地面数字电视广播覆盖的研究

张保同，郭丽丽，王亚飞

（1.河南省新闻出版广电局 财务管理中心，河南 郑州 450002； 2.河南大象融媒体集团有限公司，河南 郑州 450008；3.河南省广播电视监测中心，河南 郑州 450002）

地面数字电视广播覆盖的研究

张保同1，郭丽丽2，王亚飞3

（1.河南省新闻出版广电局 财务管理中心，河南 郑州 450002； 2.河南大象融媒体集团有限公司，河南 郑州 450008；3.河南省广播电视监测中心，河南 郑州 450002）

在诸多应用领域当中，地面数字电视广播独具优势，但因受经济及相关设备的影响，地面数字电视广播的发展也存在一定局限性。文章围绕地面数字电视广播覆盖展开了一系列讨论。

数字电视广播；模拟电视；单频网

1　数字化

1.1 数字化的基本特征

数字化基本特征主要有两点：第一，在对数据实施传输、拷贝及存储操作时，不易受外界干扰；可与其他数字化数据进行叠加使用；数据易于处理和管理。第二，可对所使用信号数据进行压缩并纠正数据错误；整理和管理信息内容；在对数字信号进行过载时若数据丢失则无法恢复；若误码率过高且超出系统纠错能力范围时，数据信息也会丢失；加密数字信号会出现一定延时［1］。

1.2 地面数字电视的优势

相比于传统的模拟电视，地面数字电视有着诸多优势：

第一，具强抗干扰能力。传统的模拟电视因受外界干扰较大，不可避免地会出现重影问题，而地面数字电视可通过利用信道编码、正交频分复用等方式来增强抗干扰能力，从而弥补模拟电视的这一缺陷。

第二，单频网。单频网是数字电视广播的特殊产物，是指在同一个网络当中，具相同频率的多台发射机可同时发射相同的节目。单频网的使用一方面大大节省了频率资源，另一方面可降低发射机的发射功率，有效减少电磁污染。

第三，接收方式多元化。地面数字电视不仅支持固定接收，而且还可依照不同的业务需求提供便携式接收和车载移动接收，相比于传统的有线电视或是卫星广播，地面数字电视的接收方式更加多样。

第四，高频谱利用率。数据压缩技术的不断成熟使得地面数字电视的频谱利用率也逐渐提高。现同一电视频道可传输4～6套标清电视节目。

第五，具不同信号损伤表现。因信道的复杂多变，无线广播电视信号在进行传输时会出现各程度的损伤。相比于传统模拟电视因信号损伤而表现出来的图像质量下降，数字电视的表现更加明显，其可能会突然从接收良好直接转至无法接收。

第六，明确的覆盖区域定义。因传统模拟电视的覆盖边缘变化相对较慢，所以其对覆盖区域定义相对模糊。但是数字电视的质量变化则比较快，在这种情况下，地面数字电视就需有明确的覆盖区域定义。

1.3 地面数字电视的标准及技术要求

地面数字电视在进行运行时所使用的技术主要有采样和量化。其中采样是指系统在进行运行的过程当中每隔一段时间便会对音频信号的幅度进行自动读取；而量化是指系统会将采样过程当中所获取的音频信号的幅度转变为具体的数字值。从根本上来说，采样就是信号在时间方面的数字化，而量化则是信号在幅度方面的数字化。采样频率是采样的重要指标之一，是指在对模拟声波实施数字化处理时，系统每秒采集声波幅度样本的次数。采样频率对经数字化处理后的模拟信号的频带宽度及瞬时特性起决定性作用。

2　地面数字电视广播覆盖

2.1 地面数字电视广播覆盖的业务

无线覆盖是地面数字电视广播的主要信号接收方式。据统计，我国利用模拟无线方式进行电视信号接收的用户约占全国地面数字电视广播用户的2/3。全国3.5亿户家庭当中有1.26亿户是利用有线进行电视信号接收，而利用无线进行电视信号接收的则高于2亿户，且其多为城郊及农村家庭，这些用户急需更为稳定的电视信号［2］，以接收更多、更优质的电视节目，而提供这些服务便也成了地面数字电视广播的主要业务。

2.2 地面数字电视广播覆盖的特征

在数字化技术的基础上，地面电视广播覆盖呈现出以下特征：第一，投资成本低、见效快，通常无需架设大批线路。第二，具强移动性，可打破时间、空间的局限性，这是有线电视无法实现的。第三，具强抗灾害能力，一般来说，地面数字电视广播覆盖很少受各种外界因素影响，包括建筑施工或是自然灾害等。第四，有效提高频谱利用率，使无线频率资源得到充分使用。第五，覆盖范围广且接收便携，可有效扩大用户量。

2.3 地面数字电视广播覆盖的需求

2.3.1 地面数字电视广播覆盖的基本需求

地面数字电视广播的基本需求主要有五点：第一，功率大，面积大且可实现一点到多点和连续播出的需求；第二，充分考虑同频道和邻频道，存在模拟或数字干扰时的需求；第三，数字电视是在当前模拟电视的基础上进行数字化转变，为此还要充分考虑模拟电视发射需求，包括发射位置、设备及条件等；第四，频谱规划，其中最重要的是覆盖范围及效果；第五，支持单频网且移动接收速度超过250km/h。

2.3.2 地面数字电视广播覆盖的技术需求

在数字电视的协助下，地面电视的节目传输容量将会更大，频谱的利用率也会更高，如在数字电视的帮助下，利用数字化信号，地面电视的每个信道可以传送2套高清电视节目或是10套标清电视节目，同时服务模式也会变得更加灵活，不仅可为用户提供标清电视节目，而且还可为用户提供高清电视节目，同时借助相关科技设备还可为用户提供高速移动及手持接收等地面电视服务。另在数字电视的协助下，地面电视广播还可能实现大区域范围内的单频组网，如利用移动设备实现移动电视、填缝发射、利用小功率发射机进行组网等，从而改变地面电视广播的运作方式。此外，依照地面数字当前的运行状况，利用数字电视还可有效提高城居民的文化素质。通过观看各类具文化意义的电视节目，居民的文化素质得到了明显提高［3］。

3　影响地面数字电视广播覆盖的因素

影响地面数字电视广播覆盖的因素有很多。在此，重点讨论具选择能力的因素。第一，发射参数，包括发射机的输出功率、发射天线的高度和增益、馈线损耗。通常来说，发射机的输出功率、发射天线的高度和增益越大，地面数字电视广播的覆盖范围也越大；而馈线损耗则与覆盖范围成反比。

第二，发射频率。因发射频率越大，电磁波的穿透能力及绕身能力就越弱，这就会使得覆盖阴影衰落加大，进而导致接收效果差；高发射频率还会使得多数无线数字信号被水、湿地或是树林等吸收，最终传送至用户处的无线数字信号就越弱；再者，越高的发射频率就地产生越大的多普勒频移，不利于高速移动接收，为此，地面数字电视广播覆盖的发射频率应保持较低，一般保持在550～700MHz即可。

第三，极化方式。地面数字电视广播覆盖的极化方式主要有水平极化和垂直极化。水平极化的远区场强分布较好，覆盖范围更广，因此发射天线多选择水平极化天线。而垂直极化具强环绕效应，且易于实现，另垂直极化天线还可有效抵抗雨雪天气信号接收能力差的缺陷，且车载安装方便，为此在移动接收当中多选择垂直级化天线。

第四，接收参数。通常来说，接收灵敏度、接收天线的高度及增益与接收效果之间成正比，接收效果越好，地面数字电视广播覆盖的面积就越大。

第五，信道调制参数。基于多载波传输的地面数字电视广播覆盖系统当中，载波的数目会对单频网的组建大小及接收速度产生影响。调制方式及编码率会对接收效果及节目数量产生影响，一般节目数量越大，接收效果就会越差。此外，单频网的规模会受载波模式及保护间隔的影响，因此在实施单频网的同步传输时务必要充分考虑这一点。

4　地面数字电视广播覆盖的关键技术

4.1 发射系统

地面数字电视发射系统主要由3部分构成：地面数字电视信源前段、传输网络和地面数字电视发射前段。其中传输网络的主要工作是负责ASI码流的传输，包括其内容和格式；地面数字电视信源前段主要的工作是负责给码流配备相应的单频网；而地面数字电视发射前段的主要工作是负责调配码流分路及节目码流。

4.2 组网方式

地面数字电视广播的组网方式及传输方式包括单频网和多频网两种。以单频网为组网方式的地面数字电视广播系统中的各发射点是利用同一频率将相同的数据码流进行同时发射。节目的分配则是利用各种先进科学技术实现的，如直连光纤、SDH、微波等，并利用调制器将其进行同步处理之后转变为射频信号进行传输［4］。

基于上述单频网的工作流程，以单频网为组网方式的地面数字电视广播系统在对信号频率进行调整时务必要尽量减少运行范围内各发射点的相互干扰或是信号覆盖。在此，信号覆盖区域主要是指两个或超过两个发射点的信号或是频率能同时达到的区域，这样就会形成信号覆盖。简单来说，要想尽量避免信号的相互干扰或是覆盖就要尽量缩小信号覆盖区域的面积，为此可以采取缩短延时长度和降低信道存在强度的方法。

5　结语

地面数字电视广播是数字化技术应用的表现之一，也是现数字电视广播覆盖的主要方式。但因经济基础及相关设备有限，现地面数字电视广播覆盖仍存在部分问题。本文就这些问题进行了详细的研究分析，望能给相关工作人员以借鉴。

［1］王黎明.对地面数字电视广播覆盖的探讨［J］.电子世界，2014（24）：196-197.

［2］苏东波.地面数字电视广播覆盖的思路构建［J］.无线互联科技，2014（6）：165.

［3］王文学.地面数字电视广播覆盖的研究［J］.中国新通信，2013（17）：18-19.

［4］刘海源.地面数字广播电视覆盖创新技术探讨［J］.广播电视信息，2015（4）：27-28.

Research on digital terrestrial television broadcasting coverage

Zhang Baotong1， Guo Lili2，Wang Yafei3
（1. Financial Management Center of Henan Provincial Press and Publication Bureau of Radio and Television，Zhengzhou 450002， China； 2.Henan Elephant Financial Media Group Co.， Ltd.， Zhengzhou 450008， China；3. Henan Radio and Television Monitoring Center， Zhengzhou 450002， China）

In many applications， the digital terrestrial television broadcasting has its unique advantages， but due to economic and related equipment， there are also some limitations of the development of digital terrestrial television broadcasting. This paper launched a series of discussions around the digital terrestrial television broadcasting.

digital TV broadcasting； analog TV； single frequency network

张保同（1976— ），男，河南叶县，本科，工程师；研究方向：广播电视地面覆盖。