RFST数字电视同步覆盖技术的实际应用

赵久晶

赤峰广电发射台经棚台 内蒙古 赤峰市 025350

概 述

射频已调波技术在内蒙古的实际应用是由国家广电总局、内蒙古广播电视局、国家广电总局广播电视科学研究院、内蒙古广播电视台共同开发研制的电视无线覆盖专用网，它是电视传输技术的一次重要突破，能够通过共享、复用有限的射频带宽，使电视信号极大限度地进行无线覆盖，节省了人力、物力、财力，提高了电视的播出质量。

1 RFST技术在克什克腾旗的实际应用

1.1 克什克腾旗地理位置

克什克腾旗位于内蒙古自治区赤峰市西北部，内蒙古高原与大兴安岭南端余脉、燕山山脉交汇带，属典型的高山、丘陵地带。东与林西县、翁牛特旗接壤；西、北与锡林郭勒盟多伦县、正镶蓝旗、锡林浩特市、西乌珠穆沁旗相连；南连赤峰市松山区、河北省围场县。东西宽170千米，南北长207千米，总面积20673平方千米，全旗平均海拔1100米，辖13个苏木乡镇、3个街道社区，户籍人口24.4万人，常住人口18.6万人。

克什克腾旗地势西部高，多为湖泊、沙地、森林、草原；东部低，多山、多丘陵；南部台地较多；北部丘陵与山区相结合。平原占8.7%、台地占38.8%、丘陵占52.2%。

其中，南部大光顶子山（海拔2067米）与北部的黄岗梁（海拔2036米）是全旗境内影响电磁波传输的主要障碍。

1.2 克什克腾旗RFST发射基站点位分布情况

地面数字广播电视基站在克什克腾旗境内主站共有四处，分别是克什克腾旗经棚镇赤峰广电发射台经棚台、达尔罕乌拉苏木宝尔真井子嘎查C115微波站、三义乡二窝铺村C116微波站，经棚镇合意村八〇二转播台。此四个布点中，三个均为高山台站，以经棚台为中心，沿303国道、306国道、集通铁路经棚段为干线S形分布。在覆盖盲区同兴镇新开地乡、乌兰布统开发区、红山子乡，增设了四个小功率的基站，形成完整的覆盖网络，如图1所示。

图1 克什克腾旗数字广播覆盖示意图

1.3 8个基站所属设备整机结构及工作原理

内蒙古赤峰市共设基站34个，克什克腾旗境内设立基站8个。基站所属发射设备分别为辽宁普天数码股份有限公司的AZGD-DTV-50W地面数字发射机、北京同方吉兆科技有限公司的GME 11D 13P型数字1kW电视发射机、苏州全波通讯技术股份有限公司的AW-DT1K-1型数字1kW电视发射机。其设备的整机结构及工作原理为：1kW数字电视发射机主要由激励器、功放单元、主控单元、电控单元、开关电源、无源部件（分配器、合成器、滤波器定向耦合器等）、冷却系统七个部分组成。

1.3.1 激励器

从基带TS输入数据码流到符合UHF或VHF频段地面数字电视RF信号的转换，主要由基带处理、数模转换、频率合成、频输出放大、监控系统等功能模块组成，可对功放系统的线性/非线性失真与无源器件引起的线性失真同时校正，进一步改善发射机系统的发射信号质量，可长时间持续工作。

激励器内部设有GPS/北斗功能，由内部GPS/北斗提供GPS/IPPS信号，无需外接GPS和IPPS信号，GPS、IPPS均可正常锁定。

1.3.2 数字功放

数字400W功放模块由前级放大器、末级放大器、分配/合成器、控制部分等组成。400W功放线性好、一致性强，可互换使用。监控板将功放的工作参数经采样、存储、A/D转换、微处理器处理后，通过CAN总线接口传送到主控单元进行监测，具有过激励、过载、过热的自我保护控制及状态指示功能。

1.3.3 主控单元

主控单元是发射机监控子系统的中心监控单元，负责协调整机监控系统的工作，同时对外提供通信接口。其主要功能是采集、存储、分析整机的运行数据、整机控制，参数设置、提供整机的外部控制接口、系统重要参数显示、报警与故障保护处理、人机交互等功能。

图2 整机原理构框图

1.3.4 电控单元

电控单元由电源分配控制系统和交流接触器构成，与开关电源检测控制板共同构成“电源及风机测控子系统”，如图3所示。主要功能为采集开关电源的状态数据，并将数据送与中央控制单元、控制整机电源、分配各个部件电源通断的先后顺序、开关机控制。

图3 电源及风机测控系统

1.3.5 配电单元

配电单元是为发射机整机提供电力的基础保障，它主要给风机、主控单元、激励器、电控单元、功放、开关电源等单元供电。配电单元主要由空气开关、交流接触器、相位保护器及避雷器构成。市电380V电源输入发射机后，先进入配电单元，给风机、主控单元、激励器、电控单元功放、开关电源等单元供电，各单元电源通断电由控单元控制，接通或断开指定设备的电源，以实现系统电源开关的逻辑控制。保护功能提供缺相保护。当市电380V交流电源缺相时，自动关断整机配电系统，同时提供报警指示。

手动/自动切换，换到手动时，自动控制系统断开，直接给整机通电：换到自动位置时，整机供电由自动控制系统控制。

1.3.6 开关电源

采用AC220V三相四线制平衡式输入，确保各相功率相同。整机开关电源3个采用并联均流输出，1kW发射机通常采用3个并联均流方式输出的2.9kW可以多层冗余保证措施，可以在单个电源发生故障的情况下设备仍能正常工作。

1.3.7 无源部分

无源部分由功率分配/合成器、滤波器和定向耦合器组成。

功率分配/合成器包括：激励器二合成器（单激励器不用）、微带三分配器、三合成器、带通滤波器、φ41.3三头定向耦合器。

2 传输节目内容以及天线型号

主发射台站赤峰广电发射台经棚台、C115微波站、C116微波站、八〇二转播台，传输的数字电视节目和数字调频广播节目，天线的具体参数如表1、表2所示。

表1 主站节目源设备（数字电视发射机的节目源设备）

表2 天线类型对应编号

3 单频网同步原理

3.1 基站与基站之间的同步

单频网的同步主要是指频率同步、时间同步。所谓的频率同步：各发射基站所发出的信号频率始终保持一致。它是由GPS来实现的，通常GPS参考时钟的稳定性能，可达到1E-12的数量级；在失去锁定的24小时内，频率稳定性仍可达到1E-10或更高，实现频率同步。所谓时间同步：两个基站传输信号到达指定地点的时间是一致的。时间同步是由SFN适配器和GPS合并完成。适配器借助10MHz时钟调整TS码流速率借助IPPS时间脉冲，调节激励器的发射时延、码流传输时间达到不同台站同步发射信号的目的。

3.2 发射台发射的信号与用户接受的信号同步

由于无线电波自身的传播特点，在传输过程中，遇到高楼、高山出现折射、反射及散射现象，经草原、森林、湖泊等地带信号出现能量吸收衰落，接收端会出现收视质量下降、分贝降低、使发射单频信号出现时延现象，严重时会造成画面静止或马赛克状况。一般情况下，接收端正常接受场强为：接收场强Pr=接收门限电平＋穿透衰减-接收天线增益，对室外覆盖区域接收场强达到25dBμV以上，室内便可以良好的接收电视信号，满足收视要求。

车载电视经过隧道、地下建筑内信号出现严重衰落，无法接收到正常的发射信号，使信号中断无法正常收到单频网信号。

为了消除此单频网传输中存在的不足，可增加室外八木天线、增加接收分贝、提高天线高度、调整天线位置，使天线接收最强的单频网信号，缩短天线与电视机之间的馈线长度。对于车载电视可采用漏缆方式，增加信号强度，即可改善地下建筑、隧道接收效果。

3.3 两台以上的发射机出现“重叠覆盖”问题的解决办法

两台以上的发射机在实际发射过程中会出现“重叠覆盖”，接收信号会出现多路衰落造成经折射、反射不能同一时间到达指定地，形成传输时延，造成接收不理想。为了消除此现象的发生，发射设备应具备使用GPS/北斗、提供GPS/IPPS信号、10MHz信号，可对时间进行延迟补偿的功能，保持高精度的时间和频率的输出。多路单频信号到达0dB时间保护间隔，信号延时间隔必须小于1.5个保护间隔，就可以实现信号的频率和时间同步。

克什克腾旗8个基站覆盖半径均大于40kM以上，在保证发射功率的前提下，必须增加天线高度，才能实现连续覆盖。站与站之间必须与发射功率匹配，否则造成SINR（信噪比）下降，不能连续覆盖。对于接收效果不理想的覆盖区域，可适当的调整天线的高度、俯仰角或层数以及发射机的发射功率用以改善接收效果。

消除收视盲区：可增加小功率50～300W的基站，如克什克腾旗增加了乌兰布统、红山子、同兴、新开地乡四个基站。从以往的80%覆盖率，提高到现在的91%。基本上消除了收视盲区，大大提高了该地区的覆盖面积和覆盖率。

结 语

RFST单频网数字电视覆盖技术在内蒙古地区的推广与运用，不但缓解了频率资源的紧张，提高频率资源的利用率，同时实现了所属设备在传输覆盖区内信号质量的可靠性。这种组网方式，结构简单、环保性能好、耗能低，特别适合于山区、草原、森林、丘陵、湖泊、沙地等地理环境多样化的内蒙古地区，覆盖率非常高。随着地面数字电视网覆盖率的不断提升，技术不断完善，播出质量进一步提高，会使地面数字电视覆盖网能够长期高效运行，惠及广大受众。