Radiocommunication Study Groups - Российская телевизионная и

Radiocommunication Study Groups
Received: ________________
Subject:
Question ITU-R 60/6
DRM
Определение зоны покрытия цифровым радиовещанием стандарта DRM в
диапазоне средних волн в дневное, ночное время и в зоне фединга
1.Аннотация
В течение последних нескольких лет в некоторых странах проводились
исследования режима цифрового звукового радиовещания стандарта DRM. Часть
результатов основана на лабораторных исследованиях, другие результаты измерения не
позволяют проанализировать все аспекты приема сигналов DRM в различных условиях:
городская застройка, сельская местность, в темное и светлое время суток, а также в зоне
фединга.
Результаты измерений, приведенные в этом отчете, позволяют прогнозировать
минимальную напряженность поля, отношения сигнал шум, количество декодируемых
аудиоблоков и другие параметры, при которых возможен качественный прием сигналов
DRM в средневолновом диапазоне.
Содержание
Стр.
1 Аннотация…………………………………………………………………………………….1
2. Цель испытаний……………………………………………………………………………...2
3. Описание условий тестовых испытаний……………………………………………………2
4. Состав и технические характеристики передающего оборудования……………………..5
5. Состав приемного оборудования…………………………………………………………...7
6. Методика проведения измерений напряженности поля…………………………………...7
7. Измерения зоны покрытия цифровым вещанием стандарта DRM и в режиме АМ ……9
7.1 Измерения в светлое время суток……………………………………………………9
7.2 Измерения в темное время суток и в зоне фединга……………………………….11
8. Стационарный приём в сельской местности, в условиях городской застройки
и в мегаполисе……………………………………………………………………………….. 18
9. Заключение………………………………………………………………………………….. 19
10. Участники тестовых испытаний…………………………………………………………...21
11. Литература…………………………………………………………………………………..21
1
2. Цель испытаний
 Исследование приема сигнала DRM, в СВ диапазоне, в условиях городской
застройки и в сельской местности.
 Определение зоны уверенного приема DRM сигнала.
 Исследование возможности приема сигнала DRM в зоне распространения земной и
пространственной волн и в зоне фединга.
 Измерения параметров DRM сигнала в зонах приема (напряженность поля,
отношение сигнал-шум, процент декодирования аудио блоков).
Основной целью данных тестовых испытаний было определение более точных значений
параметров сигнала DRM для планирования DRM сетей в средневолновом диапазоне.
3. Описание условий тестовых испытаний
Средневолновый DRM передатчик был установлен на радиоцентре, находящимся
на расстоянии около 40 км от центра Москвы в населенном пункте Псарьки.
Расположение передатчика, стационарного пункта измерений и трассы, на которых
проводились мобильные измерения, показаны на Рис.2. Состав и технические
характеристики передающего оборудования приведены в Табл.1. Состав приемного
оборудования приведен в Табл.2.
Расчет ожидаемой напряженности поля в светлое время суток на различных
расстояниях от передатчика (Рис.1), необходимый для предварительного определения
границ исследуемой зоны обслуживания, проводился в программе «LFMFPLOT»,
(разработка программного обеспечения компании - MICRODATA). Проводимость почвы
была условно задана равной 3 мс, проницаемость 10.
МОСКВА
Расчётные данные:
240 км (50 dBu);
100 км (70 dBu);
150 км (60 dBu)
60 км (80 dBu)
Рис.1 – Расчетные контуры напряженности поля земной волны
2
Как видно из Рис.1, прогнозируемая напряженность поля земной волны в светлое
время суток составляет: 80 дБмкВ/м на расстоянии 60 км (возможен прием в городе); 70
дБмкВ/м на расстоянии 100 км (зона гарантированного приема в сельской местности); 60
дБмкВ/м на расстоянии 150 км (зона возможного уверенного приема - не во всех местах и
без гарантии 98% декодирования в течении года); 50 дБмкВ/м на расстоянии 240 км (зона
возможного приема в отдельно взятых «тихих» местах и без гарантии 98% декодирования
в течении года). В северо-западном направлении на границе зоны обслуживания
возможны помехи от соканального передатчика, работающего недалеко от СанктПетербурга в п. Красный Бор.
В соответствии с проведенными расчетами были выбраны радиальные направления
измерений на восток, запад, север, юг и юго-восток от передатчика, а также, для
уточнения вариаций напряженности поля от места к месту, в юго-восточном направлении
на расстояниях от передатчика 110 км, 150 км и 220 км. В качестве стационарных точек
приема были оборудованы приемные пункты в Москве – ул. Авиамоторная (мегаполис),
Мытищах (пригород Москвы – городская застройка ) и на приемном радиоцентре в 30 км
от МКАД (сельская местность).
Расположение на карте точек приемных позиций, в которых проводились
измерения, показано на Рис.2. Измерения проводились в дневное (красные метки) и
ночное время (синие метки) по радиальным направлениям от передатчика (восток, запад,
север, юг, юго-восток), и в юго-восточном направлении на расстояниях от передатчика
110 км, 150 км и 220 км, а также в стационарных точках приема (зеленые метки).
Некоторые метки от ночных и дневных измерений, проводившихся в одном месте,
накрывают друг друга.
3
Рис.2 Приемные позиции, в которых проводились измерения
4
4. Состав и технические характеристики передающего оборудования.
Табл.1
Передатчик
Координаты
радиоцентра
Источник звукового
сигнала
Частота
Ширина полосы
Антенная система
CD проигрыватель
Звуковой процессор
СВ, цифровой режим DRM, мощность 40кВт (Рис.3)
55.50.10N; 38.20.35E
Радиопрограмма «МАЯК», CD проигрыватель
549 кГц
9 кГц
Антенна-мачта с регулируемым распределением тока (АРРТ),
Н-217м (Рис.4)
Дополнительное оборудование
Комплект тестовых дисков (тон-сигналы, подборка музыкальных
фрагментов с различным частотным спектром и динамическим
диапазоном).
ORBAN 2200 FM (стерео)
Рис.3 Средневолновый передатчик, Р-40 кВт в режиме DRM, F- 549 кГц
5
Рис.4 Антенна-мачта с регулируемым распределением тока (АРРТ), Н-217м
ВОЛС
Радио «Маяк»
Коммутационная
аппаратная
РРЛ
Кодер-модулятор
DRM DMOD3
СВ DRM
передатчик
F- 549 кГц, 40 кВт
Согласующее
устройство 50/150
Ом
Устройство
сложения
CD плеер
СВ АМ Передатчик
F- 846 кГц, 75 кВт
Антенна АРРТ 217 м
Рис. 5 Блок-схема передающего тракта
6
5. Состав приемного оборудования.
Табл.2
Стационарный измерительный комплекс
Мобильный измерительный комплекс
Контрольно-измерительный приемник
Fraunhofer DT700
Ноутбук с необходимым программным
обеспечением (Dream, анализатор НЧ спектра
Neutrik A1).
Комплект калиброванных антенн
Бытовые приемники: Himalaya, Richardson
Контрольно-измерительный приемник
Fraunhofer DT700
Ноутбук с необходимым программным
обеспечением (Dream, анализатор НЧ
спектра).
Комплект калиброванных антенн
Бытовые приемники: Himalaya,
Richardson, Roberts
6. Методика проведения измерений напряженности поля
При измерениях передатчик переводится в соответствующий режим излучения
(DRM или АМ) без модуляции звуковым сигналом с номинальной мощностью излучения.
Измерения напряженности поля сигнала в месте приема проводятся с помощью
контрольно-измерительного
приемника
Fraunhofer
DT700
и
калиброванной
измерительной антенной магнитного типа в соответствии с блок- схемой, приведенной на
Рис.6.
СВ передатчик
«ПСЧ-100/50=02», 549 кГц
100 кВт-АМ/40 кВт-DRM
Согласующее
устройство
50/150 Ом
Устройство
сложения
DRM
Monitoring Receiver
DT700
Кодер-модулятор
DRM DMOD3
Noutbook
(с ПО анализа
звукового сигнала)
Входной
Входной аналоговый
аналоговый
сигнал
сигнал
Мобильный
Мобильный контрольный
контрольный
пункт
пункт
Рис.6 Блок-схема измерения напряженности поля и параметров сигнала передатчика
(Мобильный контрольный пункт)
При проведении измерений:
а) Измерительная антенна при измерении сигнала должна находиться на
расстоянии двух-трех метров от автомобиля и других металлических мешающих
объектов. Также нельзя производить измерения вблизи линий электропередач.
б) Соединительный кабель между измерительной антенной и приемником
Fraunhofer DT700 должен иметь волновое сопротивление 50 Ом.
в) В каждой контрольной точке приемником Fraunhofer DT700 производятся
соответствующие измерения.
7
г) С дисплея приемника Fraunhofer DT700 снимаются показания уровня
напряженности поля.
Расчет напряженности поля проводится по формуле:
Е [дБмкВ/м]= U [дБмкВ] + К [дБ/м], где:
U[дБмкВ] - напряжение, измеренное приемником Fraunhofer DT700,
К = XX [дБ/м] коэффициент пересчета (преобразования) измерительной антенны,
который определяется по калибровочным кривым для заданной рабочей частоты.
Измерение отношения сигнал-шум в принимаемом сигнале ЦРВ может
производиться одновременно с измерением напряженности поля.
В каждой контрольной точке на приемнике Fraunhofer DT700 снимаются
показания. Величины отношения сигнал-шум определяются после обработки данных
файлов на отдельном компьютере с помощью специального программного обеспечения.
Измерения процента корректно декодированных аудиоблоков в принимаемом
сигнале ЦРВ проводятся по той же методике, что и измерения ОСШ.
В каждой контрольной точке приемником Fraunhofer DT700 производится запись
лог-файлов (файлы отчетов), или фрагмента DRM сигнала в формате MDI, содержащем в
себе сведения о напряженности поля. Величина отношения сигнал-шум определятся после
обработки данных файлов на отдельном компьютере с помощью специального
программного обеспечения.
Одновременно с этими измерениями осуществляется дополнительный слуховой
контроль кратковременных пропаданий принимаемого звукового сигнала.
Результаты измерений параметров сигнала в режимах AM и DRM заносятся в
таблицы.
Измерения параметров сигнала в местах стационарного приема проводятся в
соответствии с блок-схемой, приведенной на Рис.7
Студия
Студия
Источник тестового
сигнала
(CD плеер)
Радиоцентр
Радиоцентр
Uвх
Uвх
Канал связи
Uвых
Uвых
Кодер-модулятор
Передатчик
DRM
Monitoring Receiver
DT700
Измерительный
приемник
AOR 7300
Аудио анализатор
Neutrik A1
Noutbook
(с ПО анализа
звукового сигнала)
Стационарный
Стационарный
контрольный
контрольный пункт
пункт
Рис. 7 Блок-схема измерения напряженности поля и параметров сигнала в стационарных
условиях
8
7. Измерения зоны покрытия цифровым вещанием стандарта DRM и в режиме АМ
7.1 Измерения в светлое время суток.
Для исследований стационарного приема в сельской местности выбрана полоса
частот сигнала DRM 10 кГц, поскольку в этом режиме обеспечивается более высокое
качество звукового контента (по сравнению с полосой 9 кГц скорость передачи данных на
10% выше) при практически равном, требуемом для декодирования ОСШ. Шаг сетки
частот в диапазоне СВ составляет 9 кГц, однако, в соответствии с [3], полоса
модулирующих частот отечественных передатчиков в режиме АМ составляет 10 кГц, и
занимаемая ими в эфире полоса частот равна 20 кГц. Таким образом, с формальной точки
зрения принципы частотного планирования не нарушаются. Уровень помех сигналу DRM
от АМ станций в соседних каналах практически не увеличивается ввиду малого
содержания высоких частот в спектре вещательного сигнала. При переходе на
повсеместное использование режима DRM в ряде случаев придется переходить на полосу
частот 9 кГц, при этом все полученные результаты останутся действительными.
Результаты измерений напряженности поля и отношения сигнал/шум (ОСШ) в
светлое время суток приведены на Рис.8 Обозначения на рисунке: В – Восток, С – Север,
Ю – Юг, З – Запад, ЮВ – Юго-восток. Также приведены пороговые значения для 100%
декодирования для поверхностной волны в режимах 64QAM(3), 64QAM(0) и 16QAM(0).
На Рис.7 и 9 указаны пороговые значения: «Лучше чем УКВ-ЧМ», «Близко к УКВЧМ» и «Близко к АМ». Эти пороговые значения были выбраны исходя из условий, что
при:
64QAM (3) скорость передачи данных составляет 34680 кбит/сек, при которой
диапазон воспроизводимых частот составляет 16700Гц, что «Лучше, чем УКВ-ЧМ»;
64QAM (0) скорость передачи данных составляет 22060 кбит/сек, при которой
диапазон воспроизводимых частот составляет 12700Гц, что «Близко к УКВ-ЧМ»;
61QAM (0) скорость передачи данных составляет 10980 кбит/сек, при которой
диапазон воспроизводимых частот составляет 2800Гц, что «Близко к АМ»
По результатам измерений напряженности поля можно подобрать наиболее
соответствующие значения действующей проводимости и проницаемости земной
поверхности, которые для данного сезона составляют 1,5 мс; 20 (красная кривая на Рис.8).
В режиме 64QAM(3) было возможно 100 % декодирование аудиосигнала до
расстояний 120…180 км от передатчика (в зависимости от направления). В северном и
западном направлениях это расстояние соответствовало минимальному, т.е.120 км, что
может объясняться следующими причинами:
- из-за соканальной помехи от передатчика в районе Санкт-Петербурга
(п.«Красный Бор»);
- из-за ослабления напряженности поля при проходе волны через город Москву
(Запад), или через Клинско-Дмитровскую гряду (Север).
В южном направлении 100% декодирование в этом режиме наблюдалось до
расстояния 150 км, а в Юго-восточном до 180 км.
Проведенные измерения в точках 47,48,49,50,51,52, (см. Рис.2) отстоящих от
передатчика на расстоянии от 140 до 160 км на протяжении 84 км в Юго-восточном
направлении, показали устойчивое декодирование в режиме 64QAM(3) при изменении
напряженности поля от места к месту до 8 дБ.
В режиме 64QAM(0) 100 % декодирование аудиосигнала в Юго-восточном
направлении наблюдалось до расстояния 260 км (точки 22,23,24 см. Рис.2) от передатчика.
Проведенные измерения в точках 53,54,55,56,57, (см. Рис.2) отстоящих от передатчика на
220 км в Юго-восточном направлении, показали устойчивое декодирование в режиме
64QAM(0) при незначительных вариациях напряженности поля от места к месту.
9
Напряженность поля и ОСШ - светлое время суток
90
80
70
дБмкВ/м, дБ
60
50
40
30
20
10
0
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
260
Расстояние, км
В_дБмкВ/м
В_Дб
С_дБмкВ/м
С_Дб
Ю_дБмкВ/м
Ю_Дб
З_дБмкВ/м
З_Дб
ЮВ_дБмкВ/м
ЮВ_дБ
Расчет 0,0015; 20
Порог для 64QAM(3) "Лучше, чем УКВ ЧМ"
Порог для 64 QAM(0) "Близко к УКВ ЧМ"
Порог для 16QAM(0) "Близко к АМ"
Рис.8 Напряженности поля и ОСШ в светлое время суток
10
В режиме АМ радиус зоны обслуживания составлял 75…90 км (при нормативном
ОСШ 26 дБ при 30 % модуляции). На расстоянии 160 км от передатчика ОСШ в режиме
АМ был равен 13,4 дБ.
Таким образом, площадь зоны обслуживания в режиме DRM 64QAM(3) (качество
«лучше, чем УКВ ЧМ стерео») в 4 раза больше, чем в режиме АМ, при мощности DRM
передатчика в 2 раза меньше.
Площадь зоны обслуживания в режиме DRM 64QAM(0) (качество «близко к УКВ
ЧМ») в 9 раз больше, чем в режиме АМ, при мощности DRM передатчика в 2 раза
меньше.
7.2 Измерения в темное время суток и в зоне фединга.
Результаты измерений напряженности поля и ОСШ в темное время суток
приведены на Рис.9. Обозначения на рисунке: В – Восток, Ю – Юг, З – Запад. Также
приведены пороговые значения для 100% декодирования для комбинации земной и
ионосферной волн в режимах 64QAM(3), 64QAM(0) и 16QAM(0), и расчетные кривые
напряженности поля поверхностной (красным цветом) и ионосферной (зеленым
цветом) волн. Напряженность поля ионосферной волны рассчитана в соответствии с
[3].
В режиме 64QAM(3) было возможно 100% декодирование аудиосигнала до
расстояний 70…80 км от передатчика (в зависимости от направления) – при преобладании
поверхностной волны.
На расстояниях свыше 200 км наблюдался устойчивый прием пространственной
волны в режиме 64QAM(0).
В режиме АМ на расстоянии 150 км от передатчика ОСШ составлял 8…12 дБ с
заметным на слух федингом.
На расстояниях от 80 до 120 км для данного передатчика с данной антенной на
частоте 549 кГц располагается зона фединга, особенности приема в которой
исследовались более подробно.
В качестве одной из задач исследований ставилось практическое выяснение, какой
из режимов помехоустойчивости, «А» или «В», является более предпочтительным для
использования в зоне фединга в темное время суток. Актуальность этой задачи можно
показать следующими аргументами.
Известно, что стандартом DRM [1] рекомендуется для использования в диапазоне
СВ в темное время суток режим помехоустойчивости «В» с длительностью защитного
интервала 5,33 мс (в режиме «А» 2,66 мс соответственно). При этом модель канала
распространения для этого случая (канал №2, комбинация земной и ионосферной волн)
содержит два луча с задержкой распространения всего 1 мс.
Требуемое для декодирования ОСШ в модели канала распространения №2 в
режиме «В» несколько выше, чем в режиме «А» (см. Табл. 5).
Доступные скорости цифрового потока в режиме «А» существенно выше, чем в
режиме «В» (см. Табл.3 и 4). Это позволяет при использовании полосы частот 10 кГц и
модуляции 64 QAM получать качество звукового контента, «близкое к УКВ ЧМ» (22,1
кбит/с) или «как УКВ ЧМ» (26,5 кбит/с) при скоростях помехоустойчивого кодирования
0,5 и 0,6. Для этого в точке приема требуется обеспечение ОСШ 14,9 дБ и 16,3дБ
соответственно.
В режиме «В» для получения сопоставимого качества звукового контента придется
использовать скорости помехоустойчивого кодирования 0,6 (20,1 кбит/с) и 0,71 (24,7
кбит/с), что потребует в точке приема обеспечение ОСШ 16,9 дБ и 19,7 дБ, т.е. на 2…3 дБ
выше, чем в режиме «А».
Напомним, что для повышения ОСШ на 3 дБ мощность передатчика необходимо
увеличить в 2 раза.
11
Кроме того, прием в диапазоне СВ в ночное время как правило осложняется
наличием соканальных помех от удаленных станций. При наличии соканальной помехи
величина абсолютного защитного отношения для режима «А», 10 кГц, 64QAM(1)
составляет 6,7 дБ, а для режима «В» с аналогичными параметрами 7,3 дБ [4]. Это легко
пояснить тем, что в режиме «А» не используются три центральные поднесущие, а в
режиме «В» всего одна.
В соответствии с [4], на частотах ниже 700 кГц на расстояниях 100…200 км приход
лучей, задержанных более, чем на 2 мс относительно земной волны, с существенной для
декодирования интенсивностью не прогнозируется. Поэтому можно предположить, что
использование в данных условиях режима помехоустойчивости «А» при сопоставимом
качестве звукового контента будет более энергетически выгодным, чем использование
режима «В».
Для практической проверки проведенных рассуждений точка измерений была
выбрана на расстоянии 97 км от передатчика, где напряженность поля поверхностной и
ионосферной волн была примерно одинакова. Данное обстоятельство подтверждается тем
фактом, что на АМ сигнале глубина фединга была достаточно большой и достигала 14 дБ
(Табл.6).
12
Напряженность поля и ОСШ - темное время суток
120
110
100
90
дБмкВ/м, дБ
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
260
Расстояние, км
Расчет 0,0015; 20
Порог для 64QAM(3) "Лучше, чем УКВ ЧМ"
Порог для 64 QAM(0) "Близко к УКВ ЧМ"
Порог для 16QAM(0) "Близко к АМ"
В_дБмкВ/м
В_дБ
З_дБмкВ/м
З_дБ
Ю_дБмкВ/м
Ю_дБ
Расчет ночь
Рис.9 Напряженности поля и ОСШ в темное время суток
13
Скорости цифрового
помехоустойчивости А
потока
в
различных
комбинациях
для режима
Табл. 3
Скорости цифрового
помехоустойчивости В
потока
в
различных
комбинациях
для режима
Табл.4
Требуемое для декодирования ОСШ в модели канала распространения №2
(комбинация земной и ионосферной волн)
Табл.5
Иллюстрация глубины фединга в режиме АМ Табл. 6
Время SigStrength SigStrength SigStrength
UTC
Min
Mean
Max
[dBuV]
[dBuV]
[dBuV]
23:36
13.2
20.4
23.4
23:37
9.4
18.7
23.6
Иллюстрации к приему сигнала DRM в зоне фединга приведены на Рис.10 На
одном из примеров импульсного отклика канала можно увидеть равенство поверхностной
и ионосферной волн с задержкой между ними около 0,4 мс. Ионосферная волна
непостоянна во времени. Другие лучи, задержанные на большее время, имеют
14
существенно меньшую интенсивность. Передаточная функция канала, также, как и «SNR
спектр», имеют вид, характерный для частотно-селективного фединга.
Примеры импульсных откликов канала в режиме DRM
Примеры передаточной функции канала в режиме DRM
Примеры «SNR спектра» - значения ОСШ по отдельным поднесущим
Спектр входного сигнала в полосе частот 60 кГц
Рис. 10 Иллюстрации к приему сигнала DRM в зоне фединга
15
На центральной частоте спектра входного полезного сигнала наблюдается помеха
от несущей частоты соканальной АМ станции (Германия) с напряженностью поля
(измеренной в отсутствии полезного сигнала) 40…44…47 дБмкВ/м. Напряженность поля
полезного сигнала составляла 54…58 дБмкВ/м, и требуемые защитные отношения
выполнялись для уровня защиты (1), а для уровней защиты (2) и (3) могли нарушаться при
росте интенсивности помехи и ослаблении полезного сигнала.
Таким образом, проведенные измерения соответствуют реальной помеховой
обстановке «на границе возможного приема» и позволяют сравнить помехоустойчивость
режимов «А» и «В».
Для выполнения этого сравнения проводилось поочередное изменение режимов
помехоустойчивости «А» и «В» с различными скоростями кодирования и запись RSCI
файлов для каждого фрагмента с последующим вычислением процента корректно
декодированных аудиоблоков. Напомним, что по принятым в международной практике
критериям, «работоспособность» ЦРВ стандарта DRM определяется по параметру
декодирования 98% аудиоблоков. Результаты измерений приведены в таблице 7 и
иллюстрированы на Рис.11
Процент корректно
помехоустойчивости
декодированных
аудиоблоков
в
различных
режимах
Табл.7
Режимы помехо-устойчивости/
Кодовая скорость
64QAM(0)
64QAM(1)
64QAM(2)
64QAM(3)
«А»
«В»
100%
100%
99,93%
97,49%
100%
100%
97,68%
63,27%
90,21%
Как видно из таблицы 7, в режимах 10 кГц, 64QAM(0) и 64QAM(1) в обоих
режимах помехоустойчивости («А» и «В») наблюдалось 100% декодирование.
В режимах 64QAM(2) и 64QAM(3) при практически равной напряженности поля
полезного сигнала больший процент декодированных аудиоблоков обеспечивался в
режиме «А».
Таким образом, проведенные экспериментальные исследования показали, что в
рассматриваемых условиях режим «А» обладает большей помехоустойчивостью, чем
режим «В».
Учитывая, что в режиме «А» доступна большая скорость передачи данных, и для
достижения такого же качества передачи звукового контента можно использовать
меньшую кодовую скорость, требующую для декодирования меньшего ОСШ, можно
рекомендовать применение режима помехоустойчивости «А» в диапазоне СВ в темное
время суток на рабочих частотах ниже 700 кГц.
Данное решение позволит расширить зону обслуживания поверхностной волной
(которая в темное время суток сокращается из-за роста уровня шумов) на величину зоны
фединга.
16
Режимы помехоустойчивости
«А»
«В»
Изображение отсутствует из-за повреждения файла с
записью данных. По результатам слухового контроля во
время измерений декодирование 100%.
64QAM(1)
Декодирование:
100%
100%
99,93%
97,68%
97,49%
Фрагмент №1: 63,27%
64QAM(2)
Декодирование:
64QAM(3)
Декодирование:
Фрагмент №2: 90,21%
Рис.11 – Сравнение режимов помехоустойчивости «А» и «В», К=41 дБ
17
8. Стационарный приём в сельской местности, в условиях городской
застройки и в мегаполисе.
Стационарный прием осуществлялся :
 пос. Львовский Московской области - сельская местность, 77 км от
передатчика (см. Рис.2, т.69);
 г. Мытищи Московской области – городская застройка, 40 км от
передатчика (см. Рис.2, т.68);
 г. Москва, ул. Авиамоторная - мегаполис, 40 км от передатчика (см. Рис.2,
т.67).
При проведении данных испытаний приёмное оборудование располагалось внутри
помещений. Электропитание осуществлялось от электросети и батарей. В помещениях
были включены электроосветительные приборы и компьютерная техника.
Измерения проводились с использованием ширины полосы радиочастот 4,5; 5,0;
9,0; 10,0 кГц, режим «А», модуляция 16QAM и 64QAM при всех доступных уровнях
помехозащищённости. Результаты измерений напряженности поля и ОСШ приведены в
таблицах 3.6, 3.7, 3.8. Иллюстрация параметров приема в точке «Мегаполис» приведена на
Рис.12
Результаты измерений в сельской местности
№
п/п
1
2
3
4
Полоса частот,
кГц
4,5
5
9
10
Напряжённость поля,
дБмкВ/м
62
62
63,8
63,5
Табл. 8
Отношение сигнал/шум,
dB
30,9
30,2
27,4
26,9
Результаты измерений в городской застройке
№
п/п
1
2
3
4
Полоса частот,
кГц
4,5
5
9
10
Напряжённость поля,
дБмкВ/м
80
80
80
80
Табл. 9
Отношение сигнал/шум,
dB
34
32,5
30
29
Напряжённость поля,
дБмкВ/м
74
74
77
76,2
Табл. 10
Отношение сигнал/шум,
dB
27,3
27,1
25,7
25,1
Результаты измерений в мегаполисе
№
п/п
1
2
3
4
Полоса частот,
кГц
4,5
5
9
10
18
Рис.12 - Иллюстрация параметров приема в мегаполисе
Измерения показали 100% декодирование DRM сигнала на бытовые и контрольноизмерительные приёмники при всех использовавшихся режимах работы DRM модулятора.
В режиме АМ на расстоянии 40 км от передатчика в точке мегаполис ОСШ
составлял 23 дБ (при нормативном ОСШ 26 дБ при 30 % модуляции). Таким образом, на
расстоянии всего 40 км от передатчика в г. Москве прием с заданным качеством в режиме
АМ отсутствует, а в режиме DRM может осуществляться с качеством УКВ вещания.
Отдельно следует отметить, что в условиях промышленных и бытовых помех,
которые всегда присутствуют в жилых помещениях (особенно городских), приём на
магнитную антенну намного эффективней приема на штыревую антенну. Это объясняется
тем, что в электромагнитном поле вышеуказанных помех превалирует электрическая
составляющая, к которой не чувствительна магнитная антенна.
Заключение
На основании проведенного анализа выполненных экспериментальных измерений
в организованной опытной зоне цифрового радиовещания стандарта DRM в диапазоне
СВ можно сделать следующие выводы:
В светлое время суток  в режиме АМ радиус зоны обслуживания составлял 75…90 км (при нормативном
ОСШ 26 дБ при 30 % модуляции).
 в режиме 64QAM(3) было возможно 100% декодирование аудиосигнала до
расстояний 120…180 км от передатчика (в зависимости от направления).
19







Измерения в точках, отстоящих от передатчика на 150 км в юго-восточном
направлении, показали 100% декодирование при наличии вариаций напряженности
поля от места к месту до 8 дБ. Площадь зоны обслуживания в режиме DRM
64QAM(3) (качество «лучше, чем УКВ ЧМ стерео») в 4 раза больше, чем в режиме
АМ, при мощности DRM передатчика в 2 раза меньше;
в режиме 64QAM(0) 100% декодирование аудиосигнала в Юго-восточном
направлении наблюдалось до расстояния 260 км от передатчика. Измерения в
точках, отстоящих от передатчика на 220 км в этом направлении, показали
устойчивое декодирование при незначительных вариациях напряженности поля от
места к месту. Площадь зоны обслуживания в режиме DRM 64QAM(0) (качество
«близко к УКВ ЧМ») в 9 раз больше, чем в режиме АМ, при мощности DRM
передатчика в 2 раза меньше.
В темное время сутокв режиме АМ на расстоянии 150 км от передатчика ОСШ составлял 8…12 дБ с
заметным на слух федингом;
в режиме 64QAM(3) было возможно 100% декодирование аудиосигнала до
расстояний 70…90 км от передатчика (в зависимости от направления) при
преобладании поверхностной волны. На расстояниях до 150 км было возможно
100% декодирование аудиосигнала в режиме 64QAM(0). На расстояниях свыше 200
км наблюдался устойчивый прием пространственной (ионосферной) волны в
режиме 64QAM(0).
В зоне фединга на расстояниях от 80 до 120 км для данного передатчика с данной
антенной на частоте 549 кГц показали:
в режимах 10 кГц, 64QAM(0) и 64QAM(1) в обоих режимах помехоустойчивости
(«А» и «В») наблюдалось 100% декодирование;
в режимах 64QAM(2) и 64QAM(3) при практически равной напряженности поля
полезного сигнала больший процент декодированных аудиоблоков обеспечивался в
режиме «А»;
в рассматриваемых условиях режим «А» обладает большей помехоустойчивостью,
чем режим «В»;
учитывая, что в режиме «А» доступна большая скорость передачи данных, можно
рекомендовать применение режима помехоустойчивости «А» в диапазоне СВ в
темное время суток на рабочих частотах ниже 700 кГц. Данное решение позволит
расширить зону обслуживания, сокращающуюся в темное время суток из-за роста
уровня шумов, на величину зоны фединга.
В системе цифрового радиовещания стандарта DRM заложены широкие
возможности «размена» качества передаваемого аудио контента на радиус зоны
обслуживания. Полученные результаты измерений зоны покрытия в различных режимах
помехоустойчивости позволят вещателям и операторам проводить выбор используемых
режимов помехоустойчивости и определять, с каким качеством может быть обслужена
заданная территория, и наоборот, какая территория будет обслужена с заданным
качеством.
В целом, проведенные исследования показали, что цифровое радиовещание
стандарта DRM обеспечивает большую зону покрытия с лучшим качеством аудио
контента при меньшей мощности передатчика, чем традиционное радиовещание с АМ.
20
Участники
Исследования зоны покрытия цифровым вещанием стандарта
DRM проводились
Московским техническим университетом связи и информатики по заказу и при
технической
поддержке
и
финансировании
Российской
телевизионной
и
радиовещательной сетью (РТРС).
Литература
1. ETSI ES 201 980 V3.1.1 (2009-08) Digital Radio Mondiale (DRM); System
Specification
2. ГОСТ Р 51742-2001. Передатчики радиовещательные стационарные с
амплитудной модуляцией диапазонов низких, средних и высоких частот. Основные
параметры, технические требования и методы измерений.
3. Recommendation ITU-R P.1147-4 – Prediction of sky-wave field strength at
frequencies between about 150 and 1 700 kHz
4. Рек. Р. 1321-2. Факторы распространения, влияющие на системы, использующие
технику цифровой модуляции на ДВ и СВ
5. REC. ITU-R BS.1615 “Planning parameters” for digital sound broadcasting at
frequencies below 30 MHz
21