Kế hoạch mạng đơn tần lớn cho DVB-T2

so với DVB-T đời trước, DVB-T2 cho phép mạng lưới SFN lớn. Tuy nhiên, tự can thiệp vào các SFN sẽ làm tăng hạn chế về khoảng cách tối đa giữa máy phát và kích thước mạng. Để tận dụng tối đa quang phổ, cùng một tần số có thể được sử dụng lại trên các khu vực địa lý khác nhau - vượt quá khoảng cách tái sử dụng để tránh nhiễu đồng kênh. Bài báo này đề xuất một phương pháp dựa trên mô hình mạng lý thuyết. Một số kiến trúc mạng và mô hình mạng được viết ở đây được xem xét cho các chế độ thu khác nhau, để nghiên cứu tác động của các yếu tố quy hoạch chính lên kích thước SFN tối đa và khoảng cách tái sử dụng tối thiểu. Kết quả cho thấy tốc độ bit tối đa, kích thước mạng và khoảng cách tái sử dụng có liên quan chặt chẽ. Ngoài ra, người ta nhận thấy rằng khoảng bảo vệ không phải là chỉ số giới hạn duy nhất và ảnh hưởng của nó phụ thuộc nhiều vào các thông số chế độ DVB-T2 còn lại cũng như các đặc tính mạng (công suất bức xạ tương đương, độ cao hiệu dụng, khoảng cách máy phát trong). Giả thiết rằng các yêu cầu về C / N ở khoảng 20 dB và bitrate trên 30 Mbps, người ta thấy rằng mạng có thể lớn tới 360 x 360 km (cung cấp 39,2 Mbps) hoặc 720 x 720 km (cung cấp 37,5 Mbps). Khoảng cách tái sử dụng cũng sẽ có sự phụ thuộc phức tạp vào chế độ DVB-T2 và đặc biệt là các thông số mạng, dao động từ dưới 100 đến 300 km. Điều khoản Index – kích thước tối đa, khoảng cách tái sử dụng, DVB-T2, SFN, LPLT, HPHT I, Giới thiệu So với mạng đa tần (MFN), mạng đơn tần (SFN) có nhiều lợi thế cho việc phân phối các dịch vụ phát sóng, chẳng hạn như phổ cao. Bản thảo nhận được ngày 14 tháng 12 năm 2014. Tác phẩm này đã được tài trợ bởi Đại học Beihang, IRT, Đại học Basque của UPV / EHU (UFI 11/30 và chương trình chuyên môn của các nhà nghiên cứu bậc tiến sĩ) và Bộ Tây Ban Nha Kinh tế và Khả năng cạnh tranh theo dự án HEDYT-GBB (TEC2012-33302). Caiwei Li và Xiaolin Zhang cùng với trường Kỹ thuật Điện tử và Thông tin tại Đại học Hàng không và Hàng không Bắc Kinh. Đường Xueyuan 37, Quận Haidian, 100191 Bắc Kinh, Trung Quốc P.R. Caiwei Li là một nhà nghiên cứu thăm viếng tại Đại học Basque Country. (e-mail: licaiweibuaa@gmail.com,zxl202@vip.163.com). Sato Telemi và Roland Brugger cùng với Phòng Quản lý tần số (FM) của Institut für Rundfunktechnik GmbH, Floriansmühlstr. 60 80939 München, Đức (e-mail: telemi@irt.de, brugger@elt.de). Itziar Angulo và Pablo Angueira cùng với Phòng Kỹ thuật Truyền thông, Đại học Quốc gia Basque (UPV / EHU), Alda. Urquijo s / n, 48013 Bilbao, Tây Ban Nha (e-mail: itziar.angulo@ehu.es, pablo.angueira@ehu.es) Sử dụng và giảm điện [1] - [3]. Giảm tiêu thụ điện sẽ làm giảm phát thải các bon và tạo môi trường xanh [4]. Khi một SFN được triển khai, nó sẽ cung cấp dịch vụ sử dụng một kênh duy nhất. Trong một số trường hợp, khu vực dịch vụ này có thể lớn bằng cả một quốc gia. Trừ khu vực có đặc điểm địa hình cụ thể, khu vực SFN bị giới hạn bởi các hiệu ứng tự can thiệp (SI) có liên quan đến sự lựa chọn khoảng cách Guard (GI), nhưng, vì phần tiếp theo của bài báo này sẽ chỉ ra rõ hơn, đây không phải là Yếu tố hạn chế duy nhất. Đối với DVB-T, hệ thống phát sóng mặt đất kỹ thuật số thế hệ đầu tiên [5] - [7], trong kênh 8 MHz sử dụng chế độ mang 8k và khoảng thời gian bảo vệ 1/4, khoảng cách giữa các máy phát tối đa được giới hạn ở khoảng 70 km. Ngoài ra, tùy thuộc vào độ nhạy của chế độ truyền đã chọn, khoảng thời gian bảo vệ giới hạn kích thước tổng của SFN. Hệ thống phát sóng mặt đất kỹ thuật số thế hệ thứ hai (DVB-T2) [8] đã thông qua các kỹ thuật khác nhau để vượt qua những hạn chế tiềm tàng của người tiền nhiệm DVB-T. DVB-T2 có thêm kích thước FFT là 1k, 4k, 16k và 32k cũng như nhiều giá trị GI: 1/128, 19/256 và 19/128. Phạm vi rộng hơn của GIs cho phép khoảng cách giữa các khu vực lớn hơn và SFN quy mô lớn. Trong DVB-T2, khoảng cách giữa máy phát tối đa có thể lên đến khoảng 160 km [10]. Spectrum là một nguồn tài nguyên khan hiếm. Để tận dụng được nguồn quang phổ, các tiêu chuẩn truyền hình kỹ thuật số mặt đất mới đang được phát triển để nâng cao năng lực và tăng hiệu quả quang phổ [11] - [13]. Ngoài ra, cùng một kênh phải được tái sử dụng trong các khu vực dịch vụ khác nhau để tránh sự ảnh hưởng đồng kênh. Khoảng cách tách biệt tối thiểu được gọi là khoảng cách tái sử dụng (RUD), được định nghĩa là khoảng cách tách biệt tối thiểu cần thiết giữa hai khu vực dịch vụ đồng kênh để duy trì sự can thiệp lẫn nhau ở mức chấp nhận được. Tham số này có ảnh hưởng đáng kể đến số kênh cần thiết để cung cấp phạm vi phủ sóng cho một khu vực lớn hơn, bao gồm một vài quốc gia hoặc khu vực, mỗi khu vực có nội dung truyền hình riêng. Lập kế hoạch một mạng SFN cho một khu vực dịch vụ cụ thể liên quan đến một loạt các yếu tố quy hoạch bên ngoài như cơ sở hạ tầng hiện có, phân bố dân cư, cơ sở dữ liệu địa hình, xây dựng và các lớp lộn xộn khác ... [14] - [16]. Tất cả các cân nhắc này thêm vào các yếu tố quy hoạch liên quan đến sự lựa chọn thông số chuẩn DVB-T2 [8], [9]. Giải pháp cuối cùng trong một khu vực dịch vụ sẽ bị ảnh hưởng lớn bởi những yếu tố cụ thể đối với khu vực đó và không áp dụng trong các trường hợp khác. Điều tra các kiến trúc SFN dựa trên các trường hợp cụ thể như vậy sẽ dẫn đến cấu hình không có khả năng áp dụng chung.  Do đó, một cách tiếp cận khác là cần thiết, để có được cái nhìn sâu sắc về các thuộc tính chung của SFN DVB-T2. Với mục đích này, các mô hình SFN lý thuyết đại diện cho một công cụ hữu ích để phân tích các giới hạn hiệu suất của các mạng DVB-T2. Ngoài ra, các topo mạng khác nhau sẽ yêu cầu các tham số DVB-T2 khác nhau và sẽ giới hạn kích thước vùng phủ sóng tối đa khác nhau và khoảng cách tái sử dụng tối thiểu. Hiện đang có thảo luận về ưu và nhược điểm của hai phương pháp tiếp cận: Topology High-Power-High-Tower (HPHT) và Low-Power-Low-Tower (LPLT) [17] - [19]. Định nghĩa của các mô hình quy hoạch này đã bị giới hạn trong các báo cáo từ điều phối phát sóng quốc tế và các cơ quan liên quan, chủ yếu là ITU, EBU và CEPT [20] - [24]. Việc sử dụng chúng đòi hỏi giải thích một số thủ tục, thuật toán và các giá trị đầu vào có liên quan, có thể dẫn đến ước tính phạm vi phủ sóng rất khác nhau. Khía cạnh này đã được điều tra trong [25]. Bài báo này trình bày các kết quả định lượng cho phạm vi vùng phủ sóng tối đa và khoảng cách tái sử dụng tần số tối thiểu trong các SFN lớn và rất lớn sử dụng tiêu chuẩn DVB-T2. Nghiên cứu phân tích ảnh hưởng của các tham số quy hoạch như chế độ DVB-T2, độ cao anten hiệu quả và công suất bức xạ hiệu quả (ERP) trên diện tích dịch vụ. Sự quan tâm trong việc đánh giá các cấu trúc mạng khác nhau ngày càng tăng, cụ thể là topo HPHT so với LPLT. Bài báo này đề xuất một định nghĩa chính thức cho các cấu trúc đó và đánh giá kích thước tối đa của một SFN trong DVB-T2 với mỗi lựa chọn. Các kết luận giải quyết các giới hạn hiệu suất và cấu hình tối ưu của một SFN DVB-T2 chung cho việc cung cấp các dịch vụ truyền hình cho việc tiếp nhận di động, trong nhà, và ngoài trời. Bài viết được tổ chức như sau: Phần tiếp theo mô tả phương pháp chung liên quan đến mô hình SFN lý thuyết. Phần III thảo luận các khía cạnh tính toán phạm vi phủ sóng và phần IV mô tả các yếu tố quy hoạch liên quan. Kết quả của nghiên cứu được đưa ra trong phần V. Phần VI trình bày kết quả của một nghiên cứu điển hình cho SFN lớn. Phần VII là kết luận. II. PHƯƠNG PHÁP LUẬN Nghiên cứu này dựa trên một mô hình mạng SFN mô hình sáu cạnh lý thuyết như trong hình 1. Mạng có bảy máy phát (Tx) nằm ở trung tâm và tại các đỉnh của lưới lục giác lục giác. Tất cả các máy phát trong mô hình này có cùng tính năng heff và ERP. Tất cả các máy phát được đồng bộ theo thời gian và tần số. Tất cả các hệ thống anten phát đều được giả định là không đối nghịch, để nhắm đến trường hợp xấu nhất khi đánh giá khoảng cách inter-site tối đa (ISD) và RUD tối thiểu. Các kỹ thuật phân biệt phân cực để giảm thiểu nhiễu đã không được xem xét trong nghiên cứu này, và tất cả các mô phỏng được thực hiện giả định phân cực ngang cho mỗi máy phát DVB-T2. Không có bất kỳ sự chậm trễ tĩnh chậm và hậu quả, sự chậm trễ tương đối tại mỗi địa điểm nhận được là những liên quan đến đường dây của đường truyền. Mạng có thể mở hoặc đóng. Khu vực dịch vụ của một mạng lưới khép kín được giới hạn trong khu vực bên trong đường kết nối liên kết tất cả các thiết bị ngoại vi. Khu vực trong đường màu đỏ đứt là một khu vực dịch vụ mạng mở, cũng có sáu cạnh và đường kính dịch vụ D vượt quá 15% đối với trường hợp khép kín. Cấu hình mạng cơ bản này được sử dụng để xác định các giá trị ERP tối thiểu cần thiết và đóng vai trò là điểm xuất phát cho các cuộc điều tra tiếp theo. Đối với các hệ thống phát sóng kỹ thuật số, xác suất phủ sóng cần phải đủ cao để vượt qua sự xuống cấp nhanh chóng của chất lượng tín hiệu từ hoàn hảo đến khi thả hoàn toàn. Yêu cầu độ phủ sóng yêu cầu tối thiểu là 99% được sử dụng cho việc tiếp nhận điện thoại di động và 95% cho các cuộc tiếp tân cố định trong nhà, ngoài trời và di động. Kích thước SFN tối đa Giả định rằng ISD là một tham số cố định của mạng và do đó, để tính toán kích thước SFN tối đa, topo mạng truyền tin được dựa trên các vòng lục giác bổ sung, như hình 2. Điều kiện phủ sóng sẽ là các địa điểm tiếp nhận trong khu vực dịch vụ có một xác suất phủ sóng cao hơn giá trị tối thiểu cần thiết để đạt được chất lượng tiếp nhận hài lòng. Kích thước tối đa đã được tính thêm các vòng tiếp theo và kiểm tra xem xác suất phủ sóng được giữ trên ngưỡng cho tất cả các khu vực dịch vụ. Một mạng lưới kín đã được sử dụng cho loại tính toán bao phủ này. B. Khoảng cách tái sử dụng tối thiểu Để tính khoảng cách tái sử dụng tối thiểu, mô hình định nghĩa sáu SFN can thiệp, nằm đối xứng quanh SFN mong muốn, như thể hiện trong hình. 3. Tất cả các mạng không mong muốn giống hệt với mạng mong muốn, được xem là mở. Hình 3. Mô hình tính toán khoảng cách tái sử dụng. Ngoài việc tự can thiệp của SFN mong muốn, sáu mạng hỗ trợ SFN không mong muốn sẽ tạo ra các mức độ can thiệp không mong muốn bên trong mạng SFN trung tâm mong muốn. Mục đích là để tìm khoảng cách yêu cầu tối thiểu giữa SFN trung tâm và sáu SFNs ngoại vi duy trì sự can thiệp lẫn nhau dưới tỷ lệ bảo vệ thích hợp. Để làm như vậy, sáu SFN can thiệp được di chuyển tới SFN mong muốn cho đến khi xác suất phủ sóng tại bất kỳ vị trí nào trong vùng SFN mong muốn nằm dưới ngưỡng tối thiểu. Mạng lười này được coi là mở. Đây được coi là đại diện của trường hợp xấu nhất và thực tế hơn cho việc lên kế hoạch, hơn là một mạng lưới khép kín khi sự can thiệp lẫn nhau giữa các mạng đều bị điều tra. III. CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN PHẠM VI CHO DVB-T2 SFN Thủ tục đối với dự toán bao phủ dịch vụ phát sóng liên quan đến các mô hình khác nhau. Các thành phần chính của phương pháp lập kế hoạch là: mô hình dự báo cường độ trường, mô hình thu DVB-T2, mô hình tổng kết tín hiệu và mô hình tính xác suất phủ sóng. A. Mô hình dự báo cường độ trường Để tính xác suất phủ sóng, khu vực dịch vụ SFN sẽ bị phân hủy thành nhiều phần tử nhỏ (pixel) theo cách mà các vị trí nhận được nằm ở trung tâm của mỗi điểm ảnh. Do tính chất chung của các kết quả, các tính toán đã được thực hiện trên một địa hình bằng phẳng bằng đất sử dụng một phương pháp đường dẫn chung, mô hình truyền lan ITU-R Rec.P.1546-4 [26]. Trong mỗi khu vực nhỏ, cường độ trường P thể hiện sự thay đổi ngẫu nhiên với vị trí do bóng mờ [27] và giả định là một biến ngẫu nhiên log-normal (RV) với trung bình `Pi và độ lệch chuẩn s [28]-[ 30]. `Pi được tính toán theo mô hình truyền thông ITU-R Rec.P.1546-4. Về độ lệch tiêu chuẩn, để tiếp nhận ngoài trời so = 5,5 dB thường được áp dụng trong phát sóng kỹ thuật số [20]. Đối với việc tiếp nhận trong nhà, độ lệch chuẩn s là kết quả tổng hợp của biến đổi ngoài trời và yếu tố biến thiên do sự suy giảm độ thấm của tòa nhà. Vì các phân bố này được dự kiến ​​sẽ không tương quan, giá trị của s đối với phân bố cường độ trường trong nhà có thể được tính như (1) Trong đó so và sI là độ lệch tiêu chuẩn của bóng mờ và mất thâm nhập xây dựng, tương ứng. Trong UHF, giá trị trung bình của tổn thất thâm nhập tòa nhà là 11 dB và độ lệch chuẩn sI là 6 dB [10]. Theo quan điểm của sự chuyển đổi rất nhanh chóng từ việc tiếp nhận thành công đến hoàn thành tiếp nhận thất bại, và do yêu cầu chất lượng dịch vụ cao (QoS) trong phát thanh kỹ thuật số, kế hoạch truyền hình kỹ thuật số dựa trên 99% thời gian bảo vệ chống lại sự can thiệp. Vì vậy, các giá trị cường độ trường vượt quá 1% thời gian được sử dụng cho tín hiệu không mong muốn (Einterfering1%), gần mức bảo vệ 99% thời gian, và giá trị cường độ trường vượt quá 50% thời gian cho tín hiệu mong muốn (Euseful50%). Tác động của việc sử dụng tỷ lệ phần trăm thời gian khác nhau cho dự báo cường độ trường đối với tính toán xác suất phủ sóng đã được phân tích trong [25]. B. Mô hình nhận DVB-T2 Giả sử khu vực dịch vụ SFN bao gồm các máy phát N được biểu diễn bởi {Tx1, Tx2, ... TxN}, mô hình dự báo cường độ trường được mô tả trong phần III-A được sử dụng để dự đoán Công suất trung bình địa phương (P, P, ... P) và thời gian lan truyền 12N {T1, t2, ..., tN} từ các máy phát N tại mỗi vị trí tiếp nhận. Tại máy thu, cửa sổ Fast Fourier Transform (FFT) để demodulate tín hiệu phải được đặt chính xác. Trong một SFN, có nhiều tín hiệu hữu ích tiềm năng có sẵn cho người nhận, làm cho nhiệm vụ đồng bộ cửa sổ FFT một quá trình phức tạp. Nhiều chiến lược có thể được áp dụng để tối ưu hóa hiệu suất của máy thu. Trong [31] năm chiến lược khác nhau cho đồng bộ cửa sổ FFT được mô tả. Trong công việc này, cửa sổ FFT được đồng bộ với tín hiệu nhận được đầu tiên, có Thời gian đến được đánh dấu bởi to. Giả sử SFN mong muốn bao gồm N Truyền, độ trễ truyền tương đối Dti của tín hiệu từ máy phát i-th bằng với Dti = ti-t0. Tùy thuộc vào Dti, tín hiệu thu được có thể góp phần hoàn toàn hoặc một phần vào phần hữu ích hoặc phần nhiễu của tín hiệu kết hợp. Tỷ lệ giữa sự đóng góp hữu ích và nhiễu được mô phỏng theo chức năng trọng số, như thể hiện trong (2) và được mô tả trong hình. 4 [10]. trong đó W (Δτi) là hệ số trọng số cho thành phần thứ i Tu là chiều dài ký hiệu hữu ích Tg là khoảng thời gian bảo vệ EI là khoảng thời gian cân bằng trong đó các tín hiệu có thể được cân bằng chính xác và do đó có thể đóng góp hữu ích. Trong hình. 4, TP là chiều dài của EI. Chiều dài và vị trí của EI phụ thuộc vào mô hình thí điểm. Với mục đích lập kế hoạch mạng lưới, có thể giả thiết rằng TP là 57/64 giới hạn thời gian Nyquist, được tính bằng một phần nhỏ của ký hiệu hữu ích và cũng phụ thuộc vào mô hình thí điểm [10]. 
Fig. 4. Weighting function w(∆τi) for DVB-T2. Tám mẫu thí điểm phân tán khác nhau (PP1-PP8) có sẵn trong DVB-T2. Các mô hình thí điểm có thể được lựa chọn theo kiểu kênh truyền tải mong muốn hoặc yêu cầu về tải trọng. Tuy nhiên, chỉ có một tập hợp các mô hình thí điểm được cho phép cho mỗi kích thước FFT và sự kết hợp GI. Trong SFN ở khu vực rộng lớn, nơi cần thời gian bảo vệ dài, chỉ có PP1, PP2 hoặc PP3. Đối với một vị trí nhận được, điện Ui hữu ích và cường độ nhiễu Ii của tín hiệu i được tính như sau: Vì Pi là một logarit bình thường RV và w (Dti) có thể được giả định là không đổi trên một phần tử diện tích, Ui và Ii cũng là các RVs log-bình thường. Các giá trị trung bình và độ lệch chuẩn của loga của Ui và Ii tương ứng C. Mô hình tổng hợp tín hiệu Tín hiệu nhận được trong SFN có thể được xem như một hỗn hợp của nhiều sự chậm trễ của tín hiệu truyền. Tổng công suất hữu ích U và tổng sức cản là tổng của các thành phần riêng biệt và được tính như U và I là tổng của một số thành phần log-bình thường và cũng có thể được xấp xỉ bằng RVs log-bình thường [32], [33]. Trong số các phương pháp xấp xỉ cho tổng kết các phân bố log-bình thường, t-LNM có độ chính xác cao nhất và được sử dụng trong mô phỏng trong báo cáo này. QoS tại vị trí nhận được xác định phụ thuộc vào Hãng Mức nhiễu và Tần số Tiếng ồn (CINR), biểu thị bằng g. Nếu sự can thiệp được giới thiệu bởi các mạng láng giềng bên ngoài bị bỏ qua và chỉ xem xét sự can thiệp của SFN, g có thể được viết như Trong đó Pi là công suất thu được từ máy phát i thứ i từ vùng phủ sóng SFN mong muốn, N là số máy phát trong mạng và N0 là mức tạp âm nền của máy thu. Khi nhiễu từ SFN đồng kênh khác cũng được xem xét, và giả sử rằng tổng số các máy phát trong các mạng nhiễu là NI, g có thể được viết như (10) Trong đó P là công suất thu được từ bộ truyền nhiễu k-th. D. Tính xác suất Coverage Một tiêu chí dịch vụ chất lượng phù hợp hàm ý rằng CINR phải cao hơn một tỷ lệ bảo vệ (PR) được áp đặt bởi các tham số hệ thống, bao gồm sơ đồ điều chế được sử dụng, tỷ lệ mã và loại kênh. Vì nhiễu bởi tín hiệu OFDM là tiếng ồn, nên PR có thể được thực hiện tương đương với yêu cầu Carrier to Noise Ratio (C / N) của hệ thống đang được xem xét. Xác suất phủ sóng Pc cho một pixel xung quanh vị trí nhận được xác định là Xét rằng các ảnh hưởng của nhiễu và tiếng ồn là độc lập, theo một xấp xỉ được xác lập tốt [22], xác suất phủ sóng có thể được viết như Trong đó Q (·) là hàm phân bố tích lũy tổng hợp (CCDF) của một biến phân bố chuẩn bình thường. Trong (12), sự tương quan giữa U và I do SI trong SFNs giới thiệu sẽ bị bỏ qua. IV. CÁC HỆ SỐ QUY HOẠCH A. Các tham số truyền và thu Bốn loại tham số thu được xem xét trong nghiên cứu này: thu cố định (fixed), thu trong nhà di động (portable outdoor), thu ngoài trời di động (portable indoor) và thu di động (mobile). Các hệ số quy hoạch liên quan đến thiết bị thu, các tham số hệ thống [10], [34] và dự báo lan truyền được đưa ra trong Bảng I. Ăng ten thu để thu tín hiệu cố định [35] được giả định trỏ đến máy phát có cường độ trường mạnh nhất ở vị trí thu, trong khi ăng ten không định hướng đơn giản được sử dụng cho các trường hợp khác (portable và mobile). B. Chế độ truyền DVB-T2 Việc lựa chọn chế độ truyền thích hợp nhất là một khía cạnh quan trọng trong các quyết định quy hoạch mạng DVB-T2. Các cấu hình khác nhau (sơ đồ điều chế, tỷ lệ mã và mô hình thí điểm) đòi hỏi các ngưỡng nhận C/N khác nhau, điều này sẽ ảnh hưởng đến hiệu năng bao phủ SFN. Phân loại theo tỷ lệ bit và phạm vi C/N được trình bày trong Bảng II. Bảng III cung cấp các chế độ truyền dẫn DVB-T2 đại diện được lựa chọn cho bốn chế độ thu khác nhau trong các trường hợp mô phỏng trong nghiên cứu này. Các chế độ DVB-T2 là một trong những cách thức tiềm năng để sử dụng như mô tả trong tài liệu thực hành và tài liệu hướng dẫn [9], [10]. Một số tài liệu này được sử dụng ở một số nước châu Âu. Để tính toán yêu cầu C/N cho mỗi chế độ truyền, kênh Rayleigh tĩnh được áp dụng cho việc tiếp nhận di động, kênh Rician được áp dụng cho cho việc tiếp nhận cố định [10]. Tính đến nay chưa có giá trị đo được của C/N yêu cầu cho việc tiếp nhận di động của DVB-T2. Để tính độ phủ sóng tiếp nhận di động, giá trị Rayleigh C/N được giả định cao hơn 5 dB so với giá trị Rayleigh tĩnh. C. Các loại mạng và yêu cầu về ERP Có hai mô hình chính cho topo mạng đang được thảo luận [17] - [19]. Đầu tiên có liên quan đến cơ sở hạ tầng HPHT, đây là cấu hình thông thường trong các mạng truyền hình truyền thống. Các trang web cho các dịch vụ viễn thông vô tuyến khác, như mạng dữ liệu di động và băng thông rộng, có chiều cao thấp hơn và ERP thấp hơn nhiều. Mô hình mạng này được gọi là LPLT và ISD thường ngắn hơn nhiều. Định nghĩa chính xác của cả hai thể loại vẫn chưa được thảo luận. Bảng 4 trình bày đề xuất phân loại các mạng HPHT-LPLT. Định nghĩa của hệ thống ERP là trực tiếp liên quan đến ISD và heff. Trong trường hợp mạng lưới HPHT các site cách nhau 40 đến 100 km. Chiều cao hiệu dụng cho thiết bị truyền là 150m trở lên. Trên thực tế, ISD phụ thuộc nhiều vào môi trường xung quanh, cũng như độ phủ phân đoạn. Để đảm bảo xác suất phủ sóng nhất định và QoS, ISD thường dày đặc hơn đối với các phân đoạn di động trong nhà (indoor portable) so với các phân đoạn thu cố định (fixed) trên mái nhà. Khó khăn là xác định rõ giới hạn giữa HPHT và LPLT. Các giá trị thứ ba có thể được coi là Medium-Power-Medium-Tower (MPMT), như mô tả trong Bảng IV. Các giá trị ERP giữa 36 dBW và 46 dBW có thể được coi là MP và heff trên 60m và dưới 150m có thể được coi là MT. Trong nghiên cứu này, các kiến trúc mạng HPHT, MPMT và LPLT khác nhau được điều tra cho bốn chế độ thu. Đối với những yêu cầu này, các giá trị ERP bắt buộc phải được tính toán như các khu vực phủ sóng SFN tối đa có thể đạt được và khoảng cách sử dụng lại tối thiểu cần thiết giữa các khu vực dịch vụ đồng kênh. V. KẾT QUẢ A. Phân tích yêu cầu tối thiểu của hệ thống ERP và giới hạn bởi suy giảm SI Trong phần này, đặc tính chung của SFNs liên quan đến yêu cầu tối thiểu của hệ thống ERP như là chức năng của chế độ DVB-T2 được áp dụng, nghĩa là C/N và topo mạng, cũng như giới hạn bởi suy giảm SI. Ví dụ, mạng lưới hình lục giác 7-Tx được sử dụng, như thể hiện trong hình. 1. Mức độ bao phủ được mô phỏng bằng cách sử dụng hai công cụ khác nhau. Công cụ đầu tiên là lập kế hoạch SFN thực hiện phương pháp mô tả trong Phần III, được nghiên cứu phát triển bởi Đại học Beihang và UPV/EHU cho các nghiên cứu trong bài này. Công cụ thứ hai là hoạch định chuyên nghiệp của IRT FRANSY. Kết quả của cả hai công cụ đã được kiểm tra chéo liên tục trong suốt các hoạt động nghiên cứu được mô tả trong bài này. Nhìn vào một phân đoạn cụ thể với các lệnh heff, ISD, GI, C/N - như là một điểm khởi đầu - được lựa chọn một cách tùy tiện, có thể gặp ba chế độ hành vi khác nhau. Trong chế độ đầu tiên, ERP của Tx quá thấp để bao phủ toàn bộ khu vực dịch vụ. Điều này có thể được khắc phục bằng sự gia tăng của hệ thống ERP, do đó cũng tìm thấy yêu cầu tối thiểu của hệ thống ERP. Trong chế độ thứ hai, mức độ nhiễu trong SFN cao đến nỗi không thể đạt được mức phủ sóng đầy đủ. Điều này không thể vượt qua bằng sự thay đổi (tăng hoặc giảm) của hệ thống ERP. Nếu kết hợp hai trường hợp được tìm thấy, thứ hai chiếm ưu thế. Trong thực tế, có thể có những trường hợp mà suy thoái SI có thể được giảm nhẹ bằng cách điều chỉnh các đặc tính Tx cá nhân như sự trễ thời gian tĩnh. Vì chúng ta đang tìm kiếm các khía cạnh chung của kế hoạch SFN nên đây không phải là vấn đề. Trong chế độ thứ ba, có thể thấy toàn bộ vùng phủ sóng của khu vực phục vụ. Sau đó, ERP có thể được giảm xuống tối thiểu yêu cầu ERP. Đối với chế độ này, sự thay đổi C/N có thể được bù lại bằng sự thay đổi tương ứng của hệ thống ERP. Đánh giá này được thực hiện cho mỗi kiến trúc mạng, chế độ truyền và loại thu(cố định, di động trong nhà, di động ngoài trời và di động). Các kết quả được trình bày trong hình 5 trong đó yêu cầu tối thiểu của hệ thống ERP được thể hiện như một chức năg của yêu cầu C/N. Tác động của ba chế độ có thể được xác định: có một giới hạn trên cho C/N yêu cầu vượt quá mà không có bao phủ có thể đạt được; Có 1 biên độ tại các phạm vi ERP tối thiểu tuyến tính với các C/N yêu cầu; Và rõ ràng độ bao phủ không thể xảy ra ở mức thấp hơn mức tối thiểu ERP yêu cầu. Cuối cùng, có một khu vực chuyển tiếp từ hành vi tuyến tính trên C / N, với hành vi phi tuyến tính, nơi có tăng ERP là cần thiết để cho phép một hơi cao hơn C / N yêu cầu. Hành vi này có thể được giải thích với xác suất phủ sóng công thức tính toán được đưa ra bởi (12). Kỳ thứ nhất trong (12) mô tả ảnh hưởng của SI và thuật ngữ thứ hai tính đến ảnh hưởng của tiếng ồn. Theo chế độ mà SI là nhỏ, xác suất phủ sóng sẽ được kết hợp với thuật ngữ thứ hai trong (12), bởi vì dài hạn gần bằng 1 do mU - mI >> PR. Thuật ngữ thứ hai là thống trị nơi mà mU so sánh với tiếng ồn. Bất kỳ tăng trong ngưỡng C / N (tức là PR) có thể được bù đắp bằng một tương đương ERP tăng được phản ánh bởi các hành vi tuyến tính của đồ thị (12)Thời hạn GI điều chỉnh số lượng SI và do đó tối đa echo sự chậm trễ chấp nhận bởi hệ thống và cho phù hợp khoảng cách tối đa có thể giữa hai máy phát trong SFN. Khoảng cách giữa hai máy phát trong SFN nên không lớn hơn đáng kể so với khoảng cách cho phép của GI, trừ khi chế độ truyền dữ liệu mạnh mẽ được chọn. Điều này có thể là xem như một ví dụ từ kịch bản với (ISD = 60 km;HEff = 300 m; GI = 133 μs, tương ứng với khoảng cách 40 km GI} inSung. 5 (c). Chỉ có một yêu cầu rất thấp C / N cho phép thành công hoạt động của mạng. Giới hạn trên cho tối đa có thể yêu cầu C / N thấp hơn ISD vượt quá các khoảng cách GI. Trái lại, trong trường hợp ISD là ngắn hơn đáng kể giới hạn liên quan đến giá trị GI, độ bao phủ bị chi phối bởi tiếng ồn. Bất kỳ sự gia tăng C / N như là kết quả của việc lựa chọn một cấu hình DVB-T2 kém hiệu quả hơn có thể được khắc phục với sự gia tăng ERP tương đương, như có thể được nhìn thấy ví dụ từ kịch bản với {ISD = 60 km; Heff = 300 m; GI = 448 μs, tương ứng với khoảng cách GI 134 km) trong hình. 5 (c). Các ERP tối thiểu tìm thấy ở trên cho một kịch bản cụ thể không một con số chính xác, hợp lệ toàn cầu nhưng liên quan đến một số phạm vi các đặc tính riêng của mạng lưới lục giác 7-Tx. SFN lớn hơn có thể đòi hỏi một hệ thống ERP cao hơn hoặc có thể bị nhiều SI như vậy mà không có đủ mức phủ sóng. Tuy nhiên,Kết quả tìm thấy trong phần này có thể đóng vai trò như các giá trị yêu cầu tối thiểu về ERP và những giới hạn được giới thiệu bởi SI, hướng dẫn thực hiện mạng lưới thực tiễn. Các ví dụ về các cách bị ảnh hưởng kết quả bởi một SFN lớn hơn kích thước được điều tra trong phần tiếp theo. B. Phân tích kích thước SFN tối đa Các trường hợp thu cố định và di động ngoài trời được thực hiện như là một Ví dụ để nghiên cứu kích thước tối đa có thể của một SFN cho một kịch bản nhất định (loại mạng và chế độ hệ thống). Bên trong phần trước của SFN cơ bản (7-Tx) đã được điều tra kích thước được tăng lên bằng cách thêm các máy phát khác, tức là các vòng tiếp xúc của máy phát, như được mô tả trong phần II-A, hình. 2. Kết quả đảm bảo là tỷ lệ chung của U / I thay đổi trong hầu hết các trường hợp tỷ số U / I giảm do nhiều máy phát ngoài khoảng cách GI được thêm vào cho phép SI tăng trong mạng. Có thể gặp ba trường hợp có liên quan đến các chế độ được mô tả trong phần V-A. Ví dụ về ba các trường hợp có thể được nhìn thấy trong hình. 6 (a) cho tiếp nhận cố định và trong hình. 6 (b) để tiếp nhận ngoài trời di động. Hình. 6 Kích thước tối đa theo chức năng của sự gia tăng ERP cho các C / N khác nhau và ISD / hEff / GI. (A)Tiếp nhận cố định. (B) Tiếp nhận ngoài trời di động. Kích thước tối đa có thể của SFN được cho là một chức năng của yêu cầu bổ sung ERP, gọi là margin có thể vượt quá công suất tối thiểu được tìm thấy trong phần V-A để đạt được đảm bảo đầy đủ. Trường hợp đầu tiên là ở đó chế độ hệ thống đủ mạnh và hệ số ERP tối thiểu bắt nguồn từ phần V-A cao đủ để bù đắp cho sự gia tăng SI chỉ bởi một nhỏ Lượng điện bổ sung thì SFN có thể được gia hạn mà không có bất kỳ thay đổi thêm vào các thông số mạng, thậm chí có thể không giới hạn, nghĩa là về vô cực phân đoạn {ISD = 60 km; Heff = 300 m; GI = 266 μs; C / N = 17 dB} trong hình. 6 (a) Là một ví dụ của trường hợp đầu tiên này mạng có thể được mở rộng đến Một diện tích rộng hơn 1000 km với một hệ thống ERP rất gần với giá trị tối thiểu được tính trong phần trước V-A. Trong thực tế, như một trường hợp đặc biệt, có cấu hình mạnh đủ để kích hoạt các kích thước SFN rất lớn (về mặt lý thuyết không giới hạn) ngay cả với yêu cầu tối thiểu của ERP là bắt nguồn từ đơn Ring. Tuy nhiên, những loại này có một lượng GI lớn như thế bất hợp lý họ sẽ không được thực hiện trong thực tế về lý do năng lực. Trường hợp thứ hai được thấy rằng nếu chế độ hệ thống vẫn đủ mạnh để đối phó với SI bổ sung, riêng ERP phải được tăng đáng kể để có thể phủ sóng toàn bộ trở lại. Sau đó một phần mở rộng nhất định của SFN bằng một hoặc hai hoặc thậm chí có thể là nhiều tầng của Tx. Trường hợp này được thể hiện bằng kịch bản {ISD = 30 km; heff = 80 m; GI = 532 μs; C/N = 23,2 dB} trong Hình 6(a). Sự gia tăng ERP cho phép mở rộng SFN một lượng nhất định, tuy nhiên là có hạn. Cuối cùng, ở vị trí thứ ba, sự gia tăng SI trong mạng bởi Tx bổ sung là quá lớn nên không thể đạt được một sự phủ sóng đầy đủ nào nữa, ngay cả khi tăng ERP. Kịch bản (ISD = 60 km; heff = 300 m; GI = 266 μs; C/N = 23,2 dB} trong Hình 6(a) là một ví dụ của trường hợp này. Ngay cả với một sự gia tăng lớn của ERP cũng không thể mở rộng SFN vì SI sẽ trở nên quá lớn với Tx bổ sung trong mạng. Một lần nữa, điêuf này có thể được giải thích bằng (12). Với sự gia tăng của hệ thống ERP, thuật ngữ đầu tiên trong (12) giữ nguyên không đổi. Cho đến khi giới hạn này còn khá lớn, hay hoàn thành tiêu chí phủ sóng QoS cho chính nó, thì sự gia tăng của ERP sẽ cho phép mở rộng SFN vì khi tăng ERP thì giới hạn thứ hai trong (12) trở nên lớn hơn. Xác suất phủ sóng sẽ tăng lên và kích thước tối đa có thể trở nên lớn hơn; giá trị C/N càng nhỏ thì kích thước SFN có thể gia tăng lớn hơn. Ngay khi giới hạn đầu tiên rơi xuống dưới tiêu chuẩn phủ sóng QoS vì có quá nhiều SI trong SFN, thì sự tăng trưởng của hệ thống ERP không thể bù đắp được cho việc phủ sóng bị mất đi và việc mở rộng SFN bằng các máy phát bổ sung là không thể. Một khía cạnh đáng chú ý của kế hoạch SFN được chỉ ra bởi các kịch bản ví dụ đầu tiên và thứ năm trong Hình 6(a). Kịch bản HPHT (ISD = 60 km; heff = 300 m; GI = 532 μs; C/N = 23,2 dB) cho phép mở rộng SFN đến các kích thước rất lớn, trong khi kịch bản MPMT (ISD = 30 km; heff = 80 m; GI = 532 μs; C/N = 23,2 dB} với đặc tính Tx dày hơn của nó chỉ cho phép mở rộng vừa phải, và thêm nữa, biên độ công suất yêu cầu cao hơn nhiều. Kết quả này không như dự kiến bởi mạng lưới dày đặc thường được coi là ít nhạy cảm với SI. Nhưng ở đây điều này được bù đắp vượt quá bởi hiệu ứng ức chế SI của định hướng của ăng-ten nhận và bất cứ ai rất lớn GI. Ví dụ cho thấy sự cân bằng tinh vi của các thông số quy hoạch mạng ISD, heff, GI và C/N. Trong hình 6(b) ba cấu hình với {ISD = 30 km; heff = 80 m; GI = 448 μs) phản ánh tác động của yêu cầu C/N. Đối với C/N thấp = 16.9 dB, phần mở rộng lớn của SFN có thể chỉ bổ sung một lượng nhỏ ERP; Đối với C/N = 20,4 dB thì cần phải có thêm công suất 3dB để đạt được kết quả này, còn với C/N = 23,3 dB thì chỉ có thể mở rộng hạn chế của SFN. Kịch bản liên quan với GI = 266 μs nhỏ hơn chỉ cho phép mở rộng SFN thậm chí còn hạn chế hơn. Đối với tất cả các chế độ thu n