Экспериментальное цифровое вещание в Якутске.
Сейчас выходит очень много статей посвященных цифровому телевидению. Определен срок окончательного перехода России от аналога к цифре. Многие зарубежные и отечественные производители предлагают оборудование для наземного цифрового телевизионного вещания. Предлагается самое различное оборудование для приема, обработки и формирования транспортного потока. Оборудование с каждым годом становится доступней. На покупку гибридного передатчика мощностью в аналоговом режиме 1000 Вт и в цифровом 250 Вт потребуется менее 25 000$. Есть телекомпании заинтересованные в приобретении оборудования и имеющие для этого возможности, однако, не смотря на это процесс перехода на цифровое телевизионное вещание практически стоит на месте.
Неопределенность в вопросе частотного планирования и лицензирования мешает сдвинуться с места. При этом передатчик один, канал один, а программ несколько - кто чем владеет, за что отвечает, платит и получает прибыль? Как будут проходить конкурс на получение лицензии на право вещания в одном пакете телекомпании? Как привлечь потребителя купить SеtTopBox. Как изменится зона покрытия при переходе на цифровой сигнал и какое качество приема будет у телезрителей? Последнему вопросу посвящена эта статья. Для аналогового телевидения есть нормы и методики измерения зоны уверенного приема. В случае цифрового вещания ссылаются на стандарт DVB-T (ETS 300744) и (TR 101190, 101191). Четких, описных на русском языке, методик сейчас нет. Инженеры, обслуживающие оборудование, справедливо замечают: “Где ПТЭ СВТ для цифрового вещания”. Ни один год проводится экспериментальное вещание в стандарте DVB-t в г. Москве и Санкт-Петербурге, но очень мало информации о полученных результатах опубликовано в открытых источниках. При этом опубликованы результаты эксперимента приема программ в автотранспорте во время движения в городской черте. Большинство зрителей смотрят телевизор дома, что получат они. Для ликвидации этого пробела нами был проведен эксперимент по организации цифрового вещания в стандарте DVB-t в городе Якутске.
Цель эксперимента:
- определить реальную зону уверенного приема передатчика мощностью 1000 Вт (250 Вт в цифровом режиме) и сравнить ее с зоной приема аналогичного по мощности и близкого по частоте аналогового передатчика
- оценить качество принимаемых программ как на стационарных так и на подвижных объектах
- проверить устойчивость приема в неблагоприятных местах (закрытых дворах , “ямах” и рядом с источниками помех).
В эксперименте использовался цифровой передатчик отечественного производства “Polaris TVT-1,0” 36 ТВК с выходной пиковой мощностью 1000 Вт. Передатчик через мост суммирования 36+38+40 ТВК нагружен на антенну СЕРВ-ДМГ с усилением 11 дБi. Высота установки антенны 225 метров. Оборудование для эксперимента предоставлено ГУП «Технический центр телевидения и радиовещания» Республики Саха (Якутия). Программный транспортный поток взяли с спутникового приемника «Tanberg» - ТТ1120 имеющего цифровой ASI выход. При этом транспортный поток не мультиплексировался и непосредственно подавался на цифровой модулятор передатчика. Скорость входного транспортного потока варьировалась от 4,285 до 17,600Мб/с. Количество программ в пакете от 1 до 4. Уровень принимаемого сигнала, спектр и уровень сигнал/шум контролировался анализатором спектра Rover DL-1. Визуальный контроль качества принимаемых программ проводился в стационарных условиях на SetTopBox фирмы Xumax модель “F3-FOX T”, на автомобиле на SetTopBox фирмы TechiSat модель “DigiPal 1”. Для приема использовалась широкополосная логопериодическая 5 элементная антенна.
Согласно стандарта TR 101190 уровень минимального сигнала на входе приемника указан в таблице 1.
Таблица 1. Минимальный уровень сигнала на входе приемника
Полоса канала |
МГц |
7,6 |
7,6 |
7,6 |
7,6 |
7,6 |
Коэффициент усиления приемной антенны |
дБ |
7 |
7 |
7 |
7 |
7 |
Эквивалентный уровень шума на входе приемника |
дБмкВт |
-68,2 |
-68,2 |
-68,2 |
-68,2 |
-68,2 |
Соотношение сигнал/шум |
дБ |
2 |
8 |
14 |
20 |
26 |
Минимальный уровень сигнала на входе приемника |
дБмкВт |
-66,2 |
-60,2 |
-54,2 |
-48,2 |
-42,2 |
Минимальное напряжение сигнала на входе приемника, Z=75 Ом |
дБмкВ |
13 |
19 |
25 |
31 |
37 |
Соотношение сигнал/шум для уверенного приема (качество приема >95%) составляет 9,0 дБ
Соотношение сигнал/шум для приемлемого приема (качество приема >70%) составляет 2,9 дБ
Зависимость максимальной скорости (в Мбит/с) от типа модуляции и соотношения сигнал/шум
Модуляция |
Скорость Кода |
Соотношение сигнал/шум (дБ) при BER=2*10(-4) |
Максимальная скорость ( Мбит/с) |
|||||
Защитный интервал |
||||||||
Гауссовское распределение |
Райсовское распределение |
Релеевское распределение |
1/4 |
1/8 |
1/16 |
1/32 |
||
QPSK |
1/2 |
3,1 |
3,6 |
5,4 |
4,98 |
5,53 |
5,85 |
6,03 |
2/3 |
4,9 |
5,7 |
8,4 |
6,64 |
7,37 |
7,81 |
8,04 |
|
3/4 |
5,9 |
6,8 |
10,7 |
7,46 |
8,29 |
8,78 |
9,05 |
|
5/6 |
6,9 |
8,0 |
13, 1 |
8,29 |
9,22 |
9,76 |
10,05 |
|
7/8 |
7,7 |
8,7 |
16,3 |
8,71 |
9,68 |
11,25 |
10,56 |
|
16-QAM |
1/2 |
8,8 |
9,6 |
1 1,2 |
9,95 |
11,06 |
1 1,71 |
12,06 |
2/3 |
11,1 |
11,6 |
14,2 |
13,27 |
14,75 |
15,61 |
16,09 |
|
3/4 |
12,5 |
13,0 |
16,7 |
14,93 |
16,59 |
17,56 |
18,10 |
|
5/6 |
13,5 |
14,4 |
19,3 |
16,59 |
18,43 |
19,52 |
20,11 |
|
7/8 |
13,9 |
15,0 |
22,8 |
17,42 |
19,35 |
20,49 |
21.11 |
|
64-QAM |
1/2 |
14,4 |
14,7 |
16,0 |
14,93 |
16,59 |
17,56 |
18,10 |
2/3 |
16,5 |
17, 1 |
19,3 |
19,91 |
22,12 |
23,42 |
24,13 |
|
3/4 |
18,0 |
18,6 |
21,7 |
22,39 |
24,88 |
26,35 |
27,14 |
|
5/6 |
19,3 |
20,0 |
25,3 |
24,88 |
27,65 |
29,27 |
30,16 |
|
7/8 |
20,1 |
21,0 |
27,9 |
26,13 |
29,03 |
30,74 |
31,67 |
Измерения уровня сигнала, соотношения сигнал/шум проводились одной мобильной бригадой в течении суток. Уровень сигнала контролировался дискретно в более 50 точек города. За границей города Якутска измерения проводились в северо-западном направлении. При этом самая удаленная точка - 29 километр Вилюйского тракта. Визуально качество приема программ контролировалось непрерывно. Усредненные значения уровня сигнала представлены на рисунке. В юго-восточном направлении измерения не проводились в связи с незначительной заселенностью этого направления.
На 90 % территории города мобильный прием программ был устойчивый. Проблемы с приемом в движении возникали на окраине города на расстоянии более 5 километров от передающей вышки. За железобетонными зданиями на границе с открытым пространством уровень сигнала скачкообразно менялся от 48-50 дБмкВ до 10-20 дБмкВ. В результате пропадало кратковременно звуковое сопровождение, возникал эффект стоп -кадра вплоть до полного рассыпания картинки на пиксели. После остановки автомобиля прием программ восстанавливался.
На всем участке Вилюйского тракта от границы города до 29 километра прием программ в движении качественный, без искажения изображения и звука. От направления движения автомобиля качество приема не зависело.
На 25 километре тракта проводилось сравнение качества приема аналогового и цифрового канала. Аналоговые каналы принимались с помехами, изображение было черно-белое и сильно зашумленное, требовалось позиционирование антенны. Цифровой канал принимался качественно и от ориентации антенны не зависел.
За 29 километром тракта прием программ резко прекратился в связи с рельефом земли. При перемещении на 1 километр уровень сигнала на входе приемника с 42 дБмкВ снизился до уровня шумов 10-11 дБмкВ. Прием программ и измерения стали невозможны.
В связи с неблагоприятными погодными условиями проверить зависимость качества приема от скорости автомобиля не было возможным. Максимальная скорость движения 60 км/час.
Стационарный прием программ проводился только в пределах города. Напряженность поля была не менее 48 бДмкВ/м в любой точке. Даже в точках, где аналоговый прием неустойчивый, цифровой канал принимался качественно. Для SetTopBox фирмы Xumax достаточно уровня входного сигнала 30 дБмкВ для гарантированного приема. В условиях слабого сигнала возникал эффект стоп- кадра только в момент передвижения антенны. В эксперименте использовалась телескопическая антенна (диполь) из комплекта телевизора. В местах неустойчивого приема аналогового сигнала цифровой сигнал принимается с отличным качеством.
Все измерения проводились при следующих характеристиках цифрового канала:
Ширина полосы канала 8 МГц, параметры модуляции соответствовали максимальной скорости передачи данных (вид модуляции – 64-QАМ, защитный интервал – 1/32, скорость кода – 7/8)
Изменение защитного интервала и скорости кода мало повлияло на устойчивость приема программ во время движения. Изменение вида модуляции с 64-QАМ на 16-QАМ улучшило качество приема. Локальные зоны в которых практически был невозможен прием во время движения сократились в двое.