地面無線數(shù)字電視系統(tǒng)傳輸覆蓋措施分析

王友桂

(霍邱縣廣播電視臺,安徽 六安 237400)

0 引言

無線數(shù)字電視系統(tǒng)傳輸覆蓋在當前行業(yè)中表現(xiàn)出非常顯著的優(yōu)勢,投資成本和衛(wèi)星數(shù)字電視相比較低,而且推廣范圍更廣。 系統(tǒng)建設(shè)無需敷設(shè)線路,對城市化建設(shè)、自然環(huán)境均不會造成直接的影響。 但是,地面無線數(shù)字電視系統(tǒng)傳輸覆蓋還是存在著一些不足,比如建筑物會擋住傳輸信號,導(dǎo)致無線覆蓋范圍存在限制、接收模式契合性差等問題。 為此,要想進一步加強無線數(shù)字電視傳輸覆蓋效果,務(wù)必全面分析潛在問題。本文以無線數(shù)字電視系統(tǒng)傳輸覆蓋為對象,介紹基本覆蓋形式,提出優(yōu)化傳輸覆蓋效果的有效措施,促進在當前行業(yè)中的穩(wěn)定發(fā)展。

1 地面無線數(shù)字電視系統(tǒng)傳輸覆蓋

地面無線數(shù)字電視系統(tǒng)傳輸覆蓋技術(shù)創(chuàng)新主要表現(xiàn)在技術(shù)成本、推廣范圍等方面,對比有線電視傳輸覆蓋技術(shù),不需要敷設(shè)線路,更是增強了抗干擾性[1]。 現(xiàn)場施工方面,地面無線數(shù)字電視系統(tǒng)傳輸覆蓋技術(shù)的線路敷設(shè)比較簡單,施工量也非常小,整體造價低。 分析系統(tǒng)傳輸覆蓋的實踐應(yīng)用效果,該項技術(shù)的穩(wěn)定性更強,惡劣天氣不會造成嚴重的影響,有效保證了信號傳統(tǒng)覆蓋的效果,也切實提升了廣播電視臺節(jié)目收視率。 根據(jù)對地面無線數(shù)字電視系統(tǒng)傳輸覆蓋方法的了解,常見的傳輸覆蓋方法有多頻網(wǎng)、單頻網(wǎng)、綜合組網(wǎng)3種。 下面圍繞這3 種傳輸覆蓋方法的應(yīng)用與優(yōu)缺點作出分析。

1.1 多頻網(wǎng)

多頻網(wǎng)在傳輸覆蓋方法中比較常見,多頻網(wǎng)應(yīng)用的發(fā)射機頻率不同,可進行有效傳輸,每個發(fā)射機獨立運行,不存在干擾。 但是多頻網(wǎng)需要使用大量的稀缺頻譜資源,在寬帶無線通信、廣播業(yè)務(wù)飛速增長的當下,運營商必須認識到頻率短缺的問題,并且廣泛應(yīng)用高頻譜效率傳輸技術(shù)[2]。

1.2 單頻網(wǎng)

地面數(shù)字電視、多媒體廣播系統(tǒng)中,單頻網(wǎng)是非常重要的組網(wǎng)技術(shù),網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)的發(fā)射機均可使用相同頻率,實現(xiàn)一套節(jié)目的傳遞,提高無線頻譜資源利用率[3]。 利用單頻網(wǎng),還可以降低單一發(fā)射機功率,服務(wù)區(qū)域范圍內(nèi)的信號覆蓋均勻度得到加強。 然而由于電波多徑干擾的存在,需要進一步優(yōu)化設(shè)計單頻網(wǎng)系統(tǒng),建議采用OFDM 多載波技術(shù)解決。

常見的單頻道除了DAB 這一傳統(tǒng)形式外,還包括DVB-T 基礎(chǔ)上的單頻網(wǎng)。 地面數(shù)字電視以及移動多媒體廣播單頻網(wǎng)在很多國家都有應(yīng)用,而且單頻網(wǎng)技術(shù)也非常成熟,其原理與蜂窩網(wǎng)、無線局域網(wǎng)等為代表的無線網(wǎng)絡(luò)有很高的相似度,地面數(shù)字電視、多媒體廣播網(wǎng)絡(luò)按照實際需求,精準覆蓋給定區(qū)域[4]。 這里的“給定區(qū)域”,可能是國家、縣城等任意地區(qū),網(wǎng)絡(luò)服務(wù)區(qū)域必須保證信號質(zhì)量。 使用單一發(fā)射機通常很難全部覆蓋較大的給定區(qū)域,此時便要利用多個發(fā)射機,調(diào)整頻率與功率方案。 針對頻譜資源利用率方面存在的問題,單頻網(wǎng)通過發(fā)射機,可在同一頻率進行相同數(shù)據(jù)的傳輸。多頻網(wǎng)和單頻網(wǎng)對比,后者更能實現(xiàn)同一節(jié)目只采用同一頻率的大規(guī)模覆蓋,還有利于提高頻譜利用率。 因此,單頻網(wǎng)在覆蓋全面性、均勻性、抗干擾性、功率利用率、穩(wěn)定性、頻譜資源利用率等方面優(yōu)勢更為明顯[5]。

1.3 綜合組網(wǎng)

各個地區(qū)的地形條件與環(huán)境必然存在區(qū)別,一些地區(qū)的地形復(fù)雜,如果只是運用多頻網(wǎng)、單頻網(wǎng),很難保證地面數(shù)字電視無線的覆蓋效果。 為此,建議根據(jù)實際,將單頻網(wǎng)、多頻網(wǎng)綜合運用,以綜合組網(wǎng)形式進行設(shè)計,可有效擴大信號覆蓋范圍。

2 地面無線數(shù)字電視系統(tǒng)傳輸覆蓋的重要指標

2.1 發(fā)射參數(shù)

地面無線數(shù)字電視系統(tǒng)傳輸覆蓋所有的指標中,發(fā)射參數(shù)不能予以忽略。 在發(fā)射參數(shù)范圍內(nèi)的天線高度、發(fā)射機功率和饋線損耗等,會直接對發(fā)射參數(shù)帶來一定程度的影響,饋線損耗、發(fā)射機一般和實施效果有關(guān)。 若信號傳輸覆蓋范圍較廣,代表發(fā)射天線高度也比較高[6]。

2.2 發(fā)射頻率

地面無線數(shù)字電視系統(tǒng)在傳輸時重點考驗了光學(xué)性,這主要是與發(fā)射頻率有關(guān)。 若電磁波穿透性較差,信號傳輸范圍將會縮短;若發(fā)射頻率比較高,此時數(shù)字信號極有可能遭到環(huán)境吸收。 要想控制地面無線數(shù)字電視系統(tǒng)傳輸覆蓋始終在合理范圍內(nèi),建議科學(xué)設(shè)置發(fā)射頻率,以470～700 MHz 為準[7]。

2.3 天線極化

天線極化包括垂直極化和水平極化兩種形式,這兩種天線極化形式分別會在地面無線數(shù)字電視系統(tǒng)傳輸覆蓋上存在相應(yīng)的影響。 若信號分布地點位于近區(qū)場,垂直極化的優(yōu)勢更為明顯[8]。 在發(fā)射功率一致的情況下,水平極化則更具有應(yīng)用價值,并且拓寬信號覆蓋范圍。 若環(huán)境條件復(fù)雜,需要采用垂直極化天線,不僅安裝效率高,還可以節(jié)省成本。

2.4 接收參數(shù)

系統(tǒng)傳輸覆蓋的天線性能起到了決定性作用,主要在于天線靈敏性和高度等,若其中一項參數(shù)存在問題,將直接影響到信號傳輸覆蓋的實際效果。 提高天線高度可以相應(yīng)地加強信號接收靈敏度,也與信息傳輸、實際覆蓋效果和單頻網(wǎng)合理覆蓋有直接聯(lián)系。

2.5 信道調(diào)制參數(shù)

單頻網(wǎng)的建設(shè)要重點分析建設(shè)行為和接收速度這兩項因素是否會受多載波數(shù)量的干擾,信道調(diào)制采用的方法與編碼率,信號傳輸、接收的影響因素,對信號質(zhì)量具有消極作用。 載波模式、保護間隔也應(yīng)該科學(xué)設(shè)置,這主要與單頻網(wǎng)發(fā)射機距離有關(guān)。

3 地面無線數(shù)字電視系統(tǒng)傳輸覆蓋可行方法

上述地面無線數(shù)字電視系統(tǒng)傳輸覆蓋的方法主要有兩種,即多頻網(wǎng)和單頻網(wǎng)。 其中多頻網(wǎng)適合在近距離地區(qū)使用,如果覆蓋頻點不一致,便可優(yōu)先采用多頻網(wǎng),確保地面數(shù)字電視覆蓋的完整性。 若無法保證信號向覆蓋范圍傳輸?shù)募皶r性,則需要采用單頻網(wǎng),有助于提升小功率布點,擴大信號傳輸?shù)母采w規(guī)模。 雖然多頻網(wǎng)、單頻網(wǎng)實際應(yīng)用條件存在一些差異,但是組網(wǎng)模式相同,兩種覆蓋方法的關(guān)鍵設(shè)備為發(fā)射機、輔助設(shè)備。 如果是單頻網(wǎng),有開放式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、封閉式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)兩種,有利于消除信號傳輸覆蓋存在的消極影響。單頻網(wǎng)一般采用信號傳輸覆蓋組網(wǎng),雖然該方法能夠覆蓋大量發(fā)射臺站,提高所在區(qū)域信號傳輸質(zhì)量,但依然面臨一些問題,發(fā)射頻率更是會對其造成一定程度的影響。 所以,提前確定好發(fā)射頻率范圍非常重要,可以加強信號覆蓋的有效性以及信號質(zhì)量。

站在組網(wǎng)的整體視角,單頻網(wǎng)作為主要模式,可以產(chǎn)生數(shù)字信號的峭壁效應(yīng),而且該效應(yīng)和功率效應(yīng)還能夠保證均衡性,以免發(fā)生同頻干擾的現(xiàn)象,實現(xiàn)諸多發(fā)射臺全方位覆蓋,提高信號傳輸質(zhì)量。 實踐中必須按照既定要求、遵循預(yù)定頻率,實現(xiàn)信號全面覆蓋,確保時間統(tǒng)一和同步。 發(fā)射站臺所在位置相鄰,則應(yīng)該按照間隔規(guī)定,最大程度降低同步干擾現(xiàn)象的發(fā)生率。單頻網(wǎng)的標準為等邊六邊形,設(shè)計范圍廣,等邊三角形方法的設(shè)計范圍則相應(yīng)有限。 如果采用六邊形方式,那么發(fā)射機數(shù)量以7 個為準,位于中心的發(fā)射功率相對小,周圍6 個發(fā)射機的功率相同,采用定向發(fā)射天線,那么覆蓋區(qū)域則為六邊形。 如果信號覆蓋范圍需要進一步擴大,便可加工六邊形組合起來。 等邊三角形單頻網(wǎng)的實際運用,發(fā)射臺一般使用3 個,且設(shè)置的發(fā)射功率相同,存在形態(tài)為等邊三角形,天線采用定向發(fā)射,覆蓋區(qū)域為三角形狀態(tài)。 如果需要拓寬覆蓋范圍,可以直接將三角形連接。

系統(tǒng)設(shè)置環(huán)節(jié)按照所在地區(qū)的地形條件、組網(wǎng)模式,若地形規(guī)范,建議發(fā)射點功率比較大,若地形為長方形,需要應(yīng)用小功率組網(wǎng)模式,保證信號傳輸、覆蓋的效果。 在地形欠缺規(guī)范性的情況下,所在區(qū)域應(yīng)該率先應(yīng)用大功率組網(wǎng)模式,進一步擴大信號覆蓋規(guī)模。

4 地面無線數(shù)字電視系統(tǒng)傳輸覆蓋優(yōu)化建議

根據(jù)各個地區(qū)目前地面無線數(shù)字電視系統(tǒng)傳輸覆蓋建設(shè)實踐情況,傳輸覆蓋系統(tǒng)、覆蓋質(zhì)量的基本情況并不完全相同。 為了解決系統(tǒng)傳輸覆蓋質(zhì)量問題,分別從發(fā)射機傳輸功率、信號強度、機械接收性能、漏纜與覆蓋方法、接收端5 個方面提出優(yōu)化建議。

4.1 發(fā)射機傳輸功率

為了提升地面無線數(shù)字電視系統(tǒng)傳輸覆蓋質(zhì)量,發(fā)射機傳輸功率是非常關(guān)鍵的渠道之一。 由于我國各個地區(qū)的地形山貌不同,且具有復(fù)雜性,發(fā)射信號之后信號傳輸、接收均存在一定干擾因素,導(dǎo)致接收質(zhì)量受到影響。 為此,廣播電視臺在建設(shè)地面無線數(shù)字電視傳輸系統(tǒng)期間,需要根據(jù)測試以及結(jié)構(gòu)安裝基本情況,提升系統(tǒng)發(fā)射機傳輸功率。 當發(fā)射機的傳輸功率得到提升后,信號在傳輸時的效率將得到提升,而且還可以避免信號衰減導(dǎo)致的信號傳輸覆蓋質(zhì)量降低問題。 此外,要想提高發(fā)射機傳輸功率,還可以調(diào)高發(fā)射天線,保證信號覆蓋整體質(zhì)量。

4.2 信號強度

為了發(fā)揮信號強度對于地面無線數(shù)字電視系統(tǒng)傳輸覆蓋質(zhì)量的提升優(yōu)勢,按照各個地區(qū)當前建立的信號傳輸系統(tǒng)覆蓋規(guī)模與質(zhì)量情況,優(yōu)先采用數(shù)字電視轉(zhuǎn)發(fā)器,該裝置可以有效提高信號質(zhì)量,而且為覆蓋規(guī)模、覆蓋效果等提供保障。 數(shù)字電視轉(zhuǎn)發(fā)器通常在山谷、地下隧道的地區(qū)比較常用,同時利用設(shè)備檢測這一方式,可以實時了解地面數(shù)字電視信號的強度。 安裝了數(shù)字電視轉(zhuǎn)發(fā)器后,信號強度得到提升,而且該裝置的改造不需要過多的成本,具有較好的經(jīng)濟性。

4.3 機械接收性能

在提高機械接收性能這一方面,以地面無線數(shù)字電視系統(tǒng)傳輸覆蓋質(zhì)量為前提,促使所有接收設(shè)備的接收性能得到提高。 根據(jù)系統(tǒng)傳輸建設(shè)和系統(tǒng)調(diào)試的實操經(jīng)驗,發(fā)現(xiàn)一些縣市的廣播電視臺采用的接收設(shè)備均面臨不同程度的老化現(xiàn)象,很多設(shè)備性能不高,必須及時予以淘汰,而且更新設(shè)備必須一次配置到位,應(yīng)優(yōu)先選擇性能高的接收天線與接收機,同時開展無線數(shù)字電視系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計,以顯著提升信號傳輸覆蓋整體質(zhì)量。

4.4 漏纜與覆蓋方法

在全國各個地區(qū)廣播電視臺地面無線數(shù)字電視系統(tǒng)的建設(shè)中,漏纜有著非常廣泛的應(yīng)用,其覆蓋距離長、均勻性高。 但需要重點防范信號覆蓋環(huán)節(jié)的問題,要根據(jù)建設(shè)實際情況加強應(yīng)用靈活性。 綜合全國各個地區(qū)的建設(shè)經(jīng)驗,多采用輻射天線來決定具體的漏纜形式,輻射天線可以保證相互連接,加強數(shù)據(jù)輸出質(zhì)量。 對于覆蓋方式的選擇,單頻網(wǎng)與多頻網(wǎng)覆蓋方式均可得到應(yīng)用,其中單頻網(wǎng)利用功率補點達到全區(qū)域覆蓋的目的,多頻網(wǎng)通過網(wǎng)絡(luò)組建形式進行覆蓋。 行業(yè)中單頻網(wǎng)的應(yīng)用效率更高,通過單頻組網(wǎng)有利于消除信號覆蓋存在的影響因素,使優(yōu)化方式得到進一步優(yōu)化。

4.5 接收端

系統(tǒng)建設(shè)與傳輸覆蓋方面,接收端主要通過增強接收機的接收功能,解決信號覆蓋領(lǐng)域存在的問題,應(yīng)用性能與增益較高的接收機和接收天線,或者是采取分集接收法,均可提升信號電平接收率。 分集接收法在應(yīng)用過程中,要重點控制天線與接收機間距,以免各個信號存在相互影響,此外,一定功率條件下可將電平增加5%左右。 開展空間分級期間,明確天線所在水平位置,保證水平方向的天平距離1/4 波長,可以加強信號接收信號之間的獨立性。

5 結(jié)語

綜上所述,在地面無線數(shù)字電視系統(tǒng)傳輸覆蓋建設(shè)實踐過程中,工作人員需要結(jié)合所在地區(qū)的地形環(huán)境制定針對性的方案,在保證地面無線數(shù)字電視系統(tǒng)傳輸質(zhì)量與效率的基礎(chǔ)上,不斷擴大傳輸覆蓋范圍。應(yīng)用先進接收設(shè)備與技術(shù),進一步提高系統(tǒng)建設(shè)水平,做好地面無線數(shù)字電視信號的調(diào)度與監(jiān)控工作,解決系統(tǒng)傳輸覆蓋面臨的問題,全面推動行業(yè)發(fā)展。