太原市数字移动电视覆盖网的规划与计算

李 平

（山西省广播电影电视局，山西太原 030001）

1 覆盖区设置

太原市数字移动电视覆盖网利用现有庙前山发射台设置发射机，其功率3 300 W（65.2 dBm），工作中心频率722 MHz，海拨1 865 m，相对于市区的高度为1 000 m，距市中心20多公里。在此基础上建立2～3个台的单频网。

（1）太原市覆盖的主要区域是环城高速公路围的矩形，矩形南北30 km，东西15 km;主要区域之覆盖强度应能满足室外便携接收和80～100 km车速的移动接收。

主要区域内由学府街、和平路、胜利街、建设路围成人口和建筑集中的重点覆盖区，重点区南北10 km，东西7 km。重点区覆盖强度应满足室内便携接收和最大60 km车速接收。

（2）环城高速公路围的矩形边缘的几个典型地点到庙前山距离:

阳曲镇（东北角）33公里，海拨950米;

杨家峪28公里， 海拨1000米;

伍 宿（东南角）28公里，海拨850米;

小 店22公里， 海拨800米;

罗 城（西南角）13公里，海拨850米;

西 铭13公里， 海拨950米;

向阳镇（西北角）28公里，海拨850米。

（3）重点覆盖区四角到庙前山距离:

东北角26公里;东南角22公里;西南角16公里;西北角20公里。

2 选取太原市的电磁波覆盖功率密度

选取覆盖功率密度的目标值，需根据室外便携接收和80～100 km车速移动接收的服务要求、室内便携接收和最大60 km车速接收的服务要求，并考虑下列因素:

（1）不仅要满足当前传输的QPSK低码率模式，还要能兼容16/64QAM高码率模式，为今后更多节目和手机电视等新业务的推出留有足够裕量。

（2）不仅要满足良好覆盖的要求，还要满足一年四季不同气象条件下50%的时间良好接收。因此，综合考虑后选取室内便携接收的重点覆盖区的覆盖目标值如下:

·最小平均功率流量密度 -43.8 dBW/m2

· 最小平均等效场强 102 dBμV/m

·重点区外的主要区域之覆盖强度可以降低至少10 dB:

·最小平均功率流量密度 -53.8 dBW/m2

· 最小平均等效场强 92 dBμV/m。

3 主要覆盖区对庙前山发射台的要求

3.1 庙前山发射台的空间传输损耗

表1 距庙前山发射台八个公里数（城区）的中间路径损耗（dB）

说明:表中数据是按工作频率722 MHz，天线相对高度1 000 m，接收高度1.5 m计算的。

分析上表的数据可见，计入环境影响的中间路径损耗（dB）要比自由空间的理论计算值大10～25 dB。

3.2 庙前山发射台需要的有效辐射功率ERP

用式（1）计算庙前山发射台需要的有效辐射功率:

其中:Pt（dBmW）:庙前山发射功率3 300 W合65.2 dBmW，但式（1）是按全向辐射天线条件计算的，从太原覆盖图可以看到，庙前山发射天线的辐射面只需要有90°，是全向的四分之一，故可以认为发射功率提高四倍即增加了6 dB:

Gt:发射天线增益

覆盖要求的发射天线增益经计算为:

表2 ERP值要求的天馈系统净增益Gt（dB）

有效辐射功率ERP

表3 有效辐射功率ERP（dBmW）

4 庙前山发射台的覆盖能力

4.1 对市区的覆盖能力

天馈系统净增益Gt按15 dB、25 dB分别计算;

环城高速公路矩形东边缘的阳曲镇（33 km）、杨家峪（28 km）、伍宿（28 km）和西边缘的向阳镇（28 km）、西铭（13 km）、罗城（13 km）、重点覆盖区四角以及市区中心省广电局（20 km）作为核算地点。

表4 庙前山台在重点覆盖区边缘能达到的覆盖强度（dBmW/m2）

4.2 固定接收的最大覆盖距离

利用公式计算出无阻挡条件下能达到的固定接收距离如下:

5 结果分析

5.1 实测结果

庙前山发射台实际使用四偶极子板天线组天线阵，面向太原方向的两列用四层，其余两列用2层，太原市方向天线增益约15 dB，发射机功率3.3 kW（65.3 dBW），所以有效辐射功率80.3 dBW。

测试使用仪器为AV5462型数字电视综合测试仪（2.2 GHz），接收天线为722 MHz，5.5 dB的垂直天线，考虑到3 mSYV-50-3的软电缆和电缆头的损耗，天线增益按0 dB计算，天线放置在“越野车”顶端，高度为1.5 m，符合移动和便携覆盖测试的要求。

实际收测基本跑遍了全市的大中街道，并且收测了几条小街道，收测中连续监测场强值的变化，记录了重点数据126个，这些数据值以33 dBμV/m到68 dBμV/m变化，相当于-83 dBmW/m2～-48 dBmW/m2或-112～-77.8 dBW/m2，但有一半地点的取值在40～50 dBμV/m（相当于-106 dBW/m2～-91 dBW/m2或-76～-61 dBmW/m2）较为稳定，有1/3～1/4地点的数值在55～65之间分布，即有超过3/4左右的地点场强值在40 dBμV/m以上。

实测数据发现:

（1）发射机工作于QPSK、1/2模式下可以实现多数地点的较稳定覆盖，而少数地点的覆盖会有间断现象，即长期稳定性不佳。（2）发射机工作于16QAM、1/2模式下，只有少数地点覆盖较好，而大部分地点收不到或偶然能解码出图象。

实际收测时分别在QPSK、1/2和16QAM、1/2模式下进行了收看比较，结果验证了上述分析是正确的。收测数据和收看效果也验证了庙前山覆盖能力的核算和结论是基本符合事实的。因此，现有系统目前只能工作于QPSK、1/2模式，若要想工作于更高码率的模式，必须采取进一步的措施，或者提高有效辐射功率ERP，或者构造多站单频网。

5.2 结果分析

（1）覆盖的理论分析与实测实收结果基本上相符。

（2）由于“峭壁效应”数字覆盖与模拟覆盖相比，对天线的场形更敏感。在模拟覆盖中不太追究的场形凹区，对数字覆盖的效果影响明显。

（3）天线的层数不总是越多越好，太多的层数使场型的垂直剖面形状更尖锐（3°～5°）。当天线距覆盖区较远时，工程上不易控制下倾角对准目标区域，覆盖效果反而难好。我们在实测中发现市区东端高速公路上的场强比市区高的多，这很可能就是下倾角的不够大，主功率没有对准市区所致。但同样的下倾角，层数由8层减到4层时，覆盖效果反而大有提高。这说明远端覆盖时层数少些，反而有利于工程上的操作与实现。

（4）在覆盖计算中用不同的公式，结果有显著的差别。

（5）数字覆盖对天线的施工精度和质量有较高的要求，如果没有必要的精度保证，就会造成覆盖场型的变化，远远偏离原设计的预期。

（6）为了工作于16QAM、1/2和64QAM、1/2两种模式，载噪比C/N值要求增加6～10 dB以上，相应的覆盖强度必须增加6～10 dB以上。有效的办法是在市区增加单频网台，提高覆盖强度。

（7）使用16QAM、1/2模式于移动电视时，要求的C/N值≥11.2 dB，此时对应的最小平均覆盖强度是61.1 dBμV/m。以1 kW发射功率（60 dBm）、18 dB的天馈净增益设立发射台，可以计算出覆盖域内若要都达到不小于61.1 dBμV/m的覆盖强度就必须满足中间路径损耗不能超过的限值。

［1］DVB 技术报告.ETSITR 101 190 v1.2.1［OL］.www.download.csdn.net/detail/samsho2/2110039，2012-6-24.

［2］张岷.DVB-T网络的接收与覆盖［OL］.hc360慧聪网广电行DVB技术报告业，2004-06-28.

［3］裴建杰.DVB-T数字电视地面广播之移动接收［J］.广播电视技术，2004（9）:84-86，+4）