Радиосвязь,_радиовещание,телевидение2

ЧМ ТВ сигналов в АМ сигналы. Частотный разнос между передаваемыми ТВ сигналами составляет40 МГц. Многоканальные системы передачи ТВ сигналов с ЧМ также не являются перспективными для СКТВ на ВОЛС, так как им присущи практически те же недостатки, что и системам с АМ-ОПБ.

Более перспективно в СКТВ применять сложные виды модуляции с использованием импульсного режима работы оптических излучателей, при котором допускается большая глубина модуляции. Поэтому представляет интерес использование в СКТВ помехоустойчивых ана- лого-импульсных методов модуляции, к числу которых, в первую очередь, относятся широтно-импульсная модуляция(ШИМ), частотноимпульсная модуляция (ЧИМ).

Среди аналого-импульсных модуляторов и демодуляторов ТВ сигналов к наиболее освоенным в настоящее время относятся частотные. Известно, что ЧМ при больших индексах модуляции обеспечивает высокое качество передачи ТВ сигналов в условиях нелинейных характеристик тракта связи. Поэтому очень перспективным является применение ЧИМ, приближающейся по своим параметрам к ЧМ. Пе-

реход от ЧМ к ЧИМ достаточно просто осуществляется с помощью амплитудного ограничителя и формирователя импульсов постоянной длительности, частота повторения которых меняется по закону модулирующего сигнала. В спектре ЧИМ сигнала его низкочастотные компоненты несут информацию о модулирующем сигнале.

Непосредственное выделение низкочастотных компонент(линейного спектра частот) из ЧИМ сигнала осуществляется фильтром низких частот. Предварительно с помощью усилителя–ограничителя (порогового устройства) производится регенерация переданных импульсов постоянной длительности.

В данном случае выделенный линейный сигналU (t ) можно представить в виде суммы следующих сигналов:

лирующего сигнала; f0i – частоты соответственно несущих ТВ(яркостного) сигнала ( f01 = fиз ), сигнала цветности ( f02 = fцв ), сигнала звукового сопровождения ( f03 = fзв ).

Амплитуды данных несущих частот имеют следующие уровни при

отсутствии АМ: U01 = 0 дБ; U02 = -8 дБ; U03 = -2 дБ.

После детектирования ЧИМ сигнала осуществляется его частотное преобразование на несущую частоту выбранного ТВ радиоканала.

ЧИМ позволяет использовать наиболее дешевые элементы воло- конно-оптической техники, устройства цифровой техники и обеспечи-

302 Глава 9. Системы телевизионного вещания

вает качество передачи, мало уступающее цифровым методам, но превосходит их по простоте и стоимости. В будущем системы передачи с ЧИМ полностью перейдут на применение цифровой техники.

В настоящее время цифровой способ применяется на супермагистральных волоконно-оптических линиях, связывающих, например, две ГС различных СКТВ или ГС с местным телецентром. Примером цифровой волоконно-оптической системы передачи для СКТВ является аппаратура «Телебит-4», предназначенная для передачи со скоростью 486 Мбит/с по ОВ на длине волн 1,3 мкм четырех ТВ сигналов с использованием восьмиразрядного композитного кодирования сигналов системы SECAM-III с частотой дискретизации 13,5 МГц и девя-

ти стереосигналов звукового сопровождения с использованием - че тырнадцатиразрядного кодирования с частотой дискретизации48 кГц [7]. Для улучшения качественных характеристик СКТВ предусмотрено использование десятиразрядного композитного кодирования видеосигнала с частотой дискретизации до 20 МГц и шестнадцатиразрядного кодирования звуковых сигналов с частотой дискретизации 96 кГц.

Перспективы развития СКТВ. Современные СКТВ рассматриваются как этап на пути их трансформации в высокоскоростные интегрированные сети общего пользования, способные передавать сигналы речевой и видеоинформации, электронной почты, факсимильных сообщений, данных в цифровом виде.

Подобные системы позволят каждому абоненту связаться с другим абонентом в любой точке земного шара, например в видеотелефонном режиме за счет выхода через связной ИСЗ в единую всемирную телесеть. СКТВ нового поколения – это в большинстве случаев будут волоконно-оптические системы на500 и более интерактивных каналов с использованием цифровых методов передачи и сжатия спектра ТВ сигналов. Главным достоинством будущих кабельных систем станет представление абонентам большого количества новых услуг.

К таким можно отнести:

-подачу видеопрограмм по запросу абонентов («видео по заявке»);

-проведение видео- и аудиоконференций, телереферендумов, голосования, различных аукционов, определение рейтинга ТВ программ;

-заказ покупок на дому;

-передачу абонентских сообщений о различных экстремальных ситуациях в органы правопорядка;

-телеигры;

-передачу информации и справок по запросу (содержание газет

ижурналов, результаты игр, Телетекст, реклама, информация местного значения, сводки погоды и т.п.);

-передачу каталога программ вещания и сведений об их содержании по запросу;

-введение по заказу субтитров в ТВ изображение;

-альтернативный выбор источника программ при многоканальной передаче, например положений передающей ТВ камеры при наблюдении спортивных состязаний;

-управление дополнительной информацией или данными, относящимися к передаваемой программе;

-подачу объявлений по обратным каналам.

К СКТВ нового поколения каждый абонент сможет подключить компьютеризированный комплекс устройств интерактивной обработки и воспроизведения аудио и визуальной информации, получившей общее название «Мультимедиа». Центральным элементом этого комплекса является персональный компьютер, заменяющий совокупность таких отдельных устройств обработки информации, как телевизор, видеомагнитофон, проигрыватель компакт-дисков, акустическая система, факсимильный аппарат, телефонный и видеотелефонный аппараты. Таким образом, под термином «Мультимедиа» понимается компьютеризированная система со многими средами, т.е. обрабатывающая самые различные виды информации. Мультимедиа основывается на совокупности технологий, причем ни одна из них не доминирует над другими.

На первом этапе абонентов СКТВ, владеющих только обычными телевизорами, можно будет снабжать индивидуальными приставками, которые обеспечат доступ к различным информационным банкам в интерактивном режиме и дадут возможность пользоваться всеми видами информационных услуг.

9.4. Сотовые системы телевидения

Для организации многопрограммного телевизионного вещания целесообразна замена традиционного наземного способа передачи ТВ сигналов, в том числе и цифровых, микроволновой распределительной ТВ системой с низким уровнем излучения электромагнитных волн. На практике используются различные варианты микроволновых распределительных ТВ систем, которые соответственно имеют следующие названия: MMDS – Multichannel Microwave Distribution System – многоканальная микроволновая система распределения; LMDS – Local Multipoint Distribution System – локальная многоточечная система распределения; MVDS – Multipoint Video Distribution System – многоточечная система распределения ТВ программ. Часто подобные системы называются сотовыми системами телевещания (системы Cellular Vision). Следует заметить, что разница в названиях данных систем весьма условна, поскольку рекомендации для них разрабатывались в разных странах, находящихся на различных континентах.

Основные достоинства сотовых систем телевидения заключаются в следующем:

-высокое качество сигналов и практически полное отсутствие «мертвых» зон за счет выбора размеров соты(ячейки) в пределах от 1 до 6 км;

-возможность для абонентов выбора большого числа ТВ программ при наличии в сети множества сот;

-высокая надежность сети при рассредоточенных ретрансляторах;

-обеспечение экологически безопасных для населения уровней электромагнитных излучений радиопередатчиков;

-сравнительная дешевизна абонентской установки за счет использования комнатной малогабаритной антенны с линейными размерами

15…25 см;

-высокое качество сигналов из-за сравнительно низкого уровня помех в выделенных для этих систем диапазонах частот (25…45 ГГц);

-независимость условий приема от ТВ стандартовNTSC, PAL, SECAM за счет оцифровки сигналов;

-относительно низкая стоимость развертывания сети сотового телевидения в условиях больших городов по сравнению с монтажом и эксплуатацией гибридных оптико-коаксиальных систем кабельного

телевидения.

Частным случаем сотовых систем телевидения является система MMDS, которая представляет собой широкополосный передающий комплекс, осуществляющий трансляцию передаваемой на его вход информации в полосе частот шириной200 МГц. Она аналогична радиорелейной линии, но отличается тем, что предназначена для охвата ТВ вещанием больших территорий и площадей. В России для систем MMDS выделена полоса частот 2500…2700 МГц при условии использования амплитудной модуляции. В состав передающего комплекса входит один или несколько радиопередатчиков, сумматоры,

Рис. 9.9. Функциональная схема системы MMDS при использовании одноканальных радиопередатчиков

М – модулятор; П – передатчик; А – антенна

Рис. 9.10. Функциональная схема системы MMDS при использовании многоканальных радиопередатчиков

М – модулятор; П – передатчик; А – антенна

линии связи между радиопередатчиками и передающей антенной, одна или несколько передающих антенн.

Впрактике проектирования и монтажа систем MMDS используются два варианта построения структурных схем: одноканальный и многоканальными [8].

Водноканальном варианте для передачи n ТВ программ применяются n передающих устройств, включающих модулятор и собственно радиопередатчик, а суммирование мощности разных передатчиков осуществляется непосредственно в антенне (рис. 9.9).

Вмногоканальном варианте передаваемые n ТВ сигналов различ-

ных программ сначала поступают на свои модуляторы, далее из них формируется групповой сигнал, который модулирует широкополосный радиопередатчик, работающий на общую антенну (рис. 9.10).

Многоканальные, или групповые, передатчики целесообразно использовать в небольших городах и поселках городского типа, где радиус зоны покрытия не превышает 6 км.

По сравнению с передатчиками традиционного наземного телевидения мощность передатчиков MMDS значительно ниже. Ее типовое значение в области частот 2,5 ГГц не более 100 Вт. Возможен как индивидуальный прием сигнала в пределах прямой видимости с помощью малогабаритных приемных антенн, совмещенных с конвертором, который переносит принимаемый групповой сигнал в область более низких частот, так и через антенные устройства SMATV (Satellite Master Antenna TV – ТВ система коллективного пользования), обеспечивающие ТВ сигналами жилые массивы. В случае невозможности обслуживания необходимой территории с одной точки, в теневых зонах устанавливаются автономные ретрансляторы.

Например, в Москве на основе системыMMDS организовано распространение программ телевидения, принимаемых с разных спутников по 19 каналам спутникового вещания. Передатчик и две антенны,

306 Глава 9. Системы телевизионного вещания

установленные на Останкинской башне, позволяют охватить вещанием всю Москву и ближайшее Подмосковье. Аналогичные системы вещания на основе MMDS построены и в ряде других городов и областей. Госсвязьнадзором России уже выдано более30 разрешений на развертывание MMDS, в семи городахMMDS уже находятся в экс-

более 23 ГГц, т.е. на почти миллиметровых волнах, и использующая помехоустойчивый вид модуляцииQPSK, применяемый в спутниковом вещании.

Система сотового телевиденияLMDS работает по следующему принципу: в пределах зоны охвата устанавливается сеть радиопередатчиков (базовых станций – БС) с радиусом действия около 5…6 км. Приемное устройство использует плоскую небольшую по размерам антенну, которая может устанавливаться как в помещении, так и вне его. В системе LMDS телезритель получает сигналы сразу с нескольких спутников. Специальные устройства, установленные на БС, улавливают сигналы различных программ с разных ИСЗ и ретранслируют их абонентам. Такая система обеспечивает возможность абонентам принимать в среднем до100 ТВ программ, причем отпадает необходимость иметь дешифратор (как в случае с обычной спутниковой системой) – к телезрителям ТВ сигналы с различных спутников поступают уже в расшифрованном виде. Система LMDS удобна еще и тем, что может работать в интерактивном режиме и включать в себя - це лый набор телекоммуникационных услуг.

Сотовые системы телевещания MVDS работают в полосе частот 40,5…42,5 ГГц и используют радиопередатчики мощностью около 1 Вт. В данном случае один радиопередатчик с ненаправленной антенной или группа передатчиков с антеннами секторной направленности, имеющими большой коэффициент усиления, составляют БС. Радиопередатчик БС передает в эфир сигнал с несколькими несущими в диапазоне частот миллиметровых волн. Излучаемый сигнал имеет ширину спектра 1…2 ГГц и содержит информацию большого числа региональных программ, а также принимаемых со связных ИСЗ. Многоканальный сигнал может поступать на вход радиопередатчика уже скомпонованным на специальной региональной станции, либо непо-

средственно формироваться на БС с помощью соответствующих мультиплексоров.

С помощью системы MVDS в полосе частот 2 ГГц можно организовать от 96 до 128 аналоговых ТВ каналов с предоставлением интерактивных услуг (или в несколько раз больше цифровых), причем каждый из них будет занимать полосу частот от29,5 до 39 МГц. Однако максимального значения число частотных каналов достигает лишь

при работе одиночной БС. При наличии в сети множества сот применяются БС с четырехсекторными антеннами. Частотное планирование сети осуществляется благодаря использованию различных радиочастот или поляризации излучаемого сигнала в каждом секторе.

Фиксирование абонентской антенны в такой системе позволяет -ис пользовать сигналы с различной поляризацией. В результате выполнения указанных условий, исключающих влияние соседних БС друг на друга, возможное число транслируемых программ уменьшается в 4 раза.

Современные системы такого типа обеспечивают передачу - ра диосигналов на экологически безопасных уровнях мощности– 100…300 мВт на один канал.

Следует особенно отметить, что подобные системы хорошо работают именно в городах, где СВЧ-сигнал доходит до абонентов, не находящихся в зоне прямой видимости, после многократного отражения от стен домов. Для улучшения приема в особо затененных местах применяют сравнительно недорогие устройства – пассивные ретрансляторы.

Абонентское оборудование сотовых систем телевидения представляют собой традиционный спутниковый тюнер, работающий в диапазоне частот 950…2050 МГц. Антенна выполняется вместе с СВЧ-приемником, осуществляющим первое преобразование частоты с целью ее понижения, в едином блоке, представляющим собой легкое компактное устройство диаметром около 150 (в диапазоне 40 ГГц) или 250 мм (в диапазоне 23 ГГц).

9.5.Контроль и измерения в телевизионных системах передачи

Принцип организации контроля качества телевизионного ве-

щания. Большой объем технических средствиспользуемых, в процессе ТВ вещания, требует непрерывного контроля за его качеством.

Широко распространенным средством постоянного контроля является наблюдение ТВ изображения на экранах мониторов. Мониторы включаются во всех узловых точках тракта телецентра, начиная от ТВ камеры и кончая выходом на радиопередатчик или на междугородную линию связи.

В эксплуатационных условиях быструю оценку качества изображения и тракта передачи производят с помощью испытательных таблиц. Если изображение таблицы соответствует установленным нормам, то гарантируется номинальное качество при наблюдении реальных сюжетов. Таблицы содержат элементы, с помощью которых можно судить об искажениях сигналов и иметь представление о соответствующих изменениях параметров отдельных звеньев тракта.