|
|
|
|
|
DVB-T |
|
СТАНДАРТ
ЦИФРОВОГО ЭФИРНОГО ТЕЛЕВИДЕНИЯ DVB-Т.
ПРОЕКТЫ PHILIPS
Оригинал ТЕЛЕ-Спутник
Сегодня, наверное, уже никого не
надо убеждать в том, что будущее
принадлежит цифровому телевидению.
Его преимущества перед аналоговым
—
разнообразны и очевидны. Это и
более высокое качество
изображения, и
заметно более эффективное
использование частотных ресурсов,
и, конечно же,
совершенно новые возможности по
организации ТВ вещания и введению
других
информационных услуг.
Спутниковое цифровое ТВ уже прочно
завоевало свои позиции во всем
мире, в
том числе и России. По-другому у нас
обстоит дело с эфирным цифровым ТВ.
А
между тем во многих странах уже
запущены пилотные проекты такого
вещания,
а в США и Великобритании с прошлого
года уже ведутся эфирные цифровые
передачи на коммерческой основе.
Правда, Америка и Европа
руководствуются разными
стандартами цифрового
эфирного вещания. Оба стандарта
используют систему компрессии MPEG-2,
однако различаются структурой
транспортного потока, методами
модуляции и
схемами кодирования каналов.
Различия стандартов отчасти
объясняются тем,
что они создавались на фоне уже
сложившихся структур ТВ услуг.
Стандарт ATSC разрабатывался
американскими компаниями. Он
охватывает
области эфирного и кабельного
телевидения, хотя, на практике,
реализованы
только эфирные системы ATSC. Так как
в США нет единого стандарта
спутникового цифрового
телевидения, то при разработке ATSC
не ставилось
требование его совместимости с
каким-либо спутниковым стандартом.
С другой стороны, в сильной мере
учитывались требования
компьютерной
отрасли. В ATSC введены стандарты
разложения на 480 и 720 строк с
построчной разверткой и 480 и 1080 с
чересстрочной. Стандарты
телевидения
высокой четкости (720 или 1080 строк)
предполагают обязательное
использование формата изображения
16/9.
Для совместимости с американским
стандартом аналогового
телевидения NTSC
определена фиксированная ширина
полосы канала 6 МГц и частота
передачи
кадров 60 Гц. В качестве
аудиостандарта принят уже
действующий в Америке
для передачи цифрового радио Dolby
AC-3. Для эфирных передач определена
8-уровневая амплитудная модуляция
с частично подавленной боковой
полосой
(8-VSB). Она, в сочетании с системой
канального кодирования, позволяет
передавать полезные данные с
единственной скоростью — 19.3 Мбит/с.
При разработке стандарта DVB-T,
принятого в странах Европы,
выдвигалось
требование его совместимости с уже
действующим стандартом цифрового
спутникового вещания DVB-S и
соответствующим стандартом для
кабельных
сетей DVB-C. Совместимость всех трех
стандартов позволяет переносить
сформированный пакет программ из
одной среды в другую без
перемультиплексирования.
Использование общих методов
кодирования понижает
расходы на разработку и
производство кодирующих микросхем.
DVB-T базируется на европейских
телевизионных стандартах. В нем
принята
чересстрочная развертка с
частотой полукадров 50 Гц и
разрешением 625
строк. Как опция предусматривается
и телевидение высокой четкости (ТВЧ)
с
удвоенным разрешением по
вертикали и горизонтали. Возможна
передача
широкоформатного изображения 16/9.
Для передачи аудио принят стандарт
MUSICAM. Стандарт DVB-T предлагает три
варианта ширины канала — 8 МГц, 7
МГц и 6 МГц.
В качестве системы модуляции
используется COFDM (Coded Ortigonal Frequency
Division Multiplexing), разработанная
специально для борьбы с помехами
от
многолучевого приема. Эта система
принята в стандарте цифрового
радиовещания DAB, в котором ряд
стран Европы, Япония и Канада уже
почти 2
года ведут коммерческие
трансляции. Использование COFDM
определено и
японским стандартом цифрового
эфирного вещания. COFDM является
мощным
механизмом борьбы с помехами. В то
же время, он предоставляет гибкие
возможности обмена уровня
помехозащищенности на скорость
передачи данных.
Подробное изложение принципов
реализации COFDM в DVB-T и методов
канального кодирования для
данного стандарта можно найти в /1/.
Помехи, возникающие из-за
переотражения передаваемого
сигнала, являются
серьезной проблемой при приеме
эфирных трансляций аналогового
телевидения.
Особенно они дают о себе знать в
городских районах с высокой
плотностью
застройки. Отстроиться от
многолучевого приема можно за счет
использования
многоэлементных антенн с узкой
диаграммой направленности. Этот
способ с
успехом применяется в системах
коллективного приема. Однако
коллективные
антенны на наших крышах принимают
только метровый диапазон, а
дециметровые
каналы телезрители обычно ловят
простыми домашними антеннами,
установленными на окне или прямо в
квартире. Именно так можно
наглядно
познакомиться с результатами
многолучевого приема, при котором
на экране
телевизора возникает сразу
несколько контуров.
Переотражения вызывают
принципиальные сложности приема
на переносные и
движущиеся телевизоры.
Использование многоэлементных
антенн в этих случаях
невозможно из-за их больших
размеров и сложности настройки.
Механизм отстройки от
многолучевого приема позволяет
также решить задачу
организации одночастотных сетей.
При отсутствии отстройки
использование
одной частоты передатчиками с
перекрывающимися зонами покрытия
приводит к
появлению помех, аналогичных
помехам от переотраженных
сигналов. Это
налагает серьезные ограничения на
использование частотных ресурсов
в
системах традиционного
аналогового вещания. На
сегодняшний день COFDM —
единственная система модуляции,
позволяющая решить задачу
построения
одночастотных сетей. Разумеется,
на одинаковых несущих должна
передаваться
одна и та же информация, а
передатчики должны
синхронизироваться от общего
источника. В противном случае
неизбежны помехи из-за биений
одинаковых
частот разных передатчиков.
За счет использования COFDM может
быть решена и немаловажная задача
качественного приема на
движущуюся антенну. Как показали
опытные
испытания, устойчивый прием
сигналов стандарта DVB-Т может быть
достигнут
на скорости до 300 км/ч.
Чтобы изложение возможностей COFDM
не выглядело голословным, коротко
рассмотрим принципы этого типа
модуляции.
СOFDM — ортогональное частотное
мультиплексирование, с
использованием
канального кодирования.
Способы канального кодирования, в
стандарте DVB-Т, ничем не отличаются
от
способов кодирования спутниковых
трансляций в стандарте DVB-S.
OFDM подразумевает разделение
цифрового потока на большое
количество
субпотоков, каждый из которых
модулирует отдельную несущую
частоту. Тип
модуляции выбирается в
зависимости от требуемой скорости
передачи,
линейности передатчика и
требований помехозащищенности.
Стандарт DVB-T
предусматривает три типа
модуляции — QPSK, 16-QAM и 64-QAM.
При выборе длительности передачи
одного символа и частотного
разноса между
соседними несущими должно
учитываться требование
ортогональности системы,
при которой высшие гармоники,
возникающие в результате
взаимодействия
соседних несущих за время передачи
одного символа, взаимно
уничтожаются. В
этом случае модулированные
несущие не мешают друг другу, хотя
их спектры и
перекрываются. Зависимость между
частотным разносом несущих и
временем
передачи символа, гарантирующая
ортогональность системы,
определяется
равенством:
f1-f2=1/T /1/.
Стандарт DVB-T предлагает 2 возможных
режима модуляции — 8К и 2К. Режим 8К
— предусматривает частотный
разнос между несущими (f1-f2) чуть
больше
1кГц, а длительность рабочей части
символа (Т) — чуть меньше 1мкс. В
режиме 2К частотный разнос в 4 раза
больше, а длительность символа — в
4
раза меньше. |
|
