Методологии для определения показателей качества по готовности для цифровых систем многопрограммной радиовещательной спутниковой службы и их связанных фидерных линий, работающих в планируемых полосах

жүктеу/скачать 1.5 Mb.

бет	2/8
Дата	24.02.2016
өлшемі	1.5 Mb.
	#16661

1 2 3 4 5 6 7 8

Цифровые многопрограммные системы передачи сейчас широко распространены для использования в службе РСС. Это использование было признано внутри Сектора радиосвязи МСЭ в нескольких областях. В частности, некоторые из параметров, используемых в перепланировании Плана РСС Районов 1 и 3, отражают введение таких цифровых многопрограммных систем передачи. Одним параметром системы, который в достаточной мере не был определен для цифровых многопрограммных передач, является показатель качества по готовности системы, принимая во внимание фидерную линию и статистику замираний распространения нисходящей линии, а также конкретные характеристики цифровой системы (например, окружающая среда помех). Поскольку цифровые многопрограммные системы передачи продолжают изучаться и осуществляться, это Приложение обеспечивает рекомендованные методологии для вычисления пороговых показателей качества по готовности современных цифровых систем и моделей распространения.

1.2 Конкретные характеристики цифровых многопрограммных систем РСС

Показатели качества работающих цифровых систем РСС можно охарактеризовать путем рассмотрения двух различающихся порогов показателей качества цифровой модуляции. Первый, иногда называемый порогом QEF, характеризуется работой при коэффициенте ошибок по битам (КОБ) приблизительно одна ошибка бита в час или в день (КОБ от 10^–9 до 10^–12). Второй порог, иногда упоминаемый как точка "стоп-кадра", или точка, где теряется целостность изображения видео, имеет место тогда, когда коэффициент КОБ становится достаточно высоким, и декодер сжатия видео оказывается неспособным выстроить кадр изображения. Эта точка стоп-кадра обычно очень близка к полному деблокированию несущей частоты демодулятора и шлейфов отслеживания синхронизации по битам.

Выше точки QEF цифровое качество изображения остается по существу постоянным для всех значений C/N. Фактически, уровень качества изображения видео в этой области независим от отношения C/N линии, т. е. он зависит исключительно от качества и коэффициента сжатия используемого кодера видео сжатия, а также от информационной скорости битов, назначенной каналу видео.

Качество видео быстро ухудшается от точки QEF до точки стоп-кадра из-за лавинообразного количества ошибок битов, представленных декодеру видео, которое больше не может быть уменьшено путем связанного прямого исправления ошибок. При пороге блокирования исправления ошибок, видео прекращается резко, обычно заканчиваясь зафиксированным показом самого недавнего расшифрованного кадра видео.

Согласно Примечанию 2 к пункту 1.2 раздела рекомендует в Рекомендации МСЭ R BO.1444, различие в отношениях C/N между точкой стоп-кадра и точкой QEF предполагается равным 1,5 дБ, если администрация не определяет иначе. В этой Рекомендации пороговая готовность рассчитывается в точке QEF.

2 Описание рекомендуемых методологий

2.1 Введение значимых параметров

Показатели качества цифровой линии РСС зависят от технического проектирования линии, включая выбор цифрового кодирования, мультиплексирования и методов модуляции, эквивалентной изотропно излучаемой мощности (э.и.и.м.) спутника и добротности (G/T) приемника РСС. Другие параметры, которые будут воздействовать на готовность системы, включают в себя замирания распространения, деполяризацию из-за дождя, нарушение регулировки поляризации, нарушение точности наведения приемной антенны, управление мощностью фидерной восходящей линии (UPC), автоматическую регулировку усиления (АРУ) на борту спутника и помехи от соседних систем РСС.

Таблица 2 предоставляет перечень Рекомендаций МСЭ-R, используемых в последующих секциях. Рассматриваются методы, упомянутые в Рекомендации МСЭ-R ВО.794, чтобы свести к минимуму на фидерной линии воздействие затухания из-за дождя, и в конкретном UPC, а также в бортовой АРУ: UPC позволяет фидерной линии поддерживать заданный уровень мощности в спутнике в присутствии замираний распространения, в то время как бортовая АРУ поддерживает суммарную принимаемую мощность спутника до такого уровня, что усилитель мощности работает на постоянном уровне, т. е. спутник поддерживает уровень э.и.и.м. нисходящей линии независимо от состояния канала восходящей линии. Учитывая, что обычно предполагают, что сигналы помех восходящей линии не замирают в то же самое время, как на желательной линии, использование бортовых АРУ приводит к увеличении мощности сигнала помех восходящей линии, которое уменьшает отношение C/I восходящей линии. К разнесению местоположений, также обсуждаемому в Рекомендации МСЭ-R ВО.794, в полной мере обращаются в Рекомендации МСЭ R P.618, где обеспечивается преобразование из готовности для одной линии в готовность многократного разнесения местоположений; если подходит, это преобразование может быть применено к результатам, полученным с использованием методологии, представленной ниже.

2.2 Показатели качества системы

Общие показатели качества системы определяются общим отношением составной мощности несущей частоты к шуму вместе с помехами, C/(N + I), которое определяется с помощью:

C/(N + I) = C/(N + I)_u C/(N + I)_d_{дБ, (1)}

где:

C/(N + I)_u  C/N_u  C/I_uдБ (1a)

C/(N + I)_d  C/N_d  C/I_d дБ (1b)

C/N_u : отношение мощности несущей частоты восходящей линии к тепловому шуму (дБ)

C/I_u : отношение мощности несущей частоты восходящей линии к помехам (дБ)

C/N_d : отношение мощности несущей частоты нисходящей линии к тепловому шуму (дБ)

C/I_d : отношение мощности несущей частоты нисходящей линии к помехам (дБ)

Оператор  : .

ТАБЛИЦА 2 Значимые Рекомендации МСЭ R
Рекомендация МСЭ R	Название	Применение
P.618	Данные о распространении и методы предсказания, требуемые для разработки систем электросвязи "Земля–космос"	Затухание распространения
P.676	Ослабление атмосферными газами
P.837	Характеристики атмосферных осадков для моделирования распространения
P.839	Модель высоты слоя осадков для методов предсказания
P.840	Затухание из-за облачности и тумана
P.841	Преобразование ежегодной статистики в статистику наихудшего месяца
P.838	Конкретная модель затухания для дождя для использования в методах предсказания
P.1511	Топография моделирования распространения "Земля–космос"
P.453	Преломляющий индекс радио: его формула и данные преломляемости
P.835	Эталонные стандартные атмосферы
P.679	Данные о распространении для разработки радиовещательных спутниковых систем
BO.790	Характеристики приемного оборудования и вычисление добротности приемника (G/T) для радиовещательной спутниковой службы	Вычисление добротности приемника (G/T)
BO.793	Разделение шума между фидерными линиями для радиовещательной спутниковой службы (РСС) и нисходящими линиями РСС	Разделение шума
BO.794	Методы для минимизации воздействия на общие показатели качества системы РСС из-за дождя вдоль тракта "фидер–линия"	Методы уменьшения замираний из-за дождя
BO.1212	Вычисление суммарных помех между геостационарными спутниковыми сетями в радиовещательной спутниковой службе	Вычисление C/I
BO.1516	Цифровые многопрограммные телевизионные системы для использования спутниками, работающими в полосе частот 11/12 ГГц	Параметры модуляции и кодирования

2.2.1 Вычисление отношения C/N_u

Отношение мощности несущей частоты восходящей линии к тепловому шуму (C/N_u) дается с помощью:

C/N_u  EIRP_u – L_su – A_pu (p_u) + UPC(p_u) – BW_effu – k + G/T_s дБ, (2)

где:

EIRP_u : эффективная изотропная излучаемая мощность восходящей линии (дБВт) в ясном небе

L_su : затухание в свободном пространстве восходящей линии (дБ), вычисляемое как:

20 log(4 R_u/_u),

где:

R_u : интервал (м) между станцией фидерной линии и спутником

_u : длина волны восходящей линии (м)

A_pu(p_u): суммарное затухание распространения восходящей линии (дБ), превышаемое p_u% времени; определено МСЭ R P.618, п. 2.5 как

 A_gu + A_u (p_u),

где:

A_gu : газовое поглощение для восходящей линии (дБ) (Рекомендация МСЭ R P.676)

A_ru(p_u) : затухание из-за дождя для восходящей линии (дБ), превышаемое p_u% времени (Рекомендация МСЭ R P.618)

A_cu(p_u) : затухание из-за облачности и тумана для восходящей линии (дБ), превышаемое p_u% времени

A_su(p_u) : замирания мерцаний для восходящей линии (дБ), превышающие p_u% времени

P_u : превышение или неготовность восходящей линии (%)

UPC(p_u) : коэффициент управления мощностью восходящей линии (дБ), вычисленный как:

 0, в условиях ясного неба или когда управление мощность восходящей линии не используется

 минимум (A_u(p_u), UPC_max) – , в условиях замираний,

где:

UPC_max : максимальное увеличение передаваемой мощности (дБ) в присутствии затухания распространения тракта

 : пиковая положительная ошибка управления мощностью линии восходящего направления (дБ)

Bw_effu : эффективная ширина полосы частот шума восходящей линии (дБ/Гц) для цифровой несущей частоты

k : постоянная Больцмана  –228,6 (дБ(Вт/K · Гц))

G/T_s : добротность приемника спутника (дБ/K).

2.2.2 Вычисление отношения C/N_d

При использовании на борту АРУ и/или UPC, системы РСС разрабатываются так, что транспондер спутника работает на постоянном уровне вплоть до точки, где отношение C/(N + I) восходящей линии падает ниже порога, порождая выход системы независимо от состояния канала нисходящей линии. Соответственно, мощность э.и.и.м. спутника поддерживается постоянной, и тем самым показатели качества по готовности нисходящей линии являются, для всех практических целей, развязанными от показателей качества восходящей линии. При этих условиях отношение мощности несущей частот нисходящей линии к тепловому шуму C/N_d дается с помощью:

C/N_d  EIRP_d – L_sd – A_pd (p_d) – BW_effd – k + G/T_g – Z_l – dT(p_d) дБ, (3)

где:

EIRP_d: эффективная изотропная излучаемая мощность нисходящей линии (дБВт)

L_sd: затухание в свободном пространстве для нисходящей линии (дБ), вычисляемое как:

 20 log(4 R_d/_d),

где:

R_d : интервал (м) между спутником и терминалом приемника

_d : длина волны нисходящей линии (м)

A_pd (p_d) : суммарное затухание распространения нисходящей линии (дБ), превышаемое p_d% времени; которое определено Рекомендацией МСЭ-R P.618, п. 2.5 как

 A_gd + A_d (p_d),

где:

A_gd : газовое поглощение для нисходящей линии (дБ) (Рекомендация МСЭ-R P.676)

A_rd (p_d) : затухание из-за дождя для нисходящей линии (дБ), превышаемое p_d% времени (Рекомендация МСЭ-R P.618)

A_cd (p_d) : затухание из-за облачности и тумана нисходящей линии (дБ), превышаемое p_d% времени

A_sd (p_d) : замирания мерцаний нисходящей линии (дБ), превышающие p_d% времени

P_d : превышение или неготовность нисходящей линии (%)

BW_effd : эффективная ширина полосы частот шума нисходящей линии (дБ/Гц) для цифровой несущей частоты, такая же, как BW_effu для спутника-ретранслятора типа "коленчатой трубы"

G/T_g : используемая добротность терминала приемника (дБ/K) в условиях ясного неба, включая только воздействие газового поглощения (Рекомендация МСЭ R BO.790, Приложение 1, п. 1, без затухания из-за дождя и облачности)

Z₁ : коэффициент настройки (дБ) для искажения транспондера спутника

dT(p_d) : увеличение шумовой температуры (дБ/K) из-за затухания тракта от дождя и облачности, превышаемое p_d% времени (например, разность в G/T при использовании Рекомендации МСЭ-R BO.790, Приложение 1, п. 1 с:

1. затухание тракта установлено в значение A_gd+A_rd+A_cd,

2. затухание тракта установлено только в значение A_gd.

2.2.3 Вычисление общего отношения C/I

Общее совокупное отношение мощности несущей частоты к помехам, C/I, дается выражением:

C/I = C/I_u  C/I_d дБ, (4)

где:

C/I_u : отношение мощности несущей частоты восходящей линии к помехам (дБ)

C/I_d : отношение мощности несущей частоты нисходящей линии к помехам (дБ).

Рекомендация МСЭ-R BO.1212 используется для вычисления отношений C/I’ восходящей и нисходящей линий в условиях ясного неба, включая помехи внутри системы РСС и между системами РСС. При замираниях канала сигналы помех между системами предполагаются не замирающими. В сочетании с использованием UPC и/или бортовой АРУ межсистемные отношения C/I при замиранях эквивалентны отношениям C/I’ для ясного неба, уменьшенные на уровень замираний канала так, что:

C/I_u  [C/I_cu – A_u(p_u) + UPC(p_u)]  дБ (4a)

C/I_d  [C/I_cd – A_d (p_d)]  дБ, (4b)

где:

C/I_cu : межсистемное отношение C/I (дБ) восходящей линии при ясном небе согласно Рекомендации МСЭ R BO.1212, при рассмотрении только атмосферного газообразного поглощения (Рекомендация МСЭ-R P.676) как для линий, подверженных помехам, так и для желаемых линий, и без учета UPC

C/I_cd : межсистемное отношение C/I (дБ) нисходящей линии при ясном небе согласно Рекомендации МСЭ-R BO.1212, при рассмотрении только атмосферного газообразного поглощения (Рекомендация МСЭ-R P.676) как для линий, подверженных помехам, и для желаемых линий

C/I_intra =  дБ

C/I_intra : общее отношение совокупной несущей частоты к межсистемным помехам (дБ)

отношение несущей частоты восходящей линии к внутрисистемным помехам (дБ) согласно Рекомендациям МСЭ-R BO.1212 и МСЭ-R P.618 для деполяризации из-за дождя

отношение несущей частоты нисходящей линии к внутрисистемным помехам (дБ) согласно Рекомендациям МСЭ-R BO.1212 и МСЭ-R P.618 для деполяризации из-за дождя.

жүктеу/скачать 1.5 Mb.

Достарыңызбен бөлісу:

1 2 3 4 5 6 7 8

1 Введение

1.1 Общие замечания

1.2 Конкретные характеристики цифровых многопрограммных систем РСС

2 Описание рекомендуемых методологий

2.1 Введение значимых параметров

2.2 Показатели качества системы

2.2.1 Вычисление отношения C/Nu

2.2.2 Вычисление отношения C/Nd

2.2.3 Вычисление общего отношения C/I

2.2.1 Вычисление отношения C/N_u

2.2.2 Вычисление отношения C/N_d