数字电视地面移动广播覆盖技术优化方案研究.pdf

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1、数字电视地面移动广播覆盖技术优化方案研究姜涛本文作者姜涛先生，山东电视台发射台工程师。关键字：数字地面广播DMB-TOFDM发射机数字电视是继黑白电子电视、彩色电视之后，电视发展到新阶段的成果。其覆盖方式主要有卫星、有线和地面3种。这其中，地面覆盖方式由于传输信道复杂，其理论的构建和技术实施都面临巨大的挑战。面对这一难题，山东电视台坚持进行了数字电视地面广播实验项目的实践，结合实际的现场收测数据，对地面覆盖情况进行分析，提出了一套可行的数字电视地面移动广播覆盖的优化方案。项目前期准备在传输标准上，山东电视台数字电视地面广播实验采用了清华大学DMB-T多载波方案

2、。发射机采用1kW全固态数字电视发射机，频段为33频道670~678MHz，通过双工器与现有的31频道发射机共用一套天馈线系统。天馈线参数为：四层四面偶极子天线；水平极化方式；天线增益为11.28dB。发射机放置在山东电视台燕子山发射台,燕子山海拔274m，山顶架设的发射天线的铁塔高度为76m。系统实测山东电视台数字电视地面广播实验系统建成后，为掌握数字电视地面广播实验的覆盖情况，工作人员对发射信号场强进行了大量的实地收测，掌握了大量的第一手资料。结合收测数据，我们对山东电视台数字电视地面广播实验覆盖情况进行了分析，根据不足之处提出了优化方案，并在对优化方案进

3、行理论上的可行性分析的同时，从实践上进行进一步的验证。在接收设备上，我们采用数字电视车载收测设备，包括车载电源、支持DMB-T方案数字电视机顶盒、液晶显示器、鞭状车载天线(型号为TQC-700B，增益4dB)、数字场强仪等。通过对济南地区数字电视地面广播实验的实地初步收测，我们发现该系统有如下优点：(1)数字电视地面广播可以实现复杂条件下，各种反射波并存时可以稳定接收，这在模拟电视方面是不可能实现的；(2)数字电视地面广播可以实现移动接收，在城区道路及郊区公路甚至高速公路上的快速移动(120km的车速)，都可以实现稳定清晰的接收。而系统的缺点同样明显。与共用一

4、套天馈线系统的31频道10kW模拟电视发射系统相比较，该数字电视地面广播系统的覆盖范围仍嫌不足，此外，系统的“峭壁效应”明显。接收场强及接收效果表明，在“峭壁效应”发生的门限点之前，接收到的图象声音质量几乎没有变化。但是，当信号电平低于门限电平时，图象质量急剧下降，屏幕上出现严重的马赛克现象或静帧现象。而模拟电视的接收边界拥有数公里的覆盖范围，虽然随着接收场强的降低，屏幕上的噪波会增多，但不会出现马赛克或静帧现象。数字电视地面广播除了具有模拟电视地面广播一样的舆论宣传作用外，其一大优势就是可以支持移动接收，在移动的交通工具上可以收看到清晰的电视节目。对以上出现

5、的问题进行分析，并提出有效的解决方案，是保证数字电视地面广播发挥优势，顺利开展市场化运作的必要保证。系统优化对信号场强的收测及覆盖情况的实测表明，山东电视台数字电视地面广播的覆盖范围还不能达到市场化运作的要求。因此，我们从提升发射机的功率、天线的极化方式、激励器线性校正、单频网(SFN)的构建等方面，对系统进行了优化，并实施验证。发射功率的提升数字电视地面广播与模拟电视地面广播具有相同的电波传输理论，因此，在接收门限场强固定的情况下，提高数字电视信号的场强必定会增大数字电视的覆盖范围。并且，由于数字电视地面广播的“峭壁效应”，数字电视信号场强的增强对覆盖范围的

6、扩大的影响，会较之模拟电视更为明显。根据数字电视实验系统的实验数据表明，在济南市的郊区，符合高斯信道特点的地区，数字电视信号场强每增加1dBμ/m直线覆盖距离将增加1km。如夏口距发射台距离46km，接收的信号场强为22dBμ/m，济阳西距发射台距离41km，接收的信号场强为27dBμ/m，孙耿距发射台距离30公里，接收的信号场强为38dBμ/m。现有的数字电视实验系统采用了基于正交频分复用(TDS-OFDM)多载波调制技术的QPSK调制方式，传输码率为5.4144Mb/s，在8MHz带宽内传输一套电视节目。为有效的利用频带资源，在同样的带宽内传输更大量的电视

7、节目，将采用更高级别的调制方式，如16QAM、64QAM。根据同样采用正交频分复用(OFDM)多载波调制技术的欧洲数字电视地面传输标准DVB-T的实验数据，较之QPSK调制方式，如果采用16QAM，需要增加7dB增益；如果采用64QAM，需要增加9dB增益。这意味着在现有数字电视信号辐射场强的情况下，采用高传输码率的调制方式将进一步的降低数字电视的覆盖范围。基于以上分析，扩大现有数字电视地面广播实验系统的覆盖范围，必须提高数字电视信号辐射场强。在现有系统条件下，可以考虑增强发射机的发射功率来达到提高辐射场强的效果。现有的数字电视实验系统采用的发射机，是基于清华

8、大学数字电视地面广播传输方案DMB-T