301

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) (Broadcasting Satellite Service – BSS). Это так называемые спутники 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 на систему первичного распределения телевизионных сигналов PD (Primary Distribution). В результате на смену термину НТВ пришло более широкое понятие непосредственный прием, то есть DTH, 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 (Multiple Channels per Carrier – 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 (Single Channel per Carrier – 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 режима SCPC в 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 называется DSNG (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.