1.Giới thiệu
Cùng với sự phát triển của công nghệ truyền hình và nguyên lý dự báo mức cường độ trường, ITU-R đã đưa ra khuyến nghị mô hình truyền sóng P.1546 dựa trên phân tích thống kê số liệu thực nghiệm từ năm 2001. Mô hình truyền sóng này đã được nhiều nước áp dụng cho việc quy hoạch tần số truyền hình số mặt đất. Mô hình P.1546 được áp dụng để dự báo mức cường độ trường trong vùng phủ sóng của tín hiệu thông tin vô tuyến sử dụng băng tần 30 - 3000MHz, với cự ly dưới 1000 km.
Mô hình P.1546 được xây dựng dựa trên các đặc tính chung, tuy nhiên nó không hoàn toàn chính xác cho mọi loại địa hình. Vì thế nhiều tổ chức quốc tế tiếp tục nghiên cứu và đưa ra những mô hình truyền sóng khác để đáp ứng với nhiều loại địa hình thực tế. Hoa kỳ áp dụng mô hình Longley-Rice. Mô hình này về cơ bản là giống mô hình P.370, nó có thể dự báo mức fading gây ra do địa hình không đồng đều. Anh quốc cũng phát triển mô hình truyền truyền sóng riêng áp dụng cho quy hoạch tần số truyền hình. Cùng với sự phát triển của công nghệ thông tin vô tuyến và nguyên lý dự báo mức cường độ trường, năm 2007, ITU-R khuyến nghị mô hình P.1812 với nguyên lý dự báo mức cường độ trường tín hiệu có tính tới ảnh hưởng của địa hình trong môi trường truyền sóng.
Ngoài ra, từ năm 1980, thế giới cũng biết tới mô hình truyền sóng Okumura- Hata áp dụng cho dịch vụ thông tin di động. Mô hình này cũng đang được áp dụng rất rộng rãi.
2. Mô hình truyền sóng P.1546 và P.1812
Mô hình P.1546 là dựa trên tổng hợp rất nhiều khuyến nghị của ITU-R cho dịch vụ phát thanh truyền hình sử dụng băng tần VHF/UHF. Mô hình P.1546 được áp dụng cho băng tần rộng hơn so với P.370. Mô hình này không những áp dụng cho quy hoạch tần số truyền hình tương tự mà còn áp dụng cho truyền hình số. Nhiều nước như Nhật, Úc đã áp dụng mô hình P.1546 để quy hoạch tần số cho truyền hình số.
Một đặc tính quan trọng của P. 1546 có thể dự báo mức tín hiệu trong phạm vi 1-1000km. Với cự ly 1-15 km thì P.1546 áp dụng đường cong dự báo mức cường độ trường của mô hình truyền sóng Okumura/Hata. Trong phạm vi 15-1000km, mô hình này áp dụng đường cong dự báo cường độ trường của mô hình P.370, kết hợp với đo đạc tín hiệu thực tế để tính toán dự báo mức cường độ trường [1]. Tuy nhiên, mô hình này bỏ qua ảnh hưởng của địa hình, thêm vào đó là áp dụng phương pháp nội suy và ngoại suy và thêm vào một số tham số phức tạp hơn như độ cao điểm phát sóng, độ cao điểm thu tín hiệu. Tuy nhiên, mô hình này đã cho thấy một số điểm chưa chính xác khi không tính toán tới yếu tố địa hình. Nên có nhiều tổ chức quốc tế, quốc gia đã nghiên cứu thêm yếu tố địa hình tác động tới việc dự báo cường độ trường.
Để cải thiện mức độ chính xác việc dự báo mức cường độ trường, mô hình P.1812 đã được ITU-R thông qua từ đề xuất của Trung Quốc, Hiệp hội phát thanh truyền hình châu Âu (EBU) và Hoa Kỳ. Mô hình này có tính tới một số tham số như: truyền sóng theo tầm nhìn thẳng; độ cong của trái đất; nhiễu xạ; tán xạ tầng đối lưu; khúc xạ, phản xạ của tầng dẫn sóng khí quyển và một vài yếu tố khác. Mô hình P.1812 áp dụng cho dự báo mức cường độ trường tín hiệu với pham vị tần số từ 30MHz – 3GHz, với điều kiện không vượt quá phần trăm thời gian p% (1% ≤ p ≤ 50%) và không vượt quá phần trăm vị trí pL% (1%≤ pL ≤ 99%), đây được xem như là một bổ sung quan trọng cho mô hình P.1546. Nguyên lý xác định mức cường độ trường trong mô hình P.1812 chủ yếu dựa trên phân tích yếu tố địa hình. Nguyên lý này áp dụng cho phạm vi từ 0,25km tới 3000 km, độ cao của điểm phát và thu dưới 3km.
Đối với mô hình P.1812, mức cường độ trường Ep dB(μV/m) được tính theo công thức tổng quát [2] như sau:
3. So sánh kết quả tính toán và kết quả đo thực tế
Khảo sát tính toán bằng phần mềm và đo đạc khảo sát cho một máy phát truyền hình số tiêu chuẩn DVB-T2 tại Hà Nội, công suất máy phát ERP là 35 dBW, độ cao anten Ht= 140m.
Sử dụng phần mềm tính toán CHIP_plus (LS Telcom). Kết quả tính toán vùng phủ sóng máy phát hình trên với điều kiện đầu vào: độ cao anten thu là 10m; mức ngưỡng cường độ trường tối thiểu E= 53 dB(μV/m). Kết quả tính toán cho hai mô hình truyền sóng P.1546 và P.1812 như sau:
Kết quả tính toán trên cho thấy vùng dịch vụ dự báo của máy phát hình khảo sát tính theo mô hình P.1812 là lớn hơn so với mô hình P.1546.
Tiến hành đo đạc khảo sát thực tế tại một số điểm thu trong Hà nội phạm vi dưới 15 km tính từ vị trí máy phát hình. Thiết lập phép đo tín hiệu truyền hình số trên thiết bị thu đo tín hiệu truyền hình với độ cao anten thu là 10m. Việc khảo sát thu đo nhằm xác định mức cường độ trường tại điểm thu để so sánh với kết quả tính toán dự báo mức cường độ trường bằng phần mềm theo hai mô hình P.1546 và P.1812.
So sánh kết quả đo đạc thực tế tín hiệu trong vùng phủ sóng của máy phát này với kết quả tính toàn bằng phần mềm cho hai mô hình truyền sóng P.1546 và P.1812 như sau:
Kết quả trên bước đầu cho thấy mức cường độ trường đo thực tế thấp hơn mức cường độ trường dự báo theo mô hình P.1812 và cao hơn so với mức cường độ trường dự báo theo mô hình P.1546.
4. Kết luận
Từ những phân tích và đánh giá ở trên, có thể nhận thấy có nhiều loại mô hình truyền sóng được áp dụng cho mỗi loại nghiệp vụ thông tin vô tuyến khác nhau. Mô hình truyền sóng P.1546 được áp dụng nhiều cho tính toán dự báo cường độ trường trong truyền hình số nhưng mô hình này chưa tính đến những yếu tố địa hình ảnh hưởng tới tín hiệu truyền hình số. Mô hình P.1812 có tính toán đến một số yếu tố địa hình cho việc tính toán mức cường độ trường trong vùng phủ sóng nhưng theo khảo sát thực tế thì thấy mô hình P.1812 đưa ra mức cường độ trường lớn hơn thực tế.
Đối với việc thiết kế mạng đơn tần truyền hình số thì việc dự báo mức cường độ trường trong vùng phủ sóng ảnh hưởng lớn tới việc dự báo vùng nhiễu nội mạng và tối ưu mạng đơn tần nên việc áp dụng mô hình truyền sóng phù hợp đặc biệt quan trọng. Như vậy để áp dụng chính xác mô hình truyền sóng cho thiết kế mạng đơn tần truyền hình số mặt đất cần nghiên cứu áp dụng mô hình truyền sóng phù hợp từ khuyến nghị của ITU-R kết hợp với kết quả đo khảo sát thực tế. Trường hợp cần thiết có thể xây dựng mô hình truyền sóng riêng phù hợp cho từng loại địa hình của Việt Nam như đồng bằng, đồng bằng ven biển, đồng bằng bị chia cắt bởi sông ngòi, miền núi cao.
Tài liệu tham khảo
[1] ITU-R P.1546-4 Method for Point-to-Area Predictions for Terrestrial Services in the Frequency Range 30 MHz to 3 000 MHz.
[2] ITU-R P.1812 A Path-Specific Propagation Prediction Method for Pointto-
Area Terrestrial Services in the VHF and UHF Bands
[3] United Kingdom，Measurement Data for Improving Recommendation
ITU-R P.1812，2008.
[4] United Kingdom of Great Britain and Northern Island, Progress towards an Improved Building-entry Loss Model with Special Reference to Recommendation ITU-R P.1812，2008.
[5] China，Proposed Modification To Recommendation ITU-RP.1812 and
ITU-R P.452-13，Hybrid Diffraction Prediction Method，2009.