調頻頻段數字音頻廣播(FM-CDR)北京地區覆蓋測試

發表時間:2014-12-11

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吳智勇、于新、盛國芳
國家廣播電影電視總局廣播科學研究院

  摘要:本文介紹了在北京地區開展的調頻頻段數字音頻廣播(FM-CDR)覆蓋測試情況,包括定點接收測試和移動接收測試,并給出FM-CDR移動接收覆蓋結果圖,最后對本次覆蓋測試情況進行了總結。
  關鍵詞:覆蓋測試; FM; CDR;覆蓋預測

  1 前言
    在國際數字音頻廣播技術中,目前有DAB、DRM和HD Radio等已形成標準,廣播科學研究院也一直在數字音頻廣播領域積極跟蹤世界數字廣播的發展,對上述技術均開展了大量的研究與測試工作,加深了對現有音頻廣播技術的了解。
    在各項研究基礎上,廣播科學研究院也開展了具有我國自主知識產權的調頻頻段數字音頻廣播系統的研究。2011年起,作為牽頭單位逐步完成調頻頻段數字音頻廣播關鍵技術的研究、樣機的開發及測試工作,并于2013年提交了調頻頻段數字音頻廣播信道技術的行業標準建議稿,于8月作為廣電總局行業標準被正式頒布[1]。
    為了解調頻頻段數字音頻廣播系統實際的傳輸性能及其覆蓋特性,在FM-CDR研究階段,廣播科學研究院曾于2012年9月在北京地區對FM-CDR廣播系統進行了覆蓋測試。本文將介紹此次FM-CDR的覆蓋測試情況,并給出覆蓋測試結果。
  2測試系統介紹
    測試用發射機使用的是成都凱騰四方生產的FM-CDR發射機,安裝在中央廣播電視塔,發射頻率為90.5MHz。該發射機可以實現模擬調頻廣播、FM-CDR全數字廣播、模擬調頻和數字同播等三種工作模式。模數同播時,可通過調整模數功率比來設置模擬調頻廣播和數字廣播的發射功率。
    本次測試在模數同播的工作模式下進行,發射總功率3000瓦,模擬與數字功率比設為17dB,即模擬功率2940W,數字功率60W。FM-CDR數字廣播工作于傳輸模式1、頻譜模式9、QPSK-3/4的模式,傳送兩路數字音頻(32Kbps+48Kbps)廣播;模擬廣播為國際臺日常播出的環球經濟頻道。 
    覆蓋測試使用專用數字廣播電視測試車,該車裝有可升高至10米的天線桿為測試提供便利。
  3測試內容
    本次FM-CDR北京地區覆蓋測試的內容包括定點接收測試和移動接收測試。
    定點測試時,接收天線信號經過功分器分成兩路,一路送到頻譜儀,另一路送到接收機,測試時依次連接FM-CDR接收機或者模擬調頻收音機。頻譜分析儀用于測試并記錄信號的頻譜特性。接收機用于監聽數字及模擬聲音信號,做主觀評價。
    移動測試時,功分器分出的兩路接收信號,一路送到FM-CDR路測儀,另一路送到模擬調頻收音機。路測儀記錄地理坐標、場強、信噪比等指標,以及各項指標的統計數據,同時可監聽聲音信號。模擬調頻收音機,用于模擬廣播的聲音質量進行監聽。
  4 覆蓋預測
    為了初步掌握覆蓋情況,在實際測試之前首先進行了覆蓋預測分析。預測使用法國ATDI公司的ICS telecom覆蓋預測軟件進行預測。計算使用100米精度的地圖。測試接收天線高度10米,發射天線330米,參考ITU-R P.1546-2建議書方法進行試算。
    根據GY/T 196《調頻廣播覆蓋網技術規定》,調頻廣播農村和城市的最低可用場強分別是54dBμV/m和66dBμV/m[2],由于覆蓋區域的邊緣基本在農村,選取最低可用電平為54dBμV/m。數字接收門限實驗室測試結果為-104dBm,即載噪比門限為4.6dB。通過計算得出模擬調頻廣播的覆蓋示意圖和FM-CDR廣播的覆蓋示意圖,分別如圖1和圖2所示。
 
圖1  模擬調頻廣播覆蓋示意圖
 
圖2 FM-CDR數字音頻廣播覆蓋示意圖
  5 測試結果
   5.1定點測試
    根據前期試算預測結果,選取長陵、長陵北、興壽北、雁棲湖、白澗鄉、店子橋、京沈高速寶坻出口、京津唐高速楊村出口、牛坨鎮、高碑店、西峰寺、潭柘寺、軍莊和京沈高速新中出口等14處位置進行了定點接收測試。在每一測試點記錄模擬調頻信號和FM-CDR信號的接收電平,模擬調頻廣播和FM-CDR廣播的主觀評價。圖3為長陵測試點的FM-CDR信號頻譜圖。
    從本次定點測試結果來看,信號場強的傳播模型預測值略小于實際測量值,見表1。
表1預測值與測量值之間的關系(預測值-測量值)
 
 
圖3定點接收測試頻譜圖(長陵測試點)
  5.2移動測試
    根據北京周邊的道路情況,移動測試主要選取了環線和京石、京開、京津、京沈、京哈、京承以及八達嶺高速進行。
    圖4和圖5分別是FM-CDR信噪比和接收電平在北京覆蓋的測試結果,其中模擬與數字功率比設為17dB,FM-CDR的數字功率為60W。
 
圖4 移動接收測試FM-CDR六環內信噪比覆蓋效果圖
表2覆蓋效果圖中信噪比對應顏色說明
 

圖5 移動接收測試六環內FM-CDR接收電平覆蓋效果圖
 
                                                                                                                     表3覆蓋效果圖中接收電平對應顏色說明
 
    信噪比在淺藍色區域低于5dB,這部分地區接收解碼成功率比較低,基本不能解出正常的音頻信號。從覆蓋效果圖中可以看出,接收天線3米的移動接收時,距發射塔直線距離60公里以內的地區,在無遮擋的情況下,信噪比可以保證在5dB以上,接收電平可以保證在-75dBm以上,基本能夠正常接收。
    在環線測試方面,四環以內覆蓋效果比較理想,五環內的覆蓋效果基本可以接受,六環由于地表覆蓋物的影響比較大,不能正常接收的地方較多。對于徑向的高速公路來說,相對遮擋較少,可正常接收的范圍比較大,覆蓋距離較遠。
   6 結論
     通過本次在北京地區90.5Mhz頻率進行的FM-CDR模數混播信號的覆蓋測試,可以得出以下結論:
    (1)實際覆蓋測試結果與ATDI覆蓋分析軟件的預測結果基本一致。
    (2)FM-CDR數字調頻廣播,在發射功率60W、發射天線高度330米、接收天線采用10米高度的偶極子天線的情況下,在無遮擋時可覆蓋的直線距離超過80公里;城區建筑密集區,對覆蓋有一定的影響。
    (3)本次覆蓋測試中,在模數比為17dB時的FM-CDR數字廣播信號與模擬調頻廣播信號的覆蓋范圍基本相同。
    FM-CDR覆蓋測試中發現,同播的模擬調頻廣播和FM-CDR數字廣播覆蓋效果良好,模擬調頻廣播的播出質量未受明顯可察覺的影響。另外,通過對FM-CDR數字廣播信號的覆蓋預測和實際測試,驗證了FM-CDR調頻頻段數字音頻廣播系統的覆蓋性能,為FM-CDR的進一步推廣取得了規劃參數方面的技術積累。

[參考文獻]
[1]GY/T 268.1-2013 調頻頻段數字音頻廣播第1部分:數字廣播信道幀結構、信道編碼和調制,2013
[2]GY/T 196-2003《調頻廣播覆蓋網技術規定》
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