甘肅700 MHz頻率遷移技術(shù)工程的實施及應(yīng)用分析

徐 冰

（甘肅省廣播電視局廣播電視監(jiān)測中心，甘肅 蘭州 730000）

2022年是全國地面數(shù)字電視700 MHz頻率遷移工程實施之年，也是中國廣電（中國廣播電視網(wǎng)絡(luò)集團有限公司）5G建設(shè)及運營取得實質(zhì)性成果的關(guān)鍵一年。中國廣電要啟用5G 700 MHz頻段移動通信基站，首先解決的問題就是將700 MHz頻段原規(guī)劃為廣播業(yè)務(wù)的頻率全部完成遷移。甘肅700 MHz頻段廣播業(yè)務(wù)主要是地面數(shù)字電視，按照國家廣電總局地面數(shù)字電視廣播頻率規(guī)劃，此次甘肅涉及700 MHz頻率遷移的無線發(fā)射臺站約743座1 224部發(fā)射機。其中，播出中央廣播電視節(jié)目的發(fā)射機849部，播出地方廣播電視節(jié)目的發(fā)射機約375部，發(fā)射功率從50～2000 W不等。甘肅省700 MHz頻率遷移工作具有無線發(fā)射臺站分布廣，更換發(fā)射機數(shù)量大，技術(shù)工程復(fù)雜等特點。文章通過實例應(yīng)用分析，就頻率遷移實施過程中相關(guān)技術(shù)進行了解析。

1 甘肅頻率遷移工程實施規(guī)劃

2022年1月，甘肅進入700 MHz頻率遷移工程實施階段。此次所涉及技術(shù)工程主要是更換1 224部地面數(shù)字電視發(fā)射機，更換170余副四層四面電視發(fā)射天線和210余副一體化電視發(fā)射天線（在勘查中如天饋系統(tǒng)指標(biāo)達(dá)不到相關(guān)要求則全部更換）。為了避免發(fā)生廣播電視安全播出事故，更換維護發(fā)射機和天饋系統(tǒng)采取同步規(guī)劃方案、同步安裝實施。在頻率遷移過程中，要達(dá)到新舊發(fā)射系統(tǒng)無縫對接，頻率遷移后的覆蓋面和播出質(zhì)量等要與頻率遷移前相當(dāng)。在停用原發(fā)射系統(tǒng)前，必須確保新發(fā)射系統(tǒng)安裝到位，既“先建設(shè)、后停用”。

考慮到中央廣播電視節(jié)目無線地面數(shù)字覆蓋項目（以下簡稱“中央地數(shù)項目”）配置的設(shè)備基本相同，地方廣播電視節(jié)目無線地面數(shù)字覆蓋項目（以下簡稱“地方地數(shù)項目”）配置設(shè)備因地制宜，各不相同的情況，制定了先遷移702～798 MHz地面數(shù)字電視發(fā)射系統(tǒng)，后遷移702～798 MHz之外地面數(shù)字電視發(fā)射系統(tǒng)，并優(yōu)先完成中央地數(shù)項目，最后再集中技術(shù)力量完成地方地數(shù)項目頻率遷移的原則。甘肅地域狹長，地形復(fù)雜，山脈縱橫交錯，海拔相差懸殊，高山、盆地、平川、戈壁等兼而有之，地貌復(fù)雜多樣，且各發(fā)射臺通達(dá)情況和實施難度各不相同。如隴南山路陡峭，雨水較多，部分發(fā)射設(shè)備安裝在租用的通信基站，位置偏遠(yuǎn)，人工搬運里程多；甘南、臨夏海拔高，高山發(fā)射臺站居多，但絕大部分發(fā)射設(shè)備安裝在自建廣播電視發(fā)射臺，車輛可以直接到達(dá)；定西涉及地方地數(shù)項目發(fā)射機較多，部分設(shè)備安裝在空間狹小的通信基站，需鐵塔公司協(xié)助才能進入，采用單頻網(wǎng)覆蓋難度大。綜上，計劃先完成隴南、甘南、臨夏等地頻率遷移工作，后完成定西等地頻率遷移工作。

2 發(fā)射機主要技術(shù)要求

發(fā)射機作為地面數(shù)字電視無線覆蓋主要設(shè)備，其穩(wěn)定性、可靠性、操控性、維護性等整機性能直接關(guān)系到廣播電視節(jié)目覆蓋質(zhì)量、接收效果和今后運行維護成本以及廣播電視安全播出。發(fā)射機整機應(yīng)重點關(guān)注以下幾個方面的技術(shù)要求。

2.1 工作模式及組網(wǎng)方式

發(fā)射機工作模式支持GB 20600—2006規(guī)定的所有工作模式，在各種工作模式下，最大凈碼率符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范（8 MHz帶寬）。為了滿足各地實際播出和組網(wǎng)需求，還應(yīng)支持多頻網(wǎng)（MFN）和單頻網(wǎng)（SFN）組網(wǎng)方式。其中，單頻網(wǎng)（SFN）組網(wǎng)方式還應(yīng)支持基于衛(wèi)星傳輸?shù)牡孛鏀?shù)字電視單頻網(wǎng)和基于IP傳輸?shù)牡孛鏀?shù)字電視單頻網(wǎng)這2種單頻網(wǎng)模式，同時符合GD/J 066—2015和GY/T 341—2020要求。

2.2 激勵器

激勵器的性能直接決定了發(fā)射機整機性能，必須采用主、備雙激勵器配置，實現(xiàn)在線冗余保護。既當(dāng)主、備激勵器有一臺損壞或無輸出時，發(fā)射機應(yīng)快速（100 ms內(nèi)）自動切換或手動切換至正常激勵器，使發(fā)射機在一臺激勵器故障情況下能夠繼續(xù)正常工作。同時，激勵器須具備自動切斷射頻輸出功能和斷電保護功能。既發(fā)射機斷電后自動保存上次設(shè)置的工作參數(shù)，電力恢復(fù)后，直接調(diào)用斷電前工作參數(shù)，自動恢復(fù)工作。

2.3 控制方式

此次頻率遷移所涉及發(fā)射臺，一部分是有專業(yè)技術(shù)人員值守骨干臺站，大部分是無人值守臺站。為了便于控制和監(jiān)測發(fā)射系統(tǒng)，及時發(fā)現(xiàn)問題，維護設(shè)備，發(fā)射機應(yīng)具備本地和遙控2種控制方式。既通過遙控遙測接口連接上位機，實現(xiàn)發(fā)射機工作環(huán)境監(jiān)測、工作狀態(tài)監(jiān)測、信號流程監(jiān)測和發(fā)射機保護及故障報警的信息交互，并能夠根據(jù)控制中心的指令進行發(fā)射機的工作控制。網(wǎng)管功能應(yīng)滿足GB/T 37345—2019規(guī)定的接口要求，通信協(xié)議使用TCP/IP協(xié)議，幀格式、指令碼、參數(shù)碼符合GB/T 37345—2019[1]。

3 工程實施技術(shù)分析

此次頻率遷移工程使用的設(shè)備絕大部分是LFV-1000（300/50）型UHF地面數(shù)字電視廣播發(fā)射機和GT-5900四偶極子電視發(fā)射天線。為了確保頻率遷移中各設(shè)備精準(zhǔn)高效的更換安裝，根據(jù)試點安裝時積累的經(jīng)驗，結(jié)合實際需求，從功率放大器、電源、天饋線、信號線、天饋系統(tǒng)、接地線的安裝以及接線工藝等方面進行了相關(guān)技術(shù)分析。

3.1 前期勘查

此次頻率遷移技術(shù)工程幾乎涉及全省各發(fā)射臺，發(fā)射臺管理部門既有廣播電視行政管理部門，又有電視臺和融媒體中心，還有發(fā)射系統(tǒng)安裝在租用通信運營商鐵塔等情況。為了在最短時間內(nèi)準(zhǔn)確、快速、高質(zhì)量完成臺站頻率遷移任務(wù)，確保廣播電視安全播出，在安裝前應(yīng)先進行前期勘查，與安全播出責(zé)任單位明確以下幾個方面。首先明確拆除原發(fā)射系統(tǒng)設(shè)備位置（原機位更換），拆除的發(fā)射機改造后可作為備機使用。確定信號源線、電源線、天饋線的位置，并將所有相關(guān)線路引放到發(fā)射機附近。其次，發(fā)射機需要配有槽鋼底座，底座與地面接觸良好并固定牢固（將發(fā)射機安放在底座上），底座須進行接地處理，雙重漏電保護。發(fā)射機采用前進風(fēng)后出風(fēng)的散熱通道，安裝時與后面的空間預(yù)留至少1.5 m以上，便于散熱和維護維修[2]。最后，確定原有配置的UPS不間斷電源位置，將380 V電源線UPS輸出端子引到發(fā)射機接電端。發(fā)射機供電電壓為三相四線交流電，最大耗電不超過4 kVA。

3.2 功率放大器

發(fā)射機機柜正前方有5個槽位，左邊4個槽位為功放模塊位置，從左至右的順序為4到1，功放模塊位置碼標(biāo)在功放模塊的前面板上。在安裝過程中應(yīng)注意拔插時一定要做到功放模塊與合成器孔位對接精準(zhǔn)，在對接前有牽引針的作用下，模塊會較為準(zhǔn)確地入槽，要緩慢推進，不可過于快速和用力。在機柜最右側(cè)是預(yù)防模塊，預(yù)防相當(dāng)于前級的功能，具有信號切換和初步放大功能。

3.3 電源

認(rèn)真查看整機接線圖，在連接電源線的過程中一定要斷開外部電源。在接入市電時區(qū)別三項電的線序，切不可將零線與火線混淆，一旦零線接錯會直接燒掉激勵器、授時器等設(shè)備，并做好線路標(biāo)簽。發(fā)射機采用2臺開關(guān)電源給功放均流供電，電壓輸出為直流電50 V，穩(wěn)定性高，維護方便。功率容量達(dá)到6 kW，冗余量超過100%，任意一電源模塊出現(xiàn)故障，不影響整機滿功率播出。

3.4 天饋線

發(fā)射機合成器輸出接頭為L29-KK，合成器與濾波器連接后，濾波器輸出連接至雙工器，雙工器輸出連接至天饋線法蘭盤，連接方式均為L40硬饋連接。硬饋切割、去毛刺工藝需要嚴(yán)格執(zhí)行，接口處圓滑無內(nèi)卷和毛刺，連接處縫隙不得超過2 mm，硬饋不能有變形彎折。發(fā)射機與假負(fù)載連接的硬饋高度不低于2 m。

3.5 信號線

確定前端信號源ASI信號線，區(qū)分8套中央節(jié)目和4套中央節(jié)目的信號線，對應(yīng)連接到相應(yīng)發(fā)射機的激勵器后面板上。全省省域單頻網(wǎng)為DS-24，播出中央廣播電視總臺綜合頻道、財經(jīng)頻道、中文國際頻道、科教頻道、社會與法頻道、新聞頻道、少兒頻道、音樂頻道8套中央電視節(jié)目和12套中央數(shù)字廣播節(jié)目。市域單頻網(wǎng)按照國家廣電總局地面數(shù)字電視廣播規(guī)劃頻率播出中央廣播電視總臺農(nóng)業(yè)農(nóng)村頻道、紀(jì)錄頻道、戲曲頻道、英語新聞頻道4套中央電視節(jié)目。

3.6 接地線

發(fā)射機內(nèi)部設(shè)備及模塊應(yīng)與機箱接地良好，再將機箱整體接地，采用16 mm銅皮接地，并與接地網(wǎng)充分焊接好，使設(shè)備接地良好。

3.7 天線系統(tǒng)

此次頻率遷移涉及更換的電視發(fā)射天線系統(tǒng)約380余副，其余天線系統(tǒng)則使用原天線系統(tǒng)。其主要原因是原中央和地方地數(shù)項目中，絕大部分配置的天線為UHF四偶極子電視發(fā)射天線，可以繼續(xù)使用。原項目中使用縫隙天線的，如新規(guī)劃頻率帶寬相隔較近，則全部更換為UHF四偶極子電視發(fā)射天線，如規(guī)劃頻率相隔較遠(yuǎn)或天線安裝位置有限，則更換為2副一體化天線。

3.8 接線工藝

接線時強弱電要分離，避免電磁干擾，并使分散接線組成整齊的線束，連接線須放置安全處，室外線須做好防老化防水措施。線路要整齊美觀，盡量避免線路交叉絞在一起。在有橋架的機房，走線須橫平豎直，提前規(guī)劃好線路，避免二次走線。同時減少線路長度，減少信號的損耗，線路鋪設(shè)時要提前做好標(biāo)簽標(biāo)記，便于后期維護。天饋線入機房后需要預(yù)放至雙工器上方，并做好固定，避免因饋線移動而導(dǎo)致連接處虛接打火（虛接對于發(fā)射機傷害巨大，可導(dǎo)致模塊功放管燒毀）。最為重要的是法蘭盤與饋線連接處插芯狀態(tài)，如遇到法蘭盤老化嚴(yán)重的需要及時換新。

3.9 開機運行

發(fā)射機在首次開機時須低功率運行，正常工作后再緩慢增加功率，邊增加功率邊查看各模塊電流狀態(tài)，最終使發(fā)射機達(dá)到最佳工作狀態(tài)。

4 單頻網(wǎng)調(diào)試優(yōu)化

隨著700 MHz頻率遷移工作的穩(wěn)步推進，為了保障廣播電視節(jié)目的覆蓋效果和質(zhì)量，必須對省域、市域、縣域單頻網(wǎng)組網(wǎng)效果進行運行調(diào)試優(yōu)化。其主要目的就是驗證單頻網(wǎng)同步狀態(tài)（解決同頻率、同節(jié)目源在同一區(qū)域正常播出），優(yōu)化覆蓋效果。全省單頻網(wǎng)調(diào)試優(yōu)化工作主要以覆蓋中央廣播電視節(jié)目的頻率為主，共涉及448個臺站896部發(fā)射機。雖然臺站分布廣、發(fā)射機數(shù)量較多，但各同頻發(fā)射機之間距離相對較遠(yuǎn)，覆蓋范圍小（78%以上發(fā)射功率為50 W），部分地區(qū)又有高山阻隔，其重點工作應(yīng)放在地域較為開闊的河西等地（如敦煌市）。

單頻網(wǎng)調(diào)試優(yōu)化，首先要確保同一單頻網(wǎng)使用同一節(jié)目源（在前期中央地數(shù)項目中，中央節(jié)目單頻網(wǎng)節(jié)目信源已具備同一信源，并配置了單頻網(wǎng)適配器），其次就是在單頻網(wǎng)發(fā)射臺之間的重疊覆蓋區(qū)選擇合適的測試點進行固定點測試，通過調(diào)整天線指向改變不同臺站的接收效果，測試信號是否同步。通過調(diào)整時延，達(dá)到最佳效果（測試方法參考《地面數(shù)字電視廣播信號覆蓋質(zhì)量客觀評估和測量方法第1部分:室外固定接收》GB/T 28438.1—2012）。必要時還應(yīng)進行移動測試，分別針對單個發(fā)射臺覆蓋效果和整體的覆蓋效果進行對比測試。在進行同步測試時應(yīng)注意，對單頻網(wǎng)中2個相鄰的發(fā)射臺進行測試時，應(yīng)關(guān)閉周邊同頻發(fā)射機。如接收天線指向發(fā)生變化，應(yīng)重新進行測試。在確認(rèn)回波圖中的主信號時，應(yīng)通過改變其中一個發(fā)射機的延時或者打開（關(guān)閉）發(fā)射機[3]。

5 頻率干擾

頻率遷移完成后，在試運行期間，個別發(fā)射臺存在頻率干擾，干擾原因可能是發(fā)射機濾波器效果不佳、天線指標(biāo)不達(dá)標(biāo)、無線電波在空中互調(diào)產(chǎn)生的諧波，以及無線電頻率次要業(yè)務(wù)侵占主要業(yè)務(wù)等原因所致，如平?jīng)鲠轻紖^(qū)DS-24。

DS-24頻率范圍為558～566 MHz，DS-25頻率范圍為606～614 MHz，2個頻道的頻率劃分不是連續(xù)的，存在40 MHz間隙（566～606 MHz）。根據(jù)《中華人民共和國無線電頻率劃分規(guī)定》“458～566 MHz主要業(yè)務(wù)是廣播，次要業(yè)務(wù)是固定、移動、無線電定位”“566～606 MHz主要業(yè)務(wù)是固定、移動、無線電導(dǎo)航、無線電定位”[4]。

綜上，首先要協(xié)調(diào)解決頻率干擾問題，應(yīng)由當(dāng)?shù)責(zé)o線電管理部門會同廣播電視行政管理部門對照無線電頻率劃分，判斷發(fā)射臺發(fā)射機頻率是否符合劃分規(guī)定，其次通過實地檢測設(shè)備判定發(fā)射系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)備發(fā)射參數(shù)等是否符合無線電管理相關(guān)規(guī)定。如廣播業(yè)務(wù)不符合相關(guān)規(guī)定，應(yīng)由廣電部門消除干擾，如符合相關(guān)規(guī)定還存在頻率干擾，由當(dāng)?shù)責(zé)o線電管理部門按照“次要業(yè)務(wù)不得對業(yè)經(jīng)指配或?qū)砜赡苤概漕l率的主要業(yè)務(wù)電臺產(chǎn)生有害干擾，不得對來自業(yè)經(jīng)指配或?qū)砜赡苤概漕l率的主要業(yè)務(wù)電臺的有害干擾提出保護要求”，由次要業(yè)務(wù)單位消除干擾，維護廣電部門頻率使用合法權(quán)益。

6 結(jié)束語

甘肅地面數(shù)字電視700 MHz頻率遷移工程完成后，將采用單頻網(wǎng)組網(wǎng)方式覆蓋中央和地方的廣播電視節(jié)目，有效利用了日益擁擠的頻率資源，加強了廣播電視無線傳輸覆蓋管理。文章總結(jié)了在頻率遷移過程中功率放大器、電源、天饋線、信號線、天線系統(tǒng)、接地線、接線工藝以及單頻網(wǎng)調(diào)試優(yōu)化和頻率干擾等方面操作的技術(shù)要求，提出了解決方案，有效保障了頻率遷移工程質(zhì)量，保持了全省廣播電視公共服務(wù)水平。