Стандарты цифрового вещания

Работа добавлена:






Стандарты цифрового вещания на http://mirrorref.ru

Содержание

Введение

9

1 Стандарты цифрового вещания

11

2 Основные параметры стандарта цифрового телевиденияDVB-T

 2.1 Метод модуляции

13

 2.2 Групповой спектр радиосигналаOFDM

14

 2.3 ПараметрыOFDM

15

 2.4 Модуляция несущих в групповом каналеOFDM

18

2.5 Структура кадра OFDM

19

 2.6 Канальное кодирование

21

   2.6.1 Внутреннее канальное кодирование

21

   2.6.2 Внешнее канальное кодирование

22

3 Одночастотные сети цифрового вещания – преимущества и особенности построения

23

 3.1 Варианты исполнения

23

 3.2 Ограничения SFN

25

 3.3 Сетевые требования

26

 3.4 Мега-фрейм

27

4 Выбор оборудования

30

5 Сетевое планирование

32

 5.1 Понятие медианного напряжения

32

 5.2 Расчет затухании в фидере

33

 5.3 Расчет минимальной напряженности поля на приемной

Стороне

34

 5.4 Расчет минимально допустимой напряженности поля

40

 5.5 Определение напряженности поля аналитическим

методом по кривым распространения

40

   5.5.1 Расчет напряженности поля по кривым

распространения

41

   5.5.2 Расчет напряженности поля аналитическим методом

43

 5.6 Аппроксимация к 0,6 длины зоны Френеля

46

 5.7 Расчет параметров приемного оборудования на языке

программирования «Turbo Pascal»

48

6 Безопасность жизнедеятельности

49

6.1 Анализ существующих условий труда

49

6.2 Расчет искусственного освещения

51

6.3 Расчет зануления

52

7 Бизнес-план

 7.1 Сущность проекта

7.2 Характеристика проекта

7.3 Маркетинг проекта

7.4 Организационный план

7.5 Производственный план

7.6  Финансовый план

   7.6.1 Расчёт капитальных затрат на приобретение

цифрового оборудования и ввода его в эксплуатацию

7.6.2 Расчет эксплуатационных расходов

7.6.3 Оценка доходов

  7.6.4 Расчет срока окупаемости и абсолютного

экономического эффекта

7.6.5 Расчет экономической эффективности с учетом

Дисконтирования

56

56

56

57

57

58

58

59

60

64

65

66

Заключение

      70

Список литературы

      71

Приложение А Зависимость напряженности поля

      72

Приложение Б Листинг программы наTurboPascal

      73

Введение

Информация играет важнейшую роль во всех сферах экономической, политической и общественной жизни. Возможности сбора, систематизации, исследования и оценки информации имеют решающее значение для развития всех институтов современного общества. Но любое использование информации возможно лишь при условии ее передачи на расстояние. А для телевидения как средства массовой информации возможность передачи является условием существования.

Телевидение за все время своего существования претерпело множество изменений. Причем как в содержательном плане, так и в технологическом.

После того как в нашу жизнь вошли цветное телевидение, спутниковое вещание, аналоговый стандарт высокой четкости, грядет новая революция, которая способна изменить уже не качество сигнала, а образ жизни телезрителя. Речь о цифровом телевидении.

В послании народу Казахстана «Стратегия вхождения Казахстана в число пятидесяти наиболее конкурентоспособных стран мира» от 1 марта 2006 года Президент страны Н. Назарбаев, в частности, подчеркнул,  что Казахстан для своего стремительного рывка вперед и вхождения в первую полусотню развитых государств, должен быть страной, вбирающей в себя все новое и передовое.

В этих условиях особую актуальность приобретает необходимость дальнейшего развития национального информационного пространства  как важнейшего идеологического направляющего процесса интегрирования Казахстана в мировое сообщество, отвечающего насущным требованиям современных реалии. Таковым является один из прорывных проектов – внедрение наземного цифрового телерадиовещания в Республике Казахстан.

Внедрение наземного цифрового вещания телевизионных программ в мире началось еще в 1998 г. Прошло уже 11 лет и приобретен достаточный опыт, который включает в себя ряд ошибок и заблуждений. Их, конечно же, необходимо учесть при переходе от аналогового вещания на цифровое в нашей стране. Сегодня в мире обсуждается основной вопрос: в каком году закончится внедрение цифрового телевизионного вещания в той или иной стране и когда будет прекращено аналоговое ТВ-вещание? Соглашением Женева-2006 для Европы, а также других стран, его подписавших, в частности и Казахстана, прекращение аналогового вещание определено в 2015 году.

Каждая страна идет своим путем, учитывая свои географические особенности, экономическое положение, научно-технический потенциал, сложившуюся структуру телерадиовещания в стране, а также в определенной степени национальный менталитет.

Преимущества ЦТВпо сравнению с аналоговым вещанием велики: на одной частоте в аналоговом виде можно транслировать всего одну телепрограмму, а в цифровом их станет 10 – и это не предел [1]. Сейчас многие люди, живущие в поселках, смотрят одну-две телепрограммы, а кто-то вообще не может принимать ни одной государственной программы. Люди вынуждены покупать спутниковые антенны, чтобы смотреть хоть что-то, и в итоге они становятся оторванными от государственной политики, а новости своей страны даже не знают. Поэтому главной на сегодняшний день задачей является любым способом ускорить внедрение цифрового вещания в стране, довести до каждого жителя и обеспечить ему возможность смотреть наши государственные и национальные программы в достаточном объеме. Кроме того, цифровое вещание обеспечивает возможность применения полилингвистического звукового сопровождения, т. е. картинка будет идти одна, а нужный язык звука зритель может выбрать самостоятельно, это даст экономию ресурсов и равные права граждан во исполнение закона о языках [1]. Вообще, перспективы цифрового вещания огромны. В будущем будет вестись вещание телевидение высокой четкости HDTV, которое обеспечивает лучшее качество и четкость картинки, что будет особенно заметно на телевизорах с большой диагональю. Кроме вещания телепрограмм для просмотра на домашнем телевизоре, цифровой стандарт дает дополнительные возможности для предоставления услуг, таких, например, как мобильное телевидение, в Казахстане абсолютно не развитое, доступ к Интернету, корпоративные вещательные каналы, передачу данных, организацию информационно-развлекательных и интерактивных сервисов. Все это будет интересно пользователям, а операторам принесет дополнительные доходы.

1 Стандарты цифрового вещания

Основными стандартами ЦТВ сегодня являются европейский стандарт DVB, американский ATSC и японский ISDB. Дадим краткую характеристику для каждого стандарта.

В Европе сигналы ЦТВ рассматриваются как часть общего телекоммуникационного «контейнера», в котором передается самая разная информация [2]. Телепрограмма в такой системе — всего лишь некий объект, наравне с другими объектами — файлами данных, рисунками и текстами. Для приема такого контейнера предполагается применять некое новое интеллектуальное программно-управляемое устройство, названное Set Top Box (STB), которое позволяет принимать цифровые потоки из различных физических каналов — спутниковых, кабельных или наземных. Изображение выводится на обычный телевизор, звук — на домашнюю стереосистему, файлы — на персональный компьютер и т. д. При наличии обратного канала и специального программного обеспечения телезритель получает возможность выбирать любую из предлагаемых дополнительных услуг ЦТВ (конечно, при условии, что он за нее платит).

Впечатляющие возможности такой системы уже продемонстрировала британская комиссия телевещания BBC [3]. Здесь, кроме традиционных телепередач, абоненту предлагается, не вставая с кресла у телевизора, принимать и отправлять электронные и факсимильные сообщения; работать с базами данных; при просмотре футбольного матча выбирать ту камеру (из установленных на стадионе), которая «смотрит», например, на любимого игрока, на определенное место на поле или трибунах; участвовать во всевозможных голосованиях и опросах; покупать товары и услуги по кредитной карте и т. п. Это — относительно новый рынок платных услуг, объемы и возможности которого еще не до конца осознаны самими вещателями [3].

В США ситуация иная. Основная ставка развития цифрового телевидения сделана здесь на телевидение высокой четкости (ТВЧ) [4]. Поэтому в стандартной полосе телеканала оператора передают только одну телепрограмму, но программу, в которой и изображение, и звук только высшего качества. Понятно, что, поскольку ресурс использован для обеспечения ТВЧ-вещания, то ничего дополнительного в этот канал вместить уже не удается.

Стандарт DVB-T, безусловно, более гибок, он позволяет оператору ЦТВвыбирать скорость передачи, параметры модуляции и кодирования [5]. Низкоскоростные режимы могут быть использованы для увеличения дальности приема без увеличения мощности передатчика, а также для мобильного сервиса. За эти возможности приходится расплачиваться либо уменьшением числа телепрограмм в телеканале, либо понижением их качества.

Японский ISDB очень похож на DVB и представляет собой некий разумный компромисс между двумя предыдущими [5]. Он еще более гибок, главной его целью декларируется интерактивность и интеграция всех служб вещания.

Что касается качества изображения, то поскольку все три стандарта используют один метод компрессии MPEG-2, при прочих равных условиях качество они должны обеспечивать одинаковое. Это в корне отличает цифровое телевидение от аналогового, где картинка SECAM заметно хуже той же картинки PAL. Кроме того, для ЦТВ вопрос «Что лучше?» совершенно неуместен. Ведь если в аналоговом телевидении способ кодирования цвета и модуляция влияют на качество изображения, то в цифровом ТВ от метода модуляции и кодирования зависит лишь надежность приема, и если прием обеспечен, то картинка всегда получается «чистой» (без сетки, муара, снега и пр.). В противном случае изображение рассыпается на пиксели, и мы имеем просто надпись «нет сигнала» на темном экране. Таким образом, для телезрителя безразлично, по какому цифровому стандарту происходит доставка изображения к телевизору, поскольку качество сигнала у зрителя будет определяться только качеством его приемника. Это, помимо всего прочего, означает еще и то, что от стандарта никак не зависит, сколько заплатит потребитель. Это будет определяться не стандартом, а набором предлагаемых услуг [5].

Что касается частот, то тут имеется две возможности. Первая — использовать новые полосы, где телевидения пока нет, а именно, как предусмотрено Регламентом радиосвязи, — в диапазоне 800 МГц. Вторая — переход на цифру в «традиционных» дециметровых вещательных каналах.

В Великобритании, например, цифровое телевещание ведут в дециметровых каналах, расположенных между каналами аналогового вещания [6]. По правилам на одной территории не могут одновременно работать аналоговые телепередатчики в смежных, зеркальных, гетеродинных каналах. Таким образом, из имеющегося ресурса каналов пока можно использовать, в лучшем случае, чуть больше трети. В Австралии канал ТВЧ в стандарте DVB-T работает на частоте 191,25 МГц; в Италии сообщалось об успешном опыте вещания в горной местности в радиусе 50 км от Милана при помощи 40-ваттного передатчика в 38 канале; в Испании вещают ЦТВ в 26 канале [6].

2 Основные параметры стандарта цифрового телевиденияDvb-T

2.1 Метод  модуляции

При цифровом эфирном ТВ-вещании основным отрицательным фактором для цифрового канала являются помехи от многолучевого приема. Этот вид помех весьма характерен для эфирного приема в городах с разноэтажной застройкой из-за многократных отражений радиосигнала от зданий и других сооружений [7].

При многолучевом приеме в декодер поступают две (или более) одинаковые по характеру чередования символов, но сдвинутые по времени цифровые последовательности. Поскольку анализ переданного значения символа "0" или "1" в декодере обычно производится в середине символа, то в случае, если задержка радиосигнала второго луча становится близкой или больше половины длительности символа, происходит резкий рост цифровых ошибок, вплоть до полного разрушения цифрового канала.

При стационарном эфирном ТВ-приеме бороться с многолучевостью можно путем применения остронаправленных многоэлементных ТВ-антенн, что обычно и делается в системах коллективного эфирного приема.Но это не решает проблемы полностью, так как при этом нельзя будет гарантировать уверенный прием цифровых ТВ-программ на переносные и перевозимые ТВ-приемники, в которых используются простые ТВ-антенны. Радикальным решением этой проблемы является применение в эфирных каналах ТВ-вещания технологии COFDM (Coded Orthogonal Division Multiplexing), которая специально разработана для борьбы с помехами при многолучевом приеме [7].

При COFDM используется ортогональное частотное мультиплексирование совместно с помехоустойчивым канальным кодированием. Сочетание канального кодирования (аббревиатура С) с ортогональным частотным мультиплексированием (аббревиатура OFDM) обозначается как COFDM. Метод COFDM хорошо известен и широко используется в цифровых системах радиовещания (DAB) в Европе, Канаде, Японии и др.

При COFDM последовательный цифровой поток преобразуется в большое число параллельных потоков (субпотоков), каждый из которых передается на отдельной несущей. Группа несущих частот, которая в данный момент времени переносит биты параллельных цифровых потоков, называется "символом COFDM". Благодаря тому, что используется большое число параллельных потоков (обычно 1705 или 6817 субпотоков), длительность символа в параллельных потоках получается существенно больше, чем в последовательном потоке данных (соответственно 280 или 1120 мкс — в зависимости от числа используемых субпотоков). Это позволяет в декодере задержать оценку значений принятых символов на время, в течение которого изменения параметров радиоканала из-за действия эхо-сигналов прекратятся, и канал станет стабильным [7].

Таким образом, при COFDM временной интервал символа субпотока Ts делится на две части — защитный интервал D, в течение которого оценка значения символа в декодере не производится, и рабочий интервал символа Tu, за время которого принимается решение о значении принятого символа (рисунок 2.1). Для правильной работы системы эхоподавления необходимо, чтобы защитные интервалы находились не в начале, а в конце символов S2, S3 ..., то есть в защитном интервале продолжается модуляция несущей предшествующим символом (рисунок 2.1б,г) [7].

Для обеспечения оптимального обмена между топологией (конфигурацией построения) сети ТВ-вещания и эффективностью использования радиоспектра применяются разные значения защитного интервала. Благодаря этому система может использоваться для вещания как в одночастотной сети с большой зоной покрытия, так и для малых зон, обслуживаемых одним передатчиком [7].

Для одночастотной радиосети типичным видом эхо-сигналов являются сигналы от соседних по территориальному размещению радиопередатчиков, передающих одинаковые символы COFDM. Эти сигналы не отличаются от классических эхо-сигналов, и их можно оценивать как эхо-сигналы, если они будут поступать в приемник за время защитного интервала D. Таким образом, выбор длительности защитного интервала будет непосредственно влиять на вид проектируемой одночастотной радиосети. Увеличение длительности защитного интервала позволяет увеличить расстояние между соседними радиопередатчиками. С другой стороны, длительность защитного интервала целесообразно выбирать небольшой, так как, с точки зрения теории информации, защитный интервал не используется для передачи полезной информации и его введение уменьшает объем передаваемой информации [7].

2.2 Групповой спектр радиосигнала OFDM

Такие параметры модема OFDM, как число несущих в групповом спектре, величина их частотного разноса, длительность защитного и рабочего интервала информационного символа, взаимосвязаны и выбираются путем компромиссных решений.

При разработке стандарта DVB-T выбор этих параметров оказался наиболее сложным и дискуссионным вопросом [8].

Частотный разнос Δf между соседними несущими f1, f2 ... fn в групповом радиоспектре OFDM (рисунок 2.2) выбирается из условия возможности выделения в демодуляторе индивидуальных несущих. При этом возможно применение двух методов частотного разделения (демультиплексирования) несущих. Во-первых, с помощью полосовых фильтров и, во-вторых, с помощью ортогональных преобразований сигналов.

а)последовательность информационных символовS1,S2,S3 одного субпотока;б)защитные (Δ1, Δ2 и Δ3) и рабочие интервалы Тu2,Tu3;в)моменты начала и окончания модуляцииt2,t3,t4 несущейинформационными символамиS1,S2,S3;г)несущая, модулированная символамиS1,S2,S3.

Рисунок 2.1 – Взаимное расположение временных интервалов.

В первом случае частотный разнос между модулированными несущими (рисунок 2.2а) выбирается таким, чтобы их соседние боковые полосы взаимно не перекрывались. Это условие будет выполнено, если величину частотного разноса выбрать равной Δfі=2/Tu, где Tu — рабочий интервал информационного символа (рисунок 2.1). Однако при этом эффективность использования радиоспектра будет невысокой. Поэтому в стандарте OFDM выбран ортогональный метод разделения несущих, при котором значение частотного разноса может быть уменьшено в два раза по сравнению с первым методом, за счет чего в два раза повышается плотность передачи цифровой информации (бит/с)/Гц [8]. В нашем случае две модулированные несущие будут ортогональными, если интеграл от их произведения за время длительности рабочего интервала Tu равен нулю. По этой причине при ортогональном методе демодуляции несущих группового спектра взаимные помехи от соседних несущих будут также равны нулю, несмотря на то, что их соседние боковые полосы взаимно перекрываются. Для выполнения условий ортогональности необходимо, чтобы частотный разнос между несущими был постоянен и точно равен значению Δf = 1/Tu , то есть на интервале Tu должно укладываться целое число периодов разностной частоты f2 - f1. Выполнение этого соотношения достигается введением в модеме OFDM двух видов сигналов синхронизации: сигналов для синхронизации несущих частот группового спектра и сигналов для синхронизации тактовых частот функциональных блоков демодулятора [8].

2.3 Параметры OFDM

В стандарте эфирного вещания DVB-T предусмотрены два режима модуляции OFDM 8 К и 2 К, для которых используются два значения рабочих интервалов информационных символов: Тu1 = 896 мкс — для режима 8 К и в 4 раза меньшее значение Тu2 = 224 мкс — для режима 2 К. Этим рабочим интервалам соответствуют два значения частотного разноса несущих в групповом спектре OFDM: Δf1 =1/896 мкc = 1116 Гц и Δf2 = 1/224 мкс = 4464 Гц (рисунок 2.2б, в), при которых в групповом спектре OFDM cодержится n1=6817 для первого режима и n2 = 1705 несущих — для второго режима модуляции. Общая ширина спектра группового сигнала в обоих случаях равна 7,61 МГц (рисунок 2.2б, в) [8].

Таблица 2.1 - Основные параметры системы OFDM

Режим модуляции

8К

2К

Длительность рабочего интервала Tu в мкс,

в числе периодов Т0 (*)

896

224

8192

2048

Частотный разнос несущих Δ = 1/ Tu , Гц

1116

4464

Число несущих в спектре группового сигнала, n

6817

1705

Ширина радиоспектра группового сигнала несущих, МГц

7,61

7,61

Относительная длительность защитного интервала, D/ Tu

1/4

1/8

1/16

1/32

1/4

1/8

1/16

1/32

Длительность защитного интервала D, в мкс,

в числе периодов Т0.  Тактовый период Т0 =7/64 мкс.

224

112

56

28

56

28

14

7

2048

1024

512

256

512

256

128

64

Ts= D+Tu , в мкс,

в числе периодов Т0;

1120

1008

952

924

280

252

238

231

10240

9216

8704

8448

2560

2304

2176

2112

Максимальное удаление ТВ-передатчиков в одночастотной сети вещания d = c•D, км

67,2

33,6

16,8

8,4

16,8

8,4

4,2

2,1

Таким образом, видно, что спектр группового сигнала OFDM можно разместить в эфирном радиоканале аналогового телевидения с полосой пропускания 8 МГц, обеспечивая между соседними радиоканалами защитные частотные интервалы по ~0,39 МГц. Это важный момент, так как согласованность спектра группового сигнала OFDM с существующими радиоканалами эфирной сети ТВ-вещания упрощает внедрение цифровой системы телевидения.

  1. частотный разнос несущих;б)групповой спектр при частотном разносе каналов 1116 Гц;в) групповой спектр при частотном разносе каналов 4464 Гц.

Рисунок 2.2 – Групповой спектр несущихOFDM                                                                                                                                                                                                                                    (n - номер несущих).

Стандартом для каждого режима модуляции предусмотрены 4 относительных значения защитных интервалов, равные 1/4; 1/8; 1/16 и 1/32 длительности рабочего интервала. Соответствующие им абсолютные значения длительностей защитных интервалов и информационных символов в мкс и периодах тактовой частоты Т0 = 7/64 мкс приведены в таблице1В этой же таблице указан максимальный территориальный разнос между ТВ-передатчиками одной ТВ-программы в синхронной одночастотной сети эфирного вещания, который может выбираться при проектировании сети в пределах от 67,2 до 8,4 км и от 16,8 до 2,1 км соответственно для режимов модуляции 8 К и 2 К[8].

Режим модуляции 8 К позволяет в одночастотной сети эфирного вещания использовать территориальный разнос между передатчиками одинаковых ТВ-программ до 67 км. При этом получается большая зона покрытия, приемлемые мощности ТВ-передатчиков и стандартные высоты антенно-мачтовых сооружений. Экономические преимущества такой сети становятся особенно заметными при организации ТВ-вещания в странах с большими территориями, за счет сокращения общего числа передающих ТВ-станций сети. По этим причинам в стандарт был введен режим модуляции 8 К [8].

Технически модем 8 К реализуется путем выполнения в модуляторе инверсного дискретного преобразования Фурье и прямого дискретного преобразования Фурье — в демодуляторе телевизора, для чего требуются процессоры с двоичной емкостью 2 = 8192 = 8 К. Однако имеющееся в то время первое поколение таких процессоров не подходило для этих целей ни по быстродействию, ни по стоимости, что не позволяло начать одновременно с принятием стандарта разработку аппаратуры с режимом модуляции 8 К . По этой причине было принято решение ввести в стандарт второй — технически более простой режим 2 К, для которого уже имелись необходимые процессоры с двоичной емкостью 2 = 2048 = 2 К.

В итоге был принят общий стандарт с модуляцией 2 К и 8 К с разным числом несущих. Спецификация стандарта 2 К позволяла начать внедрение цифрового эфирного вещания сразу, а спецификация стандарта 8 К могла быть реализована позднее, после разработки соответствующего процессора. С появлением процессоров 8 К и необходимости построения сети эфирного вещания с большой зоной покрытия, что характерно для Казахстана, предпочтение необходимо отдать режиму модуляции 8 К и использовать его при создании отечественной сети цифрового эфирного вещания [8].

2.4 Модуляция несущих в групповом сигнале OFDM

Стандартом предусмотрено, что в модеме OFDM могут быть использованы следующие виды модуляции несущих группового сигнала: квадратурная фазовая модуляция (4-ФМ илиQPSK), 16- и 64-уровневая квадратурная амплитудная модуляция (16-КАМ или 64-КАМ) с равномерным или неравномерным расположением вершин векторов сигнала в кодовом пространстве сигналов.

Выбор конкретного вида модуляции из указанных производится в зависимости от требуемой скорости передачи данных с учетом избыточности, необходимой для их помехоустойчивого кодирования. Эту избыточность легко оценить, исходя из того, что при помехоустойчивом кодировании в модеме используются сверточные коды с относительными скоростями: 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8, в результате чего скорость цифрового потока после помехоустойчивого кодирования увеличится в число раз, равное единице, деленной на относительную скорость кода. То есть, например, при использовании сверточного кода 3/4, скорость цифрового потока возрастает в 4/3=1,33 раза.

Данные, необходимые для выбора вида модуляции в зависимости от требуемой скорости цифрового потока для различных значений относительной скорости сверточного кода и относительной длительности защитного интервала в информационном символе, приведены в таблице 2. Данные этой таблицы не зависят от режима модуляции 8 К или 2 К, так как при переходе от режима 8 К к режиму 2 К с уменьшением числа несущих в 4 раза одновременно в 4 раза увеличивается скорость передачи данных на каждой несущей [9].

В таблице 2.2 также указаны необходимые значения отношения сигнал/шум в эфирном радиоканале для двух случаев эфирного приема — на стационарную, многоэлементную ТВ-антенну и на простую антенну переносного телевизора. Приведенные значения отношения сигнал/шум обеспечивают получение коэффициента ошибок 2 × 10 на выходе декодера сверточного кода. Окончательный выбор перечисленных параметров системы цифрового вещания делается путем анализа нескольких альтернативных вариантов [9].

Таблица 2.2 - Скорость передачи данных при неиерархической модуляции 8 К и 2 К

Вид модуляции

Скорость

кода

Отношение сигнал/шум

в радиоканале, дБ

Полезная скорость, Мбит/с

Стационарная

антенна (F1)

Переносная

антенна (Р1)

D/Tu=1/4

D/Tu=1/8

D/Tu=1/16

D/Tu=1/32

4-ФМ

1/2

3,6

5,4

4,98

5,53

5,85

6,03

4-ФМ

2/3

5,7

8,4

6,64

7,37

7,81

8,04

4-ФМ

3/4

6,8

10,7

7,46

8,29

8,78

9,05

4-ФМ

5/6

8,0

13,1

8,29

9,22

9,76

10,05

4-ФМ

7/8

8,7

16,3

8,71

9,68

10,25

10,56

16-КАМ

1/2

9,6

11,2

9,95

11,06

11,71

12,06

16-КАМ

2/3

11,6

14,2

13,27

14,75

15,61

16,09

16-КАМ

3/4

13,0

16,7

14,93

16,59

17,56

18,10

16-КАМ

5/6

14,4

19,3

16,59

18,43

19,52

20,11

16-КАМ

7/8

15,0

22,8

17,42

19,35

20,49

21,11

64-КАМ

1/2

14,7

16,0

14,93

16,59

17,56

18,10

64-КАМ

2/3

17,1

19,3

19,91

22,12

23,42

24,13

64-КАМ

3/4

18,6

21,7

22,39

24,88

26,35

27,14

64-КАМ

5/6

20,0

25,3

24,88

27,65

29,27

30,16

64-КАМ

7/8

21,0

27,9

26,13

29,03

30,74

31,67

2.5 Структура кадра OFDM

При выборе структуры кадра необходимо обеспечить, во-первых, быстрое вхождение в синхронизм демодулятора цифрового телевизора, с тем чтобы не вызвать чувства раздражения у телезрителей в моменты переключения телевизора с одной программы на другую. Во-вторых, формат кадра OFDM должен быть согласован с форматом транспортного пакета MPEG-2 (длительность пакета 204 байта), с тем чтобы взаимные преобразования этих форматов в модеме могли быть выполнены простыми техническими средствами [9].

В результате учета этих требований в стандарте OFDM была принята двухступенчатая структура передачи данных в виде супер-кадра, состоящего из 4 кадров OFDM. При этом в одном супер-кадре содержится целое число транспортных пакетов MPEG-2, что позволяет производить взаимные преобразования форматов транспортных пакетов и супер-кадра OFDM без введения в модем OFDM стаффинг-синхронизации. В то же время наличие в супер-кадре 4 кадров повышает в 4 раза скорость передачи сигналов синхронизации, за счет чего обеспечивается приемлемое время вхождения в синхронизм демодулятора телевизора.

Структура кадра состоит из 68 символов OFDM, которым присвоены номера от 0 до 67. Длительность кадра равна TF=68•TS , а значения TS (длительности информационных символов) для различных режимов работы приведены в таблице 2.1. Кадр содержит для режимов модуляций 8 К и 2 К, соответственно, 6817 и 1705 несущих.

Для работы приемного устройства необходимо совместно с информационными символами передавать опорные сигналы, во-первых, сигналы для фазовой автоподстройки опорных частот демодулятора, во-вторых, — сигналы тактовой синхронизации функциональных блоков демодулятора, в-третьих, — сигналы для оценки состояния эфирного радиоканала, в-четвертых, — сигналы управления демодулятором, содержащие информацию об используемых режимах модуляции. Для этих целей в каждом символе OFDM для режимов модуляции 8 К и 2 К выделено, соответственно, 769 и 193 опорных несущих, которые по сравнению с информационными несущими передаются с повышенной на 2,5 дБ мощностью[9].

Для фазовой автоподстройки опорной сетки когерентных частот демодулятора используются так называемые фиксированные опорные несущие, частотные позиции которых в каждом символе OFDM постоянны.

Всего для этой цели в режимах 8 К и 2 К используется соответственно 177 и 45 фиксированных несущих. Фиксированные несущие модулируются опорной псевдослучайной последовательностью[9].

Для повышения живучести системы OFDM и снижения числа цифровых ошибок в демодуляторе ведется оценка текущего состояния амплитудно-частотной характеристики сквозного радиоканала модема, на основании чего производится расчет текущей переходной характеристики радиотракта и выбирается оптимальный временной интервал ("временное окно") для декодирования информационных сигналов. Для этой цели используются так называемые рассредоточенные опорные несущие, частотные позиции которых смещаются при переходе от одного символа OFDM кадра к другому символу OFDM (Причем эти изменения номеров рассредоточенных несущих производятся с периодом 4 символа OFDM, т.е., например, частотные позиции рассредоточенных несущих в символе OFDM c номером 0 и номером 3 совпадают. В результате такого периодического сдвига частот рассредоточенных опорных несущих происходит более точное частотное сканирование сквозной АЧХ радиотракта модема. Для этой цели используются в режимах 8 К/2 К соответственно 524 и 131 рассредоточенных опорных несущих, которые модулируются опорной псевдослучайной последовательностью[9].

Кроме того, для передачи сигналов управления демодулятором в режимах 8 К и 2 К используются соответственно 68 и 17 рассредоточенных несущих.

2.6 Канальное кодирование

Канальный кодек включает в себя систему внешнего и внутреннего кодирования модема. Такая структура кодека позволяет унифицировать ряд его функциональных узлов для эфирных, спутниковых и кабельных систем цифрового вещания за счет того, что общие для этих систем вещания операции по обработке данных выполняются во внешней системе кодирования, а дополнительная обработка данных, зависящая от вида модуляции и среды передачи, выполняется в составе внутренней системы кодирования модема. Такая унификация дает экономический эффект и сокращает сроки внедрения, так как в этом случае для создания аппаратуры цифрового эфирного вещания можно использовать новые технологии и специализированные интегральные схемы, разработанные для систем спутникового и кабельного цифрового вещания. По этой причине в стандарте эфирного цифрового вещания было принято, что используемые во внешней системе канального кодирования модема OFDM структура цикла обработки данных, методы скремблирования, помехоустойчивого кодирования кодом Рида-Соломона и сверточного перемежения данных остаются такими же, как и в системах цифрового спутникового и кабельного вещания. Кроме того, во внутренней системе канального кодирования модема OFDM используется тот же метод сверточного кодирования, который принят в системе цифрового спутникового вещания. Кратко поясним выполняемые ими функции в модеме OFDM [9].

2.6.1 Внешнее канальное кодирование.

Цикл обработки данных в системе внешнего канального кодирования модема OFDM синхронен с частотой передачи транспортных пакетов MPEG-2 и включает в себя группу из 8 транспортных пакетов по 188 байтов каждый. Для введения сигнала цикловой синхронизации в первом транспортном пакете цикла производится инверсия символов стартовой синхрогруппы пакета. В остальных семи транспортных пакетах цикла стартовые синхрогруппы не инвертируются.

Скремблирование вводится для устранения длинных серий "0" или "1" в транспортных пакетах MPEG-2, за счет чего обеспечивается устойчивая работа системы тактовой синхронизации приемного устройства. При этом, чтобы не нарушить в демодуляторе цикловую синхронизацию, стартовые синхрогруппы транспортных пакетов скремблированию не подвергаются.

Помехоустойчивое кодирование транспортных пакетов MPEG-2 выполняется совместно со стартовыми синхрогруппами пакетов и производится кодом Рида-Соломона, что позволяет скорректировать 8 пакетов цифровых ошибок размером по 1 байту. После такого кодирования длительность транспортного пакета возрастает с 188 до 204 байтов.

        

2.6.2 Внутреннее канальное кодирование.

Внутреннее канальное кодирование модема OFDM вводится с целью защиты передаваемой информации, во-первых, от селективных замираний несущих в групповом сигнале OFDM при работе в синхронной одночастотной сети ТВ-вещания. Во-вторых, для защиты от помех при многолучевом приеме в переносных ТВ-приемниках, работающих с простыми домашними дипольными антеннами.

Необходимо отметить, что заимствованный из системы цифрового спутникового вещания сверточный код не является полностью оптимальным для условий приема демодулятора OFDM. По этой причине при разработке стандарта предлагались и другие коды. Однако сравнительные оценки корректирующих способностей различных кодов и такие же оценки стоимости создания новых технологий и специализированных интегральных схем для реализации новых методов кодирования показали целесообразность унификации и стандартизации сверточного кодирования для эфирного и спутникового вещания, что и было сделано в стандарте. Дальнейшая обработка данных при внутреннем кодировании вводится для защиты от селективных замираний несущих группового спектра OFDM, для чего производится побитное и побайтовое перемежение данных вводится для защиты от пакетов цифровых ошибок размером больше 1 байта. С этой целью производится перестановка двух соседних байтов транспортного пакета на глубину перемежения 12 байтов. При этом, чтобы не нарушить в демодуляторе цикловую синхронизацию, стартовые синхрогруппы в транспортных пакетах перемежению не подвергаются и остаются на своих временных позициях [9].

3 Одночастотные сети цифрового эфирного вещания – преимущества и особенности построения

Одночастотные сети (Single Frequency Network - SFN) - существенное преимущество, предлагаемое цифровой модуляцией COFDM, используемой в стандарте DVB-T. Здесь имеется множество передатчиков, которые покрывают смежные области, и работают на одной частоте, передавая одинаковые программы.

Особенностями SFN сетей являются:

Простота реализации ретрансляторов для исключения теневых зон, увеличения радиуса покрытия и возможности перекомбинации транслируемых программ.

Повторное использование той же самой несущей частоты при многократном покрытии расстояния.

Спектральная эффективность.

Эффект усиления поля при наличии передатчиков с перекрывающимися зонами покрытия.

Отсутствие четкой зоны покрытия (сглаженный контур).

Простота покрытия теневых зон или увеличения зоны покрытия за счет установки простейших ретрансляторов.

3.1 Варианты исполнения

Принципиально возможно исполнение SFN по трем вариантам [10]:

Перетрансляция сигнала из одной зоны в другую посредством простейшего переусиления по ВЧ (рисунок 3.1).

Рисунок 3.1 – Простейший вариант исполненияSFN

В этом случае в составе SFN сети используется единственный, общий для всех COFDM кодер (DVB-T модулятор).

Второй вариант использует аналоговое распределение по ПЧ (например, посредством ВОЛС) COFDM сигнала к каждому из передатчиков (рисунок 3.2).

Рисунок 3.2 – Второй вариант исполненияSFN

При этом также в сети используется единственный COFDM кодер [10].

  • В третьем варианте (рисунок 3.3)предусматривается цифровое распределение самого исходного MPEG потока (TS) по любой из имеющейся транспортной сети (например, PDH, ATM, SDH и т.п.).

Рисунок 3.3 – Третий вариант исполненияSFN – цифровое распределениеMPEG

В этом случае число передатчиков эквивалентно числу COFDM кодеров. Такая технология — самая сложная, но в то же время и самая совершенная, гибкая и мощная. Она может использоваться в комбинации с любой из двух вышеупомянутых альтернативных технологий или в сочетании с обеими сразу. Поэтому выбираем последний вариант исполнения.

3.2 Ограничения SFN

Как было отмечено выше, для одночастотной технологии необходимо, чтобы сигнал, принимаемый от любого передатчика, был идентичен с эхо-сигналом, полученным от любого другого передатчика данной сети. Как следствие, все связанные сигналы данной SFN должны быть идентичными, то есть должны быть синхронизированы по времени, по частоте и на уровне передачи битов [10].

COFDM сигнал состоит из множества параллельных несущих, и каждая из этих тысяч несущих, передаваемая целым семейством передатчиков, работающих в единой SFN, должна излучаться на одной и той же высокой частоте. Требуемая точность частоты зависит от частотного интервала между соседними несущими, который часто именуется как «разнос несущих частот», обозначается f. Если за fк обозначить идеальную позицию кi несущей в спектре ВЧ несущей, то каждый из передатчиков должен излучать эту кi несущую с допуском не хуже:

,                                              (3.1)

что подтверждается практическими испытаниями [10].

Для выполнения этого требования все каскадно включенные гетеродины передатчика (от базовой полосы baseband до выходной частоты) должны иметь допуск по стабильности не хуже, чем это определено формулой (3.1). Так, если разнос несущих частот для режима 8k составляет 1116 Гц, то стабильность частоты должна быть не хуже 1,1 Гц (для режима 2 k — 4,5 Гц). Такая стабильность достигается проще за счет использования гетеродинов с внешним          В качестве генераторов синхронизирующих импульсов используют сигналы с GPS (Global Positioning Satellite — спутник глобального местонахождения).

Системы COFDM предусматривают возможность пересечения зон покрытия от разных передатчиков без появления помех. Причем, в пределах определенной зоны наложение сигнала от дальнего передатчика не создает помех, а, напротив, усиливает полезный сигнал. Такой эффект возможен только при временной синхронизации всех передатчиков SFN, так как один и тот же символ должен излучаться в один и тот же момент из нескольких мест, независимо отвременной задержки, вводимой магистральной распределительной сетью (МРС). Из-за наличия определенной величины длительности защитного интервала требуемая точность синхронизации не очень высока. Считается, что точность временной синхронизации с разбросом в пределах ±1 мкс является вполне достаточной [10].

Тем не менее, следует отметить встречающиеся практические случаи работы SFN, связанные с неизбежным наличием эхо-сигналов. В частности, когда временная задержка эхо-сигналов превышает длительность защитного интервала, будет наблюдаться эффект очень быстрой деградации рабочих характеристик, обязанной двум причинам:

  1. Нарушается правило ортогональности из-за межсимвольных помех, что приводит к резкому увеличению вероятности ошибки (BER). Разумеется, что большее значение BER будет соответствовать более высокой скорости передачи цифрового потока, то есть режиму 64QAM, а не QPSK.
  2. При наличии эхо-сигналов, задерживаем свыше четверти полезной длительности символа, детектор приемника не в состоянии правильное его распознать. Следует помнить, что режим Тu/4 является предельным  в части предоставления предельно допустимых скоростей, однако наиболее защищенным в части эхо-сигналов [10] .

Излучение одного и того же символа в одно и то же время требует, чтобы все несущие были тождественно модулированы. Следовательно, одни и те же биты должны модулировать ту же самую кi несущую. Допуск по этой норме — нуль.

3.3 Сетевые требования

Максимальное время прохождения сигнала в сети — это разность между временем прохождения сигнала от мультиплексера через сеть до самого ближайшего передатчика и временем прохождения того же самого сигнала до самого удаленного передатчика. Эта разность во времени будет зависеть, в основном, от технологии исполнения SFN. Наиболее вероятно, что максимальная разница во времени будет наблюдаться в смешанных сетях, например, когда MPEG-2 TS до одних передатчиков будет доставляться посредством ВОЛС, а до других передатчиков — посредством спутниковой линии связи. Однако очень маловероятно, чтобы разница во времени превышала хотя бы одну секунду [10].

Время прохождения сообщения в пределах рассматриваемой ветви сети не обязательно постоянное. Например, положение спутника на геостационарной орбите не является абсолютно устойчивым и колеблется в пределах куба около 75 км в течение одного месяца. Поэтому время прохождения сигнала по спутниковой линии связи может изменяться на ±250 мкс, что намного больше допуска. Такую особенность необходимо учитывать при рассмотрении механизма сетевой временной синхронизации, который должен быть терпимым к нестабильности времени прохождения сигнала.

В SFN сети все модуляторы питаются от единого мультиплексера через МРС, которая неизбежно вносит временную задержку. Она будет разной у всех передатчиков в силу их разной удаленности от мультиплексера даже при единой технологии распределения сигнала (например, ВОЛС). В силу этого имеется потребность во внешнем абсолютном провайдере времени, способном предложить каждому участку сети генератор синхросигналов с точностью не хуже 1 мкс. Для этой цели наилучшим источником оказался GPS. Для реализации единой временной синхронизации сети в состав каждого из DVB-T модулятора включают специальный GPS приемник, обеспечивающий как опорную частоту (10 МГц), так и опорную фазу абсолютного времени.

В части временной синхронизации добавим, что стандартом  предусмотрено множество различных конфигураций модуляторов, в силу чего применительно к SFN трудно гарантировать, что конфигурация всех COFDM кодеров позволит им работать синхронно. Для устранения такой проблемы вводится дистанционное управление кодерами сети с центральный станции, где размещен общий для них мультиплексер. Управление может быть реализовано, например, путем внедрения соответствующих данных в MPEG пакеты. Для целей синхронизации и координации работы всех передающих станций в транспортный поток вводится новая структура — мега-фрейм [10].

3.4 Мега-фрейм

Тем не менее, для потоков MPEG-2 TS, предназначенных для передачи по одночастотной сети, следует ввести еще понятие мега-фрейма, в рамках которых можно обеспечить синхронный рестарт генераторов псевдослучайной последовательности PRBS, налагаемой на информационные потоки для введения энергетической дисперсии.

Рисунок 3.5 – Одночастотная сеть первичного распределения сигналаDVB-T

Архитектура системы раздачи сигнала DVB-T передатчикам одночастотной сети показана на рисунке 3.5. Блоки, введенные для обеспечения синхронной работы передатчиков, выделены серым фоном. Они могут быть выполнены в виде отдельных устройств или быть интегрированы в мультиплексер и/или в модулятор [9].

В состав SFN сети входят следующие функциональные блоки и модули:

MPEG-2 ремультиплексер — ремультиплексирует программы от различных входных каналов, обновляет SI (Service Information) и формирует MPEG-2 TS;

SFN адаптер — формирует мега-фрейм, состоящий из n TS пакетов, соответствующих 8 DVB-T фреймам для режима 8k или 32 фреймам для режима 2k, и вводит Пакет инициализации мега-фрейма (MIP), которому присваивается отдельный PID (Packet IDentifer). MIP c информацией о мега-фрейме с номером M+1 вводится в любую часть мегафрейма с номером M . Он, в частности, содержит указатель, позволяющий обнаружить начало мегафрейма M+1. В MIPM заносится временная разница между последним импульсом эталонной последовательности pps (one pulse per second – один импульс в секунду) от системы GPS, предшествующим началу мегафрейма М+1, и фактическим началом этого мега-фрейма (первого бита его первого пакета). Этот параметр называется меткой временной синхронизации (Synchronization Time Stamp —STS). Длительность мега-фрейса не зависит от величины полезной части символа, типа модуляции и скорости помехозащитного кодирования сигнала DVB-T .

        1) 0,502656 с ( TU = 1/32);

2)0,517888 с ( TU = 1/16);

3)0,548352 с ( TU = 1/8);

4)0,609280 с ( TU = 1/4).

Последовательность на выходе SFN адаптера должна быть полностью совместима с форматом DVB/MPEG-2 TS .

Сетевые адаптеры передатчика/приемника должны обеспечивать прозрачную стыковку параметров потока MPEG-2 TS при переходе из одной среды в другую в процессе передачи от центрального станции к удаленным. Максимальное время задержки МРС (обязанное различным частям МРС) системы синхронизации не должно превышать 1 с. Как правило, сетевые адаптеры являются многоканальными, то есть рассчитанными для одновременной работы с несколькими потоками, в силу чего они пригодны и для иерархического режима работы.

Система синхронизации обеспечивает компенсацию времени распро-странения, сравнивая вводимую временную метку синхронизации STS (Synchronization Time Stamp) с местной системой отсчета времени, и вычисляет дополнительное время задержки, необходимое для синхронизации SFN.

DVB-T модулятор должен обеспечивать фиксированное время задержки между входным цифровым и выходным ВЧ интерфейсами. Информация, вводимая в MIP, может быть использована для управления режимами работы модулятора. Все DVB-T модуляторы должны быть синхронизированы по времени, а все излучаемые сигналы — идентичны с точностью до бита.

GPS — самая эффективная, экономичная и доступная система отсчета времени из существующих в настоящее время. GPS приемники доступны по цене и формируют как опорную частоту в 10 МГц, так и систему отсчета времени 1 импульс в секунду (1 pps). Система эталонного времени в 1 pps, используемая для синхронизации SFN, работает на базе генератора импульсов с периодом 100 нс ( с частотой 10 МГц)[10].

4 Выбор оборудования

Для выбора оборудования проанализируем цифровые передатчики двух производителей:Rohde&Schwarz [11] и ЗАО [12] Кабельные сети. Оба передатчика поддерживает сетиSFN. Основные функции представлены в таблице 4.1.

Таблица 4.1 - Основные функции и возможности передатчиков

 Функции

R&S

 Кабельные

Сети

Стандарт ЦТВ

DVB-T, DVB-H, ATSC, аналоговый стандарт

DVB-T,

DVB-H

Эхоподавление

программное эхоподавление с невысоким коэффициентом ослабления отраженного сигнала, улучшенная избирательность обратного канала

Поддерживает

 Выходная мощность

 ОВЧ: до 50 Вт, УВЧ: до 100 Вт, аналоговый стандарт – 250 Вт.

 До 1000 Вт

Широкополосный вход

 170-250 МГц, 470-862 МГц

170-250 МГц, 470-862 МГц

 Фильтры

 Цифровой фильтр, обеспечивающий

высокую избирательность, фильтр ПАВ для подавления помех соседнего канала (5, 6, 7, 8 МГц)

Нет информации

Способы управления

Управление с локального или удалённого компьютера через стандартный веб-браузер,

дистанционное обновление программного обеспечения, местное управление и отображение

информации, Интерфейс Ethernet (RJ-45),

RS232/485,Ethernet

Блок питание

Высококачественный блок питания с входным напряжением от 90 до 265 В (перем.) или альтернативный блок питания с входным постоянным напряжением 48 В (пост.)

          Нет

 ПриемникGPS

Встроен

точность синхрониза

ции в одночастотной сети ± 200ns

Продолжение таблицы 4.1

 Синхронизация

 Опорная частота 10 MГц, от 0,1 до 5 В (ампл.) или уровни TTЛ, разъём типа BNC

Опорный импульс 1 импульс в секунду (1 Гц, уровни TTЛ, разъём типа BNC)

10MHz ± 0.5ppm

Уровень побочных

излучений, поступающих в фидер антенной системы

-60 дБ

- 60dB

Доп. Функции

Широкополосный усилитель с системой ввода предыскажении для цифровых стандартов, встроенная система мониторинга качества сигнала DVB-T/-H,  большой выбор опциональных интерфейсов (например, SNMP)

Резервный

DVB-T модулятор, Цифровая предкоррекция

и высокое качество модуляции,      обеспечива

ющие

максимальную зону

покрытия.Иерархическая модуляция

Из таблицы видно, что передатчик R&S обладает множеством функции, но выходная мощность мала, т.к предназначена для покрытия вещанием в основном малых территории (городов Европы), а передатчик фирмы Кабельные сети обладает большей мощностью, которая подходит для покрытия больших городов и по цене она намного дешевле. Поэтому выбираем передатчик фирмы Кабельные сети.

5 Сетевое планирование

5.1 Понятие медианного напряжения

Зоной покрытия (обслуживания) принято называть территорию, на границе которой гарантируется прием с заданным качеством. Понятие «гарантируется» весьма условно, поскольку в действительности качество приема зависит от множества факторов: параметров STB, характера местности, времени суток и года и т.п. Границу ЗП определяют как геометрическое место точек, в которых значения напряженности поля Е равны нормируемым (т.е. минимально допустимым) значениям в течение времени Т в L % мест приема. Обычно поле характеризуется средним уровнем, называемым медианным Емед. Это уровень, превышаемый в 50% времени приема (рисунок 5.1) [13]).

Рисунок 5.1 – Представление медианного напряжения.

Характеризуя средний уровень принимаемого сигнала, медианный уровень не отражает его отклонения от среднего значения, т.е. глубины замирания или превышения. Два сигнала с одинаковым медианным уровнем могут претерпевать разные отклонения. Кроме медианного, используют также значения уровней, превышаемых в течение другого заданного времени приема Т в процентах и записываемых как Е(Т). Тогда медианный уровень Емед = Е(50), а уровни, превышаемые в течение 90 и 10 %, — Е(90) и Е(10) (иногда обозначаются как Е0,9 и Е0,1 соответственно).

Расчет производится для параметров 29-го телеканала (программа «Ел арна»).

Характеристики телеканала «Ел арна»:

Частота несущей видео, МГц – 535,25;

Частота несущей звука, МГц – 541,75;

Тип модуляции – амплитудная;

Звуковое сопровождение – моно:

Для этого ТК используется аналоговый телевизионный передатчик «Полярис ТВП 2000Д» с излучаемой мощностью 2 кВт.

Текущие параметры антенны для программы «Ел арна»:

Тип – панельная;

Высота подвеса, м – 348-352;

Центр раскрыва, м – 350;

Количество этажей – 3;

Количество излучателей в этаже – 2;

Ку, дБ – 11,6;

Ку, разы – 14,5;

Тип фидера -  HF-75-120D;

Затухание на 100м, f=100 МГц, дБ – 0,22;

Потери в фидере, дБ – 1,83;

Длина фидера, м – 360 м;

Вмещаемая мощность, кВт – 50;

Волновое сопротивление, Ом – 75;

КСВ – 1,05;

Площадь г. Актау: 320 км.

Чтобы охватить весь город Актау выберем следующие параметры передатчика:

Параметры модуляция: 16QAM, 8K,FEC=3/4, отн. длина защитного интервала =1/4, при этих параметрах модуляции достигается зона покрытия радиусом в 67 км, что достаточно для охвата города.

5.2 Расчет затухании в фидере

Мощность, подводимая к передающей антенне, будет меньше на величину фидерных потерь – α. Так, потери в кабеле питания определяются по формуле [14]:

,(5.1)

гдеlф– длина питающего кабеля (от передатчика до антенны), м;

      ао– погонные потери кабеля длиной 100 метров на справочной частотеfспр;

fc– центральная частотаDVB-T канала.

Разумеется, что питающий кабель может быть и составным, т.е. состоять из набора (отрезков) разнородных кабелей. В этом случае суммарные кабельные потери определяются по каждому из отрезков в отдельности по формуле (5.1) и суммируются. Более того, для повышения точности расчетов необходимо также учитывать и потери в разъемах – аф (порядка 0,1-0,2 дБ на пару).

5.3 Расчет минимальной напряженности поля на приемной стороне

При оценке минимальной напряженности поляЕ (эквивалент минимального уровня входного сигнала) принято вести отсчеты мощностных значений для пяти фиксированных сигнал/шумC/N в диапазоне от 2 до 26 дБ. Для других значенийC/N используется линейная экстраполяция.

Коэффициент шума приемника принимается по умолчанию величиной 7 дБ для всех диапазонов частот, в силу чего минимальный уровень входного сигнала приемника не будет зависеть от частоты. Если же используется приемник с другим коэффициентом шума, то соответственно изменится и уровень входного сигнала на разницу в этих значениях [15].

Соотношение по расчету минимального уровня сигнала на входе приемника:

                                        ,(5.2)

где  - минимальный уровень входного сигнала, при котором обеспечивается требуемое минимальное значениеC/N;

      - шумовая мощность, развиваемая на входе приемника в полосе канала 7,61 МГц (дляDVB-T) при нормальной температуре 293Ко (дБВт).

,

,

.

В таблице 5.1 приведены расчетные значения требуемых минимальных уровней сигнала на входе приемника для разных требуемых значенийC/N  с шагом 6 дБ.

Таблица 5.1 – Требуемые минимальные уровни сигналов на входе приемника.

Эквивалентная шумовая полоса пропускания

П (МГц)

7,6

7,6

7,6

7,6

7,6

Коэффициент шума приемника

F (дБ)

7

7

7

7

7

Входная шумовая мощность приемника

РШ (дБВт)

-128,1

-128,1

-128,1

-128,1

-128,1

Требуемое отношение сигнал/шум

C/N (дБ)

2

8

14

20

26

Продолжения таблицы 5.1

Минимальная входная мощность приемника

Рвх.min (дБВт)

-126,1

-120,1

-114,1

-108,1

-102,1

Минимальный уровень входного сигнала

Uвх.min (дБмкВ)

12,7

18,7

24,7

30,7

36,7

В конечном счете, задача сводится к нахождению минимальной напряженности электрического поля в точке приема, которая будет гарантировать нам требуемоеC/N. С другой стороны, требуемая минимальная напряженность поля будет обеспечиваться мощностью передатчика, коэффициентом усиления передающей антенны, высотой ее подъема, ландшафтом местности и т.п. Приравняв эти два значения минимальной напряженности поля (требуемую для уверенного приема и обеспечиваемую передатчиком) находят требуемую мощность передатчика [15].

Фиксированный прием удобно рассматривать сразу для общего случая, соответствующего установке мачтового усилителя. Общий случай представляет собой приемную антенну с коэффициентом усиленияGа, соединительный кабель между антенной и мачтовым усилителем длинойlc и потерямиaс, собственно малошумящий усилитель с коэффициентом шумаFус и кабель снижения длинойlф с потерямиaф. Вся антенная система нагружается на вход приемника-демодулятора (STB) с коэффициентом шумаF.

Наипростейший вариант общего случая – отсутствие соединительного кабеля и мачтового усилителя. Для такого простейшего варианта минимальное значение напряженности поля определяется из выражения [15]:

                              .                 (5.3)

Таблица 5.2 – Рекомендованные коэффициенты усиления антенн для разных частот

f, (МГц)

65

200

500

800

Ga.с., дБ

3

7

10

12

Коэффициент усиления антенны стандартизован (как здесь, так и далее по тексту использованы европейские рекомендации по проектированиюDVB-Tсетей ETSI TR 101 190 v1.2.1 (2004-11) “Digital Video Broadcasting (DVB); Implementation guidelines for DVB terrestrial services; Transmission aspecte”) [13]ивыбираетсяизтаблицы 5.2.Если согласно ТЗ требуется провести расчеты на частотуf, отличной от заданнойfc в таблице 5.2, то в расчетах ЗП следует принимать коэффициент усиления антенныGа, вычисляемой через табулированное значениеGа.с по формуле [16]:

,   (5.4)

.

Тогда минимальная напряженность поля на входе приемника для значения сигнал/шум 20 дБ по формуле (5.2) равна:

.

Специфика расчета ЗП дляDVB-T сигналов заключается в том, что для них расчет проводится для вероятностей приема в 70% или 95%. При этом вводится корректирующий коэффициент:

,                                         (5.5)

гдеС = 2,9 дБ для вероятности 70%;

С = 9,0 дБ для вероятности 95%;

Pn – шумовой параметр, учитывающий индустриальные шумы (или шумы атмосферы):

Pn= 0 дБ для частоты 500 МГц и 800 МГц.

Для примера, результаты расчетов для всех рекомендованных частот по формулам (5.4) и (5.5) для крайних значенийC/N = 2 дБ и 26 дБ представлены в таблице 5.3 (столбцы “приближенно”).

Таблица 5.3 – Минимальные уровни напряженности поля приближенно и точно.

Параметр

Обозн.

Приближенно (Форм. 5.2-5.5)

Точно (Форм. 6-7)

Частота, МГц

f

500

800

500

800

Несущая/шум, дБ

C/N

2

26

2

26

2

26

2

26

Коэффициент усиления антенны, дБ

Ga

10

12

10

12

Без мачтового усилителя

Коэффициент шума, дБ

F

7

Потери фидера, дБ

ac

5

Минимальный уровень сигнала, дБмкВ

Uвх.min

12,7

36,7

12,7

36,7

12,7

36,7

12,6

36,6

Минимальная напряженность поля,

дБмкВ/м

Emin

27,0

51,0

30,1

54,1

27,1

51,1

30,1

54,1

Вероятность 70% (L=50%, T=50%)

Корректирующий коэффициент,dB

С

2,9

Продолжения таблицы 5.3

Медианная напряженность поля, дБмкВ/м

Емед

30,9

54,9

33,0

57,0

31,0

55,0

33,0

57,0

Вероятность 95% (L=50%, T=50%)

Корректирующий коэффициент, дБ

С

9,0

Медианная напряженность поля, дБмкВ/м

Емед

37,0

61,0

39,1

63,1

37,1

61,1

39,1

63,1

С мачтовым усилителем

Коэффициент шума, дБ

F

2

Потери фидера, дБ

ac

0,5

Минимальный уровень сигнала, дБмкВ

Uвх.min

7,7

31,7

7,7

31,7

8,2

32,2

7,5

31,5

Минимальная напряженность поля,

дБмкВ/м

Emin

18,5

42,5

20,6

44,6

19,1

43,1

20,5

44,5

Шумовой коэффициент, дБ

Pn

1

0

-

Вероятность 70% (L=50%, T=50%)

Корректирующий коэффициент, дБ

С

2,9

Медианная напряженность поля, дБмкВ/м

Емед

21,4

45,4

23,5

47,5

22,0

46,0

23,4

47,4

Вероятность 95% (L=50%, T=50%)

Корректирующий коэффициент, дБ

С

9,0

Медианная напряженность поля, дБмкВ/м

Емед

28,5

52,5

29,6

53,6

28,1

52,1

29,5

53,5

Формулы (5.2-5.5) получены в предположении, что шумовая температура антенны ТА=293 Ко и не зависит от частоты [16]. Для ее корректировки и введен поправочный шумовой параметрPn. Во всем диапазоне ДМВ такие упрощенные формулы вносят погрешность в расчетах не более ±1 дБ, что вполне достаточно для практики.

Приведем точные формулы для расчетов требуемых минимальных значений напряженностей поля на любой частоте:

,                 (5.6)

где – шумовая температураантенны,(5.7)

- шумовая температура приемного тракта,  (5.8)

То = 293 Ко – нормальная шумовая температура.

F –  коэффициент шума приемника (STB) при отсутствии мачтового усилителя или самого мачтового усилителя (при его наличии).

Для проведения инженерных расчетов на рисунке 5.2 представлены зависимости нормированных напряженностей поля от частоты.

Рисунок 5.2 - Зависимости нормированных напряженностей поля от частоты

Определение истинных значенийЕi осуществляется по формуле [16]:

.                                   (5.9)

Найдем медианное значение требуемой напряженности поля для вероятности приема в 95 % на частоте 535,25 МГц. Коэффициент шума мачтового усилителяF = 6 дБ, потери соединительного кабеляaс = 1.83 дБ. Требуемое  значение сигнал/шумC/N = 20 дБ.

Пользуясь средней кривой рисунка 5.2 (6 + 1.83 = 7,83 дБ), отсчитываем значениеEn = 33 дБмкВ/м.

Коэффициент усиления стандартной антенны ранее рассчитывалась по формуле (5.3).

        Подставляя в (5.9) численные значения, находим искомое значение напряженности поля:

дБмкВ/м.

Антенна представляет собой пассивное взаимное устройство, а уровень получаемого сигнала на выходе антенныUвых зависит от напряженности поляЕ, частоты каналаf и ее коэффициента усиления относительно полуволнового вибратораGа[17]:

                     ,(5.10)

дБмкВ.

Напряженность поляЕ зависит от эффективно излучаемой мощности передатчикаРЭИМ (определяется произведением мощности передатчикаР на коэффициент усиленияGв данном направлении, т.е.РЭИМ=РG) и его удаленностьюR от рассматриваемой точки приема:

                        ,                   (5.11)

дБмкВ/м.

Выражение (5.11) справедливо только для свободного пространства с однородной не поглощающей средой сe = 1. Иными словами, выражение (5.11) “работает” только при очень высоких подъемах передающей и приемной антенн, т.е. когда влиянием Земли можно пренебречь. Естественно, что на практике такие условия встречаются крайне редко и затухание радиоволн существенно больше, особенно за пределами прямой оптической видимости (рисунок 5.3), определяемой по формуле [17]:

                                    .                                    (5.12)

Рисунок 5.3 – Прямая оптическая радиовидимость между передающей и приемной антеннами

На практике чаще пользуются дальностью радиовидимости, которая несколько больше оптической из-за частичной дифракции и слабой рефракции в нижних слоях атмосферы:

.                                   (5.13)

5.4 Расчет минимально допустимой напряженности поля

Напряженность поляЕ в точке приема определяется по формуле [18]:

.                      (5.14)

Коэффициент усиления приемной антенныGa берем равным 5 дБ. Минимальный уровень входной мощности определяется шумовой температурой приемной антенныТА(5.7), полосой каналаП (7,61 МГц дляDVB-T, коэффициентом шумаF и отношением несущая/шум (C/N)[18]:

,                         (5.15)

где    к = 1,38×10-23 Дж/К – постоянная Больцмана.

Тогда, минимальное значение напряженности поляЕmin с учетом (5.15) запишется в удобном для расчета виде [19]:

                         ,                       (5.16)

.

5.5 Определение напряженности поля аналитическим методом и кривым распространения

Радиус ЗП (расстояние от передающего центра до локальной точки приема, в которой гарантируется выбранное значение E(T/L), определяют либо аналитическим путем, либо по справочным кривым распространения [16]. Кривые распространения приводятся в [20] на номинальных частотах 100, 600 и 2000 МГц с вероятностью по времени приема (для 50 % мест размещения) в 1, 10 и 50 % как для распространения радиоволн по суше, так и по морскому пути (с теплой, нормальной и холодной водой), и распространяются на диапазон 30-3000 МГц. В [20] даны также и рекомендации по интерполяции и экстраполяции для пользования предоставленными кривыми распространения на трех фиксированных частотах.

Кривые распространения представляют собой справочное инженерное руководство для специалистов, занимающихся разработкой и сетевым планированием радиокоммуникационных услуг в МВ и ДМВ диапазонах [21].

5.5.1 Расчет напряженности поля по кривым распространения.

Зная значение напряженности поляEmin для обеспечения требуемого режима работы DVB-Т сети, т.е.C/Nтреб, гарантирующее ее работоспособность, и его минимальные медианные значения напряженности поляEmed, можно найти зависимость напряженности поляЕ от расстоянияR при заданной эффективно излучаемой мощности передатчика РЭИМ[20].

На рисунке 7.4 представлены кривые распространения для частоты 600 МГц: Е(50/50), суша.

Рисунок 5.4 – Кривые распространения для частоты 600 МГц.

Кривые всегда приводятся для разных фиксированных оговоренных высот подъема (возвышения) передающей антенныН и для высоты подвеса приемной/мобильной антенныh =10 м. Кривые распространения нормированы относительно эффективно излучаемой мощности (произведение коэффициента усиления передающей антенныG на подводимую к ней мощностьРА) величиной в 1 кВт (30 dBW или дБ×Вт).

Заметим, что нормальной логарифмической прямой на рисунке 5.4 (пунктир, «Свободное пространство») соответствует широко используемая формула по расчету напряженности поля (5.11) [20].

Для нашего случая кривые распространения представлены для 10lg(PG) = 30 дБВт. Из рисунка 5.4 видно, что формула (5.11) дает весьма ощутимую погрешность расчетов (формула пригодна только для свободного пространства, т.е. без учета влияния Земли) на малых и средних высотах подъема антенныН даже на малых расстоянияхR. Уравнение (5.11) описывает минимальное значение напряженности поля, справедливое для суши (наземные трассы распространения сигнала). Так как кривые распространения приводятся дляPЭИМ= 30 дБВт, то уравнение (5.11) может быть записано в упрощенном виде [21]:

.                                         (5.17)

На том же рисунке 5.4 штрихпунктирной линией нанесена кривая прямой (оптической) видимости между передающей и приемной антеннами, определяемая по формуле (5.11). Здесь и далее по тексту подH иh понимаются высоты установки передающей и приемной антенн соответственно. Судя по этой кривой видно, что радиоволны продолжают распространяться и далеко за пределами прямой видимости, а их затухание приближено к нормальному логарифмическому закону. И только на расстоянии свыше (3…5)Rм затухание радиоволн резко увеличивается.

Реальная высота установки передающей антенны Н  в общем случае может не совпадать с одной из восьми информационных высот (10…1200 м, рисунок 5.4)Hi, для которых приводятся кривые распространения. В этом случае для нахождения напряженности поляЕ используется экстраполяция через две близлежащие высотыН1 иН2 (с соответствующими значениямиЕ1 иЕ2 на равном удаленииR) [20]:

.                            (5.18)

Например, для антенны с высотой установкиН = 350 м следует использовать две ближайшие высотыН1 = 300 м иН2 = 600 м. Для случаяf = 600 МГц иR = 25 км, это будет соответствоватьЕ1 = 41,4 дБмкВ/м иЕ2 = 48,3 дБ×мкВ/м. Тогда расчеты по формуле (5.18) дляН = 350 м дадут значение искомой напряженности поля:

дБмкВ/м.

Например, требуется найти мощность DVB-T передатчика, обеспечивающего напряженность поля величиной Emin = 50 dBмкV. Высота подъема передающей антенны Н = 350 м. Высота установки приемной антенны h = 10 м. Радиус ЗП — 50 км.

Пользуясь рисунком 5.4, находим, что эквивалентное значение напряженности поля при R = 50 км и Н = 350 м составляет 42,9 dBµV/м. Следовательно, до требуемого значения напряженности поля Emin = 40 dBµV/м нам не хватает 7,1 dB (50 — 42,9 = 7,1). Таким образом, мы можем использовать антенну с коэффициентом усиления 7,1 dB и передатчик с подводимой антенной мощностью в 1 кВт (30 dBW) или передатчик с подводимой антенной мощностью в 37,1 dBW при нулевом коэффициенте усиления антенны.

Можно убедиться, что для обеспечения ЗП с R = 100 км при Emin = 27 дБмкВ/м потребуется РЭИМ = 40 dBW. Реализация такой ЗП возможна только для QPSK или 16QAM форматов модуляции, то есть при работе на низких скоростях [8].

5.5.2 Расчет напряженности поля аналитическим методом.

Приведем несколько наиболее распространенных аналитических выражений, используемых в расчетах при определении напряженности поля и, как следствие, радиуса зоны покрытия[18].

Прежде всего, следует упомянуть широко используемую интерференционную формулу академика Б.А.Введенского, которая для рассматриваемых нами расстояний может быть записана в виде:

   ,(5.19)

гдеН иh  - высота подъема передающей антенны и высота подвеса приемной антенны соответственно, м;

l - длина волны, м;

R – дальность от вещательного центра до точки приема, в которой осуществляется измерение напряженности поляЕ, км;

Р×Ga = РЭИМэквивалентная излучаемая мощность, равная произведению мощности, подводимой к антенне, на ее коэффициент усиления.

ДляРЭИМ= 1 кВт иЕ, выраженной в дБ×мкВ, формула (5.19) может быть записана в удобной логарифмической форме [18]:

.                           (5.20)

Формула (5.22) ограничена условиями:

,

где  - дальность радиовидимости.

,

где   - дальность радиовидимости.

Проверяем условия:

 - выполняется;

-  выполняется.

Напряженность поля равна:

дБмкв/м.

Второй, более широко распространенный формулой является уравнение Okumura-Hata [18]:

,      (5.21)

где

в = 1 для R ≤20 км,

- дляR >20 км,

где

                                                  .

Уравнение (5.21) рекомендовано дляН = 30…200 м иh = 1…10 м. Вне этих диапазонов она дает ощутимые погрешности, поэтому этой формулой  пользоваться не будем, т.к. у нас высота подвеса передающей антенныН=350 м.

В противовес (5.20) и (5.21), русским ученым, к.т.н. Песковым С.Н. предложена более точная, краткая, удобная и понятная формула по расчету напряженности поля [18]:

,       (5.22)

дБмкВ/м.

На рисунке 5.6 приведена зависимость напряженности поля от расстоянии по разным формулам.

Кривая 1 – формула Введенского, кривая 2 - формула Окумура-Хата, кривая    3 – по кривым распространения, кривая 4– формула Пескова.

Рисунок 5.6 - Зависимость напряженности поля от расстояния

Анализ рисунка 5.6 показывает, что значение напряженности поля кривым распространениям и по формуле Пескова примерно одинаковы и близки к реальным.

Разрешив уравнение (5.22) относительно мощности, подводимой к антенне - Ра, получим:

.      (5.23)

Таким образом, конечная формула по расчету требуемой выходной эффективной мощности передатчика Рпер с учетом фидерных потерь запишется в виде:

.    (5.24)

На рисунке 5.7 представлен график зависимости выходной мощности передатчика от расстояния для разных требуемых напряженностей поля.

Кривая 1 – Е=100 дБмкВ/м, кривая 2 - Е=80 дБмкВ/м и кривая3 - Е=60 дБмкВ/м.

Рисунок 5.7 - Зависимости эффективно излучаемой мощности передатчика от расстояния для разных требуемых напряженностей поля

5.6 Аппроксимация к 0,6 длины зоны Френеля

Указывает на длину пути, соответствующей 0,6 части зоны Френеля по гладкой изогнутой (а не плоской, как это обычно дается в литературе) поверхности Земли для данной частоты и высот антенн Н и h (рисунок 5.5) [19].

,(5.25)

гдеRf = 0,0000389fHh–  частотно зависимый параметр;

Rм – дальность радиовидимости:

                                                                  .                       (5.26)

Как здесь, так и везде, частотаf выражается в МГц, а высота – в м.

Для нашего случая:

км,

км,

км.

Рисунок 5.5 – Зона Френеля.

Как уже было отмечено, формула (5.26) записана с учетом кривизны Земли и указывает, что 60 % зоны Френеля (S) свободно от затенения. Как было установлено экспериментально, в этом случае (т.е. преграды существуют только в 40 %-ной зоне) затухание сигнала будет невелико и им в расчетах можно пренебречь [19].

Понятие защитной зоны Френеля (R0,6) можно сформулировать и другими словами: наличие прямой видимости (а это световые волны с очень короткой длиной волныl) совсем не является достаточным условием для качественной работы связного радиоканала (к которому относится и DVB-T/H вещание). Поэтому, если мы даже видим передающий телецентр, то это совсем не означает, что данное свободное пространство также ”прозрачно” для радиоволнового диапазона. Разумеется, что выше приведенные замечания справедливы как по высоте относительно линии прямой видимости, так и по ширине, т.е. в радиусеR0,6 относительно прямой видимости между передатчиком и приемником не должно быть никаких препятствий.

Приведенный математический аппарат свидетельствует о весьма трудоемком процессе расчета напряженности поляЕ через табулированные значения кривых распространения. При расчетах используется множество коэффициентов. Такая методика оправдана для расчета одиночной линии связи класса ”точка-точка”. При расчете же кругового TV покрытия даже при известной (заданной) высоте подвеса антенны (относительно земной поверхности в данной точке) придется производить десятки тысяч контрольных расчетов по точкам. Такая трудоемкая операция возможна только при наличии мощного (и, самое главное - достоверного) программного обеспечения. Более того, расчет ЗП обычно приводят для нескольких условий приема (например, для наружного и внутридомового приема, для мобильного приема, для приема на комнатные антенны и для коллективного приема) [21].

Если принять во внимание, что затухание радиоволн колеблется в значительных пределах (в среднем на±6 дБ) в зависимости от погодных условий, времени суток и времени года, то смысл столь трудоемких расчетов теряет практический смысл. Более того, на практике проектировщику часто требуется инженерные оперативные методы расчетов, позволяющие синтезировать ту или иную обстановку вещания. Очень часто проектировщик даже не учитывает реальную диаграмму направленности ”круговой” передающей антенны, и в результате приводит ”гарантированные” зоны покрытия для тех или иных требуемых условий приема. Такое решение часто на практике является оправданным, если нет сложных рельефных условий приема, что вполне оправдано для большей части территории Казахстана.

5.7 Расчет параметров приемного оборудования на языке программирования «Turbo Pascal»

Листинг программы приведен в приложении Б.

Рисунок 5.8 – Результат выполнения программы расчета на языке «Turbo Pascal»

6 Безопасность жизнедеятельности

6.1 Анализ существующих условий труда

В настоящее время работают аналоговые передатчики, но идет первоначальное установление и внедрение цифровых передатчиков. Данная станция находится на телевышке. Оборудование, устанавливаемое на станциях, условно можно разделить на передающую аппаратуру и электропитающие устройства. Проектируемая сеть ЦТРВ будет находиться в здании телевышки (рисунок6.1). Помещение делится на две части с помощи стекла.

Рисунок 6.1 - Схема расположения рабочих мест относительно светопроемов

На данной станции предусматривается двенадцатичасовой рабочий день в четыре смены для дежурных операторов и восьмичасовой рабочий день для инженерного состава. Общее количество работников восемь человек:

  1. Инженер-начальник станции − 1 человек:
  2. Инженер первой категории − 1 человека:
  3. Инженер оператор − 3 человека:

Категории выполняемых работ приведены ниже в таблице 6.1.

Таблица6.1 − Характеристика категории работы

Категории работ

Энергозатраты организма Ккал/час

Характеристика работы

Легкая физическая 1а

Менее 138 (менее 120)

Производится сидя и не требует физического напряжения, работа с компьютером

Таблица 6.2 − Категория работ в зависимости от температуры

Период работы

Категория работы

Температура, С0

Скорость движение воздуха м/с, не более

Холодный

18−20

0,1

Теплый

21−22

0,1

Фактором влияющим на данный момент на человека являются персональные компьютеры (ПК). ПК заняли прочное место в деятельности очень многих людей. Сейчас уже невозможно представить полноценную трудовую деятельность на предприятиях, в частном бизнесе, да и в процессе обучения без ПК. Но все это "не может не вызывать обеспокоенности в отношении их вредного влияния на состояние здоровья пользователей. Недооценка особенностей работы с дисплеями, помимо снижения надежности и эффективности работы с ними, приводит к существенным проблемам со здоровьем.

Режимы трудами отдыха при работе с ПК, согласно, зависят от категории трудовой деятельности. Все работы с ПК делятся на два категории:

1) Эпизодическое считывание и ввод информации не более 2-х ч. за 8-часовую рабочую смену.

2) Считывание информации или творческая работа не более 4-х ч. за 8-часовую смену.

Рабочие места с ПК при выполнении творческой работы, требующей значительного умственного  напряжения или высокой концентрации внимания, следует изолировать друг от друга перегородками высотой 1,5-2,0 м. Искусственное освещение в помещениях эксплуатации ПК должно осуществляться системой общего равномерного освещения. В производственных и административно-общественных помещениях, в случаях преимущественной работы с документами, допускается применение комбинированного освещения (к общему освещению дополнительно устанавливаются светильники местного освещения, предназначенныеIосвещения зоны расположения документов) [23].

Освещенность на поверхности стола в зоне размещения рабочего документа должна быть 300-500 лк. (минимальный размер объекта различения - толщина штриха буквы-0.3 мм, отсюда разряд зрительной работы – работа высокой точности). Допускается установка светильников местного освещения для подсветки документов. Местное освещение не должно создавать бликов поверхности экрана и увеличивать освещенность экрана более300 лк.

В качестве источников света при искусственном освещении должны применяться преимущественно люминесцентные лампы типа ЛБ. При устройстве отраженного освещения производственных и административно-общественных помещений допускается применение металлогалогенных ламп мощностью до 250 Вт. Допускается применение ламп накаливания, светильники местного освещения [23].

6.2 Расчет искусственного освещения

Расчет производится в основном по двум методам: метод коэффициента использования и точечный метод. Метод коэффициента использования предназначен для расчета общего равномерного освещения горизонтальных поверхностей при отсутствии крупных затеняющих предметов [24].

По точечному методу рассчитывается общее локализованное освещение, общее равномерное освещение при наличии существенных затенений и местное освещение.

Исходные данные.

Зал имеет: длину А=15 м, ширину В=9 м, высоту Н=5.5 м. Потолок свежепобеленный, светлые стены с не завешанными окнами. Разряд зрительной работы –V. Нормируемая освещенность по таблице 1.2 равна 300 лк. Принимаем систему общего освещения люминесцентные лампы ЛБ мощностью 40 Вт, световой поток Фл=3120 лм.

Коэффициенты  отражения потолка, стен, пола:т=70 %,стен=50 %,пола=30 %.

Расчетная высота подвеса – рабочая поверхность находится на высоте 1м от пола, высота свеса ламп 0.3 м, следовательно,

h=5.5-(1+0.3)=3.7 м.

Наивыгоднейшее расстояние между светильниками определяется как:

Z=·h,                                                      (6.1)

где - коэффициент наивыгоднейшего расстояния между светильниками,=0.6 м.

Z=0.6·3.7=3 м.

Принимаем 6 рядов светильников с расстоянием от стен по 2 м, между рядами по 2.5 м.

Определяем индекс помещения по формуле:

i=,                                                  (6.2)

i=.

Коэффициент использования равно:

=73 %.

Коэффициент запаса:

КЗ=1.2.

Подставляя в формулу (6.3) эти значения, определяем количество люминесцентных ламп [25]:

N=,                                             (6.3)

где  Е – заданная минимальная освещенность;

       кЗ –коэффициент запаса;

S – освещаемая площадь;

Z – коэффициент неравномерности освещения,Z=1.1-1.2;

n – число светильников (намеченное до расчета).

N= ламп.

Размещаем в четыре ряда по три лампы с расстоянием между ними 0.8 м (рисунок 6.2). Всего для создания нормируемой освещенности 300 лк необходимо 12 лампы ЛБ мощностью 40 Вт.

Рисунок7.2 Размещение ламп в зале

6.3 Расчет зануления

В качестве меры безопасности от поражения электрическим током предлагается расчет зануления, как наиболее эффективного способа оградить обслуживающий персонал от возможных последствий поражения электрическим током. При выборе данного способа мы исходим из того, что в электроустановках напряжением до 1кВ с заземленной нейтралью защитное заземление не обеспечивает защиты людей, а лишь снижает напряжение, под которым окажется человек, коснувшийся корпуса, равным половине фазного напряжения Uф, зануление обеспечивает автоматическое отключение участка сети, на котором произошел пробой на корпус [24].

Принципиальная схема зануления приведена на рисунке 6.3

A1, А2, А3 – аппарат защиты (предохранитель или автоматический выключатель), Ro – заземление нейтрали, Iкз – ток короткого замыкания.

Рисунок6.3 - Схема зануления

При замыкании фазы на зануленный корпус электроустановка автоматически отключается, если значение тока КЗ Iкз удовлетворяет условию:

Iкз>К х Iном,            (6.4)

где  К – коэффициент кратности номинального тока;

      Iно – номинальный ток.

В этом случае выражение для Iкз в комплексной форме будет [25]:

Iкз =Uф / (Zт / 3 +Zф +Zн +Xп),                               (6.5)

где Zт – комплекс полного сопротивления обмоток трехфазного источника тока (трансформатора);

  Zф=Rф + jXф – комплекс полного сопротивления фазного провода;

        Zн=Rн + jXн – комплекс полного сопротивления нулевого проводника;

        Rф, Rн – активное сопротивление фазного и нулевого проводников;

        Xф, Xн – внутренние индуктивные сопротивления фазного и нулевого проводников;

        Xп – внешнее индуктивное сопротивление контура (фазный проводник – нулевой проводник).

Иначе эту формулу можно записать в следующем виде:

Iкз = Uф / (Zт / 3 + √ (Rф + Rн) ² + (Xф + Xн + Xп)².              (6.6)

Для того, чтобы рассчитать Iкз,  необходимо предварительно выбрать тип и марку кабеля, затем произвести вычисления исходя из характеристик кабеля.

Так как потребляемая мощность каждой из фаз не превышает 5 кВт, весь дальнейший расчет приводится для одной из фаз. Номинальный ток для этой фазы будет [25]:

 Iном = (5 * Iнагр) / 2,5,            (6.7)

где      Iнагр – ток нагрузки;

          Iнагр = P / (√ 3 * U * cosφ),            (6.8)

Iнагр=5000 / (√ 3 * 380 * 0,8) = 9,5 А.

Следовательно, номинальный ток потребления:

Iном= 2 * Iнагр,

Iном= 2 * 9,5 = 20 А.

Вследствие того, что в последнее время широкое распространение получают автоматические системы «быстро восстанавливающегося действия», в качестве выключателей максимальной защиты используют автоматические выключатели.    Автоматические выключатели имеют только электромагнитный расцепитель, срабатывающий без выдержки времени, к=1,4, тогда по формуле (6.4):

Iкз ≥ 1.4 * 19 = 28 А.

Для обеспечения монтажного цеха потребностями в электричестве достаточно воспользоваться двадцати пяти киловатным, масляным, трехфазным трансформатором.

Выбираем двадцати пяти киловатный трансформатор с Zт = 0,906 Ом. Выбирем наиболее подходящий кабель, которым стал ААШвУ 4×6. Питающие жилы и оплетка этого кабеля выполнены из алюминия. Значения активных сопротивлений алюминиевых проводников определяются так:

Rф = ρ *l /S,                             (6.9)

где  ρ = 0,028 (Ом × мм/м) – удельное сопротивление алюминия,

l  – длина проводников (м),

S – сечение проводников (мм).

Активное сопротивление фазного проводника:

Rф = Rн = 0,028 * 200 / 6 = 1 Ом.

Величина внутреннего индуктивного сопротивления Xф алюминиевых проводников сравнительно мала (около 0,0156 Ом/км), поэтому ею можно пренебречь.

Таким образом Iкз, необходимый для срабатывания защиты определяется [25]:

Iкз = 220 / (Zт / 3 + √ (Rф + Rн)²),                         (6.10)

Iкз = 220 / (0,906 / 3 + √ (1+1)²) = 96 А.

Для того, чтобы обеспечить отключающую способность системы необходимо выбрать автоматический выключатель. Значение Iкз удовлетворяет условию:

Iкз>к * Iном,

96 > 28.

Напряжение прикосновения при этом:

Uк = Iкз * Zн,                                         (6.11)

Uк = 96 * √ 1 = 96 В.

Ток, проходящий через тело человека:

Ih=Uk /Rh ,                                            (6.12)

где  Rh – сопротивление тела человека,

Ih = 96/1000 = 96 мА.

7 Бизнес план

7.1 Сущность проекта

Данный проект рассматривает возможность оптимизации существующей сети аналогового телевидения цифровым.

Отличительной чертой данного проекта является то, что при построении телевизионной сети используется принцип одночастотной сети, которая максимально экономит частотный ресурс.

Преимущества цифры по сравнению с аналоговым вещанием велики. На одной частоте в аналоговом виде можно транслировать всего одну телепрограмму, а в цифровом их станет 10 – и это не предел. Сейчас многие люди, живущие в поселках, смотрят одну-две телепрограммы, а кто-то вообще не может принимать ни одной государственной программы. Люди вынуждены покупать спутниковые тарелки, чтобы смотреть хоть что-то, и в итоге они становятся оторванными от государственной политики, а новости своей страны даже не знают. Поэтому главной на сегодняшний день задачей является любым способом ускорить внедрение цифрового вещания в стране, довести до каждого жителя и обеспечить ему возможность смотреть наши государственные и национальные программы в достаточном объеме, чтобы людям стало неинтересно смотреть в сторону чужих спутниковых операторов. Кроме того, цифровое вещание обеспечивает возможность применения полилингвистического звукового сопровождения, т. е. картинка будет идти одна, а нужный язык звука зритель может выбрать самостоятельно, это даст экономию ресурсов и равные права граждан во исполнение закона о языках. Вообще, перспективы цифрового вещания огромны. В будущем будет вестись HDTV вещание, которое обеспечивает лучшее качество и четкость картинки, что будет особенно заметно на телевизорах с большой диагональю. Кроме вещания телепрограмм для просмотра на домашнем телевизоре, цифровой стандарт дает дополнительные возможности для предоставления услуг, таких, например, как мобильное телевидение, в Казахстане абсолютно не развитое, доступ к Интернету, корпоративные вещательные каналы, передачу данных, организацию информационно-развлекательных и интерактивных сервисов. Все это будет интересно пользователям, а операторам принесет дополнительные доходы.

Расчеты в проекте приводятся на примере города Актау.

7.2 Характеристика проекта

Целью бизнес-плана является экономическое обоснование разрабатываемого проекта по оптимизации  существующей аналоговой телевизионой сети цифровым телевещанием.

В данном проекте спроектирована сеть цифрового телевизионного вещания (ЦТВ) в соответствии с планом РСС, действующая в Республике Казахстан. В общем случае сеть ЦТВ состоит из: передающего сегмента, состоящего из передающей станций, наземного комплекса управления и систему мониторинга связи на территории Республики Казахстан. А также абонентских приемных устройств коллективного или индивидуального приема программ.

7.3 Маркетинг проекта

На данный момент в РК существует только один провайдер по предоставлению эфирного ЦТВ, эта компания SYRUS SYSTEMSи он расположен в г. Караганда. SYRUS SYSTEMSреализовала первый проект платного цифрового эфирного вещания не только в Казахстане, а по всей Средней Азии.

Техническая основа данного проекта — классической вариант станции формирования цифровых пакетов программ (в части оборудования приема и ремультиплексирования), подобно тому, который SYRUS SYSTEMS успешно использует в своих проектах эфирного и сотового вещания, а также в кабельных ТВ-сетях. Предполагается, что цифровой контент может приниматься со спутников, Интернета и другихDVB дистрибутивных сетей (цифровые оптические сети –PDH/SDH/ATM/IP и др),   далее оборудованием ремультиплексирования формируются потоки, подаваемые на эфирные цифровые передатчики. Вещание производится в скремблированном режиме. Оборудованием станции формирования предусмотрена возможность вещания собственных ТВ-программ и вставка региональной рекламы, а также развитие системы в одночастотном режиме на Актау и другие населенные пункты Алматинской области .

В ходе решения данного проекта увеличится спектр услуг, предоставляемые операторами: Интернет, дистанционное обучение, передача данных, перегон аудио-видео материалов, интерактивные услуги.

Можно с уверенностью утверждать, что количество телеканалов увеличится как минимум в 3-4 раза (ведь в одном аналоговом канале можно вместить 3-4 канала ЦТВ), а среди провайдеров ЦТВ будет идти жесткая конкуренция, что приведет к удешевлению услуг вещания. Услуги будут как основные, так и дополнительные. Максимально будет экономиться частотный ресурс, т.е. оператор арендуя один стандартный аналоговый канал с шириной 8 МГц, может вещать сразу 4 цифровых каналов.

7.4 Организационный план

Развитие сети цифрового эфирного телерадиовещания контролирует Агентство по информатизации и связи. Непосредственным исполнителем является Казтелерадио. Казтелерадио приобретает необходимое оборудование, согласует частоты, комплектует квалифицированный персонал по содержанию и обслуживанию сети, то есть проводит все работы, связанные с деятельностью данной сети цифрового эфирного телерадиовещания и образует структурное подразделение. Данное структурное подразделение занимается обслуживанием сети ЦТВ республики в целом.

Что касается уровня развития ЦТВ, акционерным обществом «Казтелерадио» достаточно глубоко проработаны теоретические аспекты перехода на цифру, но вот практических данных с учетом условий Казахстана, маловато. Поэтому первым шагом должно быть строительство опытной зоны, на которой смогли бы отработать нужные именно нам решения, наиболее эффективные как в техническом, так и в экономическом плане, и перенести их на всю сеть Казахстана.

7.5 Производственный план

На данном этапе определяются необходимые объемы основных производственных фондов, трудовых ресурсов и финансовых средств для внедрения системы.

Ввод цифрового телевизионного передатчика для создания каналов и коллективного пользования с учетом круглосуточного режима работы станции и способов обслуживания пользователей оснащается необходимым техническим оборудованием с проведением инсталляционных работ и процедурой регистрации.

Реализация проекта, будет проходить поэтапно согласно установленным срокам (в т. 7.1) [22].

Таблица7.1 – Основные этапы проекта

Наименование этапов

Срок выполнения этапов, мес.

Начальные исследования, определение концепции

0,5

Разработка технической документации

0,5

Разработка топологии сети

0,5

Разработка технического задания на проектирование сети

0,3

Разработка рабочего проекта наземного сегмента сети

0,5

Выбор поставщиков оборудования и оформление заказов

0,5

Поставка оборудования и его сертификация

2,0

Монтаж, установка, наладка и тестирование оборудования

0,5

Итого:

5

7.6  Финансовый план

Финансовый план выполняется в определённой последовательности, и включает следующие этапы:

-расчёт капитальных затрат на приобретение оборудования и ввода его в эксплуатацию;

-расчёт годовых эксплуатационных расходов;

-расчёт годовых доходов;

-расчёт показателей экономической эффективности.

С целью сопоставления эффекта и затрат, в общую сумму капитальных вложений входят:

-затраты на приобретение оборудования (его стоимость);

-затраты на его транспортировку;

-затраты на монтаж оборудования и его настройку.

7.6.1 Расчёт капитальных затрат на приобретение цифрового оборудования и ввода его в эксплуатацию.

Капитальные вложения для внедрения системы включают стоимость необходимого оборудования с программным обеспечением, транспортными и инсталляционными расходами, т.е. [22]:

Квл.= Зприоб. + Зтр. + Зустан.обор-е + Зсерт.,      (7.1)

где Квл. – объем инвестиций, тенге;

           Зприоб – стоимость технического оборудования, тенге;

               Зтр. – транспортные расходы по доставке оборудования, тенге;

               Зустан.обор-я – инсталляционные работы по монтажу и вводу оборудования,    тенге;

               Зсерт. – единовременные затраты на сертификацию и регистрацию, тенге.

Для определения объема инвестиций для приобретения оборудования цифрового телевидения был проведен сравнительный анализ оборудования нескольких фирм производителей, такие как: СТЕ International S.r.l., Electrosys S.r.l. (Италия), ELTI (Словения), ЗАО Кабельные сети, Harris,ROHDE&SCHWARZ ,KATHREIN,ANDREW. В основу сравнения входили такие критерии как качество, цена, надежность, совместимость с другим оборудованием. Основным критерием является подбор оборудования по техническим характеристикам каждого блока в отдельности.

В стоимость оборудования включены затраты по приобретению, доставке и  хранении оборудования, а также таможенные пошлины. Кроме того, поставляемое оборудование обеспечивается всеми необходимыми программными продуктами и лицензиями.

Затраты на установку оборудования учитывают все виды инсталляционных работ.

Таблица 7.2 - Затраты на приобретение цифрового оборудования

Наименование оборудования

Количество оборудования, шт.

Стоимость оборудования, тыс. тенге

Передатчик фирмы ЗАО Кабельные сети

1

21470

Передающая антеннаKATHREIN

1

5346

Фидер (разъем адаптер, дегидратор, джампер и т.д.)ANDREW (350м)

1

10743

Продолжения таблицы 7.2

Многофункциональное уст-ройство для преобразования 6 ТВ-программ в сигнал цифрового телевидения 6ТВ / DVB-C Scrambling Converter

1

1050

Стоимость всего оборудования, тыс. тенге

38609

Стоимость монтажа составляет 10 % от стоимости оборудования (монтажные работы выполняет компания подрядчик) [22]:

Зустан обор-я= 0,1 ×Зприоб., (7.2)

Зустан обор-я= 0,1 × 38609 = 3860,9 тыс.тг.

Сбор за государственную регистрацию радиоэлектронных средств и высокочастотных устройств составляет 105412 тенге за один передатчик:

Асрч= 105412 × 1 (количество передатчиков)=105,412 тыс.тенге    (7.3)

Сбор за выдачу разрешения на использование радиочастотного спектра телевизионным и радиовещательным организациям – 105413тенге за один передатчик:

Араз= 105413 × 1 (количество передатчиков)=105,413 тыс.тенге,     (7.4)

Зсерт. =Асрч×Араз,                                         (7.5)

Зсерт. = 105,413 + 105,412 = 210,825 тенге.

Общие капитальные затраты:

Квл. = 38609 + 3890,9 + 210,825 = 42680,7 тыс. тенге

7.6.2 Расчет эксплуатационных расходов.

Текущие издержки состоят из амортизационных отчислений, затрат на оплату труда, социального налога, техническое обслуживание оборудования, операционных расходов аппаратной, в числе которых расходы на содержание помещения, расходы на энергопотребление, затраты на приобретение расходных материалов (картриджей для принтера, бумаги и др.) [22].

Эксплуатационные расходы на содержание и обслуживание оборудования определяется по формуле:

             Эр = ФОТгод + Осн + Ао + Зтех.обсл. + Зопер.оф.,           (7.6)

где  ФОТгод – затрат на оплату труда и (ФОТ), тенге;

Осн – социальные отчисления, тенге;

Ао – затраты на амортизацию оборудования, тенге;

Зтех.обсл – техническое обслуживание оборудования, тенге;

Зопер.оф – затраты на приобретение расходных материалов, тенге.

а) Расчет затрат на оплату труда.

Затраты на оплату труда рассчитываются исходя из численности персонала необходимого для организации работы оборудования и месячной заработной платы (таблица 7.3).

Оплата труда производственного персонала определены на основе данных, предоставленных в т.6.3 и рассчитывается по формуле [22]:

ФОТ = Тмес*12,                                                (7.7)

где Тмес - месячный фонд оплаты труда.

Таблица 7.3 – Оплата труда производственного персонала

Наименование должностей и профессий

Всего человек

Оклад, тыс. тенге

Основная заработная плата, тыс. тенге

Годовой ФОТ, тыс. тенге

Вед.инженер

1

75

105

1260

Техник 2 категории

1

35

49

588

Антенщик - мачтовик

1

40

56

672

Электромонтёр 3р

4

38

213

2556

Дежурный по объекту

4

28

157

1884

Итого

11

414

580

6960

Месячный фонд оплаты труда составляет (ФОТ):

Тмес =580.00 тыс. тенге

Тогда согласно формуле 7.7 ФОТ за год составит:

тыс. тенге.

Отчисления на социальные нужды составляют 11 % от ФОТ за вычетом отчислений в пенсионный фонд (ст. 358 НК РК на 10.10.2015):

Осн = 0,11 · (ФОТ – ПФ),      (7.8)

где Осн – отчисления на социальные нужды, тенге;

      ФОТ – фонд оплаты труда, тенге;

      ПФ – отчисления в пенсионный фонд, тенге, равны 10 % от ФОТ

ПФ = 0,1 · 6960 = 696 тыс. тенге.

В итоге отчисления на социальные нужды составляют:

Осн = 0,11 · (6960 – 696) = 0,11 · 6264 = 689 тыс. тенге.

б) Расчет амортизационных выплат.

На систему связи по существующему положению в настоящее время норма амортизации НА на оборудование составляет 12 % от стоимости всего оборудования за вычетом ликвидационной стоимости (1 % от стоимости оборудования) [22].

Тогда стоимость основных средств без ликвидационной стоимости составляет:

42680,7 – 426,81=42253,9 тыс.тенге.

Амортизационные отчисления рассчитываем по формуле:

(7.9)

гдеКвл – первоначальная стоимость оборудования

НА – годовая норма амортизации

И составляет:

тыс. тенге.

в) Расчет затрат на электроэнергию.

Затраты на электроэнергию для производственных нужд, включают в себя расходы электроэнергии на оборудование и дополнительные расходы.

И рассчитывается по формуле [22]:

(7.10)

где  - расходы электроэнергии на оборудование,

- дополнительные расходы.

Затраты на электроэнергию рассчитываются по формуле:

,  (7.11)

гдеW – потребляемая мощность,W=8,2 кВт;

       Т – время работы, Т=7300 ч/год; (работа передатчика в сутки 20 часов. 20*365дней в году=7300часов/год)

S – тариф, 1кВтч=20тг.

тыс. тг/год.  (7.12)

Затраты на дополнительные нужды возьмем по укрупненному показателю 5 % от затрат на оборудование:

,

      (7.13)

тыс. тенге/год.

Тогда затраты на электроэнергию составят:

тыс. тенге/год.

г) Расчет затрат за использование радиочастотного спектра.

Плата за использование радиочастотного спектра  составляет 105309 тенге в год (по существующему тарифу на аналоговый передатчик, так как тариф на цифровое вещание не утверждён), предполагается что РЧС принадлежит АО Казтелерадио, за один передатчик:

АПРЧ=1*105,309тыс тг,  (7.14)

АПРЧ=1*105,309тыс тг.=105,309 тыс.тенге  в год.

д) Расчет затрат на текущее обслуживание оборудования.

Расходы на текущее обслуживание оборудования принимаем в размере 1 % от стоимости устройства:

,

(7.15)

тыс. тенге.

е) Расчет затрат на уплату имущественного налога.

Расходы по имущественному налогу в размере 1 % от остаточной стоимости устройства:

(7.16)

Нимущ = (42680,7-5070,5)*0,01=376 тыс тенге.

ж) Расчет затрат на прочие производственные расходы.

Прочие затраты на производственные, транспортные, управленческие и эксплуатационно-хозяйственные расходы определяются укрупнёно в размере 10 % от общей суммы затрат по формуле [22]:

(7.17)

и составляет:

тыс. тенге.

Тогда, общие эксплуатационные расходы на содержание и обслуживание оборудования  согласно формуле 6.6 составят:

Результаты расчётов годовых эксплуатационных расходов приведены в таблице 7.4 и на рисунке 7.1.

Таблица 7.4 – Эксплуатационные расходы цифрового телевидения

Вид затрат

Всего затрат, тыс.тг.

Затраты на оплату труда, тыс. тенге

6960

Социальный налог с соц.отчислениями, тыс. тенге

689

Амортизация, тыс. тенге

5070,5

Имущественный налог, тыс.тенге

376

Расходы на электроэнергию, тыс. тенге

560,7

Плата за использование радиочастотных средств тыс.тенге

105,309

Расход на ремонт, тыс. тенге

426,8

Прочие, тыс. тенге

1419

Итого, тыс. тенге

15607,3

7.6.3 Оценка доходов.

Совокупные затраты абонента сети телевизионного вещания за аренду оборудования составляют  655 тенге/час на 01.05.2008 г (так как тариф на вещание программ в цифровом формате не установлен, в расчет берется существующий тариф на аналоговое оборудование).

Вещание передатчика составляет 20 часов в сутки.

Планируемое вещание абонентов: 6 телевизионных программ.

Подсчитаем время вещания абонента за год:

Т = 20365 = 7300 ч.

Тогда годовой доход от вещания одной телевизионной программы составит:

D1прог.=7300655=4 781,5 тыс.тг.

Соответственно годовой доход от вещания телевизионных программ с шести каналов будет равен:

D6прог.=28 689тыс.тг.

И доход  предприятия за год составит:

D=28689 тыс.тг.

7.6.4 Расчет срока окупаемости и абсолютного экономического эффекта.

Для обоснования целесообразности реализации инвестиционного проекта производится оценка эффективности на основе расчета и сравнения показателей экономической эффективности, который включает в себя расчет абсолютного экономического эффекта и расчет срока окупаемости.

Для расчета срока окупаемости необходимо определить прибыль от реализации:

,

(7.18)

гдеD  -доход предприятия за год,

∑Э – эксплутационные  расходы;

тыс. тенге.

Сумма налога в бюджет составляет 20 % от чистого дохода предприятия.

.

(7.19)

Следовательно, чистый доход предприятия после налогообложения составит:

тыс. тенге.

Коэффициент общей экономической эффективности капитальных вложений рассчитывается по формуле:

                                                                     (7.20)

где К – каппитальные затраты, - чистый доход предприятия.

Срок окупаемости капитальных вложений – срок возврата средств, является показателем, обратным коэффициенту общей эффективности.

                                                              (7.21)

Нормативный (плановый) срок окупаемости (возврата) капитальных вложений характеризует период времени в годах, в течение которого вложенные средства полностью возместятся прибылью, получаемой в соответствии с нормативным коэффициентом абсолютной экономической эффективности.

Условие эффективности имеет вид:

,(7.22)

где  – нормативный срок окупаемости - 5 лет;

Ен – нормативная абсолютная экономическая эффективность – 0,2.

Исходя из вышеприведенного финансово-экономического обоснования данного проекта, можно сделать вывод, что данный проект является экономически выгодным и эффективным, так как выполняется условие эффективности:

4 года<5 лет и 0,292>0,2.

Вложенные в данный проект средства окупятся через 4 года после вложения. Результаты расчета экономической эффективности представлены в таблице 7.5.

7.6.5 Расчет экономической эффективности с учетом дисконтирования.

Для оценки финансовой эффективности проекта в условиях рыночной  экономики используются методы, основанные на дисконтировании образующихся в ходе реализации проекта денежных потоков.

Основным условием осуществления проекта являются положительные значения кумулятивной (накопленной) кассовой наличности  на любом шаге расчета проекта.

NPV, или чистая приведенная стоимость проекта является важнейшим критерием, по которому судят о целесообразности инвестирования в данный проект. Для определенияNPV необходимо спрогнозировать величину финансовых потоков в каждый год проекта, а затем привести их к общему знаменателю для возможности сравнения во времени. Чистая приведенная стоимость определяется по формуле [22]:

                                                        (7.23)

гдеI0 — сумма первоначальных затрат, т.е. сумма инвестиций на начало проекта;

     СF  —современная   стоимость денежного потока на протяжении экономической жизни проекта.

Если рассчитанная таким образом чистая современная стоимость потока платежей имеет положительный знак(NPV >0), это означает, что в течение своей экономической жизни проект возместит первоначальные затратыI0, обеспечит получение прибыли согласно заданному стандарту, а также ее некоторый резерв, равныйNPV. ЕслиNPV <0, то проект не принесет прибыли и его не следует принимать.

За точку приведения (t0) разновременных затрат и результатов принимаем начало первого года реализации проекта.

В этом случае коэффициент дисконтирования рассчитываем по формуле [22]:

                        ,                                   (7.24)

гдеt -  коэффициент дисконтирования;

r - норма дисконта,

       t - номер шага расчета,

r=20 % годовых.

Составляем таблицу 7.5, в которой произведем расчеты по вышеприведенным формулам. При этом данные на 2, 3, 4, 5, 6 и 7 годы (за исключением инвестиций и их источников) приравниваются к данным первого года.

Для расчета срока окупаемости и эффективности проекта принимаем значение нормы дисконтирования (r) равным 20 % илиr = 0,20.

Рассчитаем показатели эффективности инвестиций с учетом нормы дисконта равной 20 % для первого года, для остальных годов расчет производится аналогичным образом.

Коэффициент дисконтирования для 1-го года равна:

.

Чистая  текущая стоимость для первого года равна:

Чистая приведенная стоимость для первого года:

Ниже приведена таблица показателейэффективности инвестиций за 7 лет.

Таблица 7.5 – Расчет показателей эффективности инвестиций с учетом нормы дисконта равной 20 %.

Показатели

Проектный период

1г.

2г.

3г.

4г.

5г.

6г.

7г.

Чистый денежный

поток, тыс.тг

12485,84

12485,84

12485,84

12485,84

12485,84

12485,84

12485,84

Инвестиционные

затраты, тыс.тг

42680,7

 

 

 

 

Норма дисконта

0,2

0,2

0,2

0,2

0,2

0,2

0,2

Коэффициент дисконтирования

0,833

0,694

0,578

0,482

0,401

0,33

0,28

Чистая  текущая

стоимость (PV),  тыс.тг

10404,87

8670,722

7225,602

6021,335

5017,779

4181,483

3484,569

Чистая  текущая

стоимость  с

нарастающим итогом

-32275,8

-23605,1

-16379,5

-10358,2

-5340,4

-1158,91

2325,656

На рисунке 7.2 приведен график экономической эффективности. Точка пересечения графика с осью абсцисс является сроком окупаемости проекта с учетом дисконтирования.

Рисунок 7.2 Срок окупаемости проекта с учетом дисконтирования

Срок окупаемости инвестиций  с учетом дисконтирования состоит в вычислении количества лет, необходимых для полного возмещения первоначальных затрат, т.е. когда денежный поток доходов сравняется с суммой денежных потоков затрат. Если прибыль распределена неравномерно, то срок окупаемости рассчитывается прямым подсчетом числа лет, в течение которых инвестиция будет погашена кумулятивным доходом. Период окупаемости  с учетом дисконтирования составил 6,2 года.

Заключение

В данной выпускной работе была рассмотрена оптимизация зоны покрытия цифровым телевидением для возможности использования преимуществ цифрового ТВ. Были рассмотрены стандарты ЦТВ и основные параметры цифрового телевидения DVB-T. Произведен анализ различных видов модуляции методов кодирования

Для полного покрытия города Актау вещанием DVB-Т, с учетом особенностей контента поставляемого для мобильных устройств (низкое разрешение, короткие информационные материалы и т. п.), а также с учетом рельефа города определены следующие технические параметры для внедрения сети DVB-Т: выходная мощность передатчикаРЭИМ= 1 кВт, коэффициент усиления антенн GA = 14,2 дБд, медианная напряженность поля для 95 % времени и 95 % мест Емед = 55,2 дБмкВ/м. Расчет был произведен с охватом примыкающих к городу населенных пунктов с учетом на расширение сети DVB-Т. Для обеспечения максимально надежного мобильного приема, а также приемлемое качество «картинки» вещание будет проводится в режиме модуляции 16QAM при скорости кода 2/3 с применением MPE-FEC (скорость кода 2/3), тем самым обеспечивая дополнительную помехоустойчивость. Учитывая горно-долинный рельеф города, целесообразно разместить радиовещательный комплекс на телебашне, а также применить систему антенн . Так как внедрение сети DVB-Т носит коммерческий характер, в экономической части дипломного проекта был рассчитан срок окупаемости проекта, который составил 6,2 года. В разделе «Безопасности жизнедеятельности» была рассчитана санитарно-биологическая зоны антенны при мощности передатчика Рвых = 1 кВт и коэффициенте усиления GA = 14,2 дБи, составившая в направлении максимального излучения 40,3 метров.

Список литературы

1Под редакциейКантора Л.Я. Спутниковая связь и вещание.- 3-е издание,- М.: Радио и связь, 1997.

2 Под ред.  Ермилова В.Т. Международное регулирование применения земных станций спутниковой связи типа.  – М.: Радио и связь, Горячая линия Телеком, 1999.

4Мордухович Л.Г., Степанов А.П.«Системы радиосвязи» - Курсовое проектирование. Учебное пособие для вузов. – М.: Радио и связь, 1987.

5Маковеева М.М., Сорокин А.С. Проектирование систем спутниковой связи и спутникового ТВ вещания.- Учебное пособие. – М.: МИС, 1991.

6Баклашов Н. И., Китаев Н. Охрана труда на предприятиях связи и охрана окружающей среды. – М.: Радио и связь, 1989г.

7 Абдимуратов Ж.С.Методические указания к выполнению раздела: Охрана труда и окружающей среды в дипломном проекте. – Алма-Ата: АЭИ, 1984.

8 Локшин М.«CentrTelecom»  //[Интернет страница«Зоны обслуживания радиостанстанций»].URL:http://www.inforad.ru.html.

9 Абдимуратов Ж.С. Методические указания к выполнению:  Производственное освещение. раздела. – Алма-Ата: АЭИ,1989.

10 Айзенберг Ю. Б. Справочная книга по светотехнике – М.: Энергоатомиздат, 1983.

11  Под ред.  Князевского Б. А. Охрана труда в электроустановках. – М.: Радио и связь, 1983.

12Алибаева С. А. Разработка и исследования цифрового ТВ сетей: Дисс…канд. техн. наук: 05.03.05. – Атырау, 2001.

13Голубицкая Е. А., Жигульская Г. М. Экономика связи. – М.: Радио и связь, 2000.

14Под ред. Срапионова О.С., Болдина В. Н.Экономика связи. – М.: Радио и связь, 1988.

15 Тихвинский В.О. « Интерфейсы в системах цифрового ТВ вещания» // [Интернет страница«DVB» ].URL:hvttp://dvcam.chat.ru.

16ТерентьевС.В.«Расположение спутников в Казахстане» //[Интернет страница«Broadcasting»].URL:http://aspanpro.kz.

17 Кнорринг Г.М.  Справочная книга для проектирования электрического освещения. – М.: Радио и связь, 1986.

Приложение А

Зависимости напряженности поля

Таблица А1- Зависимости напряженности поля от расстояния (шаг 7 км) для рисунка 7.6, рассчитанные по разным метода

 R, км

Формула Окамура-Хата, дБмкВ/м

Формула Введенского,  дБмкВ/м

Формула Пескова,  дБмкВ/м

По графикам кривых распространении,  дБмкВ/м

1

124,66

142,65

127,455

103,445

7

98,9

108,85

86

83,1

14

92,7

96,8

72

76,1

21

87

89,8

63,5

66,6

28

82,1

84,8

56,9

63,8

35

77,8

80,9

51,5

58

42

74

77,7

47

52,2

49

70,5

75

43

47,5

56

67,3

72,7

39,4

44,2

63

64,25

70,7

36,15

40

70

61,4

68,8

33,165

36

Приложение Б

Листинг программы наTurboPascal

usescrt;

const

F=7;               {*коэффициент шума*}

f0=535.25;     {*центральная рабочая частота*}

h1=350;         {*высота передающей антенны в м*}

h2=10;           {*высота приемной антенны в м*}

G0=10;          {*коэффициент усиления антенны по таблице, в дБ*}

T0=293;         {*абсолютная комнатная температура в К*}

Polosa=7.61;  {*полоса пропускания для цифрового телевидения*}

ftable=500;    {*частота по таблице*}

R=67;           {*значение, на котором находится напряженность поля*}

Emax=47;      {*значение из графика*}

Emin=35;      {*значение из графика*}

hmax=600;     {*значение из графика*}

hmin=300;     {*значение из графика*}

alfa0=0.22;    {*затухание на частоте 100 МГц на 100 м *}

P=1000;        {*выходная мощность передатчика в Вт*}

Sig_no_max=26;  {*минимальное значение сигнал/шум*}

sig_no_min=2;      {*максимальное значение сигнал/шум*}

var

  alfa,Ga,Ta,Pnoise,

  Rm,Rf,R06,Evved,E_gr,

  Peim,Uin_min,Pin_min:real;

begin

  clrscr;

  write('Коэффициетусиленияантенны: ');

  Ga:=G0+10*ln(f0/ftable)/ln(10);

  writeln(Ga:3:1,' dB.');

  write('Эффективно-излучаемая мощность: ');

Peim:=10*ln(P)/ln(10)+Ga;

  writeln(Peim:2:1, 'dBW');

writeln('Минимальные уровни сигналов на входе приемника');

writeln('Шумовая мощность приемной антенны на температуре 293 К:');

Pnoise:=F-135.1;

  writeln(Pnoise:2:1,' dBW');

writeln('Минимальная входная мощность приемника для сигнал/шум 2 дБ:');

Pin_min:=Pnoise+sig_no_min;

  writeln(Pin_min:2:2,' dBW');

Продолжение приложения Б

writeln('Минимальная входная мощность приемника для сигнал/шум 26 дБ:');

Pin_min:=Pnoise+sig_no_max;

  writeln(Pin_min:2:2,' dBW');

  write('Затухание в фидере,a=');

alfa:=alfa0*h1/100*sqrt(535.5/100);

  writeln(alfa:2:1,' dB');

  write('Шумовая температура антенны: ');

Ta:=T0/2*(100*sqr(50/f0)+1.5);

  writeln(Ta:3:2,' K.');

  write('Дальность радиовидимости: ');

Rm:=4.12*(sqrt(h1)+sqrt(h2));

writeln(Rm:3:1,' км');

  writeln;

write('Аппроксимация к 0.6 длины Зоны Френеля: ');

Rf:=0.0000389*f0*h1*h2;

  R06:=Rf*Rm/(Rf+Rm);

  writeln(R06:2:1,' км');

  writeln;

writeln('                    Напряженности поля ');

write('По формуле Введенского: ');

Evved:=17.2+20*ln(h1*h2)/ln(10)-40*ln(R)/ln(10)+20*ln(f0)/ln(10);

  writeln('E=',Evved:2:2,' дБмкВ/м');

  write('Напряженность поля по графикам кривых распротранении: ');

E_gr:=Emin+(Emax-Emin)*ln(h1/hmin)/ln(hmax/h1);

  writeln(E_gr:2:1,' дБмкВ/м');

end.

Стандарты цифрового вещания на http://mirrorref.ru


Похожие рефераты, которые будут Вам интерестны.

1. Разработка цифрового вокодера с расчетом цифрового нерекурсивного фильтра

2. Расчет антенной синфазной решетки спиральных излучателей для приема сигналов спутникового непосредственного телевизионного вещания

3. ВИРУС ЦИФРОВОГО СЛАБОУМИЯ

4. Дослідження цифрового компаратора

5. Дослідження букво-цифрового індикатора

6. СТАНДАРТ ЦИФРОВОГО НАЗЕМНОГО ТЕЛЕВИДЕНИЯ DVB-T

7. Разработка цифрового измерительного прибора

8. Способи розробки електронного цифрового підпису

9. Засіб для захисту з використанням електронно-цифрового підпису

10. Настройка, регулировка и испытание. Цифрового кодового звонка

5 stars - based on 250 reviews 5