549_Sovremennye_problemy_telekommunikatsij_

где ф - коэффициента затухания фидера, дБ, а G1 - коэффициент усиления передающей

антенны.

Мощность передатчика в кВт в соответствии с (9) будет равна:

4. Капитальные затраты на передающую станцию сети НЦТВ

Капитальные затраты на передающую станцию сети НЦТВ складываются из затрат на антенную башню КБ, антенну КА, передатчик КПД и фидер КФ:

Более объективной оценкой являются капитальные затраты на квадратный км зоны обслуживания передающей станции сети НЦТВ:

На основании вышеизложенного, на рисунке 2 представлены результаты нахождения оптимальной конфигурации параметров передающей станции сети НЦТВ.

Рисунок 2. Зависимость коэффициента покрытия m от параметров Куд, Pпд, h1 при D0 = 30 км.

5. Заключение

Как видно из рисунка 2 при увеличении коэффициента покрытия (m) требуемая высота подвеса передающей антенны (h1) уменьшается, а требуемая мощность передатчика (Pпд) увеличивается, при этом оптимум будет достигаться при Куд →min.

211

Так, для покрытия территории вещанием НЦТВ стандарта «DVB-T2» площадью Sобсл = 2826 км2 (D0 = 30 км) с наименьшими финансовыми затратами необходима передающая

станция с Pпд = 2 кВт и h1 = 85 м.

При необходимости покрыть территорию вещанием НЦТВ стандарта «DVB-T2» площадью Sобсл = 80 км2 (т.е. D0 = 5 км), необходимая высота подвеса передающей антенны h1 составит всего 1,6 м, при этом требуемая мощность передатчика составит Pпд = 6357 кВт и соответственно Куд = 237 млн. руб./км2.

Таким образом на основании проведѐнных исследований можно сделать вывод о том, что при малых значениях h1 соответственно требуются большие значения Pпд и на оборот, что и приводит к резкому увеличению удельных капитальных затрат Куд. Покрытие с помощью одной передающей станции вещанием сигнала НЦТВ небольшой территории с Sобсл ≤ 300 км2 (D0 ≤ 10 км) обойдѐтся финансовому бюджету гораздо дороже (Куд увеличатся в 4 раза и

более), чем покрытие территории с Sобсл > 300 км2 (D0 > 10 км), т.е. покрытие большой территории с помощью маломощных передающих станций с низко подвешенными

антеннами и зоной покрытия каждой станции D0 ≤ 10 км нецелесообразно.

Литература

1.Носов В.И. Оптимизация параметров сетей телевизионного и цифрового вещания. – Новосибирск: СибГУТИ, 2005. – 257 с.

2.Носов В.И., Сартаков К.В. Оптимальное построение наземной сети цифрового телевизионного вещания// Вестник СибГУТИ. – 2009. – №2. – С.46-54.

3.Цифровое наземное телевизионное вещание в диапазонах ОВЧ/УВЧ. Справочник МСЭ. Бюро радиосвязи. 2002.

4.Fenton L.F. The sum of lognormal probability distribution in scatter transmission systems, IRE Trans. CS-8, № 1, 1960.

5.ГОСТ Р 54715-2011 Телевидение вещательное цифровое. Планирование наземных сетей цифрового телевизионного вещания. Технические основы.

6.МСЭ-R. Заключительные акты региональной конференции радиосвязи по планированию цифровой наземной радиовещательной службы в частях Районов 1 и 3 в полосах частот 174–230 МГц и 470–862 МГц (РКР-06). Женева, 2006 г. – 325 с.

Сартаков Константин Валерьевич

аспирант СибГУТИ, главный специалист-эксперт отдела РЭС и ВЧУ Управления Роскомнадзора по СФО, (630099, Новосибирск, ул. Советская, 33) тел. (383) 269-82-54, e-

mail: skw28@yandex.ru

Носов Владимир Иванович

доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой систем радиосвязи

СибГУТИ, (630102, Новосибирск, ул. Кирова, 86) тел. (383) 269-82-54, e-mail: nvi@sibsutis.ru

Finding the optimal configuration parameters of the transmitting station of terrestrial digital television broadcasting standard «DVB-T2» by optimizing the radiated power and antenna height of the suspension of the transmitting station

K.Sartakov, V.Nosov

The work is devoted to finding the optimal configuration parameters of the transmitting station of terrestrial digital television broadcasting standard «DVB-T2». In this paper, the optimum

212

configuration is proposed to find a method of optimizing the radiated power and antenna height of the suspension of the transmitting station network by a factor of m (coefficient characterizing the percentage of the coverage area of the transmitting station), the lowest financial cost. This method for a given territory with a certain number of frequency channels will be not trivial criterion of selection of the most appropriate network of digital terrestrial television broadcasting standard «DVB-T2».

Keywords: optimal antenna height of the transmitting station of digital TV broadcasting, the optimal radiated power of transmitting digital television broadcasting station, transmitting station service ratio of digital TV broadcasting.

213

Определение вероятности ошибочного приема в РРЛ с OFDM с регенерацией и ретрансляцией

А. С. Сергеева

Работа посвящена исследованию применения технологии OFDM в радиорелейных системах передачи. Затрагиваются вопросы влияния временных искажений при регенерации и ретрансляции сигнала.

Ключевые слова: технология OFDM, радиорелейные системы передачи, временные искажения.

1. Введение

Сегодня технология ортогонального частотного разделения с многими поднесущими (OFDM) широко применятся для построения беспроводных сетей, таких как цифровое телевещание (DVB), цифровое радиовещание (DAB), системы сотовой связи четвертого поколения (4G), в некоторых разновидностях стандарта 802.11 и в основе технологии 802.16. Анализ отечественной и зарубежной литературы показал возможность применения OFDM в радиорелейных системах передачи. Это позволит эффективно использовать радиочастотный спектр в виду почти прямоугольной формы огибающей спектра при большом количестве поднесущих, а также уменьшить влияния межсимвольной интерференции (ISI – intersymbol interference) и интерференции между поднесущими (ICI – intercarrier interference), которые возникают вследствие многолучевого распространения сигнала в беспроводных системах связи.

2. Направления исследований и полученные результаты

Исследования применения технологии OFDM проводятся в разных направлениях [1]. Например, предлагается использовать РРЛ с OFDM для увеличения зоны покрытия базовой станции WiMAX - анализируется количество пролетов радиорелейной линии, влияющий на пользовательскую ѐмкость сети. Другое направление - возможность распределения мощности по частотным поднесущим в источнике и ретрансляторе. Также, предлагается оценка характеристик радиорелейных систем с OFDM с перестановкой поднесущих и рассмотрение многопролетной РРЛ с OFDM с точки зрения производительности и оценки выбора ретранслятора. Однако, исследования влияния временных искажений на вероятность ошибочного приема при применении регенерации и ретрансляции не производились.

3. Оценка временных искажений

Временные искажения возникают вследствие присутствия в канале многолучевого распространения сигнала и наличия флуктуационных помех. Для оценки вероятности ошибочного приема по временным искажениям необходимо знать распределения этих искажений. Известно, что временные искажения, возникающие вследствие флуктуационных помех, подчиняются нормальному закону распределения:

214

где - относительная величина временных искажений, - временной сдвиг фронта элементарного сигнала от характеристического момента, - длительность элементарного сигнала, Vm 2h F - среднеквадратическое значение искажений, h - отношение сигнал/шум в канале, F - полоса пропускания канального фильтра,Vm -

скорость манипуляции в канале. А временные искажения, возникающие из-за многолучевости, экспоненциальному закону распределения:

где b - параметр распределения, зависящий от условий распространения в канале. Поскольку временные искажения носят случайный характер и в канале присутствует как

многолучевость так и флуктуационные помехи, тогда вероятность ошибочного приема будет определятся из совместного распределения:

вероятности.

4. Заключение

Разработка и построение радиорелейной системы передачи с OFDM систем может значительно повысить эффективность сети связи в конкретных случаях. Сегодня продолжается разработка и внедрение такой системы. Направления исследований различны. Требуется разработка методик и алгоритмов влияния временных искажений и частотно- селективных замираний для регенерации и ретрансляции сигнала При этом необходимо учесть особенности системы.

Литература

1. Носов В.И., Сергеева А.С. Технология OFDM в радиорелейных системах передачи // Инфосфера. 2014. № 62. С. 23 – 27.

215

Сергеева Анна Сергеевна

старший преподаватель кафедры систем радиосвязи СибГУТИ, (630102, Новосибирск,

ул. Кирова, 86) тел. (383) 2-698-254, e-mail: mas1001@mail.ru

Definition of probability of wrong reception in Relay with OFDM with regeneration and relaying

A. Sergeeva

Work is devoted to research of application of the OFDM technology in relay systems. The questions of influence of temporary distortions at regeneration and relaying of a signal are raised.

Keywords: OFDM technology, relay systems, temporary distortions.

216

Экспериментальная оценка влияния осадков на энергетические параметры спутниковой линии связи Ка-диапазона

А. С. Сергеева

В работе приводится анализ применения Ка-диапазона на территории России при одинаковых геометрических соотношениях приемной земной станции и эквивалентной изотропной излучаемой мощности спутника.

Ключевые слова: Ка-диапазон, потери в осадках в спутниковых линиях передачи.

1. Введение

Возможности Ка-диапазона по-прежнему остаются весьма заманчивым. Однако практическое применение, в отличии от С и Ku диапазонов спутниковой связи, сталкивается с рядом факторов. Во-первых, протяженность России не позволяет повсеместное использование Ка-диапазона. Во-вторых, длина волны в рассматриваемом диапазоне составляет 1,5 см и меньше, что провидит к большим результирующим потерям при распространении сигнала.

2. Потери при распространении сигнала в Ка-диапазоне

Затухание радиосигналов пропорционально относительному размеру частиц по отношению к длине волны, их концентрации и диэлектрической проницаемости. Частицы пыли и дыма, благодаря их малым относительным размерам и низкой диэлектрической проницаемости, практически никакого влияния на ослабление сигналов в рассматриваемом диапазоне частот не оказывают. Влияние кристаллов льда в виде ледяных облаков, сухого снега и града не ощущаются, поскольку диэлектрическая проницаемость льда существенно ниже, чем воды. Влияние водяных облаков и тумана так же мало из-за малого размера и концентрации частиц в этих образованиях (диаметр капель менее 0,2 мм). В наибольшей степени радиосигналы ослабляются крупными частицами мокрого снега и града, однако в большинстве регионов эти природные явления наблюдаются весьма редко, поэтому обычно их влиянием пренебрегают.

Существенное и главное влияние на ослабление сигналов оказывает дождь. Интегральным параметром дождя, учитывающим размеры, концентрацию, скорость падения капель и во многом определяющим ослабление радиорадиосигналов, является интенсивность дождя - I [мм/час]. Полное затухание радиоволн в атмосфере с учетом дождя зависит от интенсивности осадков, пространственного расположения дождевой зоны и является случайной величиной. Если известна плотность распределения интенсивности осадков (I ),

можно говорить о доверительной вероятности того, что интенсивность дождя не превысит

и рассчитывать полные потери, ориентируясь на осредненную по возможным размерам дождевых зон (зависящим от I ) максимальную интенсивность дождя Im . На практике

величина K Д определяется как отношение суммарного времени, в течение которого не было превышено заданное значение Im , к общему времени метеонаблюдений. Иногда пользуются величиной (1-K Д ), которую выражают в процентах. Для оценки затухания радиосигнала в

дожде на этапе системного проектирования спутниковых сетей связи и при отсутствии экспериментальных данных пользуются методиками, базирующимися на упрощенных моделях физических процессов, происходящих в атмосфере [1].

3. Практическое использование Ка-диапазона

На данный момент над территорией России находятся два действующих спутника, имеющие в своем составе транспондеры Ка-диапазона – Экспресс АМ5 140° в.д. и Экспресс АМ6 50° в.д. Зоны покрытия спутников приведены на рисунках 1 и 2 соответственно.

Рисунок 1 – Зона покрытия спутника Экспресс АМ5140° в.д.

Рисунок 2 – Зона покрытия спутника Экспресс АМ6 АМ6 50° в.д.

218

4. Влияние климатической зоны на энергетические параметры линии

Рассмотрение энергетических параметров линии интересно с точки зрения климатических зон и расположения точки приема. Первые исследования энергетики линии проводились в [2] и касались возможности применения различных диаметров антенн при использовании различных методов модуляции и скоростей кодирования. Расчетная точка находилась в г. Владивостоке с географическими координатами 43° с.ш. 131° в. д. Дальний Восток относится к климатической зоне К, которая характеризуется обильными осадками в виде дождей. Рассматривая спутник Экспресс АМ6 была выбрана точка приема г. Медногорский с географическими координатами 43°с.ш. 41°в.д.. Геометрические соотношения для сравниваемых точек (г. Владивосток и г. Медногорский) оказались одинаковыми: наклонная дальность d=37810 км, угол места γ=39°, азимут α=166°. Однако, г. Медногорский находится к климатической зоне Н, которая по характеру интенсивности дождей заметно отличается от климатической зоны К.

По данным Гидрометеоцентра России самые неблагоприятные месяцы с точки зрения осадков в заданных районах являются апрель-октябрь. Построим график зависимости потерь в дожде от коэффициента готовности канала связи для расчетных точек.

Рисунок 3 – Зависимость потерь в дожде от коэффициента готовности канала связи

Потери в дожде вносят существенный вклад в результирующие потери при распространении сигнала в спутниковых системах связи:

в осадках, LН - потери из-за неточности наведения антенн,LП - поляризационные потери. Принимая во внимание наихудшие месяцы, коэффициент готовности канала связи для рассматриваемых областей справедливо принять KД 0.9999. По графику, приведенному на

рисунке 3 можно определить, что потери в дожде для города Владивостока составят 32 дБ, а для города Медногорска 18 дБ.

219

5. Заключение

Потери в дожде в значительной степени повлияют на мощность сигнала на входе приемной земной станции и на отношение сигнал/шум соответственно. Например, при использовании модуляции 8PSK и D=1,2 м отношение сигнал/шум в приемной точке г. Владивостока будет обеспечиваться 6 дБ. При таких же параметрах в г. Медногорске отношение сигнал/шум 20 дБ. Если рассматривать диаметр антенны D=0,9 м, тогда отношение сигнал/шум во Владивостоке составит 4 дБ, а в Медногорске 18 дБ. На рассмотренном примере было показано, что для расчетных точек, имеющих одинаковые геометрические соотношения и одинаковую эквивалентную изотропно-излучаемую мощность спутников, но различную климатическую зону эксплуатация оборудования, работающая в Ка-диапазоне, являются порой весьма сложной задачей.

Литература

1.Камнев В.Е., Черкасов В.В., Чечин Г.В.. Спутниковые сети связи: Учебное пособие – М.: «Альпина Паблишер», 2004. - 536с.: ил.

2.Кокорич М.Г. Сергеева А.С. Дегтярев С.С. Оценка энергетической эффективности применения диапазона Ка для спутниковой связи// Инфосфера. 2014. № 62.С. 17-21

Сергеева Анна Сергеевна

старший преподаватель кафедры систем радиосвязи СибГУТИ, (630102, Новосибирск, ул. Кирова, 86) тел. (383) 2-698-254, e-mail: mas1001@mail.ru

Experimental assessment of influence of rainfall on power parameters of the satellite communication line of KA range

A. Sergeeva

The analysis of application of KA range in the territory of Russia at identical geometrical ratios of reception terrestrial station and the equivalent isotropic radiated satellite power is provided in work.

Keywords: KA range, losses in rainfall in satellite transmission lines.

220