地面數(shù)字電視多站模式下的覆蓋門限理論計算模型

鐘 鳳

1 單站與多站覆蓋時覆蓋門限的區(qū)別

單站覆蓋時，覆蓋區(qū)內(nèi)任意接收點p只接收到一個信號，該信號即為欲收信號，p點場強(qiáng)大于等于該站覆蓋門限。滿足該條件的任意p點組成的集合區(qū)域，即為該單站覆蓋區(qū)。

在E1、E2、E3……En多站覆蓋時，覆蓋區(qū)內(nèi)任意接收點p接收到小于等于n個信號，其中，Ex場強(qiáng)值最大，Ex即為欲收信號，其他n-1個信號均為非欲收信號。非欲收信號場強(qiáng)疊加合成形成有害場，對欲收Ex造成干擾。此時，該任意點p的Ex欲收信號的覆蓋門限不再是Ex單站覆蓋時計算所得的可用場門限值，非欲收信號合成的有害場，對欲收信號造成干擾，使Ex欲收信號多站時覆蓋門限大于單站覆蓋時覆蓋門限，二者差值大小為TD，即在Ex站覆蓋區(qū)域內(nèi)，任意點p場強(qiáng)必須大于或等于Ex單站覆蓋門限加上TD值。

2 多站覆蓋門限的理論計算模型

假設(shè)E1、E2、E3……En，n個地面數(shù)字電視覆蓋發(fā)射臺站，在覆蓋區(qū)內(nèi)任意一點p，該P(yáng)點的欲收場強(qiáng)門限值計算步驟如下。

2.1 分別計算每個站的單站覆蓋門限

根據(jù)《VHF/UHF頻段地面數(shù)字電視廣播頻率規(guī)劃準(zhǔn)則》GY/T237-2008和《地面數(shù)字電視廣播傳輸系統(tǒng)實施指南》GY/T236-2008， 對 E1、E2、E3……En單 站最小等效場強(qiáng)和最小中值場強(qiáng)進(jìn)行計算。步驟如下：

接收機(jī)輸入端等效噪聲功率

接收機(jī)最小輸入信號功率

最小等效場強(qiáng)

最小中值場強(qiáng)（室外移動接收）

2.2 非欲收信號有害場計算

假設(shè)N站覆蓋時，第X發(fā)射點為欲收信號，其他n-1信號為非欲收信號，對非欲收信號進(jìn)行場強(qiáng)疊加計算有害場Sum（E非）值。

計算各非欲收發(fā)射點到Ex覆蓋區(qū)內(nèi)任意點P的傳輸時延，得到TOA1、TOA2、TOA3……TOAn-1。取最小傳輸時延的兩個信號最小等效場強(qiáng)，按K-LNM法進(jìn)行功率合成，合成功率設(shè)為Sum（E非1）。將Sum（E非1）與第三最短傳輸時延的可以場強(qiáng)按t-LNM法進(jìn)行功率合成，最后依次計算得出Sum（E非）。

2.3 第X個發(fā)射點覆蓋區(qū)域內(nèi)p點可用場門限值為

2.4 K-LNM計算法

第一步：將均值單位轉(zhuǎn)換成奈培單位N

根據(jù)公式

第二步：計算Mi和Si2

第三步：計算M和S2

第四步：確定近似對數(shù)正態(tài)和分布參數(shù)

第五步：單位從奈培轉(zhuǎn)換為dB

3 實例計算

設(shè)有A、B、C三個發(fā)射點組成多站覆蓋網(wǎng)絡(luò)對M省農(nóng)村地區(qū)進(jìn)行地面數(shù)字電視覆蓋。三站發(fā)射功率均為0.5 kW，發(fā)射天線高度均為70 m。假設(shè)A發(fā)射點發(fā)射信號最小等效場強(qiáng)為30 dBμV/m，發(fā)射頻道DS-10，fa=203 MHz；b發(fā)射點信號最小等效場強(qiáng)為35 dBμV/m，發(fā)射頻道DS-16，fb=498 MHz；c發(fā)射點信號最小等效場強(qiáng)為37 dBμV/m，DS-36，fc=698 MHz。在交叉覆蓋區(qū)有一點p，該點p該點距A發(fā)射點22 km，距B發(fā)射點20 km，距C發(fā)射點15 km，已知C發(fā)射點為欲收信號，A、B發(fā)射點為非欲收信號。

3.1 計算該三站接收最小中值場強(qiáng)值（室外郊區(qū)移動）

h1=70m,則R'=R=10m

根據(jù)公式6：

Lhc=-8.29 dB；LhA=-6.968 dB；

LhB=-7.93 dB

根據(jù)公式4：

EC=54.31 dBμV/m；EA=45.97 dBμV/m;

EB=51.95 dBμV/m.

3.2 使用K-LNM法計算Sum E非ab

A發(fā)射點和B發(fā)射點最小等效場強(qiáng)值得均值為32.5 dBμV/m，方差5.5 dB.

根 據(jù)公式 7：F—i=7.485，σi=1.266，單位Neper,i=1,2

根據(jù)公式10：

Mi=3969.409 N；S2=27979322.7838 N

根據(jù)公式11：M=7938.818 N

根據(jù)公式12：S2=15958645.5676 N

根據(jù)公式13：σ2∑=0.14144 N；σ∑=0.376

根據(jù)公式14：F—

∑=8.9088 N；K因子取0.6.

根據(jù)公式 15：F—∑dB=38.67 dBμV/m；σΣdB=1.632592 dB

轉(zhuǎn)換成線性場強(qiáng)單位：

Sum非(dBm)=-98.291；

3.3 計算TD

根據(jù)公式8：TD=3.05 dB

根據(jù)公式7：C站的覆蓋區(qū)域最佳服務(wù)門限為57.36 dBμV/m，即最佳業(yè)務(wù)門限比噪聲門限提高了3.05 dB.

4 試驗仿真

采用法國ADTI無線電波仿真軟件進(jìn)行覆蓋仿真。電波模型選擇ITU-R.P1546，時間概率95%，地點概率50%，發(fā)射天線場型相同，接收天線4 m。

4.1 A、B、C三站單站覆蓋仿真

按例題分別設(shè)置各發(fā)射點頻率、功率、最小中值場強(qiáng)得到三個站單站最佳業(yè)務(wù)覆蓋面積和噪聲面積（見表1、表2和圖1a、圖1b、圖1c）。

表1 單站覆蓋最佳業(yè)務(wù)面積和噪聲面積統(tǒng)計表

表2 三站覆蓋最佳業(yè)務(wù)面積和噪聲面積統(tǒng)計表

圖1a

圖1b

圖1c

4.2 A、B、C站共同覆蓋時

A、B、C站共同覆蓋時因仿真軟件不能三個臺站設(shè)置不同的覆蓋門限，只能以A站為覆蓋門限基準(zhǔn)，B站通過折合計算A與B兩站最小中值場強(qiáng)差值對應(yīng)的發(fā)射機(jī)功率差值（C站同理）設(shè)置發(fā)射機(jī)功率。折合后B站功率127 W，C站63 W（含頻率衰減）。三站同時覆蓋時，覆蓋圖、最佳業(yè)務(wù)覆蓋面積和噪聲面積如圖2所示。

圖2 三站同時覆蓋時，覆蓋圖、最佳業(yè)務(wù)覆蓋面積和噪聲面積

5 結(jié)語

根據(jù)軟件仿真可以看出，三站同時覆蓋時在相同噪聲面積下，三站總的最佳業(yè)務(wù)面積比三站單獨覆蓋時小，即多站覆蓋時覆蓋門限比單站覆蓋覆蓋門限提高。

[1]徐錚寧,王世簽,夏治平.LNM及其在單頻網(wǎng)增益計算中的應(yīng)用[J].電視技術(shù),2017(Z3).