45

6.1. Принципы функционирования спутниковых сетей телевизионного вещания

6. Цифровое телевизионное вещание по спутниковым, кабельным и интернет-сетям

6.1. Принципы функционирования спутниковых сетей телевизионного вещания

Спутниковое телевизионное вещание является сегодня одним из самых экономичных и надежных способов передачи телевизионных сигналов высокого качества в любую точку обширной территории нашей страны. К преимуществам спутникового телевизионного вещания относятся: возможность приема сигнала практически неограниченным числом приемных установок, высокая надежность ИСЗ (искусственных спутников Земли) связного типа, независимость затрат на приемную установку от расстояния между источником телевизионного сигнала и абонентом (в пределах зоны обслуживания), незначительное влияние атмосферы и географических особенностей местности на устойчивость приема.

Эти преимущества обусловили исследования и создание во многих странах мира современных систем спутникового телевизионного вещания, обслуживающих сотни миллионов абонентов. Некоторые системы рассчитаны на прием телевизионных сигналов непосредственно на простые индивидуальные или коллективные приемные установки с малой антенной, рассчитанные на небольшое число абонентов, и согласно классификации Регламента радиосвязи относятся к радиовещательной спутниковой службе(PCC) (BroadcastingSatelliteService–BSS). Это так называемыеспутники непосредственного телевизионного вещания(НТВ), работающие в диапазоне частот 12 ГГц.

В то же время во многих странах широко используются системы подачи и распределения телевизионных программ через ИСЗ малой и средней мощности в диапазоне частот 11 ГГц, относящиеся к фиксированной спутниковой службе(ФСС) (Fixed Satellite Service – FSS). Первоначально эти системы обеспечивали прием телевизионных сигналов на головные станции кабельных систем, рассчитанных на большое количество абонентов (сотни, тысячи) или на эфирные ретрансляторы для последующего распределения абонентам.

В последние годы благодаря техническому прогрессу стал возможен прием сигналов со спутников ФСС на сравнительно недорогие приемные антенны типа SMATV(Satellite Master Antenna TV– антенны спутникового телевидения коллективного пользования), вполне доступные корпоративным или даже индивидуальным пользователям.

Заметный прогресс в разработке массовых систем приема и спутниковой технологии в целом привел к снижению требований к мощности ретрансляторов, установленных на спутниках для диапазона 12 ГГц, службы спутникового вещания РСС. Поэтому МСЭ принял новую классификацию, в связи с которой спутниковые системы подразделяются на так называемые системы прямого спутникового вещания DTH(Direct-To-Home), либо насистему первичного распределения телевизионных сигналов PD(PrimaryDistribution). В результате на смену термину НТВ пришло более широкое понятиенепосредственный прием, то естьDTH, не связанное с конкретными службами и диапазонами частот. Легализация индивидуального приема (без последующего распределения) телевизионных программ с любых спутников осуществлена Брюссельской конференцией 1974 года и закреплена законодательствами многих стран.

Одной из особенностей применения ИСЗ является ограниченность энергетического потенциала спутникового ретранслятора, поэтому в спутниковом вещании традиционно используются методы обработки, требующие минимального отношения сигнал/шум на входе демодулятора в обмен, например, на полосу частот сигнала. В аналоговом вещании это был выбор частотной модуляции, а не амплитудной, в цифровом телевизионном вещании приходится применять эффективное каскадное помехоустойчивое кодирование и модуляцию с невысокими кратностями, например, четырехпозиционную фазовую манипуляцию, то есть QPSK, русское обозначения ФМ-4 [54].

Еще одна специфическая особенность спутникового вещательного ретранслятора – работа в нелинейном режиме вблизи точки насыщения выходного усилительного прибора (лампы бегущей волны или транзисторного усилителя), так как именно в этом режиме удается получить максимальную выходную мощность и до предела снизить диаметр приемных параболических антенн. Из-за существенной нелинейности работа в точке насыщения возможна только на одной несущей в стволе – это так называемый режим MCPC (MultipleChannelsperCarrier– несколько каналов на одной несущей), когда цифровые потоки нескольких телевизионных программ объединяются (мультиплексируются) в общий поток и модулируют единственную несущую частоту с одной передающей станции. Нелинейный режим заставляет использовать виды модуляции с постоянной огибающей, именно такой и является модуляция типа QPSK. Альтернативный вариант передачи – SCPC (SingleChannelperCarrier– один канал на одной несущей) требует перехода в линейный (точнее, квазилинейный) режим со снижением выходной мощности на 2,5…4 дБ, следовательно, неэффективен в спутниковом вещании. Он применяется в спутниковых распределительных сетях, когда в одном стволе нужно передать на сеть профессиональных приемных станций несколько телевизионных программ, источники которых территориально разнесены и не могут собрать сигналы в одной точке, а потому вынуждены строить свои собственные передающие станции. Второй случай использования режимаSCPCв спутниковом телевидении – передача телевизионного репортажа с небольшой перевозимой передающей станции. Ее энергетических возможностей обычно недостаточно для вывода ретранслятора в точку насыщения, и передача часто происходит далеко от насыщения, в линейном режиме. Этот вид передачи называетсяDSNG(Digital Satellite News Gathering–цифровая спутниковая видеожурналистика).

В последнее время появились линеаризаторы спутникового канала, позволяющие работать с другими видами модуляции, не обязательно с постоянной огибающей. Например, можно использовать восьмипозиционную фазовую манипуляцию (ФМ-8), то есть 8PSK или QAM-16.

Ширина полосы частот ретрансляторов спутников, работающих в Европе в диапазонах ФСС и РСС, находится в пределах от 26 до 72 МГц. Следующее поколение спутников для прямого вещания на индивидуальные доменные антенны должно использовать в основном ретрансляторы с шириной полосы частот в 33 МГц. В любом случае выбор ширины полосы частот зависит от заданного типа спутника и скорости передачи данных.

Число точек стояния ИСЗ на геостационарной орбите и соответственно радиочастотных каналов относится к ограниченным ресурсам, которыми располагает человечество и которые в соответствии с международными соглашениями являются его собственностью. Органом, регулирующим эти ресурсы, включая распределение частот, является Всемирная административная конференция по радио (ВАКР). При этом вся текущая работа ведется через МСЭ.

На заседаниях ВАКР-2000 был принят новый план РСС, по которому Россия получила по 16 радиоканалов, полностью защищенных от влияния других сигналов, в каждой из четырех орбитальных позиций 36, 56, 86, 140и 10 спутниковых радиоканалов в позиции 110восточной долготы (всего 74 радиоканалов). Российский ресурс спутниковых радиоканалов представляет собой огромную ценность, поскольку позволяет обеспечить на всей территории страны многопрограммное спутниковое телевизионное вещание как центральных, так и региональных программ.