Учебники / Цифровое телевизионное вещание под редакцией Г. В. Мамчев, 2014

360 6. ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ НАЗЕМНОЙ СЕТИ ТЕЛЕВИЗИОННОГО ВЕЩАНИЯ

Очень часто данное выражение называют квадратичной формулой Б.А. Введенского. Входящий в соотношение (6.2) коэффициент усиления

передающей антенны имеет следующие значения. Для первого и второго

телевизионных каналов D = 2,2, третьего - 3,4, четвертого и пятого - 4,4,

шестого - двенадцатого - 6,1.

Мощности излучения на дециметровых волнах (ДМВ) обычно бывают более высокие (примерно на 10 дБ выше подобной мощности у телевизи­ онных радиостанций метровых волн). Это объясняется менее благоприят­

ными условиями распространения ДМВ по сравнению с метровыми из-за

сильного отражения от городских сооружений и частичного поглощения в

атмосфере.

Сегодня реальные зоны обслуживания аналоговыми телевизионными

радиопередатчиками превышают ранее установленные (расчетные), кото­

рые были определены на основании значений технических параметров те­ левизоров производства 50-х годов прошлого столетия. С учетом исполь­ зования более современной элементной базы телевизионные приемники последних лет выпуска способны принимать аналоговый сигнал при на­

пряженности поля значительно ниже действующей нормы, заложенной в

ГОСТ. Например, в табл. 6.3 приведены экспериментально установленные

реальные значения напряженностей электромагнитного поля, достаточные

для приема телевизионных сигналов современными телевизорами [59].

Из данных табл. 6.3 следует, что реальные значения напряженности

электромагнитного поля для приема сигналов цифровых телевизионных

систем в среднем на 5,4 дБ меньше соответствующих значений при приеме аналоговых сигналов. Таким образом, на практике была доказана принци­

пиальная возможность уменьшения мощности цифровых телевизионных

радиопередатчиков почти в пять раз, то есть на 7 дБ, по сравнению со зна­

чениями, полученными из квадратичной формулы Б.А. Введенского [вы­ ражение (6.2)], справедливой для аналоговых радиопередатчиков, при оди­

наковых размерах зоны уверенного приема.

6.6. Определение минимальной напряженности

электромагнитного поля для сетей цифрового

телевизионного вещания

Зона уверенного приема аналогового телевизионного сигнала опреде­ ляется напряженностью электромагнитного поля, зона приема цифрового сигнала системы DVB-Т - отношением сигнал/шум. Следовательно, теле­ визионный сигнал системы DVB-T может быть относительно небольшого уровня, но если при этом шумов в эфире мало, то прием возможен. Поэто­ му в стандартах цифрового телевидения (ETSI EN 300744) не приводятся

значения для напряженности электромагнитного поля, а указаны только

необходимые отношения сигнал/шум для разных режимов модуляции COFDM, и соответственно, для разных скоростей потоков данных.

Данные табл. 6.3 во многом имеют ориентировочный характер. Поэто­ му при проектировании сетей цифрового телевизионного вещания (то есть при сетевом планировании, в частности, в случае определения фактической мощности телевизионных радиопередатчиков) необходимо осуществлять

более детальный расчет требуемой напряженности электромагнитного поля,

обеспечивающей требуемое отношение сигнал/шум в любой точке приема. При оценке минимальной напряженности поля Е (эквивалент мини­

мального уровня входного сигнала) принято производить отсчеты мощно­ стных значений для пяти фиксированных значений отношения сигнал/шум C/N в диапазоне от 2 до 26 дБ. Для других значений отношения C/N ис­

пользуется линейная экстраполяция.

Если не оговаривается особо, то коэффициент шума приемника при­

нимается по умолчанию величиной, равной 7 дБ, для всех диапазонов час­ тот, в силу чего минимальный уровень входного сигнала приемника не бу­

дет зависеть от частоты. Если же используется приемник с другим коэф­ фициентом шума, то, соответственно, изменяется и требуемый уровень

входного сигнала на разницу в этих значениях.

Расчет минимального уровня сигнала на входе телевизионного при­

емника или абонентской приставки к аналоговому телевизору (Set Тор Вох - STB) производится по соотношению [63]

где Рвх.miп[дБВт] =рш[дБВт] + C/N [дБ] - минимальный уровень входного сиг­

нала, при котором обеспечивается требуемое минимальное значение C/N;

рш[дБВт] = F[дБ] -135,1 - шумовая мощность, развиваемая на входе прием­

ника в полосе канала 7,61 МГц (эффективная спектральная полоса канала

дЛЯ DVB-T/H) при нормальной температуре 2930К; F[дБ] - коэффициент

шума телевизионного приемника.

Для примера в табл. 6.4 приведены расчетные значения требуемых ми­ нимальных уровней сигнала на входе телевизора для разных значений C/N.

Таблица 6.5

Стандартизированные значения коэффициента усиления антенны

в простейшем варианте телевизионного приема антенный усилитель отсутствует. Для такого упрощенного случая минимальное значение на­

Коэффициент усиления антенны стандартизирован в зависимости от частоты сигнала и выбирается из значений табл. 6.5

Если согласно технического задания требуется провести расчеты на частоте f, отличной от заданной fc в табл. 6.5, то в расчетах зоны уверен­ ного приема следует принимать коэффициент усиления антенны Gа, вы­ чиcляeMый через табулированное значение Gас (см. табл. 6.5) по формуле

Ga =Gac +101g(f/ fc).

Соотношение (6.4) с учетом выражения (6.3) может быть записано в

удобном для практического использования виде

Emin =F+C/N-Ga +a c -30+201g(f).

Здесь fподставляется в МГц, а остальные значения - в дБ. При использо­ вании антенного усилителя под коэффициентом шума F следует понимать его собственный коэффициент шума, а при его отсутствии - коэффициент

шума STB.

Соотношение относительных размеров зоны уверенного приема в за­

висимости от типа используемого радиоканала (Релея, Райса, Гаусса) со­

ставляет 1:2:3 [64].

Размер зоны уверенного приема сигналов цифрового телевидения за­

висит и от числа передаваемых сигналов различных телевизионных про­

грамм в полосе частот 8 МГц (рис. 6.14).

В действительности понятие зоны уверенного приема (зоны покры­ тия) является весьма условным, поскольку качество телевизионного прие­ ма зависит от целого ряда факторов: технических характеристик приемной установки (высота подвеса приемной антенны, ее коэффициент усиления, потери кабеля снижения, коэффициент шума приемной системы и др.), ха­

рактера местности, условий застройки в месте приема, времени суток и го­

да, погодных условий и т.д. Кроме того, при определении зоны покрытия

принято считать, что диаграмма направленности передающей антенны

имеет форму окружности, тогда как допустимая нормативная неравномер-

Ри = о дБ для частот 500 МГц и 800 МГц.

Выражение (б.5) получено в предположении, что шумовая температу­ ра приемной антенны ТА = 293 ОК и не зависит от частоты. Поэтому для ее

корректировки введен поправочный шумовой параметр Ри. Во всем диапа­

зоне дециметровых волн такие упрощенные соотношения вносят погреш­

ность в расчетах не более ±l дБ, что вполне достаточно для практики. Од­

нако в диапазоне метровых волн погрешность расчетов может достигать

уже 7 ... 8 дБ, что является недопустимым.

Результаты приближенного расчета требуемых значений напряженно­ сти поля по формуле (б.5) для всех рекомендованных частот для кратных значений C/N = 2 дБ и 2б дБ представлены в табл. б.б.

Таблица 6.6

Требуемые значения напряженности поля для сети цифрового телевизионного вещания, найденные приближенным способом

Рис. 6.15. Зависимость шумовой температуры антенны от частоты принимаемых электромагнитных колебаний

Для примера на рис. 6.15 приведена частотная зависимость ТА, уста­

новленная по соотношению (6.7), из которой следует, что шумовая темпе­

ратура антенны в диапазоне дециметровых волн примерно равна З000 К. Именно это выражение ТА целесообразно использовать в инженерных

расчетах.

Результаты уточненного расчета требуемых значений напряженности электромагнитного поля приведены в табл. 6.7.

Таблица 6.7

Требуемые значения напряженности поля для сети цифрового телевизионного вещания, найденные уточненным способом

площадь покрытия всей зоны вещания для ручных устройств с достаточно

низкой мощностью принимаемого сигнала, потребуется особый подход к

планированию одночастотной сети для системы DVB-H, похожий на соз­

дание сотовых систем для телекоммуникационных услуг с достаточно вы­

coKoй плотностью расположения сот. Поэтому стоимость сети будет суще­

ственно выше.

А в ручных приемных устройствах системы DVB-H должна осущест­ вляться передача управления при перемещении абонента в смежных сетях, handover, под которой nонuмается перенастройка на

6.10. Поясните причину возникновения интерференции радиоволн в одночас­ тотных сетях цифрового телевизионного вещания.

6.11. Какие синхронные сети цифрового телерадиовещания называются двух­ уровневыми?

6.12. Поясните назначение элементов функциональной схемы одночастотной сети наземного цифрового телевизионного вещания.

6.13. Каким образом осуществляется формирование передаваемых пакетов дан­ ных в синхронной сети цифрового телерадиовещания?

6.14. В чем заключаются основные задачи шлюза головной станции синхронной

сети?

6.15. Какую структуру имеет кадр физического уровня в системе DVB-T2? 6.16. Поясните принципы использования технологии разнесенного приема в

синхронной сети телерадиовещания.

6.17. Из каких соображений осуществляется расчет мощности телевизионных радиопередатчиков?

6.18. При определении фактической мощности телевизионных радиопередатчи­ ков для скольких значений отношения сигнал/шум оценивается мини­ мальная напряженность поля?

6.19. Почему на практике при определении границы зоны уверенного приема

используются не минимальные значения электромагнитного поля, а меди­

анные, соответствующие для 50% мест и 50% времени приема?