周邊城市的干擾程度。

表1 地面數(shù)字電視固定覆蓋參數(shù)取值

為了預測對比更換發(fā)射點前后的覆蓋效果，采用法國FORSK研發(fā)的ATOLL無線網(wǎng)絡規(guī)劃軟件，結合江蘇全省50 m精度的三維地理圖，并根據(jù)廠家提供的一體化發(fā)射天線水平面方向圖、垂直面方向圖制作天線模型，分別對兩個發(fā)射點進行覆蓋仿真分析:

1）廣電大廈發(fā)射點的覆蓋效果

規(guī)劃發(fā)射點廣電大廈的發(fā)射高度為120 m、發(fā)射功率為1000 W，DS-33頻道的覆蓋效果如圖1所示。

覆蓋仿真圖中兩種陰影分別表示模擬、數(shù)字電視的覆蓋情況，其具體含義如表2所示。

表2 覆蓋仿真圖圖示顏色的設置含義

2）二茅峰發(fā)射點的覆蓋效果

二茅峰發(fā)射點的發(fā)射高度為340 m，在發(fā)射功率為100 W情況下，DS-33頻道的覆蓋效果如圖2所示。

對比圖1和圖2可以看出，廣電大廈發(fā)射點的覆蓋在西北方向有較大盲區(qū)，這是由于該發(fā)射點的信號受到無錫城區(qū)西側多座山體的阻擋，整個西片區(qū)域的覆蓋均受到影響。相比較而言，二茅峰發(fā)射點由于自身海拔較高，從而在該區(qū)域的覆蓋有較大改善，但其他方向上的覆蓋情況要遜色于廣電大廈發(fā)射點。

2.3 同頻干擾情況比較

由于上海東方明珠發(fā)射塔與無錫二茅峰發(fā)射塔相距較遠，且上海臺模擬電視的發(fā)射功率較大，因此兩地間無錫地面數(shù)字電視對上海模擬電視的同頻發(fā)射干擾影響較小，在這里重點分析無錫與溧陽的同頻干擾情況。

根據(jù)廣電總局規(guī)劃，無錫DS-33頻道的發(fā)射天線采用一體化垂直極化天線；而溧陽同頻模擬電視信號的發(fā)射天線采用水平極化方式。因此，數(shù)字對模擬電視信號造成干擾的最低場強取值，與模擬電視正常接收門限場強、數(shù)字電視對模擬電視信號的同頻干擾保護比、模擬電視接收天線前后比和水平垂直接收極化損耗有關，公式為

模擬電視接收門限場強70 dBμV/m－保護比40 dB+極化損耗6 dB+前后比10 dB=46 dBμV/m

同樣使用ATOLL無線網(wǎng)絡規(guī)劃軟件，仿真預測發(fā)射點建設在廣電大廈與二茅峰時，對溧陽同頻模擬電視的干擾情況:

1）廣電大廈發(fā)射點的干擾情況

廣電大廈發(fā)射點的情況下，無錫DS-33頻道與溧陽同頻道播出模擬電視的干擾情況如圖3所示。

干擾仿真圖中兩種陰影分別表示不同的門限接收場強值，其具體取值含義如表3所示。

表3 干擾仿真圖圖示顏色的設置含義

2）二茅峰發(fā)射點的干擾情況

二茅峰發(fā)射點的情況下，無錫DS-33頻道與溧陽同頻道播出模擬電視的干擾情況如圖4所示。

由圖3和圖4均可以看出，無錫DS-33頻道地面數(shù)字電視的播出，發(fā)射點無論設在廣電大廈還是二茅峰，溧陽模擬電視的覆蓋區(qū)域在溧陽發(fā)射點的東北方向上，均有可能受到無錫地面數(shù)字電視的干擾，實際受干擾的程度有待通過測試來確定。

3 覆蓋與干擾測試

為了更好地掌握無錫地面數(shù)字電視DS-33頻道在惠山二茅峰發(fā)射塔播出節(jié)目的覆蓋效果以及對上海、溧陽同頻道模擬電視的干擾情況，詳細規(guī)劃并實施了覆蓋與干擾測試。

3.1 測試內(nèi)容

由上文的仿真結果表明，溧陽同頻道播出的CCTV1節(jié)目可能存在的受干擾區(qū)域，位于距離二茅峰發(fā)射臺正西和西南方向的45～60 km之間。而在該區(qū)域內(nèi)，由總局無線局提供的資料得知，宜興DS-40頻道同樣播出CCTV1節(jié)目，或許能夠補充受干擾區(qū)域的信號覆蓋。此外，由于上海發(fā)射功率較大，上海DS-33頻道播出的本地節(jié)目在其行政區(qū)域內(nèi)能夠保證有效覆蓋，但其模擬電視信號有可能對無錫DS-33頻道的地面數(shù)字電視信號產(chǎn)生干擾。

為此，通過實際測試，必須掌握:

1）無錫DS-33頻道地面數(shù)字電視自身的覆蓋情況；

2）無錫DS-33頻道數(shù)字電視對溧陽同頻道模擬電視的干擾情況；

3）宜興DS-40頻道在無錫至溧陽方向上的覆蓋情況，觀察是否能夠有效補充溧陽DS-33頻道模擬電視的覆蓋；

4）無錫DS-33頻道數(shù)字電視受上海同頻道模擬電視的干擾情況。

3.2 測試方法

無錫DS-33頻道覆蓋與干擾測試采用GPS導航、定位定點的方式進行固定收測，詳細記錄測試位置的經(jīng)緯度以及與相關發(fā)射點的距離。在無錫、溧陽、上海方向上分別收測DS-33頻道的信號電平以及實際接收的模擬電視和數(shù)字電視的圖像效果；在宜興、溧陽覆蓋交疊區(qū)收測DS-40頻道的模擬電視信號電平和圖像效果。

根據(jù)相關技術標準，模擬電視、地面數(shù)字電視固定接收的覆蓋場強是在接收天線高度10 m、增益12 dB、饋線損耗5 dB的條件下規(guī)定的。而在實際測試中，使用天津德力900E標準天線作為接收天線，接收高度為4 m、增益為5 dB。為了使接收機實際收到的信號電平與標準規(guī)定的狀況一致、測試結果與實際的接收效果相符，特別設計了在接收天線的輸出后安裝天線放大器、分配器和衰減器來進行匹配。具體測試設備連接與各參數(shù)取值情況如圖5所示。

由于天線放大器的增益由產(chǎn)品規(guī)格決定，因此增加了衰減器來調(diào)整增益值；其中高度衰減因子是指10 m接收高度與4 m接收高度的場強差值。

3.3 覆蓋測試情況

為了掌握無錫DS-33頻道地面數(shù)字電視的覆蓋情況，分別在溧陽、江陰、上海方向上進行覆蓋測試，收測場強和實際接收效果如表4所示。

表4 無錫DS-33頻道地面數(shù)字電視覆蓋的測試情況

根據(jù)表中的收測數(shù)據(jù)可知，無錫DS-33頻道地面數(shù)字電視信號的覆蓋距離在西南方向為24.83 km、正北方向為29.40 km、東南方向為29.44 km，上海同頻道模擬電視信號沒有對無錫數(shù)字電視覆蓋造成影響。二茅峰發(fā)射點的實際覆蓋基本滿足無錫市區(qū)的覆蓋要求。

3.4 干擾測試情況

無錫DS-33頻道地面數(shù)字電視信號對溧陽同頻道模擬電視的干擾，以及宜興DS-40頻道節(jié)目的補充覆蓋情況，分別通過收測溧陽DS-33頻道和宜興DS-40頻道的模擬電視接收場強以及實際接收效果進行測試分析，具體收測情況如表5所示。

表5 溧陽DS-33頻道與宜興DS-40頻道的模擬電視收測情況

為了更加明確地掌握無錫DS-33頻道地面數(shù)字電視信號是否對溧陽模擬電視接收產(chǎn)生影響，特在測試過程中關閉無錫數(shù)字電視信號后進行模擬電視信號的收測，并與開啟數(shù)字信號之后的接收效果進行比較，收測結果沒有變化。此外，經(jīng)過測試發(fā)現(xiàn)，在溧陽發(fā)射點東側自身覆蓋不足的情況下，宜興DS-40頻道模擬電視信號在該區(qū)域內(nèi)能夠有效地補充覆蓋。

4 小結

無錫DS-33頻道地面數(shù)字電視在發(fā)射點發(fā)生變動的情況下，通過規(guī)劃中值場強計算、發(fā)射天線場型建模、覆蓋與干擾仿真等一系列工作，推算二茅峰發(fā)射點可采用的發(fā)射功率，以達到既要保證一定覆蓋范圍、又不影響周邊城市同頻播出模擬電視的目的。

為了掌握無錫DS-33頻道的信號覆蓋以及干擾情況，就測試方案進行了詳細規(guī)劃，包括確定測試內(nèi)容、擬定測試路線、創(chuàng)新測試方法等。通過實際信號場強以及接收效果的收測，驗證了無錫DS-33頻道地面數(shù)字電視在二茅峰100 W發(fā)射功率時，基本保證了無錫市區(qū)的覆蓋要求，且對溧陽、上海同頻道播出的模擬電視均未造成干擾。此外，待日后周邊同頻模擬電視改為數(shù)字化發(fā)射時，由于數(shù)字與數(shù)字信號之間保護比要求的降低，無錫DS-33頻道地面數(shù)字電視可適當增大發(fā)射功率，進一步提升覆蓋效果[4-5]。

[1]國家廣播電影電視總局.GY/T 236—2008地面數(shù)字電視廣播傳輸系統(tǒng)實施指南[S].2008.

[2]國家廣播電影電視總局.GB/T 14431—1993無線電業(yè)務要求的信號/干擾保護比和最小可用場強[S].1993.

[3]Planning of the digital terrestrial broadcasting service in parts of re?gions1and 3，in the frequency bands174～230 MHz and 470～862 MHz[C]//Proc.RRC-06.Geneva:ITU-R，2006.

[4]潘長勇，馮景鋒，王勁濤.地面數(shù)字電視廣播單頻網(wǎng)應用實踐[J].電視技術，2010，34（8）:14-16.

[5]趙安安，周強，管云峰，等.數(shù)字電視接收機中降低同頻干擾的方法[J].電視技術，2008，32（1）:42-44.