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河北省地面数字电视广播频率规划研究

2014-12-01 10:12 来源:电视技术

责编:陈默

河北省地面数字电视广播频率规划研究

河北省地面数字电视广播频率规划研究

 张勇1,范晓菲2

1. 河北省广播电视技术中心;2.国家新闻出版广电总局广播电视规划院


【原编者按】今天推荐的文章结合河北省地面数字电视广播频率规划研究工作,通过省级、市级单频网规划实例,对地面数字电视频率规划的原则与规划步骤进行了总结,对频率规划所涉及的技术参数和规划方法进行了重点分析,提出了省级地面数字电视频率规划中分别建设省级单频网、市级单频网、县级多频网的规划方案。


国家标准化管理委员会于20068月发布了国家标准GB206002006《数字电视地面广播传输系统帧结构、信道编码和调制》,200781日起该标准正式实施。随着国标GB206002006的颁布,国家新闻出版广电总局积极组织,并全面开展了地面数字电视的推广应用工作。按照国家新闻出版广电总局总体部署,北京、上海、天津、青岛、秦皇岛、沈阳6个奥运城市以及广州、深圳等地,从20088月陆续采用国家地面数字电视传输标准开始正式播出地面数字电视广播,全国300多个地级以上城市也于2009年底逐步开展了地面数字电视业务。

为尽快推进地面数字电视业务在河北省的建设工作,河北省新闻出版广电局与国家新闻出版广电总局广播电视规划院,于20127月开始共同开展了河北省地面数字电视广播覆盖网总体技术规划研究,针对河北省的11个地级市及139个县(区)研究提出了地面数字电视广播频率规划方案,为河北省地面数字电视业务的推广应用奠定了基础。


1频率规划原则与规划步骤

 

地面数字电视广播频率规划是在主管部门规划原则的指导下,以无线电频率分配为基础,对无线覆盖网络配置、结构以及无线频率资源等做出科学合理的统筹规划,充分保证地面数字电视广播覆盖网络的覆盖质量和有效利用无线频率资源。

 

1.1 规划原则

根据总局《地面数字电视广播覆盖网发展规划》(广发[2012]113号)文件要求,考虑到目前河北省模拟、数字现状和规划台站情况,结合不同台站播出节目、不同建制及相关技术因素要求,本次规划首先制定了如下规划原则:

1)规划使用UHF频段,遵循国标GB/T 1443393《彩色电视广播覆盖网技术规定》中的频道划分方法;

2)充分利用现有的模拟电视广播基础设施开展地面数字电视广播业务;

3)新增的地面数字电视广播业务应尽可能不损害现有模拟电视的覆盖效果,现有模拟电视的非服务区以及非法播出的模拟电视频道不受保护;

4)保护邻省(直辖市、自治区)的有用规划(该规划与其他现状台站不存明显的较为严重的相互干扰);

5)考虑到河北省地形的复杂性和覆盖服务区的不规则性,可根据具体的干扰、覆盖情况,采用调整发射天线方向等技术手段来消除或降低干扰;

6)考虑河北省地面数字电视广播覆盖网分阶段实施,按照省级、市级、县级顺序进行规划。

 

1.2 规划方法

参照国际电联区域性无线电会议(RRC-04/06)制定的规划报告,地面数字电视广播频率规划方法分为频率指配规划法和频率分配规划法。

频率指配规划法是对已确定的发射台站进行频道指配,这些台站的技术特性(如发射功率、天线高度等)和台站地址均已在规划前进行明确。频率指配规划完成时,所有新增发射机的技术特性已确定,不需进一步协调便能直接启用。

频率分配规划法是对某一特定业务区指定频道,这个业务区也被称为分配区。规划阶段仅界定分配区内所分配频道产生的潜在干扰,但发射机的具体地址和技术特性尚未确定。当启用分配规划时,需要将分配频道定为一个或多个指配频道,此时指配频道的具体发射地点、发射功率及天线特性等具体参数才能确定。

在实际地面数字电视广播频率规划工作中既可以单独采用某一种频率规划方法,也可以同时使用上述频率规划方法。根据此前制定的规划原则,现阶段开展地面数字电视广播业务,主要利用现有的广播电视基础设施,发射台站的各项基本特性已经确定,因此本次规划采用频率指配规划法。

 

1.3 规划步骤

在确定规划原则和规划方法后,按照以下步骤开展频率指配规划及相关计算分析工作:

1)确定候选频道。考察指配数字台站所在协调区域之内的频率使用状况,选择协调区域。具体分析时,使用CHIRplus_BC软件的频率扫描模块,去除同台址的模拟现状台站以及同台址或附近的有用规划台站,对指配数字台站进行频率扫描。

频率扫描结果给出从DS-13DS-4836个频道的有害场强数值及最大干扰源。一般来说,有害场强越大,对应频道的可用场强越大。根据频率扫描结果,找出可用场强相对较小的若干频道进行初步比较分析。针对距离较近的数字台站,尽量避开选择同样的候选频道。

2)候选频道覆盖干扰分析。对指配数字台站的各候选频道进行覆盖干扰分析,考察候选频道的可用性。

3)制定规划方案。根据候选频道覆盖干扰分析结果及指配数字台站所在协调区域的频率资源富裕状况,考虑指配数字台站之间可能会存在的干扰,制定规划方案,最终为每个指配数字台站确定频道。

 

2频率规划涉及的技术参数

 

在具体的频率规划工作过程中,规划参数的选择会对规划台站的覆盖效果和同其他台站之间的相互干扰情况产生重要的影响。地面数字电视广播频率规划涉及系统基本参数、最低接收场强、射频保护率、天线鉴别、电波传输模型等,需在进行规划计算前确定。

本次规划分析中,电波传播模型使用了CHIRplus BC软件中的ITU-R 1546 Terrain以及L&S VHF/UHFtuneable)模型,两种模型分别基于ITU1546模型和526模型传播曲线,相关参数可以根据不同的传播环境进行调整。

 

2.1 系统参数

地面数字电视传输国家标准涵盖的工作模式达330种,表1给出了国家新闻出版广电总局推荐的7种地面数字电视广播工作模式。为了满足地面数字电视高清和标清电视节目的业务开展需求,以室外固定接收为主要接收方式,本次规划采用表1中的第6种工作模式开展地面数字电视广播。

 

2.2 最低接收场强

根据ITU-R BT.417-5建议书,模拟电视规划最低场强如下:

波段IVDS-13~DS-24)为65 dBμV/m,波段VDS-25~DS-48)为70 dBμV/m

按照GY/T 2372008VHF/UHF频段地面数字电视广播频率规划准则》,规划中使用的最低场强可以通过系统C/N门限和相关参数采用“电压法”进行计算。

对于C/N门限,GB/T 262522010VHF/UHF频段地面数字电视广播频率规划准则》对UHF频段不同模式在不同信道环境中性能指标的参考值进行了定义。对于室外固定接收,采用莱斯信道对应的C/N门限。对于室内固定接收,采用瑞利信道对应的C/N门限。

UHF频段其他相关参数,噪声系数取7 dB,接收端天馈线增益取7 dB(室外固定接收)/6 dB(室内固定接收)。典型接收高度为距地面10 m(室外固定接收、高层室内固定接收)/1.5 m(底层室内固定接收)。

根据上述C/N门限和相关参数,计算得出在UHF频段DS-13 ~ DS-48对应室外和室内固定接收方式的最低场强中值(不考虑高度损耗修正),由于篇幅所限,表2中列出了部分最低场强中值。

 

2.3 保护率

根据GY/T 2372008VHF/UHF频段地面数字电视广播频率规划准则》系统模式(64QAM0.6)的射频保护率(选用连续干扰)如表3所示。对较近距离的干扰通常选用连续干扰的取值。

 

2.4 天线鉴别

针对室外固定接收,考虑到接收天线的方向性,覆盖干扰分析采用了国际电联建议书ITU-R BT.419-3中规定的天线鉴别率,最低为-16 dB,如图1所示。在欲收信号与非欲收信号极化方式相同的情况下,图1给出了定向接收天线在波段I到波段V的方向隔离度。在欲收信号与非欲收信号极化方式相互正交的情况下,欲收信号和非欲收信号的隔离度,并不是简单的对天线方向隔离度与极化隔离度进行相加,此时对任意天线指向欲收信号和非欲收信号的隔离度均取16 dB


3规划工作的开展及方案优化

 

目前,河北省包括11个地级市及139个县(区),在播模拟电视含盖中央、省、市、县四级节目,为保证顺利完成地面电视由模拟向数字的转换工作,为观众带来更加丰富高质量的电视节目,规划中提出了建设省级单频网、市级单频网、县级多频网的规划方案,保证中央、省、市、县节目的优质覆盖,同时节约频道资源,方便今后地面数字电视的科学管理。

河北省地形情况复杂,包含了平原、山区、丘陵等多种地质构造。同时,除了需考虑本省的电视频道使用情况外,还需要考虑相邻省市的电视频道使用情况,尤其是北京市和天津市,北京市和天津市在地理位置上被河北省包围,需要着重考虑这两个城市的电视频道使用情况。

 

3.1 省级单频网优化与覆盖分析

经过全面分析,确定了全省单频网的使用频率,并对频率使用进行了优化。优化后的全省地面数字电视广播单频网覆盖图(室外固定接收/95%地点概率)如图2所示,覆盖面积约为全省的82.71%。其中三角形标识为此次方案预设台站,深色区域为覆盖区,加粗黑色线为省界、地区界线,黑色线为县界线。


3.2 市级单频网优化与覆盖分析

以衡水市单频网为例对网络优化作说明。本规划采取调整延时的方式优化网络,图3为衡水市单频网优化前后的对比图,图中三角形标识为现状台站,灰色区域为新增覆盖区、深色区域为原有覆盖区,加粗黑色线为省界、地区界线,黑色线为县界线。由图3可以看出,优化后边缘覆盖区域有所减少,中心覆盖区域有所增加。

在实际工程实施过程中,可根据实际收测结果以及具体覆盖要求,参照理论分析结果进行适当调整,通过补点和调整延时的方式对网络进行优化。

 

3.3 现状台收测研究

为了进一步验证地面数字电视规划频率的可用性,以河北省广播电视无线频率数据库为基础,开展了河北省重点区域地面模拟电视以及数字电视信号的收测研究工作,用以考察河北省地面模拟和数字电视广播的频道占用情况,以及河北省相关区域受北京、天津等周边直辖市、省份的频道干扰情况。

根据规划计算结果和实际应用需求,确定了第一阶段的地面数字电视广播覆盖网主发射点,进而初步确定了主发射点覆盖网业务区范围,具体的覆盖情况如图4所示。


3总结及研究展望

 

 

20138月河北省地面数字电视广播覆盖网总体技术规划项目正式完成,按照该规划从2013年底开始了地面数字电视的频率申报及工程建设工作,目前,已经完成1个试点单位的建设工作。下一步,随着河北省地面数字电视广播覆盖网的建设和不断完善,将会释放出更多的电视频道,频率规划工作也将随着建设的推进不断进行下去,为广大观众带来更多高质量的广播电视节目。



 

该文已刊登在《电视技术》2014年第17期

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