国标地面数字电视无线覆盖系统案例分析

郭义国 焦 荣

摘要为解决农村地区人民收看电视难的问题,重庆市正在建立国标数字电视无线覆盖试点。通过建立的发射系统测试各种工作模式,对比系统在不同传输模式下的传输效率和覆盖效果,同时利用该平台对终端的接收性能作对比测试。本文分析了系统构成、原理以及覆盖测试结果。实测表明,本系统方案不仅能够节省系统成本,而且能够保证数字电视的覆盖效果,特别适合于我国农村地区数字电视的无线覆盖工程。

关键词发射机;数字电视;工作模式;场强

中图分类号TN文献标识码A文章编号1673-9671-(2009)112-0020-02

为解决农村地区人民收看电视难的问题,重庆市率先在武隆、荣昌建立国标数字电视无线覆盖试点,主要测试地面数字发射设备是否适合我市覆盖要求;通过建立的发射系统测试各种工作模式,对比系统在不同传输模式下的传输效率和覆盖效果,同时利用该平台对终端的接收性能作对比测试;目的为整个重庆市的整个地面电视无线覆盖提供可行的参考依据。荣昌电视台有幸作为实验试点之一,全程参与了荣昌县国标地面数字电视无线覆盖工程的建设工作,并配合相关技术部门、设备提供厂家一起完成了覆盖效果的测试工作。根据规划,整个重庆市数字电视无线覆盖采用我国自主知识产权的数字电视地面广播标准GB20600-2006,该标准是我国创新的、适合中国国情的地面数字电视广播传输系统(DTMB),也是完善农村广播电视公共服务体系,实现数字电视无线覆盖的理想方案。荣昌系统计划利用五个电视频道,传输35套电视节目和10套以上广播节目,实现了荣昌县农村大部分地区数字电视的无线覆盖。

荣昌县地处我国西南地区,地貌呈浅丘带状地形,东西走向。县城内有线电视发展良好,本系统主要解决农村地区覆盖问题。荣昌县凉平和厂益民发射点规划覆盖如图1所示(图中■处)。

根据地理位置关系,本系统在该县所辖的东南部和西北部各建一个发射站,地点选为益民厂和凉坪,以实现对西发射站的西南部180°,半径20公里范围,东北部半径8公里范围和东发射站的北部偏西180°,半径15公里范围内85%以上地区广播电视节目地面数字电视信号的良好覆盖,信号场强在上述范围内不低于30dBμv。并通过发射天线的偏置设计,避免对本县以外地区广播电视信号的干扰,界外场强低于20dBμv。

本系统的前端信源系统设在荣昌县县电视台机房内,包括编码复用、加扰、调制、合成、光纤传输等几个部分。利用五个电视频道,采用国标地面数字电视技术,传输电视节目35套以上,广播节目10套以上,每套电视节目码率平均不低于2.35Mbps。前端信源系统如图2。

重庆市局前端系统将节目编码复用成IP流后,通过光纤IP网络传至荣昌县电视台机房,经IP复用器复用成5路TS码流,其中一路为本地节目留有复用接口,五路TS流信号经加扰、激励器调制、在射频上合成后再分配,进入光发射机,通过既有光纤传至益民厂、凉坪发射站,各发射站经光接收机接收后传至发射机,发射机进行选频并分别将每一个频道信号的功率放大到100W后发射。

1系统实现

根据系统设计方案,在荣昌县凉坪和益民厂共建两个发射主站,各使用五台单频道100W发射机,覆盖境内的大部分农村地区,并根据覆盖情况在适当地点建设两个光纤直放站进行补点发射,后期建设时在信号盲区再采小功率无线直放站进行小功率补点,以实现对全县境内的所有农村地区地面数字电视的良好覆盖。

1.1前端信源系统

前端信源系统共分两个机柜,第一个机柜装有IP复用器,本地节目编码器,加扰机,本机柜输出5路TS码流,送至激励器机柜。第二个机柜装有激励器,射频合成分配器,光发射机等。用户管理系统(SMS)可通过网线对节目进行加扰配置和用户管理信息的设置。

根据系统设计要求,前端信源系统必须提供高质量的信源和信道编码质量,重庆市局前端对节目的编码器的选择有一套严格的规定,要求信号压缩率高每套节目的平均码率小于2.35Mbps,保证信道利用率,同时要求编码效果好,达到标准清晰度节目要求,因此市局全端系统采用了高质量的编码系统。要得到高质量的信道质量,就必须采用高性能的激励器,在荣昌前端系统,采用了加拿大UBS全进口激励器,其射频信号的MER可达到38dB以上,合成分配器采用了微带合成分配设计,在整个分米波全频段内实现良好的合成分配,分配器预留了3个接口,为下一步直放站补点留出备份。光发射机根据光传输距离的远近调节输出电平,使两个机房内的光接收机输出电平一致达到设计的要求。

1.2发射系统

光接收机解调输出信号电平信号为0dBm,经频道选择器滤波放大后每个频道信号电平为0dBm,在本系统中,频道分配为DS-37, DS-39, DS-40, DS-44, DS-46;频道选择实现时,对隔频道信号采用直接频道滤波、放大调整的方法实现,对邻频信号在70MHz采用先下变频到中频70MHz,在70MHz上进行声表面滤波处理,上变回到发射频率,再进行电平调整处理,将电平调整到0dBm输出。频道选择器出来的单频道信号分别进入激励级功放,再进入100W功放单元,经双工和三工器输出至天馈系统。

发射系统设备由成都成广电视设备有限公司提供,共分三个机柜,机柜1由光接收机、频道选择器以及两个单频道100W发射机(含激励单元和100W功放单元)、控制系统、风冷系统、电源等部分组成;机柜2由三个单频道发射机(含激励单元和100W功放单元)、控制单元、风冷系统、电源等组成;双工器和三工器一起安装在机柜三内,显得美观大方。

发射系统的调试工作尤为重要,系统在出厂前先进行厂验,保证各项指标要能达到设计要求,在现场安装时要对光链路进行仔细的调试,光链路指标好坏将直接影响到整体发射指标,首先要调节光发射机的输出电平,满足光接收机解调条件,再调节光发射机的调制度,使得光接收机输出的射频信号最优,使其输出MER达到最高,最后调节光接收机输出电平,满足选频器输入条件,同时保证MER不被恶化,接下来对每个单通道发射机的各个关键部件进行调整,使得整体输出的各项指标满足要求。在本系统的两个发射站的每个频道信号的带肩比都超过38dB(@±4.2MHz),MER均大于32dB。

本系统的多工器包括一个双工器和一个三工器,DS-40和DS-46进行双工,DS-37、DS-39和DS-44进行三工,合成后的两路射频信号通过两付天线发射出去。多工器采用星形结构方式。

1.3发射天线

采用两付天线对信号进行发射,采用六层偶极子筒型垂直极化天线。该天线设计功率容量3kw,频率带宽100MHz,可满足多工使用的要求。发射天线单元采用筒形结构,天线系统进行了适当的相位补偿优化,同时功率分配器采用多级切比雪夫变换以获得更好的宽带特性。该天线采用不锈钢制作,具有防腐力强、使用寿命长的特点。其主要优点是结构简练轻巧、易于制作和运输,驻波比特性好,频率带宽较宽,可满足100MHz间隔范围内的多工器的要求。

六层筒形垂直极化天线系统 由6对筒形天线振子、3根分馈线、一只3:1功率分配器和一只λ/4调配线组成。主要技术指标如下:

1)频率范围:470～800 MHz /指定电视频道中心频率±50MHz;2)功率容量:1.4KW;3)天线增益: 9.8dB;4)驻 波 比: S≤1.10;5)方 向 性:全向(220○弱向);6)极化方式:垂直;7)波束填充:>8﹪;8)系统重量: 100kg。

2地面数字电视覆盖测试

2.1国标工作模式的确定

由于本系统作为重庆地区的试点工程,主要承担测试任务,主要进行不同工作模式下面的对比测试,检验系统在不同传输模式下的传输效率;利用该系统进行不同接收终端的性能测试,为终端的采用提供参考。因此工作模式的选择主要参考广电总局推荐的七种工作模式。

根据市局的要求,重点测试工作参数C=1 16QAM 0.8 PN=595 720以及C=3780 16QAM 0.8 PN=420 720两种模式,并对比进行实验。由于37,40,44在一付天线,39,46在另一付天线上,为了对比同模式下不同天线,同一天线不同模式的覆盖效果,因此对37,44,46频道选用第5模式,对39,40频道选用第4模式。

2.2测试方法

根据现实测试条件,制定测试点选择原则,具体的测量位置上应保证测量过程中能够安全顺利的进行,保证接收天线的极化方式与发射天线的极化方式保持一致,选择的位置应尽量避免严重的遮挡或干扰,选择有代表性的测试点,适当减少测试的工作量。固定接收测试选用了标准电视测试天线,架设高度离地面四米,采用标准的电视场强仪,转动天线得到某个频道最大场强值,停止转动并记录所有频道的场强,并观察机顶盒接收效果,记录其显示的信号强度及信号质量。

2.3覆盖测试结果分析

以接收益民厂方向的信号为例,单/多载波对比测试表1。

测试结果说明:在荣昌县境内选择了38个测试点,其中有两个测试点机顶盒未解出图像,在交叉区,机顶盒也能正确解出图像,但其显示C/N要降低。

3结束语

经过测试,荣昌县地面数字电视无线覆盖工程,实现了我县境内大部分农村地区的数字电视无线覆盖。由于系统本身在设计上具有良好的扩展性,易于实现其它地方的补点覆盖。只要广电系统的光纤能够到达的地方,大范围补点时可采用本系统的单频道发射方案,小范围补点时可采用多频道宽带放大方案。

本系统方案不仅能够节省系统成本,而且能够保证数字电视的覆盖效果,特别适合于我国农村地区数字电视的无线覆盖工程。

参考文献

[1]管云峰,梁伟强,何大治.地面数字电视国标中ADTB—T技术特点及应用[J].电视技术,2006,12:49-52.