地面数字电视广播网络覆盖质量探讨

摘要：地面数字电视广播网络覆盖效果受到发射系统内多个环节的影响，而覆盖效果的好坏直接影响终端用户的收视体验。一个地面数字电视发射系统即使设计、建设之初能够达到理想的目标，但如果疏于维护，日积月累后，其覆盖效果也会越来越差。本文详细介绍了某发射台站网络覆盖效果的测试，包括测试内容、指标、原理、方法，并根据测试结果提出了改进建议。

关键词：地面数字电视；覆盖；测试

1概况

某发射台站国标地面数字电视共用6个频点传播电视节目，每个频点播放12套AVS节目，使用2台1000W宽带发射机，每台发射机3个频点，每个频点发射功率为300W。据台站技术人员反映，目前电视信号接收效果比较差，导致用户投诉和流失影响运营。国家广播电视总局研修学院受邀进行该台站国标地面数字电视无线覆盖评估测试，协助排查信号覆盖不好的原因并提出相应改进建议。该台站国标地面数字电视发射系统组成如图1所示。复用后的6个频点电视节目TS流经过国标地面数字电视激励器调制后，3个频点信号合成一路，送入宽带发射机放大，经多工器、天馈系统发射到空中。本次测试将分别针对影响信号质量的激励器、发射机，按照2008年广电总局的广播电影电视行业标准《地面数字电视广播激励器技术要求和测量方法》（GY/T229.2—2008）进行测试，同时在场地测试空中信号质量，测试用到的仪器如表1所示。

2激励器测试

地面数字电视广播激励器是地面数字电视广播发射系统的核心，其主要功能是将TS流进行信道编码并调制到相应的频率，以增强抗干扰能力，适宜空中传播，因此也称为调制器。激励器的技术指标好坏直接影响发射机的性能及空中覆盖的效果。本次主要测试激励器的MER（调制误差率）及带肩等指标，如图2所示。测试系统由节目前端、被测激励器、衰减器、频谱分析仪和ETL组成：节目前端采用的是机房内经过复用器出来的TS码流；激励器输出的射频信号经过衰减后输入频谱分析仪或ETL；MER和带肩可由ETL直接测得，其他指标由频谱分析仪测试直接得到或者经计算得到。测试地点为发射机房，在激励器射频输出经功率合成器后取信号。所有6个频点的测试结果如表2所示。

3发射机测试

数字电视TS流经激励器编码调制后，需经过前级推动功放、末级功放放大，然后通过带通滤波器滤除带外信号，送至天馈系统发射到空中，同时经定向耦合器耦合出入射、反射信号供给监控单元。测试系统由节目前端、被测发射机、耦合器、天馈系统、频谱分析仪和ETL组成，如图3所示。节目前端采用的是机房内经过复用器出来的码流；发射机的输出负载为天馈系统（受现场条件限制，天线不是理想负载，会对测试结果产生一点影响）；耦合器出来的射频信号经过衰减后输入频谱分析仪或ETL；MER和带肩可由ETL直接测得，其他指标由频谱分析仪直接测量或经测量后再计算得到。测试地点在发射机房，选发射机功放合成器测试口。测试结果如表3所示。

4场地测试

在真实环境中，信号受到许多因素的影响，不同地区、不同时间、不同天气和采用不同天线将收到不同强度的信号，尤其是还会受到动态多径和多普勒频移的影响。现场开路测试就是通过发射机发送一定功率的测试信号，经过无线传输后，由接收机在具有典型特征(城市、郊外和农村)的不同地点（含室内和室外）进行固定点接收测试，或在多条路径上（含车辆能高速行驶的路段）进行移动接收测试。在现场测试中的测试内容包含以下两个方面。一是在多个固定地点（室内和室外）接收数字电视节目，评价其效果。为测试覆盖范围，需要在距离发射塔不同直线距离的地点接收测试节目信号；出于代表性的考虑，选择地点时应兼顾室内和室外、不同高度和密度的建筑物群落、不同居民密度的地区。二是沿多条路线，在移动中接收数字电视节目，评价其效果。为测试覆盖范围，需要在距离发射塔不同距离的地点接收测试节目信号。出于代表性的考虑，选择路径时应兼顾车速较高和较低的路段、各种类型建筑物群落。场地测试主要采用接收图像和声音质量主观判据来进行，同时记录接收信号的场强和频谱。其中，在固定点测试时，需测试接收机端功率裕量；在移动测试时，需记录位置、车速等信息（如有条件，可记录误码秒数）。

4.1固定接收测试

接收系统由测试车辆、接收天线、机顶盒、电视、场强仪、衰减器和供电系统组成。移动接收时，采用路测仪记录数据。定点接收时，测试人员下车，架起测试天线，高度约4~5m。根据发射塔地理位置和当地地形情况，首先通过GPS在地图上选择好固定点，然后规划车辆行驶路线。测试时，根据GPS的位置信息到达测试点，首先架起八木天线，然后用场强仪测试场强，转动天线寻找最大接收场强方向。整个接收系统由车载逆变器供电。场地测试系统如图4所示。

4.2固定接收测试点选取

为了能准确地评估性能，必须收集足够多测试点的信号。一般来说，30~100个点是必要的，更多的测试点可以更加准确地反映覆盖情况，但将增加更多的工作量。测试点的选择可以按照多种方法进行：在地图上从发射点开始，根据辐射方式，按照一定的角度和距离进行分割，测试从距离发射塔3km的距离开始，按照不大于3km的距离沿着辐射方向向远处测试，此方法至少应测量8条辐射路径上的点，每条辐射路径的角度间隔不应大于20°；根据业务覆盖的需要，按照人口密集程度来选择相关的测试点；按照现有的模拟电视接收效果反馈选择测试点；服务测试可能存着一些特别的因素（多径、飞机扰动或建筑物的墙和树木等），如果测试点周围存在这些因素时，必须在测试报告中记录下来。如果在某些测试点不能正常进行测试，应该有详细的记录。针对测试中出现突发错误或随时间变化的连续错误的情况，如果可能，最好记录该测试点的数据。本次测试主要测试点分布如图5所示。

5改进建议

该地区地面数字电视覆盖总体情况不尽理想，通过此次测试，我们对各种可能的原因进行了排查。由于系统处于运行状态，发射机功率测量和天馈测量测试暂未进行，待其DTMB发射系统设备运行正常并完成信号覆盖优化后，可再次开展正式的覆盖测试并提供相应的覆盖报告。通过此次覆盖测试和问题查找，我们从以下三个方面提出整改建议。

5.1工程安装

用户接收天线到机顶盒间线路信号衰减大造成收视不好，建议重新整改用户接收线路，如宏星制衣厂测试点。激励器射频输出射频同轴电缆使用有线电视的75Ω阻抗电缆，与射频前端系统的50Ω系统阻抗不匹配，会导致反射和信号性能恶化，建议更换为低损耗的50Ω射频同轴电缆。激励器射频功率合成使用有线电视分路器，该功分器系统射频阻抗75Ω，与射频前端系统的50Ω系统阻抗不匹配，会导致反射和信号性能恶化，建议使用50Ω阻抗的射频功率合成器。

5.2发射机技术指标校准

测试中，调制器、发射机的性能图5固定测试点分布指标不稳定，变化大（调制器MER为34.4dB~37.2dB、星座图指标变化大且频繁），建议严格按照《地面数字电视广播激励器技术要求和测量方法》（GY/T229.2—2008）和《地面数字电视广播发射机技术要求和测量方法》（GY/T229.4—2008）要求，校准调制器发射机指标参数、发射机技术指标。该指标直接影响地面数字电视发射机性能和地面数字电视网络的覆盖效果。此指标的调整需要发射机厂商到场支持。功放的输出功率没有进行校准，无法准确测量每台发射机的真实发射功率和每个频点的发射功率。发射功率直接影响信号覆盖效果，该指标的测试需要进行设备停机。

5.3接收终端用户使用的接收

终端信道解调芯片的型号较老，建议后续采购时升级到最新版本的芯片，以提高整体的抗干扰性能，扩大覆盖范围。在部分城区，我们测试发现使用SiliconTuner接收机接收失败，但使用CANTuner接收机接收正常。经分析，疑似高频头饱和。因此，在后续采购新终端前要先进行实验室和场地验证测试，确保设备可用性。

6结语

本次测试根据被测发射台站所用设备、实际应用环境等制定测试方案及测试计划，包括关键设备工作状态测试、场地测试等，并对测试结果进行了分析，找出影响覆盖质量的问题，提出整改建议。该发射台站按照提议进行了整改，目前其地面数字电视广播覆盖效果明显提升。

作者：王伟 单位：国家广播电视总局研修学院