635_Nosov_V.I._Optimizatsija_parametrov_setej__

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.

12.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 [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, 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, легко может быть использована для расчетов при любых видах модуляции и системах вещания.

13.Разработана методика для определения величины защитного отно-

шения Азо при совпадающих несущих частотах полезного и мешающего передатчиков, т.е. при работе полезного и мешающего передатчиков в совмещенных каналах. Результаты расчетов величин защитных отношений в совмещенных каналах по предлагаемой методике с высокой степенью точности совпадают с рекомендациями МККР. 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 защитного отношения при совпадающих несущих частотах полезного и мешающего передатчиков.

14.Анализ причин неоптимальности существующих методов частотного планирования показал, что они вызваны наложением запрета на раскраску в один цвет вершин, находящихся от рассматриваемой вершины 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. Следовательно, для получения раскраски близкой к оптимальной необходимо ввести ограничение на расстояние между вершинами при их раскраске в один цвет.

15.Предложена и разработана теория оптимального частотного планирования сетей радиовещания основанная на задаче о раскраске вершин графа с использованием предложенного метода координационных колец, которые

252

строятся для каждого планируемого передатчика путем расчета предложенного показателя эффективности частотных присвоений – коэффициента взаимного влияния рассматриваемых пар передатчиков (полезного и мешающего).

16.На основе предложенного метода координационных колец разработана автоматизированная система оптимального частотного планирования сетей радиовещания, с использованием которой проведена оптимизация частотного плана однородной сети регулярной структуры содержащей 900 передатчиков. Полученный результат совпал с известным, полученным другим методом, что дает основание утверждать об эффективности работы предложенного метода.

17.Разработанная автоматизированная система с использованием предложенного метода координационных колец была использована для оптимизации фрагмента частотного плана Европейской территории России площадью 2736 кв. км, составленного с использованием другого метода. Анализ существующего и вновь составленного с использованием предложенного метода координационных колец частотных планов показал, что вновь составленный план, без каких либо дополнительных затрат, обеспечивает приращение площади вещания на 478000 кв. км.

Таким образом, проведенные расчеты показали, что предложенный для частотного планирования сетей радиовещания новый метод координационных колец обеспечивает высокую эффективность и при планировании реальных сетей.

18.Разработаны эвристические алгоритмы для частотного планирования сетей радиовещания на основе задачи о раскраске вершин графа при использовании алгоритмов типа «вершина – краска» и « краска – вершина». Показано, что удачный выбор критериев и правил ранжирования вершин и цветов, адекватных условиям раскраски и характеристикам графа сети радиовещания, позволяют получить близкие к оптимальным решения задачи.

19.Разработана новая методика определения оптимального шага сетки частот (минимального разноса по частоте передатчиков, работающих в соседних каналах). Для реализации предлагаемого метода разработана новая методика распределения частотных присвоений в сети регулярной структуры на основе координационных колец с использованием частично упорядоченных множеств и диаграмм Хасса, которая дает возможность строить раскраски сети и получать оценки хроматического числа. В результате расчетов, проведенных по предлагаемой методике впервые получено, что с увеличением высоты подвеса антенн уменьшается полоса используемых частот и для системы вещания моно РВ-1 оптимальный шаг сетки составляет 26 кГц при HA = 150 м и 20 кГц при HA = 300 м, а в настоящее время используется шаг

30кГц. Для стерео РВ-5 оптимальным шагом является 110 кГц при HA = 150 м и 130 кГц при HA = 300 м, а используется шаг 30 кГц. Для системы стерео РВ-4 оптимальным шагом при HA = 300 м является 100 кГц, который и ис-

253

пользуется в сети.

Предложенная методика может быть использована для повышения эффективности использования спектра частот, выделяемого для радиовещания, как в действующих, так и во вновь вводимых диапазонах частот.

20.Разработан метод оптимизации единичных частотных присвоений использующий правило FIFO – первый пришел первый вышел, которая входит в состав автоматизированной системы оптимизации частотных присвоений передатчикам сети ОВЧ ЧМ звукового радиовещания, внедренной в промышленную эксплуатацию на ГВЦ МС СССР.

21.Разработана методика определения минимально необходимого количества каналов в сети регулярной структуры при использовании цифрового звукового радиовещания в диапазоне ОВЧ, основанная на предложенной автором универсальной модели однородной сети. Анализ результатов, полученных при реализации предложенной модели на ЭВМ показал, что для построения сети ЦРВ при высоте передающей антенны H = 300 м, модуле сети

R =150 км (Rз = 87 км), h = 50 м даже при использовании однократной ФМ, минимально необходимое число частотных каналов Смин = 7, т.е. построить одночастотную сеть ЦРВ, как предлагали многие авторы, не представляется возможным. Разработанный метод машинного анализа передающих сетей радиовещания, моделируемых как однородные и регулярные. позволяет исследовать количественные взаимозависимости необходимого числа частотных каналов при заданных защитных отношениях, высоте подвеса передающей антенны, расстоянии между соседними станциями, помехозащищенности приемных антенн и степени холмистости местности. Полученные результаты могут быть использованы при разработке и проектировании сети цифрового радиовещания в диапазоне 100...108 МГц.

22.Разработана методика определения оптимальных техникоэкономических показателей однородной сети радиовешания на основе предложенного показателя эффективности приведенных затрат на еденицу площади вещания.

23.На основе разработанной методики с использованием предложенной универсальной модели однородных сетей создана машинная модель однородной сети радиовещания, позволяющая при заданном числе каналов синтезировать структуру однородной сети или же при заданной структуре сети определить необходимое число частотных каналов для обеспечения сплошного покрытия территории радиовещанием.

24.Разработана новая система анализа сетей радиовещания, использующая две подсистемы :

–левая ветвь ( в области малых расстояний R ) определяется условием обеспечения на границе зоны вещания заданного качества приема с вероятностью Y = 0,5 с учетом всех помех в сети для различных мощностей передатчиков Р;

254

– правая ветвь – условием наличия на границе зоны вещания минимально необходимой напряженности поля Емин для различного числа частотных каналов С. Естественно, что при идентичных параметрах P, HА и С зона обслуживания РТС будет больше, а число станций на заданной территории меньше в области беспомеховой работы.

25.Результаты расчетов не только подтвердили приведенные в [4.5] выводы об эффективности применения высоких антенных опор, но и позволили установить количественную связь между необходимым числом частотных ТВ каналов и высотой опор. Расчеты показали также, что для 100% охвата территории однопрограммным ТВ вещанием в первом диапазоне при Н

=350 м и Р = 5 кВт необходимо 12 каналов, что согласуется с результатами, приведенными в [4.5].

26.Используя зависимости Нмин = (R, Р, С, A, ID) (рис. 4.4), можно получить оптимальное сочетание этих параметров и использовать их при

планировании реконструкции и развития реальной ТВ сети. Для этого была взята трехпрограммная ТВ сеть части европейской территории СССР, площадью S = 2736 тыс. км2. Эта сеть включает как действующие, так и планируемые передатчики и имеет средний модуль Rср 92 км. Для этого модуля оптимальными техническими параметрами в IV—V диапазоне при использовании простого СНЧ А = 30 дБ являются С = 36, Р = 25 кВт, Н = 240 м.

27.Разработана методика, позволяющая для фрагментов реальных сетей радиовещания, включающих действующие станции с заданными координатами и известными высотами подвеса антенн и излучаемыми мощностями с использованием градиентного метода определять оптимальные высоты подвеса антенн для вновь вводимых передающих станций.

28.Предложены и разработаны новые показатели (эквивалентных окружностей, статистический и матричный) эффективности построения сетей радиовещания, на основе которых была определена эффективность построения фрагмента сети телевизионного вещания Европейской территории СССР, включающей 350 мощных передатчиков. Рассматриваемая сеть имеет невы-

сокую эффективность 1 = 0,33 и 2 = 0,335 (однородная сеть регулярной структуры имеет 1 = 0,18 и 2 = 0), поэтому необходимо рассматривать вопрос о ее оптимизации. Высокую точность оценки эффективности сети дают методы статистической и матричной оценок. Применение последнего более предпочтительно, так как он позволяет определить непосредственно все рассчитываемые площади, обладает наглядностью и может быть использован в диалоговой системе проектирования сети.

29. Предлагается использовать нерегулярную цифровую модель местности, которая позволяет с достаточной для практических расчетов степенью точности определять напряженность полей сигналов и помех в сетях ТВ и ОВЧ ЧМ вещания. При этом значительно уменьшается трудоемкость созда-

255

ния такой ЦММ, по сравнение с ЦММ регулярной (матричной) структуры особенно для больших регионов.

30.С использование предложенной нерегулярной цифровой модели местности была выбрана (из известных) модель расчета напряженности поля

сучетом рельефа местности и экспериментальных данных. Эта модель используется для расчета напряженности поля на полузакрытых и закрытых пролетах.

31.С использованием результатов проведенных исследований (подразделы 4.4 и 4.5) были составлены цифровые модели местности Иркутской, Читинской областей и Бурятии. С учетом рельефа местности и использованием предложенного автором метода координационных колец были оптимизированы частотные планы развития сетей телевизионного вещания этих регионов. Было также проведено исследование влияния рельефа местности на количество удовлетворенных частотных заявок. Так, для Иркутской области из 350 планируемых передатчиков с учетом рельефа местности частотные каналы были присвоены 343 передатчикам ( 98 %), а без учета рельефа местности только 231 передатчику (66 %). Таким образом, учет реального рельефа местности позволил в рассматриваемом случае увеличить количество удовлетворенных частотных заявок на 32 % , т.е. является одним из существенных факторов улучшения электромагнитной совместимости в сетях наземного телевизионного и звукового радиовещания.

32.Разработаны алгоритм и программное обеспечение для распределения частотных каналов в сети радиовещания с использованием предложенного в диссертации метода координационных колец, которые были проверены на тесте в виде регулярной однородной и фрагменте реальной сети.

На основе результатов, полученных при использовании предложенного метода координационных колец можно сделать вывод о его высокой эффективности и целесообразности его использования для планирования сетей телевизионного и звукового радиовещания.

33.Проведено экспериментальное исследование разработанных эвристических алгоритмов для оптимального частотного планирования типа «вершина – краска» и «краска – вершина» с различными правилами ранжирования цветов и вершин. Результаты проведенных экспериментальных исследований этих алгоритмов подтвердили известное в теории графов свойство – результат раскраски во многом зависит от структуры графа, способа «подачи» (ранжирования) вершин для раскраски и метода раскраски.

34.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 диа-

256

пазонах 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.

257

Д.т.н., профессор Носов Владимир Иванович

ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ СЕТЕЙ НАЗЕМНОГО ТЕЛЕВИЗИОННОГО И ЗВУКОВОГО ВЕЩАНИЯ

Редактор: Буров П.Н. Корректор: Шкитина Д.С.

Лицензия №020475, январь 1998г.

Формат бумаги 62х84 1/16, отпечатано на ризографе, шрифт №10, изд. л. . Заказ №_____, тираж – ___ экз.

Типография СибГУТИ 630102, Россия, Новосибирск, ул. Кирова, 86

258