复杂地理环境中的国标地面数字电视单频网 规划方案设计与实施

李雷雷 何剑辉 冯景锋

（国家广电总局广播电视规划院）

我国已建的国标地面数字电视单频网，主要应用于城市环境下的覆盖，在复杂地理环境下的单频网建设并没有真正的应用先例。而云南省国标单频网工程项目率先实现了在复杂地理环境（高原、盆地、湖泊、河谷、高山、丘陵等相间分布）地区及边境地区下建设国标单频网，该项目有效利用13个现有的发射台站，实现云南昆明五区七县一市以及文山壮族苗族自治州三个边境县的地面数字电视信号覆盖。通过对该项目建设过程中得到的相关数据结果进行统计、分析、总结，使该项目相关数据及经验具有可放大性和可复制性，其实际应用效果可对全国其他各地区的单频网建设提供可借鉴和复制的参考模型，为大规

模推动地面数字电视播出夯实基。

  3.方案设计与实施 3.1技术特点 与平原环境相比，复杂地理环境中组建国标单频网有以下4个技术特点： 1.选择发射台站时，需重点考虑地理环境因素，并提供准确的发射台站参数（经纬度、海拔高度等），从而避免由于地理信息误差导致覆盖仿真结果与实际接收结果区别较大； 2.覆盖计算时，需要结合覆盖区域内的地理环境和人口覆盖情况对发射参数（发射功率、天线方向图和下倾角）进行设置，使得人口密集区域得到有效的信号覆盖； 3.根据发射台站的地理环境，可考虑在距离较近但在互不干扰的台站上采用相同频道广播相同节目内容，构建单频网与“同频”网混合网络，在充分利用频谱资源的同时尽可能的降低组网建设成本； 4.在单频网节目流（含SIP包）的传输上，如计划采用数字微波方式，除利用软件计算可视路径外，还需进行实地测试其传输可靠性；此外，为确保安全播出，还需设计备用传输链路方案。 

3.1设计与实施步骤 

频率规划和覆盖预测是DTMB单频网工程设计与实施的第一步，也是至关重要的一步，关系到网络建设成本和建成后的整体覆盖效果。与DTMB多频网规划相比，单频网规划由于涉及到多个发射台站之间的重叠覆盖、保护间隔以及同频干扰等问题，其计算复杂度大大提高，而对于单频网中各发射台站的相关参数精度（经纬度和海拔高度）也提出了较高的要求。目前，我国的地面数字电视频率规划基本上是在现有的发射台站进行规划。因此，建议在进行频率规划和干扰计算前，先进行台站的前期勘探，对相关发射台站参数、机房环境、信号传输链路以及发射塔空间等相关信息进行考查和纪录，以便于未来工程实施。复杂地理环境中，DTMB 单频网规划、方案设计与实施可归纳为以下4个步骤。 1.数据采集 1)台站数据勘测 台站数据勘测的内容包括：发射台站参数（经纬度、海拔高度、天线挂高）、发射塔使用空间、节目分配网络建设基础条件、发射台站周边地理环境、发射机房设施和条件等相关信息。 台站数据勘测的目的：在频率规划计算分析前，发射台站参数进行前期勘探，避免由于台站参数误差而导致规划设计偏差，从而影响工程实施后的网络实际覆盖效果；考察发射塔空间，根据实际情况决定是否在规划设计考虑天线共用方案；对节目分配网络建设基础进行考察，从而决定节目信号传输方案；考察发射台站周边地理环境，并结合周边人口分布，从而便于信号覆盖区域的规划；通过对发射机房设施和条件的考察，从而制定相关的建设费用预算。 2)实测数据采集 在有条件的情况下，建议对备选发射台站上的在播国标地面数字电视信号进行测试，从而获得实际覆盖效果数据，为发射台站的选择提供数据支撑。覆盖信号的收测方法可采用固定接收和移动接收相结合的方式。 在不具备光纤/有线链路条件的发射台站，建议使用数字微波链路传输节目信号和单频网TS码流（SIP），并对数字微波链路进行实际测试，所得数据与软件仿真结果进行比对，确认该链路的可靠性和稳定性。 2.规划分析 1)频率分配规划 在初步寻找可用频道时，建议采用频率分配规划方法，可以避免由于更换发射台站而导致的重新进行干扰分析计算。在进行干扰分析计算时，需要考虑在播的模拟电视以及在播和规划中数字电视，同时需要结合具体的地理环境要选择适当的传播模型。与早期的ITU-R P.370传播模型相比，2009年提出的ITU-R P.1546-4传播模型在预测精度和使用范围上都有所提高，但是该建议书未考虑障碍物的绕射影响。此外，该模型基于欧洲地理特征的经验曲线。 ITU-R P.526-12传播模型所采用的计算公式是由数学推导加经验公式修正得出，适用于计算多重障碍物的绕射损耗。在处理起伏较大的地理环境的电波传播预测问题时，采用ITU-R P.526-12传播模型的计算结果更接近于实测值。ITU-R P.526-12传播模型主要考虑的障碍物一般为山峰或丘陵等地形障碍，对于高大建筑物的影响一般并不涉及。因此，在计算城市内覆盖场强时，建议采用以市区传播损耗为标准的Okumura-Hata传播模型，并配合使用高精度地图数据。在复杂的地理传播环境中，通过与实测数据结果对比，建议综合考虑多种因此，根据不同的发射台站的地理环境，合理选择相应的传播模型进行计算。当传播模型选定后，根据台站数据勘测所得到的发射台站参数，通过规划软件计算与周边在播模拟和数字台站的频率兼容性，从而找出适用的频道。 2)综合覆盖分析

考虑地理环境和人口覆盖，通过对不同发射台站以及发射参数（发射天线、发射功率、本地延时）组合的覆盖分析，从而得到最合适的单频网发射台站方案，并包括：微波中继台站的位置、补点台站的位置以及发射参数。图2为昆明主城区内不同发射台站所组成的DTMB单频网覆盖仿真，其中左图为太华山和昙华寺发射台站组成单频网，右图为太华山和岷山发射台站组成单频网，图中蓝色区域为太华山发射台站的覆盖区，黄色区域为DTMB单频网组合中另一发射台站新增的覆盖区。此外，在考虑网络整体覆盖效果的同时，还需结合网络的整体建设成本。单频网内，发射台站建设成本相对较高，但可通过调节发射参数来改善覆盖效果；而同频补点台站建设成本低，但发射参数无法调节并且需选择合适的台站地址防止产生射频信号自激；而非同频补点台站虽可避免射频信号自激的发生，但需使用额外的频率并且不适用于移动覆盖接收。在不同的地理环境中，通过发射台站与补点台站相结合的方式，寻找最优网络组合方案。