Утверждено решением ГКРЧ от 10 марта 2011 г. № 11-11-04

Утверждено
решением ГКРЧ
от 10 марта 2011 г.
№ 11-11-04
НОРМЫ
НА КРИТЕРИИ ЧАСТОТНОГО ПЛАНИРОВАНИЯ ДЛЯ
РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ ЦИФРОВОГО ТЕЛЕВИЗИОННОГО
ВЕЩАНИЯ СТАНДАРТА DVB-H
Разработаны федеральным государственным унитарным предприятием
«Научно-исследовательский инстут радио»
Москва 2011
Содержание
1. Термины и определения ............................................................................................. 3
2. Нормы на критерии планирования ......................................................................... 4
2.1. Коэффициент и мощность шума приемника ....................................................... 4
2.2. Отношение сигнал/шум и минимальный уровень сигнала на входе приемника
.......................................................................................................................................... 4
2.3. Усиление приемной антенны................................................................................. 7
2.4. Потери на проникновение в здания и транспортные средства .......................... 7
2.5. Ослабление сигнала в зависимости от высоты приемной антенны .................. 8
2.6. Охват мест приема .................................................................................................. 8
2.7. Минимальная медианная напряженность поля ................................................... 8
3.8. Защитные отношения ........................................................................................... 13
Список использованных источников ........................................................................ 15
2
1. Термины и определения
Для системы DVB-H в соответствии с европейскими нормативными
документами [1,2] рассматриваются четыре класса приема.
Портативный прием
Портативный прием определяется как неподвижный (стационарный прием)
или прием на очень низкой скорости (пешеходный прием). Портативный прием
классифицирован на два класса:

Класс A: портативный наружный прием с внешней или
интегрированной антенной на высоте не менее 1,5 м от земли, на
скорости до 3 км/ч или в стационарном режиме.

Класс
B:
портативный
внутренний
прием
с
внешней
или
интегрированной антенной на высоте не менее 1,5 м от земли, на
скорости до 3 км/ч или в стационарном режиме, на первом этаже в
комнате с окном во внешней стене.
Предполагается, что во время трансляции вокруг приемника него не
перемещаются крупногабаритные объекты.
Предполагается, что на практике для портативного приема внутри зданий
(Класс В) условия приема будут сильно различаться в зависимости от этажа здания,
на котором осуществляется прием, характеристик материала, из которого
выполнены стены здания, а также от расположения приемника на этаже. Кроме
этого при портативном приеме возможно затенение приемника DVB-H его
владельцами.
Мобильный прием
Мобильный прием классифицирован на два класса:

Класс C: прием в движущемся транспортном средстве (автомобиль,
автобус и т.д.), приемник связан с внешней антенной транспортного
средства, расположенной на высоте не менее 1,5 м от земли.

Класс D: прием в движущемся транспортном средстве (например,
автомобиль, автобус, и т.д.), приемник не связан с внешней антенной
транспортного средства; с внешней или интегрированной антенной; на
высоте не менее 1,5 м от земли.
Предполагается, что приемник движется и/или вокруг него перемещаются
крупногабаритные объекты. Не рассматривается случай приема в полностью
экранированных транспортных средствах.
3
Репрезентативная высота приемной антенны
Для РЭС стандарта DVB-H медианная напряженность рассчитывается для
высоты приемной антенны 1,5 м вне зданий.
Для РЭС DVB-T медианная напряженность высота приемной антенны
зависит от типа местности и равна (репрезентативная высота):
- для города – 30 м;
- для пригорода – 20 м;
- для сельской местности – 10 м.
2. Нормы на критерии планирования
2.1. Коэффициент и мощность шума приемника
Для решения задач частотного планирования коэффициент шума приемника
DVB-H должен приниматься равным 6 дБ.
При коэффициенте шума 6 дБ Мощность шума на входе приемника при
коэффициенте шума 6 дБ составляет -99,2 дБм для канала шириной 8 МГц (ширина
сигнала DVB-H 7,61 МГц).
2.2. Отношение сигнал/шум и минимальный уровень сигнала на входе
приемника
Минимальный уровень сигнала на входе приемника DVB-H, Pmin,
необходимый для качественного приема сигналов DVB-H, определяется исходя из
уровня шумов приемника по следующей формуле:
Pmin = - 99,2 + C/N
[дБм],
где
С/N [дБ] – минимальное отношение сигнал/шум для заданных параметров
передачи сигнала DVB-H (тип модуляции, скорость канального кодирования и
скорость кодирования MPE-FEC).
В таблицах 2.1 – 2.2 представлены значения C/N для портативного и
мобильного приемов, которые должны использоваться для частот УВЧ.
Таблица 2.1. Значения С/N, для портативного приема DVB-H
(MFER=5%).
4
Модуляция
Скорость
кода
Скорость
кода MPEFEC
QPSK
1/2
2/3
16-QAM
1/2
2/3
64-QAM
1/2
2/3
С/N, дБ
(прием вне
помещений,
PO)
1/2
С/N, дБ
(прием
внутри
помещений,
PI)
6.6
2/3
6.8
7.8
3/4
7.0
8.0
5/6
7.2
8.2
7/8
7.4
8.4
2/3
9.8
10.8
3/4
10
11
5/6
10.2
11.2
7/8
10.4
11.4
2/3
12.8
13.8
3/4
13
14
5/6
13.2
14.2
7/8
13.4
14.4
2/3
15.8
16.8
3/4
16
17
5/6
16.2
17.2
7/8
16.4
17.4
5/6
17.7
18.7
7/8
17.9
18.9
2/3
20.6
21.6
3/4
20.8
21.8
5/6
21
22
7.6
В настоящее время измеренная величина минимального уровня сигнала на
входе серийно выпускаемого портативного приемника, интегрированного с
абонентским терминалом подвижной связи стандарта GSM, составляет
-70 (+/- 5) дБм. В дальнейшем следует ожидать улучшения характеристик в новых
поколениях приемных устройств. При планировании передающих сетей
необходимо учитывать величину минимального уровня сигнала, определяемую для
абонентских приемников, использование которых предполагается в сети DVB-H.
5
Таблица 2.2. Значения С/N для мобильного приема DVB-H (MFER=5%).
Модуляция
Скорость
кода
QPSK
1/2
2/3
16-QAM
1/2
2/3
64-QAM
1/2
2/3
Последние
Скорость С/Nmin,
кода
дБ
MPE-FEC
1/2
8.5
2/3
9.0
3/4
9.5
5/6
10
7/8
10.5
2/3
12
3/4
12.5
5/6
13.5
7/8
14.5
2/3
15
3/4
15.5
5/6
16.5
7/8
17.5
2/3
18
3/4
18.5
5/6
19.5
7/8
20.5
5/6
21.5
7/8
22.5
2/3
25
3/4
25.5
5/6
27
исследования
Скорость при С/Nmin+3 дБ, км/ч
2k
4k
8k
474
746
474
746
474
746
МГц МГц МГц МГц МГц МГц
показывают,
911
579
456
290
228
145
866
550
433
275
216
138
456
290
228
145
114
73
273
174
137
87
68
43
что
характеристики
DVB-H
приемники могут устойчиво работать в режиме 8K при смещениях спектра
вследствие эффекта Доплера до 250 Гц. Прогнозируется, что в ближайшие годы
характеристики DVB-H приемников еще больше улучшатся, что снимет
необходимость учета эффекта Доплера при планировании DVB-H сетей [1].
6
2.3. Усиление приемной антенны
В таблице 2.3 представлены значения усиления интегрированной и внешней
антенн для приемников DVB-H, выполненных в форме сотового телефона.
В таблице 2.4 представлены значения усиления внешней автомобильной
антенны.
Таблица 2.3 Коэффициент усиления интегрированной и внешней
антенны приемника DVB-H, выполненного в форме сотового телефона.
Частота
ТВ канал
Коэффициент усиления (дБи)
Интегрированная антенна
Внешняя антенна
474 МГц
21 ТВк
-10
-3
698 МГц
49 ТВк
-7
0
858 МГц
69 ТВк
-5
+3
Таблица 2.4. Типовые значения коэффициента усиления внешней
автомобильной антенны.
Полоса частот
Каналы
Коэффициент усиления
Полоса IV (470-582 МГц)
21-34 ТВк
- 2 дБд
Полоса V (582-862 МГц)
35-69 ТВк
- 1 дБд
2.4. Потери на проникновение в здания и транспортные средства
В таблице 2.4 представлено среднее значение и разброс потерь на
проникновение в здание.
Таблица 2.4. Потери на проникновение в здание
Полоса частот
Среднее значение потерь
Среднеквадратическое
отклонение, b
470-862 МГц
11 дБ
6 дБ
В таблице 2.5 представлено среднее значение и разброс потерь на
проникновение в автомобиль
Таблица 2.5. Потери на проникновение в автомобиль
Полоса частот
Среднее значение потерь
Среднеквадратическое
отклонение, b
470-862 МГц
8 дБ
2 дБ
7
2.5. Ослабление сигнала в зависимости от высоты приемной антенны
В таблице 2.6 приведены значения ослабления напряженности поля
(поправки по высоте приемной антенны) при снижении высоты приемной антенны
с репрезентативной высоты до 1,5 м для различных типов местности.
Таблица 2.6 Поправки по высоте приемной антенны
(при пересчете поля с репрезентативной высоты на 1,5 м).
Частота
Тип местности
Сельская местность
Пригород
Город
500 МГц
11 дБ
16 дБ
22 дБ
800 МГц
13 дБ
18 дБ
24 дБ
2.6. Охват мест приема
В таблице 2.7. приведен требуемый охват мест приема для портативного и
мобильного приемов
Таблица 2.7. Требуемый охват мест приема
Диапазон значений
Портативный прием
Мобильный прием
Минимальный
90%
95%
Максимальный
95%
99%
2.7. Минимальная медианная напряженность поля
Значения минимальной медианной напряженности поля рассчитываются по
следующих формулам:
Pn = F + 10 log10 (k T0 B)
Ps min = C/N + Pn
Aa = GD + 10 log10 (1,64 · 2/4)
φ min = Ps min – Aa
Emin = φmin + 120 + 10 log10 (120) =
φ min + 145,8
Emed = Emin + Pmmn + Cl + Lh
при портативном приеме Класса
А и мобильном приеме Класса С
Emed = Emin + Pmmn + Cl + Lh + Lb
при портативном приеме Класса
В (внутри помещения)
8
Emed = Emin + Pmmn + Cl + Lh + Lv
при мобильном приеме Класса D
Emedплан = Emed + Среал
где:
Ps min:
F:
k:
T0:
B:
минимальная мощность сигнала на входе приемника (дБВт);
коэффициент шума приемника (дБ);
постоянная Больцмана (k = 1,38  10–23) Дж/K;
абсолютная температура (T0 = 290 K);
ширина шумовой полосы приемника (7,61 × 106 Гц для канала
8 МГц);
C/N:
Pn :
Aa :
:
GD:
требуемое отношение сигнал/шум на входе приемника (дБ)
мощность шума на входе приемника (дБВт);
эффективный раскрыв антенны (дБм2);
длина волны (м);
усиление антенны относительно полуволнового диполя (дБ);
φmin:
минимальная плотность потока мощности в месте приема,
дБ(Вт/м2);
Emin:
минимальная напряженность поля в месте приема (дБ(мкВ/м))
Emed:
минимальная медианная напряженность поля дБ(мкВ/м);
Emedплан:минимальная медианная напряженность поля для планирования
DVB-H, дБ(мкВ/м);
Среал:
поправка на реализацию, дБ;
Pmmn:
поправка на индустриальный шум (дБ);
Lb:
потери при проникновении в здание (дБ);
Lv:
потери при проникновении в транспортное средство (дБ);
Lh:
потери при уменьшении высоты (между репрезентативной
высотой и 1,5 м над уровнем земли) (дБ);
Cl:
поправочный коэффициент местоположений (дБ).
Эквивалентное напряжение на входе приемника вычисляется по следующей
формуле:
Us min = Ps min + 120 +10 log10 R
где,
Us min: минимальное эквивалентное напряжение на входе приемника, на
75 Ом (дБмкВ)
R: входное полное сопротивление приемника (R = 75 Ом).
9
При расчетах принимается, что принимаемый сигнал имеет логарифмически
нормальное распределение и таким образом поправочный
местоположений, Cl, вычисляется по следующей формуле:
коэффициент
Cl =  х ,
где:
:
коэффициент распределения, равный 0,52 для 70%, 1,28 для 90%,
1,64 для 95% и 2,32 для 99%
:
стандартное отклонение, принимаемое равным 5,5 дБ при приеме
вне помещений (Классы А,С).
Стандартное
отклонение
сигнала
внутри
здания
(Класс
В)
или
транспортного средства (Класс D) определяется по следующей формуле:
 В, D   А2 ,С   b2/ v
дБ,
где:
А,С : стандартное отклонение вне помещений, А,С = 5,5 дБ;
b,v : стандартное отклонение ослабления сигнала при проникновении
в здание - b, или в транспортное средство - v ,дБ (см раздел
2.4).
На основании результатов измерений на опытных сетях DVB-H в г. Москва,
проведенных в 2009 г., поправка на реализацию Среал составляет не менее 4 дБ. По
результатам будущих
пересмотрено.
измерений
значение
поправки
Среал
может
быть
В таблицах 2.8 – 2.9 приведены примеры расчета минимальной медианной
напряженности поля для четырех Классов А и D приема DVB-H.
Медианная напряженность поля рассчитана для частот 500 МГц для
различных отношений сигнал/шум, C/N.
10
Таблица 2.8. Минимальная медианная напряженность поля для
портативного приема снаружи зданий, Класс А.
(диапазон IV: частота 500 МГц; вероятность приема: 70% и 95% мест).
Параметры
Размерность
Отношение C/N, дБ
2
Мин. мощность сигнала на входе приемника
Ps min (дБВт)
Эффективный раскрыв антенны
14
20
26
-127,2 -121,2 -115,2 -109,2 -103,2
Мин. эквивалентное напряжение на входе Us min (дБмкВ)
приемника, 75 Ом
Усиление антенны относительно п/в диполя
8
12
18
GD (дБ)
24
30
36
-89,9
-83,9
-77,9
56
62
68
65
71
71
77
-12
Aa (дБм )
2
-25,3
Мин. плотность потока мощности в месте min дБ(Вт/м )
приема
2
-101,9 -95,9
Минимальная напряженность поля в месте Emin (дБ(мкВ/м))
приема
44
50
Поправка на влияние индустриального шума
Pmmn (дБ)
0
Поправка на реализацию
Среал, дБ
4
1
Вероятность охвата мест: 70%
Поправочный коэффициент местоположений
Мин. мед. напряженность поля на высоте 1,5 м
для 50% времени и 50% мест
Cl (дБ)
Emed1,5
дБ(мкВ/м)
3
47
53
59
Вероятность охвата мест: 95%
Поправочный коэффициент местоположений
Мин. мед. напряженность поля на высоте 1,5 м
для 50% времени и 50% мест
Cl (дБ)
Emed1,5
дБ(мкВ/м)
9
53
59
65
Поправка на реализацию не включена в приведенные в таблице величины минимальной медианной
напряженности поля и должна учитываться отдельно.
1
11
Таблица 2.9. Минимальная медианная напряженность поля для
мобильный прием, Класс D.
(диапазон IV: частота 500 МГц; вероятность приема: 90% и 99% мест).
Параметры
Размерность
Отношение C/N, дБ
2
Мин. мощность сигнала на входе приемника
Ps min (дБВт)
Эффективный раскрыв антенны
14
20
26
-127,2 -121,2 -115,2 -109,2 -103,2
Мин. эквивалентное напряжение на входе Us min (дБмкВ)
приемника, 75 Ом
Усиление антенны относительно п/в диполя
8
12
18
GD (дБ)
24
30
36
-89,9
-83,9
-77,9
56
62
68
76
82
82
88
-12
Aa (дБм )
2
-25,3
Мин. плотность потока мощности в месте min дБ(Вт/м )
приема
2
-101,9 -95,9
Минимальная напряженность поля в месте Emin (дБ(мкВ/м))
приема
Поправка на влияние индустриального шума
Потери при проникновении в транспортное
средство
Поправка на реализацию2
44
50
Pmmn (дБ)
0
Lv (дБ)
7
Среал, дБ
4
Вероятность охвата мест: 90%
Поправочный коэффициент местоположений
Cl (дБ)
Мин. мед. напряженность поля на высоте 1,5 м Emed1,5 дБ(мкВ/м)
для 50% времени и 50% мест
7
58
64
70
Вероятность охвата мест: 99%
Поправочный коэффициент местоположений
Cl (дБ)
Мин. мед. напряженность поля на высоте 1,5 м Emed1,5 дБ(мкВ/м)
для 50% времени и 50% мест
13
64
70
76
Поправка на реализацию не включена в приведенные в таблице величины минимальной медианной
напряженности поля и должна учитываться отдельно.
2
12
3.8. Защитные отношения
В таблицах 2.11 – 2.12 приведены защитные отношения для DVB-H при
помехах от систем DVB-T/H.
Таблица 3.18. Защитные отношения для сигнала DVB-H при помехе в
совмещенном канале от сигнала DVB-T / H для разных видов приема
полезного сигнала DVB-H
Модуляция
QPSK
QPSK
16-QAM
16-QAM
Кодовая
скорость
1/2
2/3
1/2
2/3
Защитные отношения, дБ
Портативный прием
Мобильный прием
(Класс A и B)
(Класс C и D)
9,5
9,5
12,5
12,5
15,5
15,5
18,5
18,5
Таблица 3.19. Защитные отношения для сигналов DVB-H при помехе
от сигналов DVB-T / H по соседним каналам (N-1) и (N+1)
Канал
Защитное отношение
N-1
-30
N+1
-30
Для перекрывающихся каналов, при отсутствии данных измерений, и если
ширина полосы перекрытия полезного и мешающего сигналов меньше 1 МГц,
защитное отношение А должно быть экстраполировано из защитного отношения
для совмещенного канала по формуле:
А=
CCI +10 log10 (BO/BW)
где:
CCI : защитное отношение при помехе в совмещенном канале;
BO: ширина полосы частот (МГц), в которой перекрываются два сигнала
DVB-T;
BW: ширина полосы частот (МГц) полезного сигнала;
Если вышеприведенная формула дает результат A < -30 дБ, то принимается
защитное отношение равное – 30 дБ.
Поскольку система DVB-H на физическом уровне полностью совпадает с
системой DVB-T, включая и спектр излучаемого сигнала, то с точки зрения
помехового влияния на РЭС других служб РЭС системы DVB-T и DVB-H могут
13
рассматриваться как эквивалентные [3-4]. По этой причине для оценки помехового
влияния РЭС DVB-H на РЭС других служб могут использоваться защитные
отношения, применяемые в настоящее время для системы DVB-T [5-7].
Несмотря на то, что дополнительное кодирование MPE-FEC повышает
помехоустойчивость системы DVB-H по сравнению с системой DVB-T, но в
случаи отсутствия данных по защитным отношениям для системы DVB-H при
влиянии помех от других систем, допустимо использование защитных отношений,
применяемых для системы DVB-T.
14
Список использованных источников
1.
2.
Технический отчёт ETSI TR102 377 «Digital Video Broadcasting; DVB-H
Implementation Guidelines», 2009
Технический отчет EBU-TECH 3317 «Planning parameters for hand held
3.
reception», 2007.
Нормы 19-02 «Нормы на ширину полосы радиочастот и внеполосные
излучения радиопередатчиков гражданского применения», ГКРЧ, 2004.
4.
Решение ГКРЧ от 6 июня 2005 г. № 05-06-02-001 «О результатах внедрения
цифрового телевизионного вещания в опытных зонах и совместном
использовании полос радиочастот 174-230 МГц и 470-862 МГц наземными
системами цифрового и аналогового телевизионного вещания».
5.
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)., МСЭ.
6.
7.
Женева. 2006.
Решение ГКРЧ от 20 января 2009 г. № 09-01-03 "Об утверждении методик
оценки электромагнитной совместимости и условий совместного
использования РЭС цифрового ТВ с РЭС аналогового ТВ и РЭС других
радиослужб, а также временных норм частотно-территориального разноса
РЭС, используемых для нужд государственного управления, обороны страны,
безопасности государства и обеспечения правопорядка, с РЭС цифрового ТВ"
Рекомендация МСЭ-R BT.1368 «Критерии планирования для цифровых
наземных телевизионных служб в диапазонах ОВЧ/УВЧ»
15