Цифровое спутниковое телевидение
1. Общие понятия
Под спутниковым вещанием понимают частный случай спутниковой связи, отличающийся передачей определённого класса односторонних сообщений, принимаемых одновременно большим количеством земных станций.
В зависимости от типа земных станций и назначения системы различают следующие службы радиосвязи:
фиксированная спутниковая служба – служба радиосвязи между земными станциями, расположенными в определённых (фиксированных) пунктах, при использовании одного или нескольких спутников;
радиовещательная спутниковая служба – служба радиосвязи, в которой сигналы космических станций предназначены для непосредственного приёма населением (НТВ). Непосредственным считается как индивидуальный, так и коллективный приём. В последнем случае телезрители принимают программу из кабельной сети от ТВ передатчиков-ретрансляторов.
Фиксированной и вещательной службам выделены разные полосы частот и предъявляются разные требования по максимальной плотности потока мощности, создаваемой у поверхности Земли излучением космических станций.
В зависимости от размеров зоны обслуживания, содержания и источников формирования передаваемой программы различают национальные (действующие в пределах одной страны) и региональные (действующие в пределах группы соседних стран) системы ТВ вещания.
В настоящее время для спутникового телевещания широко используются два диапазона: С-диапазон – частота 3,40…5,25 ГГц и Ku-диапазон – частота 10,70…12,75 ГГц.
Внедрение цифрового спутникового телевизионного вещания (ЦСТВ) в мире по времени совпало с освоением Ku-диапазона. Поэтому основное количество систем ЦСТВ приходится именно на этот диапазон.
Ku-диапазон условно разбит на три поддиапазона.
Первый диапазон - 10,7…11,7 ГГц - выделен для фиксированной спутниковой службы (ФСС) и носит название FSS. Здесь располагаются, как правило, региональные системы.
Второй диапазон - 11,7…12,5 ГГц - выделен для спутников Непосредственного Телевизионного Вещания (НТВ, по-английски - DBS), предназначен для непосредственного приёма программ населением. Здесь располагаются, в основном, национальные системы.
Третий диапазон - 12,5…12,75 ГГц. Эти частоты впервые был выделены службе коммерческого вещания BBS, сейчас относят к DBS (HTB). Здесь первоначально начали ретрансляцию французские спутники TELECOM, поэтому диапазон называют именем этих спутников.
Соответственно, и Ku-конвертеры в приёмных установках бывают трех типов:
однодиапазонные, с полосой частот 10,7 – 11,7 ГГц,
двухдиапазонные, с полосой частот 10,7 – 12,5 ГГц,
трёхдиапазонные (или Full Band , Wide Band, Triple) с полосой частот 10,7 – 12,75ГГц.
Плотность потока мощности (ППМ) у поверхности Земли, создаваемая в зоне покрытия ретрансляторами в системах ФСС ниже, чем в системах НТВ. Поэтому сигнал, принятый с одного и того же спутника в диапазоне ФСС будет слабее сигнала НТВ на 6-8 и более дБ.
2. Районы Земли и частоты спутниковых ретрансляторов цифрового тв вещания
В соответствии с Регламентом радиосвязи для НТВ вещания земной шар разделён на три Района, как показано на рисунке 1, на каждый из которых выделены свои полосы частот.
Район 1 – Европа, Африка, территория бывшего СССР, Монголия - 11,70…12,75 ГГц.
Район 2 – Северная и Южная Америки – 12,1…12,7 ГГц (11,7…12,1 ГГц для ФСС).
Район 3 – Азия, Япония, Австралия, Океания - 11,70…12,75 ГГц.
В полосах частот, выделенных для спутников НТВ, допускается высокая плотность потока мощности, излучаемая его передатчиками. Поэтому можно вести прием на небольшие антенны диаметром 0,8...1,0 м, что обеспечивает их дешевизну, доступность и массовость применения.
Полоса частот 11,7...12,5 ГГц для Района 1 разбита на 40 частотных каналов (табл.2.2). Однако, благодаря многократному их использованию за счет пространственно-поляризаци-онного разделения электромагнитных волн (V, H; R, L) общее число каналов приема доведено до 984. Разнос между частотами несущих соседних каналов составляет Δfнесущ= 19,18 МГц. Такое частотное расстояние между соседними каналами выбрано не случайно - оно определено расчетным путем для получения максимальной пропускной способности (максимального количества каналов) при минимуме взаимных помехи при пространственном разносе между соседними спутниками Δφ = 6º для Районов 1, 3. Для Района 2 оптимальное значение Δφ составляет 4,5..5º.
Ширина частотной полосы канала - 27 МГц, модуляция при передаче информации цифровым способом - фазовая манипуляция.
Для каждой страны выделяется не менее пяти телевизионных каналов в пределах полосы частот 400 МГц в верхней или нижней части диапазона. Для стран с большой численностью населения и большой территорией, а также многоязычным странам выделено большее количество частотных каналов с разными поляризациями электромагнитных волн. Например, для России в 2002 г. ВКР (Стамбул) на плановой основе было закреплено 74 частотных канала на пяти позициях геостационарной орбиты.
На рис. 2.12 показан принцип построения частотных каналов. В соседних каналах используются электромагнитные волны взаимно ортогональных поляризаций (для спутников НТВ). При достаточном пространственном разделении возможно использование соседних частотных каналов с электромагнитными волнами однотипной поляризации. Значение несущей частоты для любого n-гo канала рассчитывается по формуле, МГц:
Fn (МГц) = 11708,3 + n • 19,18 (1)
Рис. 2.12. Принцип использования электромагнитных волн взаимно ортогональных
поляризаций (линейных или круговых) соседних частотных каналов спутников НТВ.