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作为合肥区域数字电视地面广播单频网的重要组成部分,安徽地面电视的主发射点(大蜀山)采用的是意大利DMT公司1.6KW数字电视发射机和天馈系统,在2004年底陆续安装调试完毕,于2004年11月8日开播试验信号。2005年春节前播出系统搭建完毕,2005年3月通过前期的技术测试,选定了副点位置并在2005年5月前将副点设备安装完毕。
由于组建单频网的需要,同时也为了获得单频网信号覆盖质量的数据,我们改装了接收测试车,用德国AdCoCom公司提供的4T2 MK IIDVB-T便携式数字测试仪进行场强和覆盖测试,主要测试范围为针对主点的大功率数字电视发射机的覆盖情况进行测试,包括对QPSK和16QAM不同参数调制模式的对比测试,以便为下一步技术方案的确定和平台的完善提供决策依据。
4T2 MK II DVB-T便携式数字测试仪的测试功能包括:
★调制分析(包括星座图)
★射频参数和频率偏置
★OFDM参数。包括比特率
★误码率长时间数据记录
★当地接收机余量和CCDF分析
★群时延分析
★MPEG视频解码
该仪器最大的特点是从硬件和软件两方面将GPS系统和测试仪结合在一起,可以实时将每一点的地理信息和测试数据用电子表格或图形的方式表示出来,不但一目了然,而且实时逐点逐秒记录,精度很高,极大地方便了测试工作,提高了测试的效率。
为了降低信源端编码压缩对图像质量造成的影响,在测试播出的前提下,我们将编码器的输出码率调至6M,充分保证图像质量的可靠性和低失真度。同时对天馈系统的指标进行了测试,整个频带内驻波比VSWR<1.06,天线增益为11.5dB,由于126米的主馈损耗接近2dB,所以天馈系统总的增益大于9.5dB。
系统调制参数的选择决定了系统的有效码率、功率等级、移动速度等系统性能,所以系统参数的确定是系统设计的关键。系统参数的选择主要是一个优化的过程,对移动接收系统来讲,一般选用2K模式,在160AM方式下,支持的移动速度为200公里/小时左右;而8K模式利于构建单频网,但对移动速度有限制,支持的速度一般在85公里/小时以内。移动接收时,由于电波传输衰耗大,因此一般不选用64QAM调制参数,较多采用的是QPSK和16QAM。
保护间隔GI的大小与发射点的距离有关,保护间隔小,有效码率高,但要求相邻点间距离小,发射点数量需增加。如在2K模式下选保护间隔为1/32,相邻站点间距离必须控制在2.1公里左右。本系统选用1/4参数,站点间距可以分别达到16.7(2K)和67(8K)公里左右。
测试分两个步骤进行:第一对覆盖范围的测试,从城市的4个方向向外测试,直到接收信号低于门限不能正常解码为止,最后测试出信号的可靠覆盖范围;第二对城市内各种复杂地形、建筑物密集区和人流集聚处的信号场强和接收情况进行测试,以了解重点覆盖区的收视效果。
首先进行的是QPSK调制、GI=1/4、FEC=2/3.8K模式(传输码率为6,6M)的测试。测试结果表明:在城区范围内(至二环外)覆盖效果基本无盲点出现,只在一些极端情况下(如低场强区的楼宇缝隙中或与大车交汇时)出现瞬间的马赛克,不影响收看。在城区外的测试我们选取了4条路径:往北的合淮路、往东的合裕路、往南的合铜路、往西的合安路,在保持时速80公里的情况下,接收范围分别达到了50、40、48,55公里。到达信号边缘区后接收图像质量急剧下降,峭壁效应明显,各路段中途只有少数位置有间断的马赛克出现,但速度高于85公里后图像质量明显恶化。
返程中我们采用2K模式进行对比测试,出现马赛克的区域和频率和前期测试结果基本一致,但速度不再对图像质量产生影响。
测试结果表明,合肥地面电视单频网对市区的覆盖能力已达到了我们预期的效果,在单点大功率的覆盖状况下,基本实现了无盲区覆盖,只是在城区的东北片场强稍低,但仍有接收盈余,可满足接收要求。具体的城区内低场强区范围如图4红线区域所示。
16QAM调制模式下,我们对FEC=1/2、2/3两种码率(对应9.95M和13.3M)分别进行了测试,测试结果表明:其对较远区域的覆盖效果略逊于QPSK方式,在低场强地区接收误码率略高。在城区内,原来QPSK方式下的低场强区出现一些盲点,主要出现于东北部低洼地区和市区狭窄复杂路段,1/2码率的情况稍好,但不明显,反复多次的测试结果基本一致,且市区内对2K和8K方式不敏感。具体分析原因有几种:
★低洼地区,如东北部的几个铁路立交桥下;
★电磁环境较差的地区,如市中心几处;
★其他楼群阻挡地区,如红星路、明光路几个路段等。
在采用仪器测试的同时,我们还用机顶盒和显示屏进行了测试,结果表明,实际接收的图像效果与实测数据实时对比的结果非常吻合。
另外,我们还在高速路段上进行了多种方式的测试,如在阴雨等恶劣天气状况下的测试。结果表明,高速路段不影响2K模式,在8K模式下如果周边环境非常开阔,速度在达到120~130公里/小时时,图像质量也没有明显恶化在阴雨等天气状况下,只在局部低场强区位置出现新的瞬间马赛克。
测试结果显示,移动接收环境的复杂性和周边环境变化对接收质量的影响非常大,例如高大的车辆从测试车旁驶过时会造成信号下降幅度至10dB,从不同方向驶过同一点会有不同的接收电平,以及周边地形的改变或建筑物增减的影响等,因此保障数字电视信号的可靠移动接收是一项长期的、复杂的技术工作,需要理论依据和不断在实践中摸索,这也是我们在构建和维护单频网以及未来技术保障工作的努力方向。
由于组建单频网的需要,同时也为了获得单频网信号覆盖质量的数据,我们改装了接收测试车,用德国AdCoCom公司提供的4T2 MK IIDVB-T便携式数字测试仪进行场强和覆盖测试,主要测试范围为针对主点的大功率数字电视发射机的覆盖情况进行测试,包括对QPSK和16QAM不同参数调制模式的对比测试,以便为下一步技术方案的确定和平台的完善提供决策依据。
4T2 MK II DVB-T便携式数字测试仪的测试功能包括:
★调制分析(包括星座图)
★射频参数和频率偏置
★OFDM参数。包括比特率
★误码率长时间数据记录
★当地接收机余量和CCDF分析
★群时延分析
★MPEG视频解码
该仪器最大的特点是从硬件和软件两方面将GPS系统和测试仪结合在一起,可以实时将每一点的地理信息和测试数据用电子表格或图形的方式表示出来,不但一目了然,而且实时逐点逐秒记录,精度很高,极大地方便了测试工作,提高了测试的效率。
为了降低信源端编码压缩对图像质量造成的影响,在测试播出的前提下,我们将编码器的输出码率调至6M,充分保证图像质量的可靠性和低失真度。同时对天馈系统的指标进行了测试,整个频带内驻波比VSWR<1.06,天线增益为11.5dB,由于126米的主馈损耗接近2dB,所以天馈系统总的增益大于9.5dB。
系统调制参数的选择决定了系统的有效码率、功率等级、移动速度等系统性能,所以系统参数的确定是系统设计的关键。系统参数的选择主要是一个优化的过程,对移动接收系统来讲,一般选用2K模式,在160AM方式下,支持的移动速度为200公里/小时左右;而8K模式利于构建单频网,但对移动速度有限制,支持的速度一般在85公里/小时以内。移动接收时,由于电波传输衰耗大,因此一般不选用64QAM调制参数,较多采用的是QPSK和16QAM。
保护间隔GI的大小与发射点的距离有关,保护间隔小,有效码率高,但要求相邻点间距离小,发射点数量需增加。如在2K模式下选保护间隔为1/32,相邻站点间距离必须控制在2.1公里左右。本系统选用1/4参数,站点间距可以分别达到16.7(2K)和67(8K)公里左右。
测试分两个步骤进行:第一对覆盖范围的测试,从城市的4个方向向外测试,直到接收信号低于门限不能正常解码为止,最后测试出信号的可靠覆盖范围;第二对城市内各种复杂地形、建筑物密集区和人流集聚处的信号场强和接收情况进行测试,以了解重点覆盖区的收视效果。
首先进行的是QPSK调制、GI=1/4、FEC=2/3.8K模式(传输码率为6,6M)的测试。测试结果表明:在城区范围内(至二环外)覆盖效果基本无盲点出现,只在一些极端情况下(如低场强区的楼宇缝隙中或与大车交汇时)出现瞬间的马赛克,不影响收看。在城区外的测试我们选取了4条路径:往北的合淮路、往东的合裕路、往南的合铜路、往西的合安路,在保持时速80公里的情况下,接收范围分别达到了50、40、48,55公里。到达信号边缘区后接收图像质量急剧下降,峭壁效应明显,各路段中途只有少数位置有间断的马赛克出现,但速度高于85公里后图像质量明显恶化。
返程中我们采用2K模式进行对比测试,出现马赛克的区域和频率和前期测试结果基本一致,但速度不再对图像质量产生影响。
测试结果表明,合肥地面电视单频网对市区的覆盖能力已达到了我们预期的效果,在单点大功率的覆盖状况下,基本实现了无盲区覆盖,只是在城区的东北片场强稍低,但仍有接收盈余,可满足接收要求。具体的城区内低场强区范围如图4红线区域所示。
16QAM调制模式下,我们对FEC=1/2、2/3两种码率(对应9.95M和13.3M)分别进行了测试,测试结果表明:其对较远区域的覆盖效果略逊于QPSK方式,在低场强地区接收误码率略高。在城区内,原来QPSK方式下的低场强区出现一些盲点,主要出现于东北部低洼地区和市区狭窄复杂路段,1/2码率的情况稍好,但不明显,反复多次的测试结果基本一致,且市区内对2K和8K方式不敏感。具体分析原因有几种:
★低洼地区,如东北部的几个铁路立交桥下;
★电磁环境较差的地区,如市中心几处;
★其他楼群阻挡地区,如红星路、明光路几个路段等。
在采用仪器测试的同时,我们还用机顶盒和显示屏进行了测试,结果表明,实际接收的图像效果与实测数据实时对比的结果非常吻合。
另外,我们还在高速路段上进行了多种方式的测试,如在阴雨等恶劣天气状况下的测试。结果表明,高速路段不影响2K模式,在8K模式下如果周边环境非常开阔,速度在达到120~130公里/小时时,图像质量也没有明显恶化在阴雨等天气状况下,只在局部低场强区位置出现新的瞬间马赛克。
测试结果显示,移动接收环境的复杂性和周边环境变化对接收质量的影响非常大,例如高大的车辆从测试车旁驶过时会造成信号下降幅度至10dB,从不同方向驶过同一点会有不同的接收电平,以及周边地形的改变或建筑物增减的影响等,因此保障数字电视信号的可靠移动接收是一项长期的、复杂的技术工作,需要理论依据和不断在实践中摸索,这也是我们在构建和维护单频网以及未来技术保障工作的努力方向。