Приложение 1 - Главный радиочастотный центр

Приложение 3
Характеристики эталонных конфигураций планирования
и сетей DVB-T
В тексте данного приложения используются следующие определения:
Эталонная конфигурация планирования (ЭКП) – репрезентативная
комбинация
критериев
и
параметров,
характеризующая
вид
и
качество
обслуживания (например, тип приема, защищаемая напряженность поля и др.) и
используемая для целей частотного планирования.
Эталонная сеть (ЭС, RN) – сеть передатчиков с заданными техническими
параметрами и структурой, заменяющая реальную сеть, пока неизвестную, для
целей анализа совместимости. Основным назначением эталонной данной сети
является определение уровня исходящих от выделения помех.
Одночастотная сеть (ОЧС) – сеть синхронизированных по времени
передающих станций (присвоений), излучающих одинаковые сигналы в одном и
том же радиочастотном канале.
1. Эталонные конфигурации планирования
Эталонная конфигурация планирования (ЭКП) характеризует выделение по
типу приема, используемому отношению сигнал/шум, устойчивости к внешним
помехам и минимальной напряженности поля. Эталонная конфигурация
используется взамен точного указания соответствующих параметров РЭС и
представляет собой наиболее типичную комбинацию значений по вероятности
охвата мест приема, отношению C/N и минимальной используемой напряженности
поля.
Эталонная
конфигурация
планирования
однозначно
определяет
защищаемую напряженность поля и процент мест, в котором данная защита
должна быть обеспечена.
В системе DVB-T может быть реализовано до двух тысяч различных
конфигураций планирования путем комбинирования различных схем модуляции,
скоростей кодирования, защитных интервалов, типов приема, требований к
качеству покрытия, принципов организации сети.
Однако, с экономической и технической точек зрения, а также с точки
зрения управления использованием спектра многие теоретически возможные
комбинации мало применимы или вообще не применимы на практике.
Поэтому при планировании частотных выделений используется три вида
(типа) эталонной конфигурации сетей DVB-T, которые, в общем случае,
66
соответствуют трем разным типам приема: фиксированному, мобильному и
портативному внутри помещений. Критерии планирования используемых
эталонных конфигураций планирования для DVB-T приведены в Таблице 1.
Таблица 1. Параметры эталонных конфигураций планирования для DVB-T
Эталонные параметры ЭКП
Вероятность охвата эталонных
мест приема
Эталонное отношение C/N (дБ)
Эталонное значение (Emed)ref
(дБ(мкВ/м)) при fr = 200 МГц
Эталонное значение (Emed)ref
(дБ(мкВ/м)) при fr = 650 МГц
Эталонная конфигурация планирования
ЭКП 1
ЭКП 2
ЭКП 3
95%
95%
95%
21
19
17
50
67
76
56
78
88
ЭКП 1 - ЭКП для фиксированного приема
ЭКП 2 - ЭКП для приема на портативное оборудование вне помещения
или для приема на портативное оборудование внутри помещения
с более низким качеством покрытия, или для подвижного приема
ЭКП 3 - ЭКП для приема на портативное оборудование внутри
помещения с более высоким качеством покрытия.
- отношение сигнал/шум
(Emed)ref - эталонное значение минимальной медианной напряженности
поля
Для других частот эталонные значения напряженности поля, приведенные в
Таблице 1, должны корректироваться путем добавления поправочного
коэффициента, определяемого согласно следующему правилу:
(Emed)ref(f) = (Emed)ref(fr) + Corr;
где
f – рабочая частота,
C/N
fr – эталонная частота подходящего диапазона, указанного в Таблице 4.
Corr = 20 log10 (f/fr) при фиксированном приеме,
Corr = 30 log10 (f/fr) при приеме на портативное оборудование и при
подвижном приеме.
67
2. Эталонная сеть 1, RN1 (ОЧС с большой зоной обслуживания).
Эталонная сеть RN1 состоит из семи передатчиков, расположенных в центре
и в вершинах шестиугольной решетки. Выбран открытый тип сети, т. е. для
передачи используются ненаправленные антенны и предполагается, что идеальная
зона покрытия превышает площадь шестиугольника, в вершинах которого
размещены
передатчики, примерно на 15%. Геометрия сети представлена на
рисунке 1.
Эталонная сеть RN 1 применяется при частотном планировании как в
диапазоне III, так и в диапазоне IV/V.для всех используемых ЭКП при различных
типах приема: фиксированный прием (ЭКП 1), прием вне помещения/подвижный
прием (ЭКП 2) и прием внутри помещения (ЭКП 3).
Сеть RN 1 предназначена для покрытия
ОЧС
с
большой
зоной
обслуживания. Предполагается, что в качестве основы для этого типа сетей
используются станции главного передатчика с приемлемой эффективной высотой
антенны. При приеме на портативную аппаратуру и подвижном приеме размер
реальных зон обслуживания для этого типа покрытия ОЧС будет ограничен до
150–200 км в диаметре из-за ухудшения, вызванного собственными помехами, если
только не используются очень жесткие (устойчивые к помехам) варианты системы
DVB-T или не применяется концепция плотных сетей.
Граница зоны обслуживания
Диаметр D
Периферический
передатчик
Центральный
передатчик
Расстояние между
передатчиками, d
Рис. 1. Сеть RN 1 (ОЧС с большой зоной обслуживания)
В качестве длины защитного интервала выбрано максимальное значение
1/4 Tu режима 8k FFT. Расстояние между передатчиками в ОЧС не должно намного
68
превышать расстояние, эквивалентное длительности защитного интервала. В этом
случае длительность защитного интервала составляет 224 мкс, что соответствует
расстоянию 67 км. Расстояние между передатчиками для варианта ЭКП 1
принимается равным 70 км. Что касается ЭКП 2 и 3, то 70 км – слишком большое
расстояние с точки зрения бюджета мощности. Поэтому были выбраны меньшие
значения расстояний между передатчиками: 50 км для ЭКП 2 и 40 км для ЭКП 3.
В таблице 2 приведены параметры и уровни бюджета мощности для
эталонной сети RN 1.
На рисунке 2 показана геометрия при вычислении потенциала помех от сети
RN1.
Таблица 2. Параметры сети RN 1 (ОЧС с большой зоной обслуживания)
Параметр сети
ЭКП 1
ЭКП 2
ЭКП 3
Тип сети
Открытый
Открытый
Открытый
Геометрия зоны
обслуживания
Шестиугольник
Число передатчиков
7
Геометрия решетки
передатчиков
Шестиугольник
Расстояние между
передатчиками, d (км)
70
50
40
161
115
92
Высота антенны Tx (м)
150
150
150
Диаграмма направленности
Tx
Ненаправленная
Диаметр зоны
обслуживания, D (км)
э.и.м.
(дБВт)
Шестиугольник Шестиугольник
7
7
Шестиугольник Шестиугольник
Ненаправленная Ненаправленная
Диапазон III
31,1 + Δ
33,2 + Δ
37,0 + Δ
Диапазон IV/V
39,8 + Δ
46,7 + Δ
49,4 + Δ
Запас на мощность, Δ, составляет 3 дБ.
69
Граница зоны обслуживания
Напряженность поля мешающего сигнала
вычисляется вдоль этой линии
Расстояние от границы зоны
обслуживания
Суша
Суша или море
Рис. 2. Геометрия, используемая при вычислении потенциала помех, RN 1
Эталонная сеть не налагает никаких ограничений на реальную сеть, которая
будет реализована в рамках частотного выделения, кроме уровня исходящей
помехи. Для больших зон обслуживания может предполагаться охват с помощью
сетей ОЧС иной топологии, например сети из большого количества маломощных
станций. В этом случае необходимо очень большое число передатчиков с низкими
параметрами излучения. Такой вариант достаточно хорошо аппроксимируется
использованием эталонного источника помехи из меньшего числа станций, но с
высокими мощностями и высотами подвеса передающих антенн. Поэтому для
больших зон обслуживания целесообразно выбрать вариант RN 1, даже если
предусматривается использование иной структуры.
3. Эталонная сеть 2, RN2 (ОЧС с малыми зонами обслуживания,
плотные сети ОЧС)
Cеть RN2 состоит из трех передатчиков, расположенных в вершинах
равностороннего треугольника. Выбран открытый тип сети, т. е. передатчики
используют ненаправленные антенны. Предполагается, что зона обслуживания
является шестиугольной, как показано на рисунке 3
Эталонная сеть RN 2 применяется в различных случаях: фиксированный
прием (ЭКП 1), прием вне помещения/подвижный прием (ЭКП 2) и прием внутри
помещения (ЭКП 3) как для диапазона III, так и для диапазона IV/V.
Сеть RN 2 предназначена для покрытия ОЧС с малой зоной обслуживания.
Предполагается, что для этого типа сетей будут доступны передающие станции с
приемлемыми значениями эффективной высоты антенны, и ожидается, что
70
ограничения из-за собственных помех будут небольшими. Диаметры типичных зон
обслуживания могут быть от 30 до 50 км.
Граница зоны обслуживания
Передатчик
Диаметр D
Расстояние между
передатчиками, d
Рис. 3. Сеть RN 2 (ОЧС с малой зоной обслуживания)
В сети RN 2 расстояние между передатчиками составляет 25 км для случая
ЭКП 2 и ЭКП 3. Поэтому для защитного интервала можно использовать значение
1/8 Tu (8k FFT), что увеличит емкость доступных данных по сравнению с RN 1. Для
варианта ЭКП 1 может быть также приемлемо то же самое значение защитного
интервала, но с большим расстоянием между передатчиками, равным 40 км,
поскольку фиксированный прием на антенну на уровне крыши менее чувствителен
к собственным помехам благодаря направленным свойствам приемной антенны.
В таблице 3 приведены параметры и уровни бюджета мощности для
эталонной сети RN 2.
На рисунке 4 показана геометрия при вычислении потенциала помех.
Таблица 3. Параметры сети RN 2 (ОЧС с малой зоной обслуживания)
ЭКП/ЭКП
ЭКП 1
ЭКП 2
ЭКП 3
Тип сети
Открытый
Открытый
Открытый
Геометрия зоны
обслуживания
Шестиугольник Шестиугольник
Шестиугольник
Число передатчиков
3
3
3
Геометрия решетки
передатчиков
Треугольник
Треугольник
Треугольник
71
ЭКП/ЭКП
Расстояние между
передатчиками, d (км)
Диаметр зоны
обслуживания, D (км)
Высота антенны Tx (м)
ЭКП 1
ЭКП 2
ЭКП 3
40
25
25
53
33
33
150
150
150
Диаграмма направленности
Ненаправленная Ненаправленная
Tx
э.и.м.
(дБВт)
Ненаправленная
Диапазон III
21,1 + Δ
23,6 + Δ
31,1 + Δ
Диапазон IV/V
28,8 + Δ
36,0 + Δ
43,3 + Δ
Запас на мощность, Δ, составляет 3 дБ.
Граница зоны обслуживания
Напряженность поля мешающего сигнала
вычисляется вдоль этой линии
Расстояние от границы зоны
обслуживания
Суша
Суша или море
Рис. 4. Геометрия, используемая при вычислении потенциала помех, RN 2
4. Эталонная сеть 3, RN 3 (ОЧС с малыми зонами обслуживания для
условий города)
Геометрия решетки передатчиков сети RN 3 и зоны обслуживания такая же,
как и для сети RN 2 (см. рис. 1-4).
Сеть RN 3 применяется в различных случаях: фиксированный прием
(ЭКП 1), прием вне помещения/подвижный прием (ЭКП 2) и прием внутри
помещения (ЭКП 3) как для диапазона III, так и для диапазона IV/V.
Сеть RN 3 предназначена для покрытия ОЧС с малой зоной обслуживания в
условиях города. Эта сеть идентична сети RN 2, за исключением того, что
72
учитываются потери при уменьшении высоты для условий городского типа, при
этом требуемая мощность передатчиков ОЧС увеличивается примерно на 5 дБ (см.
таблицу 4).
Таблица 4. Параметры сети RN 3 (ОЧС с малыми зонами обслуживания
для условий города)
ЭКП/ЭКП
ЭКП 1
ЭКП 2
ЭКП 3
Тип сети
Открытый
Открытый
Открытый
Геометрия зоны
обслуживания
Шестиугольник
Шестиугольник
Шестиугольник
Число передатчиков
3
3
3
Геометрия решетки
передатчиков
Треугольник
Треугольник
Треугольник
Расстояние между
передатчиками, d (км)
40
25
25
Диаметр зоны
обслуживания, D (км)
53
33
33
Высота антенны Tx (м)
150
150
150
Ненаправленная
Ненаправленная
Ненаправленная
Диапазон III
21,1 + Δ
29,5 + Δ
37,1 + Δ
Диапазон
IV/V
28,8 + Δ
41,9 + Δ
49,2 + Δ
Диаграмма
направленности Tx
э.и.м.
(дБВт)
Запас на мощность, Δ, составляет 3 дБ.
5. Эталонная сеть 4, RN 4 (полузакрытая сеть ОЧС с малыми зонами
обслуживания)
Эталонная сеть RN4 предназначена для использования в случаях, когда при
внедрении
сети
предпринимаются
значительные
усилия, касающиеся
местоположения передатчиков и диаграмм направленности антенн, по
уменьшению уровня помех, создаваемых сетью.
Геометрия сети RN 4 идентична сети RN 2, за исключением диаграмм
направленности
передатчиков,
которые
снижают
уровень
исходящей
напряженности поля на 6 дБ для угла 240° (т. e. это полузакрытая сеть). Зона
обслуживания этой сети RN показана на рисунке 5.
73
Сеть RN 4 применяется в различных случаях: фиксированный прием
(ЭКП 1), прием вне помещения/подвижный прием (ЭКП 2) и прием внутри
помещения (ЭКП 3) как для диапазона III, так и для диапазона IV/V.
Избирательность антенны
6 дБ для угла 240º
Граница зоны обслуживания
Диаметр D
Передатчик
Расстояние между
передатчиками, d
Рис. 5. Сеть RN 4 (полузакрытая сеть ОЧС с малыми зонами обслуживания)
Различием между сетями RN 4 и RN 2 является уровень исходящих помех
(потенциал помех). Сеть RN 4 имеет более низкий потенциал помех по сравнению
с другими эталонными сетями. Благодаря этому, расстояние возможного
повторного использования одной и той же частоты уменьшается, если оба
выделения планируются для использования в сети RN 4.
Существует компромисс между этим более низким потенциалом помех и
повышением расходов на реализацию для достижения направленного действия
антенн. Это следует иметь в виду при выборе данного варианта сети для
планирования. Также имеет место уменьшение диаметров зон обслуживания по
сравнению с зонами для сети RN 2.
В таблице 5 приведены параметры и уровни бюджета мощности для
эталонной сети RN 4. На рисунке 6 - геометрия при вычислении потенциала помех.
Таблица 5. Параметры RN 4 (полузакрытая сеть ОЧС с малыми зонами
обслуживания)
ЭКП/ЭКП
ЭКП 1
ЭКП 2
Тип сети
Полузакрытый
Полузакрытый
Тип приема
Фиксированный на портативную
аппаратуру вне
ЭКП 3
Полузакрытый
на портативную
аппаратуру
74
ЭКП/ЭКП
ЭКП 1
ЭКП 2
ЭКП 3
помещения и
внутри
подвижный прием
помещения
Геометрия зоны
обслуживания
Шестиугольник Шестиугольник
Шестиугольник
Число передатчиков
3
3
3
Геометрия решетки
передатчиков
Треугольник
Треугольник
Треугольник
Расстояние между
40
25
25
46
29
29
Высота антенны Tx (м)
150
150
150
Диаграмма
направленности Tx
Направленная
Снижение на
Направленная
Снижение на 6 дБ
Направленная
Снижение на
6 дБ для угла
240°
для угла 240°
6 дБ для угла
240°
Диапазон III 19,0 + Δ
21,0 + Δ
29,5 + Δ
Диапазон
34,2 + Δ
41,8 + Δ
передатчиками, d (км)
Диаметр зоны
обслуживания, D (км)
э.и.м.
(дБВт)
26,4 + Δ
IV/V
Запас на мощность, Δ, составляет 3 дБ.
Граница зоны
обслуживания
Напряженность поля мешающего сигнала
вычисляется вдоль этой линии
Расстояние от границы зоны
обслуживания
Суша
Суша или море
Рис. 6. Геометрия при вычислении потенциала помех, RN 4
75
6. Алгоритм определения координат местоположения передатчиков
эталонной сети для расчета потенциала помех от цифрового выделения в
расчетных (контрольных) точках зоны покрытия аналоговой ТВ станции.
Из таблиц, приведенных выше,
определяются значения диаметра зоны
обслуживания D и расстояния между передатчиками d для соответствующего
планируемого типа эталонной сети (ЭС) и эталонной конфигурации планирования
(ЭКП).
1. Проводится прямая от контрольной точки, представляющей собой
источник помех (далее КТп), через защищаемую контрольную точку (далее КТз).
(Составляется уравнение прямой).
2. Откладывается на этой прямой от КТп расстояние 0.433*D, км в
направлении «от КТз», эта точка есть геометрический центр шестиугольника, и
представляет координаты центрального передатчика для эталонной сети 1.
3. Находятся координаты периферийных передатчиков:
Для эталонной сети 1: по шести азимутам в 30, 90, 150, 210, 270, 330
градусов (за 0 градусов принимается направление «на помеху») от центрального
передатчика откладываются отрезки длиной d, км – координаты концов этих
отрезков являются координатами периферийных передатчиков.
76
Для эталонной сети 2 и эталонной сети 3: по трем азимутам в 90, 210, 330
градусов (за 0 градусов принимается направление «на помеху») от геометрического
центра многоугольника откладываются отрезки длиной 0,577*d, км - координаты
концов являются координатами периферийных передатчиков.
Для эталонной сети 4: аналогично эталонной сети 2 и эталонной сети 3, по
трем азимутам в 90, 210, 330 градусов (за 0 градусов принимается направление «на
помеху») от геометрического центра многоугольника откладываем отрезки длиной
0,5*D, км - координаты концов этих
периферийных передатчиков.
отрезков являются
координатами
77