РЕКОМЕНДАЦИЯ МСЭ-R BT.1832

Сценарии развертывания и соображения относительно планирования
наземной системы обратного канала, организованного на основе стандарта цифрового телевизионного радиовещания (DVB-RCT)

(Вопрос МСЭ-R 16/6)

(2007)

Сфера применения

В настоящей Рекомендации описываются некоторые сценарии развертывания и приводятся соображения в помощь регуляторным органам, которые должны будут выполнять распределение спектра для интерактивных обратных трактов с использованием наземной системы обратного канала, организованного на основе стандарта цифрового телевизионного радиовещания (DVB-RCT).

Ассамблея радиосвязи МСЭ,

учитывая,

a) что DVB-RCT является системой электросвязи, предназначенной для работы совместно с цифровой наземной телевизионной системой радиовещания, DVB-T, с целью обеспечить для нее обратный тракт и возможности интерактивного применения;

b) что в Рекомендациях МСЭ-R BT.1306-1 и МСЭ-R BT.1667, наряду с перекрестной ссылкой на Документ ЕТСИ EN 301 958 V.1.1.1 (2002/03), уже определены потенциальные системные характеристики для обратного тракта;

c) что обратный тракт может быть факультативно развернут так, как описано в Приложении 1, для обеспечения высокой эффективности спектра и повторного использования спектра;

d) что технология множественного доступа с ортогональным частотным разделением (OFDMA) для обратного тракта системы DVB-RCT обладает внутренней гибкостью и масштабируемостью, поскольку она обеспечивает компромисс между пропускной способностью (в расчете на пользователя), емкостью (числом поддерживаемых пользователей), доступными каналами и размером ячейки. Эти свойства достигаются при помощи адаптивной модуляции и кодирования, наряду с концентрацией мощности в присвоениях субтрактов, обуславливающих усиление системы за счет станций пользователей;

e) что качество системы DVB-RCT успешно протестировано в условиях эксплуатации на нескольких экспериментальных системах в ряде стран. Эти системы включали различные интерактивные применения, развернутые с целью проверки совместного использования обратного тракта большим числом пользователей;

f) что система DVB-RCT способна обеспечить высокую эффективность и большую емкость системы. Она может стать оптимальным решением для развертывания в крупных ячейках в обслуживаемых в недостаточной степени и сельских районах, способствующим таким образом преодолению цифрового разрыва,

рекомендует,

1 чтобы при планирования развертывания системы DVB-RCT учитывались соображения относительно планирования, описанные в Приложении 1;

2 чтобы данные о качестве системы DVB-RCT и возможные сценарии развертывания могли стать основой для будущих исследований совместной работы без создания помех первичным службам;

3 чтобы результаты соответствующих измерений, полученные в условиях эксплуатации, использовались для обновления данных о емкости ячейки и при анализе эффективности, как определено в Приложении 1.

Приложение 1

Сценарии развертывания и соображения относительно

планирования системы DVB-RCT

1 Данные системы DVB-RCT

1.1 Системные параметры

Основными параметрами системы DVB-RCT, описанными в Приложении 1 к Рекомендации МСЭ R BT.1667, являются:

– частота прямого тракта радиовещания, ОВЧ: 170–230 МГц (174–230 МГц)

УВЧ: 470–860 МГц (470–862 МГц);

– мощность передачи в обратном тракте: 20 дБм (типовая) – 30 дБм (максимальная);

– усиление антенны обратного тракта: 13 дБи (направленное),

усиление антенны пользователя: 3 дБи (ненаправленное);

– чувствительность приемника базовой станции

– фиксированный приемник в сельском районе, разнесение 1 кГц,

модуляция 4-QAM 1/2: –135 дБм,

– городской район/переносимый приемник, разнесение 4 кГц,

модуляция 64-QAM 3/4: –109 дБм;

– рабочее значение C/N для базовой станции

– фиксированный приемник в сельском районе, разнесение 1 кГц,
модуляция 4-QAM 1/2: 5 дБ,

– городской район/переносимый приемник, разнесение 4 кГц,

модуляция 64-QAM 3/4: 22 дБ.

На рисунке 1 изображена спектральная маска мощности передачи обратного тракта.

Рисунок 1

Спектральная маска обратного тракта, использующего систему RCT

На рисунке 1 f₀ обозначает центральную частоту,  f₁ = 0,375/Ts и  f₂ = 1,2515/Ts, где  f = f – f_0, а Du – дуплексное разнесение, зависящее от выбранного критерия отсутствия помехи и способа фильтрации.

В дальнейшем анализе предполагается, что при более широком частотном дуплексном разнесении мощность может быть уменьшена согласно таблице 1 (исходя из данных измерений, выполненных на блоке коммерческого пользователя):

ТАБЛИЦА 1

Уменьшение спектральной плотности мощности в зависимости от частотного разноса

f	16 МГц	24 МГц	32 МГц	40 МГц	48 МГц	56 МГц
Ослабление	17 дБ	27 дБ	37 дБ	47 дБ	57 дБ	62 дБ

Таким образом, в таблице 2 приводится зависимость общей относительной спектральной плотности помехи, создаваемой системой RCT, от частотного разноса.

ТАБЛИЦА 2

Спектральная плотность помехи, создаваемой системой RCT, A_f (дБс/кГц)

f	< 4 МГц	8 МГц	16 МГц	24 МГц	32 МГц	40 МГц	48 МГц	56 МГц
Переключатель	0	–100	–117	–127	–137	–147	–157	–167
Дуплексер FDD	0	–137	–154	–164	–174	–184	–194	–204

Следует отметить, что спектральная маска тракта RCT была разработана с целью не допустить помех со стороны передачи системы RCT приему системы DVB-T или приему аналогового телевидения (которые могут осуществляться в соседних трактах, не создавая никаких помех в тракте). Имеющиеся серийные дуплексеры обеспечивают развязку порядка 25–30 дБ, таким образом дуплексное разнесение в 24 МГц является приемлемой величиной для телеприставки DVB T/RCT. В случае если присвоение осуществлено в соседнем тракте, требуется обеспечить дополнительную развязку, которая в основном достигается за счет использования отдельных антенн или путем внешней установки, как описано в п. 2.2.

2 Сценарии развертывания

2.1 Конфигурация ячейки

В стандарте DVB-RCT описываются две конфигурации ячеек, которые изображены на рисунке 2, ниже:

– один или более восходящих каналов в одной ячейке (рисунок 2a);

– ячейка, поделенная на сектора (рисунок 2b).

рисунок 2a	Рисунок 2b
Одна ячейка	Ячейка, поделенная на сектора

2.2 Развертывание ячеек

Помимо вышеуказанных сценариев в районах с интенсивным трафиком может быть обеспечено покрытие за счет развертывания ячеек, как показано на рисунке 2c, на котором изображена сходная архитектура с развертыванием ячеек многочастотной сети (МЧС) DVB T с восходящими каналами RCT и нисходящими каналами. В данном случае передатчики DVB T не являются мощными передатчиками, которые обычно используются для радиовещания в стандарте DVB T.

Рисунок 2c

Развертывание ячеек

Система RCT на основе физического уровня технологии OFDMA обладает внутренней гибкостью и масштабируемостью, поскольку в ней достигается компромисс между пропускной способностью (в расчете на пользователя), емкостью (числом поддерживаемых пользователей), доступными трактами и размером ячейки. Эти свойства достигаются при помощи адаптивной модуляции и кодирования, присвоений субтрактов и концентрации мощности на стороне пользователя.

В таблице 3 изображен компромисс между присвоением РЧ тракта и отношением сигнала несущей к помехе (C/I) в ячейках системы RCT. В таблице показана зависимость распределения величины C/I от

числа частотных трактов, присвоенных системе. Эта зависимость представляет собой результат моделирования с использованием восьми шестиугольных ячеек с типовыми антеннами, размещенными в шести секторах на ячейку. В первом столбце указано число трактов, присвоенных системе; во втором столбце приведены различные диапазоны ожидаемых значений C/I, а в третьем показана процентная доля площади ячейки с данным значением C/I для ячеек радиусом 2 км и 6 км. На схемах в крайнем столбце изображены типовые распределения C/I в данном районе. Различные уровни C/I по площади ячейки показаны цветом (красным – для низких уровней, лиловым – для высоких уровней). В центре каждой ячейки можно увидеть цветную секторную диаграмму, которая представляет сектора и обозначена цветом в зависимости от частоты, присвоенной каждой антенне в секторе.

Мин. – –2 дБ –2 дБ – 2 дБ 2 дБ – 6 дБ 6 дБ – 10 дБ 10 дБ – 13 дБ 13 дБ – 18 дБ 18 дБ – 22 дБ 22 дБ – 24 дБ 24 дБ – 29 дБ 29 дБ – Макс.

Путем присвоения достаточного числа субтрактов и с помощью выбора модуляции и уровня кодирования обеспечивается возможность работы системы RCT в широком диапазоне значений C/I. Высокий уровень C/I позволяет работать с большой пропускной способностью (при использовании модуляции 64-QAM). При низком уровне C/I за счет выбора низкоскоростной модуляции (QPSK) и соответствующего кодирования, а также сокращения числа субтрактов, присвоенных каждому пользователю, система RCT может работать с пониженной скоростью передачи данных.

ТАБЛИЦА 3

Зависимость распределения C/I от числа прямых частотных трактов и
способности подавления помех от соседних трактов

Число частотных трактов	C/I (дБ)	Распределение C/I		Типовая схема
		2 км	6 км
1	–2 – 2 2–6 6–10	–	–
2	24–29 22–24 18–22 13–18	29% 18% 30% 24%	27% 19% 30% 24,5%

ТАБЛИЦА 3 (окончание )

Число частотных трактов	C/I (дБ)	Распределение C/I		Типовая схема
		2 км	6 км
3	>29 дБ 24–29 22–24 18–22	30,7% 51% 12% 6%	37,7% 46,6% 13,6% 2%
6	>29 дБ 24–29 22–24 18–22	72,3% 26,3% 1,3% 0%	48,53% 43,9% 6,8% 0,68%

2.2.1 Расчет емкости

Среднюю емкость, обеспечиваемую системой с одной несущей частотой (SC), использующей адаптивную модуляцию, можно рассчитать в зависимости от долей площади, указанных в таблице 3, исходя из предположения о равномерном распределении пользователей в пределах этой площади.

Благодаря разделению тракта и возможности концентрации мощности расчет для технологии OFDMA более детальный. Технология OFDMA может использоваться даже в присутствии большой помехи или низкой напряженности поля принимаемого сигнала.

В таблице 4 приводятся краткие данные о средней емкости и эффективности РЧ спектра, выраженные в суммарной емкости в расчете на сектор ячейки, об эффективности спектра в бит/с/Гц и об эффективности системы, выраженные в бит/с/Гц/ячейку.

В качестве образца использована типовая/теоретическая система SC. Для случая с одним частотным трактом эта система не может использоваться, поскольку для нее требуется минимальный уровень C/I, не доступный для данного сценария.

И наоборот, в системе OFDMA происходит разделение ширины полосы, и, таким образом, помеха не допускается. В данном случае, несмотря на то что не может быть обеспечена полная пропускная способность, часть трафика все равно будет передаваться.

ТАБЛИЦА 4

Емкость в расчете на сектор и эффективность систем SC и OFDMA

Число прямых частотных трактов			Размер ячейки
			2 км	6 км
1	Мбит/с/сектор	SC	0	0
		OFDMA	2,35	2,35
	Бит/с/Гц	SC	0	0
		OFDMA	0,39	0,39
	Бит/с/Гц/ячейка	SC	0	0
		OFDMA	2,35	2,35
2	Мбит/с/сектор	SC	7,4	7,3
		OFDMA	8,96	8,92
	Бит/с/Гц	SC	0,62	0,61
		OFDMA	0,75	0,74
	Бит/с/Гц/ячейка	SC	3,70	3,65
		OFDMA	4,48	4,46
3	Мбит/с/сектор	SC	11,2	11,8
		OFDMA	13,3	13,44
	Бит/с/Гц	SC	0,62	0,66
		OFDMA	0,74	0,75
	Бит/с/Гц/ячейка	SC	3,73	3,93
		OFDMA	4,43	4,48
6	Мбит/с/сектор	SC	13,6	12,4
		OFDMA	15	15
	Бит/с/Гц	SC	0,38	0,34
		OFDMA	0,42	0,42
	Бит/с/Гц/ячейка	SC	2,27	2,07
		OFDMA	2,50	2,50

Из таблицы 4 видно явное преимущество системы OFDMA, эффективность которой выше от 5 до 25%.

2.3 Развертывание антенны

В стандарте RCT предусматривается два сценария развертывания антенны: внутреннее и внешнее. Антенна RCT может совместно использовать нисходящий канал антенны DVB-T (которая также может быть внешней или внутренней антенной), используя либо переключатель, либо дуплексер. И наоборот, обе эти антенны могут быть раздельными. Такие возможности предусматриваются в стандарте, и они показаны на рисунке 3, ниже. Отметим, что BIM – это сокращение для радиовещательного интерфейсного модуля (системы DVB-T), а IIM означает интерактивный интерфейсный модуль (системы RCT). Dx означает дуплексер. Следует отметить, что варианты с переключением не позволяют одновременно осуществлять телевизионный прием и вести передачи DVB-RCT. В связи с этим ожидается, что в большинстве развертываний они не будут использоваться.

Рисунок 3

Развертывание антенны



____________