地面数字电视多站模式下的覆盖门限理论计算模型

钟 凤

1 单站与多站覆盖时覆盖门限的区别

单站覆盖时，覆盖区内任意接收点p只接收到一个信号，该信号即为欲收信号，p点场强大于等于该站覆盖门限。满足该条件的任意p点组成的集合区域，即为该单站覆盖区。

在E1、E2、E3……En多站覆盖时，覆盖区内任意接收点p接收到小于等于n个信号，其中，Ex场强值最大，Ex即为欲收信号，其他n-1个信号均为非欲收信号。非欲收信号场强叠加合成形成有害场，对欲收Ex造成干扰。此时，该任意点p的Ex欲收信号的覆盖门限不再是Ex单站覆盖时计算所得的可用场门限值，非欲收信号合成的有害场，对欲收信号造成干扰，使Ex欲收信号多站时覆盖门限大于单站覆盖时覆盖门限，二者差值大小为TD，即在Ex站覆盖区域内，任意点p场强必须大于或等于Ex单站覆盖门限加上TD值。

2 多站覆盖门限的理论计算模型

假设E1、E2、E3……En，n个地面数字电视覆盖发射台站，在覆盖区内任意一点p，该P点的欲收场强门限值计算步骤如下。

2.1 分别计算每个站的单站覆盖门限

根据《VHF/UHF频段地面数字电视广播频率规划准则》GY/T237-2008和《地面数字电视广播传输系统实施指南》GY/T236-2008， 对 E1、E2、E3……En单 站最小等效场强和最小中值场强进行计算。步骤如下：

接收机输入端等效噪声功率

接收机最小输入信号功率

最小等效场强

最小中值场强（室外移动接收）

2.2 非欲收信号有害场计算

假设N站覆盖时，第X发射点为欲收信号，其他n-1信号为非欲收信号，对非欲收信号进行场强叠加计算有害场Sum（E非）值。

计算各非欲收发射点到Ex覆盖区内任意点P的传输时延，得到TOA1、TOA2、TOA3……TOAn-1。取最小传输时延的两个信号最小等效场强，按K-LNM法进行功率合成，合成功率设为Sum（E非1）。将Sum（E非1）与第三最短传输时延的可以场强按t-LNM法进行功率合成，最后依次计算得出Sum（E非）。

2.3 第X个发射点覆盖区域内p点可用场门限值为

2.4 K-LNM计算法

第一步：将均值单位转换成奈培单位N

根据公式

第二步：计算Mi和Si2

第三步：计算M和S2

第四步：确定近似对数正态和分布参数

第五步：单位从奈培转换为dB

3 实例计算

设有A、B、C三个发射点组成多站覆盖网络对M省农村地区进行地面数字电视覆盖。三站发射功率均为0.5 kW，发射天线高度均为70 m。假设A发射点发射信号最小等效场强为30 dBμV/m，发射频道DS-10，fa=203 MHz；b发射点信号最小等效场强为35 dBμV/m，发射频道DS-16，fb=498 MHz；c发射点信号最小等效场强为37 dBμV/m，DS-36，fc=698 MHz。在交叉覆盖区有一点p，该点p该点距A发射点22 km，距B发射点20 km，距C发射点15 km，已知C发射点为欲收信号，A、B发射点为非欲收信号。

3.1 计算该三站接收最小中值场强值（室外郊区移动）

h1=70m,则R'=R=10m

根据公式6：

Lhc=-8.29 dB；LhA=-6.968 dB；

LhB=-7.93 dB

根据公式4：

EC=54.31 dBμV/m；EA=45.97 dBμV/m;

EB=51.95 dBμV/m.

3.2 使用K-LNM法计算Sum E非ab

A发射点和B发射点最小等效场强值得均值为32.5 dBμV/m，方差5.5 dB.

根 据公式 7：F—i=7.485，σi=1.266，单位Neper,i=1,2

根据公式10：

Mi=3969.409 N；S2=27979322.7838 N

根据公式11：M=7938.818 N

根据公式12：S2=15958645.5676 N

根据公式13：σ2∑=0.14144 N；σ∑=0.376

根据公式14：F—

∑=8.9088 N；K因子取0.6.

根据公式 15：F—∑dB=38.67 dBμV/m；σΣdB=1.632592 dB

转换成线性场强单位：

Sum非(dBm)=-98.291；

3.3 计算TD

根据公式8：TD=3.05 dB

根据公式7：C站的覆盖区域最佳服务门限为57.36 dBμV/m，即最佳业务门限比噪声门限提高了3.05 dB.

4 试验仿真

采用法国ADTI无线电波仿真软件进行覆盖仿真。电波模型选择ITU-R.P1546，时间概率95%，地点概率50%，发射天线场型相同，接收天线4 m。

4.1 A、B、C三站单站覆盖仿真

按例题分别设置各发射点频率、功率、最小中值场强得到三个站单站最佳业务覆盖面积和噪声面积（见表1、表2和图1a、图1b、图1c）。

表1 单站覆盖最佳业务面积和噪声面积统计表

表2 三站覆盖最佳业务面积和噪声面积统计表

图1a

图1b

图1c

4.2 A、B、C站共同覆盖时

A、B、C站共同覆盖时因仿真软件不能三个台站设置不同的覆盖门限，只能以A站为覆盖门限基准，B站通过折合计算A与B两站最小中值场强差值对应的发射机功率差值（C站同理）设置发射机功率。折合后B站功率127 W，C站63 W（含频率衰减）。三站同时覆盖时，覆盖图、最佳业务覆盖面积和噪声面积如图2所示。

图2 三站同时覆盖时，覆盖图、最佳业务覆盖面积和噪声面积

5 结语

根据软件仿真可以看出，三站同时覆盖时在相同噪声面积下，三站总的最佳业务面积比三站单独覆盖时小，即多站覆盖时覆盖门限比单站覆盖覆盖门限提高。

[1]徐铮宁,王世签,夏治平.LNM及其在单频网增益计算中的应用[J].电视技术,2017(Z3).