В рубрику "Новые продукты" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
Александр Красножен
Руководитель департамента проектов
и сервиса ООО "РОДЕ и ШВАРЦ РУС"
В предыдущей статье (Broadcasting, апрель 2012), где было начато обсуждение данной темы, отмечалось, что существует два основных механизма создания помех телевизионному приему структурами мобильной связи:
Было показано, что работа базовых станций, расположенных в непосредственной близости от бытовых телевизионных антенн, может создавать "слепые зоны", в которых прием ТВ-сигнала затруднен или попросту невозможен.
Данный эффект вызван тем, что базовые станции находятся достаточно близко от бытовых приемных антенн и часто на линии прямой видимости, при этом необходимые пороги защиты от сигналов UMTS, WiMAX, LTE сравнимы или даже выше аналогичных величин, применяемых для защиты от телевизионных помех (см. табл.). Кроме того, планирование цифрового телевидения проводится, как правило, без учета влияния сетей мобильной связи, которые не только территориально находятся внутри зон телевизионного приема, но и с введением "цифрового дивиденда" могут работать на частотах, близких к телевизионным в данном регионе.
Ситуация усугубляется еще и тем, что как приемные ТВ-антенны, так и многие базовые станции мобильной связи устанавливаются на крышах домов в непосредственной близости друг от друга. Если ранее такое размещение было приемлемым, то при переходе на частоты "цифрового дивиденда" прием ТВ-вещания вокруг базовых станций может стать практически невозможным.
Типичный пример такого размещения в условиях городской застройки показан на рис. 1, где передающие антенны обозначены как Тх, а приемные ТВ-антенны — Rx.
Хорошо видно, что приемные и передающие антенны могут находиться на крышах одних и тех же зданий на линии прямой видимости и близком расстоянии друг от друга.
Влияние подобного тесного соседства на прием эфирного цифрового телевидения можно проиллюстрировать непосредственными расчетами. Для этого в рассчитанную зону охвата цифровой ТВ-станции помещается гипотетическая базовая станция мобильной связи, работающая на смежной частоте. После этого выполняется анализ помех ТВ-приему в данной зоне.
Так, на рис. 2 показана карта покрытия цифровым сигналом DVB-T некоторой части городской застройки.
Расчет охвата выполнен на участке местности при помощи цифровой карты рельефа с горизонтальным разрешением 2 м, контурами показаны жилые строения. Зеленый цвет карты соответствует уровню ТВ-сигнала 56 дБмкВ/м на высоте 20 м над поверхностью, синий — уровню 53 дБмкВ/м соответственно.
Нужно отметить, что обычно расчет покрытия для телевизионного сигнала производится для высоты приемной антенны 10 м, но в данном примере представляет интерес более типичный для города случай использования коллективных приемных антенн, расположенных на крышах многоэтажных домов.
В целом передающая станция обеспечивает достаточно равномерное покрытие, хотя видны также зоны с недостаточным уровнем сигнала, в данном случае ниже 53 дБмкВ/м, которые обусловлены особенностями рельефа местности и где могут потребоваться дополнительные станции малой мощности.
Передающая ТВ-станция находится за пределами рисунка, а на рисунке показана базовая станция мобильной связи, обозначенная как LTE 1, которая работает в соседнем (сверху) телевизионном канале.
Высота размещения передающей антенны базовой станции — 30 м, излучаемая изотропная мощность — 100 Вт, сигнал кросс-поляризован по отношению к телевизионному.
Защитное отношение DVB-T/LTE для каналов N/N+1 равно -22 дБ (по результатам измерений для станций UMTS с контролем излучаемой мощности) в соответствии с табл. 2 из предыдущей части статьи.
Результат расчета помех, создаваемых базовой станцией LTE 1, показан на рис. 3, на котором зона, внутри которой превышен защитный порог -22 дБ, выделена розовым цветом.
Интересно отметить, что для данных параметров расчета радиус "слепой зоны" из таблицы должен быть равен 1261 м. Более строгий расчет дает несколько меньший размер, который тем не менее достаточно велик (как видно из рисунка), чтобы оставить без эфирного телевидения не одну сотню жителей многоквартирных домов.
В целом можно заключить, что тесное соседство сетей цифрового телевидения и мобильной связи, как в географическом смысле, так и в радиочастотном спектре, будет определенно создавать проблемы работе каждой из них. Учитывая быстрый рост инфраструктуры сетей четвертого поколения, которые предназначены в основном для передачи данных и используют полосы спектра шириной до 20 МГц, а также грядущий переход к цифровому телевещанию, при использовании мобильными сервисами частот "цифрового дивиденда" необходимы очень тщательное планирование и анализ совместимости, который, к сожалению, до настоящего времени не проводился.
В ряде работ, посвященных анализу влияния коммуникационных пользовательских устройств (ПУ) стандарта UMTS, WiMAX, LTE на работу телевизионных приемников DVB-T, отмечается, что создаваемые ими помехи могут оказаться более интенсивными, чем помехи базовых станций. Объясняется это тем, что распространение сигналов от ПУ часто сопровождается эффектами частотно-селективного и быстрого затухания, которые, в свою очередь, приводят к интенсивному использованию контроля мощности для поддержания надежного соединения с базовой станцией. В результате этого сигнал от ПУ может носить выраженный характер импульсной помехи, которая, как известно, представляет значительную трудность для механизмов коррекции ошибок в DVB-T-приемниках. По разным оценкам, длительность такой импульсной помехи составляет около 10 мс.
Можно сделать приблизительную верхнюю оценку мощности помехи от ПУ вблизи приемной телевизионной антенны, предполагая, что они находятся в пределах прямой видимости друг друга, и для простоты допуская распространение сигнала в свободном пространстве. Уровень излучаемой мощности ПУ можно взять равным 0,25 Вт.
Пользуясь формулой для оценки напряженности поля Е (дБмкВ/м), создаваемого изотропным источником P1(дБВт) на расстоянии d (км):
Е = P1 - 20log(d) + 74,8;
можно оценить, что на расстоянии 50 м это поле будет составлять около 95 дБмкВ/м, на расстоянии 100 м — около 89 дБмкВ/м.
Импульсная помеха такого уровня может серьезно нарушить работу ТВ-приемника, особенно если он находится на границе зоны охвата.
Данные по измерениям защитных отношений для DVB-T от воздействия помех типа мобильных ПУ недостаточны и часто противоречивы. Но для иллюстрации сказанного полезно привести сводные результаты таких измерений. В таблице показаны защитные отношения различных типов помех, в частности когда помехой является другой DVB-T-сигнал, а также помехи от базовых станций и ПУ мобильной связи.
Из таблицы видно, что помехи от ПУ в ТВ-каналах, расположенных выше используемого для DVB-T, несколько превышают помехи от базовых станций, причем их влияние может сказываться на границе зоны охвата телевизионным сигналом даже в каналах N±2, учитывая результаты оценочного расчета, приведенного выше.
Такие меры существуют и давно известны. Самой эффективной из них была бы оптимизация взаимного размещения приемной и передающей инфраструктур вещательной и мобильных сетей.
Вероятно также, что потребуется установка дополнительных фильтров на приемные ТВ-антенны.
Наконец, должно проводиться более тщательное частотное планирование, учитывающее наличие взаимных помех.
На практике данные способы должны использоваться в совокупности для получения удовлетворительного результата.
Данная работа завершает краткое рассмотрение вопросов совместимости цифрового телевещания и мобильных сервисов четвертого поколения, возникающих при использовании последними частот "цифрового дивиденда".
Задачи такого типа являются достаточно сложными для анализа, вследствие чего редко позволяют делать однозначные выводы.
Критерием истины должна, как всегда, стать практика работы обеих сетей на близких частотах и в непосредственной географической близости. На сегодняшний день таких данных почти нет, если не считать намерение регулирующих органов Великобритании оборудовать около 1 млн цифровых DVB-T-приемников дополнительными фильтрами для защиты от мобильных сетей.
Спецификой российского развития вещательных и телекоммуникационных технологий является то, что их активный рост может начаться практически одновременно и, естественно, с использованием существующей инфраструктуры, которая включает тесное соседство приемных ТВ-антенн и базовых станций мобильной связи.
Поэтому целью данной работы было показать возможность появления серьезной проблемы в развитии будущих цифровых технологий и инициировать ее дальнейшее обсуждение.
Опубликовано: Журнал "Broadcasting. Телевидение и радиовещание" #6, 2012
Посещений: 18688
Статьи по теме
Автор
| |||
В рубрику "Новые продукты" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
