9.1Типы сетей наземного цифрового вещания
Возможны два типа сетей наземного цифрового вещания:
- сети, в которых в совмещённых каналах возможно передавать различные программы с помощью отдельных территориально разнесенных на координационное расстояние передатчиков, как это делается в аналоговом радиовещании. Частотное планирование в такой многочастотной сети – МЧС осуществляется на основе традиционных принципов;
- одночастотные сети - ОЧС с распределенным излучением, в которых требуемая зона вещания обеспечивается путем использования нескольких передатчиков, работающих в соседних зонах обслуживания на одной и той же частоте и передающих одни и те же программы.
Многочастотные сети
Многочастотные сети давно используются в аналоговом телевизионном и звуковом наземном радиовещании. Для покрытия участка территории, который не может быть обслужен с помощью одной станции, строится сеть из нескольких передающих станций. Для предотвращения появления помех между ними для разных станций приходится задействовать различные частотные каналы, при этом строится многочастотная сеть, в которой эффективность использования частотного ресурса не высока [4, 6, 10].
Преимущество использования МЧС состоит в том, что большая часть инфраструктуры существующей аналоговой сети может быть использована без существенной доработки. Прежде всего, это касается низких требований к первичной сети доставки программ до передающих станций, отсутствия необходимости в создании центров мультиплексирования программ и синхронизации передающих станций.
Одночастотные сети
Системы наземного цифрового вещания, в которых используется модуляция COFDM и введен защитный интервал между последовательно передаваемыми символами, обладают возможностью приема наряду с основным (полезным сигналом) также запаздывающих (например, отраженных от препятствий на местности) сигналов в том случае, если величина запаздывания не превышает величину защитного интервала. При достаточно большой величине защитного интервала это позволяет осуществлять также прием сигналов других полезных станций, работающих в том же частотном канале. При этом все принятые на ненаправленную антенну полезные сигналы складываются в приемнике, что позволяет значительно улучшить качество приема. Эффект от суммирования сигналов от разных передатчиков получил название усиление сети. Сеть передающих станций, синхронно работающих на одной частоте и передающих одну и ту же программу, называется одночастотной сетью.
Рисунок 3.30 Шкала оценок качества применительно к цифровой системе
9.2 Модели канала
Для оценки наземных телевизионных систем необходимо определить несколько моделей канала, которые могут использоваться при моделировании.
При разработке критериев планирования передающих сетей и оценки зоны охвата DVB-T используются три математические модели канала:
Канал Гаусса, где прямой полученный сигнал испытывает воздействие только одной помехи - в виде белого шума;
Канал Райса, где прямой сигнал испытывает воздействие большого числа отраженных сигналов с изменяющимся уровнем и фазой;
Канал Рэлея, где есть только отраженные сигналы, но нет приема прямого сигнала от передающей станции.
Канал Гаусса и более близкий к реальным условиям канал Райса наиболее характерны для случая приема на стационарную приемную антенну, расположенную на крыше здания, в то время как канал Рэлея характеризует приём на портативное оборудование.
Минимально необходимая напряженность поля, используемая при планировании мобильного приема цифрового вещания DVB-T для соотношения сигнал/шум = 20 дБ в III – V диапазонах, с учетом приведенных выше поправочных коэффициентов, приведена в таблицах 3.8 – 3.10.
Таблица 3.8 – Стационарный прием
Диапазон |
III |
IV |
V |
Полоса, МГц |
162-230 |
470-582 |
582-690 |
Eмин, дБ мкВ/м 75% мест |
42 |
47 |
51 |
Eмин, дБ мкВ/м 95% мест |
48 |
53 |
57 |
Таблица 3.9 – Портативный наружный прием (класс A)
Диапазон |
III |
IV |
V |
Полоса, МГц |
162-230 |
470-582 |
582-690 |
Eмин, дБ мкВ/м 75% мест |
59 |
66 |
70 |
Eмин, дБ мкВ/м 95% мест |
65 |
72 |
76 |
Таблица 3.10 – Портативный прием внутри зданий (класс B):
Диапазон |
III |
IV |
V |
Полоса, МГц |
162-230 |
470-582 |
582-690 |
Eмин, дБ мкВ/м 75% мест |
67 |
74 |
78 |
Eмин, дБ мкВ/м 95% мест |
74 |
84 |
88 |
Для полос IV и V Eмин вычисляется по формуле:
Eмин( f ) = 65 + 20 log ( f / 500) дБВт мкВ/м
Таблица 3.12 – Режимы модуляции DVB-T и требуемое отношение сигнал/шум
|
Требуемое C/N для BER=2. 10-4 после Витерби |
Скорость циф. Потока (Мбит/с) |
|||||||||
Вариант системы |
Модуляция |
Скорость кода |
Канал Гаусса |
Канал Райса |
Канал Рэлея |
D/TU =1/4
|
D/TU =1/8
|
D/TU =1/16 |
D/TU =1/32
|
||
A1 |
4-ФМ |
1/2 |
3.1 |
3.6 |
5.4 |
4.98 |
5.53 |
5.85 |
6.03 |
||
A2 |
4-ФМ |
2/3 |
4.9 |
5.7 |
8.4 |
6.64 |
7.37 |
7.81 |
8.04 |
||
A3 |
4-ФМ |
3/4 |
5.9 |
6.8 |
10.7 |
7.46 |
8.29 |
8.78 |
9.05 |
||
A5 |
4-ФМ |
5/6 |
6.9 |
8.0 |
13.1 |
8.29 |
9.22 |
9.76 |
10.05 |
||
A7 |
4-ФМ |
7/8 |
7.7 |
8.7 |
16.3 |
8.71 |
9.68 |
10.25 |
10.56 |
||
B1 |
16-КАМ |
1/2 |
8.8 |
9.6 |
11.2 |
9.95 |
11.06 |
11.71 |
12.06 |
||
B2 |
16- КАМ |
2/3 |
11.1 |
11.6 |
14.2 |
13.27 |
14.75 |
15.61 |
16.09 |
||
B3 |
16- КАМ |
3/4 |
12.5 |
13.0 |
16.7 |
14.93 |
16.59 |
17.56 |
18.10 |
||
B5 |
16- КАМ |
5/6 |
13.5 |
14.4 |
19.3 |
16.59 |
18.43 |
19.52 |
20.11 |
||
B7 |
16- КАМ |
7/8 |
13.9 |
15.0 |
22.8 |
17.42 |
19.35 |
20.49 |
21.11 |
||
C1 |
64- КАМ |
1/2 |
14.4 |
14.7 |
16.0 |
14.93 |
16.59 |
17.56 |
18.10 |
||
C2 |
64- КАМ |
2/3 |
16.5 |
17.1 |
19.3 |
19.91 |
22.12 |
23.42 |
24.13 |
||
C3 |
64- КАМ |
3/4 |
18.0 |
18.6 |
21.7 |
22.39 |
24.88 |
26.35 |
27.14 |
||
C5 |
64- КАМ |
5/6 |
19.3 |
20.0 |
25.3 |
24.88 |
27.65 |
29.27 |
30.16 |
||
C7 |
64- КАМ |
7/8 |
20.1 |
21.0 |
27.9 |
26.13 |
29.03 |
30.74 |
31.67 |
||
|
|
|
|||||||||
Таблица 3.14 – Защитные отношения в совмещенном канале (дБ) для фиксированного приема (ФП), портативного внутреннего и наружного приема (ПВ, ПН) и мобильного приема (МП).
Модуляция |
Совмещенный канал |
|||
Тип модуляции |
Скорость кода |
ФП |
ПВ, ПН |
MП |
4-ФМ |
1/2 |
6 |
8 |
11 |
16-КАМ |
1/2 |
11 |
13 |
16 |
64-КАМ |
2/3 |
20 |
23 |
26 |
Рисунок 3.34 Сравнение потребности в радиочастотном спектре для частотных планов многочастотной и одночастотной сети.
Литература:
1. Рабинер Л., Гоулд Б. Теория и применение цифровой обработки сигналов. - М.: Мир, 1978. - 848 с.
2. Ю.Б. Зубарев, М.И. Кривошеев, И.Н.Красносельский. Цифровое телевизионное вещание. М. 2001г.548 с.
3. Антонью А. Цифровые фильтры: анализ и проектирование. - М.: Радио и связь, 1983. - 320 с.
4. Оппенгейм А.В., Шафер Р.В. Цифровая обработка сигналов: Пер. с англ. - М.: Связь, 1979. - 416 с.
5. Локшин Б.А. Цифровое вещание от студии к телезрителю. Москва 2001г. 444с.
6 Mathcad 6.0 PLUS. Перевод с английского. М. “Филинь”, 1996г. 695с.
7 Мамаев Н.С., Мамаев Ю.Н., Теряев Б.Г. Цифровое телевидение Издательство «Горячая линия – телеком» 2001г.
8 Зубарев Ю.Б., Дворкович Цифровая обработка телевизионных и компьютерных изображений.
9. Сергиенко А.Б. Цифровая обработка сигналов. Питнр Москва. 2002г.
10. Журнал BROADCFSTING.
11 Журнал «625».
13 Журнал Телеспутник.
14 Журнал Мультимедиа.
15 Ян Ричардсон. Видеокодирование. Н.264 и MPEG-4 -стандарты нового поколения. Техносфера Москва 2005