T-DAB  Planlama  Krİterlerİ  ve  İzlenen Yöntem

      T-DAB planlanmasında ilk olarak aşağıdaki kriterlerin belirlenmesi gerekmektedir.

      Bunlar;

               1- Kapsanacak alan ve/veya mahallerin (Otoyolu/karayolu, yoğun nüfuslu yerleşim birimleri, az yoğun nüfuslu kırsal alan gibi) belirlenmesi,

              2- Kapsanacak alanda, yeterli alışın sağlanabilmesi için gerekli olan “Minimum Elektrik Alan Şiddeti”nin (Minimum Field Strength) belirlenmesi,

               3-  Koruma oranlarının belirlenmesidir.

 

     Bu tespitler yapıldıktan sonra, kapsanacak yerleşim birimleri ve/veya alanlarda, hangi şebeke(network) tercihinin yapılacağının belirlenmesi gerekecektir. Bunlar;

                ·  Tek Frekans Ağı-SFN (Single Frequency Network),

                · Çoklu Frekans Ağı-MFN (Multi Frequency Network) yada

                · SFN + MFN, her ikisinin birlikte kullanılabileceği seçenekler olabilecektir.

 

       İlk olarak hangi yerleşim birimlerinin ve/veya alanların kapsanacağının belirlenmesinden sonra, kapsanacak yerleşim birimi ve/veya alanın, yoğun nüfuslu yerleşim birimi, az yoğun nüfuslu yerleşim birimi ve/veya bir otoyol mu olup olmadığının tespiti gerekecektir.

          Bundan sonra, yayın kapsamasının sağlanması istenilen bu alanlarda;

         Herhangi bir noktada, bir verici veya SFN durumunda birden fazla verici tarafından  oluşturulan toplam "Elektrik Alan Şiddeti" değerinin, istenilen minimum "Elektrik Alan Şiddeti" değerinden yüksek olması ve bu sinyal ile enterfere edici sinyal arasındaki seviye farkının, "koruma oranı"ndan büyük olmasının sağlanmasını teminen, herbir kapsanacak yerleşim birimi ve/veya alan için emisyon noktası/noktaları belirlenir. Bu emisyon noktalarından yayın yapacak vericilerin kriterleri (verici gücü, anten yüksekliği, anten kazancı, anten yönü v.b) tespit edilir.

  

 

              "Minimum Elektrik Alan Şiddeti”nin belirlenmesinde, aşağıdaki kriterler gözönünde bulundurulmuştur;

                       1- %99 lokasyon kapsaması (bina içlerinde, “portable” alış için %80),

                       2- %99 servis zamanı,

                       3- 1.5 metre alış anteni yüksekliği (mobil alış için).

 

            T-DAB Planlamasında %99 lokasyon kapsaması, %99 servis zamanı ve 1.5 metre  anten yüksekliğinin gözönünde bulundurulması istenmektedir. Fakat ITU-R Rec.370’de, %50 lokasyon kapsaması, %50 servis zamanı ve 10 metre alıcı anten yüksekliği için değerler verilmiştir. %99 lokasyon kapsaması, %99 servis zamanı ve 1.5 metre  anten yüksekliği için istenilen değerleri elde etmek için “düzeltme faktörleri” kullanılarak hesaplamalar yapılmıştır.

               · %50 lokasyon kapsamasını, %99 lokasyon kapsamasına çıkarmak için “minimum alan şiddeti”nin

     13dB (2.33*σ) arttırılması gerekmektedir.

               · 10 metre anten yüksekliğinde  yeterli  alışın   sağlanabilmesi  için  gerekli  olan sinyal seviyesinin,

     1.5 metre anten yüksekliğinde elde edilebilmesi için, "minimum elektrik alan şiddeti"nin  10 dB   arttırılması

     gerekmektedir.

               · Kısa mesafelerde(bir vericinin kapsama alanı içinde),%50 servis zamanı ile %99 servis zamanı arasında önemli ölçüde bir farklılık bulunmamaktadır. Bu sebeple ITU-R Rec.370’deki eğriler kullanılabilmektedir.

 

 

                Resimsel olarak ifade edildiğinde; 

 

               T-DAB servisleri, öncelikli olarak mobil-alış için planlanmakta ise de, bina içindeki portable alıcılar içinde (bina çatılarına sabit anten yerleştirmeksizin) yeterli sinyal seviyesinin sağlanması gerekmektedir.

              Almanya ve İngiltere’de VHF III.Band için yapılmış olan ölçümlerde, bina penetrasyon kaybının, yaklaşık 4 dB standart sapmalı, 8 dB’lik bir ortalama değere sahip olduğu görülmüştür.

               Taşıt alışında, lokasyon kapsamasının %99 olması istenmesine rağmen, VHF-III. Bandı için, bina içinde bu derece yüksek lokasyon kapsamasına gerek olmayacağı düşünülmektedir. Eğer bu kapsama %80 olacak şekilde planlanırsa, ITU-R Rec.370’de verilen %50 kapsama için öngörülen değerden, yaklaşık 6 dB’lik bir düzeltme faktörüne ihtiyaç duyulacaktır.

               Sinyal gücünü, %80 lokasyon kapsamasını elde etmek için 6 dBi ve bina penetrasyon kaybını kompanse etmek içinde 8 dB arttırmamız gerekecektir. Bu durum aşağıdaki Tablo’da özetlenmiştir:

 

                 Tablo 1: Bina Penetrasyon Kaybını dikkate alarak “Minimum Elektrik Alan Şiddeti”nin belirlenmesiii

 

               Yukarıda elde edilmiş olan değerler, en kötü (the worst cases) şartlar gözönüne alınarak bulunmuş değerlerdir ve binalardaki pencere sayısı ve boyutları arttıkça, penetrasyon kaybı azalacaktır. Ayrıca SFN kullanılması durumunda, birbirini destekleyen vericilerden dolayı da etkin bina kaybı azalacaktır.

               Aşağıdaki Tablo’da da özetlendiği şekilde, VHF-III.Band T-DAB Planlamasında, istenilen “Minimum Elektrik Alan Şiddeti” değeri, 58 dBμV/m olarak belirlenmiştir.

 

                     Tablo 2: T-DAB Planlamasında kullanılacak ”Minimum Alan şiddeti”nin belirlenmesiiii

 

               Kapsama alanı içinde, herhangi bir noktada ki, yapıcı etkide bulunan sinyallerin istatistiksel olarak toplamlarının oluşturduğu sinyal seviyesi ile, o noktada ki enterferans yapıcı özelliğe sahip sinyallerin istatistiksel olarak toplamlarının oluşturduğu sinyal seviyesi arasında, en az dB cinsinden bulunması gereken seviye farkıdır.

               Üç farklı durum için "koruma oran"larının bilinmesine ihtiyaç vardır.

               Bunlar:

                         ·  T-DAB yayınları tarafından diğer servislerin enterfere edilmesi durumunda, koruma oranları,

                         ·  Diğer servisler tarafından, T-DAB yayınlarının enterfere edilmesi halinde, koruma oranları,

                         · T-DAB yayınlarının, T-DAB yayınları tarafından enterfere edilmesi halinde, koruma oranları.

               "T-DAB yayınları tarafından, T-DAB yayınlarının enterfere edilmesi durumu"nda koruma oranının belirlenmesi aşağıda incelenmiştir.

 

               CEPT’in, “FINAL ACTS of the CEPT T-DAB Planning Meeting, Wiesbaden, 1995” isimli dökümanı ve EBU’nun, “Technical Bases for T-DAB Services Network Planning and Compatibility with Existing Broadcasting Services, May 1998” isimli dökümanın da, T-DAB’ın, T-DAB yayınları tarafından enterfere edilmesi durumunda (co-channel), %50 lokasyon kapsamasında korumak için 10 dB olarak verilmektedir. %99 lokasyon da korumayı sağlamak için ise bu değere, 2.33 * (σdB(ent)2+ σdB(use)2)1/2 “düzeltme faktörü”nün ilave edilmesinin gerektiği ifade edilmektedir.

                     PR = Fuseful(%50)(dB) – Fenterferans(%50)(dB) = 2.33 * (σdB(ent)2+ σdB(use)2)1/2 + 10 dB;

                     (σdB(ent)= σdB(use) = 5.5 dB olduğunda PR=28 dB)

                     Burada;

        σdB(ent) : toplam enterferans sinyalinin standart sapması,

                                σdB(use) : toplam yapıcı (useful) sinyalin standart sapması.

               Şekilsel olarak ifade edildiğinde:

 

                    %99 lokasyon kapsaması için yararlı sinyal seviyesi, Fveuse(%99)

                    %1 lokasyon kapsaması için enterferans sinyal seviyesi, Fcinsinden ifade edildiğinde korumaent(%1)

          oranı aşağıdaki gibi olacaktır:

                    Fuse(%50) - Fent(%50)≥ 10 dB + 2.33 * (σdB(ent)2+ σdB(use)2)1/2 .................................(1)

                    Fuse(%99) = Fuse(%50) – 2.33 * σdB(use)

                    Fent(%1) = Fent(%50) + 2.33 * σdB(ent)

                   Fuse(%50)ve Fifadelerini, (1) nolu denklemde Fve Fcinsinden ifade edersek veent(%1)use(%99)ent(%50)

                  (1) nolu denklemin sağ tarafına "a" dersek;    a = 10 dB + 2.33 * (σdB(ent)2+ σdB(use)2)1/2

                   [Fuse(%99) + 2.33 * σdB(use)] - [Fent(%1) - 2.33 * σdB(ent)]≥ a

                   Fuse(%99) - Fent(%1) + 2.33 * (σdB(use) + σdB(ent))≥ a

                   Fuse(%99) - Fent(%1)≥ a - 2.33 * (σdB(use) + σdB(ent))

 

 

               Analog verici şebekeleri, tek verici ile kapsayamadığı her kapsama alanında, aynı programı farklı kanallara sahip vericiler marifetiyle kapsar. Bu nedenle, bir programın geniş kapsama bölgelerine ulaştırılabilmesi için, çok sayıda radyo kanalının kullanılması gerekir. Fakat, DAB (Digital Audio Broadcasting – Sayısal Radyo Yayını) iletim sisteminin getirdiği avantajlar sayesinde, aynı bölgede, aynı radyo kanalından, aynı program içeriğine sahip birçok vericinin yayın yapması mümkün hale gelmektedir.

               T-DAB ve DVB-T’nin kullandığı modülasyon tekniği, COFDM, alıcıya referans sinyalin ulaşmasından itibaren, belirli bir süre içinde alıcıya ulaşan aktif veya pasif echo’lara karşı başarıyla çalışmaktadır.

             Mobil ve portable alıcılarca sağlam ve yüksek kalitede (CD kalitesinde) stereo alış sağlama yeteneğine sahip olan DAB sistemi, Eureka 147 projesi tarafından, karasal radyo yayıncılığı için geliştirilmiştir.

              DAB sisteminde 4 farklı transmisyon modu vardır.Bunların özellikleri aşağıdaki tabloda özetlenmiştir:

 

                 Mod-I VHF bandı için, Mod-II ve Mod-IV L-bandı için, Mod-III de S-DAB planlaması için uygundur.

 

 

               Tek Frekans Ağı-SFN : COFDM modülasyon tekniği kullanılarak, geniş kapsama alanlarına, DAB servisi sağlamak amacıyla, ağ içindeki bütün vericilerin aynı frekans bloğundan, aynı anda yayın yaptığı, bir yayın şebekesidir. Bu sistemde DAB sinyalinin vericilere paralel bir ortam (infrastructure) kullanılarak (uydu, fiber-optik, mikrodalga link gibi) ulaştırılması gerekmektedir ve sinyal kaynağı ile vericiler arasındaki transmisyon gecikmeleri öyle ayarlanmalıdır ki, bütün vericiler senkron(eş-zamanlı) olarak sinyallerini yaymaya başlamalıdır.

               Aynı zamanda COFDM modülasyon tekniği sayesinde, kapsama alanı içindeki herhangi bir noktaya, farklı verici uzaklıklarından, farklı gecikmelerle gelen sinyaller, bu noktaya ilk ulaşan sinyalin geldiği andan itibaren, yaklaşık 295μs’den* (bu zaman aralığı, bir sinyalin kuşbakışı 88.5 km’lik bir mesafeyi alma süresidir ve koruma aralığının(guard interval) 1.2 katıdır) daha az bir süre içinde geldiğinde yapıcı etkide bulunmakta ve buda SFN ağ kazancı olarak adlandırılmaktadır.

               SFN ağları, MFN şebekelerine kıyasla, frekans spektrumunu çok daha verimli olarak kullanmaktadır. Böyle bir SFN ağı kullanılarak, büyük şehirlerin tamamına veya karayolları boyunca, sayısal radyo yayınının, en az frekans bloğu kullanılarak kapsanması mümkündür.

 

                                       Single Frequency Network, SFN (Tek Frekans Ağı)

 

               SFN Kazancı: Kapsama alanı içindeki herhangi bir noktaya, farklı uzaklıklardaki vericilerden, farklı gecikmelerle gelen sinyaller, o noktaya ilk ulaşan sinyalin geldiği andan itibaren 295μs içerisinde gelirse, ilk gelen sinyale kuvvetlendirici etkide bulunmaktadır. Bu sinyaller istatistiksel olarak toplandığında, elde edilen değerden, gelen sinyaller içinden en yükseğinin değeri çıkarıldığında SFN kazancı bulunmaktadır (Bu hesaplamalar, %99 lokasyon kapsaması durumundaki değerler kullanılarak yapılmaktadır). Örneğin:

      Bir noktaya, eşit uzaklıkta ve eşit güce sahip;

               · İki verici durumunda, +7.6 dB,

               · Üç verici durumunda, +11.4 dB,

               · Dört verici durumunda, +13.8 dB, SFN kazancı oluşmaktadır.

               EBU’nun, “Technical Bases for T-DAB Services Network Planning and Compatibility with Existing Broadcasting Services, May 1998” dökümanı ve ITU’nun “Report-945” raporunda, Numerical Methods, MC Simulation, k-LNM ve t-LNM metodlarıyla, herhangi bir noktadaki yapıcı ve enterferans etkisinde bulunan sinyallerin toplamları, elde edilen bu toplamların standart sapmaları ve bunlar kullanılarak, o nokta için, istenilen sinyal ve enterferans sinyali arasında bulunması gereken koruma oranları ve bu noktadaki SFN ağ kazancının nasıl hesaplanacağı verilmektedir.

               Yararlı sinyal ve enterferans sinyallerinin toplamını bulmak için, bu metodlardan, yaygın olarak kullanılan, k-LNM (Log-Normal Method) metodu kullanılarak bu hesaplamalar, aşağıdaki şekilde yapılmaktadır:

               (i)     Herhangi bir noktadaki, dBμV/m cinsinden bilinen değerlerin herbiri ve bunlara ait standart

                      sapmalar NEPER’e dönüştürülür.

              Fi(Neper) = 1/(10 * log(e)) * Fi(dB);

              σi (Neper) = 1/(10 * log(e)) * σi(dB)

                            (ii)     Bunlara ait, mean value, Mi ve variance Si2hesaplanır.

              Mi= exp(Fi+ (σi 2/2))

              Si2= exp(2* Fi+ σi 2) * (exp(σi 2 ) - 1)

               (iii)     “Sum Power Distribution” “Mean Value”su ve “variance”ı hesaplanır:

                          n                                          n

              M = ∑ Mi ,                 S2 = ∑Si2

                                   i =1                                                           i =1

               (iv)     Yaklaşık LOG-NORMAL Sum Distribution’ın, Distribution parametreleri F∑ ve σ∑hesaplanır.

              σ∑2= ln (k * (S2/M2) + 1);

              F∑ = ln(M) – (σ∑2/2)

               (v)     NEPER’den dB’ye dönüştürülür.

                                      FdB = 10 * log(e) * F∑ ;                  σdB(use) = 10 * log(e) * σ∑

                                      FdB(%99) = FdB – 2.33 * σdB(use) hesaplanır.

                     Bu değer, bu noktaya ait Fuseful (dB), yapıcı etkide bulunan toplam elektrik alan şiddeti değeridir.

                   (i)     Herhangi bir noktadaki, dBμV/m cinsinden bilinen değerlerin herbiri ve bunlara ait standart

                     sapmalar NEPER’e dönüştürülür.

             Fi(Neper) = 1 / (10 * log(e)) * Fi(dB);

             σi(Neper) = 1 / (10 * log(e)) * σi(dB)

                          (ii)     Bunlara ait, mean value, Mi ve variance Si2hesaplanır.

             Mi= exp(Fi+ (σi 2/2))

             Si2 = exp(2 * Fi+ σi 2) * (exp(σi 2) -1)

                          (iii)      “Sum Power Distribution” “Mean Value”su ve “variance”ı hesaplanır:

                     n                                    n

             M = ∑ Mi ,                      S2 = ∑ Si2

                   i =1                                  i =1

                   (iv)     Yaklaşık LOG-NORMAL Sum Distribution’ın, Distribution parametreleri F∑ ve σ∑ hesaplanır.

             σ∑2= ln(k * (S2/M2) + 1);

             F∑ = ln(M) – (σ∑2/2)

                   (v)     NEPER’den dB’ye dönüştürülür.

                                     FdB = 10 * log(e) * F∑ ;                 σdB(ent) = 10 * log(e) * σ∑

                                     FdB(%1) = FdB + 2.33 * σdB(ent) hesaplanır.

                            Bu değer,bu noktaya ait Fenterferans(dB), enterferans etkisinde bulunan toplam "elektrik alan

                  şiddeti" değeridir.

                            PR = Fuse(%99) - Fent(%1) = 10 dB + 2.33 * [(σdB(ent)2+ σdB(use)2)1/2 - (σdB(use) + σdB(ent))]

                  Eğer Fuseful(dB) – Fenterferans(dB)≥ PR ise, bu nokta için enterferans problemi yok demektir.

                  Eğer Fise, bu nokta için enterferans problemi var demektir.useful (dB) – Fenterferans(dB) < PR

  

                Çoklu Frekans Ağı-MFN : Geleneksel şekilde planlanmış (Analog Planlamada olduğu gibi) T-DAB ağları yada MFN’ler, bağımsız program sinyalleri ve farklı radyo frekanslarına sahip vericilerden oluşanşebekelerdir. Bu şebekelerde, geniş alanların kapsanmasının istenmesi durumunda birden fazla radyo frekans kanalına ihtiyaç duyulacaktır. Kanal sayısı, seçilen modülasyon tipine, kanal kodlama oranına ve planlamanın amacına göre (tüm alan kapsaması veya sadece nüfusu yoğun alanların kapsanması gibi) değişecektir.

                Bu sistemdeki vericilerde, vericilerin senkron çalışmasına ve verici operatörleri arasında herhangi bir koordinasyonun olmasına gerek yoktur. Lokal veya bölgesel servislerin kurulması SFN’e kıyasla daha kolaydır. Yine SFN’e kıyasla, daha fazla verici gücüne ihtiyaç duyulmaktadır.

                              i   ITU-R Rec. 370-5, Sayfa 60

                              ii   EBU BPN 003 Rev.1, May 1998, Sayfa 13-14-15

                              iii  EBU BPN 003 Rev.1, May 1998, Sayfa 13

 

                 1-  ETS 300 401, “Radio Broadcasting Systems; Digital Audio Broadcasting (DAB) to mobile,

                      portable and fixed receivers”, ETSI, May 1997.

                 2-  Chirplus-BC, “T-DAB Extentions”, L&S, Nov 1998.

                 3-  EBU, “Technical Bases for T-DAB Services Network Planning and Compatibility with

                      Existing Broadcasting Services”, BPN 003 Rev. 1, May 1998.

                 4-  Papoulis, A., “Probability, Random Variables and Stochastic Processes”, Mc. Graw-Hill Book

                     Company, Second Edition, U.S., 1984.