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上海地区L波段DMB系统解决方案
朱捷 杨华钢 姜俊
2006年03月01日
本文作者朱捷女士、杨华钢先生，上海东方明珠传输公司工程师；姜俊先生，高级工程师。
关键词：DMB 编码复用 天线 测试
在上海文广集团的领导下，上海东方明珠集团公司于2004年底开始L波段的DAB试验，在东方明珠电视塔搭建了DMB技术试验平台，试验频率为1485.488MHz。通过半年多的试验和研究，我们于2005年下半年正式建立了上海首个L波段DMB单频网发射点，面向上海市区开展DMB广播覆盖工作。由于发射天馈系统有较大改动，我们对覆盖情况重新做了测试，测试接收方法与前次试验相比，有较大改进。
传输网络
前端信源编码复用系统
在DMB前端系统中，视频采用H.264与微软的WM9编码方式进行编码，分别通过各自的网关(Gateway)后形成流模式数据群组(Stream Data
Groups)与包模式数据群组(Packet
Data Groups)，送入数据复用器(Data Multiplexer)。数据复用器将收到的流模式与包模式数据群组分别进行打包，以连续的数据包形式送入信号群(组)复用器(Ensemble Multiplexer。音频采用MUSICAM编码方式，音频信号及其节目相关信息(PAD)通过MUSICAM编码器后，形成MPEG音频数据流(MPEG Audio Data)送入信号群(组)复用器。音视频码流通过信号群(组)复用器后形成标准的数据群(组)传输接口码流(ETI Streams)。
发射平台
搭建正式发射平台的目的是完成上海外环线内区域的覆盖，覆盖半径约15km。目前正式发射平台还是采用东方明珠塔单点发射，发射频点为1458.096MHz，带宽1.536MHz，有效辐射功率为42.5dBW。表1列出发射平台的详细参数。
(1)DMB发射机
采用的是罗德施瓦茨(R&S)L波段DMB发射机，额定功率1.4kW，实际使用输出功率1kW。
(2)发射天线
发射天线的辐射场型必须满足服务区的要求。一般情况下，四面偶极子平板天线的辐射场强比较均匀，最适用于全市覆盖，但是该类型的天线对支撑桅杆有一定的要求，直径必须小于1m。由于东方明珠塔上可以安装L波段全向天线的位置只有调频天线的空隙处，而支撑调频天线的筒体直径约为8m，故该方案只得放弃。为了保证全向覆盖和一定的增益要求，最终我们选用了两组偶极子平板天线，每组3层，水平半功率为160°，朝两个相反方向辐射来实现全向覆盖。由于两组天线安装间距与波长相比较大，所以它们的合成增益既有叠加的、也有抵消的，于是出现了如图3所示的增益波动。
测试系统
本次测试工作使用RadioScape公司提供的专业测试接收机进行数据采集，并通过USB端口由计算机自动记录，另外结合接收天线、GPS接收机和电源设备等构成整个测试系统，如图4所示。
该测试系统的特点是简单、高效。组装、开启整个系统用时短，操作简便，减轻了测试人员的负担。系统设备体积小、对车辆也无特殊要求，普通面包车就能胜任。数据记录和处理都借助计算机完成，因而大大提高了测试工作的效率；而使用仪器记录也消除了人工记录易造成误差的弊端，测试人员只需在车内观测手持接收机的情况，对信号接收失败的地点作一下记录即可。由于测试数据中包含了地理信息，因此在数据后期处理上也相对容易，可以利用软件自动生成测试结果。
测试设备
本次测试使用两副天线，一副用于接收DMB信号，为全向鞭状天线，专门针对1.5GHz进行了特性优化，增益约0dBd；另一副为GPS信号接收天线，其作用是为车辆提供导航和给测试软件提供地理坐标。两副天线均安装在车顶，离地约2m。
DMB接收测试机的数据采样频率约30～40次/秒，分别记录经纬度、时间标记、信号强度和BER等信息。
除接收测试机外，还配备了手持式接收机和手机，分别用于直观的检测H.264和VC1图像信号。对于接收效果不理想 的地方，测试人员可以在电子地图上作标记。
测试车辆还配备了UPS电源和蓄电池组，以确保测试系统能够连续工作8h。
测试软件
Franson GpsGate分配GPS端口给OziExplorer和RadioScape测试接收机使用。OziExplorer显示车辆的即时位置，并 且允许在地图上作标注。RadioScape
test receiver自动记录经纬度、时间标记、信号强度和BER。
数据处理
首先对原始数据进行预处理。原始数据中在同一经纬度大约有十几组数据，因信号接收电平存在波动，得到的数据并不一致，但对同一点的数据取平均后可以进一步减小数据误差。
完成数据预处理后，用MapInfo软件进一步将数据地图化，可以很方便地得到直观的测试结果，比如我们采用不同的颜色表示信号强度等级，如图6所示。在此基础上还可以进行更多的数据筛选、比较、统计、分析。
测试结果
预测方法
我们按照不同的方向把上海划分成8个大区，每隔1km又划分一个小区，确定天线的增益，同时考虑了上海市建筑物密度分布，分别取不同的建筑物密度修正因子。最后，我们使用CCIR模型对离发射点15km内的信号强度作了预测。
预测与实测结果比较分析
表2为预测值与实测值对比表，其中距离表示离发射点的距离(单位为km)，信号强度单位为dBm，表中的空白是因为测试工作还未全部完成。
外滩、几座跨江大桥上的信号强度明显比其它地区要大，原因是黄浦江江面平坦，不存在障碍物，传输途径近似自由空间，故选定的地形修正因子应该适当小些。
理论估算的结果是在4～7km处出现信号强度的反弹，而实测系统这一反弹区域出现在2～5km处，原因可能是：我们使用的是高增益天线，垂直波束较窄，由于安装天线工艺受限，不可避免地存在垂直角度误差(小于1°)，结果是实际的天线下倾角要比设计值略大。
高架道路下比高架上平均要低8dB左右，原因是混凝土结构的高架对信号遮掩性较强，环境不同于普通路面，同时高架道路存在些许高度增益。
信号覆盖较差的区域是上海西南角靠近外环线附近，原因是传输距离大，同时传输路径上建筑物密度大，如果在该区域附近的虹桥广播大厦建设辅助发射台，将会改善该地区的覆盖效果。
浦东地区由于开阔地和绿地公园面积较大，路面也较浦西宽，传输覆盖情况优于浦西。
总结与展望
通过测试，我们可以得出结论：
1.L波段的DMB广播，通过单点发射，在上海这种建筑物密度高、存在高架遮挡的大城市内，基本可以实现车载移动接收，路面有效覆盖率达95%。
2.接收条件相对差地区大都处于上海市西南，可以考虑在西南角架设辅助发射台，优化覆盖情况。
3.如果DMB服务的主要对象是手持式接收，还须进行室内覆盖测试。单频网对室内覆盖的帮助有多大？安装室内覆盖系统和架设辅助发射点哪种方式投资小、效果好？对于这些问题，还需要进一步的分析研究。
（全文完）
来源：《世界广播电视》
出版日期：2006年3月
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