635_Nosov_V.I._Optimizatsija_parametrov_setej__

242

Рис. 5.10… Графическая иллюстрация расположения основных источников помех

243

Рис. 5.11… Гистограмма распределения полей по каналам, поляризациям и СНЧ

244

Рис. 5.12… Контур зоны обслуживания исследуемого передатчика

Значение поля помехи определяется с учетом ослабления мешающего сигнала направленной приемной антенной посредством модуля PRA RELAX. В качестве мешающих передатчиков принимаются поочередно все шесть передатчиков, оказывающих максимальное влияние на исследуемый, полученные в результате расчета полей в модуле POLECАLC.

Модуль 20 - E USEFUL находит значение напряженности поля в исследуемой точке, создаваемое полезным передатчиком. Расчет производится с помощью функции ЕО аналогично расчету полей в модуле

POLECАLC.

Модуль 21 - RMАX служит дли нахождения максимального радиуса зоны. Определяется методом деления пополам с помощью модуля DESIDER при выполнении условия равенства напряженности поля сигнала минимальной напряженности поля.

Таким образом, данный программный продукт является удобным инструментом для проведения исследования эффективности действующей телевизионной сети и эффективного частотного планирования новых передатчиков. Он рассчитан на работу с конечным пользователем и имеет вид законченной системы с возможностями ее развития. Удобный пользовательский интерфейс позволяет быстро производить необходимые расчеты. Модульная структура системы позволяет путем включения дополнительных модулей легко настроить ее для решения любой задачи связанной с планированием и анализом сетей радиовещания.

245

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ПЯТОГО РАЗДЕЛА

1.Разработаны алгоритм и программное обеспечение для распределения частотных каналов в сети радиовещания с использованием предложенного в диссертации метода координационных колец.

2.Предложенный метод координационных колец был проверен на тесте в виде регулярной однородной сети, включающей в себя 900 передатчи-

ков. Были рассчитаны параметры и и получено распределение каналов, которое соответствует известному из литературы.

3.Метод координационных колец был использован для модернизации существующего частотного плана фрагмента реальной ТВ сети Европейской территории СССР, включающей в себя действующие и планируемые станции. С использованием разработанной системы анализа частотных планов, был проведен анализ существующего и нового частотных планов, который

показал, что новый план за счет оптимизации частотных присвоений обеспечил прирост площади вещания на 478000 км2 без каких либо материальных затрат.

4.На основе результатов, полученных при использовании предложенного метода координационных колец на регулярной и реальной сетях радиовещания, можно сделать вывод о целесообразности его использования для планирования сетей телевизионного и звукового радиовещания.

5.Для сравнительной оценки технико–экономической эффективности планов оптимизации частотных присвоений и технических параметров сетей радиовещания, была разработана новая методика расчета техникоэкономических показателей.

6.На основе задачи о раскраске вершин графа в третьем разделе разработаны эвристические алгоритмы для оптимального частотного планирования типа «вершина – краска» и «краска – вершина» с различными правилами ранжирования цветов и вершин. Результаты проведенных экспериментальных исследований этих алгоритмов показали:

–при планировании сети однопрограммного вещания по принятому критерию наилучшие результаты были получены при использовании алго-

ритмов E, F, G, J, K;

–при планировании сети двухпрограммного вещания наилучшие результаты были получены при использовании методов C2 – B2, A2 – B2, B2 – B2, B2 – B1 для однородной структуры сети и методов C1 – B1, G – B1, G – B2 для регулярной сети неоднородной структуры;

–при планировании сети трехпрограммного вещания наилучшие результаты достигнуты при использовании методов A2 – B2 – K;

246

–при планировании сети трехпрограммного вещания тривиальный алгоритм А1 – А1 – А1, который в настоящее время используется в России для планирования частотных присвоений, обеспечивает количество присвоений для первой программы 100%, для второй – 84%, для третьей – 23%, тогда как лучший из рассмотренных методов A2 – B2 – K обеспечивает для первой программы – 100%, для второй – 100%, для третьей – 71%;

–предлагаемые в диссертации методы оптимального группового планирования обеспечивают существенный выигрыш в количестве осуществленных частотных присвоений (в рассмотренном примере выигрыш 16% для второй программы и 48% для третьей), т.е. позволяют в значительной степени повысить эффективность использования частотного ресурса;

–результаты планирования развития сети в значительной мере зависят от того, какими алгоритмами производилось ее планирование на начальном этапе;

–методы позволившие добиться экономии частотного ресурса при назначении каналов передатчикам первой программы, не оказывались наилучшими при последующем увеличении числа программ, т.е. подтвердилось известное в теории графов свойство – результат раскраски во многом зависит от структуры графа, способа «подачи» (ранжирования) вершин для раскраски и метода раскраски.

7.Разработаны алгоритм и программное обеспечение автоматизированной системы оптимального частотного планирования (синтеза) и анализа электромагнитной обстановки в сетях радиовещания. Разработанная автоматизированная система является универсальным и удобным инструментом для проведения исследований, связанных с оптимизацией частотных планов, технических параметров сетей радиовещания, работающих в различных диапазонах частот, использующих различные системы вещания (аналоговые и цифровые, с амплитуднуой, частотной и квадратурной амплитудной модуляцией). Система работает в диалоговом режиме, имеет вид законченной системы с возможностями ее развития.

247

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ К ПЯТОМУ РАЗДЕЛУ

5.1Носов В.И., Кокорев А.В., Ахтырский В.Н., Воинцев Г.А. Использование ЭВМ для расчета числа частотных каналов сети ТВ вещания // Электросвязь. – 1985. – № 7. – С. 43 – 46.

5.2Сети телевизионного и звукового ОВЧ ЧМ вещания: Справоч-

ник/М.Г. Локшин, А.А. Шур, А.В. Кокорев. – М.: Радио и связь, 1988. – 144 с.

5.3Документы МККР. – Женева, 1982. – т. XI.

5.4Инструкция по определению экономической эффективности использования новой техники, изобретений и рационализаторских предложений в отрасли связь. МС СССР, Техническое управление. – М.: Связь, 1980. – 112 с.

5.5Автоматизированная система оптимального проектирования сетей ТВ и ОВЧ ЧМ вещания: Отчет / НЭИС; Руководитель работы Носов В.И.. № гр. 8102775; инв. № 02840016934. – Новосибирск, 1983. – 142 с.

5.6Яковлев А.Ф. Метод граничных сетей для представления и обработки географической информации в ЭВМ. – М.: ВЦ АН СССР. – 1982. – 185 с.

5.7Носов В.И., Воинцев Г.А. Сети наземного телевизионного вещания. Учебное пособие. – Новосибирск.: НЭИС, 1991. – 48 с.

5.8Носов 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.

5.9. Носов В.И., Ахтырский В.Н., Воинцев Г.А., Глубоковская Т.П., Шкитина Д.С. Анализ эффективности частотного плана сети ОВЧ ЧМ сети вещания (программная документация). ВНТИ центр, № 1(70), инв. № 50850000457, 1984 г. – 89 с.

5.10Носов В.И., Ахтырский В.Н. Об одном методе оценки электромагнитной совместимости радиосредств на ЭВМ. / Всесоюзная НТК, Новосибирск, 1981 г.– С. 178 - 179.

5.11Носов В.И., Ахтырский В.Н., Воинцев Г.А. Исследование электромагнитной совместимости различных структур ТВ сети. / НТК ЦП НТОРЭС, Москва, 1982 г. – С. 5.

5.12Носов В.И., Ахтырский В.Н., Воинцев Г.А. Автоматизированная система синтеза и анализа сетей телевизионного вещания. / Всесоюзная НТК ЦП НТОРЭС и СОАН СССР, Новосибирск, 1985 г. – С. 223 - 225.

5.13Носов В.И., Воинцев Г.А. Моделирование передающей сети цифрового радиовещания в диапазоне 100...108 МГц. / Всесоюзная НТК ЦП НТОРЭС, Новосибирск, 1987 г. – С. 117.

5.14Носов В.И., Воинцев Г.А. Методика разработки частотного плана сети ТВ вещания. / НПК МС РСФСР, НТОРЭС, Челябинск, 1990 г. – С. 5.

248

5.15Носов В.И., Воинцев Г.А. Экспериментальная проверка применимости алгоритмов частотного планирования в группе ТВ станций. / Российская НТК, Новосибирск, 1995 г. – С. 58 - 60.

5.16Носов В.И., Ахтырский В.Н., Воинцев Г.А., Архипов С.Н. Автоматизированная система оптимального проектирования сетей ТВ и ОВЧ ЧМ вещания. Выработка критерия оптимизации. / Научный руководитель Носов В.И. – Научно-технический отчет № 81027775, Новосибирск, 1981 г. – 94 с.

5.17Носов В.И., Ахтырский В.Н., Воинцев Г.А., Архипов С.Н. Автоматизированная система оптимального проектирования сетей ТВ и ОВЧ ЧМ вещания. Разработка комплекса алгоритмов автоматизированной системы распределения частотных присвоений. / Научный руководитель Носов В.И. – Научно-технический отчет № 01840006094, Новосибирск, 1984 г. – 54 с.

5.18Носов В.И., Ахтырский В.Н., Воинцев Г.А., Дикусар Ю.Г. Система автоматизированного распределения частотных присвоений в сетях ТВ и ОВЧ ЧМ вещания. Разработка программного обеспечения автоматизированной системы оптимизации частотных присвоений передающих сетей ТВ и ОВЧ ЧМ вещания. / Научный руководитель Носов В.И. – Научнотехнический отчет № 01840006094, Новосибирск, 1986 г. – 144 с.

5.19Носов В.И., Ахтырский В.Н., Воинцев Г.А., Ландарь В.А. Разработка математических моделей , алгоритмов и программ для расчета ЭМС сетей ТВ и ОВЧ ЧМ вещания. Разработка программы расчета ЭМС передающих ОВЧ ЧМ станций. / Научный руководитель Носов В.И. – Научнотехнический отчет № 01860009347, Новосибирск, 1986 г. – 36 с.

5.20Носов В.И., Ахтырский В.Н. Программное обеспечение поэтапной оценки ЭМС комплекса радиосредств. / Всесоюзная НТК, Новосибирск, 1981 г. – С. 32.

5.21Носов В.И., Ахтырский В.Н. Автоматизированная система планирования сети маломощных ретрансляторов. / НТ семинар НТОРЭС, Новосибирск, 1986 г. – С.1.

5.22Носов В.И., Ахтырский В.Н. Автоматизированная система анализа

иназначения частот в сети маломощных ТВ ретрансляторов выделенного региона. / НТК НТОРЭС, Новосибирск, 1989 г. – С. 166 - 167.

249

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В работе обоснована и решена проблема создания автоматизированной системы оптимального планирования сетей радиовещания для: разработки оптимальных (в смысле использования ограниченного частотного ресурса при выполнении условий электромагнитной совместимости) текущих и перспективных частотных планов сетей наземного звукового и телевизионного вещания, использующих системы аналоговые с частотной и амплитудной модуляцией и цифровые с относительной фазовой и квадратурной амплитудной модуляцией; оптимизации местоположения и технических параметров (мощности передатчика, высоты подвеса антенны) передающих радиотелевизионных станций с учетом рельефа местности.

Основные результаты полученные в работе

1.Проанализированы технические основы планирования сетей радиовещания и выбраны основные исходные соотношения, необходимые для проведения дальнейших исследований.

2.Проанализированы показатели эффективности оптимизации частотных присвоений в передающих радиовещательных сетях. Даны определения показателей эффективности, представлена методика расчета и предложены возможные области их применения.

3.Для оптимизации частотных присвоений предложены новые показатели эффективности – коэффициент взаимного влияния (КВВ), коэффициент использования передатчика, коэффициент затрат на радиовещательную сеть. Показано, что КВВ является более точным критерием, чем существующие минимальная напряженность поля и координационное расстояние.

4.Анализ всех критериев оптимизации частотных присвоений позволил придти к следующему выводу: чтобы выбрать тот или иной критерий, необходимо правильно оценить обстановку ( каким передатчиком присваиваются частоты - с одинаковыми параметрами или нет), задаться точностью,

скоторой нужно определить оптимальность присвоенного канала, учитывая имеющиеся ресурсы машинного времени, и времени за которое нужно спланировать сеть.

5.Анализ существующих методов распределения каналов в однородных сетях показал, что общим для всех рассмотренных методов является линейное распределение местоположения передатчиков и номеров частотных каналов. Использование существующих методов распределения каналов в однородных сетях весьма затруднительно для синтеза таких сетей на ЭВМ.

6.Для синтеза на ЭВМ модели однородной сети радиовещания необ-

250

ходимо определить расположение передатчиков, работающих в совмещенных каналах, поэтому предлагается использовать простую универсальную модель однородной сети. В этой модели сети передающие станции, помещенные в центры шестиугольников с одинаковыми номерами, образуют ромбы совмещенных каналов. Поскольку расстояние между передатчиками, работающими в совмещенных каналах одинаково, его нетрудно определить из геометрии сети.

Таким образом, в предложенной универсальной модели однородной сети ее относительный модуль r0 однозначно определяет количество необходимых частотных каналов.

7.Использование рассмотренных методов частотного планирования в регулярной однородной сети полезно при моделировании сети радиовещания

иоценке влияния еѐ технических параметров, расстояния между станциями на число используемых частотных каналов и технико экономические показатели.

Ограниченность применения линейных методов частотного планирования заключается в идеализации территориального размещения станций, условий распространения и в однородности технических параметров станций.

8.Введено понятие дисковости геометрического графа сети радиовещания и предложено учитывать это свойство при распределении каналов с использованием задачи о раскраске графа.

9.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.

10.С использованием разработанной математической модели рассчитаны относительные защитные отношения при воздействии на вход приемника с АМ 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 и при различных величинах технических параметров канала передачи.

11.Произведено сравнение кривых относительного защитного отношения для систем стереофонического звукового радиовещания с ЧМ и предлагаемой с АМ ОБП. Из анализа проведенного сравнения 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

251