地面无线数字电视系统传输覆盖措施分析

王友桂

(霍邱县广播电视台,安徽 六安 237400)

0 引言

无线数字电视系统传输覆盖在当前行业中表现出非常显著的优势,投资成本和卫星数字电视相比较低,而且推广范围更广。 系统建设无需敷设线路,对城市化建设、自然环境均不会造成直接的影响。 但是,地面无线数字电视系统传输覆盖还是存在着一些不足,比如建筑物会挡住传输信号,导致无线覆盖范围存在限制、接收模式契合性差等问题。 为此,要想进一步加强无线数字电视传输覆盖效果,务必全面分析潜在问题。本文以无线数字电视系统传输覆盖为对象,介绍基本覆盖形式,提出优化传输覆盖效果的有效措施,促进在当前行业中的稳定发展。

1 地面无线数字电视系统传输覆盖

地面无线数字电视系统传输覆盖技术创新主要表现在技术成本、推广范围等方面,对比有线电视传输覆盖技术,不需要敷设线路,更是增强了抗干扰性[1]。 现场施工方面,地面无线数字电视系统传输覆盖技术的线路敷设比较简单,施工量也非常小,整体造价低。 分析系统传输覆盖的实践应用效果,该项技术的稳定性更强,恶劣天气不会造成严重的影响,有效保证了信号传统覆盖的效果,也切实提升了广播电视台节目收视率。 根据对地面无线数字电视系统传输覆盖方法的了解,常见的传输覆盖方法有多频网、单频网、综合组网3种。 下面围绕这3 种传输覆盖方法的应用与优缺点作出分析。

1.1 多频网

多频网在传输覆盖方法中比较常见,多频网应用的发射机频率不同,可进行有效传输,每个发射机独立运行,不存在干扰。 但是多频网需要使用大量的稀缺频谱资源,在宽带无线通信、广播业务飞速增长的当下,运营商必须认识到频率短缺的问题,并且广泛应用高频谱效率传输技术[2]。

1.2 单频网

地面数字电视、多媒体广播系统中,单频网是非常重要的组网技术,网络范围内的发射机均可使用相同频率,实现一套节目的传递,提高无线频谱资源利用率[3]。 利用单频网,还可以降低单一发射机功率,服务区域范围内的信号覆盖均匀度得到加强。 然而由于电波多径干扰的存在,需要进一步优化设计单频网系统,建议采用OFDM 多载波技术解决。

常见的单频道除了DAB 这一传统形式外,还包括DVB-T 基础上的单频网。 地面数字电视以及移动多媒体广播单频网在很多国家都有应用,而且单频网技术也非常成熟,其原理与蜂窝网、无线局域网等为代表的无线网络有很高的相似度,地面数字电视、多媒体广播网络按照实际需求,精准覆盖给定区域[4]。 这里的“给定区域”,可能是国家、县城等任意地区,网络服务区域必须保证信号质量。 使用单一发射机通常很难全部覆盖较大的给定区域,此时便要利用多个发射机,调整频率与功率方案。 针对频谱资源利用率方面存在的问题,单频网通过发射机,可在同一频率进行相同数据的传输。多频网和单频网对比,后者更能实现同一节目只采用同一频率的大规模覆盖,还有利于提高频谱利用率。 因此,单频网在覆盖全面性、均匀性、抗干扰性、功率利用率、稳定性、频谱资源利用率等方面优势更为明显[5]。

1.3 综合组网

各个地区的地形条件与环境必然存在区别,一些地区的地形复杂,如果只是运用多频网、单频网,很难保证地面数字电视无线的覆盖效果。 为此,建议根据实际,将单频网、多频网综合运用,以综合组网形式进行设计,可有效扩大信号覆盖范围。

2 地面无线数字电视系统传输覆盖的重要指标

2.1 发射参数

地面无线数字电视系统传输覆盖所有的指标中,发射参数不能予以忽略。 在发射参数范围内的天线高度、发射机功率和馈线损耗等,会直接对发射参数带来一定程度的影响,馈线损耗、发射机一般和实施效果有关。 若信号传输覆盖范围较广,代表发射天线高度也比较高[6]。

2.2 发射频率

地面无线数字电视系统在传输时重点考验了光学性,这主要是与发射频率有关。 若电磁波穿透性较差,信号传输范围将会缩短;若发射频率比较高,此时数字信号极有可能遭到环境吸收。 要想控制地面无线数字电视系统传输覆盖始终在合理范围内,建议科学设置发射频率,以470～700 MHz 为准[7]。

2.3 天线极化

天线极化包括垂直极化和水平极化两种形式,这两种天线极化形式分别会在地面无线数字电视系统传输覆盖上存在相应的影响。 若信号分布地点位于近区场,垂直极化的优势更为明显[8]。 在发射功率一致的情况下,水平极化则更具有应用价值,并且拓宽信号覆盖范围。 若环境条件复杂,需要采用垂直极化天线,不仅安装效率高,还可以节省成本。

2.4 接收参数

系统传输覆盖的天线性能起到了决定性作用,主要在于天线灵敏性和高度等,若其中一项参数存在问题,将直接影响到信号传输覆盖的实际效果。 提高天线高度可以相应地加强信号接收灵敏度,也与信息传输、实际覆盖效果和单频网合理覆盖有直接联系。

2.5 信道调制参数

单频网的建设要重点分析建设行为和接收速度这两项因素是否会受多载波数量的干扰,信道调制采用的方法与编码率,信号传输、接收的影响因素,对信号质量具有消极作用。 载波模式、保护间隔也应该科学设置,这主要与单频网发射机距离有关。

3 地面无线数字电视系统传输覆盖可行方法

上述地面无线数字电视系统传输覆盖的方法主要有两种,即多频网和单频网。 其中多频网适合在近距离地区使用,如果覆盖频点不一致,便可优先采用多频网,确保地面数字电视覆盖的完整性。 若无法保证信号向覆盖范围传输的及时性,则需要采用单频网,有助于提升小功率布点,扩大信号传输的覆盖规模。 虽然多频网、单频网实际应用条件存在一些差异,但是组网模式相同,两种覆盖方法的关键设备为发射机、辅助设备。 如果是单频网,有开放式网络结构、封闭式网络结构两种,有利于消除信号传输覆盖存在的消极影响。单频网一般采用信号传输覆盖组网,虽然该方法能够覆盖大量发射台站,提高所在区域信号传输质量,但依然面临一些问题,发射频率更是会对其造成一定程度的影响。 所以,提前确定好发射频率范围非常重要,可以加强信号覆盖的有效性以及信号质量。

站在组网的整体视角,单频网作为主要模式,可以产生数字信号的峭壁效应,而且该效应和功率效应还能够保证均衡性,以免发生同频干扰的现象,实现诸多发射台全方位覆盖,提高信号传输质量。 实践中必须按照既定要求、遵循预定频率,实现信号全面覆盖,确保时间统一和同步。 发射站台所在位置相邻,则应该按照间隔规定,最大程度降低同步干扰现象的发生率。单频网的标准为等边六边形,设计范围广,等边三角形方法的设计范围则相应有限。 如果采用六边形方式,那么发射机数量以7 个为准,位于中心的发射功率相对小,周围6 个发射机的功率相同,采用定向发射天线,那么覆盖区域则为六边形。 如果信号覆盖范围需要进一步扩大,便可加工六边形组合起来。 等边三角形单频网的实际运用,发射台一般使用3 个,且设置的发射功率相同,存在形态为等边三角形,天线采用定向发射,覆盖区域为三角形状态。 如果需要拓宽覆盖范围,可以直接将三角形连接。

系统设置环节按照所在地区的地形条件、组网模式,若地形规范,建议发射点功率比较大,若地形为长方形,需要应用小功率组网模式,保证信号传输、覆盖的效果。 在地形欠缺规范性的情况下,所在区域应该率先应用大功率组网模式,进一步扩大信号覆盖规模。

4 地面无线数字电视系统传输覆盖优化建议

根据各个地区目前地面无线数字电视系统传输覆盖建设实践情况,传输覆盖系统、覆盖质量的基本情况并不完全相同。 为了解决系统传输覆盖质量问题,分别从发射机传输功率、信号强度、机械接收性能、漏缆与覆盖方法、接收端5 个方面提出优化建议。

4.1 发射机传输功率

为了提升地面无线数字电视系统传输覆盖质量,发射机传输功率是非常关键的渠道之一。 由于我国各个地区的地形山貌不同,且具有复杂性,发射信号之后信号传输、接收均存在一定干扰因素,导致接收质量受到影响。 为此,广播电视台在建设地面无线数字电视传输系统期间,需要根据测试以及结构安装基本情况,提升系统发射机传输功率。 当发射机的传输功率得到提升后,信号在传输时的效率将得到提升,而且还可以避免信号衰减导致的信号传输覆盖质量降低问题。 此外,要想提高发射机传输功率,还可以调高发射天线,保证信号覆盖整体质量。

4.2 信号强度

为了发挥信号强度对于地面无线数字电视系统传输覆盖质量的提升优势,按照各个地区当前建立的信号传输系统覆盖规模与质量情况,优先采用数字电视转发器,该装置可以有效提高信号质量,而且为覆盖规模、覆盖效果等提供保障。 数字电视转发器通常在山谷、地下隧道的地区比较常用,同时利用设备检测这一方式,可以实时了解地面数字电视信号的强度。 安装了数字电视转发器后,信号强度得到提升,而且该装置的改造不需要过多的成本,具有较好的经济性。

4.3 机械接收性能

在提高机械接收性能这一方面,以地面无线数字电视系统传输覆盖质量为前提,促使所有接收设备的接收性能得到提高。 根据系统传输建设和系统调试的实操经验,发现一些县市的广播电视台采用的接收设备均面临不同程度的老化现象,很多设备性能不高,必须及时予以淘汰,而且更新设备必须一次配置到位,应优先选择性能高的接收天线与接收机,同时开展无线数字电视系统优化设计,以显著提升信号传输覆盖整体质量。

4.4 漏缆与覆盖方法

在全国各个地区广播电视台地面无线数字电视系统的建设中,漏缆有着非常广泛的应用,其覆盖距离长、均匀性高。 但需要重点防范信号覆盖环节的问题,要根据建设实际情况加强应用灵活性。 综合全国各个地区的建设经验,多采用辐射天线来决定具体的漏缆形式,辐射天线可以保证相互连接,加强数据输出质量。 对于覆盖方式的选择,单频网与多频网覆盖方式均可得到应用,其中单频网利用功率补点达到全区域覆盖的目的,多频网通过网络组建形式进行覆盖。 行业中单频网的应用效率更高,通过单频组网有利于消除信号覆盖存在的影响因素,使优化方式得到进一步优化。

4.5 接收端

系统建设与传输覆盖方面,接收端主要通过增强接收机的接收功能,解决信号覆盖领域存在的问题,应用性能与增益较高的接收机和接收天线,或者是采取分集接收法,均可提升信号电平接收率。 分集接收法在应用过程中,要重点控制天线与接收机间距,以免各个信号存在相互影响,此外,一定功率条件下可将电平增加5%左右。 开展空间分级期间,明确天线所在水平位置,保证水平方向的天平距离1/4 波长,可以加强信号接收信号之间的独立性。

5 结语

综上所述,在地面无线数字电视系统传输覆盖建设实践过程中,工作人员需要结合所在地区的地形环境制定针对性的方案,在保证地面无线数字电视系统传输质量与效率的基础上,不断扩大传输覆盖范围。应用先进接收设备与技术,进一步提高系统建设水平,做好地面无线数字电视信号的调度与监控工作,解决系统传输覆盖面临的问题,全面推动行业发展。