Основи побудови мереж наземного ефірного цифрового мовлення для країн з переважно гірським рельєфом

Размещено на http://www.allbest.ru/

Одеська національна академія зв'язку ім. О.С. Попова

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Спеціальність 05.12.17 - радіотехнічні та телевізійні системи

Основи побудови мереж

наземного ефірного цифрового мовлення

для країн з переважно гірським рельєфом

Гассан Халіль

Одеса - 2010

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Одеській національній академії зв'язку ім. О.С. Попова Міністерства транспорту та зв'язку України

Науковий керівник: доктор технічних наук, професор

Михайлов Сергій Анатолійович

Одеська національна академія зв'язку

ім. О.С. Попова, директор

навчально-наукового інституту

радіо, телебачення, електроніки

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор

Філіпський Юрій Костянтинович

Одеський національний політехнічний

університет, професор кафедри

радіотехнічних пристроїв

кандидат технічних наук, професор

Виходець Анатолій Васильович

Український науково-дослідний інститут

радіо та телебачення, начальник відділу

радіомовлення

Захист дисертації відбудеться « 8_ » вересня 2010 р. о 10.00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 41.816.01 в Одеській національній академії зв'язку ім. О.С. Попова за адресою: 65029, м. Одеса, вул. Ковальська, 1, ОНАЗ, зал засідань вченої ради, корп.1, ауд. 223.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Одеської національної академії зв'язку ім. О.С. Попова за адресою: 65029, м. Одеса, вул. Ковальська, 1, ОНАЗ.

Автореферат розісланий «__1__»__липня_ 2010 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради

к.ф.-м.н., доц. Є.В. Васіліу

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Телевізійне мовлення і телевізійна індустрія багатьох країн світу вже повністю залучені в необоротний процес переходу до цифрових технологій на всіх етапах - від створення, виробництва і зберігання до розповсюдження і доставки безпосередньо до споживачів аудіовізуальної інформації. В даний час розроблені і широко використовуються системи цифрового телебачення на основі стандартів DVB (Digital Video Broadcasting - цифрове відео мовлення), ATSC (Advanced Television Systems Commitee - комітет з систем перспективного телебачення), ISDB (Integrated Services Digital Broadcast - інтегровані служби цифрового мовлення), а також системи IPTV (Internet Protocol TV - телебачення в IP-мережах).

Традиційно мовлення і зв'язок розглядалися як окремі області діяльності зі своєю організацією по вертикалі. Цифрова конвергенція, яка означає, що один і той же цифровий контент можна передавати по будь-якій з відповідних мереж, створює потенційну можливість створити нові горизонтальні зв'язки в межах кожного рівня, наприклад, безпосередньо зв'язувати виробництво контента, його обробку. Роблять його доступним для терміналів, відкриваючи велику кількість нових можливостей. На першому етапі людям будуть доступні мультимедійні послуги з використанням будь-яких платформ розподілу інформації, зокрема, з використанням фіксованих, мобільних і портативних терміналів по доступним цінам.

Актуальність теми дослідження пов'язана з тенденцією зростання об'ємів використання цифрових методів передавання, приймання і обробки візуальної інформації і прийнятим міжнародним співтовариством угодою про повний перехід в найближчі сім років на цифрові способи і методи телевізійного мовлення.

Перехід від аналогового до цифрового телевізійного і радіомовлення - складний процес, що має соціальне і економічне значення, виходить за межі чистих технічних аспектів. Розвиток цифрової радіомовленнєвої служби приведе до збільшення числа і підвищення якості послуг, що надаються, перш за все, завдяки використанню методів цифрового стиснення. Цей перехід приведе до підвищення спектральної ефективності служб і до підвищення ефективності використання мереж мовлення.

У розвитку технологій істотну роль повинна зіграти промисловість, зусиллями якої конвергенція стає реальністю. Цифрова конвергенція створить можливість для провайдерів контента і послуг надавати їх з використанням багатьох механізмів розповсюдження. Відповідно користувачі зможуть отримувати послуги через різні термінали, що доставляють мультимедійний контент, і отримувати все більше послуг через єдиний термінал. Таким чином, відбудеться стирання границь між секторами традиційного мовлення електрозв'язку, і це приведе до глибоких змін в принципах і способах розподілу інформації. Це повинно істотно вплинути на регуляторне забезпечення таких змін.

Перехід звукового і телевізійного мовлення на цифрові технології є процесом, що охоплює різні мережі, перспективні плани і служби, включаючи ефірне телевізійне мовлення, забезпечуючи вищу якість передавання зображень або даних, а також роботу інтерактивних служб. Аналогове мовлення зможе бути вимкнене тільки тоді, коли цифрове мовлення буде впроваджено з урахуванням всіх перерахованих особливостей за умови мінімізації соціальних витрат.

Рішенню питань, що виникають на шляху впровадження цифрового телевізійного мовлення присвячені роботи Bochent D., Дотольова В.,

Fujii T., Giudici P.V., Hate M., Magenta A., Mege Ph., Mimis V., Olson L., Perpar S., Puigrefagut E., Spells G., Stanley G., Tsuchida K. і багатьох інших.

Впровадження наземного цифрового телевізійного мовлення в Сірійській Арабській Республіки є одним з перших найбільш значущих завдань, що мають практичне значення для широких верств населення країни. Для реалізації впровадження цієї служби важливе значення має вибір системи цифрового мовлення та її технічних параметрів з урахуванням конкретних умов, розроблення принципів і вибір критеріїв планування цифрової телевізійної і радіомовленнєвої служби, зокрема вибір найбільш ефективної моделі розповсюдження радіохвиль з урахуванням складного гірського рельєфу місцевості, а також з урахуванням статистики національної системи мовлення і аналізу системи частотних присвоєнь в Плані „Женева-2006”. Вирішенню відповідних завдань присвячені дослідження, що склали суть даної дисертації.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами

Важливість проведення досліджень в області розробок методів створення мереж цифрового наземного телевізійного мовлення підтверджується в Україні великою кількістю урядових документів і концептуальних рішень. Це, затверджені Кабінетом міністрів України Концепція і Програма впровадження в Україні цифрового телевізійного мовлення. У світовому масштабі це особливо важливо для країн, що мають складний рельєф місцевості, зокрема, таких, як Сірійська Арабська Республіка, де поєднуються пустинні і гірські території, а також вузькі прибережні смуги.

Дослідження автора пов'язані з дослідними програмами, що проводяться згідно державних планів Сірійської Арабської Республіки по реалізації положень концепцій і Плану Міжнародного Союзу Електрозв'язку і Міжнародної Угоди „Женева-2006”.

Мета і завдання дослідження

Метою дисертації є аналіз і дослідження сукупності питань, що створюють необхідну наукову основу планування і практичної реалізації впровадження наземного цифрового телевізійного мовлення в країнах з складним рельєфом місцевості, що особливо важливо для Сірійської Арабської Республіки.

Завдання дослідження:

– аналіз і дослідження характеристик систем наземного цифрового телевізійного мовлення, найбільш важливих з погляду вибору стандарту мовлення і розробки рекомендацій по вибору системи наземного цифрового мовлення для Сірійської Арабської Республіки;

– розроблення методики планування цифрової наземної телевізійної і радіомовленнєвої служби для країн зі складним рельєфом місцевості;

– розроблення критеріїв оптимального частотно-територіального планування цифрового мовлення в умовах складного рельєфу і порівняльний аналіз методів, що дозволяють збільшити зону покриття цифровим наземним телевізійним мовленням;

– розроблення пропозицій по практичних заходах, направлених на впровадження цифрового наземного телевізійного мовлення в Сірійській Арабській Республіки.

Об'єктом дослідження є процес цифрового наземного телевізійного мовлення з урахуванням особливостей країн зі складним рельєфом місцевості, зокрема Сірійської Арабській Республіки.

Предмет дослідження представлений технологічними процесами: вибору системи цифрового телевізійного наземного мовлення, частотно-територіального планування служби.

Методи дослідження:

- дедукції - при здійсненні інформаційного пошуку;

- системного аналізу - при виборі теми, завдань дослідження і його технології;

- математичного і геометричного аналізу - при розробці робочих схем і створенні математичних моделей;

- апарат дослідження процесів дифракції і розповсюдження радіохвиль;

- математичного моделювання - при дослідженні технологічних процесів;

- математичній інтерпретації результатів досліджень.

Наукова новизна отриманих результатів полягає у тому, що ціль дослідження досягається отриманими автором новими науково обґрунтованими результатами, які у сукупності розв'язують завдання створення мереж цифрового радіо і телевізійного мовлення, що має істотне значення для науки та практики країн зі складним рельєфом місцевості, зокрема для Сірійської Арабській Республіки.

В результаті досліджень:

1. Вдосконалено рекомендації МСЕ по використанню стандарту DVB-T в частотних діапазонах III, IV і V, враховуючи, що планування цифрового наземного мовлення в Сірійській Арабській Республіці, як повноправного учасника Міжнародної Угоди «Женева-2006», по плануванню цифрової наземної телевізійної і радіомовленнєвої служби в Районах 1 і 3 Міжнародного союзу електрозв'язку, є однім з найбільш актуальних завдань.

2. Одержала подальший розвиток модель розповсюдження радіохвиль, заснована на міжнародно-визнаної методиці МСЕ визначення напруженості поля, вона покладена в основу відповідних розрахунків. Проведено докладний аналіз основ планування радіомовленнєвої служби з урахуванням моделей розповсюдження радіохвиль, на яких базуються всі розрахунки і необхідні кількісні оцінки, пов'язані з плануванням.

3. Вперше одержана методика планування цифрової наземної телевізійної і радіомовленнєвої служби для країн зі складним рельєфом місцевості.

4. Вдосконалено класифікацію і узагальнено основні чинники, що впливають на планування мереж цифрового наземного телебачення; розроблені узагальнені критерії, що оптимізують частотно-територіальне планування цифрового мовлення в умовах складного рельєфу місцевості.

5. Вперше отримано кількісні дані, що показують залежність необхідного відсотка територіального покриття від параметрів антен, потужностей передавальних пристроїв; одержало подальший розвиток питання використання неієрархічних і ієрархічних режимів цифрового мовлення стандарту DVB-T, що дозволяють оптимально вирішувати завдання при побудові мережі; оцінена завадостійкість стандарту DVB-T залежно від типів використовуваної модуляції при використанні неієрархічної моделі.

Практичне значення отриманих результатів полягає у тому, що завдяки їм забезпечено підвищення ефективності технологічних процесів вибору системи цифрового телевізійного наземного мовлення, частотно-територіального планування служби.

1. Розроблений підхід до планування цифрової наземної телевізійної і радіомовленнєвої служби має загальне значення і може бути застосований в широкому спектрі додатків і реалізацій.

2. Отримані кількісні оцінки дозволять орієнтуватися при ухваленні конкретних технічних рішень, направлених на створення національної мережі цифрового телевізійного і радіо мовлення.

3. Приведені оцінки впливу середовища розповсюдження радіохвиль в умовах, характерних для Сірійської Арабської Республіки, є основою практичного планування телевізійної і радіомовленнєвої служби в даній країні та країнах з подібними географічними умовами.

4. Результати математичного моделювання дають кількісну інтерпретацію можливих варіантів реалізації мережі цифрового наземного радіомовлення.

Результати дисертаційної роботи впроваджені та використовуються у навчальному процесі кафедри телебачення і радіомовлення навчально-наукового інституту Радіо, телебачення, електроніки Одеської національної академії зв'язку ім. О.С.Попова.

Особистий внесок в отриманні нових результатів полягає в самостійному отриманні наукових результатів, особистому, без співавторів, здійсненні інформаційного пошуку, математичного моделювання і експериментів з подальшою обробкою експериментальних даних, впровадженні результатів роботи у навчальний процес.

Апробація наукових результатів дисертації:

Результати досліджень автора обговорювалися і були схвалені на наступних науково-технічних конференціях та семінарах:

- Міжнародній науково-практичній конференції „Проблеми впровадження цифрового мовлення на загальнонаціональному, регіональному та місцевому рівні ”, Одеса, 24 - 25 квітня 2008 р. / Незалежна асоціація телерадіомовників;

- Семінарі Міжнародного Союзу Електрозв'язку «Системи цифрового наземного телевізійного, аудіо і мультимедійного мовлення DVB-T, DVB-H, T-DAB, DRM», Одеса, 23 - 26 червня 2008 р.;

- 63-ой та 64-ой науково-технічних конференціях професорсько-викладацького складу, науковців, молодих учених, аспірантів і студентів Одеської національної академії зв'язку ім. О.С.Попова, 26 листопада - 2 грудня 2008 р. та 1-4 грудня 2009 р.;

- Міжнародній практичній конференції „Цифровые технологии трансляции телеконтента на пути к 2012. Украина и Польша: итоги, планы, реалии ”, Київ, 31 березня 2009 р.;

- Семінарі Міжнародного Союзу Електрозв'язку «Супутникові системи первинного розподілу сигналів телевізійного, звукового і мультимедійного мовлення і безпосереднього супутникового мовлення», Одеса, 22-25 червня 2009 р.;

- 3-й та 4-й Міжнародній науково-технічній конференції „Технологія цифрового мовлення: Стратегія впровадження ” (DBT-2009), Одеса, 25 - 26 червня 2008 р. та 25 - 26 червня 2009 р.

- VII Міжнародній конференції з телекомунікацій та телерадіомовлення. - Виставковий центр «КиївЕкспоПлаза». - Київ, 21-23 жовтня 2009 р.

Публікації: Основні результати дисертаційної роботи опубліковані в 10 публікаціях, зокрема в 4 статтях у наукових виданнях, що увійшли до переліку ВАК України для публікації результатів дисертації, і в матеріалах 3-х конференцій.

Структура і об'єм дисертації. Робота складається зі вступу, чотирьох розділів, висновків, списку використаної літератури і додатків. Вона викладена на 165 сторінках, з яких 143 сторінки складають основний зміст дисертаційної роботи, 25 рисунках на 11 сторінках, 22 таблицях на 3 сторінках і списку використаних джерел, який включає 65 найменувань.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі розглянута ситуація, що склалася в системі наземного ефірного телебачення; обґрунтована актуальність теми дисертації, вказані мета роботи і напрям досліджень, наукова новизна роботи і практичне значення отриманих результатів, сформульовані основні положення, що виносяться на захист.

У першому розділі роботи виконаний аналіз систем наземного телевізійного мовлення при переході до цифрового стандарту.

Поступовий перехід від телевізійної служби, що ґрунтувалася головним чином на аналоговій технології, до служб на основі цифрових технологій відбувався протягом останніх тридцяти років.

Застосування цифрової технології у мовленні забезпечує три головні переваги:

-стійка якість служби з вдосконаленим захистом від шуму і майже без помилок, ідеальна передача зображення і звуку в межах відповідного діапазону характеристик;

-зменшені експлуатаційні витрати завдяки застосуванню техніки стиснення і підвищеної надійності системи;

-більше різноманіття програм, можливість надання додаткових послуг у одному каналі мовленнєвої служби.

Процес вибору відповідної системи цифрового наземного телебачення може розглядатися як ітеративний процес, що включає три етапи:

-етап 1 - первинна оцінка того, яка система більше за все задовольняє основним вимогам радіомовленнєвої організації з урахуванням превалюючого технічного та регламентарного середовища;

-етап 2 - детальніша оцінка „зважених” відмінностей в показниках роботи;

-етап 3 - загальна оцінка комерційного і експлуатаційного чинників, що впливають на вибір системи.

Сирія, як і інші 103 країни світу, в 2006 році підписала Регіональну Угоду «Женева-2006» і увійшла до зони планування цифрової наземної радіомовленнєвої служби в смугах частот 174-230 МГц і 470-862 МГц.

У результаті проведеного аналізу існуючих систем цифрового наземного телевізійного мовлення показано, що впровадження системи DVB-T, що використовує модуляцію COFDM, є найбільш вдалим вибором при виборі стандартів цифрового наземного телебачення, для країн з складними умовами приймання і що є частиною міжнародної Угоди «Женева-2006».

У другому розділі роботи проаналізовано основні відмінності при побудові мережі наземного ефірного цифрового мовлення відносно мереж аналогового мовлення. Показано, що класичні принципи ідеалізованих мереж, що використовувалися при плануванні аналогового наземного мовлення не дозволяють у повній мірі описати поведінку цифрового сигналу за умови складної електромагнітної обстановки. Розроблена методика планування цифрової наземної радіомовленнєвої служби для країн з складним рельєфом місцевості.

Вирішити цю задачу в загальному вигляді дозволяють, так звані ідеалізовані мережі, в основу побудови яких закладено два принципи:

-геометрично правильна рівномірна сітка;

-лінійна схема розподілу частотних присвоєнь.

Для реалізації цих принципів приймаються наступні умови:

-всі станції ідеалізованої мережі мають однакові ефективні випромінювані потужності, ефективні висоти передавальних антен, однакові висоти розташування приймальних антен, однакову поляризацію і кругову діаграму направленості передавальних антен, однакові умови розповсюдження радіохвиль;

-радіопередавальні засоби ідеалізованої мережі розташовуються у вершинах однакових рівносторонніх трикутників, званих елементарними;

-радіуси зон обслуговування однакові і в оптимальному випадку перетинаються в одній крапці - центрі трикутника.

Сутністю моделі планування мереж цифрового мовлення є визначення мінімальної використовуваної напруженості поля, що включає декілька етапів розрахунків і моделювання:

1. Визначення потужності шуму на вході приймача_, дБВт:

P_n = F + 10 log₁₀ (k T₀ B) (1)

B - ширина шумової смуги приймача, Гц;

F - коефіцієнт шуму приймача, дБ;

T₀ - абсолютна температура, К;

k - постійна Больцмана.

2. Визначення мінімальне потужності сигналу на вході приймача, дБВт:

Ps _min = C/N + Pn (2)

C/N - відношення сигнал/шум на вході приймача.

3. Визначення ефективного розкриву антени_, дБм²:

A_a = G + 10 log₁₀ (1,64²/4), (3)

- довжина хвилі, м;

G - посилення антени, що відноситься до напівхвильового вібратора.

4. Розрахунок мінімальної щільності потоку потужності в місці приймання, дБ/Вт/м².

Мінімальне значення щільності потоку потужності в певному місцеположенні приймальної антени, яке необхідно забезпечити, з тим щоб був забезпечений мінімальний рівень сигналу для приймача для успішного декодування сигналу:

_min = P_{s min} - A_a + L_f . (4)

L_f - втрати у фідері антени приймача.

5. Визначення мінімальна напруженість поля в місцеположенні приймальної антени, дБ(мкВ/м):

E_min = _min + 120 + 10 log₁₀ (120). (5)

Визначення мінімальної медіанної напруженості поля (дБ(мкВ/м))

E_med = E_min + P_mmn + C_l , (6)

P_{s min} - мінімальна потужність сигналу на вході приймача;

C_l - поправочний коефіцієнт місцеположень, дБ:

C_l = у_c , (7)

- коефіцієнт розподілу логарифмічно нормального розподілу сигналу;

у_с - загальне стандартне відхилення, дБ, що дорівнює:

у_с = , (8)

 - стандартне великомасштабне відхилення;

- стандартне відхилення при втратах на проходження будівлі.

Важливою відмінністю при плануванні цифрового сигналу є можливість використання одночастотних синхронних мереж (ОЧС). Всі передавачі в одночастотній мережі використовують один і той же канал. Вони мають загальну зону покриття і не можуть працювати незалежно. Концепції багаточастотних і одночастотних мереж в принципі засновані на одній і тій самій топології мережі, а саме на використанні основних передавачів і, якщо необхідно, допоміжних передавачів для покриття тіньових зон. Ефективність використання спектра розглядається як основна перевага концепції одночастотних мереж в порівнянні з багаточастотними. Ефективність використання спектра є важливою властивістю за ситуації, коли ресурсів спектра недостатньо, наприклад на початковій фазі впровадження цифрового телебачення, коли велика частина ТВ спектра все ще зайнята аналоговими службами, а також на довгостроковий період, коли необхідно буде надати велику кількість програм, щоб зробити цифрове телебачення привабливим для споживача.

У третьому розділі розроблена методика планування цифрової наземної радіомовної служби для країн з складним рельєфом місцевості та виконана розробка критеріїв оптимального частотно-територіального планування цифрового мовлення в умовах складного рельєфу.

Втрати при розповсюдженні радіохвиль у вільному просторі (у дБ) визначаються по наступному рівнянню:

, (9)

де:

f - частота передавача (МГц);

r - відстань між антенами (км).

На величину втрат розповсюдження радіохвиль у вільному просторі істотно впливає як горизонтальне (R), так і вертикальне (Н) рознесення між антенами.

Втрати розповсюдження радіохвиль між антенами, рознесеними у вертикальній площині, визначаються як:

, (10)

де:

L_v - втрати розповсюдження радіохвиль між антенами (дБ);

Н - відстань по вертикалі між найближчими точками випромінювання

антен (м);

- довжина хвилі перешкоди (м).

Втрати розповсюдження радіохвиль між антенами, рознесеними в горизонтальній площині, визначаються як:

(11)

де:

L_Н - втрати розповсюдження радіохвиль між антенами (дБ);

R - відстань по горизонталі між антенами (м);

- довжина хвилі перешкоди (м).

Втрати розповсюдження радіохвиль між антенами, що мають рознесення як в горизонтальній, так і у вертикальній площині визначається як:

. (12)

Для проведення аналізу необхідно побудувати топографічний профіль району між антенами передавача і антенами приймача (рис. 1). Якщо морфологія траси між передавачем і приймачем невідома, то, як правило, необхідно додати 10 м до топографічних висот на відстанях 1000 м перед передавачем і 1000 м перед приймачем.

T - передавач; M1 - перша перешкода; M2 - друга перешкода; R - приймач

Рис. 1 - Ілюстрація методу Дежо

Розрахунки проводяться в наступному порядку. Спочатку необхідно визначити висоти h1 і h2, а також зони Френеля від r1(x) до r3(x) (у разі однієї перешкоди необхідно обчислити тільки h і зони Френеля r1(x) і r2(x)):

; (13)
; (14)
, (15)

де: наземний цифровий мовлення сірія

- довжина хвилі;

- висота антени приймача над землею;

- висота антени передавача над землею.

Всі величини необхідно підставляти у формули в одиницях вимірювання СІ (відстані в метрах, частоту f в герцах).

При розрахунках необхідно враховувати висоту кульового сегменту

Землі:

. (16)

Дифракційні втрати визначаються в наступному порядку:

, (17)

де:

. (18)

Ефективна висота передавальної антени h1, визначається як її висота в метрах над середнім рівнем землі на відстанях між 3 і 15 км від передавальної антени у напрямі приймальної антени (рис. 2):

Рис. 2 - Випадок однієї клиновидної перешкоди

(19)

де: - висота підвісу антени передавача над рівнем моря.

Середня висота місцевості визначається по наступній формулі:

(20)

де - висота місцевості на відстані (3000 + 250 i) м від передавача. Якщо відстань менше 15 км, враховується тільки фактична відстань до приймача.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 3 - До визначення середньої висоти місцевості

З цією метою запропонована математична модель дифракційних втрат при розповсюдженні радіохвиль на сильно пересічених трасах.

У абсолютно ідеальному випадку всі геометричні параметри входять в один безрозмірний параметр, що зазвичай позначається через параметр , який може приймати різні еквівалентні форми відповідно до вибраних геометричних параметрів:

; (21)

; (22)

; (23)

; (24)

де: h - висота вершини перешкоди над прямою лінією, що сполучає два кінці траси. Якщо вершина знаходиться нижчим за цю лінію, h негативна;

d₁ і d₂ - відстані від вершини перешкоди до кінців траси;

d - довжина траси;

- кут дифракції (у радіанах); його знак такий же, як у h;

і - кути між вершиною перешкоди і одним з кінців траси, якщо дивитися з іншого кінця. Знак у і той же, що і у h в рівнянні.

Таким чином, дифракційні втрати залежать від приймальної та передавальної висот антен, відстані від приймальної антени до перешкоди, а також від робочой частоти та кута просвіту місцевості.

Автором запропоновані наступні методи, що збільшують значення напруженості поля корисного сигналу в місті прийому та як наслідок збільшують ймовірність впевненого прийому цифрового наземного телебачення:

збільшення висоти передавальної антени;

збільшення ефективної випромінюваної потужності передавального пристрою;

використання неієрархічної або ієрархічної модуляції в стандарті DVB-T;

використання синхронних одночастотних мереж DVB-T.

Результати досліджень впливу висоти передавальної антени на величину дифракційних втрат в умовах складного рельєфу місцевості показано на рис. 4.

(Ефективні висоти передавальної антени: 1-600 м, 2 - 300 м, 3 - 150 м, 4 - 50 м)

Рисунок 4 - Залежність дифракційних втрат від висоти передавальної антени та висоти перешкоди

На рис. 5 показана залежність ефективної передавальної потужності від необхідного радіусу зони покриття в умовах гірської забудови.

(Ефективні висоти передавальної антени:1 - 600 м, 2 - 300 м, 3 - 150 м, 4 - 75 м, 5 - 37,5 м)

Рисунок 5 - Залежність ефективної передавальної потужності від необхідного радіусу зони покриття в умовах гірської забудови

У четвертому розділі роботи представлено розроблення практичних рекомендацій по реалізації цифрового наземного телевізійного мовлення в

Сірійській Арабській Республіки.

З цією метою проаналізовані особливості національного середовища

Сірійської Арабської Республіки під час реалізації цифрової наземної радіомовною служби. Отримано кількісні оцінки параметрів, що відображають відсоток покриття для цифрового телевізійного мовлення в м. Дамаск і в м. Хомс. Розраховано параметри висоти передавальних антен та потужностей передавачів. Визначено кількісні оцінки під час використання ієрархічних методів модуляції в умовах складного рельєфу місцевості.

Показано, що використання неієрархічних модуляцій DVB-T дозволяє істотно збільшити зону покриття та компенсувати дифракційні втрати в умовах складного рельєфу місцевості. При цьому отримані результати показують що цей принцип може виявитися неефективним для районів, де умови прийому є сприятливими.

У цьому випадку показано, що найбільш ефективним методом є використання ієрархічних модуляцій. Цей принцип дозволяє ефективно використовувати частотний ресурс та забезпечити компроміс між необхідною зоною покриття та пропускною здатністю в каналі зв'язку.

Досліджени режимі ієрархічної та неієрархічної модуляцій за допомогою моделювання зон покриття в умовах пересічної місцевості для передавача, що розташований в м. Дамаск (рис. 5). На рисунку 5-а передається один сигнал з модуляцією 16-QAM та швидкістю кодування 2/3. У другому випадку (рис. 5-б) передається два потоки, один з яких має модуляцію QPSK та швидкість кодування 2/3, інший відповідно 64-QAM 2/3.

Переваги використання ієрархічної модуляції найбільш проявлені в умовах складної місцевості. Так аналіз рис. 5 показує, що низькошвидкісний потік, що має параметри QPSK та 2/3 дозволяє забезпечити покриття в труднодоступних районах на східній та північно-східній частині від м. Дамаск. В самому місті Дамаск, а також на півдні та південно-сході від Дамаска, де місцевість має слабопересічний характер, забезпечується покриття для високошвидкісного потоку, що має параметри 64-QAM та 2/3. В таких містах можливий прийом телебачення в форматі високої чіткості або прийом додаткових програм стандартної чіткості в одному мультиплексі.

Рис 5-а - Зона покриття для одного сигналу з модуляцією 16-QAM та швидкістю кодування 2/3	Рис 5-б - Зона покриття для ієрархічного сигналу: перший QPSK 2/3, другий 64-QAM 2/3

ВИСНОВКИ

В дисертації представлено нове рішення наукових завдань, які виражені в дослідженні дифракційних втрат при розповсюджені сигналу в умовах гірського рельєфу місцевості; врахуванні усіх факторів, що впливають на планування цифрової наземної радіомовленнєвої служби, в отриманні кількісних показників, що відображують можливість забезпечення необхідного проценту покриття території в умовах складного рельєфу місцевості, в розрахунку системних параметрів системи телевізійного мовлення в стандарті DVB-T в Сірійській Арабській Республіки.

Основні результати та висновки дисертаційної роботи складаються у наступному: для розробки принципів планування цифрового наземного телебачення в Сірійській Арабській Республіки необхідно порівняти особливості побудови різних систем наземного цифрового телевізійного мовлення, з урахуванням як регіональних принципів побудови систем і особливостей їх використання, так і особливостей використання в окремих країнах.

1. Рекомендації щодо використання стандарту DVB-T в частотних діапазонах III, IV і V дозволили провести класифікацію і узагальнення основних чинників, що впливають на планування мереж цифрового наземного телебачення. На основі цього були розроблені узагальнені критерії, що оптимізують частотно-територіальне планування цифрового мовлення в умовах складного рельєфу місцевості.

2. В процесі аналізу моделей розповсюдження радіохвиль виявлено, що модель розповсюдження, заснована на Рекомендації МСЕ Р.1546-3, є міжнародно-визнаною методикою визначення напруженості поля, і вона повинна бути покладена в основу відповідних розрахунків.

3. Вперше одержана методика планування цифрової наземної телевізійної і радіомовленнєвої служби для країн зі складним рельєфом місцевості.

4. Представлено кількісні дані, що показують залежність необхідного відсотку покриття залежно від параметрів антен, потужностей передавальних пристроїв; розглянуто питання використання неієрархічних і ієрархічних режимів DVB-T, що дозволяють оптимально вирішувати завдання при побудові мережі; оцінена завадостійкість систем DVB-T залежно від типів використовуваної модуляції при використанні неієрархічної моделі.

5. Розроблений підхід до планування цифрової наземної мережі телевізійної і радіомовленнєвої служби має загальне значення, і його може бути застосовано в широкому спектрі застосувань і реалізацій;

6. Отримані кількісні оцінки дозволять орієнтуватися під час прийняття конкретних технічних рішень, направлених на створення національної мережі цифрового телевізійного і радіомовлення;

7. Результати математичного моделювання дають кількісну інтерпретацію можливих варіантів реалізації мережі цифрового наземного телевізійного і радіомовлення.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Халиль Г. Анализ сетей наземного цифрового вещания для стран со сложным рельефом местности / Гассан Халиль // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. - 2009. - № 5/2 (41). - С. 46-51.

2. Михайлов С.А. Принципы планирования цифрового наземного телевидения в странах со сложным рельефом / С.А. Михайлов, В.М. Драганов, Д.А. Маковеенко, Гассан Халиль // Цифрові технології. - 2009. - № 5. - С. 34-42.

3. Маковеенко Д.А. Использование иерархической модуляции при планировании цифрового наземного телевидения в странах со сложным рельефом / Д.А. Маковеенко, Гассан Халиль, Маин Хусейн // Холодильна техніка і технологія. - 2009. - № 4 (120). - С. 82-84.

4. Михайлов С.А. Исследование эффективности использования синхронных сетей при планировании вещания в странах со сложным рельефом местности / С.А. Михайлов, В.М. Драганов, Д.А. Маковеенко, Гассан Халиль // Наукові праці ОНАЗ. - 2009. - № 2. - С. 26-31.

5. Халиль Г. Особенности организации телерадиовещания в Сирийской Арабской республике / Гассан Халиль // Проблеми впровадження цифрового мовлення на загальнонаціональному, регіональному та місцевому рівні: Матеріали Міжнародної наук.-практ. конф., 24-25 квітня 2008 р. / Незалежна асоціація телерадіомовників. - Одеса, 2008. - С. 45 - 46.

6. Халиль Г. Проблемы и перспективы внедрения цифрового телевидения высокой четкости / Гассан Халиль, Маин Хусейн // Цифрові технології. - 2007. - № 1. - С. 49 - 57.

7. Халиль Г. Проблемы внедрения систем телевидения высокой четкости и других новых телевизионных технологий в странах Ближнего Востока / Гассан Халиль, Маин Хусейн // VII междунар. конф. по телекоммуникациям и телерадиовещанию. - 21-23 октября 2009 г. - Выставочный центр «КиевЭкспоПлаза». - 2009. - С. 40.

8. Михайлов С.А. Методика частотно-территориального планирования цифрового наземного телевидения для стран со сложным рельефом местности / С.А. Михайлов, В.М. Драганов, Д.А. Маковеенко, Гассан Халиль. - Матеріали 4-ой Міжнародної науково-технічної конференції «Технологія цифрового мовлення: Стратегія впровадження» (DBT-2009). - Електрон. дані. - Одеса: Одес. нац. академія зв'язку, 25 - 26 червня 2009. - 1 електрон. опт. диск (CD-ROM)/ - Систем. вимоги: Pentium; 128 Mb RAM; Windows 98/2000/NT/XP.

9. Халиль Г. Принципы построения сети наземного эфирного цифрового телевизионного вещания в государствах с преимущественно горным рельефом местности / Гассан Халиль, Маин Хусейн // Цифрові технології. - 2007. - № 2. - С. 22 - 26.

10. Halil G. The problems of implementation of high definition television systems and new television technologies in Middle East countries / Gassan Halil, Main Hussein // 7th international telecom and broadcasting conference. - 21-23 oct. 2009. - Exhibition Center “KievExpoPlaza”. - 2009. - P. 49.

АНОТАЦІЇ

Халіль Гассан. Основи побудови мереж наземного ефірного цифрового мовлення для країн з переважно гірським рельєфом. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.12.17 - радіотехнічні і телевізійні системи. - Одеська національна академія зв'язку ім. О.С. Попова. - Одеса, 2010.

Дисертація присвячена аналізу і дослідженню сукупності питань, що створюють необхідну наукову основу планування і практичної реалізації впровадження цифрового наземного телевізійного мовлення в країнах з складним рельєфом місцевості.

Розглянута ситуація, що склалася в системі телебачення, представлені технічні та регуляторні принципи переходу від аналогового к цифровому наземному телевізійному телебаченню.

На основі порівняння особливостей побудови різних систем наземного цифрового телевізійного мовлення розроблено узагальнені критерії, що оптимізують частотно-територіальне планування цифрового мовлення в умовах складного рельєфу місцевості.

На підставі запропонованої моделі дифракційних втрат отримано кількісні дані, що показують залежність необхідного відсотка покриття залежно від параметрів антен, потужностей передавальних пристроїв у разі використання неієрархічних і ієрархічних режимів DVB-T.

Результати математичного моделювання дають кількісну інтерпретацію можливих варіантів реалізації мережі цифрового наземного радіомовлення у Сірійській Арабській Республіки.

Ключові слова: наземне телевізійне мовлення, модель розповсюдження, ієрархічна модуляція, процент місць покриття, напруженість поля.

Халиль Гассан. Основы построения сетей наземного эфирного цифрового вещания для стран с преимущественно горным рельефом. - Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени кандидата технических наук по специальности 05.12.17 - радиотехнические и телевизионные системы. - Одесская национальная академия связи им. А.С. Попова. - Одесса, 2010.

Диссертация посвящена анализу и исследованию совокупности вопросов, которые создают необходимую научную основу планирования и практической реализации внедрения цифрового наземного телевизионного вещания в странах со сложным рельефом местности.

Рассмотрена ситуация, сложившаяся в системе телевизионного вещания, представлены технические и регуляторные принципы перехода от аналогового к цифровому наземному телевизионному телевидению. Выполнен анализ систем наземного телевизионного вещания при переходе к цифровому стандарту.

Приведено сравнение особенностей построения систем наземного цифрового телевизионного вещания, с точки зрения их использования при организации наземных сетей, с учетом как региональных принципов построения систем и особенностей их использования, так и особенностей использования в отдельных странах.

Обобщены и проанализированы принципы выбора систем цифрового телевизионного вещания, как начального шага на пути внедрения цифрового вещания, с учетом требований постепенного перехода к цифровому телевизионному вещанию и сосуществованию систем аналогового и цифрового вещания на протяжении длительного интервала времени.

Представлена классификация и обобщены основные факторы, которые влияют на планирование сетей цифрового наземного телевидения. Предложены обобщенные критерии, которые оптимизируют частотно-территориальное планирование цифрового вещания в условиях сложного рельефа местности. На основе сравнения особенностей построения различных систем наземного цифрового телевизионного вещания, разработаны обобщенные критерии, которые оптимизируют частотно-территориальное планирование цифрового вещания в условиях сложного рельефа местности.

Рекомендовано использование стандарта DVB-T в частотных диапазонах III, IV и V, с учетом особенностей частотно-территориального планирования цифрового наземного вещания для Сирийской Арабской Республики, как полноправного участника Международного соглашения «Женева-2006».

Разработана модель распространения, основанная на Рекомендации МСЭ Р.1546-3. Разработана методика планирования цифровой наземной радиовещательной службы для стран со сложным рельефом местности.

На основе предложенной модели дифракционных потерь получены количественные данные, которые показывают зависимость необходимого процента покрытия территории, в зависимости от параметров антенн, мощностей передающих устройств для случаев использования неиерархических и иерархических режимов DVB-T. Сделаны количественные оценки параметров сети вещания при использовании иерархических методов модуляции в условиях сложного рельефа местности. Приведенные оценки влияния среды распространения радиоволн в условиях, характерных для Сирийской Арабской Республики, являются основой практического планирования телевизионной и радиовещательной службы в данной стране и в странах с подобными географическими условиями.

Полученные результаты математического моделирования дают количественную интерпретацию возможных вариантов реализации сети цифрового наземного телевизионного вещания в Сирийской Арабской Республике.

Разработаны практические рекомендации по реализации цифрового наземного телевизионного вещания в Сирийской Арабской Республике. Полученные количественные оценки позволяют ориентироваться при принятии конкретных технических решений, направленных на создание национальной сети цифрового вещания.

Ключевые слова: наземное телевизионное вещание, модель распространения, иерархичная модуляция, процент мест покрытия, напряженность поля.

Khalil Ghassan. Bases of construction of a terrestrial digital broadcasting networks for countries with mainly mountainous terrain relief. -A manuscript

Dissertation for competition of scientific degree of candidate of technical sciences on specialty 05.12.17 - radio engineering and television systems. - Odessa National Academy of Telecommunications named after A.S. Popov. - Odessa, 2010.

The dissertation is devoted analysis and research of set of matters composing the necessary scientific basis for planning and practical implementation of a digital terrestrial television broadcasting in countries with complex terrain relief.

The situation which took place with used TV system is considered, the technical and regulatory principles for transition from analogue to digital terrestrial television are being presented.

On the basis of comparison of features of design of various digital terrestrial television broadcasting systems the generalized criteria which optimize frequency-territorial planning of a digital announcement in conditions of a complex terrain relief are developed.

On the basis of the offered model for diffraction losses the quantitative data showing dependence of necessary percent of a coverage independence on parameters of antennas and on power of transmitters in the case of use of not hierarchical and hierarchical modes of DVB-T obtained.

Results of mathematical modeling give quantitative interpretation of possible variants of realization of a networks of a digital terrestrial television broadcasting in the Syrian Arabian Republic.

Keywords: digital terrestrial broadcasting, distribution model, hierarchical modulation, percent of places of a covering, field strength.

Размещено на Allbest.ru