Емин, Азащ

В ТВ радиовещании энергетическая оценка полезного радиосигнала и радиопомех основана на расчете напряженности поля в точке размещения приемника. В качестве критерия ЭМС при воздействии шумов естественного и индустриального характера принято нормировать минимальное используемое поле ЕМИН в точке приема, а при помехах от излучений радиосредств - защитное отношение АЗ по радиочастоте.

ТВ приемник обеспечивает качественный прием при воздействии радиопомех и шумов, если в точке его размещения выполняются следующие условия ЭМС:

ЕС ≥ ЕМИН

ЕС≥ ЕМ + АЗ ,

где ЕС, ЕМ – уровни напряженности полей полезного и мешающего радиосигналов в точке приема соответственно, дБмкВ/м.

Минимальная напряженность поля зависит от чувствительности ТВ приемника, определяемой допустимым уровнем шумов на изображении, т.е. определяется уровнем естественных и искусственных шумов в точке размещения приемника и необходимой защиты в используемых частотных диапазонах. Для аналоговых радиосетей стандартов D, K нормы на Е_МИН приведены в таблице 7.2.

Таблица 7.2 Нормы на ЕМИН, дБмкВ/м, для сельской местности

Диапазон	I	II	III	IV	V
ЕМИН

При организации ТВ вещания в условиях мощных индустриальных помех (крупные города и т.п.) необходимо обеспечивать ЕМИН не менее 70 дБмкВ/м в любом диапазоне частот.

Для цифровой системы ТВ вещания DVB-T принято задавать минимальное отношение сигнал/шум (C/N)_min на входе ТВ приемника, при котором обеспечивается удовлетворительный прием сигналов. В таблице 7.3 представлены значения отношения сигнал/шум для различных вариантов реализации цифровой ТВ радиосети (метод модуляции, скорость кодирования) .

Таблица 7.3 Основные эксплуатационные параметры стандарта DVB-T.

 

Модуляция	Скорость кодирования	(C/N)min, дБ
QPSK	1/2	3,1
2/3	4,9
3/4	5,9
5/6	6,9
7/8	7,7
16QAM	1/2	8,8
2/3	11,1
3/4	12,5
5/6	13,5
7/8	13,9
64QAM	1/2	14,4
2/3	16,5
3/4
5/6	19,3
7/8	20,1

 

С учетом минимального значения (C/N)_min может быть записано выражение для минимально допустимой напряженности поля Е_МИН :

 

E_min = F + (C/N)_min - G_a + α_c - 30 + 20lg(f), дБмкВ/м

где F – типовое значение коэффициента шума приемника, принимается по умолчанию 7 дБ для всех диапазонов частот;

(С/N)_min – минимальное отношение сигнал/шум;

G_a – типовые значения коэффициента усиления приемной антенны [Локшин];

α_c – типовое значение потерь в фидере ТВ приемника, принимается равным 3 дБ;

f – центральная частота частотного канала для DVB-Т вещания, МГц.

Таблица 7.4 Нормы на Е_МИН, дБмкВ/м , для DVB-T

Диапазон	III	IV	V
ЕМИН

 

Защитное отношение А_З по радиочастоте, т.е. минимальное отношение (обычно выражаемое в дБ) напряженности поля полезного сигна­ла к мешающему в точке размещения ТВ приемника, которое позволяет получить на его экране надлежащее качество изображения при воздействии радиопомех от РТС.

Сигналы радиосредств - источников помех могут появляться в точке приема посредством дальнего тропосферного распространения радиоволн и за счет прямой волны. Первый случай характерен при удалении мешающих радиосредств от приемников более 100...150 км. Такие помехи называют тропосферными, уровень помехи флуктуирует в значительных пределах. Второй – когда уровень помехи практически не меняется либо его флуктуации не существенны. Такую помеху называют продолжительной (длительной).

Наибольшие требования к защитному отно­шению предъявляются при помехе по совмещенному каналу, они определены для случая одинаковой полярности модуляции полезного и мешающего сиг­налов, причем считают его приемлемым в течение не более 10 % времени приема. При постоянной помехе необходимо обеспечение более высокой защиты (значения необходимо увеличить на 10 дБ), которая соответствует хорошему качест­ву изображения. Защитные отношения для соканальных помех изменяются при смещении несущих частот полезного и мешающего сигналов (режим СНЧ), кратном частотам разложения по строкам и кадрам.

Нормы на защитное отношение при взаимных помехах ТВ радиосетей стандарта D, К по разным каналам приема представлены в таблице 7.5. Зависимость Аз, дБ, от СНЧ представлена в таблице 5. Значения защитного отношения для большего смещения частот (вплоть до ±36/12 fстр) равны приведенным в таблице 7.6 для частот, получающихся при добавлении к действительному смещению или вычитании из него целых кратных fстр.

 

Таблица 7.5 Нормы на Аз, дБ, для аналоговой НСТВ стандартов D, K

Вид помехи	Канал проникновения помехи
ОКП	СКП	ЗКП
N+8	N+9
Тропосферная		- 6	- 9
Длительная

 

 

Значения защитных отношений при взаимных помехах в совмещенном канале между сигналами цифрового телевидения по системе DVB-T приведены в таблице 7.6. При помехах в смежных каналах (помеха от излучения в верхнем канале N + 1 и в нижнем канале N - 1) защитное отношение равно минус 30дБ .

Таблица 7.6 Защитные отношения при помехе по совмещённому каналу DVB-T.

Тип модуляции	Кодовая скорость	Защитное отношение, дБ, для закона распределения уровней сигналов по условиям распространения
ФП село	ФП город	МП
QPSK	1/2
2/3
7/8
16-QAM	1/2
2/3
3/4
7/8
64-QAM	1/2
2/3
7/8

7.2.2 Используемая напряженность поля.

ЭМС полезного с уровнем Ес и мешающего с уровнем Ем сигналов в точке приема обеспечена, если выполняется условие:

Ес – Ем ≥ Аз,

где Аз – защитное отношение по радиочастоте, дБ.

Запишем данное условие следующим образом:

Ес ≥ Ем + Аз

и определим правую часть неравенства как уровень используемого поля Еисп, т.е. минимально – необходимого уровня напряженности поля полезного сигнала в точке приема для обеспечения ЭМС при воздействии на приемник одиночной помехи с уровнем Ем по некоторому каналу приема. Тогда условие обеспечения ЭМС перепишем, как:

Ес ≥ Еисп

Аналогично, при воздействии на ТВ приемник только шумов естественного происхождения, качественный прием обеспечен при выполнении условия:

Ес ≥ Емин.исп ,

где минимальная используемая напряженность поля Емин.исп определяется значениями Емин (раздел 7.1).

Обычно для ТВ радиосети i существует несколько источников мешающих радиосигналов (j = 1, n), которые могут воздействовать на ТВ приемники по различным каналам (ОКП, СКП и ЗКП), что требует энергетической защиты полезного сигнала Есi от каждого из них с различным Азj. Тогда условие обеспечения ЭМС с учетом множественности помех можно переписать:

Ес_i ≥ Еисп_∑ ,

где Еисп_∑ суммарное используемое поле, которое учитывает одновременное совместное мешающее воздействие всех радиопомех и шумов на ТВ приемник.

Метод суммарной мощности заключается в суммировании квантилей мешающих сигналов определенного порядка. Принцип метода, предложенный А. А. Шур, заключается в следующем. Различные экспериментальные исследования показывают наличие корреляции мешающих сигналов, приходящих в точку приема с различных азимутальных направлений (коэффициент корреляции до 0,85 при анализе среднечасовых значений уровня). Поэтому уровни мешающих сигналов с учетом требуемой защиты разумно суммировать по мощности. Соответственно можно записать используемую напряженность поля с учетом совместного воздействия нескольких источников помех, мкВ/м:

где n - число станций; A_x, A_y,... - защитные отношения для станций х, у,...; Е_х , Е_{y , …} - напряженность поля мешающих станций, мкВ/м. Если величины Е и А выражены в дБ, то выражение (2.8) можно записать :

, дБмкв/м

При анализе ЭМС ТВ радиосетей маломощных станций обычно делают следующие упрощения. Радиус зоны обслуживания маломощной станции невелик. Даже при отсутствии мешающих сигналов на границе зоны обслуживания он не превышает 10 ... 12 км. Изменение уровня мешающего сигнала в пределах зоны обслуживания обычно мало и не превышает ± 2 дБ, поэтому будем считать значения напряженностей полей мешающих станций в пределах всей зоны обслуживания постоянными и анализ ЭМС проводить только для одной точки приема – точке размещения РТС (центр зоны обслуживания).

 

7.3 Расчет зоны обслуживания ТВ сети с учетом множественности помех.

Используем известную модель однородной сети регулярной структуры (рис. 7.6). Данная модель характеризуется одинаковыми техническими параметрами ТВ радиосетей, условия распространения радиоволн принимаются однородными на всей территории, расстояние между всеми соседними РТС одинаково – r (модуль сети).

Условие сплошного радиопокрытия территории и минимального перекрытия зон обслуживания соседних радиосетей выполняется при простой замене круглой зоны на шестиугольную (сотовая архитектура). В этом случае радиус зоны обслуживания Rз любой радиосети и разнос соседних РТС r имеют однозначное соотношение:

r = Rз*√3

Радиосети, использующие одинаковые частотные каналы, располагаются так же равномерно на заданной территории с одинаковым удалением РТС D. Известно, что наиболее простым и наглядным вариантом является размещение соканальных радиосетей в узлах правильных шестиугольников.

Вокруг каждой ТВ радиосети в данной модели имеются 18 других сокональных радиосетей (рис. 7.7). Ближайшие шесть сетей с номерами 1 … 6 расположены в углах правильного шестиугольника на расстоянии D₁. Следующая группа из шести потенциальных источников помех (7 … 12) размещается на расстоянии D₁*√3. Третья группа (13 … 18) – на удалении D₁*2.

Однородность параметров сетей и условий распространения позволяет достаточно просто оценить уровень их взаимного мешающего влияния посредством расчета уровня используемого поля Еисп_Σ в точке размещения РТС центральной радиосети при наличии нескольких источников помех в совмещенном канале.

РТС₂

РТС₁ РТС₃ РТС₄ РТС₅

 

Рисунок 7.6 Модель однородной регулярной сети.

При расчете зоны обслуживания центральной ТВ сети примем, что основные помехи оказывают ближайшие 6 ТВ станций. Т.к. параметры приняты одинаковыми, перепишем

, мкВ/м

, дБмкв/м

где Е_м1 – уровень поля одной мешающей ТВ станции в центре зоны обслуживания анализируемой сети, дБмкВ/м,

Аз - защитное отношение по совмещенному каналу, дБ.

Максимальный радиус зоны обслуживания R_мах определяется решением уровнения Ес_i ≥ Еисп_∑ . Реальный размер и конфигурация зоны обслуживания ТВ сети определяется действием радиопомех.

Для заданного D рассчитаем Е_м1, используя метод МККР, далее оценим уровень Е_исп∑ и рассчитаем значение радиуса зоны обслуживания R_з , при котором выполняется условие Ес_i = Еисп_∑ .

 

 

Рисунок 7.7 - Расположение соканальных ТВ радиосетей

 

Если R_з оказывается много меньше R_мах, то необходимо применить один или несколько способов обеспечения ЭМС, обзор которых приводится ниже.