Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Suche von nutzbaren Sendefrequenzen für TV- und Rundfunksender nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Die Verfahren für die nationale Abstimmung und die internationale Koordinierung von Rundfunksendern basieren auf national und/oder international vereinbarten Regelungen technischer Art, wie zum Beispiel der International Telecommunication Union (ITU). Das Spektrum für die Rundfunkdienste in Mitteleuropa ist bereits sehr dicht belegt und daher ist eine Versorgung bis zur Mindestnutzfeldstärke meist nicht möglich. Überwiegend wird das Versorgungsgebiet eines Senders durch die Interferenzeinflüsse anderer Sender auf gleicher oder benachbarter Frequenz begrenzt bzw. gestört. Ausgehend von dieser Tatsache ist eine Planung weiterer Frequenzen in der Regel eine Umverteilung von Versorgungsfläche. Da die Störreichweite eines Senders größer ist als seine Versorgungsreichweite, geht bei diesem Prozeß jeweils ein Teil vom Versorgungspotential des Frequenzbereiches verloren. Das Einplanen zusätzlicher Sender ist nur möglich, wenn die damit verbundene Beeinträchtigung bestehender, koordinierter Sender akzeptiert werden kann.
Wegen der dichten Belegung steigt der Aufwand für die Suche von weiteren Frequenzen, zum Beispiel im UKW-Frequenzband 87,5 bis 108,0 MHz, immer mehr an. Bisher wird, wie z. B. in W.E. Debrunner : "Feldstärkebevechnung für die Funkplanung", PTT Technische Mitteilungen, Mai 1986, S.256-261 offenbart, die Auswahl der in Frage kommenden Frequenzen nach der geringsten nutzbaren Feldstärke (Feldstärkegebirge) vorgenommen. Dieses Verfahren kann heute kaum noch erfolgreich angewendet werden. Deshalb werden umfangreiche Messungen, Koordinierungsberechnungen und Anfertigen von Versorgungsdarstellungen erforderlich. Ein effektives Informationsverarbeitungsverfahren zur automatisierten Frequenzsuche ist bisher nicht bekannt.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Suche von nutzbaren Sendefrequenzen für TVund UKW-Rundfunksender oder dergleichen zu schaffen, das alle Frequenzen, zum Beispiel im UKW-Band oder einem Teilbereich davon theoretisch ermittelt, die erfolgreich die Koordinierung durchlaufen könnten, wobei alle Auswirkungen, zum Beispiel auf das koordinierte UKW-Sendernetz, ermittelt und nach jeweils vorgegebenen Kriterien die Eignung jeder Frequenz in einem Frequenzraster in dem jeweiligen Frequenzband oder in einem Teilbereich untersucht werden sollen, um als Ergebnis alle Frequenzen zu erhalten, die entsprechend den vorgegebenen Bedingungen koordinierbar wären, so daß nach Prüfung der ermittelten Frequenzen abschließend eine klare Entscheidung durch die Frequenzplaner möglich ist.
Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe ist im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 charakterisiert.
Weitere Lösungsmerkmale bzw. Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Patentansprüchen 2 bis 12 charakterisiert.
Durch das Verfahren werden alle Auswirkungen auf das koordinierte UKW-Sendernetz oder TV-Sendernetz ermittelt und nach jeweils vorgegebenen Kriterien die Eignung jeder Frequenz, zum Beispiel im 100 kHz-Raster im gesamten UKW-Band oder in einem Teilbereich untersucht. Als Ergebnis erhält man alle Frequenzen, die entsprechend der vorgegebenen Bedingungen koordinierbar wären. Gleichzeitig wird die nutzbare Feldstärke ermittelt und angegeben. Für den Frequenzplaner verbleibt dann die Aufgabe, die ermittelten Frequenzen abschließend zu prüfen und darüber zu entscheiden, welche zum Einsatz kommt. Die Aussage wird umso genauer, je mehr der Aufwand zur Prüfung der Koordinierungsbedingungen gesteigert wird und je genauer die Berechnungsmethoden sind. Deshalb wird beispielsweise neben dem statistischen Ausbreitungs-Modell auch die genauere Berücksichtigung der Topographie (Beugungsmodelle) mit einbezogen.
Das vorliegende Verfahren wird mit Hilfe eines Informationsverarbeitungssystems durchgeführt, wobei folgende Daten und Informationsverarbeitungsmodule erforderlich sind:
Außerdem müssen folgende Eingaben gemacht werden:
Die Erfindung wird anhand eines im Flußdiagramm nach Fig. 1 dargestellten Operationsablaufes näher erklärt.
Das Flußdiagramm nach Fig. 1 zeigt die prinzipiellen Verfahrensschritte für die Frequenzsuche für TV- und Rundfunksender oder dergleichen. Zunächst wird eine Prüfung der Verträglichkeit mit dem bestehenden Sendernetz durchgeführt. Die Berechnung erfolgt zum Beispiel in 100 kHz-Schritten (UKW) im ausgewählten Frequenzbereich, beginnend bei der Startfrequenz bis zur Endfrequenz. Es werden also die Parameter und der Frequenzbereich des gewünschten Senders festgelegt. Zuerst wird die nutzbare Feldstärke für die jeweilige Frequenz am Standort des neuen Senders ermittelt und gespeichert. Dieser Wert dient zur Bewertung der "potentiellen Versorgungsqualität/-möglichkeit mit dieser Frequenz".
Danach werden alle Senderstandorte in den Gleich- und Nachbarkanälen (zum Beispiel UKW-Bereich -400 bis +400 kHz zur jeweiligen Frequenz) ermittelt, an denen der Störbeiwert den vorgegebenen Grenzwert überschreitet, wie zum Beispiel 34 dB. Diese ermittelten Sender werden nach Höhe des Störbeiwertes sortiert. Beginnend beim Sender mit dem höchsten Störbeiwert wird jeweils die Änderung der nutzbaren Feldstärke am Standort, auf der Versorgungskontur entweder aus der vorhandenen Datei oder jeweils mittels Berechnung und an vorgegebenen oder ermittelten (Schema/Raster) Testpunkten berechnet. Wird der Wert für die zulässige Erhöhung überschritten, dann wird der Störbeiwert solange reduziert, bis die zulässige Erhöhung eingehalten wird.
Die Reduzierung des Störbeiwertes wird als erforderlicher zusätzlicher Diagrammeinzug gespeichert, markiert mit "Kriterium nutzbare Feldstärke". Da die Änderung der nutzbaren Feldstärke auf den Zeitpunkt der Einbringung des jeweiligen Senders in den Plan (Geburtswert) betrachtet wird, bringt nur eine Rückdatierung ein genaues Ergebnis. Man kann sich jedoch mit einem Schwellwert für das aktuelle Netz behelfen. Anschließend wird an vorgegebenen Empfangsorten, die entweder in einer Datei gespeichert sein können oder nach einem Schema/Raster jeweils berechnet werden, im Versorgungsbereich des betroffenen Senders untersucht, ob dort ein Unterschreiten des Schutzabstands vorliegt. Nach den heutigen Regeln (zum Beispiel BAPT 313 RL 02) sind nur solche Orte zulässig, an denen die Nutzfeldstärke erreicht wird und die bisher nicht beeinträchtigt sind, das heißt die Schutzabstände störender Signale und Kriterien für Reflexionen werden eingehalten.
Tritt eine Unterschreitung des Schutzabstandes auf, dann wird der Störbeiwert solange reduziert bis keine Unterschreitung mehr vorliegt. Die Reduzierung des Störbeiwertes wird als erforderlicher zusätzlicher Diagrammeinzug gespeichert, markiert mit "Kriterium Einzelstörerbetrachtung". Diese Untersuchungen können mit einem Beugungsmodell oder anderen bekannten Prognoseverfahren erfolgen.
Nun wird der nächste gestörte Sender untersucht bis alle ermittelten betroffenen Sender berechnet sind. Sind alle betroffenen Sender berechnet, wird nach dem Kriterium "Einhalten des maximalen zusätzlichen Diagrammeinzugs" der Kanal als:
Nach dem Ende der Berechnung für alle Kanäle im vorgegebenen Frequenzbereich werden die Kanäle aller Kategorien nach dem Wert der nutzbaren Feldstärke am Testpunkt "Standort" sortiert. Sind alle Kanäle berechnet, so werden die als geeignet ermittelten Frequenzen und die jeweilige nutzbare Feldstärke mit den jeweiligen möglichen Sendeparametern und weiteren Berechnungsergebnissen ausgegeben.
Danach folgt die Auswertung der Ergebnisse. Im Idealfall ist die Frequenz mit der niedrigsten nutzbaren Feldstärke geeignet. Zuerst wird die Ergebnisliste der Kategorie 1 geprüft. Sind in dieser Frequenz Vorschläge vorhanden, so werden diese zuerst weitergehend auf ihre Eignung geprüft, gegebenenfalls müssen die kennzeichnenden Merkmale noch verändert werden. Bei positivem Ausgang ist die Frequenzsuche abgeschlossen, was durch das "ja" im Flußdiagramm nach Fig. 1 dargestellt ist.
Falls kein Kanal in dieser Kategorie gefunden wurde ("nein" im Flußdiagramm nach Fig. 1), kann entweder die Berechnung mit anderen Vorgaben wiederholt werden oder es können die Kategorien 2 und 3 auf geeignete Kanäle geprüft werden, deren kennzeichnende Merkmale dann wahrscheinlich verändert werden müssen.
Wird keine geeignete Frequenz ermittelt, so ist sicherlich auch keine mit den kennzeichnenden Merkmalen, einschließlich Toleranzen und unter Einhaltung der Koordinierungsbedingungen koordinierbar. Es sei denn, man kann besondere Begründungen anführen oder Absprachen mit den Koordinierungspartnern treffen.
Nach Änderung der Eingabewerte (Daten, Eingaben, anderes Diagramm, höherer Diagrammeinzug, anderer Standort u.s.w.) kann ein erneuter Rechenvorgang erfolgen, bis eine geeignete Frequenz ermittelt wird.
Zur Reduzierung des Rechenaufwandes ist es noch möglich, verschiedene Berechnungstiefen anzusetzen. Dazu sollten verschiedene Ablaufsteuerungen möglich sein. So kann beispielsweise zuerst nur eine Berechnung der Änderung der nutzbaren Feldstärke am Testpunkt Standort vorgenommen werden. Für die ermittelten Frequenzen erfolgt danach die Berechnung an Testpunkten auf und innerhalb der Interferenz-Kontur oder im Raster wie später noch beschrieben wird. Gleichzeitig oder anschließend erfolgt die Einzelstörerprüfung an Empfangsorten im Versorgungsgebiet. Es ist auch noch möglich, die Berechnungstiefe bei weniger leistungsfähigen Rechnern generell zurückzunehmen, allerdings ist dann der Aufwand für die nachträgliche Prüfung größer.
Im nachfolgenden wird die Auswahl der Testpunkte beschrieben. In Testpunkten wird die Änderung der nutzbaren Feldstärke berechnet. Im UKW-Bereich ist beispielsweise eine Anhebung der nutzbaren Feldstärke um maximal 0,5 dB seit dem Zeitpunkt der Aufnahme des Senders in den Plan zulässig. Diese Berechnungsvorschrift erfordert eine Senderdatenbank, die sich für Vergleichsberechnungen rückdatieren läßt. Ist diese Möglichkeit nicht gegeben, muß man sich mit einem geringeren Schwellwert (zum Beispiel 0,1 oder 0,2 dB) behelfen und später genauer nachprüfen. Ein spezieller Testpunkt ist immer der Standort; für diesen erfolgt die Berechnung ohne Berücksichtigung der Richtwirkung der Empfangsantenne für Stereoempfang bei UKW, analog bei TV. An diesem Testpunkt ist bereits eine grobe Aussage zur Verträglichkeit der Planung möglich. An allen anderen Testpunkten ist die Empfangsantenne zu berücksichtigen. Im UKW-Bereich sind Testpunkte nur auf oder innerhalb der Interferenz-Kontur zulässig, das heißt die Nutzfeldstärke muß ≥ der nutzbaren Feldstärke sein.
Eine optimale Variante ist die Betrachtung folgender Testpunkte:
Darüberhinaus können nach vorzugebender Systematik weitere Testpunkte innerhalb der Interferenz-Kontur festgelegt werden. Die Anzahl der vorgegebenen Testpunkte bestimmt den Rechenaufwand bzw. die Rechnerlaufzeit.
Danach folgt die Auswahl der Empfangsorte. An Empfangsorten wird die Einhaltung des erforderlichen Schutzabstandes geprüft. Dazu sind Berechnungen der Feldstärke nach den Richtlinien der International Telecommunication Union (ITU) oder nach dem Beugungsmodell erforderlich. Die gesamte Berechnung zu einem Empfangsort erfolgt jedoch jeweils nur mit einem der beiden Modelle. Ein Empfangsort ist nur zulässig, wenn er nach den geltenden Richtlinien als versorgt gilt. Durch die Einflüsse der topographischen Verhältnisse ist es nicht möglich, ein festes Schema für die Empfangsorte vorzugeben, welches nur sinnvolle Empfangsorte beinhaltet, wie bei den weiter vorn angegebenen statistischen Verfahren. Es können einerseits nicht zulässige Empfangsorte auftreten und andererseits zulässige nicht erfaßt werden. Zur Begrenzung des Rechenaufwandes kann jedoch ein Kompromiß gefunden werden, allerdings können Nachuntersuchungen dann erforderlich werden.
Variante zur Festlegung der Empfangsorte:
Alle Testpunkte auf der Interferenz-Kontur werden gleichzeitig als Empfangsorte verwendet (mit Richtempfangsantenne),
Darüberhinaus können nach vorzugebender Systematik weitere Empfangsorte innerhalb und auch außerhalb der Mindestnutzfeldstärke-Kontur festgelegt werden. Die Zahl der vorgegebenen Empfangsorte bestimmt den Rechenaufwand bzw. die Rechnerlaufzeit.
Im nachfolgenden wird nun das bereits erwähnte Rasterverfahren beschrieben. Eine ideale Variante, sowohl für Testpunkte als auch für Empfangsorte, ist die Vorgabe eines Rasters, welches über den Bereich der Mindestnutzfeldstärke nach den Regeln der International Telecommunication Union (ITU) oder nach dem Beugungsmodell hinausreicht. Die Dichte des Rasters sollte an die Auflösung der Datenbank für topographische Daten angepaßt werden. Für jeden Punkt des Rasters erfolgt die Berechnung der Änderung der nutzbaren Feldstärke und die Prüfung der Einhaltung des Schutzabstandes (Einzelstörerprüfung).
Bei der Berechnung der Änderung der nutzbaren Feldstärke werden diejenigen Punkte ausgeschlossen, an denen die bisherige nutzbare Feldstärke kleiner als die Nutzfeldstärke ist, wodurch sich die Berechnung der Interferenz-Kontur (bei ausreichend dichtem Raster) erübrigt.
Die Prüfung der Einhaltung des Schutzabstandes erfolgt nach den Kriterien, die unter der Auswahl der Empfangsorte beschrieben sind.
Für solch eine Rasteranalyse ist der Rechenaufwand maximal, allerdings ist ein sehr genaues Ergebnis erreichbar. Es soll noch erwähnt sein, daß die Vorgaben/Einstellungen für Berechnung rechts im Flußdiagramm, zum Beispiel den minimalen Störbeiwert, zulässige Beeinflussungen an betroffenen Sendern, zulässige Änderung der Parameter u.s.w. darstellen sollen. Die Referenzberechnungen im gestrichelt dargestellten Kästchen im Flußdiagramm beinhalten eine Datei mit bereits berechneten Werten an Testpunkten, Empfangsorten, auf der Interferenz-Kontur u.s.w. zum Vergleich und zur Bewertung der Beeinflussungen bzw. Änderungen.