Учебники / Цифровое телевизионное вещание под редакцией Г. В. Мамчев, 2014

350 6. ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ НАЗЕМНОЙ СЕТИ ТЕЛЕВИЗИОННОГО ВЕЩАНИЯ

Рис. 6.4. Схема построения одночастотной сети по принципу переретрансляции сигнала (переусиления по высокой частоте)

Рис. 6.5. Схема распределения СОFDМ-сигнала к каждому

из телевизионных передатчиков одночастотной сети

Рис. 6.6. Схема цифрового распределения пакетов транспортного потока MPEG-2 к телевизионным передатчикам одночастотной сети

радиопередатчики с более низкой мощностью. Такой эффект важен на гра­

ницах зон покрытия каждого радиопередатчика и именуется сетевым уси­

лением. Особенно эффективно функционирование одночастотных сетей в случае использования системы цифрового телевидения DVB-T, в которой

применяется способ модуляции СОFDМ-типа, позволяющий работать в условиях многолучевого приема. В таких сетях телевизионный приемник

получает сигналы сразу от нескольких передатчиков, приходящие с раз­

личной задержкой во времени. Если эти сигналы приходят от близко рас­ положенных передатчиков, то они просто складываются, обеспечивая воз­ растание итогового уровня полезного сигнала в телевизоре. Сигналы же от

более удаленных передатчиков фактически не учитываются декодером

приемника за счет наличия защитного интервала и не влияют на прием.

При этом длительность защитного интервала должна удовлетворять усло­

вию ТG ~ ( d /Vc ), где d - расстояние между соседними радиопередатчика­

ми; Vc - скорость распространения электромагнитных колебаний. Воз­

можные значения расстояния между соседними передатчиками в одночас­

тотной сети при различной длительности защитного интервала приведены

в табл. 6.2. На практике режим 2k в системе DVB-T пригоден для телеви­

зионного вещания одиночным радиопередатчиком и для построения малых

одночастотных сетей с ограниченным расстоянием между передатчиками.

Режим 8k целесообразно применять в тех случаях, когда необходимо по­ строение больших одночастотных сетей. Режим 32k позволяет строитель­

ство общегосударственной одночастотной сети.

При создании одночастотной сети наземного цифрового телевизион­ ного вещания необходимо обеспечить синхронизацию каждого радиопере­

датчика сети как по времени, так и по частоте. Практически это осуществ­

ляется за счет фиксации сигналов системы глобального определения коор-

ким образом, МIР-пакет указывает точное время, когда нужно передать в эфир следующий мегакадр. Передатчики принимают мегакадр и, дожида­ ясь указанного времени, передают мегакадр в эфир.

Практически всегда, даже при самом тщательном планировании одно­

частотной сети, на границе зоны уверенного приема имеются участки, где

прием телевизионного сигнала затруднен или просто невозможен. Это мо­ гут быть низины ландшафта, местность за небольшим естественным воз­

вышением, например, холмом или высотным зданием, пространство в тун­

неле или даже внутри здания. Модуляция COFDM дает возможность ре­ шить эту проблему с помощью небольших ретрансляторов (gap fillers),

структурная схема которых приведена на рис. 6.8.

Ретрансляторы (gap fillers) представляют собой маломощные и

довольно простые устройства, принимающие и передающие радиосигнал

в одном и том же частотном канале и, следовательно, имеющие ту же са­

мую рабочую частоту, что и вся сеть. Их радиоизлучение не может мешать другим радиопередатчикам одночастотной сети (SFN) из-за сравнительно

небольшой мощности. В то же время они устойчивы к отраженным сигна­

лам, что обусловлено наличием защитного интервала в системе цифрового

телевидения DVB-T.

Ретрансляторы вносят минимальную задержку в переизлучаемый сиг­ нал, в противном случае нарушилась бы синхронизация между их выход­

HыMи сигналами и сигналом главного, то есть «ведущего» передатчика.

Однако, часть сигнала, излучаемого передающей антенной ретрансля­ тора, в большинстве случаев будет попадать обратно в его приемную ан­ тенну из-за переотражений от зданий, деревьев и т.п. Это может привести к появлению положительной обратной связи. В этих условиях основное техническое ограничение, накладываемое на ретрансляторы, работающие

на том же частотном канале, заключается в пространственном разносе

(изоляции) между передающей и приемной антеннами. В противном слу­

чае, при относительно высокой выходной мощности, составляющей, на­

пример, 1 Вт, ретранслятор будет возбуждаться.

Рис. 6.8. Структурная схема ретранслятора

354 6. ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ НАЗЕМНОЙ СЕТИ ТЕЛЕВИЗИОННОГО ВЕЩАНИЯ

Следовательно, особое внимание необходимо обратить на местополо­ жение передающей и приемной антенн ретранслятора для того, чтобы га­

рантировать максимально возможную изоляцию и в то же время иметь

достаточную мощность для покрытия зоны неуверенного приема.

Особенно важно, чтобы приемная и передающая антенны ретрансля­

тора не находились на одной высоте, поскольку на уровне установки пере­

дающей антенны излучение максимально. Кроме этого диаграммы направ­

ленности приемной и передающей антенны должны быть выбраны таким образом, чтобы снизить до минимума обратную связь.

Ретранслятор может устойчиво работать только в том случае, если уровень принимаемого сигнала от главного передатчика на 5 ... 1О дБ выше уровня сигнала, наведенного от его передающей антенны. Коэффициент f)

как раз и оценивает «развязку» между приемной и передающей антеннами

ретранслятора. Чем больше значение коэффициента f), тем с большей мощностью может работать ретранслятор и более слабые сигналы основ­

ной станции принимать.

Современные модели ретрансляторов оборудуются специальной схе­

мой удаления эха (Echo canceller), которая позволяет устойчиво работать

при условии, когда наведенный сигнал от передающей антенны на 5 дБ

превышает принимаемый сигнал ведущего передатчика.

Возможная схема расположения ретрансляторов приведена на рис. 6.9.

Площадь

покрытия

Ретранслятор

Площадь

покрытия

ретранслятора

Рис 6.9. Схема применения ретрансляторов (gap fillers) на границе

зоны уверенного приема

6.4. Принципы функционирования синхронной региональной

сети эфирного цифрового телерадиовещания

6.4.1. Архитектура двухуровневой синхронной сети

телерадиовещания

Синхронные сети цифрового телерадиовещания, в состав которых до­

полнительно включены маломощные передатчики-ретрансляторы, получи­

ли название двухуровневых (рис. 6.10) [61].

L________________________________________________ -'

Радиопередатчик-ретранслятор

Рис. 6.10. Функциональная схема двухуровневой синхронной сети с передачей

пакетов T2-MIP на ретрансляторы по эфиру:

IP - Интернет-протокол; ASI (Asyncmonous Serial Interface - асинхронный

последовательный интерфейс)

358 6. ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ НАЗЕМНОЙ СЕТИ ТЕЛЕВИЗИОННОГО ВЕЩАНИЯ

Однако для реализации режима разнесенного приема помимо обеспе­ чения кодирования в передатчиках приемники должны включать в себя не­ сколько дополнительных перемножителей для обработки сигналов по ал­ горитму Аламоути, а также дублировать некоторые элементы схемы оцен­ ки канала. Необходимо также значительное увеличение объема служебной информации вследствие того, что количество рассеянных пилот-сигналов для заданных значений защитного интервала и размера БПФ (быстрого преобразования Фурье) должно быть удвоено. Стандарт разрешает приме­ нение этой технологии при значениях защитного интервала не более 1/8 ... 19/128, что ограничивает размер зоны вещания. Данная технология не может быть применена при приеме на остронаправленные приемные ан­ тенны. Она наиболее эффективна для использования в переносных и мо­ бильных приемниках, имеющих антенны с практически круговой диа­ граммой направленности. Конкретный выигрыш от nрименения разнесен­

ного приема зависит от разницы уровней и относительной задержки сиг­

налов от передатчиков первой и второй групп и рассчитывается в процес­

се частотно-территориального планирования. По приблизительным под­ счетам площадь синхронной сети в этом случае может быть увеличена на

30%. Схема разнесенного приема наиболее эффективна в сетях со значи­

тельным nерекрытием зон вещания передатчиков.

Система наземного цифрового телевизионного вещания второго поко­ ления DVB-T2, работающая в режиме 32k с использованием схемы разне­

сенного приема, позволяет создавать достаточно большие по площади

синхронные региональные сети эфирного цифрового телерадиовещания.

6.5. Расчет мощности телевизионных радиопередатчиков

в точках приема на входные цепи телевизоров воздействуют полез­

ный сигнал, наведенный в антенне электромагнитным полем телевизи-

0HHoгo радиопередатчика, и помехи, например, флуктуационные (тепло­ вые) шумы. Флуктуационные шумы возникают в процессе преобразова­

ния оптического изображения в электрический сигнал, при усилении ви­ дeocигHaлa' при преобразовании видеосигнала в радиосигнал и его пере­

даче по радиоканалу. Источником флуктуационного шума является и

сам телевизор. В телевидении принято учитывать не абсолютный ре­

зультирующий уровень флуктуационных шумов, а соотношение сиг­ нал/шум tIf, оцениваемое в дЕ. Практически параметр Ч' определяется

следующим выражением:

Ч'=201g( ис ], ДБ

ИпЭфф

где Ис - размах видеосигнала от уровня черного до уровня белого; Ип эфф - эффективное значение флуктуационного шума в заданной полосе частот.