摘要：本文研究了地面數(shù)字電視覆蓋范圍擴(kuò)展與信號(hào)質(zhì)量提升策略。首先分析了目前地面數(shù)字電視覆蓋范圍存在的問(wèn)題，如信號(hào)覆蓋不足、信號(hào)干擾等，提出了擴(kuò)展覆蓋范圍策略；其次針對(duì)信號(hào)質(zhì)量提升，提出了加強(qiáng)信號(hào)傳輸和接收設(shè)備技術(shù)改進(jìn)、優(yōu)化天線布局、增加中繼站等措施。通過(guò)實(shí)地調(diào)研和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，結(jié)果表明采取這些策略可以擴(kuò)展地面數(shù)字電視的覆蓋范圍，并提高信號(hào)質(zhì)量，為用戶(hù)提供更好的觀看體驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：地面數(shù)字電視；覆蓋范圍；信號(hào)質(zhì)量；改進(jìn)技術(shù)

一、引言

隨著科技的進(jìn)步，人們對(duì)高清晰度電視節(jié)目的需求在不斷增加，地面數(shù)字電視覆蓋范圍擴(kuò)展和信號(hào)質(zhì)量提升成為當(dāng)今的研究熱點(diǎn)。地面數(shù)字電視作為一種新興的電視傳輸方式，相比傳統(tǒng)的模擬電視，其具有更高的圖像質(zhì)量、更豐富的頻道選擇和更穩(wěn)定的信號(hào)傳輸。然而，由于地形、建筑物和其他無(wú)線信號(hào)的干擾，地面數(shù)字電視的覆蓋范圍和信號(hào)質(zhì)量仍然存在問(wèn)題。基于此，本文研究了地面數(shù)字電視的覆蓋范圍擴(kuò)展與信號(hào)質(zhì)量提升策略，并結(jié)合案例，提出了可行性的解決方案。

二、地面數(shù)字電視覆蓋概述

地面數(shù)字電視覆蓋是指通過(guò)地面?zhèn)鬏斝盘?hào)的方式，將數(shù)字電視信號(hào)覆蓋到特定地區(qū)的一種技術(shù)和服務(wù)，其是一種通過(guò)電視臺(tái)網(wǎng)絡(luò)將電視信號(hào)傳輸至用戶(hù)家中的方式，以便用戶(hù)能夠收看電視節(jié)目。地面數(shù)字電視覆蓋需要借助地面數(shù)字廣播技術(shù)，通過(guò)在特定地區(qū)建立數(shù)字電視發(fā)射塔和接收設(shè)備，將數(shù)字電視信號(hào)發(fā)送至用戶(hù)的電視機(jī)，這種覆蓋方式可以實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的音視頻傳輸，提供更多的電視頻道選擇，并且具有較強(qiáng)的抗干擾能力。為了實(shí)現(xiàn)更好的地面數(shù)字電視覆蓋，需要地面數(shù)字電視擁有較強(qiáng)的覆蓋效果，體現(xiàn)在如下方面：第一，要具有較強(qiáng)的輻射面和功率，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的連續(xù)播放。第二，要符合電視發(fā)射機(jī)的發(fā)射要求。第三，合理規(guī)劃頻譜。第四，支持單頻網(wǎng)的移動(dòng)接收速度超過(guò)250km/h-1。

地面數(shù)字電視覆蓋范圍通常由發(fā)射塔的信號(hào)傳輸能力、地理環(huán)境等因素決定，在城市和人口密集的地區(qū)，覆蓋范圍會(huì)相對(duì)較大，而在偏遠(yuǎn)地區(qū)或山區(qū)等地形復(fù)雜的地方，覆蓋范圍可能會(huì)受到限制。同時(shí)，地面數(shù)字電視覆蓋涉及信號(hào)傳輸和接收質(zhì)量，一個(gè)良好的地面數(shù)字電視覆蓋應(yīng)能夠提供清晰的圖像和聲音，避免畫(huà)面模糊、抖動(dòng)、雪花等問(wèn)題，并且覆蓋范圍內(nèi)的用戶(hù)需要能夠穩(wěn)定地接收到信號(hào)，不受天氣、建筑物遮擋、其他干擾因素的影響。例如：當(dāng)發(fā)射站在相同1kW功率條件下，部分地方的發(fā)射站發(fā)射范圍為40KM，有些地方的發(fā)射范圍僅有20KM，甚至個(gè)別發(fā)射站只有幾公里的傳輸范圍，而發(fā)射站預(yù)期設(shè)置距離要超過(guò)40KM，導(dǎo)致發(fā)射站之間出現(xiàn)發(fā)射范圍盲目，從而影響到整個(gè)發(fā)射站的覆蓋效果。

三、地面數(shù)字電視收測(cè)現(xiàn)狀

為了確保廣大用戶(hù)能夠享受到高質(zhì)量的電視信號(hào)，地面數(shù)字電視的覆蓋范圍擴(kuò)展與信號(hào)質(zhì)量提升顯得尤為重要。本次收測(cè)信號(hào)頻率為794MHz，采用N9000DTMB綜合分析儀進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。共采集樣本點(diǎn)數(shù)量553個(gè)，其中無(wú)效樣本點(diǎn)179個(gè)，這些無(wú)效樣本點(diǎn)主要是在停車(chē)過(guò)程中產(chǎn)生的重復(fù)樣本（如圖1所示）。通過(guò)對(duì)有效樣本點(diǎn)的分析，得到平均信號(hào)強(qiáng)度28.6dB、信噪比14.77dB，根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，如果LDPC誤報(bào)率低于1%，則認(rèn)為信號(hào)質(zhì)量滿(mǎn)足要求。然而，本次收測(cè)中僅有81個(gè)樣本點(diǎn)滿(mǎn)足這一標(biāo)準(zhǔn)，收測(cè)效果較差。通過(guò)對(duì)不同方向的信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)臺(tái)站東南和東側(cè)位置，在距離臺(tái)站30km范圍內(nèi)樣品的平均信號(hào)強(qiáng)度超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)值，收測(cè)效果較佳；臺(tái)站西側(cè)方向，在距離臺(tái)站5km范圍內(nèi)平均信號(hào)強(qiáng)度為40，收看效果較好。而當(dāng)距離超過(guò)5km時(shí)，畫(huà)面出現(xiàn)黑屏現(xiàn)象，信號(hào)質(zhì)量顯著下降。為了深入了解上述收測(cè)現(xiàn)象的原因，臺(tái)站技術(shù)人員進(jìn)行了進(jìn)一步的測(cè)試。初步分析表明，信號(hào)質(zhì)量的下降可能與以下因素有關(guān)，西側(cè)方向可能存在較高的地形或建筑物，導(dǎo)致信號(hào)傳播受阻；在某些區(qū)域，信號(hào)可能受到多路徑反射或外部干擾，導(dǎo)致信號(hào)質(zhì)量下降；部分接收設(shè)備可能存在性能問(wèn)題，導(dǎo)致信號(hào)接收不穩(wěn)定。本次收測(cè)結(jié)果表明，地面數(shù)字電視的覆蓋范圍和信號(hào)質(zhì)量存在顯著差異[1]。

四、分析和測(cè)試

（一）發(fā)射機(jī)效率和指標(biāo)的影響

在地面數(shù)字電視系統(tǒng)日常運(yùn)行中，定期進(jìn)行收測(cè)分析是確保系統(tǒng)穩(wěn)定性的重要手段，通過(guò)對(duì)不同區(qū)域的信號(hào)強(qiáng)度、頻率穩(wěn)定性和調(diào)制質(zhì)量等參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中存在的問(wèn)題，并采取相應(yīng)的措施進(jìn)行優(yōu)化。在最近的一次收測(cè)中，發(fā)現(xiàn)部分地區(qū)出現(xiàn)了信號(hào)強(qiáng)度不足的問(wèn)題，具體表現(xiàn)為，在某些偏遠(yuǎn)地區(qū)接收到的電視信號(hào)非常微弱，甚至無(wú)法正常解調(diào)出圖像和聲音。為了進(jìn)一步分析這一問(wèn)題，先對(duì)這些地區(qū)的信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行詳細(xì)測(cè)量，結(jié)果顯示這些地區(qū)的信號(hào)強(qiáng)度明顯低于正常水平，且存在較大的波動(dòng)。接下來(lái)，使用頻譜分析儀對(duì)這些地區(qū)的頻率穩(wěn)定性進(jìn)行測(cè)試，發(fā)現(xiàn)這些地區(qū)的信號(hào)頻率存在明顯的偏移現(xiàn)象，不僅影響了信號(hào)的解調(diào)效果，還可能導(dǎo)致與其他頻段的干擾，進(jìn)一步降低廣播質(zhì)量。此外，還對(duì)這些地區(qū)的調(diào)制質(zhì)量進(jìn)行了評(píng)估，通過(guò)測(cè)量誤碼率（BER）和信號(hào)噪聲比（SNR），我們發(fā)現(xiàn)這些地區(qū)的調(diào)制質(zhì)量較差，誤碼率較高，信號(hào)噪聲比偏低。這些參數(shù)異常表明，信號(hào)在傳輸過(guò)程中受到了較大的干擾，導(dǎo)致接收端的圖像和聲音質(zhì)量嚴(yán)重下降。綜合以上收測(cè)結(jié)果，推測(cè)問(wèn)題根源可能在于發(fā)射機(jī)的輸出功率異常，信號(hào)強(qiáng)度不足、頻率偏移和調(diào)制質(zhì)量差等問(wèn)題，都可能是由于發(fā)射機(jī)無(wú)法提供足夠的輸出功率所導(dǎo)致的。

為了確認(rèn)地面數(shù)字電視系統(tǒng)中信號(hào)強(qiáng)度不足問(wèn)題是否由發(fā)射機(jī)輸出功率異常引起，工作人員決定對(duì)發(fā)射機(jī)輸出功率進(jìn)行詳細(xì)測(cè)試。在測(cè)試過(guò)程中，使用滿(mǎn)功率1000W進(jìn)行廣播。發(fā)射機(jī)的電源電壓設(shè)定為50V，同時(shí)有4個(gè)電流通道，每個(gè)通道的電流為32A。接下來(lái)，使用功率計(jì)測(cè)量發(fā)射機(jī)的實(shí)際輸出功率，測(cè)得發(fā)射機(jī)的輸出功率為600W，這意味著發(fā)射機(jī)的輸出功率僅為整機(jī)輸入功率的9.4%。通過(guò)這一系列測(cè)試，發(fā)現(xiàn)發(fā)射機(jī)的輸出功率明顯不足。整機(jī)輸入功率為6400W，而實(shí)際輸出功率僅為600W，輸出功率百分比僅為9.4%。這一結(jié)果表明，發(fā)射機(jī)無(wú)法提供廣播所需的功率，導(dǎo)致信號(hào)強(qiáng)度不足，進(jìn)而影響了地面數(shù)字電視系統(tǒng)的覆蓋范圍和信號(hào)質(zhì)量。

為了解決這一問(wèn)題，工作人員對(duì)發(fā)射機(jī)進(jìn)行全面的檢查和維修，重點(diǎn)檢查發(fā)射機(jī)的功率放大器、電源模塊、散熱系統(tǒng)，如果發(fā)現(xiàn)任何故障或老化部件，應(yīng)及時(shí)更換或維修。在維修完成后，考慮優(yōu)化發(fā)射機(jī)的配置，以提高其輸出功率。如調(diào)整發(fā)射機(jī)的電源電壓和電流設(shè)置，或者更換更高效率的功率放大器，以提升發(fā)射機(jī)的整體性能。為了防止類(lèi)似問(wèn)題再次發(fā)生，建議對(duì)地面數(shù)字電視系統(tǒng)進(jìn)行定期的監(jiān)測(cè)和維護(hù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決潛在問(wèn)題，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和高質(zhì)量的廣播服務(wù)[3]。

通過(guò)上述環(huán)節(jié)分析發(fā)現(xiàn)，發(fā)射機(jī)效率和技術(shù)指標(biāo)對(duì)覆蓋效果影響較小。

（二）中波干擾

疑似由于地面數(shù)字電視播出受到中波廣播電磁干擾。據(jù)了解，該臺(tái)站設(shè)置的中波發(fā)射架功率為100kW和50kW，其通過(guò)電力傳輸線路和電視發(fā)射天線進(jìn)行傳播，很容易造成中波信號(hào)與電視發(fā)射架上的信號(hào)相互干擾，。此外，由于電視發(fā)射機(jī)房未做好屏蔽，也可能導(dǎo)致電視覆蓋場(chǎng)形畸變，進(jìn)而影響收視體驗(yàn)。為了解決這個(gè)問(wèn)題，臺(tái)站員工在晚間0時(shí)關(guān)閉所有中波發(fā)射機(jī)，并在排除中波干擾因素的情況下進(jìn)行夜測(cè)，但收測(cè)效果仍然不理想[4]。

（三）天線面數(shù)和層數(shù)對(duì)場(chǎng)強(qiáng)合成的影響

在前期工作中，先對(duì)天線的面數(shù)和層數(shù)進(jìn)行了初步測(cè)試，通過(guò)一層絲綿方法，發(fā)現(xiàn)天線層數(shù)較少時(shí)，場(chǎng)強(qiáng)合成效果較為理想，但隨著層數(shù)持續(xù)增加，場(chǎng)強(qiáng)疊加效應(yīng)逐漸顯現(xiàn)，導(dǎo)致信號(hào)覆蓋效果有所下降。為了進(jìn)一步驗(yàn)證這一現(xiàn)象，邀請(qǐng)了專(zhuān)業(yè)人員對(duì)前期工作內(nèi)容進(jìn)行深入分析，專(zhuān)業(yè)人員指出天線層數(shù)的增加確實(shí)會(huì)導(dǎo)致場(chǎng)強(qiáng)疊加效應(yīng)，尤其是在天線間距較小的情況下，這種效應(yīng)更為明顯。因此，建議在實(shí)際應(yīng)用中，合理控制天線的層數(shù)，以避免場(chǎng)強(qiáng)疊加對(duì)覆蓋效果的負(fù)面影響。為了更全面地評(píng)估天線面數(shù)和層數(shù)對(duì)場(chǎng)強(qiáng)合成的影響，專(zhuān)業(yè)人員進(jìn)行了進(jìn)一步的測(cè)試，先連接了饋管和一分四的功分器，安裝了4個(gè)天線，并進(jìn)行了機(jī)械下傾處理，測(cè)試采用了等距離測(cè)試方法，選擇了3個(gè)正方形測(cè)試點(diǎn)，與發(fā)射臺(tái)的距離分別為3km、5km和10km。測(cè)試結(jié)果顯示，東側(cè)的收看效果較佳，而西側(cè)的測(cè)試場(chǎng)強(qiáng)雖有一定提升，但在距離超過(guò)6km后，節(jié)目無(wú)法正常觀看。這一結(jié)果表明，天線的布局和層數(shù)對(duì)信號(hào)覆蓋范圍有著顯著影響。

為了進(jìn)一步優(yōu)化信號(hào)覆蓋效果，工作人員將天線調(diào)整到東西兩側(cè)，并連接了8個(gè)天線。測(cè)試結(jié)果顯示，東側(cè)和西側(cè)的場(chǎng)強(qiáng)顯著提升，特別是在距離發(fā)射臺(tái)較遠(yuǎn)的區(qū)域，信號(hào)質(zhì)量得到了明顯改善。通過(guò)本次測(cè)試，發(fā)現(xiàn)天線面數(shù)和層數(shù)對(duì)場(chǎng)強(qiáng)合成有著重要影響，合理控制天線的層數(shù)和布局，可以有效提升地面數(shù)字電視的覆蓋效果，建議在實(shí)際應(yīng)用中根據(jù)具體環(huán)境，靈活調(diào)整天線的面數(shù)和層數(shù)，以達(dá)到最佳的信號(hào)覆蓋效果。此外，還建議在未來(lái)的測(cè)試工作中，進(jìn)一步研究不同天線布局和層數(shù)對(duì)信號(hào)覆蓋的影響，以期為地面數(shù)字電視的優(yōu)化提供更多科學(xué)依據(jù)（如圖2所示）[5]。

五、地面數(shù)字電視信號(hào)質(zhì)量提升方案

市區(qū)高樓密集是造成地面數(shù)字電視傳輸覆蓋效果不理想的主要原因之一，由于城內(nèi)高層建筑普遍在100米左右，傳統(tǒng)的電視信號(hào)發(fā)射塔高度優(yōu)勢(shì)較小，導(dǎo)致信號(hào)在傳輸過(guò)程中受到嚴(yán)重遮擋和衰減。在這種情況下，信號(hào)的有效覆蓋范圍大大縮小，觀眾在接收信號(hào)時(shí)常常遇到信號(hào)不穩(wěn)定、畫(huà)面模糊等問(wèn)題[6]。為了有效拓展臺(tái)站的覆蓋范圍，提升地面數(shù)字電視信號(hào)的質(zhì)量，本文提出采用一面四層天線安裝方式，并將發(fā)射機(jī)功率擴(kuò)展至西側(cè)市區(qū)。一面四層天線安裝方式能夠有效增加信號(hào)的發(fā)射角度和覆蓋范圍，減少信號(hào)在傳輸過(guò)程中的衰減。同時(shí)，通過(guò)將發(fā)射機(jī)功率擴(kuò)展至西側(cè)市區(qū)，進(jìn)一步增強(qiáng)信號(hào)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，確保觀眾在任何位置都能接收到高質(zhì)量的電視信號(hào)。在實(shí)際實(shí)施中，工作人員在現(xiàn)有發(fā)射塔的基礎(chǔ)上，安裝一面四層天線，確保信號(hào)能夠全方位覆蓋市區(qū)；科學(xué)調(diào)整發(fā)射機(jī)的功率設(shè)置，將信號(hào)重點(diǎn)覆蓋西側(cè)市區(qū)，確保該區(qū)域的信號(hào)強(qiáng)度和穩(wěn)定性；在方案實(shí)施后，進(jìn)行全面的信號(hào)測(cè)試，保證覆蓋范圍和信號(hào)質(zhì)量達(dá)到預(yù)期效果[7]。

六、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，隨著科技的不斷發(fā)展，地面數(shù)字電視已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ钪兄匾拿襟w形式，但在數(shù)字電視運(yùn)行過(guò)程中仍然存在問(wèn)題，如覆蓋范圍有限、信號(hào)質(zhì)量不穩(wěn)定。為了解決這些問(wèn)題，研究人員提出了各種策略擴(kuò)展覆蓋范圍，從而改善信號(hào)質(zhì)量。通過(guò)建立更多的發(fā)射臺(tái)、改進(jìn)天線技術(shù)和優(yōu)化信道編碼解碼技術(shù)，地面數(shù)字電視的覆蓋范圍得到了擴(kuò)展，并且信號(hào)質(zhì)量得到了顯著提高。這些研究成果將為地面數(shù)字電視發(fā)展提供重要的支持，并使更多的人能夠享受高質(zhì)量的數(shù)字電視服務(wù)，并為用戶(hù)提供更好的觀看體驗(yàn)。

作者單位：孔延 山東省廣播電視傳輸保障中心

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