地面数字电视单频网覆盖方法研究

诸景强

摘要：单频网作为地面数字电视广播系统覆盖最常用的方法，在我国广播电视综合信号覆盖网络系统中占据着非常重要的地位。本文对地面数字电视单频网信号的主要特点进行介绍，对常见的地面数字电视单频网覆盖方法进行分析，并结合总局项目《基于AVS+和DRA标准的地面数字电视单频网应用示范》在我市试验的情况进行分析。

关键词：地面数字电视；单频网；覆盖方法

中图分类号：TN949.197 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2017）03-0109-01

1 地面数字电视单频网信道的主要特点

近些年来，随着数字电视的应用越来越广泛，数字电视技术也在不断发生着改革和创新。目前应用最广的数字电视播方式主要有卫星传播、地面传播和有线传播，其中地面传播是数字电视最主要的传播方式，基于AVS+、DRA标准的DTMB乃是国家政策大力扶持自主知识产权标准，其推广应用将对电视产业产生深远影响。大尺度效益和小尺度效应是描述地面数字电视单频网信道的主要表征，其中大尺度效益主要表示无线覆盖的区域和面积大小，小尺度效应则主要用来描述信号在短时间、短距离的强度适应。分析地面数字电视单频网信道的特点，主要可以从电磁波传播特点、信道传播所处地理环境的复杂性和多样性、接受范围的灵活性和适应性。下面从这几个方面对地面数字电视单频网信道的主要特点进行分析[1]。

1.1 地面数字电视单频网信道电磁波的传播特点

（1）电磁波在传播过程中若无障碍物阻挡，那么其传播形式为直射波，此时数字电视接收到的信号强度最高；（2）电磁波在传播过程中遇到障碍物或传播反射点时，直射波将会变为多径反射波，由于有部分电磁波的传播方向发生变化，导致多径反射波的信号强度较直射波有所降低；（3）当电磁波在传播过程中遇到比较大的障碍物如高山或大型建筑时，可能需要多次折射才能到达信号接收点，在此过程中电磁波将形成绕射波，绕射波信号强度与反射波相近；（4）当电磁波在传播过程中经过的空气分子受到了离子的刺激时，电磁波信号会产生二次发射，并在漫反射的原理下到达信号接收点，经过漫折射的电磁波会形成散射波，散射波信号强度最弱。

1.2 地理环境的复杂性和多样性

地理环境的复杂性和多样性一般体现在地面数字电视单频网信道传输过程中所经过的典型区域。一般分为[2]：（1）城区建筑物较密集的居民小区等，居民小区具有用户密集、建筑物相对规则的特点；（2）在地势平坦的郊区及农村的应用，此类地形对数字电视信号传播的阻碍较少，但用户也相对较为分散；（3）在偏远地区，地势较为复杂的区域。

1.3 信号接收点在接收范围上的灵活性

信号接收用户按照接收方式可以分为两大类：固定接收用户和移动接收用户。其中固定接收用户主要是靠天线来实现信号的固定接收，移动接收用户则通过天线确保在0.5米的移动范围内实现最佳的信号接收效果。一般来说，为了确保接收信号的稳定性，信号接收天线一般要放置于高出地面1.5米-2米左右的位置。

2 地面数字电视单频网覆盖方法

2.1 地面数字电视单频网覆盖区域分析

确定地面数字电视单频网的覆盖区域需要具体分析信号接收点的实际地理环境，根据现场具体情况选择最合适的信道传输模型，其中时间概率和地点概率是在选择信道传输模型時需要重点考虑的。时间概率主要是需要考虑不同时间点该区域信号接收点的集中情况并以此为依据确定该区域的场强分布；地点概率及数字电视信号到达信号接收点的概率，为了保证用户的使用效果，应当确保信号接收率达到95%-100%。

2.2 设置单频网的数字平台

鉴于单频网与多频网的本质性区别，在使用单频网播出时，必须增加中间设备。为了确保单频网通信的稳定性，通常有主用路和备用路，用于特殊情况下的信号切换，为了实现这一功能，需要在单频网系统中增加适配切换器，其功能是在主单频网适配器发生故障时自动切换至备用单频网适配器，当主单频网适配器恢复正常后，再重新跳转至主单频网适配器。

在单频网技术出现之前，对于功率变化幅度较大的信号接收点，通常需要采用提高发射功率的方式增大信号接收点的功率富裕量，以确保接收点的正常接收，但盲目增大发射功率会导致严重的功率浪费。单频网数字平台的出现则很好的解决了这一问题，由于其可以使得信号接收点同时接收多个发射机的直射波信号，还能检测并接收多路反射波和折射波信号，这些信号强度的叠加能有效满足信号接收点功率变化幅度的要求，对信号发射机的功率要求大大降低。因此单频网数字平台的出现不仅提高了网络覆盖效率，还提高了功率覆盖效率[3]。

2.3 单频网试验项目的实际效果

基于总局批准的广东省高清节目频率规划，在河源地区选择3个发射点（河源市广播电视微波站、紫金笔架山广播电视微波站、东源县电视台），采用我国自主创新的AVS+、DRA音视频编码技术，以及国标DTMB信道编码技术，构建基于“AVS+、DRA、DTMB”三大技术标准的地面数字电视单频网应用示范系统，通过3个点的1kw发射功率组成单频网，播出1套高清、4套标清、一套DRA广播，开展省台高清电视节目示范应用。河源微波站、东源电视台在城区内，天线高度海拔80m，紫金微波站在山区，天线高度海拔800m，组成单频网发射播出，从接收效果看，在单点覆盖半径7km范围内，道路和室内靠窗口都能良好接收，3个发射点或两个发射点信号可及范围内都能正叠加，没有阻挡单点信号可及30km。信号指标经广科院测试验收，指标都能达到或超过设计标准。

2.4 单频网的参数、频率的选择

关于单频网的参数及频率选择，需要考虑到实际使用环境中需要传输节目的数量以及信号接收点对接收效果的要求，同时需要考虑到各信号发射点的距离和所处环境，从而确定所采用的编码方式。单频网的参数选择不同，其组合模式就多种多样，不同的组合模式都具有特定且各异的传输效率和抗干扰能力。选择合适的组合模式是业务顺利开展的重要保证，由于目前模数同播的情况在我国尚普遍存在，因此在寻找合适的频道时，应当以负担较小、电磁环境良好为基本原则，客观分析无线电视频谱使用情况，并在此基础上合理选择发射机的发射位置，一般利用基础条件较好的原广播电视发射台进行频率规划，根据单频网的覆盖特点进行布点。如我市48频道单频网布点可以从试验项目中的河源微波站、紫金微波站、东源电视台3个点进行扩展，可以增加桂山，东源县的灯塔、蝉子顶，龙川县的县发射台、佗城、鹤市、丰稔、霍山、赤光等，以及连平县、和平县的央视覆盖选点进行布点，基本可以覆盖全市大多数人口，满足城区和农村的广播电视收看需求，特别是在农村广播电视覆盖中发挥重要作用，为应急广播的广泛应用奠定基础。

3 结语

社会的不断发展对地面数字电视的通信质量提出了更高要求，单频网技术的出现，在很大程度上满足了人们对高清数字电视的观看要求，因此相关工作人员应当不断完善单频网技术，提高通信稳定性及信号质量。

参考文献

[1]孙宁.地面数字电视单频网组网模式及节目分配网络研究与分析[D].北京邮电大学，2010.

[2]杨延冬，呼和，黄艳萍，吕倩.地面数字电视广播单频网（SFN）组网关键技术与测试方法[J].中国有线电视，2014（S1）：374-377.

[3]蔡凡，王丹丹，何大治.应用于地面数字电视单频网的时钟锁频技术[J].电视技术，2014（18）：92-95.