635_Nosov_V.I._Optimizatsija_parametrov_setej__

Расчетные значения Аз0, дБ для различных видов модуляции

Следовательно разработанная методика позволяет с высокой степенью точности без проведения субъективно статистических измерений, которые невозможно провести для вновь разрабатываемых систем радиовещания и вновь осваиваемых диапазонов частот, определить значения минимальной напряженности поля и защитного отношения при совпадающих несущих частотах полезного и мешающего передатчиков.

Заключение. Разработанная математическая модель системы передачи и приема стереофонического сигнала с использованием АМ ОБП позволяет получить защитное отношение для заданных параметров. Полученная характеристика позволяет не только определить необходимый частотный разнос между двумя передатчиками подверженными взаимному мешающему влиянию, но и оптимизировать использование частотного спектра, комбинируя пространственный и частотный разнос передатчиков и используя области минимума относительного защитного отношения в полосе полезного сигнала.

Полученные значения Азо , Емин совместно со значениями относительного защитного отношения при наличии расстройки несущих частот полезного и мешающего передатчиков являются достаточными для определения частотно-пространственных ограничений необходимых для планирования сетей звукового радиовещания.

Следует отметить, что существующая сеть передатчиков звукового ве-

102

щания в нашей стране использует ЧМ модуляцию сигнала. Следовательно, при введении передатчиков АМ ОБП в такую сеть необходимо иметь защитные отношения при взаимном влиянии ЧМ сигналов на АМ ОБП приемник и АМ ОБП сигналов на ЧМ приемник. Первое может быть выполнено с помощью описанной модели, используя в качестве спектра мешающего сигнала спектр ЧМ сигнала ЗВ. Обратное влияние может быть получено с использованием спектров сигналов АМ ОБП и ЧМ при их совместном воздействии на ЧМ приемник.

103

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ВТОРОГО РАЗДЕЛА.

1.Разработана математическая модель предлагаемой системы стереофонического звукового радиовещания с АМ ОБП в ОВЧ диапазоне для определения относительного защитного отношения. Математическая модель системы включает в себя функцию несущей частоты, математическую модель комплексного стерео сигнала, фильтры на приемной и передающей сторонах, внеполосное излучение передатчика, восстановление предискажений и псофометрическое взвешивание.

2.С использованием разработанной математической модели рассчитаны относительные защитные отношения при воздействии на вход приемника

сАМ ОБП мешающего сигнала от передатчика этой же системы звукового радиовещания для моно и стерео сигнала при различных величинах расстройки по частоте полезного и мешающего сигналов.

3.Проведено исследование влияния на величину относительного защитного отношения:

–величины коэффициента интермодуляции ( он определяет уровень внеполосного излучения передатчика );

–ширины полосы пропускания приемника;

–степени подавления несущей в передатчике.

4.Произведено сравнение кривых относительного защитного отношения для систем стереофонического звукового радиовещания с ЧМ и АМ ОБП. Из сравнения величин относительных защитных отношений для стереофонического звукового радиовещания при использовании ЧМ и АМ ОБП следует, что мешающим влиянием передатчиков на зоны вещания друг друга при АМ ОБП

можно пренебречь уже при разносе частот между ними F 47 кГц ( относительное защитное отношение при этом минус 60 дБ ), тогда как при ЧМ такое относительное защитное отношение достигается только при разносе F 400 кГц. Это сравнение дает основание утверждать, что предлагаемая система стереофонического звукового радиовещания с АМ ОБП в ОВЧ диапазоне обладает более высокой спектральной эффективностью и следовательно позволяет разместить в несколько раз большее количество передатчиков в отведенных полосах частот 66 – 74 и 100 – 108 МГц.

5.Так, если при использовании АМ ОБП взять шаг сетки частот 50 кГц, то передатчики, работающие в соседних каналах, могут располагаться в одном пункте. В этой же ситуации при использовании ЧМ в одном пункте могут работать передатчики с разносом несущих частот не менее 1.2 МГц.

6.Предложена и разработана методика определения для систем звукового радиовещания минимальной напряженности поля. Показано, что расчетные значения минимальной напряженности поля, полученные по предложенной методике, практически не отличаются от результатов, полученных в

104

[2.13] по другой методике. Анализ полученных результатов показывает, что минимальные напряженности полей для разрабатываемой системы с АМ ОБП почти не отличаются от таковых для системы с ЧМ, что дает возможность утверждать, что зоны обслуживания радиовещательных передатчиков в этой системе будут не меньше, чем в существующей системе с ЧМ.

Необходимо отметить, что разработанная методика по сравнению с методикой приведенной в [2.13], отличается простотой и легко может быть использована для расчетов при любых видах модуляции и системах вещания.

Полученные результаты позволяют решить задачу определения объективной величины защитного отношения при использовании в сети радиовещания частотной модуляции и амплитудной модуляции с одной боковой полосой.

7. Разработана методика для определения величины защитного отношения Азо при совпадающих несущих частотах полезного и мешающего передатчиков, т.е. при работе полезного и мешающего передатчиков в совмещенных каналах. Из таблицы 2.6 следует, что результаты расчетов величин защитных отношений в совмещенных каналах по предлагаемой методике с высокой степенью точности совпадают с рекомендациями МККР ( они указаны в скобках ) на защитные отношения при частотной модуляции [2.12]. Следовательно разработанная методика позволяет с высокой степенью точности без проведения субъективно статистических измерений, которые невозможно провести для вновь разрабатываемых систем радиовещания и вновь осваиваемых диапазонов частот, определить значения минимальной напряженности поля и защитного отношения при совпадающих несущих частотах полезного и мешающего передатчиков.

105

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ КО ВТОРОМУ РАЗДЕЛУ.

2.1. Кононович Л.М. Стереофоническое радиовещание. -М.: Связь, 1974.

–265 с.

2.2.Foster Edward. Digital audio broadcasting //IEE Rev. - 1992. - Vol. 38. – № 6. – P. 216.

2.3.SDH Digital microvawe radio system. -Tokyo.: NEC corp., 1995. – 512 p.

2.4.Отчет 781-2. CCIR XVI Plenary Assably, Dubrovnik, 1986. – Vol. IX-1.

2.5. Канно Такэто. Приемопередатчик для работы с АМ на одной боковой полосе в диапазоне 50 Мгц // Hamu janaru. =HAM.J. -1991. – № 76. – P. 44-49.

2.6. Звуковое вещание/ А. В. Выходец, П.М. Жмурин, И.Ф. Зорин и др.: Под ред. Ю.А. Ковалгина: Справочник. -М.: Радио и связь, 1993. – 464 с.

2.7. Дробов С.А., Бычков С.И. Радиопередающие устройства. -М.: Сов.радио, 1969. – 345 с.

2.8.Groschel G. A mathematical model for calculation of the adjacent channel interference in single-side-band and double-side-band AM sound broadcasting systems // EBU Review Tech. – 1978. – Vol. 169. – P. 122-136.

2.9.Кононович. Л.М. Радиовещательный УКВ прием. -М.: Энергия, 1977.

–216 с.

2.10.Кантор Л.Я., Минашин В.П., Тимофеев В.В. Спутниковое вещание. - М.:Радио и связь, 1981. - 232с.

2.11.Носов В.И., Кудриков А.И. Математическая модель для расчета защитных отношений системы звукового стереофонического радиовещания с использованием АМ ОБП // СибГАТИ. – Новосибирск, 1996. – 31 с. – Деп. ЦНТИ

«Информсвязь», № 2070 - СВ - 96.- 1996.

2.12. Отчет 638. CCIR XVI Plenary Assably, Dubrovnik, 1986. – Vol. IX-1. 2.13. Сети телевизионного и звукового радиовещания: Справочник/

М.Г.Локшин, А.А.Шур, А.В.Кокорев и др. - М.: Радио и связь, 1988. - 144 с.

2.14.Уайт Р.Ж. Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств и непреднамеренные помехи / Пер. с англ.; Под ред. А.И.Сапгира. - М.: Советское радио, 1977. - 348 с.

2.15.Системы подвижной радиосвязи / И.М. Пышкин, И.И. Дежурный и др.

–М.: Радио и связь, 1986. – 328 с.

2.16.Системы радиосвязи / Учебник для ВУЗов. Н.И.Калашников, В.И.Носов, И.Л.Дороднов и др.; Под. ред. Н.И.Калашникова. – М.: Радио и связь, 1988. - 386 с.

2.17.Носов В.И., Фадеева Н.Е., Минеева Т.В., Ахтырский В.Н. Новый подход к планированию сети телевизионного и звукового вещания. // Электросвязь. –1989. – № 9. – С. 18 - 21.

2.18Егоров Е.И, Калашников Н.И и др. Использование радиочастотного спектра и радиопомехи. -М.: Радио и связь, 1986. – 304с.

2.19Голд Б., Рэйдер Ч. Цифровая обработка сигнала. Пер. С англ. – М.: Советское Радио, 1973. – 368с.

106

2.20Тихонов В.И. Статистическая радиотехника. – М.: Советское радио, 1966. – 679с.

2.21Пахвалян А.Н. Радиопередающие устройства. М.:Связь,1974. – 496 с.

2.22Буга Н.Н., Конторович В.Я., Носов В.И. Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств. Учебное пособие для ВУЗов. – М.: Радио и связь, 1993. – 242 с.

2.23Носов В.И., Воинцев Г.А. Сети наземного телевизионного вещания. Учебное пособие. – Новосибирск.: НЭИС, 1991. – 48 с.

2.24Носов В.И., Ахтырский В.Н., Воинцев Г.А., Ландарь В.А., Минеева Т.В. Автоматизированная система учета и назначения частот ОВЧ ЧМ станциям. / Научный руководитель Носов В.И. Технорабочий проект, 1180010.33936, 001.ТРП-1-ЛУ, Москва, 1988. – 133 с.

2.25Носов В.И., Дикусар Ю.Г., Каганский А.М. Определение эффективности построения сети радиовещания. // ТУИС. – 1989. – вып. 5. – С. 18 - 25.

2.26Носов В.И., Суторихин Б.Н., Архипов С.Н., Маглицкий Б.Н. Один из способов контроля за качеством передачи телефонных сигналов. // ТУИС. –

1980. – № 5. – С. 66 - 70.

2.27Носов В.И., Конашук А.Н. Определение параметров аппаратуры для оптимизации сетей радиовещания и подвижных сетей. / Международная НТК, Новосибирск, 1998 г. – С. 66.

2.28Носов В.И. Определение минимальной напряженности поля для систем звукового радиовещания. / Российская НТК, Новосибирск, 1996 г. – С. 58 - 59.

2.29Носов в.И., Кудриков А.И. Вычисление статистических характеристик сигналов для систем звукового радиовещания. / Российская НТК, Новосибирск, 1996 г. – С. 59 - 60.

2.30Носов в.И., Кудриков А.И. Определение защитных отношений систем звукового радиовещания на основе математической модели канала передачи / Российская НТК, Новосибирск, 1996 г. – С. 60 - 61.

2.31Носов в.И., Кудриков А.И. Разработка математической модели и определение защитных отношений при воздействии на вход приемника с АМ ОБП сигнала от вещательной станции с ЧМ. / Российская НТК, Новосибирск, 1997 г. – С. 145.

2.32Носов В.И., Ахтырский В.Н., Воинцев Г.А., Дикусар Ю.Г. Система автоматизированного распределения частотных присвоений в сетях ТВ и ОВЧ ЧМ вещания. Разработка комплекса алгоритмов автоматизированного определения технических параметров при планировании и реконструкции ТВ сети. / Научный руководитель Носов В.И. – Научно-технический отчет № 01840006094, Новосибирск, 1985 г. – 38 с.

2.33Носов В.И., Архипов С.Н. Один из способов измерения отношения сигнал/шум в аппаратуре многоканальной связи. / НТК НТОРЭС, Новосибирск, 1978 г. – С. 30 - 31.

107

3. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ ЧАСТОТНОГО ПЛАНИРОВАНИЯ СЕТЕЙ РАДИОВЕЩАНИЯ

Введение

Многолетняя практика использования радиочастотного спектра показала целесообразность перспективного частотного планирования. Время от времени действующие частотные планы пересматриваются или составляются новые при введении нового диапазона частот. Например, в нашей стране в начале 80-х годов был пересмотрен частотный план сети телевизионного (ТВ) вещания, а в начале 90 – х, в связи с переходом на стереофоническое радиовещание, пересматривается частотный план ОВЧ ЧМ сети. Отсутствие методики автоматизированного (с использованием ЭВМ) планирования сетей ТВ и радиовещания требует в случае пересмотра частотных планов значительных материальных и временных затрат. В диссертационной работе предлагается методика, внедрение которой приведет к значительному ускорению и удешевлению работ по пересмотру частотных планов.

Методы планирования. При планировании передающих сетей ТВ и ОВЧ ЧМ вещания широко применяются методы, основанные на использовании регулярной сетки элементарных треугольников, в вершинах которых располагаются передатчики [3.1, 3.2]. Эти методы весьма эффективны, когда планирование производится для относительно равнинной местности, если существующая сеть не накладывает существенных ограничений,

атакже в случае распределения каналов в новом диапазоне.

Вусловиях реальной передающей сети целесообразнее пользоваться другими методами, например использовать для этой цели задачу из теории графов о раскраске вершин [3.3, 3.4]. Отметим, что применение точного алгоритма при раскраске графа общего вида с ростом числа вершин приводит к экспоненциальному увеличению времени решения задачи, а потому физически не реализуемо [3.3]. Что касается известных эвристических алгоритмов [3.4] раскраски вершин графа больших размеров, то, как показывает опыт, число цветов, полученное при решении данной задачи, намного превышает хроматическое.

Анализ причин неоптимальности решения поставленной задачи перечисленными методами продемонстрировал, что они вызваны наложением запрета на раскраску в один цвет вершин, находящихся на расстоянии меньше координационного. В то же время не существует условий, по которым в один цвет раскрашиваются вершины, удаленные на расстояние, большее либо равное координационному. Именно этот факт— причина неоптимальной раскраски. Таким образом, для получения раскраски, близкой к оптимальной, нужно ввести ограничение на расстояние между вершинами при их раскраске

водин цвет.

108

3.1 Новый подход к планированию сетей телевизионного и звукового радиовещания

3.1.1 Постановка задачи

Пусть множество передатчиков реальной передающей сети рассматривается как объединение двух множеств: действующей сети Мд и планируемой Мпл , содержащих множество действующих и планируемых передатчиков

Существующая сеть состоит из действующих передатчиков некоторого региона. Для каждого из этих передатчиков однозначно определяются его географические координаты , , эффективная высота подвеса антенны HА, излучаемая мощность P , требуемый радиус зоны обслуживания Rз, частотный канал , в котором работает данный передатчик, значение смещения несущей частоты (СНЧ) Z, поляризация передающей антенны pol, диаграмма направленности передающей антенны

Для планируемых передатчиков

Дискретное множество частотных каналов, выделенное для радиовещания в диапазонах ОВЧ и УВЧ, обозначим через F, причем (mi) F. Таким образом, процедура присвоения частоты каждому передатчику сводится к нахождению отображения

чении которых ТВ станциям могут иметь место помехи в их зонах обслуживания по совмещенному 0 , соседнему 0 1, зеркальным зерк и гетеродинному гет каналам, составляет конечное дискретное множество U. Для каждого элемента uk U можно поставить в соответствие такое минимальное расстояние Dмин (uk), на котором должны находиться передающие станции, если они используют частотные каналы д, пл uк, чтобы в пределах их зон обслуживания выполнялись условия качественного обслуживания

109

Ес ( R ) Емин

Расчет напряженностей полей сигнала Ес и помех Еп производится по методике изложенной в первом разделе диссертации.

Тогда, если D ( mi , mj ) - известное расстояние между соответствующими станциями , им в соответствие можно поставить только те элементы uk

U, для которых справедливо следующее условие

Оно представляет множество частотно-пространственных ограничений на присвоение каналов передающим станциям.

Пусть назначение частотных каналов передающим станциям множества M есть функция А, которая каждому элементу mi M ставит в соответствие элемент дискретного множества F. Таким образом, А есть присвоение для данного множества M, A ( mi ) – частотный канал из множества F, кото-

z Z ( множество значений СНЧ ) и поляризацией передающей антенны pol PL ( множество значений поляризации ). С учетом данного обстоятельства назначение частотных каналов будем рассматривать как отображение дискретного множества передатчиков M на дискретное множество частотных присвоений F A : M F . По условию задачи для множества Mд действующих передатчиков задано AД : МД F , аналогично необходимо осуществить отображение множества планируемых передатчиков Мпл на это же множество F Aпл : Мпл F . В рассматриваемой постановке задача оптимального частотного планирования передающей сети ТВ и звукового вещания заключает-

Согласно определению графа передающей вещательной сети, изложен-

V соединит пару вершин vi , vj V, соответствующих радиовещательным станциям, которые могут создавать недопустимые помехи друг другу, т.е.

датчиков приводит к тому, что часть вершин графа G ( V, E ) является окрашенной.

Рассматриваемая проблема оптимального назначения частотных каналов может быть сформулирована как задача минимальной раскраски графа, но в отличие от классической постановки задачи, смежность вершин определяют ограничения на использование не только одного цвета, но и некоторых их комбинаций. Такая задача может быть сведена к обобщенной задаче раскраски реберно-ограниченного графа с учетом его дисковости и сформули-

в первом разделе диссертации показатель эффективности – коэффициент использования каждого из них

где Sp и Sид — площади зоны вещания передатчика соответственно с

111