频率规划范文

频率规划范文（精选8篇）

频率规划 第1篇

关键词：GSM频率规划,频率复用,自动频率分配

1 引言

我国移动通信网络的发展速度异常迅猛,随着大量移动用户的快速增加,各省的移动通信网络也在不断的建设和扩容。频率资源的规划在移动通信网络的规划中是一个非常重要的环节,如果在网络整体规划时频率规划做得不好,会造成整个网络建成或扩容后某些性能指标比较差,比如相邻的小区分配了相同的频点,用户在其中一个小区内通话时就可能会受到相邻小区在同一频点上的干扰,造成虽然接收电平较好,但接收质量却较差的情况,严重时甚至引起掉话。所谓频率规划,是指在建网过程中,根据某地的话务量统计分配相应的频率资源。根据话务量统计,通过查询相应的表就可以得出每个小区应配置的载频数目。本文主要考虑在已知每个小区载频数目的情况下,分配合适的频点,以减少同频干扰和邻频干扰,提高网络质量。下面分别介绍频率规划的几个步骤。

2 基站信息的收集

在进行频率规划以前必须要知道基站的经纬度、收发信机的参数、天线参数(包括天线挂高、方位角、增益、下倾角等),因为这些参数与小区的覆盖半径有关,从而影响频率的复用。但在实际规划中经常发现部分基站的实际经纬度与数据库中的经纬度不一致,从而影响了频率规划的效果。天线参数的不正确也会使计算出的小区理论覆盖区域与实际值相差很大。所以在进行频率规划之前,尽可能获得基站的准确信息,使规划后的干扰影响最小化。在基站站址变动或天线参数更改以后都要及时更改数据库,以确保进行频率规划的数据的准确性。

3 数字地图

数字地图在频率规划中起着相当重要的作用。移动通信频率规划所用的数字地图包括地形高度;地面用途、种类等对移动通信电波传播有影响的地理信息。数字地图是频率规划软件进行覆盖预测、干扰分析以及频率规划的重要基础数据。借助于数字地图规划软件,可以模拟网络的实际覆盖与干扰情况。工程设计人员可以根据软件对现有网络进行模拟计算,分析存在的问题、调整网络参数,使其良好运行,提高网络的容量与服务质量。在新建网络或新增基站前也可以先利用软件进行预测,为站址选择、参数设定等提供参考,从而节省不必要的投资,带来巨大的经济效益。

数字地图一般包括四类数据:数字高程模型(DEM数据)、地面覆盖模型(DOM数据)、线状地物模型(LDM数据),建筑群分布模型(BDM数据)。DEM数据用于描述某区域的基本地形情况,直接参与无线传输模型的计算。DOM数据用于描述某区域的面状地面地物覆盖情况,如森林、住宅区或工业区等,地面覆盖模型在计算无线传播路径损耗时使用。LDM数据用于描述某区域线状地物覆盖情况,如河流、铁路、高速公路等。BDM数据主要描述某区域建筑群的分布情况,一般只用于微蜂窝的规划。只有利用这些位置信息才能把地图与实际地理位置联系起来,从而分析实际的覆盖效果。

数字地图的精度为100m、50m、20m、5m。对于城区(地级市以上)宏蜂窝至少选20m精度的数字地图;50m、100m精度的数字地图主要用于地物变化较缓的郊区、农村的宏蜂窝预测;5m精度的数字地图主要用于微蜂窝预测。

数字地图数据是计算机辅助设计基本输入数据。在进行规划工程时,应根据实际需要选择合适精度的数字地图做好数字地图参数配置。在导入数字地图数据后,仔细检查地图显示的信息是否与实际吻合,防止由于地图配置不准确而导致大量无效的后续工作。数字地图的维护、更新工作也很重要。地理数据的更新周期取决于地理信息变化的速度。不同种类的地理信息变化速度也是不同的。一般地有如下要求:

(1)DEM数据由于地形高度变化很小只有当精度要求变化时才需要更新;

(2)DOM数据更新周期为两到三年;

(3)LDM数据更新周期为两到三年;

(4)BDM数据更新周期为两年。

4 可用频率范围和干扰范围

GSM900系统的主频段为:

上行:890~915MHz(MS发、BTS收);

下行:935~960MHz(BTS发、MS收);

每个载频的带宽为200k Hz。

干扰保护比的要求:

同频干扰保护比:C/I≥9d B;

邻频干扰保护比:C/I≥-9d B;

载波偏离400k Hz的干扰保护比:C/I≥-41d B,工程设计中需要加3d B的余量。

5 频率的复用

频率复用就是频率的重复使用,使用相同频率的小区所覆盖的区域必须相隔一定的距离,以满足同频干扰保护比的要求。频率是一种非常宝贵的资源,提高频率复用水平是增加网络容量时经常采用的手段。GSM体制推荐采用43复用模式,但随着移动通信的迅猛发展,频率资源相对紧缺,必须采用更紧凑的频率复用方式,但紧密复用方式一般都要配合跳频、不连续发射(DTX)、功率控制等手段来控制干扰的影响,技术困难相对较大。

5.1 43复用模式

GSM采用的频率复用结构有很多种,有43、33、26等多种结构。所有的复用一般都是把有限的频率分成若干组,依次形成一簇频率分配给相邻小区使用。根据GSM体制规范的建议,在各种GSM系统中常采用“43”。“43”复用方式是把频率分成12组,并轮流分配到4个站点,即每个站点可用到3个频率组,这种频率复用方式由于复用距离大,能够比较可靠的满足GSM体制对同频干扰保护比和邻频干扰保护比指标的要求,使GSM网络的运行质量好,安全性好(如图1所示)。

假设有27个频点,用“43”复用方式,频率分配如表1所示。

由表1可知,27个频道采用43配频,基站最大站型为S211,可见这种复用方式频率利用率低,满足不了业务量大的地区扩大网络容量的要求。在有些大中城市人口密度高,经过多次扩容,站距相距不足1km,覆盖半径不过几百米,有些站点甚至达到300m的覆盖,可见再依靠大规模的小区分裂技术来提高网络容量已经不太现实了。有两种办法可以解决不断增长的网络容量需求,其一就是发展GSM900/1800双频网,其二就是采用更紧的频率复用技术。

5.2 MRP(Multiple Reuse Pattern)技术

现在网络中较多采用MRP技术进行新的频率规划,以提高系统利用率。其基本原理就是把所有可用载频分成几种不同的组合,每一组合作为独立的一层,代表不同的复用组。在做频率规划时逐层分配载频,不同层的频率采用不同的复用系数,即采用不同的频率复用模式。

MRP技术打破了传统的固定频率复用模式,使载频配置灵活,特别是使一个扇形小区分配的载频不可能与同频复用的扇形小区的载频完全相同,既改善了同频干扰保护比,也改善了跳频效果,这是MRP技术的显著特点。

采用MRP技术必须采用跳频、动态功率控制、不连续发射(DTX)等技术处理干扰,这是MRP技术应用的前提条件。在实际频率规划时,对于BCCH信道,由于控制信道不使用DTX和跳频,发射功率较大,干扰特性与TCH信道不同,一般BCCH载频使用43复用模式,用于BCCH载频数不少于12个,在实际应用中,可分配12~15个。TCH载频分组遵循:在所规划的区域内,某小区需要的最大载频数为TCH载频的分组数;各层TCH载频尽量采用不同的复用方式。与BCCH载频邻频的载频最好用在最后的TCH载频组,因为网络中往往只有个别的小区的载频数比较大,因此最后的TCH载频组被利用的机会相对较小,从而可以减少对BCCH的邻频干扰。如果可用频带较宽,载频可配置为S888,甚至更多。由此可见,网络的容量会大大提高,但这对设备的能力和软件的功能提出了更严格的要求。

MRP(Multiple Reuse Pattern)技术将整段频率划分为相互正交的BCCH频段和若干TCH频段,每一段载频作为独立的一层。不同层的频率采用不同的复用方式,频率复用逐层紧密。由于BCCH信道在移动台接入、切换等过程中具有举足轻重的作用,为了保证BCCH信道质量,使用与TCH频段正交的频率,可以得到如下好处:

(1)BCCH可以使用43或更高的复用系数,以保证BCCH信道质量;而TCH则使用相对紧密的复用方式。

(2)BSIC解码与话音信道负荷无关:由于BCCH频段和TCH频段相互正交,TCH信道负荷的增加对BCCH信道基本没有影响,因此,也不会影响BSIC解码,从而改善切换性能。

(3)简化邻近小区表的配置:有关文献指出邻近小区表过长会降低切换性能,而采用MRP能简化邻近小区表,从而改善切换性能。由于BCCH单独使用一段频率(43方式下有12个频点),邻近小区表(由BCCH频点等组成)长度可以显著减小。甚至可以简单地将所有的BCCH频率(本小区BCCH频率除外)全部加入邻近小区表。

(4)真正发挥功率控制和DTX等抗干扰技术的作用:BCCH不能使用动态功率控制和DTX等技术,它总是以最大发射功率在发射信号。因此,BCCH和TCH使用相同频段,会影响这些抗干扰技术的效果。应用MRP技术,在增删站点或小区的TRX时,不会对已有的BCCH频率计划造成影响,从而方便网络的维护。

通过表2,我们可以看出,不同层的频率采用不同的复用方式,频率复用逐层紧密。

MRP是近年来频率规划技术发展的热点之一,应用MRP,同时结合跳频、DTX、功率控制等抗干扰技术,可以将平均频率复用系数降到7.5左右,而不影响网络质量。

MRP除具有分段分组规划的所有优点外,还具有如下优点:

(1)结构化频率规划(structured way of frequency planning):BCCH、TCH各层频段的分开减少了规划工作量,可以分层规划;另外还可以分出一段频率保留给微蜂窝;

(2)由于BCCH、TCH各层相对较独立,便于分层维护和扩充;

(3)由于TCH各层相对较独立,便于调整该层的最大发射功率减量;

(4)适合于TRX数目分布不均匀的情况。

在表3中,2TRX的小区数目为20%,3TRX的小区数目为30%,4TRX的小区数目为50%。假设这些小区是均匀分布的,则平均频率复用系数要小于实际复用系数。以3TRX的小区为例,因为具有3个和3个以上TRX的小区实际上有80%,而且是均匀分布,所以第3层TRX的实际复用系数为6/0.8=7.5。

扩展MRP是对MRP概念的扩展,分段后的每一层可以包含其后各层的频率:TCH0层包含TCH1-TCHn各层频点,TCH1层包含TCH2-TCHn各层频点,依次类推。首先,分配TCHn层频率点,然后再分配TCHn-1层频率点,依次类推。不过这样就影响了MRP规划的结构化。

现以7.2MHz频率带宽为例(60~95),采用多重复用技术(MRP)将36个频点按12/9/8/7分为四组,如表4所示。

BCCH信道采用43复用,如图2(1)所示),业务信道TCH1采用33复用,如图2(2)所示,业务信道TCH2和TCH3采用23复用,如图2(3)、图2(4),分成四组。7.2MHz频带MRP载频配置如图3示。

5.3 同心圆技术

1.基本原理

所谓同心圆就是将普通的小区分为两个区域:外层及内层,又称顶层(overlay)和底层(underlay)。外层的覆盖范围是传统的蜂窝小区,而内层的覆盖范围主要集中在基站附近。外层和内层的区别除覆盖范围不同外,它们频率复用系数也不同的,外层一般采用传统的43复用方式,而内层则采用更紧密的复用方式,如33,23或13。因此所有载波信道被分为两组,一组用于外层,一组用于内层。这种结构之所以称为同心圆,是因为外层及内层是共站址的,而且共用一套天线系统,共用同一个BCCH信道。但公共控制信道必须属于外层信道组。也就是说通话的建立必须在外层信道上进行。

同心圆的结构示意图如图4所示。

根据同心圆的实现方式不同,可分为普通同心圆和智能双层网(Intelligent Underlay Overlay,IUO)。两种同心圆的区别主要在于内层的发射功率和内外层间的切换算法。

普通同心圆内层的发射功率一般要低于外层功率,从而减小覆盖范围,提高距离比,保证同频干扰的要求。普通同心圆内和外层间的切换一般是基于功率和距离的。

智能双层网(IUO)的内层(因为频率采用更紧密的复用方式,因此通常此层为超级层)发射功率与外层(通常称为常规层)是完全相同的,原因与其切换算法有关。IUO的切换算法是基于C/I进行切换的。其实现过程简单描述就是:首先通话在常规层建立,然后BSC不断监听通话过程中下行链路超级组信道的C/I比,当某超级信道的C/I达到可用门限时(Good C/Ithreshold),便将通话信道切换到此超级信道上。同时继续监听超级层该信道的C/I,如果变坏到一定门限(Bad C/Ithreshhold)便切换到常规层信道上。由此可见要采用IUO,系统必须增加以下功能:

(1)下行同频C/I比的估算;

(2)与IUO相关的切换算法:

小区内切换:常规层到超级层(测量的C/I大于Good C/Ithreshold),

小区内切换:超级层到常规层(测量的C/I小于Bad C/Ithreshhold)。

2.容量

由于内层采用了更紧密的复用方式,每个小区可以分配更多的TRX,从而提高了频率利用率,增加了网络容量。但需要注意的是同心圆内层的覆盖半径要小于一般小区,其对话务量的吸收是受话务分布情况及覆盖范围限制的。表5是不同话务分布,不同覆盖范围情况下同心圆与传统43方式的容量比较,Si为内层覆盖,Sout外层覆盖面积,容量单位Erlang。

需要说明的是覆盖比是与频率复用类型有关的,频率复用类型越紧密,同频干扰越大,内层覆盖比例将越小,另外还与切换参数的设置以及周围的无线环境有关。因此覆盖半径不是任意设置的,需要综合考虑网络的质量,一般很难超过50%。

通过上述分析可以看出,同心圆技术对话务均匀分布情况下容量的提高很少甚至会降低;话务越集中于基站附近,效果越明显。总体上,容量提高比较有限,对于普通同心圆其内层发射功率低,不易吸收室内的话务量,因此效率不大,实际容量提高约为10%~30%。对于IUO,由于它内层发射功率不变,能够吸收室内业务,且基于质量进行切换对容量吸收比较灵活,因此实际容量提高相对较高,约20%~40%。

3.特点及应用

(1)普通同心圆

普通同心圆特点:

无需改变现有网络结构;需要增加一些特殊切换算法,但总体实现简单;对手机没有特殊要求;容量提高有限,一般为10%~30%,且与话务分布有关,内层因功率小而不易吸收室内话务;适用于话务量高度集中在基站附近且分布在室外的情况。

应用中需注意的问题:

一方面注意应用于话务集中的地区,另一方面规划好内层的覆盖区,即不能因为复用紧密而带来干扰影响质量,又要能吸收足够的话务。如果规划不好,不仅不会提高容量,还有可能降低网络质量;最好结合采用降低干扰的技术,如功率控制,DTX等。

(2)IUO

IUO主要有以下特点:

作为同心圆的一种方式,IUO可利用现有的站址,对网络改动小,对手机没有特殊要求;系统功能需要增加对C/I的测量和估算以及特殊的切换算法;容量有20%~40%的提高,且与话务分布,超级层吸收的话务量有关。在提高容量的基础上能够保证质量;超级层可采用更紧密的复用方式,在频率足够宽时,可留出一部分频率用于微蜂窝;适用于话务密度高且集中于基站附近的小区。

在应用IUO时应注意以下问题:

小区规划时应根据话务分布情况进行,并注意减少干扰。在进行小区信道配置时,应注意超级组频率和常规组频率的合理配置。要使底层吸收足够的容量,减少掉话,要注意设置好小区参数。为降低干扰应结合使用功率控制和不连续发射(DTX)技术。最好在常规层也采用基于C/I的切换

6 频率的分配

在确定了可用频率范围和频率复用方式后,就可以进行频率的分配了。频率分配就是将小区理想为标准微蜂窝,根据频率复用基本模型和干扰模型,逐小区分配频率。

在GSM网络建设初期,话务量较低,基站数量小,所需载频数也少,频率规划可以手工完成。随着用户量的增加,新业务的推广,基站间的距离在不断减少,基站的载频配置越来越大,频率规划也越来越复杂。特别是某些热点地区,基站之间的距离只有300m~500m,每个小区载频的配置都在8个或更高,单纯的手工分配载频已经不能达到网络质量的要求,必须采用自动频率分配算法来完成对频率的规划。

在利用规划软件进行自动频率分配之前,必须知道频率的复用方式和干扰分布情况。频率的复用方式已作介绍,干扰分布可由计算机软件计算获得。计算机可根据数字地图、收发信机参数、基站的经纬度、天线参数等进行小区的覆盖预测,由每一点的最强信号确定服务小区的基本范围,在这一点上接收的其他小区信号都视为干扰源。

自动频率分配算法可以通过设置代价值来比避免两个小区使用相同或相邻的频点,这样可以对频率复用的距离进行控制。如果使用相同频点的两个小区相距太近,算法设置的代价值就会很大。算法可以进行多次载波分配,以求得代价值最小的一种频率配置。由于代价值与网络的干扰直接相关,代价值越小,干扰就越小,通过自动频率分配算法就可以求出干扰比较小的一种频率配置。

用户可以给代价值强加不同的权重,例如将相邻小区使用相同频率的代价值设置的很大(5000),将相邻小区使用相同频率的代价值设置为100,算法在分配频率的时候就会避免大代价的产生,从而避免了相邻小区使用相同的频率,算法也会避免在相邻小区使用相邻频率,但当频点限制确实无法满足或平均干扰显著降低时,也可以使用。

自动频率分配算法适用于紧密的频率复用要求,灵活性高,可大幅度提高频率分配的效率和质量。

7 总结

本文简单介绍了频率规划的步骤,频率规划的重点是确定频率复用模式和自动频率分配,随着新技术的不断出现,新的紧密复用方式的产生和自动频率分配算法的不断改进,频率规划方法也将不断发展、改进。

参考文献

[1]张威.GSM网络优化———原理与工程.北京:人民邮电出版社,2003.10

[2]韩斌杰.GSM原理及其网络优化.北京:机械工业出版社,2001

月球与深空探测频率规划研究 第2篇

介绍国际电联(ITU)和空间频率协调组(SFGC)关于月球与深空探测频率使用的一些规定和建议,研究国外月球与深空探测频率使用规划和发展趋势,探讨我国月球与深空探测频率使用需求,提出我国月球与深空探测频率建议和发展方向.

作 者：杨会钦 杨永亮 YANG Hui-qin YANG Yong-liang  作者单位：杨会钦,YANG Hui-qin(北京理工大学・北京・100081;北京跟踪与通信技术研究所・北京・100094)

杨永亮,YANG Yong-liang(北京跟踪与通信技术研究所・北京・100094)

刊 名：飞行器测控学报  ISTIC英文刊名：JOURNAL OF SPACECRAFT TT&C TECHNOLOGY 年，卷(期)： 27(5) 分类号：V556.1 关键词：频率规划   月球   深空  

频率规划 第3篇

本报讯 工信部日前正式发布了《工业和信息化部关于国际移动通信系统（IMT）频率规划事宜的通知》，明确了我国的IMT系统频率规划。该频率规划对未来我国电信运营格局的优化、IMT系统和设备研发、相关技术和产业的成熟及应用等方面将起到重要的导向作用。为保证合理、高效利用上述频率，工信部后续将制定和发布配套的IMT系统射频技术指标、频率分配方案和台站管理规定。

今年手机出口量预计达10亿部

本报讯 据中国海关统计，今年1～8月份，我国手机出口6.18亿部，同比增长15.5%，出口金额为467亿美元，同比增长27.7%，继续保持了快速稳定的增长势头，也成为继续拉动通信设备乃至电子信息产品出口的主要动力。按照过去十几年手机出口的月度比重规律分析来看，今年我国手机出口量将达到10亿部，增幅接近15%。

海豚挑战用户体验极限

TD-LTE频率规划方案分析 第4篇

2010年12月28日,工信部对电信研究院上报的《关于开展TD-LTE规模技术试验的请示》进行了批复(工信部科函[2010]612号),在上海、杭州、南京、广州、深圳、厦门6个城市开展TD-LTE规模技术试验。TD-LTE规模技术试验属于“新一代宽带无线移动通信网”国家重大专项,中国移动将负责完成规模技术试验网网络建设工作。

本文将分析TD-LTE试验网及未来网络建设中的频率规划方案。

2 分析流程

TD-LTE频段规划方案可以从宽带选择、室外组网方案、室内外组网方案、频段使用方案4个方面进行分析,如图1所示:

3 带宽选择

TD-LTE支持1.4MHz、3.0MHz、5MHz、10MHz、15MHz以及20MHz六种信道带宽,从国际运营商使用情况看,90%以上选择20MHz(TDD),运营商未选择宽频段组网的主要原因是未拍得足够频谱资源。

表1是TD-LTE分别在5M、10M、20M带宽下与LTE FDD和WCDMA HSPA+上下行峰值速率对表情况表:

TD-LTE在5M、10M组网时与LTE FDD和WCDMA HSPA+相比无竞争优势,而在20M组网时,相比WCDMA HSPA+有明显优势,综合考虑竞争、技术、应用等因素,建议采用TD-LTE采用20M带宽组网。

4 室外组网分析

TD-LTE在室外组网时,可以使用三种频率使用方式:同频、异频、频率偏移频率复用(FSFR:Frequency Shifted Frequency Reuse)。如图1、图2、图3所示。

同频组网全网所有小区使用相同的频点,异频组网同一基站的不同小区采用不同频率,FSFR统一基站的不同小区部分异频,表2是三种频率使用方案的对比情况表:

TD-LTE同频组网相比异频组网和FSFR在频谱利用率、网络规划等方面有优势,故室外建议采用同频组网方案。

5 室内外组网分析

室内外的频率使用方式有室内外同频和室内外异频两种。

采用室内外同频组网时,具有如下优点:

(1)频率利用率高,频率部署灵活;

(2)终端支持频段需求低,减小终端射频通道的复杂度,降低终端价格。

(3)室内外同频组网时,也存在如下问题:

(4)室内外同频配置使同频邻区的区域扩大,会引起局部区域网络容量、覆盖质量下降;

(5)系统设备对消除、规避干扰算法复杂度要求更高,且难以有效降低干扰;

(6)对室内、外协同组网规划和优化要求更高,难以达到理想的协同效果;

同频组网方案在资源利用率上存在优势,但对网络规划、优化及设备能力要求更高,故建议室内外采用异频组网方案。

6 频率使用方案分析

中国移动拥有的TDD频段有A频段、F频段、E频段、D频段四个,目前各频段使用情况如下:

(1) A频段(2010-2025MHz)共15M,室外10M,室内5M,用于TD-SCDMA;

(2) F频段(1880-1920MHz)共40M,其中低端20M (1880MHz-1900MHz)用于TD-SCDMA网络,高端20M (1900MHz-1920MHz)之前被PHS占用,已要求其2011年底退网;

(3) E频段(2320-2370MHz)共50M,其中2320MHz-2350MHz用于TD-SCDMA室内分布,2350MHz-2370MHz用于TD-LTE;

(4) D频段(2570-2620MHz)共50M,上下各避让5M用于与FDD的隔离,剩余40M用于TD-LTE。

中国移动目前TD-LTE使用20M室内外异频、室外同频组网,TD-LTE可以使用的频段有F、E、D。E频段50M由于有雷达业务占用,目前只能用于室内,因此要实现室内外异频、室外同频组网,只有如下两种频率方案:

方案一:室内使用E频段,室外主用F频段覆盖,热点地区使用D频段补充容量:

方案二:室内使用E频段,室外使用D频段。

两种方案室内均使用E频段组网,以TD-SDMA系统的室内覆盖半径作为覆盖边缘,TD-LTE采用E频段组网上下行能够达到的边缘速率大于建设指标要求,并且E频段在中国移动现有室分系统器件支持的800-2500MHz频率范围内,故室内使用E频段,TD-LTE可以和TD-SCDMA共用室分系统。

两种方案室外频段使用方式不同,方案一的方式类似于GSM900/1800协同组网的情况,F频段网络相当于GSM900网络做覆盖,D频段网络相当于GSM1800网络补充容量;方案二的方式则相当于仅用GSM1800网络独立组网。

表3是D、F频段下TD-LTE与A频段下TD-SCDMA覆盖能力对比情况表:

从表3可以看出:TD-LTE采用D频段覆盖,所需基站密度大于TD-SCDMA;而TD-LTE采用F频段覆盖,能力优于TD-SCDMA,工程实施中如果利用现有TD-SCDMA站点建设TD-LTE网络,不需额外新选站点。

两种频率使用方案各有优缺点,其对比情况如表4:

方案一具有可以完全利用TD-SCDMA站点资源而不需要额外新选站点的优势,从站点数量角度考虑可以从TD-SCDMA网络平滑升级,方案二对于频点需求数量少,终端实现相对简单,并且是国际主用频段,有利于国际推广。

两种频率使用方案各有其适用性,在实际网络规划中,应根据实际情况合理选择。

7 结论

TD-LTE在中国的还没有正式商用网络,国家对于TD-LTE的频率使用还没有出台最后的具体规定。在此情况下,本文从宽带选择、室外组网方式、室内外组网方式、频率使用方案4个方面可能采用的方案进行对比分析,给出了相关的建议性结论,对于未来的TD-LTE无线网络频率规划具有参考价值。

参考文献

[1]刘宝昌,胡恒杰,朱强.TD-LTE无线网络规划研究[J].电信工程技术与标准化,2010,(1):16-20.

[2]胡恒杰,朱强,孟繁丽,刘煜鹏.TD-LTE组网策略研究[J].移动通信,2010(5):49-53.

频率规划 第5篇

我国自主知识产权的地面数字电视广播传输标准(DTMB) GB20600-2006《数字电视地面广播传输系统帧结构、信道编码和调制》已经于2006年8月18日正式发布，2007年8月1日正式实施。地面数字电视频率规划有指配规划和分配规划两种方法[1]，在分配规划中需要采用参考规划配置 (RPC, Reference Planning Configuration) 和参考网络 (RN, Reference Network) 来代表真实的网络参数和结构，用于地面数字电视广播频率分配规划的覆盖和干扰兼容分析。

单频网是地面数字电视广播最重要的覆盖组网方式，因此单频网频率分配规划方法是地面数字电视频率分配规划的主要内容。本文借鉴DVB-T系统关于RRC和RN的成熟经验，根据我国DTMB标准的特点，结合理论分析和仿真计算，提出我国地面数字电视广播单频网频率分配规划的参考规划配置和参考网络的建议。

1 参考规划配置

地面数字电视广播传输标准中，根据符号映射方案、纠错编码效率、载波模式、帧头模式等参数的不同组合，DTMB理论上存在330种系统模式。在规划过程中通常采用一些典型的系统模式作为参考规划配置(RPC)来代表实际应用的基本场景。

通过2007年的北京地面数字电视实验, 为了促进我国地面数字电视广播的推广应用, 国家广电总局推荐了7种地面数字电视系统模式, 如表1所示。

我国地面数字电视广播主要针对室外固定接收、室内固定接收和移动接收三种应用场景。为了充分利用现有发射基础设施, 我国地面数字电视广播目前主要从城镇开始推广。考虑到城镇环境对地面数字电视广播系统的可靠性要求较高, 根据以上推荐的系统模式和我国地面数字电视广播传输标准的特点, 参考DVB-T的RPC[2]设置, 建议我国地面数字电视广播规划用的参考规划配置采用表2所示参数。

2 参考网络

在频率分配规划中，参考网络是理想化的、接近真正实施的网络。参考网络几何对称而且发射机特性相同，用发射机数、发射机之间的距离、发射机网络几何关系、发射机功率、天线高度、天线方向性和业务区(覆盖区)表示。建立参考网络的目的是确定典型的业务区之间的潜在干扰，以便进行频率规划的兼容分析。真正实施的网络不需要与参考网络的发射机数、发射机位置、发射功率等特性绝对相同，只要求真实网络符合对应的参考网络的潜在干扰限制。

2.1 DVB-T参考网络

为涵盖不同实施需求，DVB-T设计了4个参考网络[2]。目前我国主要在原有地面模拟电视覆盖网的基础上，从城镇开始利用现有发射塔等基础设施资源开展单频网的建设工作。一般，我国小中城市现有发射塔为一到两个，而大城市的发射塔在三个左右，考虑到建设成本以及实用性能，由三部发射机组成的参考网络比较适合我国的实际应用状况。此外我国地面数字电视广播传输标准PN945帧头长度为125μs，与DVB-T系统的1/8Ts (8k FFT) (112μs)模式近似，因此主要参考DVB-T第3种参考网络(RN3)来设计我国地面数字电视广播单频网频率分配规划所用的参考网络。DVB-T RN3的网络结构和参数分别如图1和表3所示。

利用德国L&S公司的CHIRplusBC (FM/TV broadcast) 专业规划软件对DVB-T RN3进行单频网仿真计算可得DVB-T RPC1 (64QAM, 2/3)和RPC2 (16QAM, 1/2)的业务区覆盖图，分别如图2和图3所示。

2.2 DTMB参考网络

为125μs, 抗回波能力对应理想台站间距为37.5km。考虑到室外固定接收天线有方向性, 可以在一定程度上削弱发射机间的多径信号强度, 因此, 发射机之间的距离可适当加大, 参考DVB-T的RN3在33.6km基础上扩大至40km, DTMB系统参考网络固定接收的发射台站间距离可以在37.5km基础上同样扩大约20%, 设为45km。对于移动接收, 由于规划用典型接收高度为1.5m, 而且接收天线无方向性, 城镇接收环境中建筑物及其他障碍物的反射将使得到达接收天线的信号回波更为复杂, 此时发射台站间距设置应小于帧头长度对应的距离。同样参考DVB-T的RN3移动接收的发射台站间距离, 在33.6km基础上缩减至25km, DTMB系统参考网络移动接收的发射台站间距离可以在37.5km基础上同样缩减约25%, 设为28km。

各发射台站的ERP值在载噪比相同的情况下取决于最小场强，对于室外固定接收，GY/T 236-2008.《地面数字电视广播传输系统实施指南》[3]第9.2.2.2.2节中所列各频段在相同载噪比的最小中值等效场强差值可得如下结论：假设频段I/II下的ERP为Δ，则频段III下的ERP为Δ+5，频段IV下的ERP为Δ+9，频段V下的ERP为Δ+12。

根据GY/T 237-2008.《VHF/UHF频段地面数字电视广播频率规划准则》[4]DTMB的RPC1 (16QAM, 0.8)的载噪比门限相对DVB-T的RPC1 (64QAM, 2/3)低约2dB，则参考DVB-T的RN3的ERP设置，DTMB选取的ERP值可略低2dB。以频段III为参考基准，由表1可得DVB-T的频段III下的ERP为21.1dBW, 则DTMB频段III下的ERP为19dBW.由前述DTMB的ERP各频段间的差值结论, 得出DTMB各频段下的ERP值分别如下:频段I/II下的ERP为14dBW, 频段III下的ERP为19dBW, 频段IV下的ERP为23dBW, 频段V下的ERP为26dBW。

移动接收的情况下，参考网络ERP设置与室外固定接收类似，分别计算各频段在某一相同载噪比下的最小场强，得到最小场强间的差值，得到以下结果：假设频段I/II下的ERP为Δ，则频段III下的ERP为Δ+11，频段IV下的ERP为Δ+20，频段V下的ERP为Δ+25。根据GY/T 237-2008.《VHF/UHF频段地面数字电视广播频率规划准则》[4]DTMB的RPC2 (16QAM, 0.4)的移动接收载噪比门限相对DVB-T的RPC2 (16QAM, 1/2)低约6.5dB。以频段III为参考基准，由表1可得DVB-T的频段III下的ERP为29.5dBW，则DTMB频段III下的ERP可设为23dBW，由前述DTMB的ERP各频段间的差值结论，得出DTMB各频段下的ERP值分别如下：频段I/II下的ERP为12dBW，频段III下的ERP为23dBW，频段IV下的ERP为32dBW，频段V下的ERP为37dBW。

以上分析得到DTMB单频网的参考网络所需发射参数，下面同样利用CHIRplusBC软件根据DTMB相关规划参数进行单频网覆盖仿真，得到DTMB的RPC1 (16QAM, 0.8)和RPC2 (16QAM, 0.4)的业务区直径分别为65km和40km，其业务区覆盖图分别如图4和图5所示。

因此本项目建议的我国地面数字电视广播单频网规划参考网络参数见表4。

3 总结

本文参考DVB-T频率分配规划方法，根据我国地面数字电视广播标准DTMB的特点和单频网实际应用的具体情况，分析研究了DTMB单频网的频率分配规划方法。本文结合理论分析和软件仿真提出了DTMB单频网频率分配规划中的参考规划配置和参考网络建议，可为地面数字电视广播频率规划相关标准的研究制订提供参考。本文建议的参考网络参数主要针对DTMB的PN945帧头模式，同样可以参考借鉴本文的研究方法以及仿真过程对其他帧头模式开展进一步的研究分析。

摘要：本文介绍了地面数字电视广播频率分配规划的基本方法, 参考欧洲DVB-T标准的相关规划配置并根据我国地面数字电视传输标准DTMB的应用和技术特点, 开展DTMB单频网频率分配规划方法研究。结合理论分析和仿真计算, 提出我国地面数字电视广播单频网频率分配规划的参考规划配置和参考网络的建议, 形成对DTMB频率规划具有参考价值的研究结论。

关键词：地面数字电视,单频网,分配规划,参考规划配置,参考网络

参考文献

[1]朱云怡, 倪士兰, 何剑辉.国际电联与欧洲地面数字电视分配规划方法研究[J].广播与电视技术, 2006 (10) , 70-73.

[2]RRC-06Technical basis and planning configurations for T-DAB and DVB-T[S], EBU review302期.

[3]GY/T236-2008.地面数字电视广播传输系统实施指南[S].2008.

频率规划 第6篇

秦皇岛市区现有调频广播节目及频率:秦皇岛人民广播电台综合广播, 89.1MHz;中央人民广播电台第一套节目 (中国之声) , 96.5 MHz;秦皇岛人民广播电台体育音乐广播, 97.3MHz;河北人民广播电台交通广播, 99.2MHz;秦皇岛人民广播电台交通广播, 100.4MHz;秦皇岛人民广播电台旅游经济广播, 103.8MHz。为了使秦皇岛市广播节目向着多样化、专业化发展, 秦皇岛市广播电视台与国家广播电影电视总局广播电视规划院于2010年6月就秦皇岛市广播电视台在秦皇岛市新增调频广播频率进行合作研究。

2 研究方法及步骤

本次合作研究按照以下步骤进行:

1) 根据秦皇岛市广播电视台提供的数据和相关的资料, 分析整理相应的台站和地图数据, 结合系统、覆盖干扰分析和电波传播模型等规划参数, 借助专业规划软件构建规划平台;

2) 使用规划平台进行频率扫描, 根据频率扫描结果选用较优频率;

3) 针对选用频率进行覆盖干扰分析, 根据覆盖干扰分析结果, 提出相应的技术措施以尽量避免对周边相关台站的干扰。

3 研究工具

本研究的规划平台建立在德国L&S公司的CHIRplus BC (FM/TV broadcast) 专业规划软件的基础上。德国L&S公司是一家为无线通信网络和频谱管理系统开发应用工具的软件公司, 其总部设在德国。

CHIRplus_BC软件可以有效管理台站、测试点、地图等数据, 提供了ITU-R 370、ITU-R 1546、L&S VHF/UHF、Epstein-Peterson等多种电波传播模型, 能够对调频广播等进行频谱扫描、场强预测、覆盖分析、干扰分析等计算。该软件已经在调频广播等频率规划中得到广泛的应用。

4 系统参数

本次规划分析使用的系统参数为立体声调频广播。

4.1 覆盖干扰分析参数

4.1.1 最低可用场强

根据ITU-R BS.412《VHF调频广播规划准则》, 接收天线高度为10m时立体声调频广播最低可用场强为:

农村地区54d BµV/m;

郊区地区66d BµV/m;

城市地区74d BµV/m。

按照我国的技术标准规定, 接收天线高度为4m时立体声调频广播最低可用场强为:

农村地区46d BµV/m;

城市地区60d BµV/m。

考虑到调频发射台站一般位于城区或者高山, 单个台站的覆盖边缘地区一般在自然噪声和人为噪声较小的郊区和农村, 在具体规划时, 计算时使用接收天线高度为10m时54d BµV/m作为最低可用场强, 同时保证在城区基本可以达到66d BµV/m的场强水平。

4.1.2 保护率

根据ITU-R BS.412《VHF调频广播规划准则》中的表3.1定义立体声调频广播同邻频保护率, 如表1所示, 其中N为预收调频频道。两频道间隔大于400k Hz时, 保护率值会有明显下降, 一般不会影响普通调频接收机的正常接收。

4.1.3 天线鉴别

考虑到用户使用的天线一般为线极化全向天线, 计算时不考虑天线鉴别。

4.2 电波传播模型

本次合作研究使用CHIRplus BC软件中的L&S VHF/UHF (tuneable) 模型, 该模型基于ITU的526模型的传播曲线, 可以根据不同传播环境对相关参数进行调整。

5 规划分析

5.1 发射台站参数

根据秦皇岛市广播电视台提供材料, 拟新增调频广播频率的秦皇岛电视调频发射台的相关技术参数为:

东经:119°35′18.2″

北纬:39°56′33.8″

海拔高度:4m

天线高度:90m

功率:1k W

5.2 初选频率

综合考虑秦皇岛市和周围市、县台站规划和使用的100W以上 (含) 调频广播频率的情况, 在87MHz到107.9MHz之间进行频率扫描, 扫描结果如图1所示。

经过分析计算, 初选频率为92.4MHz, 下面对该频率的干扰情况进行分析计算。

5.3 干扰分析

在规划调频广播业务时, 一般要考虑与其他调频、电视业务和非广播业务相互间的干扰。干扰情况可分为两类, 一类是在发射系统正常工作下, 发射机、馈管和天线等的连接器和电缆性能良好, 天线之间的隔离度较好等条件下, 必须考虑的干扰关系, 如“同台调频广播频率间隔一般不小于800k Hz, 也不得为调频中频10.7±0.2MHz”及同一服务区调频广播频率间隔一般大于400k Hz;另一类是发射系统在非正常工作状态下, 发射机、馈管和天线等的连接器和电缆性能较差 (老化、接触不良、腐蚀和热效应等) , 天线之间的隔离度较差等条件下引起的干扰, 主要表现为频率交调、带外杂散等, 可以通过采取技术措施解决。

5.3.1 须要考虑的干扰

在秦皇岛电视调频发射台使用92.4MHz, 可能与乐亭县92.5MHz之间存在邻频干扰, 覆盖干扰分析结果分别如图2所示。其中, 红色区域 (深颜色) 为秦皇岛电视调频发射台受乐亭县干扰而损失的覆盖区, 黄色区域 (浅颜色边缘区域) 为乐亭县受秦皇岛电视调频发射台干扰而损失的覆盖区, 绿色区域 (浅颜色) 为对应台站的有效覆盖区。

由图2可见秦皇岛电视调频发射台使用92.4MHz可能与乐亭县存在邻频干扰, 秦皇岛电视调频发射台的天线使用垂直极化, 通过极化鉴别降低与乐亭县台站之间的干扰。干扰分析图分别如图3所示, 可见将秦皇岛电视调频发射台的天线改为垂直极化后, 与乐亭县的邻频干扰基本消除。

5.3.2 可能存在的干扰

1) 对广播业务的干扰

调频业务频段为87MHz~108MHz, 在频率规划时需要考虑带外杂散和二次谐波对调频电视业务产生的干扰。

针对带外杂散, 若92.4MHz调频发射机的带外杂散达到设备入网要求 (参照GY/T 169-2001《米波调频广播发射机技术要求和测量方法》) , 即可不考虑此因素的影响。

针对二次谐波, 如果调频发射机的二次谐波辐射达到设备入网要求 (参照GY/T 169-2001《米波调频广播发射机技术要求和测量方法》) , 即可不考虑其二次谐波的影响。

2) 对非广播业务的干扰

考虑到秦皇岛市可能存在航空无线电导航 (108MHz~117.975MHz) 和航空移动 (117.975MHz~137MHz) 业务, 而由于同台不同调频频率交调产生的频率很可能落在108MHz~137MHz频段内。上述航空业务台站的调频应用是否受该广播的干扰以及具体的干扰程度, 需通过实验证实。

除交调产生的频率外, 发射机的带外杂散指标如果不满足设备入网要求, 也可能对航空业务产生干扰。

6 初步方案

合作研究给出的频率规划方案基于尽量避免对周围现状频率干扰的基础上完成的, 并对可能存在的干扰建议采取相应的技术措施进行降低和消除, 具体规划方案见表2。在项目实施过程中, 根据场强实测结果和具体要求, 参照理论分析结果, 可进行适当调整。

7 结论

为了避免对航空业务频率造成可能的干扰, 2010年6~7月, 秦皇岛调频台对频率92.4 MHz进行了实验, 期间未发现相互干扰现象。2011年1月1正式开播至今, 未出现一切不良后果, 说明本次合作研究、设备采购和设备安装调试均完美无瑕。

摘要：频谱管理系统是建立在德国L&S公司的CHIRplusBC (FM/TV broadcast) 专业规划软件的基础上, 该软件可以有效管理台站、测试点、地图等数据, 提供了ITU-R 370、ITU-R 1546、L&S VHF/UHF、Epstein-Peterson等多种电波传播模型, 能够对调频广播等进行频谱扫描、场强预测、覆盖分析、干扰分析等计算, 该软件已经在调频广播等频率规划中得到广泛的应用。

关键词：调频广播,频率规划,较优频率

参考文献

[1]ITU-R BS.412《VHF调频广播规划准则》.

频率规划 第7篇

为推进无线广播电视数字化转换工作, 加快构建技术先进、传输快捷、覆盖广泛的无线数字广播电视公共服务体系, 保障全国城乡居民更好地收听收看广播电视节目, 2014 年12 月, 国家新闻出版广电总局 (以下简称“总局”) 和财政部联合印发了《关于实施中央广播电视节目无线数字化覆盖工程 (以下简称“中央覆盖工程”) 的通知》 (新广电发【2014】311 号) , 提出:

1. 第一步:2015 年, 利用全国无线广播电视骨干发射台基本实现12 套中央电视节目的无线数字化覆盖, 启动3 套中央广播节目的无线数字化覆盖试点。

2. 第二步:2015-2016 年, 根据中央电视节目无线数字化覆盖效果, 继续补充完善覆盖建设, 以进一步扩大覆盖面、提高覆盖质量;根据中央广播节目无线数字化覆盖试点情况, 做出下一步中央广播节目无线数字化覆盖总体方案, 再分年实施。

3. 中央覆盖工程转换期间仍采用模数同播方式, 数字化完成后逐步关闭模拟信号。

工程建设, 规划先行。在广播电视无线覆盖的前期准备工作中, 最重要的是频率规划, 涉及到台站的选择和频率的确定, 它的作用就是通过科学分析, 有效利用无线电频谱资源, 综合考虑当前与长远、局部与整体的发展需求, 制定出最合理的规划方案。2014 年11 月, 总局科技司组织广播电视规划院、广播科学研究院及各省 (市、自治区) 新闻出版广电局共同制定完成2572 个广播电视骨干发射台和545 个乡镇补点台站的频率规划方案, 每个台站指配2 个地面数字电视频道, 可基本实现12 套中央电视节目在全国的无线数字化覆盖。为进一步扩大覆盖面、提高覆盖质量, 2015 年8 月, 总局科技司再次组织广播电视规划院、广播科学研究院及各省 (市、自治区) 局制定完成2151 个新增补点台站的频率规划方案, 每个台站指配2 个地面数字电视频道。

无线电频谱是有限的宝贵资源, 根据频率资源使用情况, 结合各省规划需求, 采用科学、合理的方法地制定地面数字电视频率规划, 是实施中央广播电视节目无线数字化覆盖工程的技术基础。

本文将首先分析全国无线电视频率资源使用情况, 接着对频率规划方法进行详细的阐述, 最后简要介绍频率规划制定过程和规划结果。

1 全国无线电视频率资源使用情况

近年来, 我国无线广播电视广播事业发展迅速, 总局实施了农村中央广播电视覆盖工程、西新工程等重大惠民工程, 部分省份实施省级广播电视节目覆盖工程, 有条件的地市级以下广播电视机构使用无线传输方式开办节目, 使用了大量模拟无线电视频道, 主要分为VHF频段 (DS-1~DS-12 频道, 12 个频道, 其中DS-5 与调频广播频段交叠基本停止使用) 和UHF频段 (DS-13~DS-48 频道, 36 个频道) , 共48 个频道。根据总局网站发布的“经批准可以使用的无线广播电视频率/频道表” (截至2015 年9 月30 日) 统计, 我国地面模拟电视频道使用情况如表1 所示。

在地面模拟电视已使用的7679 个频道中, VHF频段每个频道平均使用数量超过200 个, UHF频段每个频道平均使用数量不超过140 个。考虑到VHF频段无线信号的传输特性较好, 且最低接收场强数值要求低于UHF频段, 其同频复用距离较UHF频段更远, 所以目前VHF频段电视频道资源已经得到充分使用, 在2006 年以后开展的地面数字电视和移动多媒体广播覆盖规划优先考虑使用位于UHF频段的DS-13~DS-48 频道。

根据总局网站发布的“经批准可以使用的无线广播电视频率/ 频道表” (截至2015 年9 月30 日) 统计, 我国地面数字电视频道 (本次中央覆盖工程的频道除外) 2154 个, 移动多媒体广播频道395 个, 共2549 个, 均位于UHF频段。这样位于UHF频段的地面模拟和数字频道共7542 个, 每个频道平均使用数量也超过200 个。

综上所述, 在地面电视专用频段中, 位于VHF频段的DS-1~DS-12 频道在模拟电视发展时期已得到充分利用, 位于UHF频段的DS-13~DS-48 频道已逐步应用于地面模拟电视的扩大覆盖、地面数字电视和移动多媒体广播的推广和应用。

此外, 我国幅员辽阔, 各省 (市、自治区) 在地理环境、人口分布和广播电视发展方面各不相同, 频率资源状况等存在差异, 在中东部平原地区 (如京津冀、江苏等) 以及西部少数民族语言节目比较多的部分区域 (如青海海东地区、新疆喀什地区等) , 已经启用的地面模拟和数字电视频道已接近饱和, 而中央覆盖工程转换期间仍采用模数同播方式, 在这些区域可用的频率资源比较有限。

2 中央覆盖工程频率规划方法

2006 年地面数字电视国家传输标准GB20600-2006《数字电视地面广播传输系统帧结构、信道编码和调制》颁布, 2007~2008 年总局组织开展了北京、上海、天津、青岛、秦皇岛、沈阳在内的37 个直辖市、省会城市、奥运城市、计划单列市的频率规划, 2009 年总局组织开展了全国300 个地级以上城市的地面数字电视频率规划工作, 2010 年起分省下达了地面数字电视广播覆盖网规划研究项目, 根据各省发展需求, 研究模数过渡时期的地面数字电视规划方案, 尽可能多地挖掘本省可用频率资源。部分省份依据地面数字电视广播覆盖网规划项目研究成果, 在中央覆盖工程启动之前陆续开展地面数字电视业务, 而中央覆盖工程的频率规划方案也主要依据这些项目的研究成果。

笔者作为广播电视规划院承担总局国内规划和国际协调的项目组成员, 自2007 年起全程参与了上述频率规划研究工作, 根据相关理论研究和实际项目经验对规划方法分类、规划平台和实际采用的规划方法进行了梳理。

2.1 规划方法分类

参照国际电联区域性无线电会议 (RRC-06) 制定的规划报告, 地面数字电视广播频率规划方法可以归纳为两种:频率指配规划和频率分配规划。

频率指配规划——用于为具体台站指配频率。在指配频道前, 发射台站的其他技术参数 (如发射台址、发射功率、天线高度等) 已经确定, 指配具体频道时需开展详细的电磁兼容分析计算和相关频率协调工作, 规划完成后可无需进一步协调直接投入使用。

频率分配规划——用于为特定业务区指配频率, 该业务区也称为分配区。规划阶段仅限定分配区内对应分配频道的边界场强、产生的潜在干扰值, 而发射机具体台址和特性尚未确定。启用分配规划时, 需要将分配频道安置给一个或多个有具体技术参数的实施台站, 并保证不超过分配时限定的边界场强、产生的潜在干扰值。

地面数字电视广播规划既可以采用频率指配规划, 也可以采用频率分配规划, 还可以联合使用分配规划和指配规划。此次中央覆盖工程地面数字电视广播的开展主要利用现有的电视广播发射设施, 发射台站的基本特性可以选定, 因此采用指配规划。

传统上使用两种方法进行指配或分配规划[1]:

1. 网格法:频率资源在整个规划区域范围内的地理分布是规则的。在数字广播规划中, 网格法适用于频率资源使用较少、需求特性相对一致的规划区域。在模拟分米波电视未启用前使用了该类方法, 同样适用于以后的全数字规划。

2. 非网格法:频率资源在某一地理区域内的分布是非规则的, 已经得到一定程度的使用。对于数字广播需求不一致的区域或者已经存在模拟台站网络又有数字台站广播需求的区域, 非网格规划方法是最合适的, 可实现预期的覆盖和最有效的频谱使用效率。所以, 非格网法适用于此次中央覆盖工程。非格网法常用的频率指配算法包括顺序图着色算法、模拟退火算法、遗传算法等。顺序图着色算法适用于局部搜索算法, 在指配台站较多和原则较为复杂时, 解决能力较差[2];模拟退火算法、遗传算法则搜索过程引入了随机因素, 要求对相关参数和评价函数做好设计, 否则只能达到局部最优解, 同时需要自动计算分析软件平台的支持。

2.2 规划平台

目前我们开展频率规划工作主要使用业界认可度较高、比较成熟的一款专业规划软件。

该软件可有效管理台站、测试点、地图等数据, 提供ITU-R 370、ITU-R 1546、Epstein-Peterson、Okumura-Hata等多种广播电视频率规划常用的电波传播模型, 能够对模拟电视、数字电视及模拟和数字同播的情况进行频谱扫描、场强预测、覆盖分析、干扰分析, 且操作性较强。

该软件的频率扫描功能可对单个台站的可用频率进行考察, 综合考虑了被扫描台站受其他台站的干扰、被扫描台站对其他台站的干扰两个方面, 并可以调整两种干扰的权重, 输出结果按可用频道进行排序。在进行多个台站统筹指配时, 还需要大量的人工工作。此外, 频率扫描可进行批量台站操作, 但在一次操作时只能选择一种电波传播模型, 而不同指配台站所处的地形情况可能有所差别, 为了扫描结果尽量接近实际, 可能需要按地形分布人工分类进行扫描。

该软件的场强预测、覆盖和干扰分析功能比较强大, 规划计算参数选择性好、电波传播模型种类比较完善, 保障了规划工作的质量。

为了适应在幅员辽阔、频率资源复用率较高的国家频率规划需求, 减少人工频率指配工作量, 软件近年新增了频率自动指配功能, 算法使用模拟退火法, 可以支持单频网、多频网一种网络类型或混合网络类型的频率指配。但由于开发周期较短, 可能对模拟退火算法的实现还不够完善, 经过实际检验, 在频率资源紧张地区的指配结果与人工指配有一定差距, 还需要进一步研究改进。 所以, 我们在开展各省地面数字电视广播覆盖网规划项目研究和中央覆盖工程频率规划时, 还不能依赖该软件的频率自动指配功能。

2.3 实际采用规划方法

2.3.1 非相关频率指配方法

2010 年前, 在已完成全国300 个地级以上城市的地面数字电视频率规划工作中, 每个地级市指定1 个发射主站, 且地级市距离一般较远, 台站比较分散, 各台站频率相关性较弱, 即同频复用基本没有问题。主要按照以下步骤开展频率指配规划[1]:

1. 指配数字台站

考察当前不同功率、不同位置模拟台站在规划区域内的覆盖情况, 并结合数字覆盖规划目标及需求, 确定数字台站台址和发射功率。为了利于降低建设成本, 可优先考虑安排与模拟电视发射机相同的位置同塔发射。

2. 频率扫描

在预指配频段内, 对发射台站位置周围的频率使用情况进行逐频道分析, 并按可用场强大小进行排序, 选择出可用场强较小的适当数量的候选频道。

3. 覆盖及干扰分析

对所有候选频道逐个进行覆盖及干扰分析, 从所有候选频道中选出电磁兼容状况最为理想的一个或多个频道作为频率指配结果。

4. 制定规划草案和协调

根据覆盖要求和各指配数字台站的候选频道, 制定该规划区域或其中部分区域组建多频网 (MFN) 或单频网 (SFN) 的具体方案, 再进行电磁兼容分析, 对可能受影响的其他台站开展相关频率协调工作, 待协调完成后方可投入使用。在实施过程中, 可根据实际覆盖干扰情况和后期扩展需求调整发射参数或增加补点台站, 并开展相关计算分析和协调工作。

上述步骤可用图1 表述。可以说, 非相关台站频率规划方法基本上把最好的频率给了当前指配台站。

2.3.2 相关频率指配方法

在2010 年以后开展的各省地面数字电视广播覆盖网研究项目和此次中央覆盖工程中, 使用了所有的骨干台, 包括大量的县级台站和部分乡镇台站, 各台站分布较为密集, 频率相关性较强, 用上述非相关台站的规划方法和步骤进行规划, 必须确定台站组网形式和台站的优先指配顺序, 否则频率资源的配置会出现严重不均衡, 造成部分台站没有频率可用的, 而部分台站占用了本可以分配给资源紧张台站的频率。“一叶障目不见泰山”可以形容使用非相关台站的规划方法在相关台站网络的应用效果, 我们必须从宏观着手, 在把握各省资源分布状况的基础上开展频率规划, 也可以为各省局采用单频网还是多频网提供决策依据。

笔者在实际规划工作中, 利用已有的CHIRplus BC专业规划软件平台, 总结出适用于各省的频率规划方法, 同时适用于非相关和相关台站, 既可以满足当前频率需求, 也有利于频率规划的扩展。下面使用简单的数学模型描述各省地面数字电视广播覆盖网规划研究项目和此次中央覆盖工程的规划方法。

假设某省当前有m个指配台站, 每个台站指配n个数字频道, 需要从36个电视频道 (DS-13~DS-48) 选择合适的频道。其中, 所有指配台站的技术参数 (位置、发射功率等) 、需要保护的模拟或数字台站范围确定, 组网形式待定。首先, 我们建立一个m×36的矩阵, 矩阵的行代表对应指配台站在36个频道的可用性, 矩阵的列代表当前频道在m个指配台站的可用性, DS-13~DS-48的编号依次为1~36, a11~am36的初始值均为0。

1. 整体频率资源考察

分别独立考察每个台站在每个频道的可用性, 可用的话对应的aij (1 ≤ i ≤ m, 1 ≤ j ≤ 36) 则改为1, 这样生成一个新的矩阵, 每一行的“1”的个数表示当前台站可使用频道数, 每一列的“1”的个数表征当前频道可以使用的台站数。每一行的“1”的个数越多代表在当前台站频率资源越富裕, 每一列的“1”的个数越多代表在当前频道越适用于组建单频网或同频网。

通过这个矩阵, 我们可以考察整体频率资源分布和组网形式的选择方向:如果每一行的“1”的个数较多, 且台站分布越分散, 那么采用多频网的可行性就越好。如果每一行的“1”的个数少, 且台站分布越集中, 那么就要尽量考虑组建单频网。

特别地, 如果某些行“1”的个数不大于需要指配的频道数n, 那么对应的指配台站可能需要牺牲模拟现状频道来满足数字覆盖需求。

2. 确定组网形式和指配顺序

根据资源分布矩阵的数值分布, 以及各省地面数字电视发展规划的需求目标, 粗略评估哪些台站使用几个频道组建单频网, 哪些台站使用几个频道组建多频网。如果组网形式既有单频网, 又有多频网, 优先进行单频网频道的指配。

3. 开展频率指配

在进行单频网频率指配时, 选择尽量不调整现状台站和邻省规划频率的频率, 即对应“0”的个数较少的列的频道。如果没有完全干净的频道, 综合考虑调整个数和对应台站更换频道难度来确定, 一般来说, 发射功率较大或位于山顶的地势有利台站的调整难度较大。在确定完单频网频道后, 需要将相应列的aij调整为“0”, 并针对需要调整的非指配台站建立同样类型的矩阵, 在指配剩余数字频道时一同考虑。

在进行多频网频率指配时, 先从资源紧缺的台站开始, 即对应“1”的个数较少的行的台站, 该台站第1 个频道采用附近台站可用总数较少的频道, 并将对应的调整为“0”, 后面的频道指配使用前一个频道完成后更新的矩阵。

在实际的指配过程中, 由于第2 步对组网形式和频道个数的估计偏差, 以及第3 步操作的人为偏差, 可能造成在有些台站频道资源不够用, 这就需要根据具体情况决定调整第3步的具体操作, 还是调整第2 步设定的目标, 这也是个反复求最优解的过程。

3 中央覆盖工程频率规划方案制定过程

根据此次中央覆盖工程的任务要求, 在现有广播台站需指配2 个频道, 即规划2 层网络, 主要基于各省地面数字电视广播覆盖网研究项目成果。

2010 年以后陆续开展的模数过渡期各省地面数字电视广播覆盖网研究项目分别由广播电视规划院和广科院承担, 各省普遍规划了3~5 层网络, 即每个台站指配3~5 个频道。每个省份的资源富裕状况、规划需求各有不同, 有的省份主要采用了区域性单频网方式, 有的采用区域性单频网+ 多频网的方式, 有的只考虑了多频网方式, 但基本按照以下前置条件开展规划工作:

1. 避免干扰现有的地面模拟电视业务、已批复的地面数字电视和移动多媒体广播业务;

2. 避免干扰邻省规划未使用模拟频道;

3. 避免地面数字电视频率规划方案存在相互间干扰;

4. 当频率资源较为紧张时, 不可避免干扰第1 条和第2条类别的业务时, 可考虑调整受干扰业务台站的频道, 并保证原有服务区的覆盖, 其中优先调整本省台站, 邻省台站次之;对频率资源特别紧张的地区, 可考虑将受干扰模拟台站直接转换为数字, 优先考虑转播除中一、中七、省一、地一和县自办等公共服务类节目之外的频道;

5. 充分利用现有广播电视基础设施 (机房、电源、铁塔、天线) ;

6. 尽量使用位于UHF频段的DS-13~DS-48 频道。

其中第2 条规定的保护邻省模拟规划的条件, 为邻省预留了模拟规划时期的资源, 尽量避免了各省规划项目因下达时间或完成时间不同而产生的频率规划方案的严重冲突。

由于各省在制定数字规划时已经不考虑本省未使用模拟规划, 而且地面数字电视对于模拟电视的同频、邻频、镜频的干扰保护率较模拟电视之间有很大程度的改善, 所以在撤销本省模拟规划资源后, 新指配的数字资源有一定程度的增加, 即会有新的频道出现。这样, 在两省交界处, 可能出现同一新增频道两省可以使用的情况, 而各省规划项目又独立进行, 所以在部分区域邻省的数字规划方案存在一定程度的冲突。

此次中央覆盖工程需要从上述3~5 层网络选择2 层网络。为了充分发挥各省研究成果的作用, 保证中央覆盖工程的服务质量, 减少数字方案及相关台站频率的调整工作, 总局分片区 (频率相关的省份) 进行省际统筹规划, 主要基于以下程序和方法:

1. 各省从3~5 层网络筛选技术参数限制较少、调整现状和邻省规划较少的2 层网络作为初始指配;

2. 将各省筛选的2 层网络进行电磁兼容分析, 对相邻省份台站存在不兼容频率指配的问题, 在总局组织下分情况进行做如下处理:

1) 多频网台站之间的不兼容问题, 由两省协商确定一方进行改频;

2) 区域性单频网与多频网台站的不兼容问题, 建议对多频网台站进行改频;

3) 区域性单频网之间的问题, 建议优先调整覆盖范围小的单频网频道。

3. 将调整的方案再次进行电磁兼容分析, 如仍有不兼容问题, 重复第2 步工作, 直至所有问题解决。

各省地面数字电视广播覆盖网研究项目成果为中央覆盖工程频率规划方案奠定了重要基础, 提高了规划工作效率, 加快了中央覆盖工程的实施, 凸显了预研工作的重要性。

4 中央覆盖工程频率规划结果

本次中央覆盖工程一期在2572 个广播电视骨干发射台和545 个乡镇补点台站的频率指配依据各省地面数字电视广播覆盖网规划项目研究成果, 主要采用了相关频率指配的规划方法;二期2151 个新增补点台站发射功率大部分为50 瓦乡镇补点台站, 影响范围小, 为提高资源利用效率, 主要采用了和一期骨干台站组建单频网的方法进行指配。

统计已完成的中央覆盖工程一期和二期规划方案, 在10532 个频率指配中使用单频网组网方式的有7945 个频率指配, 占比75.4%, 单频网类型及相应网络数量如表2 所示。全国规划涉及到32 个省 (市、自治区) , 上海市和西藏自治区均为多频网指配 (其中上海只有一个台站) , 不在该统计表内, 采用省级单频网的有11 个省 (市、自治区) , 比例超过1/3。全国共有913 个单频网网络, 市级和县级两种区域性单频网络数为695 个, 占单频网网络总数的76.1%。各省主要采用单频网指配方式, 主要是为了提高频谱利用率, 充分利用在模数过渡非常时期宝贵的空白频谱资源, 规划更多地网络层数, 加快中央、省、市、县电视节目的数字化。

考虑到本次中央覆盖工程单频网指配占大多数, 科技司组织广播电视规划院等单位进行试验, 创新性地提出了卫星单频网组网方式[3], 通过卫星链路统一提供适配后的单频网节目源, 可以有效节约传输链路资源和降低单频网同步调试难度。在实施过程中, 还需要对单频网进行优化, 包括调整各台站发射时延、天线方向性等, 可以用规划软件开展优化方案预研, 并结合实际覆盖测试结果确定最终优化方案。

5 结束语

中央广播电视节目无线数字化覆盖工程的实施, 将拉开地面数字电视在全国普及的序幕, 并加快模数转换步伐。考虑到我国模数过渡时期还将持续到2020 年以后, 因地制宜、科学、合理地制定频率规划方案, 既要实现中央数字电视节目的良好覆盖, 又要保证模拟播出的正常播出, 是规划工作者的责任和使命。在规划过程中, 总结规律, 提炼出普适性的有效规划方法, 将为后来者更快更好地开展相关工作提供借鉴。

参考文献

[1]李熠星, 何剑辉, 高凤吉.地面数字电视频率规划研究[J].广播电视与技术, 2006 (8) .

[2]李薰春, 杨明, 尹衍斌.基于顺序图着色方法的地面数字电视频率指配[J].电视技术, 2008 (5) .

频率规划 第8篇

2006年8月18日, GB 20600-2006《数字电视地面广播传输系统帧结构、信道编码和调制》正式发布。考虑到当前VHF/UHF电视频段在我国已经用于模拟电视广播业务, 在今后一定时期内, 模拟电视广播将继续运行, 为了确保地面数字电视广播业务的开展, 科学、有效地进行地面数字电视覆盖网规划, 特制定符合GB 20600-2006的VHF/UHF频段地面数字电视广播频率规划准则。

本标准结合我国地面电视广播实际情况, 依据GB20600-2006, 通过对国际电联及有关标准组织规划准则的研究, 分析了世界各国开展地面数字电视频率规划的经验。针对符合GB 20600的数字电视广播系统, 开展了全面系统测试, 取得了大量试验数据, 在此基础上制定了本标准。本标准主要内容是规划技术参数的确定, 规划参数主要有:载噪比门限、保护率、最小场强等。

1.载噪比门限

载噪比门限是规划参数中非常重要的技术指标。该指标对于最小场强的确定, 保护率的确定都有重要的影响。考虑到地面广播的实际情况, 将广播信道分为高斯信道、莱斯信道、瑞利信道三种类型确定不同模式的载噪比门限。标准中给出了11种模式的三种信道总共33个载噪比门限。

2.保护率

保护率包括地面数字电视干扰地面数字电视的保护率、地面模拟电视干扰地面数字电视的保护率和地面数字电视干扰地面模拟电视的保护率。对欲收信号为地面数字信号的情况, 标准中完整地给出了11种模式的三种信道总共33个保护率数值。

3.最小场强

最小场强根据载噪比门限和接收机模型, 采纳了ITU建议书的推荐方法计算得出, 本标准给出了具体的计算方法和示例。