Исследование и разработка интерактивных устройств для повышения помехоустойчивости систем эфирного цифрового телевизионного вещания тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.12.04, кандидат наук Попов Александр Сергеевич

• Попов Александр Сергеевич
• кандидат наук
• 2015

Оглавление диссертации кандидат наук Попов Александр Сергеевич

ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР НАЗЕМНОГО ЭФИРНОГО ЦИФРОВОГО ТЕЛЕВИЗИОННОГО ВЕЩАНИЯ СТАНДАРТА DVB

1.1 Стандарты эфирного цифрового телевизионного вещания

1.1.1 Стандартизация эфирного цифрового телевизионного вещания

1.1.2 Основные преимущества системы DVB-T2

1.1.3 Внедрение стандарта DVB-T2 на территории Российской Федерации

1.1.4 Методы построения сети DVB-T2 в регионах Российской Федерации

1.1.5 План частотных присвоений и выделений для эфирного ЦТВ

1.2 Методики расчета и определения зон покрытия ТВ передатчиков

1.2.1 Распространение радиоволн диапазона телевизионного вещания

1.2.2 Формула Б.А. Введенского

1.2.3 Модель Окамура-Хата

1.2.4 Оценка зон обслуживания телевизионных передатчиков

1.2.5 Программный продукт «Пиар»

1.3 Методы исследования помехоустойчивости систем DVB-T2

1.3.1 Способ повышения помехоустойчивости сигнала в стандарте DVB-T2

1.3.2 Методика исследования помехоустойчивости систем ЦТВ в SFN сети

1.3.3 Методика исследования помехоустойчивости систем ЦТВ с учетом многолучевого приема

1.4 Критерии оценки систем эфирного ЦТВ

1.4.1 Визуальный критерий оценки качества изображения систем эфирного ЦТВ

1.4.2 Оценка качества изображения с помощью программного продукта ImageJ

1.4.3 Оценка качества цифрового канала связи и COFDM

1.5 Интерактивные связи в системах эфирного ЦТВ

1.6 Выводы по разделу

2. ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДЛЯ РАСЧЕТА ЗОН УВЕРЕННОГО

ПРИЕМА ТЕЛЕВИЗИОННЫХ ПЕРЕДАТЧИКОВ

2.1 Программа для расчета зон покрытия «ZONA»

2.2 Оптимизация измерений

2.2.1 Критерии оптимизации выбора параметров системы

2.2.2 Определение и подбор критериев оптимальности систем эфирного ЦТВ

с точки зрения максимальной эффективности

2.2.3 Перевод величин уровня сигнала в значения напряженности поля

2.3 Мониторинг параметров сигнала DVB-T2

2.4 Выводы по разделу

3. ЛАБОРАТОРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТИ СИСТЕМ ЭФИРНОГО ЦИФРОВОГО ТЕЛЕВИЗИОННОГО ВЕЩАНИЯ

3.1 Планирование и проведение лабораторного эксперимента

3.2 Обработка экспериментальных данных

3.4 Выводы по разделу

4. НАТУРНЫЕ ИСПЫТАНИЯ СИСТЕМЫ ЭФИРНОГО ЦИФРОВОГО ТЕЛЕВИЗИОННОГО ВЕЩАНИЯ

4.1 Методика определения зон обслуживания и покрытия ЦТВ

4.2 Планирование и проведение натурных испытаний

4.3 Обработка результатов эксперимента

4.4 Выводы по разделу

5 ИНТЕРАКТИВНЫЕ УСТРОЙСТВА ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ В СИСТЕМАХ ЦТВ

5.1 Состав интерактивного устройства

5.2 Принцип работы интерактивного устройства

5.3 Обоснование метода регулирования

5.3.1 ПИД управление

5.3.2 Пропорциональное управление

5.3.3 Интегральное управление

5.3.4 Дифференциальное управление

5.3.5 Частота сбора данных и выполнения цикла управления

5.4 Устойчивость системы эфирного ЦТВ с интерактивным устройством

5.4.1 Начальные условия устойчивости системы с обратной связью

5.4.2 Анализ устойчивости с помощью алгебраических критериев

5.4.3 Анализ устойчивости с помощью частотных критериев

5.4.4 Анализ устойчивости системы с помощью логарифмических

амплитудно-частотных характеристик

5.5 Выводы по разделу

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А Свидетельства о государственной регистрации программ

ПРИЛОЖЕНИЕ Б Акты использования результатов

ПРИЛОЖЕНИЕ В Отчет о ходе и результатах эксперимента в филиале РТРС

«Кемеровский ОРТПЦ»

ПРИЛОЖЕНИЕ Г Отчет о ходе и результатах эксперимента в филиале РТРС

«Томский ОРТПЦ»

ПРИЛОЖЕНИЕ Д Проходная характеристика аттенюатора

ПРИЛОЖЕНИЕ Е Листинг части исходного кода программы «Zona»

ПРИЛОЖЕНИЕ Ж Изображение на анализаторе ИТ-15Т при проведении натурных испытаний

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование и разработка интерактивных устройств для повышения помехоустойчивости систем эфирного цифрового телевизионного вещания»

Актуальность работы.

Согласно Федеральной целевой программе (ФЦП) «Развитие телерадиовещания в Российской Федерации на 2009-2018 годы» для преодоления информационного неравенства в РФ и обеспечения более чем 98% населения наземным цифровым телевизионным вещанием (ЦТВ) общедоступными программами, необходимо построить более 3600 новых объектов сети эфирного ЦТВ. 22 сентября 2011 года Правительственная комиссия по развитию телерадиовещания в РФ приняла решение о переводе создаваемой ФГУП «Российская телевизионная и радиовещательная сеть» (РТРС) сети эфирного цифрового телевидения на вещание в стандарте DVB-T2 [1]. Таким образом, повысилась актуальность решения задач, связанных со стандартом DVB-T2 [2], а также стало перспективным решение задач, возникающих при проектировании и запуске 4-го и последующих частотных мультиплексов, строительство которых Государство регламентирует не так жестко, как 1, 2 и 3-го [3].

Для решения задач по охвату населения регионов вещанием сигнала стандарта DVB-T2, система эфирного ЦТВ должна обеспечивать формирование зоны обслуживания с заданным уровнем напряженности электромагнитного поля (излучаемой мощности передатчика). Определить напряженность электромагнитного поля в точке можно несколькими способами (формула Введенского, модели Окамуры-Хата и т.п.). В указанных способах не учитываются условия, которые могут существенно влиять на размеры зон уверенного приема и соответственно на охват территорий [4, 5, 6, 7]. Задача осложняется тем, что при расчете необходимой выходной мощности передатчика необходимо учитывать и другие параметры: тип модуляции сигнала, скорость транспортного потока, высоту подвеса передающей антенны и т. п. При этом существуют и нечисловые характеристики, например, субъективная оценка качества получаемого изображения и звукового сопровождения [8]. Недостатком вышеуказанных способов является их ограниченность в оперировании комбинациями параметров

формирователей сигнала (защитный интервал, символьная скорость, количество несущих частот и т.д.) [2, 6, 7]. Чтобы усовершенствовать систему эфирного ЦТВ в части повышения её помехоустойчивости, требуется ввести ограничения, которым данная система должна соответствовать.

При проектировании систем эфирного ЦТВ, задействованных в трансляции сигнала стандарта DVB-T2, как правило, исходят из условий, чтобы добиться 95% времени и 95% места покрытия сигналом заданной территории [4, 9, 10]. С этой целью в данных системах используется мониторинг передающего оборудования. При этом характеристики приемного оборудования не контролируются.

Методы моделирования и расчета зон покрытия, которые описаны в работах Okumura J., Hata M., Куликова А.М., Тельпуховского Е.Д. и др., требуют проводить корректировку результатов под реальные условия, поскольку существующие методы расчета не учитывают факторы, влияющие на систему (промышленные шумы, помехи и т.д.). Лучшим способом расчета является тот, который учитывает больше факторов влияния помех, городской застройки и электромагнитной совместимости. Данные проблемы нашли отражение в работах Введенского Б.А., Зубарева Ю.Б., Карякина В.Л., Красносельского И.Н., Кривошеева М.И., Пономарёва Г.А., Мамаева Н.С., Мамчева Г.В., Носова В.И., Серова А.В., Фишера У., Скляра Б. и др.

Результаты исследований показали, что если ввести определенные ограничения, например, обеспечить значение MER (коэффициент ошибок модуляции) на заданном уровне с помощью введения обратной связи, то можно повысить эффективность системы с точки зрения определения не только выходных параметров передатчиков (выходная мощность, вид модуляции сигнала, защитный интервал, символьная скорость), но и корректировки значений параметров в точке приёма. Обеспечение заданного значения MER приводит к снижению скорости передачи данных и повышению помехоустойчивости системы за счет увеличения защитного интервала, символьной скорости и т.п.

При проектировании систем ЦТВ, как правило, опираются на отдельно заданные параметры и не учитывают их комбинации. Например, сигнал передается с определенной модуляцией, скоростью внутреннего кода, защитным интервалом, выходной мощностью и фиксированной скоростью передачи данных, которая позволяет передать необходимый контент телевизионных программ. Путем изменения вышеуказанных параметров можно добиться той же скорости передачи данных, но с другой помехоустойчивостью, что в определенном случае подбора критериев повысит эффективность работы канала связи.

Обзор известных систем эфирного ЦТВ и патентный поиск [11, 12, 13] не выявили решения задачи по повышению помехоустойчивости систем эфирного ЦТВ с помощью введения обратной связи между приемником и передатчиком.

Таким образом, задачи исследования и разработки методов повышения помехоустойчивости систем эфирного ЦТВ, связанных с использованием обратной связи, а также созданием аппаратно-программного комплекса, разработанного на их основе, являются актуальными.

На основании вышеизложенного можно сформулировать цель настоящей работы и определить основные задачи исследования.

Целью работы является повышение помехоустойчивости систем эфирного цифрового телевизионного вещания за счет использования интерактивных устройств для контроля и управления их параметрами.

Для достижения цели необходимо решить следующие основные задачи.

1. Провести обзор существующих методов оценки помехоустойчивости систем эфирного ЦТВ и расчета зон уверенного приема сигналов цифровых телевизионных передатчиков и сформулировать вопросы, подлежащие исследованию.

2. Разработать алгоритмы и на их основе аппаратно-программный комплекс для реализации и внедрения системы эфирного ЦТВ с обратной связью.

3. Разработать методики проведения эксперимента в лабораторных условиях и натурных испытаний по исследованию помехоустойчивости систем эфирного ЦТВ с обратной связью.

4. Провести лабораторные и натурные испытания для проверки полученных результатов исследований и разработанных методик оценки помехоустойчивости систем эфирного ЦТВ с использованием аппаратно-программных интерактивных устройств.

5. Разработать и исследовать методику оценки помехоустойчивости на основе обработки и анализа изображений звездных диаграмм модуляции COFDM.

6. Разработать и исследовать интерактивные устройства для реализации обратной связи с целью повышения помехоустойчивости систем эфирного ЦТВ.

Объектом исследования являются системы эфирного ЦТВ. Предметом исследования является обратная связь между приемником и передатчиком в системах эфирного ЦТВ, реализуемая интерактивными аппаратно-программными устройствами, позволяющая повысить их помехоустойчивость.

Научная новизна работы. Научной новизной обладают следующие основные результаты работы.

1. Разработана и исследована система эфирного ЦТВ с повышенной помехоустойчивостью, основанная на использовании обратной связи между приемником и передатчиком с помощью интерактивных устройств, которые позволяют изменять выходные параметры передатчика для обеспечения заданных значений параметров сигнала в точке приема.

2. Сформулирована новая методика исследования помехоустойчивости систем эфирного ЦТВ, отличающаяся проведением комплексных дискретных измерений её основных параметров (уровень сигнала, MER, BER).

3. Сформулирована методика, позволяющая оценить помехоустойчивость систем эфирного ЦТВ, основанная на обработке распределения вектора ошибок модуляции OFDM по яркостным признакам изображений звездных диаграмм.

4. Разработана метод и алгоритм использования систем эфирного ЦТВ с обратной связью на основе информации о сигналах в точках приема.

Практическая значимость.

1. Усовершенствование систем эфирного ЦТВ за счет использования интерактивных устройств и информации о сигнале в точках приема позволило повысить их помехоустойчивость.

2. Предложенная методика исследования помехоустойчивости систем эфирного ЦТВ позволяет решать задачи определения предельных значений уровня сигнала, коэффициента ошибок модуляции, при которых декодирование изображения и звукового сопровождения становится невозможным.

3. Разработанная методика анализа звездных диаграмм по яркостным признакам позволяет количественно оценивать помехоустойчивость систем эфирного ЦТВ.

4. С использованием разработанных методик и аппаратно-программного комплекса оценены размеры зон уверенного приема цифровых телевизионных передатчиков в городах Томск, Юрга и Кемерово.

5. Результаты работы используются в лабораторных практикумах по профильным дисциплинам на кафедре телевидения и управления ТУСУР. Научные положения, выносимые на защиту.

1. Применение интерактивных устройств для реализации обратной связи в системах эфирного ЦТВ позволяет экономить до 15% электроэнергии за счет снижения потребляемой мощности передатчиков при соблюдении необходимой зоны покрытия и экономии их эксплуатационного ресурса.

2. Предложенная функция зависимости уровня сигнала на входе приемника от выходной мощности передатчика позволяет использовать интерактивный канал связи в системах эфирного ЦТВ с целью повышения их помехоустойчивости до 3 дБ и эффективности использования зон обслуживания территорий сигналом цифровых ТВ передатчиков до 11%.

3. Предложенный метод анализа изображений звездных диаграмм по их яркостным признакам позволяет оценить помехоустойчивость систем эфирного ЦТВ при любых характеристиках сигнала стандарта DVB-T2.

Ценность научных работ соискателя.

Научные работы соискателя имеют высокую ценность, что подтверждается публикациями их результатов в рецензируемом журнале из перечня ВАК РФ и материалах конференций. Основные результаты исследований апробированы на следующих научно- технических конференциях и семинарах.

1. «Перспективные направления в науке, обществе, образовании, экономике и праве», г. Новокузнецк, 2009 г.

2. Всероссийская научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Научная сессия ТУСУР», г. Томск, 2008 - 2012 гг.

3. Международная научно-практическая конференция «Электронные средства и системы управления», г. Томск, 2010 и 2012 гг.

4. Международная научно-техническая конференция «Распознавание», г. Курск, 2012 и 2013 гг.

5. XI Международная конференция «Телевидение: передача и обработка изображений», г. Санкт-Петербург, 2014 г.

6. XI Международная IEEE Сибирская конференция по управлению и связи «SIBC0N-2015», г. Омск, 2015 г.

7. Результаты работы используются в филиалах РТРС «Кемеровский ОРТПЦ» и «Томский ОРТПЦ», что подтверждено актами внедрения и использования.

8. Результаты работы использованы при реализации аналитической ведомственной целевой программы «Развитие научного потенциала высшей школы (2009 - 2011 гг.)», проект № 2.1.2/12356 и № 2.1.2/2601, фонда Бортника (договор на выполнение НИОКР №046), фундаментальных исследований по Госзаданию «Наука 2012-2014 годы» (проект №7.1241.2011).

Соответствие работы паспорту специальности. Согласно паспорту специальности 05.12.04 - «Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения» диссертация соответствует пункту 5 паспорта специальности «Исследование и разработка новых телевизионных систем и устройств с целью повышения качества изображения и помехоустойчивости работы».

Личный вклад автора. Все представленные в диссертации результаты исследований получены лично автором либо при его непосредственном участии. Постановка задач выполнена совместно с научным руководителем М.И. Курячим. В работах, опубликованных единолично и в соавторстве, автором получены теоретические результаты, которые подтверждены результатами экспериментальных исследований. Автором самостоятельно разработана и апробирована методика для исследования помехоустойчивости систем эфирного ЦТВ, разработана оригинальная методика оценки помехоустойчивости систем эфирного ЦТВ на основе результатов обработки и анализа изображений звездных диаграмм сигнала COFDM. Автором предложена, исследована и проверена на практике система эфирного ЦТВ с повышенной помехоустойчивостью за счет использования информации о сигнале в точке приема, разработан и реализован интерактивный аппаратно-программный комплекс для реализации обработки информации о сигнале на входе приемника в системах эфирного ЦТВ.

Полнота изложенных материалов в печатных работах.

По результатам исследований, представленных в диссертации, опубликовано 15 работ (7 работ без соавторов), в том числе 3 статьи в рецензируемом журнале из перечня ВАК РФ, 10 докладов в трудах Международных и Всероссийских конференций, 2 свидетельства о регистрации программ для ЭВМ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 разделов, заключения, списка литературы и 7 приложений. Общий объем работы составляет 200 страниц, в том числе 69 рисунков и 12 таблиц. Список используемых источников содержит 111 наименования.

1. ОБЗОР НАЗЕМНОГО ЭФИРНОГО ЦИФРОВОГО ТЕЛЕВИЗИОННОГО

ВЕЩАНИЯ СТАНДАРТА DVB

В данной главе проводится обзор стандартов систем эфирного цифрового телевизионного вещания (ЦТВ), методов и моделей расчета и определения зон покрытия (обслуживания) цифровых телевизионных передатчиков. Описываются параметры стандартов эфирного ЦТВ, необходимые для проведения исследований и оценки результатов [14]. Описываются программы для расчета зон покрытия цифровых телевизионных передатчиков [15]. Приводятся основные сведения о методах оптимизации и описания используемых в работе критериев оценки помехоустойчивости систем эфирного ЦТВ и качества изображения [16].

Утвержденный в Российской федерации ранее стандарт DVB-T (англ. Digital Video Broadcasting - Terrestrial) - европейский стандарт эфирного (наземного) цифрового телевидения, один из семейства стандартов DVB используется, прежде всего, в различных европейских, азиатских и африканских государствах, а также в Австралии как стандарт вещания цифрового эфирного телевидения. В DVB-T используется стандарты сжатия видео MPEG - 2 и MPEG - 4 AVC с модуляцией COFDM [17, 18, 19].

В данное время цифровое эфирное телевещание в стандарте DVB-T ведётся в большинстве стран Европы: Беларусь, Литва, Латвия Эстония, Польша, Германия, Франция, Великобритания (5 мультиплексов. DVB-T используется только для SD-телеканалов. DVB-T2 - для HD-вещания), Чехия, Словакия, Венгрия, Болгария, Израиль. В настоящее время DVB-T2 [17, 18, 19] внедряет Австралия, Новая Зеландия, Индия, Колумбия. Стандарт DVB-T во многих странах постепенно заменяется на усовершенствованный стандарт второго поколения DVB-T2 [20].

Внедряемое на территории Российской Федерации телевидение стандарта DVB-T2 (англ. Digital Video Broadcasting - Second Generation Terrestrial) -второе поколение стандарта DVB-T, европейского стандарта эфирного (наземного)

цифрового телевидения. Стандарт DVB-T2 призван увеличить как минимум на 30% ёмкость сетей цифрового телевидения по сравнению с DVB-T, при той же инфраструктуре сети и частотных ресурсах. В DVB-T2 используется стандарт сжатия видео MPEG-4 AVC с модуляцией OFDM. DVB-T2 принципиально отличается как архитектурой системного уровня (МАС-уровня - Media Access Control), так и особенностями физического уровня, вследствие чего приёмники DVB-T несовместимы с DVB-T2. Стандарт DVB-T2 позволяет предоставлять различные цифровые сервисы и услуги:

- оповещение о чрезвычайных ситуациях;

- доступ к государственным услугам в электронном виде;

- телегид;

- цифровое радиовещание;

- 3D и стереотелевидение.

Интерактивное гибридное телевидение в стандарте HbbTV, который объединяет все современные возможности интернета и цифрового телевидения; 3D телевидение в новом стандарте DVB 3D-TV, который находится в разработке и появится в будущем [21, 22].

В России в настоящее время цифровое эфирное телевещание в стандарте DVB-T2 осуществляет только «Российская телевизионная и радиовещательная сеть». С 1 марта 2012 года РТРС начало цифровое эфирное телевещание в стандарте DVB-T2 в Татарстане. Это первый регион России, где реализовано вещание в данном стандарте. Зона охвата - 40-60 км вокруг Казани, охват населения 1,5 млн. человек [23].

Распоряжением Правительства РФ от 3 марта 2012 года №87-р в «План использования полос радиочастот в рамках развития перспективных радиотехнологий в Российской Федерации» внесено изменение о переносе планируемого срока начала предоставления услуг в формате DVB-T2 с 2015 года на 2012 год. С 18 декабря 2012 года началось тестовое вещание в Томске [24]. С 23 августа 2013 года началось тестовое вещание в Кемерове и Ленинск-Кузнецком [25].

1.1 Стандарты эфирного цифрового телевизионного вещания 1.1.1 Стандартизация эфирного цифрового телевизионного вещания

В данном подразделе речь пойдет о правилах трансляции программ стандарта DVB-T2, т.е. о стандартах. Они четко определяют границы вопроса распространения сигнала нового стандарта.

Особое место в международной стандартизации телевизионного вещания занимала исследовательская комиссия 11-я ИК, которая была основана 30.08.1948 году [26].

С начала 70-х годов одним из основных направлений работы 11-ой ИК стала стандартизация цифрового ТВ вещания. К 2000 г. была завершена разработка рекомендаций по цифровым системам эфирного и спутникого ТВ вещания с использованием существующих радиоканалов. Одной из важных и сложных задач международной стандартизации цифрового эфирного ЦТВ стало изыскание эффективных методов передачи ТВ программ по эфирной передающей сети с учетом ограничений при выделении радиочастотных каналов. Решению этой задачи способствовал сформулированный глобальный подход к разработкам систем ТВ вещания на базе цифровых технологий, существенной компонентой которого явилась предложенная стратегия внедрения цифровых ТВ систем с сохранением существующих эфирных и спутниковых каналов.

К 1992 году были подготовлены предложения о взаимодействии ЦГ 11/3 с группой экспертов по подвижным изображениям MPEG (Moving Picture Expert Group) для разработки стандарта кодирования MPEG-2 применительно к цифровому эфирному ТВ вещанию. Целевая группа ЦГ 11/3 завершила свою деятельность, разработав пакет основополагающих рекомендаций по цифровому эфирному вещанию в 1996 году на своем заключительном собрании в Сиднее (Австралия).

Работа групп была завершена к собранию 11-й ИК в феврале 2000 года, на котором новый модифицированный текст Рекомендации ВТ.1306,

представленный Председателем Рабочей группы 11А (EBU) был принят единогласно.

В настоящее время разработаны, исследованы и предложены для международного внедрения гармонизированные и сопряженные между собой системы эфирного цифрового телевизионного вещания, включенные в Рекомендацию ВТ.1306 «Методы исправления ошибок, цикловой синхронизации данных, модуляции и излучения для цифрового эфирного телевизионного вещания. Среди всех систем эфирного цифрового ТВ вещания наиболее динамично развивается система DVB-T2. Этому способствует широкая стандартизация всех субсистем и технологий, которые находят применение не только сегодня, но и в перспективе с учетом прогресса других телекоммуникационных систем и изменения структуры и конъюнктуры рынка. Систему DVB-T2 уже приняли в качестве национального стандарта многие страны. Распоряжением Правительства РФ было признано целесообразным внедрение в Российской Федерации европейской системы цифрового ТВ вещания DVB. Система DVB-T принята также странами, участвующими в Региональной конференции радиосвязи 2004-2006 годов по планированию эфирного цифрового вещания.

Система цифрового эфирного ТВ вещания DVB-T (система в Рекомендации МСЭ-Р ВТ.1306) DVB-T2 (Европейский стандарт ETSI EN 302755, рекомендации DVB A133) обычно обеспечивает адаптацию цифрового ТВ сигнала, представленного в основной полосе частот на выходе транспортного мультиплексора MPEG-2/4, с характеристиками стандартного эфирного радиоканала вещания, имеющего ширину полосы частот 7 или 8 МГц.

При разработке подсистемы кодирования для канала в системе DVB-T2 были максимально учтены требования близости структуры и параметров к спутниковой (DVB-S) и кабельной (DVB-C) системам ЦТВ [26, 27, 28, 29].

1.1.2 Основные преимущества системы DVB-T2

Стандарт DVB-T2 является улучшенным и функционально расширенным последователем стандарта DVB-T. В нем сохранены основные идеи обработки сигнала (скремблирование, перемежение данных, кодирование), но при этом каждый этап усовершенствован и дополнен. В целом изменения в стандарте DVB-T2 не коснулись только модуляции.

В системе DVB-T2 для инкапсуляции информации может применяться не только транспортный поток MPEG, но и транспортный поток общего назначения (GSE), что позволяет снизить объем передаваемой служебной информации и сделать адаптацию транспортного потока к сети более гибкой [30].

В новом стандарте применяется так называемая концепция PLP (physical layer pipes - каналы физического уровня): передача в одном физическом канале нескольких логических каналов. Возможны два режима: с передачей одного PLP -режим «А», с передачей нескольких PLP (multiPLP) - режим «В». В режиме «В» несколько транспортных потоков передаются одновременно, причем каждый из них помещается в свой PLP. Это позволяет обеспечить сосуществование в одном радиочастотном канале услуг (рисунок 1.1, а), передаваемых с разной степенью помехоустойчивости: режим модуляции и режим помехоустойчивого кодирования может выбираться для каждого PLP индивидуально (рисунок 1.1, б), т.е. оператор может выбирать большую скорость передачи или лучшую помехоустойчивость для каждой программы в формируемом пакете. Приемник же декодирует только выбранный PLP и отключается на время передачи PLP, которые не интересуют абонента, что обеспечивает энергетическую экономию.

а б

Рисунок 1.1 - Пример использования PLP

05121723

В стандарте DVB-T2 усложнена система перемежения. Используется битовое, частотное и дополнительно - временное перемежение. Оно осуществляется не только внутри одного модуляционного символа, но и внутри суперкадра, что позволяет увеличить устойчивость сигнала к импульсным помехам и изменению характеристик тракта передачи.

Дополнительно в одночастотных сетях может поддерживаться технология MISO (multiple input - single output), использующая кодирование Аламоути. В этом случае передатчики в одночастотной сети передают не в точности один и тот же сигнал, что позволяет избежать на приемной стороне так называемых «провалов».

Следует отметить, что стандарт DVB-T2 предусматривает восемь вариантов размещения пилот-сигналов. Если в системе DVB-T количество пилот-сигналов составляло 8 % от общего числа несущих, то в системе DVB-T2 это значение может варьироваться: 1; 2; 4 и 8 %. Выбор схемы размещения зависит от величины защитного интервала.

Для увеличения пропускной способности дополнительно введен режим модуляции 256-QAM и размерности быстрого преобразования Фурье (FFT) 16k и 32k, а также добавлены новые значения защитных интервалов: 1/128, 19/128, 19/256.

В стандарте DVB-T не использовалась модуляция 256-QAM. Сверточные коды (СК) и коды Рида - Соломона (РС) не обеспечили бы должной защиты от ошибок. Данная проблема решена в стандарте DVB-T2. Основными механизмами, позволяющими повысить помехоустойчивость системы, являются новые алгоритмы кодирования и вращение сигнального созвездия.

В стандарте DVB-T2 вместо сверточных кодов используются коды с низкой плотностью проверки на четность (LDPC), а вместо кода Рида - Соломона -короткий код Боуза - Чоудхури - Хоквенгема (BCH). Зависимости коэффициента битовых ошибок (BER) от отношения «сигнал/шум» представлены на рисунке 1.2.

Выигрыш в отношении «сигнал/шум» за счет использования новых методов помехоустойчивого кодирования для стандарта DVB-T2 при идентичном BER составил 5 дБ.

Еще одним новшеством в стандарте DVB-T2 является вращение сигнального созвездия, позволяющее улучшить помехоустойчивость системы.

10»

1а'

ю* 10'

Рисунок 1.2 - Зависимости коэффициента битовых ошибок (BER) от

отношения «сигнал/шум» В таблице 1 .1 приведены значения угла поворота созвездия в зависимости от типа модуляции.

Таблица 1.1 - Значения угла поворота созвездия для различных типов модуляции

Тип модуляции QPSK 16 QAM 64 QAM 256 QAM

Угол поворота созвездия 29° 16,8° 8,6° аГ^(1/16)

На рисунке 1.3, а) изображено созвездие QPSK, на рисунке 1.3, б) - поворот этого созвездия.

он, дБ

— ЮРС 640АМ — ЮРС 2560АМ

— СК640АМ СК2560АМ

а

б

Рисунок 1.3 - Поворот сигнального созвездия

Каждый вектор такого созвездия приобретает свои индивидуальные координаты I и Q. Соответственно в случае потери информации об одной из координат ее можно будет восстановить. В результате перемежения компоненты I и Q передаются раздельно, что уменьшает вероятность их одновременной потери. Соответственно поворот созвездия дает выигрыш в отношении «сигнал/шум» до 5 децибел.

В сетях эфирного ЦТВ выбор параметров передачи тесно связан с выбором оптимального соотношения между помехоустойчивостью и пропускной способностью системы. Проведем сравнительный анализ данных параметров в системах DVB-T и DVB-T2.

Сравним скорости передачи при фиксированном отношении «сигнал/шум». Рассмотрим режимы с максимальной скоростью передачи данных [2]. Для стандарта DVB-T: 8^ 1/32, 64^ЛМ, для стандарта DVB-T2: 32^ 1/128, 256-QAM (таблица 1.2).

Очевидно, что при равных отношениях «сигнал/шум» скорость передачи в стандарте DVB-T2 по сравнению с предшественником увеличивается на 40-50 %. Это означает, что при том же радиусе зоны покрытия количество передаваемых программ можно увеличить на 50-60 %.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Попов Александр Сергеевич, 2015 год

Список использованных источников:

1. Красносельский И.Н. Исследование помехоустойчивости системы DVB-T на модели канала с многолучевым распространением / И.Н. Красносельский, С.А. Канев // Электросвязь. - 2010. - № 7. - С. 28-30.

2. Канев С.А. Разработка эффективных методов и устройств адаптивных преобразований характеристик и параметров сигналов в системах цифрового вещательного телевидения: автореф. дис. ... к.т.н: 05.12.04: [Место защиты: Моск. техн. ун-т связи и информатики]. - М., 2011. - 23 ^

3. Красовский Г.И., Филаретов Г.Ф. Планирование эксперимента. - Мн.: Изд-во БГУ, 1982. - 302 с., ил.

4. ГОСТ Р 8.563-2009. Методики (методы) измерений. - М.: Стандартинформ. 2010. - 33 с.

5. Попов А.С. Применение методов Окумура-Хата и Введенского для расчета зон покрытия цифровых телевизионных передатчиков // Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники. - 2010. - № 2 (22), ч. 2. - С 176-179.

6. Яндекс карты. Электронная карта Кемеровской области [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://maps.yandex.ru, свободный (дата обращения 1.10.2013 г.)

Технические характеристики измерителя ИТ-15Т2

Диапазон рабочих частот..........................................................................45 - 900 МГц

Шаг перестройки по частоте..............................................................................125 кГц

Выбор стандарта распределения каналов................OIRT, CCIR и загружаемая с ПК

Параметры входа:

- входное сопротивление в диапазоне рабочих частот......................75 Ом

- входное сопротивление в диапазоне частот до50 Гц, не менее........200 кОм

Допустимое суммарное значение переменного и постоянного напряжения

на входе в диапазоне частот ниже100 Гц...........................................30 В

Диапазон измеряемых уровней..............................................................30 - 120 дБмкВ

Разрешение по измеряемому уровню...................................................................0,1 дБ

Пределы допускаемой основной абсолютной погрешности измерения напряжения в диапазоне измеряемых уровней на частоте настройки в рабочем диапазоне

частот............................................................................................................±1,5 дБ

Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерения напряжения в

рабочем диапазоне температур окружающего воздуха....................................±2,2 дБ

Полоса пропускания канала измерения по уровню минусЗ дБ.............. 230 ± 60 кГц

Параметры DVB-T сигнала:

- ширина полосы канала..................................................................................7, 8 МГц

- число поднесущих канала..................................................................................2k, 8k

- защитный интервал........................................................................1/32, 1/16, 1/8, 1/4

- тип модуляции поднесущих...........................................................QPSK, QAM16, 64

- иерархическая модуляция....................................................................а=1, а=2, а=4

- относительная скорость кода.....................................................1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8

Параметры DVB-T2 сигнала:

- ширина полосы канала..................................................................................7, 8 МГц

- спецификация стандарта...................................................................................vl.1.1

- число поднесущих канала.......................................................1k, 2k, 4k, 8k, 16k, 32k

- режим расширенной полосы канала....................................................................есть

- защитный интервал................................... 1/128, 1/32, 1/16, 1/8, 1/4, 19/128, 19/256

- схема размещения поднесущих пилот-сигналов.....................................PP1 - PP8

- типы модуляции поднесущихPLP-потока............................QPSK, QAM16, 64, 256

- режим наклона констелляцииPLP-потока...........................................................есть

- размерBB-фреймаPLP-потока.....................................................................16k, 64k

- относительная кодовая скоростьPLP-потока....................1/2, 2/3, 3/4,3/5, 4/5, 5/6

Диапазон измерения BER:

- для сигнала DVB-T до декодера Витерби...............................1,0x10-2- 1,0x1с-6

-3 -8

- для сигнала DVB-T после декодера Витерби................................1,0x10 - 1,0x10

- для сигнала DVB-T2 до декодера LDPC.......................................5,0x10-2- 1,0x10-6

-4 -8

- для сигнала DVB-T2 после декодера LDPC.................................1,0x10 - 1,0x10

Рабочий диапазон фактических уровней напряжения радиосигнала в режиме

измерения цифровых параметров..........................................................50 - 110 дБмкВ

Диапазон измерения MER................................................................................5 - 35 дБ

Разрешение по измерению MER..........................................................................0,1 дБ

Допустимое отклонение частоты канала от частоты настройки:

- для сигналаDVB-T........................................................................................±0,5 МГц

- для сигналаDVB-T2......................................................................................±0,1 МГц

Индикация частоты:...........................................................................6 разрядов на ГД

Индикация номера канала:...................................................................3 разряда на ГД

Индикация уровня сигнала:...................................................................4 разряда на ГД

ИндикацияMER:.....................................................................................3 разряда на ГД

Время установления рабочего режима....................................................не более5 мин

Наработка на отказ, не менее.......................................................................... 10000 час

Средний срок службы прибора, не менее..............................................................5 лет

Габаритные размеры, не более

- прибора.............................................................................................. 193x94x53 мм

- грузового места................................................................................ 255х180х70 мм

Масса, не более

- прибора.............................................................................................................0,5 кг

- прибора с полным комплектом в упаковке....................................................0,95 кг

ПРИЛОЖЕНИЕ Г

Отчет о ходе и результатах эксперимента в филиале РТРС «Томский ОРТПЦ»

Реферат

В данном отчете отражены суть и результаты эксперимента по определению зоны покрытия цифровых телевизионных передатчиков производства ООО «НПП Триада-ТВ» номинальной мощностью 5000 Вт. Цифровой передатчик расположен в г. Томск Томской области.

Работа выполнена в рамках диссертационной работы на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.12.04 - Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения.

Измерения проводились прибором ИТ-15Т2, производства фирмы «Планар».

Характеристики передающих станций приведены в таблице 1.

Таблица 1 Характеристики передающих станций

Характеристики Томск

Координаты станции 56Ш940 84Е5830

Мощность передатчика, Вт 5000

Тип передающей антенны Панельная

КУ передающей антенны, дБи 16,45

Высота подвеса антенны, м 187

Азимут направл. антенны ненаправленная

Введение

Цель работы:

Определить реальную зону покрытия цифрового телевизионного передатчика в г. Томск (21 ТВК).

Задачи:

1) Разработать критерии оптимальности расчетов зон покрытия цифровых телевизионных передатчиков.

2) Разработать методику определения зоны покрытия (уверенного приема) цифрового телевизионного передатчика с минимальными вычислительными затратами и заданной точностью.

3) Разработать методику обработки полученных экспериментальных данных с эффективным алгоритмом оптимизации.

4) Рассчитать зону покрытия согласно Рекомендаций 1Ти^. Рассчитать зону радиовидимости передатчика в г. Томск (21 ТВК).

1. Методы исследования

В работе использованы различные методы исследований, основанные на линейной алгебре, геометрии, аналитической теории нелинейных систем, теории связи, теории вероятности, теории распространения радиоволн, математическом и численном моделировании с использованием ЭВМ, статистика.

При проведении математического моделирования использовался пакет прикладных программ МаШСАО для статистической обработки данных -81айв11са 6.

Основная часть

Предложенная модель эксперимента.

При проектировании одночастотной сети цифровых телевизионных радиостанций, как правило, параметры сильно завышают, чтобы добиться 100% покрытия заданной территории. Для выполнения задачи по охвату населения регионов вещанием цифрового пакета телевизионных программ, сеть цифрового эфирного вещания должна обеспечить цифровое эфирное вещание по стандарту БУБ-Т2 с формированием зон обслуживания при заданном уровне напряженности поля. Рассчитать выходную мощность передатчика можно несколькими методами, но во всех методах не учитываются граничные условия, которые могут существенно влиять на размеры зон покрытия и соответственно на охват территорий (рисунок 1). Установим, что есть необходимость на расстоянии г для «квазигладкой местности» от цифрового телевизионного передатчика (ЦТП) принимать радиосигнал с уровнем и. В тоже время может сложиться ситуация, когда уровня сигнала недостаточна для уверенного приема и радиус зоны покрытия составит г - Дг, также уровень сигнала может быть избыточной и радиус зоны покрытия составит г + Дг.

Рисунок 1 - Зона покрытия цифровой телевизионного передатчика

Обычно ситуация осложняется еще тем, что при расчете учитываются и другие показатели (оценки), такие как выходная мощность телевизионного

передатчика, количество ошибок транспортного потока, скорость транспортного потока, высота подвеса передающей антенны, отношение сигнал/шум и т. д. При этом возникают и нечисловые характеристики, такие как субъективная оценка качества принимаемого изображения, вид модуляции.

Важным этапом в расчете зон покрытия является их коррекции под реальные условия, потому что все существующие методы расчета априори не могут учесть все факторы, влияющие на напряженность электромагнитного поля.

Чтобы усовершенствовать любой способ и привести расчеты к более точным результатом, требуется ввести критерии, которым данный способ должен соответствовать.

Предварительные изыскания показали, что если следовать определенным ограничениям (1), то можно повысить точность расчетов и сократить время на определение зон покрытия.

и е [Ui; œ), preVBER ^ 0,

< postVBER ^ 0, (1)

MER > 1-10"4,

Г < r < r2, r е (o; m),

где U - уровень сигнала на входе приемника (дБмкВ), preBER - частота появления ошибочных битов до Ветерби, postBER - частота появления ошибочных битов после Ветерби, MER - коэффициент ошибок модуляции, r - радиус зоны покрытия (м), Ui, r], r2 - константы.

Между тем, многие из критериев являются противоречивыми; улучшение одного из них при изменении вектора управляемых параметров приводит к ухудшению другого.

Следует добавить, что изыскания не в полном объеме прошли испытания, возможно, потребуют изменений или уточнений.

В основе работы сред планирования (большинства компьютерных программ, например, Пиар 4.56 и др.) лежат детерминированные и статистические методики, которые широко используются проектировщиками сетей распространения

телевизионного контента, в которых учитываются геоинформационные составляющие.

В проектировании, как правило, опираются на заданные параметры и никак не учитывают их комбинации и рекомбинации. Например, если задана модуляция QAM-64, мощность Р, зона покрытия г, скорость внутреннего кода и определенная скорость передачи данных. Путем изменения модуляции и скорости кодов, можно добиться той же скорости передачи данных, но уже с другой мощностью и помехоустойчивость, что в определенном случае подбора критериев может повысить эффективность, либо сигнал будет приниматься с ошибками.

Недостатком упомянутых выше программ и методов для планирования зон покрытия является их ограниченность в оперировании комбинациями параметров транспортного потока и параметрами цифровых телевизионных передатчиков. Кроме того, для планирования зон покрытия требуются высококвалифицированные кадры с большим опытом в сфере планирования и расчетов.

В связи с этим возникает потребность создания алгоритмов оптимизации и повышения эффективности расчетов зон покрытия цифровых телевизионных радиостанций.

Обзор научно-технических публикаций показал отсутствие каких-либо алгоритмов или методик по оптимизации расчетов зон покрытия цифровых телевизионных радиостанций.

Задача параметрической оптимизации в общем случае ставится как многокритериальная задача с ограничениями (2):

у (х,£) ^ шп, I е [1: к], х е Б с Я", Б = {х е Я" | & (х,£) < 0,

I е [1: т], & (х,£) = 0, ] е (т +1: 5)}, (2)

где х - входные параметры, £ - внешние параметры, у - выходные параметры, В - вектор структурных параметров.

Множество {у ук} образует множество критериальных выходных

параметров, имеющих смысл частных критериев оптимальности и характеризующих качество объекта оптимизации. Наличие нескольких частных

критериев, по существу, отражает ту неопределенность цели, которая явно или не явно присутствует при оптимизации любого сколько-нибудь сложного объекта.

Установим, что есть необходимость на расстоянии г от ЦТРСт (рис. 1) принимать радиосигнал с напряженностью поля E. В тоже время может сложиться ситуация, когда напряженность поля недостаточна для уверенного приема и радиус зоны покрытия составит г - Дг, также напряженность поля может быть избыточной и радиус зоны покрытия составит г + Дг.

Представляя положение точек из рис.1 в полярной системе координат получим: Мф1(г - Дг, ф1), Мф2(г, ф1), Мф3(г + Дг, ф1). Цифровой телевизионный передатчик обозначим точкой О (рисунок 1).

Исходя из того, что площадь условной геометрической фигуры будет равна:

ÏS, =п-((r + Ar)2 -r2),

[S3 =п- (r2 - (r -Ar )2). ( )

S, + S2 = Sopt ^ 0, (5)

где Sopt - оптимальная площадь.

Получим, что степень оптимальности напрямую зависит от величины Аг. Таким образом,

|Аг|—^0. (6)

3. Натурные испытания

На рисунке 2 изображены: прибор для измерения параметров эфирного

сигнала стандарта DVB-T2 (2); антенно-фидерный тракт (1); преобразователь

напряжения 12 В в 220 В (5), необходимый для питания прибора; приемник GPS

для определения месторасположения устройства (3), персональный компьютер

(4), подсоединяемый через USB-разъем, необходимый для анализа качества

изображения и аудиосигнала и для обработки результатов измерений.

Для измерения уровня сигнала телевизионного передатчика после

подключения системы по указанной схеме необходимо настроить анализатор на

канал, на котором работает передатчик. Данные об уровне, MER, сигнал/шуме,

BER сигнала стандарта DVB-T2 будут отображаться на дисплее ПК.

Наряду с измерениями, в каждой точке проводились испытания по приему сигнала на обычную телевизионную ДМВ - антенну и бытовую портативную приставку. Во всех точках испытания изображение и звук на контрольном мониторе были стабильны, без помех, шумов и «рассыпания» до критического уровня сигнала в 35,5 дБмкВ.

Рисунок 2 - Схема подключения оборудования для исследования помехозащищенности систем DVB-T2 в полевых условиях

4. Результаты натурных испытаний.

Рисунок 3 - Карта-схема с рассчитанной зоной радиовидимости (55,1 км) телевизионного передатчика в г. Томск. Высота подвеса передающей антенны -187 м., высота подвеса приемной антенны - 3 м.

Рисунок 4 - Зоны радиовидимости и покрытия телевизионного передатчика в г. Томск (21 ТВК). Высота подвеса передающей антенны 187 м., высота подвеса приемной антенны 3 м, мощность передатчика 1000 Вт.

Таблица 1 Результаты измерений уровня сигнала по направлениям от г. Томска

Направление Уровень, дБмкВ MER, дБ Удаленность от

«края» зоны «края» зоны ТЦ

На Мельниково 36 29,7

На Юргу 36 25

На Межениновку 36 33,8

Заключение

1. Предложены критерии оптимальности расчета зон покрытия цифровых телевизионных радиостанций, позволяющие оценить степень оптимальности проведенных расчетов.

2. Решена практическая задача по оптимизации расчетов зоны покрытия цифрового телевизионного передатчика в городе Томке (21 ТВК).

3. Пороговый уровень чувствительности приемника, применяемого в исследованиях, составил 35,5 дБмкВ.

4. Рельеф местности и густая растительность могут оказывать более существенное влияние на помехоустойчивость систем стандарта DVB-T2, чем городская застройка.

Список литературы

1. Красносельский И.Н. Исследование помехоустойчивости системы DVB-T на модели канала с многолучевым распространением / И.Н. Красносельский, С.А. Канев // Электросвязь. - 2010. - № 7. - С. 28-30.

2. Канев С.А. Разработка эффективных методов и устройств адаптивных преобразований характеристик и параметров сигналов в системах цифрового вещательного телевидения: автореф. дис. ... к.т.н: 05.12.04: [Место защиты: Моск. техн. ун-т связи и информатики]. - М., 2011. - 23 с.

3. Красовский Г.И., Филаретов Г.Ф.Планирование эксперимента. - Мн.: Изд-во БГУ, 1982. - 302 с., ил.

4. ГОСТ Р 8.563-2009. Методики (методы) измерений. - М.: Стандартинформ. 2010. - 33 с.

5. Попов А.С. Применение методов Окумура-Хата и Введенского для расчета зон покрытия цифровых телевизионных передатчиков // Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники. - 2010. - № 2 (22), ч. 2. - C. 176-179.

6. Яндекс карты. Электронная карта Томской области [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://maps.yandex.ru, свободный (дата обращения 1.10.2013 г.).

7. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2013611585 (от 05 января 2013 года) «Программа для оптимизации зон покрытия цифровых телевизионных радиостанций «Zona 2.0».

Технические характеристики измерителя ИТ-15Т2

Диапазон рабочих частот..........................................................................45 - 900 МГц

Шаг перестройки по частоте..............................................................................125 кГц

Выбор стандарта распределения каналов................ОШ.Т, ССЖ и загружаемая с ПК

Параметры входа:

- входное сопротивление в диапазоне рабочих частот......................75 Ом

- входное сопротивление в диапазоне частот до50 Гц, не менее........200 кОм

Допустимое суммарное значение переменного и постоянного напряжения

на входе в диапазоне частот ниже100 Гц...........................................30 В

Диапазон измеряемых уровней..............................................................30 - 120 дБмкВ

Разрешение по измеряемому уровню...................................................................0,1 дБ

Пределы допускаемой основной абсолютной погрешности измерения напряжения в диапазоне измеряемых уровней на частоте настройки в рабочем диапазоне

частот............................................................................................................±1,5 дБ

Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерения напряжения в

рабочем диапазоне температур окружающего воздуха....................................±2,2 дБ

Полоса пропускания канала измерения по уровню минусЗ дБ.............. 230 ± 60 кГц

Параметры БУБ-Т сигнала:

- ширина полосы канала..................................................................................7, 8 МГц

- число поднесущих канала..................................................................................2к, 8к

- защитный интервал........................................................................1/32, 1/16, 1/8, 1/4

- тип модуляции поднесущих...........................................................QPSK, QAM16, 64

- иерархическая модуляция....................................................................а=1, а=2, а=4

- относительная скорость кода.....................................................1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8

Параметры БУБ-Т2 сигнала:

- ширина полосы канала..................................................................................7, 8 МГц

- спецификация стандарта...................................................................................v1.1.1

- число поднесущих канала.......................................................1к, 2к, 4к, 8к, 16к, 32к

- режим расширенной полосы канала....................................................................есть

- защитный интервал................................... 1/128, 1/32, 1/16, 1/8, 1/4, 19/128, 19/256

- схема размещения поднесущих пилот-сигналов.....................................PP1 - PP8

- типы модуляции поднесущихPLP-потока............................QPSK, QAM16, 64, 256

- режим наклона констелляцииPLP-потока...........................................................есть

- размерBB-фреймаPLP-потока.....................................................................16k, 64k

- относительная кодовая скоростьPLP-потока....................1/2, 2/3, 3/4,3/5, 4/5, 5/6

Диапазон измерения BER:

- для сигнала DVB-T до декодера Витерби...............................1,0x10-2- 1,0x1g-6

-3 -8

- для сигнала DVB-T после декодера Витерби................................1,0x10 - 1,0x10

- для сигнала DVB-T2 до декодера LDPC.......................................5,0х10-2- 1,0х10-6

4 -8

- для сигнала DVB-T2 после декодера LDPC.................................1,0x10 - 1,0x10

Рабочий диапазон фактических уровней напряжения радиосигнала в режиме

измерения цифровых параметров..........................................................50 - 110 дБмкВ

Диапазон измерения MER................................................................................5 - 35 дБ

Разрешение по измерению MER..........................................................................0,1 дБ

Допустимое отклонение частоты канала от частоты настройки:

- для сигналаDVB-T........................................................................................±0,5 МГц

- для сигналаDVB-T2......................................................................................±0,1 МГц

Индикация частоты:...........................................................................6 разрядов на ГД

Индикация номера канала:...................................................................3 разряда на ГД

Индикация уровня сигнала:...................................................................4 разряда на ГД

ИндикацияMER:.....................................................................................3 разряда на ГД

Время установления рабочего режима....................................................не более5 мин

Наработка на отказ, не менее.......................................................................... 10000 час

Средний срок службы прибора, не менее..............................................................5 лет

Габаритные размеры, не более

- прибора.............................................................................................. 193x94x53 мм

- грузового места................................................................................ 255х180х70 мм

Масса, не более

- прибора.............................................................................................................0,5 кг

- прибора с полным комплектом в упаковке....................................................0,95 кг

ПРИЛОЖЕНИЕ Д Проходная характеристика аттенюатора

Проходная характеристика аттенюатора при 10 дБ

------ __

(

\ \ | ^^-

—--- '

-—--

иг 58? /"С.

11 3 111 а V

*

ПРИЛОЖЕНИЕ Е Листинг части исходного кода программы «Zona»

unit Unit1;

interface

uses

Windows, Messages, SysUtils, Variants, Classes, Graphics, Controls, Forms, Dialogs, StdCtrls, TeEngine, Series, ExtCtrls, TeeProcs, Chart, Grids, ImgList, ComCtrls, ToolWin, Inifiles, Math;

type

Tform1 = class(Tform) PageControl1: TpageControl; TabSheet1: TtabSheet; TabSheet2: TtabSheet; model: TstringGrid; Button20: Tbutton; Button21: Tbutton; Chart1: Tchart; series_model: TlineSeries; Series1: TlineSeries; Edit1: Tedit; Edit2: Tedit; Label1: Tlabel; Label2: Tlabel; Button1: Tbutton; Button2: Tbutton; ToolBar1: TtoolBar; ToolButton1: TtoolButton; ToolButton2: TtoolButton; ToolButton3: TtoolButton; ToolButton4: TtoolButton; ToolButton5: TtoolButton; ImageList1: TimageList; OpenDialogParam: TopenDialog; SaveDialogParam: TsaveDialog; Button3: Tbutton; GroupBox1: TgroupBox; Label3: Tlabel; Label4: Tlabel; Label5: Tlabel;

Label6: Tlabel; Label7: Tlabel; LabelS: Tlabel; Label9: Tlabel; Label10: Tlabel; Label11: Tlabel; Edit3 : Tedit; Edit4: Tedit; Edit5: Tedit; Edit6: Tedit; Edit7: Tedit; EditS: Tedit; Edit12: Tedit; Edit13: Tedit; Edit14: Tedit; GroupBox2: TgroupBox; Label13: Tlabel; Label14: Tlabel; Label15: Tlabel; Label16: Tlabel; Label17: Tlabel; Label1S: Tlabel; Label19: Tlabel; Label20: Tlabel; Edit10: Tedit; Edit11: Tedit; Edit15: Tedit; Edit16: Tedit; Edit17: Tedit; Edit1S: Tedit; Edit19: Tedit; Edit20: Tedit; Chart2: Tchart; Series2: TlineSeries; Button4: Tbutton; Label21: Tlabel; Edit21: Tedit; Edit22: Tedit; Label22: Tlabel; Button5: Tbutton; Label12: Tlabel; Label23: Tlabel; Label24: Tlabel; Label25: Tlabel; Series3: TlineSeries;

Series4: TlineSeries; GroupBox3: TgroupBox; CheckBox1: TcheckBox; CheckBox2: TcheckBox; Edit9: Tedit; Edit23: Tedit; Label26: Tlabel; Label27: Tlabel; TabSheet3: TtabSheet; Panel1: Tpanel; Panel2: Tpanel; Image1: Timage; RadioGroup1: TradioGroup; Label2S: Tlabel; Edit24: Tedit; Label29: Tlabel; Edit25: Tedit; Edit26: Tedit; Label30: Tlabel; Label31 : Tlabel; TabSheet4: TtabSheet; Panel3: Tpanel; Label32: Tlabel; Label33: Tlabel; Label34: Tlabel; Label35: Tlabel; RadioGroup2: TradioGroup; Edit27: Tedit; Edit2S: Tedit; Edit29: Tedit; Panel4: Tpanel; Image2: Timage; TabSheet5: TtabSheet; GroupBox4: TgroupBox; Label36: Tlabel; Edit30: Tedit; Label3S: Tlabel; Label39: Tlabel; Edit31: Tedit; Label37: Tlabel; Button6: Tbutton; GroupBox5: TgroupBox; Label40: Tlabel; Label41: Tlabel; Label42: Tlabel;

Label43: Tlabel; Edit32: Tedit; Edit33: Tedit; Button7: Tbutton; Button8: Tbutton; Button9: Tbutton;

procedure Button20Click(Sender: Tobject); procedure Button21Click(Sender: Tobject); procedure FormShow(Sender: Tobject); procedure ToolButton1Click(Sender: Tobject); procedure ToolButton2Click(Sender: Tobject); procedure ToolButton3Click(Sender: Tobject); procedure Button2Click(Sender: Tobject); procedure Button1Click(Sender: Tobject); procedure Button3Click(Sender: Tobject); procedure ToolButton4Click(Sender: Tobject); procedure ToolButton5Click(Sender: Tobject); procedure Button5Click(Sender: Tobject); procedure Button4Click(Sender: Tobject); procedure CheckBox1Click(Sender: Tobject); procedure CheckBox2Click(Sender: Tobject); procedure RadioGroup1Click(Sender: Tobject); procedure TabSheet3Show(Sender: Tobject); procedure TabSheet4Show(Sender: Tobject); procedure RadioGroup2Click(Sender: Tobject); procedure Button6Click(Sender: Tobject); procedure Button7Click(Sender: Tobject); procedure Button8Click(Sender: Tobject); procedure Button9Click(Sender: Tobject); private

{ Private declarations } public

{ Public declarations } end;

procedure clean_pic; procedure def; procedure print_line; function E(y:real):real; function RR(E:real):real;

Function GetFileList(Dir : string='';num:byte=1; Mask : string = '*.bmp'; Attr : integer = faAnyFile): Cardinal;

var

Form1: Tform1; Inifile:Tinifile;

l,l1:real;

(г, //Радиус зоны уверенного приёма P, //Мощность передатчика

G, //Коэффициент усиления передающей антенны H1, //Высота подвеса передающей антенны h, //Высота подвеса приёмной антенны 1, //Длина волны с, //скорость света

m, //коэф учитывающий кривизну земной поверхности} r,P,G,H1,h,c,m,f,E1,P1,G1,H11,hh1,m1,f1 :real;

implementation uses module, ap; {$R *.dfm}

procedure print_line; begin

if form1.CheckBox1.Checked=true then begin

form1.Series3.AddXY(strtofloat(form1.Edit9.Text),0);

form1.Series3 .AddXY(strtofloat(form1.Edit9.Text),form1.Series1.MaxYValue); end;

if form1.CheckBox2.Checked=true then begin

form1.Series4.AddXY(0,strtofloat(form1.Edit23.Text));

form1.Series4.AddXY(form1 .Series1.MaxXValue,strtofloat(form1.Edit23.Text)); end;

end;

function RR(E:real):real; begin

E:=Power(10,(E/20))*1E-6;

result:=sqrt((2.18*sqrt(P1*G1)*H11*hh1*m1)/(E*l1)); end;

function E(y:real):real; begin

result:=20*Log10((2.18*sqrt(P*G)*H1*h*m)/(sqr(y)*l)*1000000); end;

procedure def; begin

.model.ColCount:=2;

.model.RowCount:=12;

.model.FixedRows:=1;

0,0 1,0

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9

:='X' :='Y'

=floattostr(0); =floattostr(4000); =floattostr(11000); =floattostr(35000); =floattostr(55000); =floattostr(59000); =floattostr(62500); =floattostr(65000); =floattostr(69000); 0,10]:=floattostr(85000); 0,11]:=floattostr( 1000000);

form form form form form //X form form form form form form form form form form form //Y form form form form form form form form form form form end;

procedure Tform1.Button20Click(Sender: Tobject); var x, y: Integer; begin with model do begin

rowcount := rowcount + 1;

for y := RowCount - 1 downto Row + 1 do for x := 0 to ColCount - 1 do Cells[x, y] := Cells[x, y - 1];

Rows[row].Clear; end; end;

.model.Cells .model.Cells

.model.Cells .model.Cells .model.Cells .model.Cells .model.Cells .model.Cells .model.Cells .model.Cells .model.Cells .model.Cells .model.Cells

.model.Cells .model.Cells .model.Cells .model.Cells .model.Cells .model.Cells .model.Cells .model.Cells .model.Cells .model.Cells .model.Cells

1,1

1,2

1.3

1.4

1.5

1.6

1.7

1.8 1,9

=floattostr(234.50); =floattostr(130); =floattostr(84); =floattostr(60); =floattostr(53.6); =floattostr(52.3); =floattostr(50.3); =floattostr(48.8); =floattostr(47.8);

1.10]:=floattostr(40.8);

1.11]:=floattostr(0);

procedure Tform1.Button21Click(Sender: Tobject);

var I : integer;

begin

with model do begin

for I:=Row to RowCount-1 do Rows[I].Assign(Rows[I+1]); RowCount:=RowCount-1; end; end;

procedure Tform1.FormShow(Sender: Tobject); begin

r:=50*1000;

P:=1000;

G:=9;

H1:=193;

h:=10;

c:=3E+8;

m:=0.85;

f:=479.25*1000000;

//----

E1:=45;

P1:=1000;

G1:=9;

H11:=193;

hh1:=10;

m1:=0.85;

f1:=479.25*1000000;

l:=c/f;

l1:=c/f1;

def;

edit4 .Text:=floattostrI;

edit5 .Text:=floattostr(P);

edit6.Text:=floattostr(G);

edit7.Text: =floattostr(H1);

edit8.Text:=floattostr(h);

edit13.Text:=floattostr(m);

edit12.Text:=floattostr(f/10E+5);

edit14.Text:=floattostr(l);

edit10.Text:=floattostr(E1);

edit21.Text:=floattostr(E1);

edit11.Text:=floattostr(p1);

edit15.Text:=floattostr(G1);

edit20.Text:=floattostr(l1);

edit16.Text:=floattostr(H1);

edit17.Text:=floattostr(hh1); edit19.Text:=floattostr(m 1); edit18.Text:=floattostr(f1/10E+5); end;

procedure Tform1.ToolButton1Click(Sender: Tobject); begin def; end;

procedure Tform1.ToolButton2Click(Sender: Tobject); var i:integer; StrCopy: string; begin

If SaveDialogParam.Execute=true then begin

StrCopy:=Copy(SaveDialogParam.FileName,Length(SaveDialogParam.FileName)-

2,3);

If StrCopy<>'ini' then SaveDialogParam.FileName:=SaveDialogParam.FileName+' .ini'; inifile:=Tinifile.Create(SaveDialogParam.FileName);

inifile.EraseSection( 'model'); for i:=1 to model.RowCount-1 do begin

inifile.WriteString('model','point'+inttostr(i),model.Cells[0,i]+';'+model.Cells[1,i]); end;

inifile.Free; end; end;

procedure Tform1.ToolButton3Click(Sender: Tobject); var

i:integer;

a,b:Tstrings;

begin

If OpenDialogParam.Execute=true then begin

a := TstringList.Create; b := TstringList.Create;

inifile:=Tinifile.Create(OpenDialogParam .FileName); a.Clear;

inifile.ReadSection(' model' ,a); model.RowCount:=a.Count+1; for i:=1 to a.Count do begin b.Delimiter:=';';

b.DelimitedText :=inifile.ReadString(' model' ,a. Strings[i-1],''); model.Cells[0,i]:=b[0]; model.Cells[1,i]:=b[1]; end;

try

finally begin

a.Free;

b.Free; end;

end;

inifile.Free; end; end;

procedure Tform1.Button2Click(Sender: Tobject); var

xs,ys: Treal1Darray ; ctbl :Treal2Darray; x1,y1:real; kol,i,t:integer; ii,y:real; BoundL:integer; BoundR:integer; h:real;//mar len:integer; begin BoundL :=0; BoundR :=0; h:=strtofloat(Edit3 .text); t:=2;

series_model.Clear ; len:=model.RowCount ; setlength(ctbl,len); setlength(xs,len-1); setlength(ys,len-1); for i:=1 to len-1 do begin try

begin

xs[i-1]:=strtofloat(model.Cells[0,i]); ys[i-1]:=strtofloat(model.Cells[1,i]); end; except

MessageBox(handle,Pchar('При вводе данных допущена ошибка, возможно вы ввели "." вместо "," или просто оставили поля не заполнеными'), Pchar('Ошибка'), MB_OK+MB_DEFBUTTON1+MB_ICONWARNING); //bul:=false; exit; end; end;

Spline3BuildTable(len-1,t,xs,ys,BoundL,BoundR,ctbl); ii:=xs[0];

while ii<(xs[len-2]) do begin

y:=Spline3Interpolate(len-1, ctbl, ii); if y<0 then exit;

Series_model.AddXY(ii/1000,y); ii:=ii+h; end; print_line; end;

procedure Tform1.Button1Click(Sender: Tobject); begin

Form1.Button2.Click;

//edit3.Text:=(model.Cells[0,model.RowCount-1]); if (strtofloat(edit1 .Text)>=strtofloat(model.Cells[0,1])) and (strtofloat(edit1.Text)<=strtofloat(model.Cells[0,model.RowCount-1])) then edit2.Text:=floattostr(series_model.Yvalue[round((strtofloat(edit1.Text)-strtofloat(model .Cells[0,1 ]))/strtofloat(edit3.Text))]) else

Application.MessageBox('Значение лежит не в заданных пределах', 'Ошибка ввода Х', MB_OK);

end;

procedure Tform1.Button3Click(Sender: Tobject);

var r:real;

begin

series1.Clear; r:=strtofloat(edit4.Text); P:=strtofloat(edit5 .Text);

G:=strtofloat(edit6 .Text);

H1:=strtofloat(edit7.Text);;

h:=strtofloat(edit8 .Text);;

m:=strtofloat(edit13.Text);;

f:=strtofloat(edit12.Text)*1000000;

l:=c/f;

r:=0.1;

while r<200000 do begin

series1.AddXY(r/1000,EI); r:=r+10; end;

print_line;

//edit2.Text:=floattostr(E(strtofloat(edit1.Text))); end;

procedure Tform1.ToolButton4Click(Sender: Tobject); begin Form1.Button2.Click; Form1.Button3.Click; end;

procedure Tform1.ToolButton5Click(Sender: Tobject); begin series1.Clear; series_model.Clear; end;

procedure Tform1.Button5Click(Sender: Tobject); begin