CC BY
29
УДК 51.001.57:681.518
В.В. Киселёв, А.А. Львов, М.С. Светлов РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОЙ МОДЕЛИ ОДНОЧАСТОТНОЙ СЕТИ ЦИФРОВОГО ВЕЩАНИЯ СТАНДАРТА DVB-T
Рассматривается математическая модель, находящаяся в основе программного комплекса, а также его модульная структура. Результаты моделирования используются при вычислении зон охвата телерадиовещания при переходе на цифровой формат.
Модель радиоканала, одночастотная сеть, цифровое
телерадиовещание, стандарт DVB-T
V.V. Kiselev, A.A. L’vov, M.S. Svetlov WORKING OUT OF PROGRAM MODEL OF A UNIFREGUENT NETWORK OF A DIGITAL ANNOUNCMENT OF STANDART DBV-T
The mathematical model underlying a program complex, and also its modular structure is considered. The simulation results are used in calculation of the coverage areas of digital television broadcasting.
Digital TV, simple frequency network, digital video broadcasting - terrestrial
Задача проектирования одночастотной цифровой эфирной телевизионной сети стандарта DVB-T тесно связана с построением ее математической модели, на базе которой можно определить оптимальную с точки зрения покрытия территории и одновременно эффективную с экономической стороны топологию. Программный комплекс, разрабатываемый с ориентацией на моделирование работы сети вещания в условиях многолучевого распространения сигнала и учитывающий модель местности [1] с взаиморасположением на ней передатчиков, предоставляет возможность определить топологию на стадии проектирования.
Математическая модель радиоканала с использованием модели местности [2] для случая одночастотной сети из K передатчиков (рис. 1) имеет вид
K Mk
zпр (t) = zст.,, (t) + II (zT (t - tik ) + z ", (t - tik )) + n(t), (0
k=1 i=1
Рис. 1 Модель одночастотной сети эфирного цифрового вещания
где znр (V) - принимаемый сигнал; tik - время прихода /-го луча от к-го передатчика на вход приёмника; zcmaт (V) - статистическая компонента сигнала, учитывающая наличие соседних каналов вещания; и(/) - аддитивный гауссов шум, связанный с флуктуациями в самом приёмнике; zдelm(V) - полезный сигнал на /-м луче к-го передатчика; zc,lk(t) -случайная компонента на /-м луче для к-го передатчика, связанная с источниками активных помех и эффектом Доплера; Ык - число взаимно независимых лучей от к-го передатчика.
В свою очередь, zlekm(V) имеет вид
^7 (t) = ^к (t) , Ч ^) = ^
N-1 Нт
ехр(2р/„г)1 I I (сг.,м^,.»(>))
г=0 ,=0 Ь=Нт
Гехр(2щИ' (і - Т& - >,Т, - ЫгТ,)/Ти) для (, + Ыг)Т, < і < (, + Ыг +1 )Т,
*' = * - (Нтах - Нтіп )/2 .
в остальных случаях Т = Т. + Т .
(2)
(3)
(4)
где zk (V) - ОББМ-сигнал к-го передатчика; а1к — коэффициент, характеризующий часть
полной мощности, приходящуюся на /-й луч к-го передатчика; N — количество ОББМ-символов в кадре передачи; к — номер поднесущей; Итт и Нтах — соответственно поднесущая минимальной и максимальной частоты (нижняя и верхняя границы); 5 — номер ОББМ-символа; г — номер кадра передачи; Т — защитный интервал; Ти —
длительность полезной части ОББМ-символа; Т, — длительность ОББМ-символа; /к —
опорная частота или несущая к-го передатчика; Сгб,кк — значение QAM-ячейки для
поднесущей к в символе , кадра г к-го передатчика. Так как рассматривается
одночастотная сеть вещания, то
Графический интерфейс / N \ 1/ СУБД А \ Ц—V Библиотеки расширения
,ЦГ л 'О'
Справочная система Математическое ядро І Г Модуль визуализации и воздействий
очевидно. что / = /2
и
с = с
^г.А-.кЛ у~"г.
'.к.2
= ... = С
= С
Рис. 2. Модульная структура программного комплекса
" г,5,к,к г,5,к '
Программный комплекс, в
основе которого находится
математическая модель, описываемая соотношениями (1) - (4), имеет
следующую структуру (рис. 2):
1. Графический интерфейс
ориентирован на человека и отвечает за представление модели в виде,
понятном широкому кругу
специалистов.
2. Справочная система призвана помочь пользователям освоить программный комплекс.
3. Система управления базой данных отвечает за хранение объектов модели и производит требуемые трансформации структуры пользовательских данных к единому внутреннему формату.
4. Библиотеки расширения являются дополнительными модулями программного комплекса, предназначенными для расширения его возможностей введением информации о конкретном эксплуатируемом оборудовании (параметры передатчиков и приёмников, диаграммы направленности антенн и т.д.).
0
5. Математическое ядро выполняет основную вычислительную нагрузку и согласно заданной программе трассировкой распространения лучей на цифровой карте местности обеспечивает исполнение математической модели (1) - (4).
6. Модуль визуализации и воздействий, жёстко синхронизированный с математическим ядром, обеспечивает интерфейс между функционирующим ядром и пользователем в виде стандартных индицирующих приборов и панелей управления.
Таким образом, разрабатываемый программный комплекс позволит на основе компьютерного моделирования определить оптимальную топологию одночастотной сети эфирного телевизионного вещания на стадии проектирования с минимизацией зон неуверенного приёма и в последующем, с целью дальнейшего развития сети, учесть увеличение количества источников сигналов с совмещёнными каналами для расширения зоны охвата вещанием и достижения желаемых параметров работы, что, в свою очередь, способствует уменьшению экономических издержек при реализации проекта сети.
ЛИТЕРАТУРА
1. Киселёв, В.В. Проблемы электромагнитной совместимости в цифровом телерадиовещании / В.В. Киселёв, М.С. Светлов // Сб. тр. МНК ММТТ-22. Псков: ППИ, 2009.
2. Киселёв, В.В. Одночастотная сеть эфирного цифрового вещания с учётом модели местности / В.В. Киселёв, М.С. Светлов // Сб. тр. МНК ММТТ-23. Саратов: СГТУ, 2010.
Киселев Вадим Владимирович -аспирант, ассистент кафедры «Техническая кибернетика и информатика»
Саратовского государственного технического университета
Львов Алексей Арленович -доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Техническая кибернетика и информатика» Саратовского государственного технического университета
Светлов Михаил Семенович -доцент кафедры «Техническая кибернетика и информатика» Саратовского
государственного технического университета
Статья поступила в редакцию 01.11.10, принята к опубликованию 15.11.10
