1电子地图
仿真所需要的一类重要数据就是地理信息数据,通过实际的地理信息来模拟无线数字信号的传播。一般所需的地理信息包含DEM、DSM、DHM\Clutter和Pop文件。数字高程模型:该类地图包含了地形高程信息,仅有地图高程信息,不包含建筑物的高度,表示地形的起伏情况。用于计算地形对电磁波的传播影响。数字高度模型:该类图仅包含了建筑物的高度信息,通过不同的颜色来表示建筑物的高度情况。用于计算建筑物对电磁波的传播影响。数字表面模型:包含了地球表面的高度信息,即DHM和DHM两个图层的叠加。表示地球表面各点的海拔高度。Clutter图:也称为morpho图,表示地貌类型。一般推荐16种类型:海域、内陆水域、沼泽、灌木丛、半开放区域、开放区域∕田地、低植被田地十森林混合地带、森林、乡村、低城市乂郊区、工业区、巿区内的开放区域、市区1、市区2、人口密集市区、街区建筑等。各类地貌类型对电磁波的反射、散射、吸收情况都有所不同,在计算时考虑各地貌的影响加入修正值。Pop文件:人口分布图,表示单位面积内的人口数,即人口密度。在分析人口覆盖时会用到。在一般地面数字电视网络规划和优化工作中需考虑实际的地理环境对信号传播的影响,将覆盖的范围、能提供服务的人数以及最终能到达的覆盖目标作为整个网络的衡量标准。因此,采用Radioplan工具进行仿真时,建议采用至少3类地图文件,即DSM、Clutter和Pop图。对于市区等需要细致规划的应采用分辨率至少为20m的图,郊区和农村可采用50m或者100m分辨率的图。
2网络规划
地面数字电视网络规划仿真大致可分为以下几个部分。
2.1基础数据
基础数据除了前面提到的地理信息数据外,主要就是台站的参数。对于数字电视规划,一般包括台站的位置坐标、台站高度、所属业务类型、天线的挂高、发射功率、天线方向图、发射增益、频率以及信号调制类型、保护率参数、接收门限等。在Radioplan中提供了一个数据库来存取这些信息。基础数据是保证仿真可靠性的前提,对于已存在的台站,这些参数可以从无线电管理部门获得。对于规划初期,这些参数可以根据需求进行自定义。
2.2规划目标与规划参数
规划目标需要在建网初期确定,一般包括面积覆盖率、人口覆盖率、建网投资的成本、网络的性价比等。规划参数一般有最小中值场、射频保护率、传播模型等。根据广播电视部门的测试和建议,适用于地面数字电视的传播模型为ITU–PR．370、ITU–PR．1546和Hata模型。
2.3场强预测
完成了初始数据录入之后,进行网络覆盖仿真。传播模型的选取应考虑台站工作的频率,并结合当地的地理环境进行本地化的修正,即模型校正。为了提高预测的准确性,在保证基础数据录入准确的情况下,尽可能减少模型带来的误差,因此模型校正在实际仿真中是非常有必要的。基于场强预测能基本清楚了解区域内场强的分布情况。台站的大致覆盖范围也可确定,对于部分区域信号强度比较弱的可以进一步结合3D显示来分析,即将预测结果与地图3D模型重叠显示。结合3D显示可以清楚地看出地理环境对电磁波传播的影响,在规划初期还可以用来判断站址的选择是否合理。
2.4网络分析
网络分析主要是对网络进行干扰分析以及其他一些指标分析,包含多种分析结果干扰分析包括多个方面,根据类型包含了数字网对模拟网的干扰、模拟网对数字网的干扰、数字网之间的干扰以及与卫星网之间的干扰等。根据频率包含了同频干扰、邻频干扰、互调干扰等。在国标数字电视标准中定义了相应的保护率,以及C/N、C/I的计算方法,软件仿真融合了这些标准。在进行网络分析时,首先设置预收信号台站,其他非预收台都作为干扰台考虑,计算所有台站的场强分布,然后通过考虑保护率等进行干扰分析。用户可选择多种仿真结果。这些网络分析的结果对网络覆盖的分析比较全面,对数字电视网络规划具有极其重要的作用,工程师通过这些仿真结果能对整个网络性能有一个全面的预知,解决了人为规划中的许多问题。
2.5频率指配
在考虑干扰的条件下给新建的台指配一个合理的频率。在数字单频网中频率都已经确定,无须进行频率指配。在多频网中考虑到台站的用频可选范围,以及选择频率后对周围台站的相互影响,软件中提供了频率预选指配功能,选择最佳的频率供台站使用,提高频谱利用率。
3单频网网络分析
数字单频网是解决地面数字电视覆盖的主要技术,一方面提高了频谱的利用;率,另一方面降低的发射功率,使得覆盖更均衡,减少了电磁辐射的污染。单频网中所有发射机工作在同一频率,并且同步传输同一信号,其特点是同一信号的多径信号时延在一个保护间隔内是可以叠加的,超出保护间隔将作为干扰考虑。Radioplan提供的单频网仿真分析主要包括服务区和重叠区、场强分布、接收区域、新增台预测分析等。新增台预测分析:对于新增设的单频网台站,可以分析增设前后单频网的覆盖情况。添加新台站后覆盖效果明显好了很多,单频网场强的叠加使得很多地方的覆盖都有所改善,但还是存在一些恶化的地方。对于单频网信号叠加特性,在软件仿真中还可以修改各台的发射时延,通过时延的调整来提高网络的覆盖。
4网络优化
网络优化是任何一个网络都需要长期进行的工作,对于地面数字电视网络同样需要。随着社会的发展,地理环境也经常变化,不断增加的无线电设备对原先规划好的网络造成一定的影响,通过网络优化可以提升网络的性能。模型校正是指通过实际的路测数据来校正模型的参数,使其跟实际地理环境符合。传播模型作为计算的核心部分,必须保证其可靠性。因此,对选取的模型进行本地化的校正有着非常重要的意义。Radioplan工具提供了Hata模型的校正功能,可以在地图上显示路测数据并分析。通过路测数据的分析,以及与仿真数据的对比来进行传播模型的校正。通过模型校正,使得仿真数据更接近路测数据。自动网络优化是指根据优化目标和终止条件,循环对比备选方案,最终得到最佳优化方案。Radioplan提供的自动网络优化功能完全能够满足网络优化的需求,用户只需要定义优化目标和终止条件,通过软件的仿真优化就能得到最佳的结果。软件工具中包统计经济论文含选站优化、天线优化、功率优化、方位角优化和下倾角优化等。通过这些优化能够以最小的'成本来达到预计的覆盖目标。
本文作者:李巍 工作单位:黑龙江省饶河县小佳河镇广播电视站