吳智勇、于新、盛國芳
國家廣播電影(yǐng)電視總局廣播科學研究院
摘要：本文介紹了(le)在北(běi)京地區(qū)開展的(de)調頻(pín)頻(pín)段數字音(yīn)頻(pín)廣播（FM-CDR）覆蓋測試情況，包括定點接收測試和(hé)移動接收測試，并給出FM-CDR移動接收覆蓋結果圖，最後對(duì)本次覆蓋測試情況進行了(le)總結。
關鍵詞：覆蓋測試； FM； CDR；覆蓋預測
1 前言
在國際數字音(yīn)頻(pín)廣播技術中，目前有DAB、DRM和(hé)HD Radio等已形成标準，廣播科學研究院也(yě)一直在數字音(yīn)頻(pín)廣播領域積極跟蹤世界數字廣播的(de)發展，對(duì)上述技術均開展了(le)大(dà)量的(de)研究與測試工作，加深了(le)對(duì)現有音(yīn)頻(pín)廣播技術的(de)了(le)解。
在各項研究基礎上，廣播科學研究院也(yě)開展了(le)具有我國自主知識産權的(de)調頻(pín)頻(pín)段數字音(yīn)頻(pín)廣播系統的(de)研究。2011年起，作爲牽頭單位逐步完成調頻(pín)頻(pín)段數字音(yīn)頻(pín)廣播關鍵技術的(de)研究、樣機的(de)開發及測試工作，并于2013年提交了(le)調頻(pín)頻(pín)段數字音(yīn)頻(pín)廣播信道技術的(de)行業标準建議(yì)稿，于8月(yuè)作爲廣電總局行業标準被正式頒布[1]。
爲了(le)解調頻(pín)頻(pín)段數字音(yīn)頻(pín)廣播系統實際的(de)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(yuè)在北(běi)京地區(qū)對(duì)FM-CDR廣播系統進行了(le)覆蓋測試。本文将介紹此次FM-CDR的(de)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(yòng)發射機使用(yòng)的(de)是成都凱騰四方生産的(de)FM-CDR發射機，安裝在中央廣播電視塔，發射頻(pín)率爲90.5MHz。該發射機可(kě)以實現模拟調頻(pín)廣播、FM-CDR全數字廣播、模拟調頻(pín)和(hé)數字同播等三種工作模式。模數同播時(shí)，可(kě)通(tōng)過調整模數功率比來(lái)設置模拟調頻(pín)廣播和(hé)數字廣播的(de)發射功率。
本次測試在模數同播的(de)工作模式下(xià)進行，發射總功率3000瓦，模拟與數字功率比設爲17dB，即模拟功率2940W，數字功率60W。FM-CDR數字廣播工作于傳輸模式1、頻(pín)譜模式9、QPSK-3/4的(de)模式，傳送兩路數字音(yīn)頻(pín)（32Kbps+48Kbps）廣播；模拟廣播爲國際台日常播出的(de)環球經濟頻(pín)道。
覆蓋測試使用(yòng)專用(yòng)數字廣播電視測試車，該車裝有可(kě)升高(gāo)至10米的(de)天線杆爲測試提供便利。
3測試内容
本次FM-CDR北(běi)京地區(qū)覆蓋測試的(de)内容包括定點接收測試和(hé)移動接收測試。
定點測試時(shí)，接收天線信号經過功分(fēn)器分(fēn)成兩路，一路送到頻(pín)譜儀，另一路送到接收機，測試時(shí)依次連接FM-CDR接收機或者模拟調頻(pín)收音(yīn)機。頻(pín)譜分(fēn)析儀用(yòng)于測試并記錄信号的(de)頻(pín)譜特性。接收機用(yòng)于監聽(tīng)數字及模拟聲音(yīn)信号，做(zuò)主觀評價。
移動測試時(shí)，功分(fēn)器分(fēn)出的(de)兩路接收信号，一路送到FM-CDR路測儀，另一路送到模拟調頻(pín)收音(yīn)機。路測儀記錄地理(lǐ)坐(zuò)标、場(chǎng)強、信噪比等指标，以及各項指标的(de)統計數據，同時(shí)可(kě)監聽(tīng)聲音(yīn)信号。模拟調頻(pín)收音(yīn)機，用(yòng)于模拟廣播的(de)聲音(yīn)質量進行監聽(tīng)。
4 覆蓋預測
爲了(le)初步掌握覆蓋情況，在實際測試之前首先進行了(le)覆蓋預測分(fēn)析。預測使用(yòng)法國ATDI公司的(de)ICS telecom覆蓋預測軟件進行預測。計算(suàn)使用(yòng)100米精度的(de)地圖。測試接收天線高(gāo)度10米，發射天線330米，參考ITU-R P.1546-2建議(yì)書(shū)方法進行試算(suàn)。
根據GY/T 196《調頻(pín)廣播覆蓋網技術規定》，調頻(pín)廣播農村(cūn)和(hé)城(chéng)市的(de)最低可(kě)用(yòng)場(chǎng)強分(fēn)别是54dBμV/m和(hé)66dBμV/m[2]，由于覆蓋區(qū)域的(de)邊緣基本在農村(cūn)，選取最低可(kě)用(yòng)電平爲54dBμV/m。數字接收門限實驗室測試結果爲-104dBm，即載噪比門限爲4.6dB。通(tōng)過計算(suàn)得(de)出模拟調頻(pín)廣播的(de)覆蓋示意圖和(hé)FM-CDR廣播的(de)覆蓋示意圖，分(fēn)别如圖1和(hé)圖2所示。
5.1定點測試
根據前期試算(suàn)預測結果，選取長(cháng)陵、長(cháng)陵北(běi)、興壽北(běi)、雁栖湖、白澗鄉、店(diàn)子橋、京沈高(gāo)速寶坻出口、京津唐高(gāo)速楊村(cūn)出口、牛坨鎮、高(gāo)碑店(diàn)、西峰寺、潭柘寺、軍莊和(hé)京沈高(gāo)速新中出口等14處位置進行了(le)定點接收測試。在每一測試點記錄模拟調頻(pín)信号和(hé)FM-CDR信号的(de)接收電平，模拟調頻(pín)廣播和(hé)FM-CDR廣播的(de)主觀評價。圖3爲長(cháng)陵測試點的(de)FM-CDR信号頻(pín)譜圖。
從本次定點測試結果來(lái)看，信号場(chǎng)強的(de)傳播模型預測值略小于實際測量值，見表1。
根據北(běi)京周邊的(de)道路情況，移動測試主要選取了(le)環線和(hé)京石、京開、京津、京沈、京哈、京承以及八達嶺高(gāo)速進行。
圖4和(hé)圖5分(fēn)别是FM-CDR信噪比和(hé)接收電平在北(běi)京覆蓋的(de)測試結果，其中模拟與數字功率比設爲17dB，FM-CDR的(de)數字功率爲60W。
在國際數字音(yīn)頻(pín)廣播技術中，目前有DAB、DRM和(hé)HD Radio等已形成标準，廣播科學研究院也(yě)一直在數字音(yīn)頻(pín)廣播領域積極跟蹤世界數字廣播的(de)發展，對(duì)上述技術均開展了(le)大(dà)量的(de)研究與測試工作，加深了(le)對(duì)現有音(yīn)頻(pín)廣播技術的(de)了(le)解。
在各項研究基礎上，廣播科學研究院也(yě)開展了(le)具有我國自主知識産權的(de)調頻(pín)頻(pín)段數字音(yīn)頻(pín)廣播系統的(de)研究。2011年起，作爲牽頭單位逐步完成調頻(pín)頻(pín)段數字音(yīn)頻(pín)廣播關鍵技術的(de)研究、樣機的(de)開發及測試工作，并于2013年提交了(le)調頻(pín)頻(pín)段數字音(yīn)頻(pín)廣播信道技術的(de)行業标準建議(yì)稿，于8月(yuè)作爲廣電總局行業标準被正式頒布[1]。
爲了(le)解調頻(pín)頻(pín)段數字音(yīn)頻(pín)廣播系統實際的(de)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(yuè)在北(běi)京地區(qū)對(duì)FM-CDR廣播系統進行了(le)覆蓋測試。本文将介紹此次FM-CDR的(de)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(yòng)發射機使用(yòng)的(de)是成都凱騰四方生産的(de)FM-CDR發射機，安裝在中央廣播電視塔，發射頻(pín)率爲90.5MHz。該發射機可(kě)以實現模拟調頻(pín)廣播、FM-CDR全數字廣播、模拟調頻(pín)和(hé)數字同播等三種工作模式。模數同播時(shí)，可(kě)通(tōng)過調整模數功率比來(lái)設置模拟調頻(pín)廣播和(hé)數字廣播的(de)發射功率。
本次測試在模數同播的(de)工作模式下(xià)進行，發射總功率3000瓦，模拟與數字功率比設爲17dB，即模拟功率2940W，數字功率60W。FM-CDR數字廣播工作于傳輸模式1、頻(pín)譜模式9、QPSK-3/4的(de)模式，傳送兩路數字音(yīn)頻(pín)（32Kbps+48Kbps）廣播；模拟廣播爲國際台日常播出的(de)環球經濟頻(pín)道。
覆蓋測試使用(yòng)專用(yòng)數字廣播電視測試車，該車裝有可(kě)升高(gāo)至10米的(de)天線杆爲測試提供便利。
3測試内容
本次FM-CDR北(běi)京地區(qū)覆蓋測試的(de)内容包括定點接收測試和(hé)移動接收測試。
定點測試時(shí)，接收天線信号經過功分(fēn)器分(fēn)成兩路，一路送到頻(pín)譜儀，另一路送到接收機，測試時(shí)依次連接FM-CDR接收機或者模拟調頻(pín)收音(yīn)機。頻(pín)譜分(fēn)析儀用(yòng)于測試并記錄信号的(de)頻(pín)譜特性。接收機用(yòng)于監聽(tīng)數字及模拟聲音(yīn)信号，做(zuò)主觀評價。
移動測試時(shí)，功分(fēn)器分(fēn)出的(de)兩路接收信号，一路送到FM-CDR路測儀，另一路送到模拟調頻(pín)收音(yīn)機。路測儀記錄地理(lǐ)坐(zuò)标、場(chǎng)強、信噪比等指标，以及各項指标的(de)統計數據，同時(shí)可(kě)監聽(tīng)聲音(yīn)信号。模拟調頻(pín)收音(yīn)機，用(yòng)于模拟廣播的(de)聲音(yīn)質量進行監聽(tīng)。
4 覆蓋預測
爲了(le)初步掌握覆蓋情況，在實際測試之前首先進行了(le)覆蓋預測分(fēn)析。預測使用(yòng)法國ATDI公司的(de)ICS telecom覆蓋預測軟件進行預測。計算(suàn)使用(yòng)100米精度的(de)地圖。測試接收天線高(gāo)度10米，發射天線330米，參考ITU-R P.1546-2建議(yì)書(shū)方法進行試算(suàn)。
根據GY/T 196《調頻(pín)廣播覆蓋網技術規定》，調頻(pín)廣播農村(cūn)和(hé)城(chéng)市的(de)最低可(kě)用(yòng)場(chǎng)強分(fēn)别是54dBμV/m和(hé)66dBμV/m[2]，由于覆蓋區(qū)域的(de)邊緣基本在農村(cūn)，選取最低可(kě)用(yòng)電平爲54dBμV/m。數字接收門限實驗室測試結果爲-104dBm，即載噪比門限爲4.6dB。通(tōng)過計算(suàn)得(de)出模拟調頻(pín)廣播的(de)覆蓋示意圖和(hé)FM-CDR廣播的(de)覆蓋示意圖，分(fēn)别如圖1和(hé)圖2所示。
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圖1 模拟調頻(pín)廣播覆蓋示意圖
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圖2 FM-CDR數字音(yīn)頻(pín)廣播覆蓋示意圖
5 測試結果5.1定點測試
根據前期試算(suàn)預測結果，選取長(cháng)陵、長(cháng)陵北(běi)、興壽北(běi)、雁栖湖、白澗鄉、店(diàn)子橋、京沈高(gāo)速寶坻出口、京津唐高(gāo)速楊村(cūn)出口、牛坨鎮、高(gāo)碑店(diàn)、西峰寺、潭柘寺、軍莊和(hé)京沈高(gāo)速新中出口等14處位置進行了(le)定點接收測試。在每一測試點記錄模拟調頻(pín)信号和(hé)FM-CDR信号的(de)接收電平，模拟調頻(pín)廣播和(hé)FM-CDR廣播的(de)主觀評價。圖3爲長(cháng)陵測試點的(de)FM-CDR信号頻(pín)譜圖。
從本次定點測試結果來(lái)看，信号場(chǎng)強的(de)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(de)關系（預測值－測量值）
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圖3定點接收測試頻(pín)譜圖（長(cháng)陵測試點）
5.2移動測試根據北(běi)京周邊的(de)道路情況，移動測試主要選取了(le)環線和(hé)京石、京開、京津、京沈、京哈、京承以及八達嶺高(gāo)速進行。
圖4和(hé)圖5分(fēn)别是FM-CDR信噪比和(hé)接收電平在北(běi)京覆蓋的(de)測試結果，其中模拟與數字功率比設爲17dB，FM-CDR的(de)數字功率爲60W。
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圖4 移動接收測試FM-CDR六環内信噪比覆蓋效果圖
表2覆蓋效果圖中信噪比對(duì)應顔色說明(míng)
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圖5 移動接收測試六環内FM-CDR接收電平覆蓋效果圖
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表3覆蓋效果圖中接收電平對(duì)應顔色說明(míng)
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信噪比在淺藍色區(qū)域低于5dB，這(zhè)部分(fēn)地區(qū)接收解碼成功率比較低，基本不能解出正常的(de)音(yīn)頻(pín)信号。從覆蓋效果圖中可(kě)以看出，接收天線3米的(de)移動接收時(shí)，距發射塔直線距離60公裏以内的(de)地區(qū)，在無遮擋的(de)情況下(xià)，信噪比可(kě)以保證在5dB以上，接收電平可(kě)以保證在-75dBm以上，基本能夠正常接收。
在環線測試方面，四環以内覆蓋效果比較理(lǐ)想，五環内的(de)覆蓋效果基本可(kě)以接受，六環由于地表覆蓋物(wù)的(de)影(yǐng)響比較大(dà)，不能正常接收的(de)地方較多(duō)。對(duì)于徑向的(de)高(gāo)速公路來(lái)說，相對(duì)遮擋較少，可(kě)正常接收的(de)範圍比較大(dà)，覆蓋距離較遠(yuǎn)。
6 結論
通(tōng)過本次在北(běi)京地區(qū)90.5Mhz頻(pín)率進行的(de)FM-CDR模數混播信号的(de)覆蓋測試，可(kě)以得(de)出以下(xià)結論：
（1）實際覆蓋測試結果與ATDI覆蓋分(fēn)析軟件的(de)預測結果基本一緻。
（2）FM-CDR數字調頻(pín)廣播，在發射功率60W、發射天線高(gāo)度330米、接收天線采用(yòng)10米高(gāo)度的(de)偶極子天線的(de)情況下(xià)，在無遮擋時(shí)可(kě)覆蓋的(de)直線距離超過80公裏；城(chéng)區(qū)建築密集區(qū)，對(duì)覆蓋有一定的(de)影(yǐng)響。
（3）本次覆蓋測試中，在模數比爲17dB時(shí)的(de)FM-CDR數字廣播信号與模拟調頻(pín)廣播信号的(de)覆蓋範圍基本相同。
FM-CDR覆蓋測試中發現，同播的(de)模拟調頻(pín)廣播和(hé)FM-CDR數字廣播覆蓋效果良好，模拟調頻(pín)廣播的(de)播出質量未受明(míng)顯可(kě)察覺的(de)影(yǐng)響。另外，通(tōng)過對(duì)FM-CDR數字廣播信号的(de)覆蓋預測和(hé)實際測試，驗證了(le)FM-CDR調頻(pín)頻(pín)段數字音(yīn)頻(pín)廣播系統的(de)覆蓋性能，爲FM-CDR的(de)進一步推廣取得(de)了(le)規劃參數方面的(de)技術積累。
[參考文獻]
[1]GY/T 268.1-2013 調頻(pín)頻(pín)段數字音(yīn)頻(pín)廣播第1部分(fēn)：數字廣播信道幀結構、信道編碼和(hé)調制，2013
[2]GY/T 196-2003《調頻(pín)廣播覆蓋網技術規定》
在環線測試方面，四環以内覆蓋效果比較理(lǐ)想，五環内的(de)覆蓋效果基本可(kě)以接受，六環由于地表覆蓋物(wù)的(de)影(yǐng)響比較大(dà)，不能正常接收的(de)地方較多(duō)。對(duì)于徑向的(de)高(gāo)速公路來(lái)說，相對(duì)遮擋較少，可(kě)正常接收的(de)範圍比較大(dà)，覆蓋距離較遠(yuǎn)。
6 結論
通(tōng)過本次在北(běi)京地區(qū)90.5Mhz頻(pín)率進行的(de)FM-CDR模數混播信号的(de)覆蓋測試，可(kě)以得(de)出以下(xià)結論：
（1）實際覆蓋測試結果與ATDI覆蓋分(fēn)析軟件的(de)預測結果基本一緻。
（2）FM-CDR數字調頻(pín)廣播，在發射功率60W、發射天線高(gāo)度330米、接收天線采用(yòng)10米高(gāo)度的(de)偶極子天線的(de)情況下(xià)，在無遮擋時(shí)可(kě)覆蓋的(de)直線距離超過80公裏；城(chéng)區(qū)建築密集區(qū)，對(duì)覆蓋有一定的(de)影(yǐng)響。
（3）本次覆蓋測試中，在模數比爲17dB時(shí)的(de)FM-CDR數字廣播信号與模拟調頻(pín)廣播信号的(de)覆蓋範圍基本相同。
FM-CDR覆蓋測試中發現，同播的(de)模拟調頻(pín)廣播和(hé)FM-CDR數字廣播覆蓋效果良好，模拟調頻(pín)廣播的(de)播出質量未受明(míng)顯可(kě)察覺的(de)影(yǐng)響。另外，通(tōng)過對(duì)FM-CDR數字廣播信号的(de)覆蓋預測和(hé)實際測試，驗證了(le)FM-CDR調頻(pín)頻(pín)段數字音(yīn)頻(pín)廣播系統的(de)覆蓋性能，爲FM-CDR的(de)進一步推廣取得(de)了(le)規劃參數方面的(de)技術積累。
[參考文獻]
[1]GY/T 268.1-2013 調頻(pín)頻(pín)段數字音(yīn)頻(pín)廣播第1部分(fēn)：數字廣播信道幀結構、信道編碼和(hé)調制，2013
[2]GY/T 196-2003《調頻(pín)廣播覆蓋網技術規定》
