СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКОГО ДИАПАЗОНА ВХОДНЫХ СИГНАЛОВ РЕТРАНСЛЯТОРА, ФУНКЦИОНИРУЮЩЕГО В СТАНДАРТЕ ЦИФРОВОГО ТЕЛЕВИДЕНИЯ DVT-T2

Изобретение относится к области цифрового телевизионного вещания, в частности к сфере измерений параметров ретрансляторов, применяемых в сетях наземного цифрового телевизионного вещания.

Известны технические решения [1, 2], реализующие способы измерения чувствительности радиооборудования как нижней границы динамического диапазона входного сигнала.

Существуют разные критерии оценки границ динамического диапазона ретранслятора, зависящие как от типа ретранслируемого сигнала, так и от особенностей использования ретранслятора. Основным контролируемым параметром выходного сигнала ретранслятора обычно является мощность. Также контролируется возможность демодуляции выходного сигнала ретранслятора с извлечением передаваемой информации. Для определения границ динамического диапазона при ретрансляции сигналов DVB-T2 (Digital Video Broadcasting - Second Generation Terrestrial, цифровое телевизионное вещание второго поколения) необходимо более детально анализировать выходной сигнал ретранслятора. На границах динамического диапазона недопустимо изменение мощности выходного сигнала, неприемлемо изменение спектральных характеристик, а также появление ошибок модуляции, не позволяющих демодулировать сигнал.

В техническом решении [1] реализован способ измерения чувствительности - как нижней границы динамического диапазона - для приемника, причем под чувствительностью понимается способность приемника реагировать на входные сигналы при заданной отстройке от помех, вызванных коронным разрядом вблизи передающей антенны радиотехнического комплекса, и от помех, обусловленных передачей данных в других каналах.

Недостатком технического решения [1] является то, что этот способ регистрирует только способность приемника реагировать на сигнал заданного уровня без оценки возможности его демодуляции. В техническом решении [2] реализован способ измерения чувствительности - как нижней границы динамического диапазона, ограниченной шумами, и определяемой уровнем входного сигнала изображения (звука). За чувствительность принимают уровень входного сигнала изображения (звука) на входе телевизора, при котором на выходе тракта изображения (звука) отношение уровня сигнала к среднеквадратичному уровню шума составляет 28 дБ (26 дБ). Недостатком технического решения [2] является то, что для сигналов цифрового телевидения соблюдение отношение уровня сигнала к среднеквадратичному уровню шума не гарантирует отсутствие ошибок, которые повлияют на качество демодуляции. Например, увеличение коэффициента битовых ошибок LBER (LDPC Bit Error Ratio, коэффициент ошибок по битам после декодера LDPC) может сделать невозможной демодуляцию сигнала приемным устройством даже при достаточном соотношении уровня сигнала к среднеквадратичному уровню шума. Наиболее близким к заявленному техническому решению является способ измерения динамического диапазона ретранслятора сигналов DVB-T2 [3], заключающийся в том, что минимальное (максимальное) значение входного сигнала определяют, уменьшая (увеличивая) его уровень и контролируя уровень выходной мощности ретранслятора и соответствие спектра установленной маске, коэффициент битовых ошибок LBER, коэффициент ошибок модуляции MER (Modulation Error Ratio, коэффициент ошибки модуляции), причем критерием достижения входным сигналом уровня, соответствующего границе динамического диапазона, является несоответствие выходной мощности допустимым значениям, либо выход спектра сигнала за границы спектральной маски, либо повышение LBER до значений выше 10^-8, либо увеличение значения MER выше максимально допустимого.

Этот способ применяется при контроле параметров ретранслятора в процессе эксплуатации в целях установления его соответствия требованиям технической документации. Однако, как показала практика, динамический диапазон входных сигналов для ретранслятора DVB-T2 определяется не только сохранением перечисленных в [3] параметров, но и способностью ретранслятора восстанавливать на выходе тип канала Гаусса. Тип канала определяется расчетом по формуле (1) значения стандартного отклонения огибающей спектра сигнала с последующим его сравнением со значениями, приведенными в таблице 1. Как правило, на вход ретранслятора с эфира поступает сигнал с каналом Райса либо Релея, что обусловлено переотражением радиоволн от объектов на местности и многолучевым приемом. Ретрансляция такого сигнала без восстановления типа канала до канала Гаусса не обеспечивает устойчивый прием в границах зоны обслуживания ретранслятора.

Если не учитывать этот значимый фактор, то измерения, выполненные по способу [3], могут дать расширенное значение динамического диапазона, поскольку восстановление формы спектра выходного сигнала может наблюдаться в более узком диапазоне мощностей входного сигнала ретранслятора.

В предлагаемом способе определения динамического диапазона входных сигналов для оценки способности ретранслятора выполнять свои функции использован дополнительный критерий - восстановление канала на выходе ретранслятора до канала Гаусса. В реальных условиях эксплуатации на вход ретранслятора может подаваться сигнал с разными типами канала - Гаусса, Райса или Релея, причем последний характеризуется наибольшими спектральными искажениями. При выходе входного сигнала за границы динамического диапазона нарушается функция восстановления типа канала, реализация которой позволяет трансформировать канал Релея, характерный для входного сигнала при многолучевом приеме, в канал Гаусса на выходе ретранслятора, необходимый для качественного вещания.

Технический результат изобретения заключается в определении динамического диапазона входного сигнала ретранслятора DVB-T2 на основе проверки способности восстанавливать тип канала принимаемого сигнала до канала Гаусса.

Предлагаемый способ измерений проиллюстрирован фиг. 1, где цифрами обозначены:

В качестве источника испытательного сигнала DVB-T2 с настраиваемыми параметрами, в т.ч. мощностью, используется измерительный генератор сигналов -- 1 этого стандарта, который непосредственно подключается ко входу ретранслятора сигналов DVB-T2 -- 2. Сигнал с выхода ретранслятора сигналов DVB-T2 -- 2 подается на вход измерительного приемника сигналов DVB-T2 с функцией анализатора спектра -- 4 через согласующее устройство -- 3, предотвращающее перегрузку входа измерительного приемника сигналов DVB-T2 с функцией анализатора спектра -- 4. Контроль уровня выходной мощности ретранслятора сигналов DVB-T2 -- 2, спектра сигнала, коэффициента битовых ошибок LBER, коэффициента ошибок модуляции MER осуществляют при помощи измерительного приемника сигналов DVB-T2 с функцией анализатора спектра -- 4. Тип канала определяется расчетом по формуле (1) значения стандартного отклонения огибающей спектра сигнала на компьютере -- 5 на основе переданных отсчетов в спектре сигнала с последующим сравнением стандартного отклонения со значениями, приведенными в таблице 1.

Для достижения указанного технического результата в предлагаемом способе формируют испытательный сигнал с заданными параметрами модуляции, мощностью, которая находится в пределах динамического диапазона входных сигналов ретранслятора DVB-T2 -- 2, подают этот сигнал на вход ретранслятора сигналов DVB-T2 -- 2, уменьшают сигнал для определения нижней границы динамического диапазона либо увеличивают сигнал для определения верхней границы динамического диапазона уровень входного сигнала, на выходе ретранслятора DVB-T2 -- 2 контролируют уровень мощности выходного сигнала, спектр сигнала, коэффициент битовых ошибок LBER, коэффициент ошибок модуляции MER, определяют достижение границы динамического диапазона по выходу мощности ретранслятора за установленные границы, либо по выходу спектра сигнала за границы спектральной маски, либо по повышению LBER до значений выше 10^-8, либо по увеличению значения MER выше максимально допустимого.

Для испытательного сигнала устанавливают канал Релея, определяют тип канала выходного сигнала по форме его спектра, определяют границу динамического диапазона по появлению на выходе ретранслятора сигнала с типом канала, отличающегося от канала Гаусса.

Оценку типа канала осуществляют следующим образом ([4], приложение Б).

Определяют стандартное отклонение огибающей спектра сигнала σ_sp на интервале частот от F_c - 3,8 МГц до F_c + 3,8 МГц по формуле:

где F_c - центральная частота канала, для которого проводятся измерения, n - количество отсчетов на интервале частот от F_c - 3,8 МГц до F_c + 3,8 МГц (F_c - центральная частота ТВ-канала), P₁…Р_n - значения отсчетов в спектре сигнала в дБмкВ или дБм [5], - среднее арифметическое значение отсчетов спектра.

Далее по расчетному значению csp определяют тип канала в соответствии с таблицей 1: Определение типа канала осуществляется путем обработки отсчетов спектра на компьютере.

Достижение границы динамического диапазона при изменении уровня испытательного сигнала определяют по появлению на выходе ретранслятора сигнала DVB-T2 -- 2 с типом канала, отличным от канала Гаусса, если до этого момента выходная мощность ретранслятора не вышла за установленные границы, спектр сигнала не вышел за границы спектральной маски, значение LBER не превысило 10^-8 и значение MER не стало выше максимально допустимого.

Использование предложенного способа позволяет более точно определять динамический диапазон входных сигналов ретрансляторов DVB-T2 с учетом способности восстанавливать тип канала на выходе ретранслятора до канала Гаусса.

Литература

1. Инструкция по наладке и эксплуатации приемопередатчиков УПЗ-70. - Интернет-ресурс http://standartgost.ru/g/PД_34.48.402.

2. ГОСТ 9021-88 «Телевизоры. Методы измерения параметров». - М.: Издательство стандартов, 1988. - 107 с.

3. Правила технической эксплуатации средств цифрового телевизионного вещания в стандарте DVB-T2. - Интернет-ресурс http://lib.podelise.ru/docs/3987/index-1937.html?page=15.

4. Методика определения зоны обслуживания одиночной передающей станции наземного цифрового ТВ-вещания стандарта DVB-T2 для фиксированного приема. Решение ГКРЧ от 16 октября 2015 г. №15-35-04. - Интернет-ресурс http://minsvyaz.ru/uploaded/ -1-k- files/prilozhenie resheniyu-gkrch--15-35-04-metodika-zona-obsluzhivaniya-stantsii-dvb-t2.pdf.

5. Рекомендация МСЭ-R SM.1875 (04/2010) «Измерение покрытия DVB-T и проверка критериев планирования». - Интернет-ресурс http://www.itu.int/dms_pubrec/itu-r/rec/sm/R-REC-SM.1875-0-201004-S!!PDF-R.pdf.