縣級地面數字電視平臺發射系統建設的實踐

2012-09-17 07:54:48羅萬福

電視技術 2012年24期

羅萬福

（疏附縣廣播電視臺，新疆喀什 844100）

1 疏附縣地面數字電視平臺的規劃

疏附縣廣播電視臺實施的農村無線數字電視覆蓋工程，設備采用地面數字電視國家標準[1]GB200600—2006（DTMB），疏附縣無線發射臺海拔1 310 m，覆蓋半徑70 km，塔高170 m，周邊地形為淺山區地形，部分縣鄉海拔高度落差大，在270～440 m范圍內，建設地面數字電視廣播系統，具體建設需求如下：1）系統設計采用國標GB20600—2006（DTMB）標準；2）使用2個UHF頻點傳輸16套數字電視節目，覆蓋縣級大部分用戶；3）選擇合適的發射功率及接收條件，以達到節約運行成本。

根據以上要求，縣級地面數字電視根據本地具體情況，選擇地面數字電視國標中工作模式“C=1+PN595+32QAM+0.8LDPC”的調制模式[2]，該調制模式具有25.989 Mbit/s的傳輸凈載荷，如果按照平均每套節目MPEG-2 2.33 Mbit/s碼率，該模式每個頻道可以傳輸8套標清節目，同時可加入EPG（電子節目指南），CA等信息。

2 地面數字電視前端系統的設計

2.1 系統節目規劃

設置好系統的工作參數，就進行節目劃分。節目的內容決定了碼流的高低，通常情況下，利用MPEG-2壓縮標準傳送一套快速運動的體育節目大概要求2.5～4 Mbit/s的碼流，傳送一套新聞、訪談節目大概需要2～3 Mbit/s的碼流，傳送一套圖文信息只需要2 Mbit/s左右的碼流，而傳送高清電視節目需要10 Mbit/s左右的碼流。本方案根據用戶信號源的類型合理配置，傳輸16套節目。

2.2 前端平臺

地面數字電視前端系統主要根據地面數字電視廣播特點將數字信號源進行編碼、復用、加擾處理，同時插入EPG等信息，并加入條件接收系統（CAS）/用戶管理系統（SMS）等網管信息。

疏附縣廣播電視前端送來的自辦節目和衛星節目的A/V信號送入MPEG-2編碼復用器，復用器輸出MPTS流送入加擾器進行加擾、加密，最后輸出加密后的MPTS流。節目源采用低碼流超級編碼器，每個節目的平均碼流為2.5 Mbit/s左右，每頻道傳送8套電視節目，共傳送16套電視節目。系統工作流程如圖1所示。

3 發射系統設計

前端系統參數規劃好后，就要進行發射和接收規劃設計了，要考慮發射和接收之間的視距、地形地貌、發射功率、接收條件等[3-4]。

1）疏附縣DTMB發射系統設計

疏附縣無線地面數字電視發射系統的覆蓋問題，根據實際勘探情況：采用異形場天線組陣，南偏西35°，西偏南30°，東偏北45°，北偏西45°。

2）發射天線設計

發射天線采用6偶極子反射板天線，采用全向異形場覆蓋結構，共24個面。

示蹤劑的加入是根據之前設置好的投料點坐標作為球心，將半徑為15 mm的球體所包含區域濃度值定義為1，混合室內其他區域的濃度定義為0，利用Fluent中初始化(initialization)打補丁的功能(Patch)以補丁方式加入到計算過程中。

3）疏附縣廣播電視發射臺發射功率計算

已知設備參數為：發射功率（pt）為57 dBm，發射天線增益（Gt）為12 dBi，接收天線增益（Gt）為12 dBi，天饋系統衰減（Lt+Lr）為4 dB，現場系數（n）為3 dB，固定衰落儲備（Fm）為7 dB，噪聲系數（N）為7 dB，熱噪聲功率電平（Pn）為-105.2 dBm，基準發射頻率為650 MHz。

對于DTMB地面數字電視系統的無線傳輸分析，結合疏附縣實際，小功率覆蓋按視距和OkuMura-Hata模型計算如表1所示。

表1 按視距和奧村模型計算數據

從理論上計算，選500 W單頻道發射機，在接收端有足夠的電平裕量。32QAM的C/N要求為20 dB，500 W對應的功率為57 dBm。但是疏附縣與各鄉海拔高度落差太大，約為500～550 m和270～440 m，即使增大功率也無用，故選擇500 W發射功率，最終采取寬帶直放站盲區補點，實現無線數字電視覆蓋。

4 接收端設計

無線數字電視針對疏附縣農村的固定覆蓋，具體設計參數如下：為了計算接收機的最小接收場強，根據《VHF/UHF頻段在地面數字電視廣播頻率規劃準則》[5]，最小接收場強采用下面的公式計算

式中：F為接收機噪聲系數，單位為dB；K為玻耳茲曼常數，K=1.38×10-23；T0為絕對溫度，T0=290 K，B為接收機的噪聲帶寬，B=7.56×106 Hz；C/N為系統所需的接收機輸入端射頻載噪比；G為相對于半波偶極子的天線增益，單位為dB；λ為信號波長，單位為m；Lf為饋線損耗，單位為dB；Emin為接收地點的最小等效場強，單位為dBμV/m。參數及計算結果如表2所示。