不同信源傳輸條件下的單頻網(wǎng)組網(wǎng)應(yīng)用實(shí)例

任彥如

（作者單位：山西省廣播電視局安全播出調(diào)度指揮中心）

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不同信源傳輸條件下的單頻網(wǎng)組網(wǎng)應(yīng)用實(shí)例

任彥如

（作者單位：山西省廣播電視局安全播出調(diào)度指揮中心）

摘 要：簡(jiǎn)要介紹兩種不同信源傳輸條件下的單頻網(wǎng)組網(wǎng)應(yīng)用實(shí)例；科學(xué)地選擇了傳輸模型及傳輸通道，在不影響覆蓋質(zhì)量的情況下提供兩種完全不同的建設(shè)方案，達(dá)到了經(jīng)濟(jì)有效覆蓋的目的。

關(guān)鍵詞：數(shù)字電視；單頻網(wǎng)覆蓋；IP傳輸

1 概述

近年來，隨著數(shù)字電視技術(shù)的蓬勃發(fā)展及廣大群眾對(duì)電視媒體需求的增加，為2018年開始逐步關(guān)停模擬電視提供了良好的技術(shù)及群眾基礎(chǔ)，數(shù)字電視在國(guó)內(nèi)的建設(shè)速度進(jìn)入了快速通道。

國(guó)內(nèi)的數(shù)字電視發(fā)展已發(fā)展到了嶄新的階段，頻道節(jié)目在行政區(qū)域內(nèi)的影響力急需進(jìn)一步加大，節(jié)目覆蓋方式從單站覆蓋向區(qū)域覆蓋發(fā)展，多頻點(diǎn)覆蓋向單頻點(diǎn)覆蓋發(fā)展。2015年中央廣播電視節(jié)目無線數(shù)字化覆蓋工程單頻網(wǎng)地面數(shù)字電視廣播發(fā)射系統(tǒng)的順利實(shí)施為數(shù)字電視單頻網(wǎng)的發(fā)展提供指明了方向。數(shù)字電視節(jié)目以單頻網(wǎng)形式對(duì)行政區(qū)域做同頻覆蓋勢(shì)必作為未來數(shù)字電視節(jié)目覆蓋的主要形式。在接下來的章節(jié)中將從設(shè)計(jì)技術(shù)原則、建設(shè)方法、測(cè)試方法等不同方面闡述不同信源傳輸條件下的單頻網(wǎng)建設(shè)方式。

2 設(shè)計(jì)技術(shù)原則

2.1 相關(guān)設(shè)計(jì)原則

本技術(shù)方案設(shè)計(jì)基于以下幾方面的分析：接收方式、工作模式、接收門限、節(jié)目源編碼、目標(biāo)區(qū)域等。

2.2 有效覆蓋網(wǎng)的規(guī)劃原則

主要參考ITU-R P．rec 370建議書和GY/T 237--2008，通過二到三期工程，在覆蓋的區(qū)域中確保80％的用戶，99％的時(shí)間有最低要求的傳輸質(zhì)量。

2.3 有效全向輻射功率（EIRP）

邊緣地區(qū)的場(chǎng)強(qiáng)應(yīng)至少留有3 dB富余量，所以邊緣地區(qū)的場(chǎng)強(qiáng)應(yīng)大于 32dB；同時(shí)需要有足夠的載噪比(參考GY/T236-2008),確保能夠穩(wěn)定流暢的接收。

2.4 保護(hù)率的確定

同頻保護(hù)率就是本頻信號(hào)至少要大于干擾信號(hào)的場(chǎng)強(qiáng)多少dB，有用信號(hào)低于某一數(shù)值就不能保證質(zhì)量。

參考GY/T 237-2008標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，同時(shí)參考我公司對(duì)國(guó)標(biāo)地面數(shù)字電視發(fā)射機(jī)保護(hù)率的測(cè)試結(jié)果。

2.5 可用度的確定

根據(jù)地形的不同，主要參考ITU-R P ．rec 370建議書和奧村模型進(jìn)行場(chǎng)強(qiáng)規(guī)劃，并以最終實(shí)測(cè)結(jié)果為準(zhǔn)進(jìn)行修正。

2.6 保護(hù)率要求的分析

頻率復(fù)雜、頻率資源緊張，接收系統(tǒng)將受到模擬同/鄰頻干擾、數(shù)字同/鄰頻干擾。即使在全數(shù)字電視時(shí)期，如果能夠支持鄰頻工作，將進(jìn)一步提高頻譜利用率，簡(jiǎn)化頻率規(guī)劃過程。

抗模擬同/鄰頻干擾能力、抗數(shù)字同/鄰頻干擾能力高低將決定頻譜規(guī)劃的有效性，以及能否提高頻譜的利用率。

ITU-R 1368-2標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定的同頻保護(hù)率為14dB，即有用信號(hào)高出同頻干擾信號(hào)14dB。如果設(shè)計(jì)時(shí)考慮采用用鄰頻發(fā)射，則鄰頻保護(hù)率就變得尤為重要。由于電視頻率的間距為8MHz，按照規(guī)定，要求鄰頻保護(hù)率為-35dB。

關(guān)于地面數(shù)字電視發(fā)射機(jī)的保護(hù)率要求，表1、表2是測(cè)試結(jié)果，可以作為參考。

表1　表2　測(cè)算結(jié)果

表2　測(cè)算結(jié)果

2.7 無線覆蓋試算

發(fā)射臺(tái)分米波路徑計(jì)算。計(jì)算采用CCIR推薦的Okumura電波傳播衰減計(jì)算模式。該模式是以準(zhǔn)平坦地形大城市區(qū)的中值場(chǎng)強(qiáng)或路徑損耗作為參考，對(duì)其它傳播環(huán)境和地形條件等因素分別以校正因子的形式進(jìn)行修正。見表3。

表3　計(jì)算結(jié)果

計(jì)算時(shí)發(fā)射頻道中心頻率f按726MHz，接收天線為七單元八木天線，增益8dB，高度按4m；相對(duì)高度落差400m。

參考公式：

發(fā)射點(diǎn)高度和發(fā)射功率及覆蓋距離的關(guān)系見圖1。

圖1　發(fā)射點(diǎn)高度和發(fā)射功率及覆蓋距離的關(guān)系

以上技術(shù)原則是單頻網(wǎng)設(shè)計(jì)的技術(shù)基礎(chǔ)，然而在建設(shè)過程中不同的條件需要的不同的建設(shè)方案及配置，在下文中重點(diǎn)介紹兩個(gè)不同信源傳輸方式的單頻網(wǎng)建設(shè)方式，為保障覆蓋效果，此文以有線傳輸方式作為重點(diǎn)介紹。

3 不同條件下的單頻網(wǎng)建設(shè)方法

單頻網(wǎng)建設(shè)的投資和工期與傳輸節(jié)目套數(shù)和基礎(chǔ)條件（鐵塔建設(shè)、信源通道建設(shè)等）息息相關(guān)，下文以兩種截然不同的標(biāo)準(zhǔn)單頻網(wǎng)事例作為基礎(chǔ)，從建設(shè)步驟、投資概況及工期計(jì)算三方面做簡(jiǎn)要介紹：

3.1 已建成光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)

此類項(xiàng)目只需建設(shè)機(jī)房及相關(guān)前端和發(fā)射系統(tǒng)，假設(shè)傳輸節(jié)目包含省、市、縣相關(guān)節(jié)目共10套（編碼方式AVS）；省級(jí)、市級(jí)節(jié)目已傳到縣級(jí)前端機(jī)房；新建2個(gè)500W機(jī)房含鐵塔（80m），與原主站同頻播出。建議將項(xiàng)目建設(shè)分為前期規(guī)劃、覆蓋優(yōu)化兩大步驟。

3.1.1 前期規(guī)劃

系統(tǒng)配置（見圖2）。

圖2　系統(tǒng)配置

各發(fā)射站點(diǎn)基本構(gòu)成見圖3。

圖3　各發(fā)射站點(diǎn)基本構(gòu)成

發(fā)射系統(tǒng)主要由信號(hào)接收及分配設(shè)備、DTMB激勵(lì)器、數(shù)字發(fā)射機(jī)、監(jiān)控系統(tǒng)、等組成。DTMB發(fā)射機(jī):完成ASI 碼流的同步調(diào)制，同時(shí)上變到相應(yīng)的發(fā)射頻道，輸出對(duì)應(yīng)頻道的射頻功率。同步系統(tǒng)：支持GPS和北斗，提供SFN同步所需要的同步時(shí)鐘（1PPS）和基準(zhǔn)頻率（10MHz)。

設(shè)備清單見表4。

表4　設(shè)備清單

項(xiàng)目建設(shè)周期的最長(zhǎng)點(diǎn)為機(jī)房及鐵塔建設(shè)有效施工期內(nèi)預(yù)算為5個(gè)月。根據(jù)公式計(jì)算及計(jì)算機(jī)模擬，發(fā)射機(jī)單站覆蓋半徑500W約等于20km、1000W約等于30 km，計(jì)算上同頻保護(hù)率單頻網(wǎng)實(shí)際覆蓋半徑約為40 km。

通過以上構(gòu)架可見在已建成傳輸網(wǎng)絡(luò)的情況下系統(tǒng)構(gòu)建較為簡(jiǎn)單。資金投入的主要部分為機(jī)房建設(shè)，這也是目前的主要建設(shè)方法。

3.1.2 覆蓋優(yōu)化

3.1.2.1 場(chǎng)地勘測(cè)

需覆蓋的區(qū)域必須經(jīng)過徹底勘測(cè)，進(jìn)行場(chǎng)地威脅評(píng)估，它包括對(duì)所有預(yù)測(cè)因素的考慮和計(jì)算以及對(duì)誤差因素的彌補(bǔ)計(jì)算。中繼發(fā)射臺(tái)站的部署是按勘測(cè)結(jié)果決定的。

3.1.2.2 為需覆蓋區(qū)域進(jìn)行覆蓋設(shè)計(jì)

根據(jù)不同區(qū)域可的地貌和地理分布情況和實(shí)際覆蓋情況，優(yōu)化具體發(fā)射臺(tái)的位置、高度及功率要求。

3.2 單頻網(wǎng)系統(tǒng)的實(shí)施與優(yōu)化

DMB-TH單頻網(wǎng)的實(shí)施是一個(gè)相當(dāng)繁瑣的過程：?jiǎn)晤l網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)—建立主臺(tái)—測(cè)試優(yōu)化—建立小功率發(fā)射臺(tái)—再測(cè)試優(yōu)化—建立補(bǔ)點(diǎn)發(fā)射臺(tái)—系統(tǒng)測(cè)試優(yōu)化。

3.2.1 建立主臺(tái)參數(shù)、測(cè)試優(yōu)化

用測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)際覆蓋測(cè)試，借助測(cè)試軟件進(jìn)行分析；適當(dāng)對(duì)發(fā)射機(jī)進(jìn)行參數(shù)調(diào)整、功率調(diào)整以及對(duì)天線方向、傾角調(diào)整達(dá)到最佳覆蓋效果。

3.2.2 建立小功率發(fā)射臺(tái)、測(cè)試優(yōu)化

用測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)際覆蓋測(cè)試，借助測(cè)試軟件進(jìn)行分析；適當(dāng)對(duì)發(fā)射機(jī)進(jìn)行參數(shù)調(diào)整、功率調(diào)整以及對(duì)天線方向、傾角調(diào)整達(dá)到最佳覆蓋效果。

3.2.3 建立補(bǔ)點(diǎn)發(fā)射臺(tái)

根據(jù)實(shí)際測(cè)試結(jié)果，在覆蓋盲區(qū)建立若干微、小功率的同頻轉(zhuǎn)發(fā)的補(bǔ)點(diǎn)臺(tái)。

3.2.4 系統(tǒng)測(cè)試優(yōu)化

最后用測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行覆蓋測(cè)試，對(duì)發(fā)射機(jī)的功率以及對(duì)天線的覆蓋場(chǎng)型、傾角進(jìn)行微調(diào)，達(dá)到驗(yàn)收要求。

3.3 測(cè)試系統(tǒng)

3.3.1 測(cè)試系統(tǒng)的主要任務(wù)

測(cè)試系統(tǒng)的主要任務(wù)是為建網(wǎng)提供正確的依據(jù)，用于系統(tǒng)調(diào)試以及正常開通后的日常維護(hù)。

3.3.2 測(cè)試系統(tǒng)的構(gòu)成

測(cè)試系統(tǒng)主要有測(cè)試儀器及測(cè)試附件構(gòu)成，必須的測(cè)試儀器有碼流分析儀、頻譜儀、DMB-T測(cè)試接收機(jī)、矢量分析儀、監(jiān)視器、場(chǎng)強(qiáng)儀、GPS、計(jì)算機(jī)等。

3.3.3 測(cè)試系統(tǒng)技術(shù)實(shí)施要點(diǎn)

主要是測(cè)試儀器的選型，應(yīng)該考慮所選測(cè)試儀器的類型盡可能多地能用于未來符合國(guó)標(biāo)的DTTB系統(tǒng)測(cè)試。

3.3.4 測(cè)試步驟

測(cè)試步驟包括覆蓋場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試、單頻網(wǎng)TS信號(hào)延時(shí)測(cè)試、單頻網(wǎng)同步測(cè)試、多徑模擬測(cè)試、移動(dòng)測(cè)試和車載系統(tǒng)測(cè)試。

基于GIS（地理信息系統(tǒng)）和GPS（全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)）原理，在數(shù)字電視地面廣播覆蓋范圍內(nèi)實(shí)時(shí)監(jiān)控、采集、記錄并顯示場(chǎng)強(qiáng)信息和位置信息，方便直觀的反映地面數(shù)字電視廣播信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)分布情況，并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，生成報(bào)表，為數(shù)字電視地面廣播系統(tǒng)的系統(tǒng)規(guī)劃、網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)評(píng)估優(yōu)化、SFN建設(shè)、工程驗(yàn)收和運(yùn)行維護(hù)提供重要的依據(jù)。

圖4　系統(tǒng)測(cè)試框

圖5　單頻網(wǎng)同步測(cè)試

圖6　多徑模擬測(cè)試

圖7　移動(dòng)測(cè)試

從場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試結(jié)果中可以數(shù)字電視地面廣播系統(tǒng)的場(chǎng)強(qiáng)分布，得到全面、準(zhǔn)確的覆蓋信息，工程設(shè)計(jì)者很容易做出系統(tǒng)規(guī)劃。

3.3.5 系統(tǒng)測(cè)試框圖（見圖4）

單頻網(wǎng)TS信號(hào)延時(shí)測(cè)試。

單頻網(wǎng)同步測(cè)試（見圖5）。

多徑模擬測(cè)試（見圖6）。

移動(dòng)測(cè)試（見圖7）。

在開闊的場(chǎng)地，接收車時(shí)速120 km/ h以上。

3.4 需重新搭建傳輸網(wǎng)絡(luò)

此種建設(shè)方式往往一切從零起步，無輔站機(jī)房、無鐵塔、無自有傳輸通道。隨著技術(shù)融合步伐的加快尤其是通訊運(yùn)營(yíng)商覆蓋的擴(kuò)大從零起步的狀態(tài)下與其合作租用其寬帶通道傳輸信源及機(jī)房鐵塔是組建單頻網(wǎng)的良策。

通訊商的鐵塔高度較低（100M為主），同樣的覆蓋效果需要多個(gè)小功率發(fā)射機(jī)做聯(lián)合覆蓋，與上節(jié)同樣的覆蓋面積所需輔站臺(tái)數(shù)為10余個(gè)。根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及實(shí)際經(jīng)驗(yàn)我們選取了另一個(gè)覆蓋面積相仿的地域做方案介紹。同樣假設(shè)傳輸節(jié)目包含省、市、縣相關(guān)節(jié)目共10套（編碼方式AVS）；省級(jí)、市級(jí)節(jié)目已傳到縣級(jí)前端機(jī)房；1個(gè)主站1KW，租用10個(gè)機(jī)房含鐵塔（50米），與原主站同頻播出。也將項(xiàng)目建設(shè)分為前期規(guī)劃、覆蓋優(yōu)化兩大步驟。

3.4.1 前期規(guī)劃

系統(tǒng)配置：（見圖8）。

圖8　系統(tǒng)配置

各發(fā)射站點(diǎn)基本構(gòu)成見圖9。

圖9　各發(fā)射站點(diǎn)基本構(gòu)成

發(fā)射系統(tǒng)主要由信號(hào)接收及分配設(shè)備、DTMB激勵(lì)器、數(shù)字發(fā)射機(jī)、監(jiān)控系統(tǒng)、等組成。DTMB發(fā)射機(jī):完成ASI 碼流的同步調(diào)制，同時(shí)上變到相應(yīng)的發(fā)射頻道，輸出對(duì)應(yīng)頻道的射頻功率；雙向IP適配器將ASI信號(hào)轉(zhuǎn)換為IP格式；同步系統(tǒng)：支持GPS和北斗，提供SFN同步所需要的同步時(shí)鐘（1PPS）和基準(zhǔn)頻率（10MHz)。

項(xiàng)目建設(shè)周期的最長(zhǎng)點(diǎn)為發(fā)射設(shè)備的生產(chǎn)與網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化保守估計(jì)3個(gè)月。根據(jù)公式計(jì)算及計(jì)算機(jī)模擬，發(fā)射系統(tǒng)可構(gòu)成一個(gè)半徑為40 km的覆蓋區(qū)域與上一種形式相仿。但是每年將產(chǎn)生機(jī)房租賃費(fèi)，需要長(zhǎng)期投入。

3.4.2 覆蓋優(yōu)化

同上一小結(jié)（略）。

4 總結(jié)

以上章節(jié)簡(jiǎn)要介紹了兩種不同信源傳輸條件下的數(shù)字電視單頻網(wǎng)組網(wǎng)應(yīng)用實(shí)例。在覆蓋效果大致相當(dāng)?shù)那闆r下兩種案例的投資、建設(shè)周期相差較大。總結(jié)起來各有特點(diǎn)，分別為：

（1）已建自有傳輸通道需新修機(jī)房：傳輸安全性高、單站點(diǎn)覆蓋余量大、一次性投資但額度較大、施工周期較長(zhǎng)、單頻網(wǎng)站點(diǎn)的擴(kuò)展能力較差。

（2）租賃通訊傳輸通道及機(jī)房：施工工期短、單頻網(wǎng)擴(kuò)充靈活、啟動(dòng)資金較少、每年需投入租賃費(fèi)、單站覆蓋余量?。C(jī)房電力余量?。?/p>

綜上所述：根據(jù)自身?xiàng)l件、因地制宜、精心規(guī)劃，調(diào)集資源，建一個(gè)符合當(dāng)?shù)靥攸c(diǎn)的數(shù)字電視單頻網(wǎng)是能夠?qū)崿F(xiàn)的。

表5　設(shè)備清單