地面無線數(shù)字電視的覆蓋及接收不良的處理分析

李學書

1 地面無線數(shù)字電視的無線覆蓋模式

無線信號網(wǎng)絡(luò)一般可以分為多頻網(wǎng)和單頻網(wǎng)兩種網(wǎng)絡(luò)模式，地面無線數(shù)字電視對網(wǎng)絡(luò)的選擇主要應(yīng)用的是單頻網(wǎng)模式，英文縮寫為SFN。因此，下文在對地面無線數(shù)字電視的無線網(wǎng)覆蓋模式的分析上，從單頻網(wǎng)的原理、結(jié)構(gòu)和組網(wǎng)模式等方面進行詳細分析。

1.1 SFN的原理

所謂單頻網(wǎng)，是相對于多頻網(wǎng)而言，頻率較為單一的單信道傳輸網(wǎng)絡(luò)，該種網(wǎng)絡(luò)主要用于某區(qū)域范圍內(nèi)的信號傳輸，對于多頻網(wǎng)不能覆蓋的地方，可以通過單頻網(wǎng)進行補點處理，從而增加信號網(wǎng)絡(luò)的覆蓋面積。從SFN的組成模式原理來看，都屬于網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，主要包括發(fā)射機和輔助裝置，通過發(fā)射機和輔助裝置的信號傳輸，實現(xiàn)無線信號覆蓋。

1.2 SFN的組網(wǎng)模式

在實際應(yīng)用過程中，常常將SFN的組網(wǎng)模式分為等六邊形組網(wǎng)模式和等邊三角形組網(wǎng)模式。其中，等六邊形組網(wǎng)模式的設(shè)計面積通常較大，覆蓋面也相對較廣，而等邊三角形組網(wǎng)模式則采用較小的設(shè)計面積進行組網(wǎng)。圖1和圖2分別是等六邊形單頻網(wǎng)和等邊三角形單頻網(wǎng)的示意圖。

圖1 等六邊形單頻網(wǎng)示意圖

由圖1可知，等六邊形單頻網(wǎng)由一個中心發(fā)射站和六個外圍發(fā)射站組成。其中，六個外圍發(fā)射站的發(fā)射功率是相同的，且采用了同時指向中心發(fā)射站的定向發(fā)射天線，從而使發(fā)射過程中信號頻率相同且不會互相干擾；而中心發(fā)射站的發(fā)射功率交外圍發(fā)射站的功率低，該發(fā)射站處于等六邊形的幾何中心，能夠同時接收來自六個方向的信號，且中心發(fā)射站采用的是不定向的發(fā)射天線，能夠?qū)崿F(xiàn)信號覆蓋范圍內(nèi)的全覆蓋。

這種組網(wǎng)模式中，信號的理論覆蓋區(qū)域就是該等六邊形的面積，如果在實際的應(yīng)用過程中，需要對信號進行更大面積的覆蓋處理，則可以采用圖3的方式實現(xiàn)六邊形之間的拼接，從而實現(xiàn)一種可擴展的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)。

圖2 等邊三角形單頻網(wǎng)示意圖

由圖2可知，等邊三角形單頻網(wǎng)與等六邊形單頻網(wǎng)的組成上最大的區(qū)別是等邊三角形單頻網(wǎng)沒有中心發(fā)射站，僅由三個外圍發(fā)射站組成。在等邊三角形單頻網(wǎng)中，由三個功率相同的發(fā)射站點組成一種封閉式的等邊形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，三個發(fā)射站均采用定點發(fā)射天線裝置。而在覆蓋面積上，等邊三角形的幾何面積即SFN的理論覆蓋面積。在實際應(yīng)用過程中，如果需要對信號進行更大面積的覆蓋，則采取上文中等六邊形單頻網(wǎng)一樣的方式，實現(xiàn)等邊三角形之間的拼接，具體如圖4所示。

圖3 擴展的等六邊形單頻網(wǎng)

圖4 擴展的等邊三角形單頻網(wǎng)

2 地面無線數(shù)字電視接收不良的處理分析

由于影響地面無線數(shù)字電視信號的因素較多，理論上不可能實現(xiàn)規(guī)則的地形環(huán)境，因此，總會有一些地方是無線信號無法覆蓋到的，這些地方通常被稱作信號接收不良地區(qū)。比如，常見的地下通道、高樓的樓道間、狹窄的隧道和茂密的叢林，這些都是信號接收不良地區(qū)。因此，在無線信號接收不良的處理上，主要包括對信號發(fā)射端和信號接收端的處理，具體措施如下。

2.1 接收不良的發(fā)射端技術(shù)措施

2.1.1 增強發(fā)射站的有效輸出功率

由于信號在傳輸過程中，不可避免會產(chǎn)生信號減弱現(xiàn)象，因此，需要從發(fā)射端出發(fā)，增加信號發(fā)射強度。首先，可以適當提升發(fā)射機的傳輸功率，即便信號有所衰減，也能滿足使用需求。該方法在面積小的地區(qū)有明顯的改善作用。與此同時，要保證信號有足夠的發(fā)射強度和覆蓋范圍，除增大發(fā)射機發(fā)射功率外，還可以增加天線高度，從而有效增加信號覆蓋面積。

2.1.2 運用數(shù)字電視轉(zhuǎn)發(fā)器進行信號補充

除增強發(fā)射站輸出功率，從源頭上增強信號強度外，還可以利用數(shù)字電視轉(zhuǎn)發(fā)器進行信號補充。由于數(shù)字電視轉(zhuǎn)發(fā)器的經(jīng)濟成本低廉，且適用范圍廣泛，對改善隧道、山谷、室內(nèi)等信號不良區(qū)的信號薄弱問題有明顯效果，因此，數(shù)字電視轉(zhuǎn)發(fā)器是當前補充SFN信號的重要手段。在數(shù)字電視轉(zhuǎn)發(fā)器的使用上，根據(jù)不同的傳輸方式，可以分為數(shù)字信號同頻轉(zhuǎn)發(fā)器、數(shù)字信號光纖轉(zhuǎn)發(fā)器和數(shù)字信號移頻轉(zhuǎn)發(fā)器等。數(shù)字電視轉(zhuǎn)發(fā)器可以在低功率的環(huán)境中進行信號覆蓋，不會造成信號干擾現(xiàn)象，因此，值得推廣使用。

2.1.3 采用漏纜技術(shù)補充地下空間信號

在發(fā)射端將信號發(fā)出后，可以通過發(fā)射天線或漏纜的方式進行連接。其中，所謂漏纜，就是一種同軸的天線，與一般的發(fā)射天線不同的是，漏纜的外導(dǎo)體是處于固定的柵網(wǎng)中，通過槽孔的分布實現(xiàn)高頻的能量傳輸，從而實現(xiàn)信號覆蓋。對于隧道、地下通道等信號非常薄弱的地方，漏纜能夠有效增強信號，改善信號的傳輸質(zhì)量。

2.2 接收不良的接收端技術(shù)措施

增強發(fā)射端信號后，還可以對接收端進行信號增強處理。常見的做法是對接收設(shè)備進行改良，實現(xiàn)高質(zhì)量的信號接收。在這一點上，可以更換性能更優(yōu)越的高性能接收器和天線等信號接收設(shè)備；也可以采用分集接收的方式，增加天線的數(shù)量，從而加強接收信號。天線的設(shè)置位置不可隨意安裝，要避免信號之間的干擾，應(yīng)根據(jù)波的傳播特性，在水平方向1/4波長的位置設(shè)置天線，從而保證增強接收信號的同時，防止信號干擾。

3 結(jié)語

地面無線數(shù)字電視在我國的數(shù)字電視發(fā)展方面具有非?？捎^的發(fā)展前景，也是我國電視綜合網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分。在對地面無線數(shù)字電視的覆蓋和接收不良的研究中，通過采取合理措施，解決信號薄弱、覆蓋面積小的問題，有效提升地面無線數(shù)字電視的信號質(zhì)量和覆蓋率，從而為廣大人民群眾提供更全面的電視信號覆蓋服務(wù)。

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