Технические науки/ 6. Электротехника и радиоэлектроника

Д.т.н. Корниенко В.И., Фофанова Д.А.

ГВУЗ «Национальный горный университет», Украина

Исследование характеристик многолучевого распространения сигналов стандарта DVB-T

Одним из факторов, определяющих помехоустойчивость систем цифрового наземного ТВ стандарта DVB-T, является многолучевое распространение радиоволн, возникающее в результате отражений или неоднородностей в среде распространения.

При фиксированном приеме на внешнюю направленную антенну с прямой видимостью передающей антенны можно рассчитывать на небольшое снижение помехоустойчивости (1-2 дБ) относительно идеальных условий. Однако в реальных условиях наличие отражений от городских строений и рельефа местности статистические свойства канала приводят к увеличению ошибок приема.

Кроме того, при наличии движущегося приемника канал носит динамичный характер, так как отраженные сигналы приходят со случайными фазовыми сдвигами и смещением частот несущих из-за эффекта Допплера. Все это требует повышения помехоустойчивости систем DVB-T при проектировании.

В зависимости от характера многолучевости различают три основные модели каналов вещания:

- гауссовский канал или канал с помехами в виде аддитивного гауссовского белого шума (АБГШ), в котором есть только один прямой луч между передатчиком и приемником;

- райсовский канал с помехами (АБГШ, импульсный шум, гармонические сигналы, переходные помехи из совмещенных и смежных каналов и др.), характеризуемый наличием прямого луча и нескольких отраженных лучей с разными мощностью и задержками прихода в точку приема;

- рэлеевский канал, отличается от райсовского отсутствием прямого луча.

Существует множество реализаций райсовского и рэлеевского каналов, различающихся числом учитываемых отраженных лучей и их характеристиками. Но для обеспечения единства измерений помехоустойчивости приема и возможности сопоставления результатов систем вещания в стандарте DVB-T приняты модели этих каналов с АБГШ, содержащие по 20 отраженных лучей. Параметры этих моделей закладываются в специализированную измерительную аппаратуру, моделирующую реальный тракт распространения сигнала.

На рис. 1 приведена модель многолучевого распространения сигнала.

Рис. 1

На основе этой модели проводились исследования многолучевого распространения радиосигналов по каналам с замиранием Рэлея и Райсена.

В этих каналах присутствуют многолучевые рассеянные эффекты, дисперсия сигналов и сдвиг Допплера, которые являются результатом как относительного движения между передатчиком и приемником, так и переотражениями сигналов, обусловленными рельефом местности и ее застройки (рис. 2).

При моделировании были приняты следующие значения параметров: скорость передачи составляла 500 килобайт (250 бод) и каждая переданая пачка имела 200 бит (100 символов), а канал имел четыре полосы частот (QPSK). Задержка первого пути принята нулю. Для других путей задержке в 1 мс соответствует разность пути 300 метров. Максимальная задержка 12 мс, что соответствует разнице с наиболее коротким путем 3,6 км.

Рис. 2

В результате определено (рис. 3), что для каналов с замираниями Райсена и Рэлея затухание сигналов составляет до 30 дБ во времени и до 10 дБ по частоте.

Рис. 3