магистрант

Аннотация:

В статье произведен обзор основных особенностей и преимуществ стандарта цифрового эфирного телевидения DVB-T2. Приведены количественные показатели выигрыша в производительности тех или иных параметров нового стандарта относительно старой версии DVB-T.

The article describes the main features and benefits of digital terrestrial television standard DVB-T2. Quantitative indicators of performance gain of certain parameters of the new standard with respect to the old version of DVB-T.

Ключевые слова:

эфирное телевидение, сигнал, информация.

terrestrial TV, signal, information

УДК 001.08

Современные цифровые технологии открывают обществу качественно новые возможности получения и передачи информации. Эфирное телевидение является одним из основных способов получения информации в настоящее время. Эфирное цифровое телевидение, в отличие от других видов цифрового телевидения, осуществляет доставку сигнала к потребителю без лишних проводов. Однако тут же возникает вопрос качественной доставки сигнала к потребителю в условиях жесткой ограниченности спектра и большого количества помех. Именно для решения данных проблем и был разработан стандарт DVB-T2.

У DVB-T2 есть несколько основных отличий от DVB-T. В частности, для инкапсуляции информации может применяться не только транспортный поток (ТП) MPEG-2, но и транспортный поток общего на-значения (generic transport stream). В ТП общего наз-начения используется переменный размер пакета, а не фиксированный, как в MPEG-2. Это позволяет сни-зить объем передаваемых служебных данных и сде-лать адаптацию транспорта к сети более гибкой. Кро-ме транспортных потоков могут также передаваться любые другие цифровые потоки. Таким образом, по сравнению с DVB-T привязки к какой-либо структуре данных на уровне транспорта более не существует.

Далее, введено распределение несущих COFDM меж-ду логическими потоками информации, так называемы-ми PLP (physical layer pipes - каналы физического уров-ня). В DVB-T вся полоса отдавалась для передачи одного транспортного потока. В DVB-T2 возможна одновре-менная передача нескольких транспортных потоков, каждый из которых помещается в свой PLP. Воз-можны два режима работы: с передачей одного PLP -"Режим А" и с передачей нескольких PLP - "Режим В".

Использование такого механизма может, в частнос-ти, позволить уменьшить энергопотребление абонен-тского устройства, поскольку оно может выключаться в тот момент, когда передаются PLP, не нужные або-ненту.

Для одночастотных сетей введен режим MISO (mul-tiple input single output - много входов, один выход), который позволяет достичь до 70% выигрыша в поло-се пропускания. Опыт эксплуатации одночастотных сетей показал, что даже при сложении синхронизиро-ванных сигналов результирующий спектр COFDM претерпевает искажения (в форме "провалов" огиба-ющей несущих COFDM). В результате, для компенса-ции этих "провалов", то есть сохранения требуемого отношения сигнал/шум, необходима более высокая мощность передатчиков. Режим MISO позволяет избе-жать этой неприятности. Основная идея здесь состо-ит в том, что передатчики в одночастотной сети в режиме MISО излучают не в точности один и тот же сигнал. Благодаря этому при сложении сигналов с разных передатчиков "провалов" огибающей не воз-никает и увеличение мощности передатчиков не требуется.

Еще одно новшество состоит во введении режима модуляции 256QAM - передачи 8 бит на несущей. Это позволяет увеличить емкость канала на треть. Казалось бы, такой режим приведет к гораздо более жес-тким требованиям к отношению сигнал/шум. Однако помехоустойчивость LDPC-кодов настолько высока, что они справляются с компенсацией ошибок, возни-кающих при использовании 256QAM, без увеличения отношения сигнал/шум.

Введен расширенный режим для количества несущих 8k, l6k и 32k. Он заключается в том, что в случае, когда нет строгих требований по совместимости со станци-ями в соседнем канале, можно добавить дополнитель-ные несущие с краев спектра COFDM. При увеличенном количестве несущих спектр имеет более крутой спад на краях, и добавление несущих не приводит к выходу за пределы допустимой маски формы спектра. Добавление несущих позволяет выиграть 1...2% емкости канала.

Также была реализована функция многоканального приема. Т2 включает факультативную возможность приема от двух передатчиков. В тех случаях, когда ресивер «видит» сигнал сразу от двух передатчиков, например, при приеме на ненаправленную антенну в небольшой одночастотной сети, его применение может значительно улучшить работу системы. Это кодирование совместно с изменением формата пилот-сигналов дает возможность без потерь разделить и отдельно декодировать сигналы, принятые из двух разных эфирных каналов. Причем наложение кода не ухудшает приема, если антенне доступен только один канал. Предварительные расчеты показали, что эта техника позволяет увеличить зону покрытия небольших одночастотных сетей до 30%.

Для защиты сигналов, то есть каждой несущей, используемой для передачи данного символа, от искажения в условиях многолучевого распространения введено дублирование конца каждого символа в защитном интервале, предшествующем передаче этого символа.

Длина защитного интервала выбирается в зависимости от расчетной протяженности эфирного тракта и других параметров сети передачи. Более длинные защитные интервалы требуются в одночастотных сетях, где сигналы с соседних передатчиков могут приходить на приемник со значительным запаздыванием относительно основного сигнала. Защитный интервал представляет собой надстройку, съедающую долю транспортного ресурса. В DVB-T эта надстройка может занимать до 1/4 общего объема передаваемых данных. Для возможности удлинить защитный интервал без увеличения его доли в общем объеме данных в Т2 были введены два новых режима - 16k и 32k - с соответствующем увеличением числа ортогональных несущих. То есть абсолютная величина защитного интервала сохраняется, но его доля в общем объеме снижается. Например в FFT равном 8k защитная надбавка составляет 25% длительности символа, а в режиме 32k только 6% длительности.

Таким образом, Т2 предлагает более широкий ряд размерностей FFT и защитных интервалов. А именно:

Размерности FFT: 1k, 2k, 4k, 8k, 16k, 32k;

Относительная длительность защитных интервалов: 1/128, 1/32, 1/16, 19/256, 1/8, 19/128, 1/4.

Максимальная длительность защитного интервала в Т2 достигается в режиме 32k при отношении защитной надбавки и длины всего символа 19/128. Длительность защитной надбавки при этом превышает 500 мкс, что вполне достаточно для построения крупной общегосударственной одночастотной сети.

Поскольку количество несущих возраста-ет в той же самой полосе частот, то увеличивается и ве-роятность межсимвольной интерференции. Для того чтобы она не быта слишком большой, необходимо со-ответственно увеличить длительность символа модуля-ции. Казалось бы, это не позволит повысить скорость передачи данных: одновременно с увеличением чиста несущих возрастает и время их передачи. Однако тре-бования к абсолютной длительности защитного интер-вала при этом не меняются, так как время прихода отра-женного сигнала от длительности символа никак не зависит. Защитный интервал 1/128 в режиме 32k будет иметь такую же абсолютную длительность t=28 мкс, что и 1/32 в режиме 8k, а значит, обеспечивать точно такую же защиту от отраженных сигналов. Применение новых защитных интервалов вместе с новыми значениями быстрого преобразования Фурье позволяет получить выигрыш 2... 17% емкости канала и увеличить расстояние между станциями.

В канальном кодировании в DVB-T использовались сверточные коды совместно с кодами Рида-Соломона. В DVB-T2 предлагается использование более эффектив-ных кодов LDPC вместо сверточных кодов и кодов ВСН вместо кодов Рида-Соломона.

Код с малой плотностью проверок на чётность (LDPC- Low-density parity-check code) - используемый в передаче информации код, частный случай блокового линейного кода с проверкой чётности. Особенностью является малая плотность значимых элементов проверочной матрицы, за счёт чего достигается относительная простота реализации средств кодирования.

Коды Боуза-Чоудхури-Хоквингема (BCH) составляют один из больших классов линейных кодов, исправляющих ошибки. Причем метод построения этих кодов задан явно. Для дополнительного снижения частоты ошибки используется внешний уровень кодозащиты ВСН, работающий при малой плотности ошибок. В большинстве режимов код позволяет исправлять до 12 ошибок, но в некоторых - до 8 или до 10 ошибок.

Эф-фективность этих кодов была известна давно, но ранее не удавалось

создать дешевую реализацию на базе мик-роэлектроники. Тестовая имитация работы помехозащиты на базе LDPC показала существенное повышение помехозащищенности по сравнению с защитой, используемой в DVB-T, то есть сверточным кодированием в сочетании с кодом Рида-Соломона. Выигрыш в уровне С/N за счет нового FEC может составлять до 3 дБ для типичного уровня ошибок и при одинаковой доле контрольных символов. По существу, это улучшение позволяет повысить пропускную способность канала примерно на 30%, например, за счет применения более высокого уровня констелляции.

Вводятся также изменения в схему перемежения. Практическое использование DVB-T показало недо-статочно хорошую устойчивость к импульсным поме-хам. В частности, в городской среде использование режима 64QAM с малыми значениями FEC (Forward Error Correction - Прямая коррекция ошибок) может ока-заться более эффективным, чем использование 16QAМ с большими значениями FEC.

В T2 используется три каскада перемежений. Это практически гарантирует, что искаженные элементы, в том числе при пакетных ошибках, после деперемежения в декодере будут раскиданы по LDPC FEC-кадру. Это должно позволить кодеру LDPC выполнить восстановление.

Перечислим эти каскады:

1) битовый перемежитель: рандомизирует биты в пределах FEC-блока;

2) временной перемежитель: перераспределяет данные FEC-блока по символам в рамках кадра Т2. Это повышает устойчивость сигнала к импульсному шуму и изменению характеристик тракта передачи;

3) частотный перемежитель: он рандомизирует данные в рамках OFDM-символа с целью ослабить эффект селективных частотных замираний.

Для противодействия импульсным помехам в DVB-Т2 дополнительно вводится временное перемежение, то есть различные компоненты информации переме-жаются по оси времени с периодом около 70 мс. То есть данные, перед передачей по каналу связи, переставляются в заданном порядке, а в приемной части восстанавливается исходный порядок, т.е. выполняется деперемежение. При этом пакетная ошибка, возникшая в канале связи, превращается в набор рассредоточенных во времени одиночных ошибок, которые проще обнаруживаются и исправляются с помощью кодов, исправляющих ошибки. Бла-годаря этому информация, потерянная в один период времени, может быть восстановлена с использовани-ем информации, передаваемой в другой период вре-мени.

В DVB-T перемежение осуществлялось только в пре-делах одного символа модуляции, и, следовательно, в течение только периода времени передачи этого сим-вола. Если информация вследствие помех в канале связи была утеряна в какой-то момент времени, то ее невозможно было восстановить на основании инфор-мации, переданной в другой момент времени.

В DVB-T2 система перемежения усложнена, вводит-ся перемежение по времени, что позволяет увеличить устойчивость передачи к импульсным помехам, кото-рые так характерны для больших городов. То есть ин-формация перемежается не только внутри одного символа модуляции, но и внутри одного суперкадра. Конечно, это требует от абонентского устройства на-личия большой оперативной памяти, где при обрат-ном преобразовании (de-interleaving) необходимо бу-дет хранить блок временного перемежения, или Т1-блок, а не один символ, как в DVB-T. В DVB-T2 вводятся две новые структуры, которые "отвечают" за перемежение - кадр перемежения и блок временного перемежения (Т1-блок). По сути, эти структуры определяют границы, в которых будет про-изводиться перемежение.

Кадр перемежения состоит из целого числа Т1-блоков. Число это можно изменять. Однако рекомендует-ся использовать комбинацию одного кадра перемеже-ния и одного Т1-блока, поскольку именно в этом случае перемежение будет выполняться в течение бо-лее длительного периода времени. Количество FEC-блоков в одном Т1-блоке может не быть постоянным. Каждый кадр перемежения проецируется на один или несколько Т2-кадров.

Часть несущих, так называемые пилотные несущие, или маркеры синхронизации служат для синхронизации тактовых частот модулятора и демодулятора, синхронизации несущих частот спектра, кадровой синхронизации, оценки состояния канала и уровня фазовых шумов. Различают непрерывные (continual) пилот-сигналы, передаваемые на одной и той же несущей, и распределенные (scattered), передаваемые на нескольких несущих, равномерно распределенных в спектре сигнала и меняющихся от символа к символу. Пилотные несущие модулируются специально формируемой псевдо случайной последовательностью. Для повышения помехоустойчивости они передаются с уровнем в 16/9 раза (примерно на 2,5 дБ) выше, чем остальные несущие.

В системах OFDM используются распределенные пилот-сигналы. Они представляют собой модулированные элементы, определенным образом разнесенные по несущим и во времени. Приемнику известны параметры модуляции пилот-сигналов, и он может использовать их для оценки состояния канала. В DVB-T каждый двенадцатый модулированный элемент является пилот-сигналом, то есть они занимают 8% в общем объеме данных. Эта пропорция используется при любых вариантах защитных интервалов, и размещения пилот-сигналов должно быть таковым, чтобы позволить выровнять сигналы с защитным интервалом 1/4. Однако для меньших защитных интервалов добавка пилот-сигналов в количестве 8% оказывается избыточной. В DVB-T2 определено восемь различных способов размещения - РР1...8 (РР - pilot pattern). Каждому варианту относительной длительности защитного интервала соответствует несколько возможных опций размещения пилот-сигналов. Они динамически выбираются в зависимости от текущего состояния канала, что позволяет оптимизировать их количество. Выбор опти-мального способа позволяет уменьшить количество пе-редаваемой служебной информации на 1...2%.

Более плотное размещение пилот-сигналов может использоваться для снижения требуемого уровня С/N на входе приемника или для улучшения синхронизации. В последнем случае пилот-сигналы модулируются псевдослучайной последовательностью.

Еще одно любопытное нововведение - вращающиеся созвездия (rotated constellation). После того как сигнал COFDM сформирован, производится "вращение" соз-вездия в комплексной плоскости. Чтобы продемонстри-ровать принцип, можно упрощенно изобразить эту схе-му только для четырех точек комплексной плоскости созвездия, то есть для режима QPSK как это показано на рисунке 2.6. Модуляционный символ поворачивается в комплексной плоскости на определенный угол, зависящий от числа уровней модуляции (29° для QPSK, 16,8° - для 16-QAM, 8,6° для 64-QAM и arctg (1/16) для 256-QAM). Более того, перед началом вращения квадратурная Q координата каждого модуляционного символа циклически сдвигается в рамках одного кодового слова т.е. берется из предыдущего символа этого слова, Q-компонента первого символа становится равной Q-компоненте последнего.

Исполь-зование вращающихся созвездий может дать выигрыш до 7,6 дБ в отношении сигнал/шум.

Значительную долю расходов на передачу составляет стоимость электричества, питающего передатчики. OFDM-сигналы характеризуются относительно высоким отношением пиковой и средней мощностей. В связи с этим в Т2 включены две технологии, позволяющие снизить это отношение примерно на 20%. А это, в свою очередь, существенно снижает расходы на электропитание.

Для уменьшения отношения пиковой мощности к средней (PAPR) предлагаются два способа - АСЕ (Active Constellation Extension - расширение активного созвездия) и TR (Tone Reservation - сохранение тона). Чем меньше значение RAPR, тем выше КПД передатчика по мощности. Оба способа могут использоваться одновре-менно, однако первый предпочтительнее для созвездий с меньшим количеством векторов (QPSK), второй - с большим (QAM). У каждого способа есть и недос-татки. Использование АСЕ приведет к сниже-нию отношения сигнал/шум на входе приемного устройства, а применение TR вызовет уменьшение емкости канала, так как предполагает использование части несущих для передачи специаль-ных корректирующих сигналов.

Спецификация Т2 включает два дополнительных инструмента, которые в перспективе можно будет использовать для расширения кадра. Во-первых, структура кадра Т2 предусматривает возможность введения сигнализации для еще несуществующих типов кадров, которые будут предназначены для пока еще не определенных типов сигналов

То есть содержание этих кадров FEF (Future Extension Frames) пока не определено, а определена только структура заголовка. Включение соответствующей сигнализации в спецификацию Т2 позволит ресиверам первого поколения распознать и проигнорировать FEF-фрагменты. Но забронированное уже сегодня место обеспечит обратную совместимость первых систем передачи с будущими, в которых эта сигнализация будет переносить информацию о новых типах содержимого.

Т2 также включает сигнализацию, необходимую для будущего применения частотно-временного деления на слоты (TFS - Time Frequency Slicing). Хотя основная спецификация предусматривает прием без применения TFS, в сигнализацию включены отметки, которые позволят будущим ресиверам, оснащенным двумя тюнерами, работать с TFS-сигналами. Такой сигнал будет занимать несколько радиочастотных каналов, и разные фрагменты каждой из услуг будут в общем случае передаваться на разных частотах. Ресивер будет скачками перестраиваться с канала на канал, собирая фрагменты данных, относящихся к принимаемой услуге. Это позволит формировать пакеты с размерами, значительно превышающими допустимые для одного радиочастотного канала, что, в свою очередь, даст возможность выигрыша за счет статистического мультиплексирования значительного количества каналов и гибкости частотного планирования.

Сравнивая основные параметры при передаче сигналов в стандартах DVB-T и DVB-T2, можно сказать, что устойчивость к помехам, качество картинки, скорость передачи сигнала и другие показатели у сигнала в стандарте DVB-T2 примерно в 1,48 раза лучше DVB-T. Также неоспоримым преимуществом нового стандарта является то, что емкость сетей цифрового телевидения увеличивается как минимум на 30 % при той же инфраструктуре сети и частотных ресурсах.

Библиографический список:

1 Локшин Б.А. Цифровое вещание: от студии к телезрителю. М.: Компания Сайрус Систем, 2001.
2 Ник Уэллс, Крис Нокс. DVB-T2: Новый стандарт вещания для телевидения высокой четкости // Теле-Спутник. 2008. №11.
3 Серов А.В. Эфирное цифровое телевидение DVB-T/Н. СПб.: БХВ-Петербург. 2010.
4 Шахнович И. DVB-T2 новый стандарт цифрового телевизионного вещания // Связь и телекоммуникации. 2009. №6.
5 Walter Fischer. Digital video and audio broadcasting technology. A practical engineering guide. Springer. 2010.

Рецензии:

2.12.2013, 21:18 Назарова Ольга Петровна
Рецензия : Представлен анализ по стандартам. Рекомендуется к печати.

Консорциум DVB (расположен в Европе) разработал технологию DVB-T2, как расширение существующего стандарта DVB-T для обеспечения более эффективного использования частотного ресурса за счет интеграции передовых технологий обработки сигналов. При использовании нового стандарта ожидается до 50% увеличения скорости передачи данных при работе в той же полосе частот.

Основные особенности DVB-T2

Спецификация разработана прежде всего для приема на фиксированные наружные антенны и имеет такие же характеристики частотного спектра, как и у DVB-T, что предполагает возможность обратной совместимости с существующей инфраструктурой вещания...

Как и DVB-T, DVB-T2 использует модуляцию OFDM (ортогональное частотное уплотнение) и предоставляет набор режимов с разным количеством несущих (1k, 2k, 4k, 8k, 16k, 32k, 16k раширенный, 32k расширенный) и созвездиями модуляции (QPSK, 16QAM, 64QAM, 256QAM). Для защиты от ошибок DVB-T2 использует LDPC (проверка на чётность с низкой плотностью) и кодирование BCH (БЧХ — Боуза-Чоудхури-Хоквингхема). Новая техника, известная как повернутые созвездия, была введена для обеспечения дополнительной устойчивости в определенных условиях.

Стандарт DVB-T2 также требует внимательного обслуживания передающего оборудования. В частности в режиме 32k, генерируются высокие пики по мощности и, таким образом, сводится к минимуму эффективность усилителя (или он может даже выйти из строя). Для ограничения этих пиков без потери информации в спецификацию стандарта была введена специальная характеристика, называемая уменьшением PAPR (отношения пиковой мощности к средней).

Сравнение DVB-T2 и DVB-T

	DVB-T2	DVB-T
FEC	LDPC + BCH	CC + RS
Скорость кодирования	1/2, 3/5 , 2/3, 3/4, 4/5 , 5/6	1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8
Созвездие	QPSK, 16QAM, 64QAM, 256QAM	QPSK, 16QAM, 64QAM
Защитный интервал	1/4, 19/256 , 1/8, 19/128 , 1/16, 1/32, 1/128	1/4, 1/8, 1/16, 1/32
Размер FFT	1K , 2K, 4K , 8K, 8K ext. , 16K , 16K ext. , 32K , 32K ext.	2K, 8K
Распределенные пилот-сигналы	1% , 2% , 4% , 8% от общего количества несущих	8% от общего количества несущих
Непрерывные пилот-сигналы	0,35% от общего количества несущих	2,6% от общего количества несущих
Занимаемая полоса частот	1,7 ; 5; 6; 7; 8; 10 МГц	5; 6; 7; 8 МГц
Максимальная скорость	50,34 Мбит/с	31,66 Мбит/с

Архитектура системы DVB-T2

Основным отличием между системами DVB-T2 от DVB-T является то, что мультиплексор должен быть подключен к T2 шлюзу. Этот T2 шлюз принимает один или несколько мультиплексов, то есть по одному на PLP, от мультиплексора и инкапсулирует их в немодулированные кадры. Далее T2 шлюз посылает этот контент модулятору DVB-T2 с помощью протокола интерфейса модулятора T2-MI.

Структура кадра DVB-T2

DVB-T2 заимствует концепцую PLP (или канала физического уровня), введенную в спецификации DVB-S2. PLP — это физический канал, который может передавать один или несколько сервисов. Каждый PLP может иметь различные скорости передачи данных и параметры защиты от ошибок. Например, можно разделить SD и HD сервисы на разные PLP. Другим примером является стандарт DVB-NGH (New Generation Handheld), который будет основан на возможности использования нескольких PLP для включения вещания мобильного телевидения поверх DVB-T2.

Стандарт DVB-T2 определяет несколько профилей:

При необходимости можно определить тип (1 или 2) для каждого PLP, а затем соединить в T2 кадре PLP разных типов.

T2 кадр начинается с преамбул P1 и P2. Ниже показана структура T2 кадра.

Интерфейс модулятора DVB-T2

T2 шлюз инкапсулирует данные в немодулированный (BaseBand) кадр. Эти BB кадры отправляются на DVB-T2 модулятор с помощью специального протокола интерфейса модулятора DVB-T2 MI, структура которого показана ниже.

Тестирование DVB-T2

Тестирование спецификации началось в Великобритании в июне 2008 года. BBC, вместе с вещательной сетью операторов Arqiva и National Grid Wireless, осуществил первую тестовую передачу в стандарте DVB-T2. В сентябре 2008 года на выставке IBC (Амстердам) на стенде DVB был показан ряд презентаций о последних технологиях, которые отмечали последнии достижения, сделанные консорциумом DVB в сфере цифрового наземного ТВ вещания (DTT). Посетители стенда впервые увидели HD контент, кодированный с помощью H.264, и поставляемый через действующую сквозную систему наземного ТВ вещания, используя технологии DVB-T2.

В первых демонстрациях DVB три HD канала вещались в одном мультиплексе, каждый кодировался со скоростью 11 Мбит/с последней версией кодера H.264. Сигнал декодировался последними разработанными BBC демодулятором и декодером H.264, а затем показывался на HD мониторе.

На второй презентации ENENSYS Technologies, NXP Semiconductors и Pace были отмечены за самые надежные характеристики оборудования DVB-T2. Целью этой сквозной демонстрации было показать, как стандарт позволяет обрабатывать вводимые шумы и интерференцию и в таких условиях успешно обрабатывать сигнал DVB-T2, обеспечивая отличный прием.

Первая действующая передача с несколькими PLP была выполнена во время PlugFest, организованным Mediabroadcast в июне 2010 года.

Технические испытания DVB-T2 в Великобритании

BBC и Ofcom работали над реализацией различных изменений, необходимых для модернизации первого мультиплекса в регионе Гранады. В эти работы входили и технические испытания DVB-T2, которые были направлены на проверку стандарта DVB-T2 и определение предпочтительного режима передачи для утверждения в Великобритании. Испытания, которые включали в себя как лабораторные тесты, так и передачи в эфире, также служили и для обеспечения сигналом DVB-T2 разрабатываемого приемного оборудования, которое также необходимо было протестировать.

Для этого передатчик был недавно установлен для тестового вещания в стандарте DVB-T2 с телевизонной башни Хрустального дворца. За этим последовало успешное завершение сквозных лабораторных тестов от источника сигнала к экрану приемника, что стало возможным благодаря тесному сотрудничеству между Arqiva и ENENSYS. ENENSYS предоставил аппаратный модулятор DVB-T2, работающий в режиме реального времени, который был подключен к передающему оборудованию Arqiva.

Эта амбициозная программа будет также поддерживать сообщество производителей DVB-T2, предоставляя тестовое эфирное вещание для тестирования и разработки новых продуктов. Прототипы приемников DVB-T2 в ближайшее время станут доступны и будут готовы для использования в пилотном техническом проекте в течение ближайших недель или месяцев.

Утверждение нового стандарта DVB-T2

Британский телекоммуникационный регулирующий орган Ofcom решил обновить один мультиплекс наземного цифрового телевидения (Multiplex B) для работы сервиса Freeview HD, используя стандарты DVB-T2 и MPEG-4. Модернизированный мультиплекс будет способен доставлять HD сервисы BBC, ITV и Channel4. Ожидается, что со временем будет возможна доставка шести HD сервисов. Первые сервисы были запущены во время цифрового перехода (DSO) 2 декабря 2009 года.

В Финляндии DNA Oy получила лицензию на работу двух мультиплексов DVB-T2. Испытание было начато в декабре 2009 года в городе Лахти. Запуск в Финляндии был выполнен в ноябре 2010 года.

В Италии Europa7 запустила семь HD каналов весной 2010 года.

В некоторых странах, например, в Австрии, Турции, Сербии, Чехии, Индии, ЮАР, Кении, Шри-Ланке, Сингапуре, Словакии, России, Таиланде, Вьетнаме,Малайзии, Австралии уже утвердили или серьезно рассматривают DVB-T2.

Глоссарий DVB-T2

Аббревиатура	Расшифровка (англ.)	Расшифровка (рус.)
BB	BaseBand	Немодулированная, прямая (передача)
FEC	Forward Error Correction	Прямая коррекция ошибок
FEF	Future Extension Frame	Кадр будущего расширения
MISO	Multiple Input Single Output	Несколько входов — один выход
PAPR	Peak to Average Power Ratio	Отношение пиковой мощности к средней мощности
PLP	Physical Layer Pipe	Канал физического уровня
T2-MI	T2 Modulator Interface	Интерфейс модулятора T2
TI Block	Time Interleaving Block	Блок временного перемежения
TFS	Time Frequency Slicing	Частотно-временное разнесение
LDPC	Low Density Parity Check	Проверка на чётность с низкой плотностью
BCH	Bose Chaudhuri Hocquengham	Кодирование Боуза-Чоудхури-Хоквингхема

В общем случае расчет дальности приема чрезвычайно сложен. На дальность приема накладываются десятки факторов, включая даже время года и суток.

Тем не менее, специально для жителей Москвы , мы приводим 3 граничных графика (рис.1) для приема цифровых DVB-T2 пакетов (мультиплексов).

Все 3 графика построены для 3-х условий приема:

1 – дальнобойный прием (приемные антенны с коэффициентом усиления 16-18 дБ, класс "дальнобойные");

2 – средний прием (приемные антенны с коэффициентом усиления 10-12 дБ, класса балконных антенн);

3 – ближний прием (комнатная антенна «Дельта»).

Во всех случаях принято, что использована или активная антенна со встроенным мачтовым усилителем, или использован внешний малошумящий мачтовый усилитель (F=2 дБ). Разумеется, что использование более дорогостоящих «дальнобойных» антенн обеспечит много лучший (надежный) прием даже при любых всепогодных условиях и при многих лет эксплуатации. Чем выше цена антенны, тем более привлекательнее ее внешний вид и большая долговечность в использовании.

Длина кабеля снижения при наличии мачтового усилителя (любого типа) не имеет никакого значения ни на качество приема, ни на его «дальнобойность». При отсутствии мачтового усилителя длина кабеля снижения (особенно при работе на 2 и более телевизоров) играет уже очень важное значение.

При использовании комнатных антенн (Кусиления = 6 дБ) необходимо помнить, что стены (а радиоволны наверняка будут проходить через оконный проем или стены) обладают экранировкой (ослаблением радиоволн). В расчетах принят коэффициент радиоэкранирования в 6 дБ. На практике он может достигать 14…18 дБ. Иными словами это означает, что реальная дальность действия может быть снижена в 2-3 раза, в зависимости от места установки комнатной антенны и коэффициента радиоэкранной защиты стен.

Кривая с Кусиления=0 дБ соответствует распространенным активным комнатным зарубежным антеннам (как правило, они питаются от сетевого напряжения ~220 В/50 Гц). Такие антенны обладают нулевым коэффициентом усиления (без встроенного усилителя), но довольно эстетичны на внешний вид.

Для жителей регионов на рисунке ниже представлены аналогичные зависимости дальности приема R 0 в зависимости от высоты подъема приемной антенны h для разных высот установки передающих антенн - Н . Кривые построены для «дальнобойных» антенн при излучаемой мощности передатчика в 4 кВт на частоте 600 МГц.

Если у вас реальная мощность передатчика Р отличается от 4 кВт, то расчет реальной дальности приема необходимо скорректировать по формуле :
Полезно отметить, что если высота подвеса приемной антенны свыше 15 метров, то можно провести расчеты дальности приема R для высоты 15 м, а затем сделать перерасчет по формуле :

Так, для высоты подъема приемной антенны на 30 метров, дальность приема увеличивается примерно в 1,4 раза (например, с 48,3 км до 68,1 км).

В заключение приведем ряд полезных практических советов по цифровому DVB-T2 приему:

Совет 1
В настоящее время не имеет практического смысла устанавливать громоздкие антенны МВ диапазонов. С учетом появившегося цифрового DVB-T2 вещания выгоднее потратиться на одну единственную качественную антенну ДМВ в комплекте со встроенным или внешне подсоединяемым мачтовым усилителем.

Совет 2
Выбирайте мачтовый усилитель с коэффициентом усиления 12-20 дБ и минимальным коэффициентом шума (не более 3 дБ) . Если вы приобретаете мачтовый усилитель на рынке, то учитывайте тот факт, что там торгуют не специалисты. Поэтому, не слушая их рекомендаций старайтесь выбрать усилитель с максимальным током потребления (порядка 40-70 мА). Большему току потребления соответствует больший динамический диапазон (минимизация искажений).

Совет 3
Постарайтесь позаботиться, чтобы мачта, на которую крепится антенна, была заземлена. Желательно между антенной и мачтовым усилителем установить устройство грозозащиты . Если же прием осуществляется в доме, где уже предусмотрена штатная система грозозащиты, то никакой дополнительной системы вам не потребуется.

Совет 4
Желательно выбирать антенну с максимально возможным коэффициентом усиления . Данный критерий для диапазона ДМВ при приеме цифровых DVB-T2 сигналов является основным. При прочих равных условиях выбирайте антенну с минимальной ветровой нагрузкой и массой.

Совет 5
Старайтесь минимизировать длину кабеля снижения (между антенной и первым усилителем). Длина кабеля снижения в 5-10 метров для большинства практических применений считается допустимой.

Совет 6
Удобно использовать мачтовый усилитель с напряжением питания 5 В вместо традиционных 12 В или 24 В. Источник дистанционного питания 5 В присутствует практически в каждом DVB-T2 ресивере, что очень удобно, т.к. не требуется приобретение дополнительного источника питания.

Совет 7
Для нормальной читаемости цифровых DVB-T2 пакетов, вполне достаточно уровня сигнала на выходе антенны величиной 36 дБмкВ. Мачтовый усилитель служит только для компенсации потерь в кабеле снижения и разветвителе на несколько телевизоров.

Совет 8
Для увеличения дальности приема выбирайте приемную антенну с максимально возможным коэффициентом усиления и устанавливайте ее по возможности, максимально высоко относительно поверхности Земли . Мачтовый усилитель следует располагать как можно ближе к антенне или приобретать сразу активную антенну.

Покупая новый телевизор, вы можете увидеть на упаковке или на наклейке на телевизоре обозначения типа DVB-T, DVB-T2, DVB-C и подобные. Многие думают, что это просто очередные дополнительные функции у телевизора, типа улучшение качество изображения, звука и т.п.. Более осведомленные из сокращения DVB (Digital Video Broadcasting) поймут, что это как то связанно с цифровым телевидением. Но что же означают эти сокращения и так ли они важны? На самом деле они очень важны и нужны, поскольку делают возможным просмотр цифрового телевидения без лишних приставок и лишних затрат. В этой статье я расскажу, что такое цифровое телевидение, DVB, какие стандарты DVB бывают и способы подключения цифрового телевидения.

Начнем с начала, и ответим на вопрос что такое цифровое телевидение и в чем плюсы его использования?

Цифровое телевидение (от англ. Digital Television, DTV) - технология передачи телевизионного изображения и звука при помощи кодирования видеосигнала и сигнала звука с использованием цифровых каналов (Википедия). Привычное нам телевидение называется "аналоговым". Его основной недостаток в том, что телесигнал при передаче может сильно терять в качестве из-за различных помех. Я думаю всем знакомо при просмотре телеканала- рябь, проблемы со звуком, зависимость качества (а иногда и количества) каналов от погодных условий и т.д. Цифровой сигнал защищен от этого, и на телеэкране мы видим изображение очень хорошего качества. Помимо качественной картинки вы получаете пятиканальный звук, думаю знатоки оценят. Плюс к этому, вы получаете дополнительную информацию EPG (электронная телепрограмма)- дает информацию о текущей программе, и теле-гид на неделю или две. Вообщем это следующий виток в развитии телевидения и грех им не воспользоваться.

DVB (Digital Video Broadcasting) - это семейство стандартов цифрового телевидения, разработанных международным консорциумом DVB Project. Первоначально появилось DVB-S (спутниковое телевидение, более подробно об этом речь пойдет ниже), но со временем цифровой сигнал стали распространять не только со спутника, но и через телевизионные кабели и эфирное телевидение. Поскольку все эти три направления: со спутника, телевизионного кабеля и эфирного сигнала отличались частотными каналами, способами модуляции и т.д., их решено было разделить на стандарты, так появились сокращенияDVB-T, DVB-C, DVB-S .

ИЛИ

DVB-C (более новый DVB-C2 ) - Цифровое кабельное телевидение . Данный стандарт цифрового телевидения позволяет вам просматривать цифровые каналы, предоставляемые кабельным провайдером. Т.е. помимо аналоговых каналов ваш провайдер может параллельно предоставлять вам каналы в цифровом качестве и для их просмотра вовсе не обязательно покупать дополнительные приставки, поскольку большинство телевизоров поддерживает стандарт DVB-C. Стоит учесть, что у некоторых кабельных провайдеров цифровые каналы зашифрованы и для того, что бы их смотреть, необходимо приобрести карту доступа. Эта карта доступа вставляется либо в телевизор через CAM модуль (если таковая возможность есть в телевизоре), либо в приставку DVB-C.

ИЛИ

ИЛИ

Как вы можете заметить все стандарты подверглись модификации и появились следующие поколения (обозначается цифрой 2 на конце, например DVB-T, второе поколение DVB-T2). Это связано с тем, что прогресс не стоит на месте и мы хотим не просто цифровое телевидение, а цифровое телевидение в высоком качестве (высоком разрешение изображения). Следует учитывать поколение DVB используемое вашим телевизором, поскольку цифровое вещание работает в основном на втором поколении DVB. Т.е. если ваш телевизор поддерживает DVB-T, но не поддерживает DVB-T2, то вы не сможете просматривать эфирные цифровые каналы.

В чем основной плюс, наличия у телевизора поддержки различных цифровых стандартов?! Первое- это позволяет экономить деньги, поскольку, как я говорил ранее, не требуется покупка дополнительного оборудования или покупка будет стоит значительно дешевле, в случае с DVB-S, DVB-S2. Помимо этого вы будете пользоваться одним пультом от телевизора, что согласитесь значительно удобней чем двумя- от телевизора и цифровой приставки/ ресивера. Экономия места, поскольку нет необходимости использовать дополнительное оборудования.

Как вы можете заметить теперь цифровое телевидение доступно не только в крупных мегаполисах (для них доступны все три способа получить цифровое телевидение - DVB-T2, DVB-C, DVB-S2), но и удаленных деревнях (можно воспользоваться стандартами DVB-T2 или DVB-S2).

Россия, как и многие другие страны, постепенно переходит на цифровое телевидение. Этому есть ряд причин - как экономических, так и технических. Однако до сих пор не все жители понимают, как подключиться к цифровому телевидению, а также какие устройства могут принимать такой сигнал. Давайте разбираться, что такое DVB. Какие есть стандарты. Словом, давайте рассмотрим эту тему во всех подробностях.

Теория и история – откуда и почему взялось цифровое телевидение DVB

Долгие годы телевизоры принимали только аналоговый сигнал. В огромных «ящиках» не было никаких средств расшифровки цифрового потока, так как такового в те времена попросту не существовало.

Каждому телеканалу нужна была отдельная частота. Поначалу это не вызывало проблем, ведь в каждой стране существовало всего по два-три канала. Но постепенно их количество стало расти, да и технологии начали быстро развиваться. С наступлением XXI века людям уже стало недостаточно даже двух десятков телеканалов.

Да и качество картинки обычного эфирного телевидения стало не устраивать. Теперь уже хочется изображения с HD-разрешением. А ещё лучше - с ! Словом, стало понятно, что аналоговое телевидение отживает свой век.

Возможно, что вы об этом не знали, но первые лазерные диски содержали в себе аналоговую запись с фильмом. Размером такие диски были с виниловую пластинку. Но постойте! Почему мы вдруг заговорили о носителях информации? А просто именно здесь переход на цифровые данные заметен лучше всего.

Как-то незаметно на прилавках магазинов стали появляться DVD-диски с фильмами. На них видео записывалось уже в цифровом виде - то есть, вся информация стала состоять из нулей и единиц, при этом использовалось специальное сжатие. Это позволило значительно сузить ширину дорожки, заодно и сами носители стали заметно меньше.

Цифровое телевидение – картинка лучше, канал уже

С телевидением сейчас происходит то же самое. Как уже говорилось выше, аналоговому вещанию одного телеканала требуется одна частота. В цифровом же виде поток данных заметно меньше, даже при более высоком разрешении картинки.

В связи с этим на одной частоте может поместиться до полутора десятков телеканалов. Плюс к тому, всё это может снабжаться какими-то дополнительными текстовыми данными - например, программой телепередач на неделю вперед. Ну не чудо ли?

Россия в плане развития телекоммуникаций существенно опережает многие страны даже не третьего мира, хотя и отстает от некоторых соседей, например Беларуси. Это особенно заметно по качеству мобильной связи и низким ценам на соответствующие услуги. В связи с этим не удивительно, что тестирование цифрового телевидения в России началось в далеком 2000 году.

С тех пор произошло обновления стандарта вещания (на смену DVB-T пришел DVB-T2, о преимуществах которого мы поговорим ниже), а также были запущены два мультиплекса (тоже отдельная тема). В какой-то момент правительство Российской Федерации хочет совсем отключить аналоговое вещание телеканалов.

Однако случиться это должно лишь после того, как соответствующее оборудование появится у 95% населения страны. Когда это случится - непонятно. Ведь до сих пор некоторые бабушки и дедушки продолжают использовать обычный кинескопный телевизор, не подозревая о том, что к нему можно подключить ТВ-приставку, существенно улучшив качество картинки, а заодно избавив от необходимости покупать журнал с программой телепередач.

Стандарты вещания: DVB-T, DVB-T2, DVB-S, DVB-S2

Сначала следует разобраться с тем, в каких стандартах вещает цифровое ТВ. Сразу оговоримся, что речь сейчас идет о сигнале, распространяющемся по воздуху - от ближайшей телевизионной башни. Дело в том, что на цифровой метод вещания уже достаточно давно перешли кабельные и спутниковые операторы.

Но ими используются собственные стандарты: это DVB-C (а некоторые операторы вещают через IPTV) и DVB-S2 соответственно. Хотите подключить кабель к телевизору напрямую? Тогда покупайте устройство с поддержкой соответствующего стандарта. В противном случае придется покупать или арендовать ресивер.

Итак, возвращаемся к эфирному цифровому телевидению. Изначально его вещание происходило в стандарте DVB-T. Но малая емкость использующихся этим стандартом частот быстро дала о себе знать.

Поэтому примерно с 2012 года практически по всей России вещание цифрового ТВ осуществляется в стандарте DVB-T2. Исключение составляла лишь Москва - здесь одновременное вещание в двух стандартах осуществлялось вплоть до 2015 года.

Стандарт DVB-T2 обладает повышенной емкостью. Это значит, что при его использовании на одной частоте может вещать большее число телеканалов. Также в этом стандарте доступен телетекст, если таковой поддерживается каким-то каналом.

Наконец, в сигнале DVB-T2 содержится программа телепередач - настолько подробная, насколько это возможно в электронном виде. То есть, вы можете нажатиями кнопок на пульте ДУ узнать о том, что будут показывать на определенном канале, допустим, в ближайшую среду.

Пожалуй, это всё что вам нужно знать о стандартах цифрового вещания. Если вы находитесь в поисках ТВ-приставки, то точно не ошибётесь - поддержку DVB-T2 имеют все выпускаемые сейчас модели. Это можно сказать и о новых ЖК-телевизорах.

А вот достаточно старые модели могут оказаться ограниченными лишь стандартом DVB-T, бесполезным на территории России. Поэтому при покупке устройства с рук обязательно ознакомьтесь с его техническими характеристиками.

Отдельно следует заметить, что какая-то особенная антенна для приема сигнала цифрового ТВ не нужна. Подойдет абсолютно любая комнатная модель. Качество приема сигнала зависит от конструкции антенны, материала, из которого состоят стены дома, и расположения телевизионной башни. Само собой, лучше вывести антенну на улицу - это сделает прием сигнала более стабильным.

Использование ТВ-ресивера DVB, чтобы не покупать телевизор

Как уже говорилось выше, у многих жителей России до сих пор сохранились ЭЛТ-телевизоры. Более того, кинескопные модели до сих пор используются - на них смотрят телевидение, либо к ним подключается, например, DVD -плеер.

Когда-нибудь передача аналогового сигнала обязательно будет отключена (в России это может произойти 30 марта 2018 года). Но это не значит, что пузатый телевизор после этого можно будет отправить на свалку. Никто ведь не запрещает подключить к нему или, как её ещё называют, ресивер.

Прибор этот очень прост в освоении, да и стоит он весьма недорого - от 1 до 2 тыс. рублей, в зависимости от качества изготовления и функционала. Выглядит практически любая ТВ-приставка в виде небольшой коробочки, управление которой осуществляется при помощи обычного пульта ДУ.

К телевизору она подключается либо при помощи так называемых «тюльпанов», либо через HDMI-разъем. Картинку следует искать на отдельном канале, который обычно называется производителем телевизора AV1. При первом включении приставки потребуется поиск телеканалов.

Это можно сделать в ручном режиме, если вам известны конкретные частоты сигнала, распространяемого в вашем населенном пункте. Но лучше воспользоваться автопоиском - это гораздо проще.

Впрочем, рассказывать во всех подробностях о ТВ-приставках мы здесь не будем. Дело в том, что «Смартбобр» планирует посвятить им отдельную статью. Добавим лишь, что существуют разные ТВ-ресиверы - для приема кабельного или спутникового ТВ предназначены отдельные модели. Не путайте их с приставками для DVB-T2!

Мультиплексы в России

Мы уже упомянули о том, что на одной частоте в случае с цифровым ТВ может содержаться до полутора десятков каналов. Это называется пакетом или мультиплексом. В России на орбиту вывели спутники с двумя мультиплексами. В состав первого вошли самые главные федеральные и несколько дополнительных телеканалов.

Первый мультиплекс

Вот полный список телевизионных каналов, доступных тем, кто может в своём населённом пункте поймать сигнал первого мультиплекса:

• Первый канал - вещает в формате 16:9, владельцем является ОАО «Первый канал»;
• Россия-1 - вещает в формате 16:9, но некоторые региональные включения могут быть в формате 4:3, владельцем канала является ФГУП «ВГТРК»;
• Матч ТВ - используется формат 16:9, владельцем является АО «Газпром-Медиа Холдинг»;
• НТВ - вещает в формате 16:9, владельцем является одноименное акционерное общество;
• Пятый канал - картинка отображается в формате 4:3, владельцем является ОАО «Телерадиокомпания „Петербург“»;
• Россия-К - вещает в формате 4:3, канал принадлежит ФГУП «ВГТРК»;
• Россия-24 - вещание осуществляется в формате 16:9, владельцем канала является ФГУП «ВГТРК»;
• Карусель - вещание осуществляется в формате 16:9, владельцем является ЗАО «Карусель»;
• ОТР - вещает в формате 16:9, владельцем является АНО «Общественное телевидение России»;
• ТВ Центр - вещает в формате 16:9, каналом владеет АО «Телекомпания „ТВ Центр“».

Также посредством первого мультиплекса, официально называющегося РТРС-1, можно послушать радиостанции «Вести ФМ», «Радио Маяк» и «Радио России», принадлежащие ВГТРК или её филиалам.

Второй мультиплекс

Второй эфирный мультиплекс, или РТРС-2, был официально запущен в 2015 году. Как и первый, он является бесплатным и открытым для приема. Этот мультиплекс состоит из десяти следующих телеканалов:

• РЕН ТВ - формат кадра 16:9;
• Спас - вещает в формате кадра 4:3;
• СТС - используется формат кадра 4:3;
• Домашний - формат кадра 4:3;
• ТВ-3 - используется формат кадра 4:3;
• Пятница! - вещает в формате 4:3;
• Звезда - вещает в формате кадра 16:9;
• Мир - используется формат 16:9;
• ТНТ - вещает в формате кадра 16:9;
• Муз-ТВ - вещание осуществляется в формате 4:3.

Запуск третьего мультиплекса телевидения приостановлен по экономическим причинам. Тем не менее, свой мультиплекс появился в Республике Крым и Севастополе - на данный момент он состоит из восьми телеканалов, в числе которых Первый Севастопольский, СТВ, Первый Крымский и ЛДПР-ТВ.

В Москве вещает один экспериментальный мультиплекс. Он состоит всего из одного телеканала, но зато его . При этом используется кодек HEVC, а битрейт достигает 30 Мбит/с. Будущее мультиплекса предсказать невозможно, так как его частота в соседнем районе Московской области используется мультиплексом РТРС-2.

В чём сложности с запуском полноценного третьего мультиплекса? Во-первых, для него остро не хватает частот. Эта сложность пропадет, когда в России полностью исчезнет аналоговое вещание, потребляющее огромное количество частот, так необходимых третьему и последующим мультиплексам.

Во-вторых, пока совершенно непонятно, какие ещё телеканалы стоит делать общедоступными. В-третьих, пока нужно расширить зону покрытия у второго мультиплекса, а уже потом думать о создании третьего.

Покрытие цифровым ТВ в России

На данный момент прием первого мультиплекса осуществляется во всех крупных городах России. Более того, покрытие имеется и в большинстве поселков. Грубо говоря, сейчас уже практически все существовавшие ранее телевышки распространяют и цифровой сигнал.

Более того, много по стране построено и новых вышек, заточенных строго под DVB-T2. Именно поэтому отключить аналоговый сигнал можно хоть завтра - проблема лишь в находящемся на руках у жителей России оборудовании.

Со вторым мультиплексом всё сложнее. Его сигнал распространяется в основном лишь по крупным городам - центрам областей, краёв и республик, а также примыкающих к ним населенным пунктам. Их жителям доступны в общей сложности 20 телеканалов. Доступ к большему их количеству можно получить лишь посредством подключения к спутниковому или кабельному оператору.

Увидеть карту покрытия цифрового эфирного телевидения воочию можно на сайте rtrs.ru - там можно узнать о ближайших к вам вышках, а также о том, какие именно мультиплексы вещаются с их помощью. Именно по этой карте можно оценить, стоит ли покупать ТВ-приставку для использования где-нибудь на даче в 50 км от Калуги.

Заключение

Цифровое эфирное телевидение - это, несомненно, новая эпоха. Теперь вы знаете о том, как подключить цифровое ТВ, даже если ваш телевизор заточен лишь под «аналог».

С помощью DVB-T2 можно наслаждаться лучшим качеством картинки и звука. Но нужно не забывать, что этот стандарт ограничен. Если вам нужно большое количество телеканалов, то следует подумать о «кабеле» или «спутнике».

А вы смотрите цифровое ТВ? Или вы отдаете предпочтение аналоговому сигналу? Или, быть может, вы вовсе потребляете контент лишь при помощи интернета? Поделитесь своим мнением в комментариях.