地面數(shù)字移動電視單頻網(wǎng)實(shí)例分析

陳正軍

(中國廣播電視國際經(jīng)濟(jì)技術(shù)合作總公司，北京 100045)

地面數(shù)字移動電視單頻網(wǎng)實(shí)例分析

陳正軍

(中國廣播電視國際經(jīng)濟(jì)技術(shù)合作總公司，北京 100045)

隨著數(shù)字電視傳輸標(biāo)準(zhǔn)的建立和國內(nèi)相關(guān)設(shè)備的不斷成熟完善，國內(nèi)大部分地區(qū)紛紛對國標(biāo)GB20600—2006進(jìn)行實(shí)地應(yīng)用測試，以確定國標(biāo)在本地區(qū)的實(shí)地覆蓋效果。介紹地面國標(biāo)數(shù)字移動電視在黃石市的實(shí)地組網(wǎng)案例，通過一整套數(shù)據(jù)自動采集系統(tǒng)，對實(shí)地測得的覆蓋場強(qiáng)、誤碼率、圖像效果等相關(guān)數(shù)據(jù)，對黃石市地面數(shù)字移動電視組網(wǎng)的實(shí)際覆蓋效果進(jìn)行綜合分析，并提出后續(xù)的改進(jìn)建議。

地面數(shù)字移動電視；單頻網(wǎng)系統(tǒng)；數(shù)據(jù)自動采集系統(tǒng)；接通率

隨著國內(nèi)數(shù)字電視地面廣播傳輸系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的公布，2007年8月GB20600—2006《數(shù)字電視地面廣播傳輸系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)、信道編碼和調(diào)制》[1]被強(qiáng)制實(shí)施，我國的數(shù)字移動電視單頻網(wǎng)，似雨后春筍般應(yīng)運(yùn)而生，各地區(qū)紛紛采用最新的國標(biāo)在本地區(qū)進(jìn)行實(shí)地覆蓋效果的優(yōu)化測試，來確保國標(biāo)在本地區(qū)的實(shí)地覆蓋效果達(dá)到最佳。

筆者有幸作為黃石市數(shù)字移動電視單頻網(wǎng)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，參與了包括前期考察、試驗(yàn)的全部工作。筆者也是在國標(biāo)確定后，第一次選用中國標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行地面數(shù)字移動電視單頻網(wǎng)的組網(wǎng)工作，作為筆者參加的第一個(gè)數(shù)字電視組網(wǎng)系統(tǒng)，地面數(shù)字移動電視的站點(diǎn)位置、功率等級、傳輸鏈路、組網(wǎng)參數(shù)等相關(guān)參數(shù)的選擇是直接影響最終實(shí)地覆蓋效果的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，通過對黃石市市區(qū)各主要街道的實(shí)地模擬覆蓋，以及現(xiàn)有基站的位置進(jìn)行綜合試驗(yàn)評估是本次地面數(shù)字移動電視組網(wǎng)成功的關(guān)鍵所在。

1 方案需求分析

1.1 符合國家數(shù)字電視地面標(biāo)準(zhǔn)GB20600—2006

根據(jù)GB20600—2006標(biāo)準(zhǔn)，采用符合國家數(shù)字電視地面廣播標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字自產(chǎn)激勵(lì)器，可以實(shí)現(xiàn)高清和標(biāo)清的移動接收和固定接收，不但滿足廣播電視室內(nèi)固定接收的要求，還可以為以后車載移動接收、手持便攜接收等等，提供好的拓展平臺。

1.2 傳輸兩至三套標(biāo)清的電視節(jié)目

選用高質(zhì)量的，帶統(tǒng)計(jì)復(fù)用的，符合MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字編碼器，三套節(jié)目的速率可以壓縮到5.44 Mbit/s以內(nèi)。

1.3 系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控

東方山發(fā)射臺是無人值守發(fā)射臺，需要安防探測和安防攝像監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控信號需要回傳月亮山發(fā)射臺進(jìn)行監(jiān)控。

在進(jìn)行組網(wǎng)調(diào)試、測試和運(yùn)行中，遠(yuǎn)程監(jiān)控具有非常重要的意義，監(jiān)控主要包括同步監(jiān)控、發(fā)射機(jī)監(jiān)控等，如GPS是否正常、單頻網(wǎng)適配器是否正常、發(fā)射機(jī)是否正常，以及遠(yuǎn)程開關(guān)機(jī)、復(fù)位等操作。

2 黃石市地面數(shù)字移動電視的組成

采用國家廣電總局批準(zhǔn)的34頻道作為頻率資源，選用符合國家地面數(shù)字電視廣播發(fā)射機(jī)GY/T 229.4—2008[2]標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字發(fā)射機(jī)。

以月亮山和東方山作為地面移動數(shù)字電視單頻的兩個(gè)主要發(fā)射基站，采用四層四面的雙偶極子天線，增益約14 dB，下傾角分配為5°,考慮是移動接收，兩個(gè)基站均采用垂直極化。系統(tǒng)能夠覆蓋黃石市市區(qū)、鐵山區(qū)、西塞山區(qū)、下陸區(qū)、大冶市等城市大部分主要的交通線路。由于現(xiàn)場實(shí)地地形復(fù)雜，對于及個(gè)別覆蓋盲區(qū)采用小功率布點(diǎn)的形式，進(jìn)行補(bǔ)盲覆蓋。

整個(gè)系統(tǒng)分為三部分：廣電中心信源處理部分、月亮山發(fā)射站部分和東方山發(fā)射站部分，其中東方山發(fā)射臺為無人值

守臺，需要安防監(jiān)控和發(fā)射機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控信號通過雙向數(shù)字微波系統(tǒng)回傳月亮山發(fā)射臺進(jìn)行集中管理。

月亮山發(fā)射臺除滿足自己播發(fā)之余，還需負(fù)責(zé)向東方山傳輸節(jié)目信號的任務(wù)，節(jié)目信號的傳輸也通過雙向數(shù)字微波系統(tǒng)進(jìn)行廣電中心機(jī)房則負(fù)責(zé)節(jié)目信號的編碼復(fù)用等處理工作，傳輸流需滿足SFN標(biāo)準(zhǔn)GY/T229.1—2008[3]和傳輸流復(fù)用GY/T229.3—2008[4]的標(biāo)準(zhǔn)。組建單頻網(wǎng)的關(guān)鍵設(shè)備單頻網(wǎng)適配也放置在這里，信號將通過單頻網(wǎng)適配器處理后通過ASI光端機(jī)傳出。三部分的設(shè)備配置如圖1所示。

圖1 黃石市地面數(shù)字移動電視系統(tǒng)圖

3 組網(wǎng)系統(tǒng)參數(shù)配置

選擇什么樣的組網(wǎng)參數(shù)，直接影響到系統(tǒng)的覆蓋效果。國家數(shù)字電視地面廣播標(biāo)準(zhǔn)(GB20600—2006)可用的有效碼率從5.414～32.468 Mbit/s，即每個(gè)頻道的輸入碼率不能超過上述范圍。選用高的傳輸碼率可以多傳輸幾套節(jié)目，但對應(yīng)的接收門限電平提高，覆蓋范圍變?。贿x用低的傳輸碼率覆蓋范圍大，但傳輸節(jié)目數(shù)量減少，頻譜利用率低。復(fù)雜城市中的移動數(shù)字覆蓋，一般會選用較低的標(biāo)準(zhǔn)。其詳細(xì)情況如表1。

在保護(hù)間隔上，充分考慮了月亮山和東方山之間的實(shí)際距離，保護(hù)間隔長度為420(55.6 μs/16.68 m)。在傳輸碼率和糾錯(cuò)方面，根據(jù)用戶節(jié)目傳輸?shù)男枨螅约扒岸讼到y(tǒng)設(shè)備的性能，選用高質(zhì)量的編碼器(MPEG-2標(biāo)準(zhǔn))，目前一套標(biāo)清電視節(jié)目可以壓縮到2.4 Mbit/s 。

本系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)先選用DTMB的4K模式、4QAM、FEC=0.6，信號幀長度4 200個(gè)符號系統(tǒng)參數(shù)，允許傳輸8.122 Mbit/s

表1 GB20600—2006系統(tǒng)凈荷數(shù)據(jù)率的碼率，至少可傳輸3套電視節(jié)目。

信號幀長度/符號4200FEC碼率0.40.60.8凈荷數(shù)據(jù)率/(Mbit·s-1)4QAM——5.4148QAM5.4148.12210.82916QAM10.82916.24321.65832QAM——27.07264QAM16.24324.36532.486

注：表中—表示該模式組合不在本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范之內(nèi)。

在發(fā)射功率方面，考慮黃石市的地理?xiàng)l件為多山，城區(qū)分散，因此建議采用單頻覆蓋網(wǎng)加補(bǔ)點(diǎn)器方式較為適宜。使用黃石電視臺月亮山和東方山兩個(gè)發(fā)射臺組單頻網(wǎng)，選用1 kW的數(shù)字電視發(fā)射機(jī)可充分覆蓋除西塞山區(qū)以外的地區(qū)，西塞山區(qū)處于高山腳下，主站信號覆蓋難度較大，仍采用50 W補(bǔ)點(diǎn)器進(jìn)行補(bǔ)充覆蓋，達(dá)到預(yù)期的覆蓋效果。

4 組網(wǎng)覆蓋測試

4.1 測試系統(tǒng)的組成

測試系統(tǒng)主要由移動接收天線、機(jī)頂盒、電視機(jī)、場強(qiáng)儀、數(shù)據(jù)自動采集系統(tǒng)和供電系統(tǒng)組成。移動接收天線是由用戶提供(與目前用戶實(shí)際配發(fā)天線一致)，從佛山健博通電訊公司購置的鞭狀天線，型號為增益4.5 dB，用于場強(qiáng)和誤碼率的測試。

數(shù)據(jù)自動采集系統(tǒng)是北京同方吉兆科技有限公司自行研制的，將GPS、場強(qiáng)儀和機(jī)頂盒的測試功能集于一體，可以自動記錄車輛行駛路線的GPS坐標(biāo)、與發(fā)射臺站的距離、車速、場強(qiáng)、是否有誤碼等參數(shù)，測試間隔為每秒一個(gè)點(diǎn)，經(jīng)過處理，可以生成場強(qiáng)分布圖、場強(qiáng)統(tǒng)計(jì)、誤碼分布圖等非常有用的圖表數(shù)據(jù)，對分析場強(qiáng)和誤碼分布有很大的幫助；整個(gè)測試系統(tǒng)，由車載逆變器供電。

場強(qiáng)議：PROMAX公司的PROLINK-4C(測試靈敏度為20 dBmV，低于20 dBmV的場強(qiáng)數(shù)據(jù)只能作為參考，不能保證精度)。

4.2 合成場強(qiáng)測試

測量時(shí)，使用一輛機(jī)動車，以正常的行駛速度，沿途記錄GPS參數(shù)和場強(qiáng)數(shù)據(jù)。測試線路主要以黃石市的主要公交路線為主。測試結(jié)果詳見圖2～圖4。

圖2 黃石市地面數(shù)字移動電視場強(qiáng)覆蓋測試路線圖(截圖)

圖3 黃石市地面數(shù)字移動電視場強(qiáng)覆蓋統(tǒng)計(jì)圖

圖4 黃石市地面數(shù)字移動電視場誤碼率統(tǒng)計(jì)圖

4.3 機(jī)頂盒門限電平的分析

策略五：引導(dǎo)家長學(xué)習(xí)一些與幼兒拉近關(guān)系的技巧，如身體接觸、語言鼓勵(lì)、送禮物等，融洽教學(xué)氛圍，增強(qiáng)助教效果。

按照Okumura模型與Hata公式[5]，適用頻率為100～1 500 MHz，傳播距離在1～20 km內(nèi)的城市場強(qiáng)預(yù)測。

黃石市以中小城市規(guī)模，市區(qū)主要以準(zhǔn)平滑地形作基準(zhǔn)，其他各地區(qū)的影響均以校正因子的形式出現(xiàn)。Okumura/Hata模型市區(qū)的基本傳輸模式為

L(dB)= 69.55+26.16lgf-13.82lgh1-a(h2)+(44.9-

6.55lgh1)lgd-K

(1)

式中：a(h2)=3.2( lg 11.75h2)2-4.97，K=2lg 2(f/28) +5.4，且h1，h2為發(fā)射臺塔和移動接收天線的有效高度。

接收機(jī)接收到的信號電平：電波從發(fā)射臺發(fā)出，經(jīng)過饋線和天線，通過空中向遠(yuǎn)方傳播，在此過程中信號受到衰減，到達(dá)遠(yuǎn)端接收機(jī)時(shí)，信號電平為

Pr=Pt+Gt+Gr-Lt-Lr-L

(2)

式中：Pr為接收電平(dBm)；Pt為發(fā)射功率(dBm)；Gt、Gr為發(fā)送、接收天線增益(dBm)；Lt、Lr為發(fā)送、接收饋線損耗(dBm)；L(dB)為電波空間傳播損耗。

通過上面的理論計(jì)算，結(jié)合在以4QAM、FEC：0.6、G：1/9、Interleaving：720、C=3 780的組網(wǎng)模式下，以大于27 dBμV作為接收機(jī)的移動接收門限電平。

5 結(jié)論

結(jié)合圖2可看出，分布在黃石市周邊主要的交通干道的場強(qiáng)大部分多在27 dBμV以上，通過圖3不難看出，機(jī)頂盒的場強(qiáng)接通率為94.32%，不合格率僅為5.68%。以1.0×10-3(主觀圖像流暢，不出現(xiàn)馬賽克)作為誤碼率的統(tǒng)計(jì)門限，通過圖4可以看出，誤碼率的合格率為95.88%，不合格統(tǒng)計(jì)僅為4.12%。

5.1 不合格分析

從圖2～圖4中不難看出，無論是單站覆蓋，還是合成場強(qiáng)，均出現(xiàn)了小部分的不合格，經(jīng)過分析得出兩點(diǎn)：

1)確實(shí)是由于高層建筑物的遮擋造成的弱場強(qiáng)區(qū)，用戶可以通過提高接收天線的增益，以及挑選門限電平低一點(diǎn)的接收機(jī)，或加相應(yīng)頻率的線間低噪聲放大器等方法來降低不合率。

2)由于鐵山區(qū)完全是有東方山基站來覆蓋，受到實(shí)地地形的限制，覆蓋到鐵山區(qū)的只能靠繞射波覆蓋，為解決這一問題，建議減少東方山基站的天線的下傾角。

[1] GB 20600—2006，數(shù)字電視地面廣播傳輸系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)、信道編碼和調(diào)制[S]. 2006.

[2] GY/T 229.4—2008，地面數(shù)字電視廣播發(fā)射機(jī)技術(shù)要求和測量方法[S]. 2008.

[3] GY/T229.1—2008，地面數(shù)字電視廣播單頻網(wǎng)適配器技術(shù)要求和測量方法[S]. 2008.

[4] GY/T229.3—2008，地面數(shù)字電視傳輸流復(fù)用和接口技術(shù)規(guī)范[S]. 2008.

[5] 薛核心：Okumura/Hata模型理論[EB/OL]. [2015-05-23].http://wenku.baidu.com/view/2e7979ecf8c75fbfc77db262.html.

【本文獻(xiàn)信息】李友.全媒體時(shí)代新聞制播技術(shù)[J].電視技術(shù),2015，39(24).

【本文獻(xiàn)信息】孔冰，王福銘.淺析“動中通”在馬拉松賽事中的技術(shù)保障與實(shí)踐[J].電視技術(shù),2015，39(24).

Analysis on Ground Digital Mobile TV Single Frequency Network

CHEN Zhengjun

(ChinaRadio&TVCO.forInternationalTechno-EconomicCooperation,Beijing100045,China)

With the establishment of digital television transmission standard and the continuous advancement of relevant facilities, the international criterion GB20600-2006 has been tested in most area of China in order to assure its actual coverage effect. The ground international digital mobile TV network that is set up in Huangshi city is introduced in this paper, the data of signal coverage, error rate and image effect, which is produced by a set of automatic data acquisition system, and the coverage effect of the TV net are comprehensively analyzed, and the forward some subsequent suggestions are eventually put.

ground digital mobile TV；single frequency network system; automatic data acquisition system；rate of connection.

TN948.53

B

10.16280/j.videoe.2015.24.004

2015-08-11

陳正軍(1975— )，學(xué)士，項(xiàng)目經(jīng)理，主研廣播電視設(shè)備的安裝和系統(tǒng)調(diào)試。

責(zé)任編輯：薛 京