ПОСТРОЕНИЕ И РАСЧЕТ СЕТЕЙ
ЦИФРОВОГО ТЕЛЕВИЗИОННОГО
ВЕЩАНИЯ.
СТАНДАРТЫКОДИРОВАНИЯ.
г. Хабаровск
2010г.
Ананьин А.В., Селезнев Ю.А. Построение и расчет сетей цифрового телевизионного вещания. Учебное пособие для системы курсов повышения квалификации специалистов по построению и эксплуатации цифровых телевизионных сетей. – Хабаровск: ХИИК ГОУ ВПО «СибГУТИ», 2010г.
Излагаются вопросы построения многочастотных и одночастотных сетей телевизионного радиовещания, методики расчетов зоны обслуживания передатчиков в одночастотных и многочастотных сетях, координационных расстояний и мощностей передатчиков, оценка качества передачи в зависимости от выбранных параметров сети, стандарты кодирования цифрового телевизионного вещания MPEG-4 и DVB-T. Предназначено для слушателей курсов повышения квалификации специалистов с инженерной или технической подготовкой.
Утверждено и рекомендовано к изданию
Ученым советом ХИИК, 2010г.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Стр.
1.Расчет сетей телевизионного вещания…………………………….4
1.1.Определение радиуса зоны обслуживания…………………. 4
1.2.Определение необходимой мощности излучения
передатчика……………………………………………………...10
2.Типы сетей наземного цифрового телевизионного вещания…... 11
2.1.Многочастотные сети телевещания………………………….. 11
2.2.Одночастотные сети телевещания……………………………..12
2.3.Оценка качества передачи в цифровых сетях телевещания… 13
2.4.Преиущества использования одночастотных сетей…………. 15
2.5.Синхронизация передатчиков в одночастотных сетях………. 17
3.Стандарт кодирования MPEG-4…………………………………… 18
3.1.Предпосылки создания стандарта………………………………18
3.2.Описание сцены………………………………………………….19
3.3.Доставка потока данных………………………………………...20
3.4.Кодирование визуальных объектов…………………………….21
3.5.Профили и уровни MPEG-4…………………………………......23
3.6.Перспективы применения MPEG-4…………………………......35
4.Стандарт наземного телевещания DVB-T………………………….37
4.1.Обработка данных и сигналов в системе DVB-T………………42
4.2.Модуляция OFDM и преобразование Фурье………………...…51
4.3.Формирование данных и структура сигналов………………….56
4.4.Параметры системы DVB-T……………………………………..59
Литература………………………………………………………………62
РАСЧЕТ СЕТЕЙ ТЕЛЕВИЗИОННОГО ВЕЩАНИЯ
Под зоной обслуживания передающей станции понимается площадь, в пределах которой обеспечивается качественный прием сигналов программ телевизионного вещания.
Определение радиуса зоны обслуживания
Для определения радиуса зоны обслуживания передающей станции пользуются двумя уравнениями:
 |
Здесь: Аз – защитное отношение. Это такое отношение напряженности поля полезного сигнала к напряженности поля помехи (в дБ/мкВм) при котором на выходе приемника обеспечивается удовлетворительное качество принимаемого сигнала;
Еmin – минимальная напряженность поля (таблица 1.1), при которой в отсутствие помех от других станций, обеспечивается удовлетворительное качество приема.
При расчетах зоны обслуживания Аз и Еmin задаются, а Ес и Еп – определяются.
Таблица 1.1
| Вид телевизионного сигнала | Диапазон волн | ||||
| I | II | III | IV | V | |
| Аналоговый | |||||
| Цифровой | не используются |
Границей зоны обслуживания является такая, для которой выполняется
одновременно оба эти условия.
Для определения зоны обслуживания необходимо рассчитать Ес.
 |
Расчет напряженности поля на границе зоны обслуживания производится по формуле:
где: R – расстояние от передающей антенны до границы зоны обслуживания;
Е(T, L) – напряженность поля, определяемая по кривым международного союза электросвязи (МСЭ-Р, рекомендации 1546), приведенным на рис. 1.1, 1.2 и 1.3;
Т – процент времени, в течение которого напряженность поля превышает ее значение, определяемое по кривым на рис.1.1, 1.2 и 1.3.
Кривые приводятся для Т%=50; 10 и 1. При этом для Т=50% - рассчитывается напряженность поля сигнала, а для Т =10% и 1% - напряженность поля
помехи;
L – это процент мест, в которых напряженность поля сигнала превышает значение, определяемое по кривой. Обычно берется L = 50%. Эта напряженность поля зависит от высоты подвеса передающей антенны;
РΣ – излучаемая мощность передающей станции [дБквт] определяется:
РΣ = Рп + Gп + ηп,
где: Рп – мощность передатчика;
Gп – усиление передающей антенны;
ηп – к.п.д. фидерного тракта.
Кривые МСЭ-Р построены для излучаемой мощности 1 кВт.
К(L) – поправочный коэффициент на процент мест. Он используется только в том случае, если L отличается от 50%.
В цифровом телевизионном вещании принимается L =75%, 95% и 99%.
К(Т) – поправочный коэффициент на процент времени. Если Т отличается от 50%, 10% или 1%, то вводится этот коэффициент.
 |
К(∆h) – поправочный коэффициент на неровность местности;
∆h – перепад высот в зоне обслуживания.
Кривые МСЭ-Р построены для ∆h=50 м (равнинно-холмистая местность). Если ∆h отличается от 50 м, то вводится этот коэффициент.
Для учета неровности местности при расчетах используется эффективная высота передающей антенны h1э, под которой понимается высота антенны над средним уровнем земли на расстоянии от 3 до 15 км от передающей станции.
С точки зрения приемной антенны определяется высота приемной анте-
нны относительно неровности земли в месте расположения приемной антенны h2 = 10 м.
В настоящее время кривыми МСЭ-Р можно пользоваться в диапазоне частот от 30 до 3000 МГц. По ним можно рассчитывать как сети телевизион-
ного вещания, так и сети подвижной сотовой связи.
Кривые представлены для семейства частот 100 МГц, 600 МГц и 2000 МГц (три семейства кривых). При этом для каждой частоты приводятся три
семейства: для сочетания (Т%, L%) – (50, 50), (50, 10), (50, 1) и три семейства кривых для поверхности земли, теплого моря и холодного моря. На семействе кривых h1 – эффективная высота подвеса передающей антенны, а (free space) – свободное пространство.
Чтобы определить напряженность поля на других частотах, например 200 МГц, для заданных параметров передающей станции, рассчитываются напряженности поля для 100 МГц и 600 МГц и методом интерполяции получается напряженность поля для 200 МГц.
Для расчета на частотах выше 2000 МГц для заданных параметров передающей станции рассчитываются напряженности поля для 600 МГц и 2000 МГц и методом экстраполяции определяется напряженность поля для более высоких частот.
Координационное расстояние между двумя передающими станциями, работающими в совмещенном канале в одночастотной сети, называется такое при котором мешающий передатчик не оказывает влияние на зону обслуживания вещательного передатчика, то есть соблюдается электромагнитная совместимость. В этом случае на границе зоны обслуживания полезного сигнала к напряженности поля мешающего сигнала должно быть не менее защитного отношения. На границе зоны обслуживания напряженность поля полезного сигнала:
Ес = Еmin.
Координационное расстояние определяется как:
Rк = Rз + d,
где: Rз – радиус зоны обслуживания в км;
d – расстояние от границы зоны обслуживания до мешающего пе-
 |
редатчика.
При расчетах предполагается, что используются стандартные антенны
типа «волновой канал». При этом защищенность приемной антенны ∆S (рисунок 1.5) показывает насколько подавляется антенной помеха в различных диапазонах частот УКВ.
Допустимый уровень напряженности помехи на границе зоны обслуживания определяется по формуле:
Епом(h1, d,ID) = Emin – Aз - ∆S,
где:
Епом(h1, d,ID) = Епом(50, Т, h1, d,ID) + РΣпом.
Тогда Епом(50, Т, h1, d,ID) = Emin – Aз - ∆S - РΣпом.
Поскольку радиоволны УКВ диапазона распространяются в пределах прямой видимости, то за пределами прямой видимости поле нестабильное и
качественный прием невозможен. Поэтому радиус зоны обслуживания не может быть больше расстояния прямой видимости между антеннами приемника и передатчика:
 |
Для цифрового телевидения принимается Rз ≈0,8Rпр
Пример расчета радиуса зоны обслуживания для f = 600 МГц.
Исходные данные:
h1 эф=150 м,
РΣ =0,5 кВт,
f = 600 МГц,
Еmin =68 дБмкВ/м,
h2 = 10 м.
_________________
Определить Rз
Решение.
Поскольку L = T = 50%, то все поправочные коэффициенты
К(Т) = К(L)=0.
Мощности 0,5 кВт соответствует в дБ РΣ = – 3 дБ,
тогда: Ес = Еmin = Е(T, L) + PΣ, откуда получаем:
Е(T, L) = Еmin – PΣ = 68 +3 = 71 дБмкВ/м.
По кривым рисунка 1.3 находим Rз = 11 км.