靖江市無(wú)線電視同頻覆蓋現(xiàn)狀與未來(lái)規(guī)劃

馮潔 靖江廣播電視臺(tái)

1.引言

無(wú)線電視信號(hào)的傳播覆蓋效果，與傳播的地形地貌密切相關(guān)。建筑物密集遮擋形成的信號(hào)盲區(qū)，多徑信號(hào)造成的收視不良，邊遠(yuǎn)地區(qū)信號(hào)強(qiáng)度不夠等，是客觀存在又難以繞開(kāi)的問(wèn)題。頻率資源是有限的資源，因此，增大功率、提高天線高度，成為解決問(wèn)題的基本辦法。然而這又加重了廣播電視頻道間的同頻干擾、鄰頻干擾的問(wèn)題。信號(hào)不良、解決方法、同頻干擾三者之間成了一個(gè)怪圈。作為蘇中地區(qū)地處長(zhǎng)江下游邊的靖江，地域狹長(zhǎng)，人口密集，無(wú)線電視信號(hào)的傳播覆蓋問(wèn)題較為突出。

2. 模擬電視載頻精密偏置

在上世紀(jì)九十年代初，通過(guò)采用SG—51電視載頻精密偏置信號(hào)發(fā)生器，以中央臺(tái)視頻信號(hào)中彩色副載波為標(biāo)頻，產(chǎn)生10-11量級(jí)穩(wěn)定度的載頻，鎖定發(fā)射機(jī)的圖像中頻與本振，以實(shí)現(xiàn)圖像載頻精密同步。同頻道發(fā)射機(jī)各配置一套SG—51設(shè)備，用以鎖定或替換原發(fā)射機(jī)的圖像中頻與射頻本振，實(shí)現(xiàn)相同頻道發(fā)出的所有圖像載頻精密同步；相鄰?fù)l發(fā)射機(jī)行頻偏置2/3或1/3。靖江臺(tái)8頻道承擔(dān)（江蘇衛(wèi)視）的無(wú)線覆蓋任務(wù)，通過(guò)上述技術(shù)緩解了與周邊五個(gè)縣市8頻道同頻干擾的現(xiàn)象。

圖1 模擬電視精密載頻系統(tǒng)

3. 模擬信號(hào)同步網(wǎng)

在2000年左右，在精密載頻基礎(chǔ)上，增加行、場(chǎng)時(shí)統(tǒng)同步。通過(guò)精確控制發(fā)射載頻和瞬時(shí)調(diào)制參數(shù)，在發(fā)射臺(tái)站之間建立起精密的同步發(fā)射相關(guān)性。

同頻同信號(hào)播出技術(shù)特征如下：

（1）載頻差拍所產(chǎn)生的“百葉窗”干擾同頻保護(hù)率為25dB；

圖2 模擬電視同頻網(wǎng)發(fā)射系統(tǒng)

（2） 行頻/場(chǎng)頻同步，“鬼影”跑動(dòng)同頻保護(hù)率為14dB；

（3）行/場(chǎng)相位同步，“鬼影”重合同頻保護(hù)率為10dB；

（4）在小于保護(hù)場(chǎng)強(qiáng)的信號(hào)交疊區(qū)，利用方向性接收天線，可實(shí)現(xiàn)信號(hào)無(wú)干擾接收，基本解決同頻干擾問(wèn)題。

采用以上模擬同步技術(shù)，當(dāng)發(fā)射臺(tái)站距離間隔較遠(yuǎn)，大面積建立同頻模擬電視發(fā)射網(wǎng)時(shí)，可以節(jié)省頻道資源，同頻干擾程度相對(duì)較小。但在發(fā)射臺(tái)站距離間隔較近，小范圍內(nèi)建立同頻模擬電視發(fā)射網(wǎng)時(shí)，信號(hào)多徑干擾問(wèn)題嚴(yán)重，同頻干擾程度相對(duì)很大，整體覆蓋效果很差。

由于靖江市行政區(qū)域東西半徑不過(guò)20公里，南北半徑不過(guò)15公里，建立模擬單頻網(wǎng)解決信號(hào)覆蓋問(wèn)題，顯然不太適宜。最終，靖江臺(tái)以微波傳送信號(hào)，在靖江市東西兩側(cè)邊遠(yuǎn)地區(qū)，各建設(shè)一個(gè)異頻、而非同頻網(wǎng)轉(zhuǎn)播站，以解決邊遠(yuǎn)及覆蓋盲區(qū)問(wèn)題。

4. 地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)的特點(diǎn)

隨著技術(shù)的發(fā)展，我省相繼組建了地面數(shù)字電視省單頻網(wǎng)、市單頻網(wǎng)和省多頻網(wǎng)，試運(yùn)行已有一年。地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)技術(shù)包括：

（1）頻率同步：由GPS時(shí)鐘，鎖定信號(hào)載頻。

（2）時(shí)間同步：同一個(gè)字符在同一時(shí)刻，從所有發(fā)射機(jī)發(fā)出。

（3）比特同步：同一個(gè)比特字符，在不同的發(fā)射機(jī)上，被調(diào)制到相同的子載波上（3780個(gè)子載波）。

（4）PN420、PN595、PN945三種幀頭（保護(hù)間隔）：解碼信號(hào)相位同步（多徑）；并決定建站最大相互距離L。以PN420幀頭為例，基帶符號(hào)率為7.56Msps,幀頭長(zhǎng)度 t= 420×1/7.56us= 55.56us，射頻信號(hào)在此時(shí)間內(nèi)的傳輸距離： L= 55.56us×3×108m/s=16.67Km；

PN595幀頭，t= 78.7us，L= 23.61Km；

PN945幀頭，t= 125us，L= 37.5Km。

靖江臺(tái)省多頻網(wǎng)DS-15采用的信道模式為：16QAM、FEC=0.8、PN420、C=3780，碼率21.365Mb ps。在一個(gè)地面數(shù)字電視頻帶內(nèi)可發(fā)射8套以上的標(biāo)清電視節(jié)目。靖江臺(tái)利用地面數(shù)字電視路測(cè)儀，結(jié)合數(shù)字電視機(jī)頂盒實(shí)時(shí)接收情況，對(duì)省多頻信號(hào)DS-15在靖江地區(qū)覆蓋情況進(jìn)行了一次實(shí)地測(cè)量。

實(shí)地定點(diǎn)接收測(cè)試效果如下：

（1）場(chǎng)強(qiáng)達(dá)65dBuV/m，誤碼率＜1.0e-5的幾率達(dá)98%，圖像穩(wěn)定。

（2）場(chǎng)強(qiáng)達(dá)60dBuV/m，誤碼率＜1.0e-5的幾率達(dá)90%，圖像穩(wěn)定。

（3）場(chǎng)強(qiáng)達(dá)60dBuV/m以下，2.6e-3＜誤碼率＜1.0e-5，圖像馬賽克數(shù)量與發(fā)生幾率逐漸增多，解碼圖像不穩(wěn)定。

（4）場(chǎng)強(qiáng)達(dá)55dBuV/m以下，誤碼率＞2.6e-3幾率較大，屬于無(wú)法正常收看范圍。

圖3為DS-15的移動(dòng)接收覆蓋效果。

圖3 DS-15移動(dòng)接收覆蓋效果圖

圖4 為接收電平統(tǒng)計(jì)餅圖。通過(guò)圖3移動(dòng)接收覆蓋效果圖可以看出DS-15在整個(gè)靖江區(qū)域內(nèi)大致場(chǎng)強(qiáng)的分布情況，場(chǎng)強(qiáng)小于55dBuv/m地區(qū)為信號(hào)接收失敗區(qū)域，集中在靖江市的東面與西面，為我市的邊遠(yuǎn)地區(qū)，與模擬無(wú)線電視覆蓋情況大致相同，是靖江市由來(lái)以久無(wú)線電視覆蓋的問(wèn)題區(qū)域。

5. 未來(lái)規(guī)劃

（1）DS-15地面數(shù)字電視縣級(jí)單頻網(wǎng)

在靖江市現(xiàn)有的東西兩個(gè)模擬轉(zhuǎn)播臺(tái)，分別各建一個(gè)DS-15單頻網(wǎng)發(fā)射系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)信號(hào)盲區(qū)單頻網(wǎng)組網(wǎng)覆蓋。上述提到省多信道模式采用PN420幀頭（保護(hù)間隔16.67KM），現(xiàn)有發(fā)射主站與轉(zhuǎn)播臺(tái)之間直線距離均小于15KM，符合單頻網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)要求。圖5為DS-15縣級(jí)單頻網(wǎng)系統(tǒng)圖。

圖4 接收電平統(tǒng)計(jì)餅圖

該方案的優(yōu)點(diǎn)是與省單頻網(wǎng)的組網(wǎng)模式相同，系統(tǒng)規(guī)范，科學(xué)合理，運(yùn)行可靠；缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且信號(hào)傳輸鏈路或建或租，總成本較高。

（2）直放站

圖5 DS-15縣級(jí)單頻網(wǎng)系統(tǒng)圖

直放站是一種將地面數(shù)字電視無(wú)線信號(hào)接收、中繼、放大、轉(zhuǎn)發(fā)的設(shè)備，曾經(jīng)在手機(jī)電視CMMB覆蓋中得到廣泛應(yīng)用，可以起到射頻信號(hào)增強(qiáng)的作用。直放站能擴(kuò)大已建地面數(shù)字電視的覆蓋范圍，是解決盲區(qū)、邊遠(yuǎn)地區(qū)無(wú)線覆蓋最經(jīng)濟(jì)有效的手段。補(bǔ)點(diǎn)發(fā)射機(jī)有直放型、變頻型和回波抑制型三種。

①直放型，總時(shí)延約5 us，最簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，但對(duì)收、發(fā)天線之間隔離度要求很高。

②變頻型，是一個(gè)通常意義的數(shù)字轉(zhuǎn)播發(fā)射機(jī)。

③回波抑制型。對(duì)收發(fā)天線的隔離度要求不高，但處理系統(tǒng)有時(shí)延。必須滿(mǎn)足幀頭時(shí)延的要求。

回波抑制型直放站原理見(jiàn)圖6。

在東西兩邊的信號(hào)接收效果的過(guò)渡邊緣，分別建一個(gè)回波抑制型補(bǔ)點(diǎn)發(fā)射系統(tǒng)，向信號(hào)衰弱方向，定向轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)，覆蓋信號(hào)不良地區(qū)。

圖6 回波抑制型直放站原理

該方案的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低；可以小功率的多點(diǎn)接力傳輸，布網(wǎng)方便。

該方案技術(shù)要求如下：

（1）接收天線與發(fā)射天線之間隔離度必須大于10db；

（2）發(fā)射信號(hào)采用PN420幀頭，時(shí)延極限：55.56us；

（3）A/D轉(zhuǎn)換模塊、回波抑制模塊、D/A模塊三模塊總時(shí)延，必須小于50 us；接收信號(hào)與發(fā)送信號(hào)總時(shí)延必須小于55 us的極限值。否則，無(wú)法杜絕回波對(duì)發(fā)射信號(hào)的干擾，嚴(yán)重時(shí)將引起發(fā)射系統(tǒng)自激而損壞設(shè)備。