85863

Разработка проекта системы наземного телевизионного вещания на территории посёлка «Дубовое» Белгородской области

Курсовая

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Основной целью развития телерадиовещания до 2015 года является обеспечение населения многоканальным вещанием с гарантированным предоставлением обязательных общедоступных телевизионных каналов и радиоканалов заданного качества, что позволит государству реализовать функции по обеспечению...

Русский

2015-03-31

5.36 MB

10 чел.

Введение

Основной целью развития телерадиовещания до 2015 года является обеспечение населения многоканальным вещанием с гарантированным предоставлением обязательных общедоступных телевизионных каналов и радиоканалов заданного качества, что позволит государству реализовать функции по обеспечению конституционного права граждан на получение информации.

Для достижения указанной цели государство реализует следующие основные функции:

-создание условий для обеспечения граждан России социально значимой информацией;

-определение технической политики вещания;

-обеспечение функционирования инфраструктуры аналогового эфирного вещания до полного перехода на цифровые технологии;

-конверсия радиочастотного спектра и частотно-территориальное планирование;

-создание условий для развития новых видов телевизионной и радиотрансляции, включая трансляцию мобильного и интернет-телевидения, телеканалов высокой четкости и спутниковую непосредственную телерадиотрансляцию;

-определение этапов и сроков перехода на цифровой формат вещания;

-разработка механизмов управления реализацией Концепции;

-совершенствование нормативной правовой базы, в том числе:

-определение единых правил лицензирования вещания независимо от способов и технологий трансляции;

-определение правил лицензирования деятельности в области оказания услуг связи для целей телерадиовещания.

Принятие государством четких правил развития цифрового вещания, включая введение механизма государственного финансирования распространения обязательных общедоступных телевизионных и радиоканалов, позволит вещателям и операторам связи за счет собственных средств максимально быстро создать необходимую инфраструктуру для цифрового телерадиовещания.

Целью данной курсовой работы является разработка проекта системы наземного телевизионного вещания, которая обеспечивала бы устойчивый прием программ цифрового телевидения на всей территории посёлка «Дубовое» Белгородской области.

Применение цифрового телевидения обеспечивает ряд преимуществ по сравнению с аналоговым телевидением:

  •  Повышение помехоустойчивости трактов передачи и записи телевизионных сигналов
  •  Уменьшение мощности передатчиков
  •  Существенное увеличение числа ТВ программ, передаваемых в том же частотном диапазоне
  •  Повышение качества изображения и звука ТВ приёмниках
  •  Создание ТВ систем с новыми стандартами разложения изображения (телевидение высокой чёткости)
  •  Расширение функциональных возможностей студийной аппаратуры
  •  Передача в ТВ сигнале различной дополнительной информации
  •  Создание интерактивных ТВ систем, при пользовании которыми зритель получает возможность воздействовать на передаваемую программу (например, видео по запросу)
  •  Функция "В начало передачи"
  •  Архив ТВ-передач и Запись ТВ-передач
  •  Выбор языка и субтитров

Основной задачей данной курсовой работы является выбор оптимального способа и технологии доставки телевизионных программ ко всем абонентам района.

  1.  Анализ местности посёлка «Дубовое» Белгородской области.

Климат умеренно-континентальный с довольно мягкой зимой, со снегопадами и оттепелями и продолжительным летом. Средняя годовая температура воздуха +6 градусов. Самый холодный месяц — январь. Безморозный период составляет 155—160 дней, продолжительность солнечного времени — 1800 часов. Почва промерзает и нагревается до глубины 0,5—1 метр. Количество осадков составляет в среднем 540—550 мм в год.  Самые дождливые месяцы - июнь и июль.

Поселок Дубовое (рис. 1) расположен на юго-западных склонах среднерусской возвышенности  в 3 километрах от города Белгород. Поверхность - пологоволнистая эрозионная равнина.  С каждым годом поселок развивается, строятся новые дома, благоустраиваются улицы. Работа идет во всех направлениях. В поселке насчитываются 1670 индивидуальных жилых дома. Наряду с построенными двухэтажными домами ведется интенсивное строительство пятиэтажных домов, новых микрорайонов Западный-1, Западный-2, Новый, Лучезарный, Новодубовской и др. Одновременно ведется строительство и одноэтажных домов с приусадебными участками, что в наибольшей степени отвечает запросам сельского жителя. Общая численность населения составляет 6781 человек.  Площадь обжитой территории района — 15 км². Высота застроек не превышает 20 м.

 

         Рис. 1 Снимок со спутника (рельеф п. Дубовое)

При анализе местности по фотоснимку со спутника (рис.1) было выявлено, что рельеф местности в п. Дубовое холмистый, с многочисленными неровностями, впадинами и возвышенностями. Высота рельефа изменяется от 190 до 160 м.  Имеется три зоны радиотени (показаны стрелками), где приём сигнала неуверенный.

В ходе курсового проекта необходимо решить задачу обеспечения всей территории района уверенным приёмом ТВ сигнала. Также необходимо увеличить количество телевизионных каналов, которые смогут принимать абоненты (на данный  момент абоненты района имеют возможность принимать 8 каналов).

  

  1.  Выбор способа доставки и распределения транслируемого контента.

Существует несколько способов доставки телевизионного контента в район:

  •  использование существующей системы аналогового вещания из   

    Белгорода.

  •  использование каналов спутниковой системы телевещания.

Современные системы телевизионного вещания развиваются в трех направлениях:

первое - интенсивный рост числа коллективных и индивидуальных установок спутникового телевизионного вещания;

второе - внедрение широкополосных сетей кабельного телевидения в полосе 5...862 МГц, способных предоставить телезрителю до 100 и более телевизионных программ;

третье - внедрение и развитие наземного ТВ при реализации систем, так называемого сотового телевещания (системы MMDS - Multichannel Microwave Distribution System - многоканальные, микроволновые системы распределения, LMDS - Local Multipoint Distribution System - локальные многоточечные системы распределения, MVDS - Multipoint Video Distribution System - многоточечные системы распределения телевизионных программ).

Рассмотрим подробней  виды сотового телевещания:

Система MMDS.

        Аббревиатура MMDS имеет несколько значений. Наиболее часто используется Microwave Multipoint Distribution System (MMDS) – микроволновая (СВЧ) многоточечная дистрибутивная система.

В настоящее время в России для вещания в прямом канале выделен диапазон 2,5 – 2,7 ГГц (24 канала с полосой в 8 МГц). Для реверсного канала (в случае интерактивной MMDS) выделяется участок частот в диапазоне 2,1 – 2,3 ГГц.

К достоинству MMDS следует отнести:

  •  Простоту доставки TV сигналов до абонента при охвате значительной площади.
  •  MMDS обладает относительно низкой стоимостью передающего оборудования, в основном зависящей от числа транслируемых каналов, мощности передающих устройств и вида MMDS.

При низкой канальной мощности передатчика (обычно не более 100 Вт) удается охватить значительную зону вещания (до 50-70 км) за счет высокого коэффициента усиления приемной антенны (18…25 dB). При этом важно выбрать правильное место установки антенной системы с учетом требуемой санитарной зоны (обычно не более нескольких десятков метров) и рельефа местности.

На практике используются два варианта структурного построения MMDS: одноканальная ( рисунок 2) и многоканальная ( рисунок 3).

Рис. 2. Структурное построение одноканальной MMDS

Рис. 3. Структурное построение многоканальной MMDS

В одноканальном варианте для передачи n каналов применяется n передающих устройств, включающих модулятор (иногда его именуют возбудитель) и собственно канальный передатчик, а суммирование мощностей от всех передатчиков осуществляют в сумматоре.

В многоканальном варианте передаваемые n каналов сначала поступают на свои модуляторы, далее из них формируется групповой сигнал, который и подается на широкополосный передатчик.

Очевидно, что многоканальный вариант экономически более выгоден, однако следует учитывать, что с увеличением числа каналов канальная мощность снижается примерно в 2n  раз. Многоканальные передатчики целесообразно использовать в небольших городах и селениях городского типа, в которых радиус зоны покрытия не превышает 6-10 км.

В качестве источников сигнала используют традиционные головные станции, которые применяются и при построении сетей кабельного телевидения (СКТ).

При необходимости увеличения зоны охвата или при наличии теневых зон, устанавливаются ретрансляторы, работающие в автономном режиме.

Ретрансляторы (трансиверы) для систем MMDS представляют собой комбинацию приемника и маломощного передатчика. С учетом автономности работы ретранслятора, его часто выполняют в герметичном пыле - влагозащищенном корпусе и размещают непосредственно вблизи антенны с целью минимизации потерь в кабеле.

В настоящее время MMDS следует рассматривать как мультисервисную беспроводную (WireLess) систему телевидения, т.е. по полной аналогии с СКТ. Такая двунаправленная система должна в обязательном порядке иметь возможность подключения беспроводной головной системы модемов (WMTS – Wireless Modem Termination System), работающей по стандарту DOCSIS 3.0 WMTS.

Структурная схема интерактивной MMDS должна в обязательном порядке включать в себя:

  •  передатчик;
  •  приемник;
  •  головную станцию;
  •  WMTS, в сочетании с необходимыми серверами (рисунок 4).

Рис. 4. Структурная схема MMDS

Под головной станцией подразумевается комплект (набор) головного оборудования (ГО), необходимого для формирования группового сигнала (т.е. набора каналов, различающихся по частоте, контентному содержанию, целевому назначению, формату модуляции и т.п.), пригодного для трансляции в HFC (гибридные оптико-коаксиальные) сетях.

Таким образом, можно сделать следующие выводы:

  •  Системы MMDS по своему структурному построению очень близки к традиционным кабельным сетям (СКТ). Принципиальное отличие заключается в замене кабельных участков на эфир.
  •  В MMDS могут транслироваться все виды сигналов, используемые и при построении СКТ: AM TV, DVB-C, DVB-T, DVB-H и другие.
  •  MMDS обладает более низкой стоимостью и значительно меньшими временными затратами в сравнении с СКТ. Однако MMDS предусматривает использование индивидуальных (или коллективных на небольшое число абонентов) антенн. А это влечет за собой неизбежное снижение числа подключаемых абонентов (включая и возможное наличие теневых зон).
  •  Значительно большими коммерческими возможностями обладают интерактивные MMDS, предусматривающие обязательное наличие реверсного канала (по проводной  телефонной линии или по эфиру, например, GSM).
  •  Большей зоной охвата обладают канальные MMDS в сравнении с диапазонными. Однако последние обладают более низкой стоимостью.
  •  Для увеличения зоны охвата (а также увеличения возможностей и качества предоставления мультисервисных услуг) более экономичным является включение нескольких маломощных MMDS по схеме ячеистой структуры. При этом не только снижается стоимость системы в целом, но и облегчаются условия получения лицензии на вещание.
  •  Весьма значительными преимуществами обладают MMDS, у которых конечный усилитель мощности выполнен в пыле - влагозащищенном корпусе и устанавливается в специальном контейнере в непосредственной близости от передающей антенны.

Система MVDS

           MVDS (Multipoint video distribution system) представляет собой широкополосную систему беспроводных телекоммуникаций типа «точка - многоточка», основным предназначением которой является передача видео (в т.ч. ТВ-программ). Сегодня в системе MVDS к видеосигналу с помощью IP - инкапсулятора можно добавить Internet, голос по IP и другие типы сервисов. Поэтому постепенно стираются различия между системами LMDS и MVDS, хотя первоначально первая из них предназначалась для широкополосной передачи в основном данных, а вторая (MVDS) – только видео.

MVDS можно перевести как «многоточечная распределительная система видео». По своей сути MVDS - это сотовая система передачи информации для фиксированных абонентов на основе радиоканала миллиметрового диапазона волн. По принципу своей организации MVDS копирует принцип организации сети в мобильной сотовой связи. Для покрытия определенной территории (обычно города) разворачивается сеть перекрывающихся сот, в центре каждой из которых устанавливается базовая станция (БС). Одна БС позволяет охватить район в виде окружности (в реальности – это многоугольник) с радиусом в несколько километров и подключить несколько тысяч абонентских станций (АС). Сами БС объединяются друг с другом высокоскоростными наземными каналами связи либо радиоканалами.

В последнее время все большее внимание уделяется системам беспроводной передачи на частотах выше 20 ГГц. В этой области стандартно используются диапазоны 25-32 ГГц и 40,5-42,5 ГГц.

 Наиболее выгодным качеством систем MVDS является ширина предоставляемого диапазона — 2 ГГц. Это в два с лишним раза превышает диапазон наземного вещания и в 10 раз — частотную полосу систем MMDS.

Однако распространение сигналов в области 40 ГГц имеет свои особенности, которые во многом определяют специфику построения систем MVDS. Затухание миллиметровых волн в атмосфере значительно выше, чем метровых и дециметровых, и сильно зависит от климатических воздействий.

Еще одной особенностью волн этого диапазона является прямолинейность их распространения. Они не способны огибать даже небольшие препятствия, а напротив — отражаются от них практически без искажений. Практика показала, что на частоте 40 ГГц удовлетворительно принимаются сигналы, прошедшие 4-кратное отражение. Это свойство может использоваться при проектировании высокочастотных систем раздачи сигнала.

Малый радиус распространения миллиметровых волн определил применение техники MVDS в сетях с маломощными передатчиками, построенных по сотовому принципу. Широкая полоса в сочетании с сотовой структурой делает эту технику очень подходящей для организации интерактивных мультимедийных сетей, включающих телевидение, телефонию, видеоконференции, высокоскоростной доступ к Интернет и передачу данных.

Аппаратура MVDS может использоваться как самостоятельно, так и в составе гибридных кабельных сетей, для организации последней мили.

В системах MVDS могут применяться как аналоговый, так и цифровой способы передачи информации, а также различные системы модуляции. Однако для целей построения мультимедийных сетей актуальна разработка чисто цифровых систем, совместимых со стандартами DVB-С или DVB-S. 

Можно выделить 2 типа систем: кабельные и спутниковые.

В «кабельном» типе систем применяются QAM модуляция и ширина каналов 8 МГц, а в «спутниковом» — QPSK модуляция и ширина канала 36-40 МГц.

Спутниковый вариант MVDS позволял передавать до 30 ТВ каналов стандартного качества и обеспечивал прием сигнала на 25-сантиметровую рупорную антенну в радиусе 10 км, а кабельный — до 100 каналов, но на расстояние до 4.5 км при условии приема на 60-сантиметровую антенну.

Спутниковый вариант MVDS также имеет свои преимущества. Он больше подходит для раздачи спутникового сигнала. Кроме того, и это самое главное, он позволяет формировать ячейки большего радиуса, что приводит к экономии дорогостоящих передатчиков. Этот вариант больше подходит для сельской местности с малой плотностью застройки.

Мультимедийная сеть MVDS строится на базе головной станции. При формировании информационных потоков могут использоваться самые разнообразные источники — Интернет, эфирные, кабельные и спутниковые телевизионные каналы, различные местные источники информации. Аналоговые сигналы преобразуются в цифровой вид в MPEG-2 кодерах. Формирование сервисной информации, канальное кодирование и модуляция осуществляются в соответствии с одним из двух стандартов — DVB-С или DVB-S.

На рисунке 5 изображена типичная структурная схема передающей и приемной частей системы MVDS. После формирования цифровых пакетов, каналы модулируются и объединяются для подачи к широкополосным передатчикам. Возможно также использование индивидуальных передатчиков. В передатчике спектр сигнала переносится в область 40 ГГц (это происходит за один или два этапа), усиливается и передается к антенне. Базовые станции могут оборудоваться набором секторных антенн. Это позволяет усилить мощность передаваемого сигнала и обеспечить нужную зону покрытия.

Рис. 5. Структурная схема системы MVDS.

Мощность твердотельных усилителей, применяемых в передатчиках MVDS, очень невелика. В канальных передатчиках она измеряется десятками мВт, а в групповых, предназначенных для передачи сотни каналов, — единицами Вт.

Раздача сигнала к сотовым передатчикам может производиться по оптоволокну, маломощным релейным линиям или с помощью самой MVDS.

У абонента устанавливается антенна, монтируемая на стене здания, малошумящий конвертер и стандартный ресивер. Для приема могут использоваться антенны различной конструкции - рупорные, микрополосковые или параболические.

Система LMDS.

LMDS представляет собой широкополосную систему беспроводных телекоммуникаций типа «точка-многоточка», которая функционирует в диапазоне частот 25-27 Ггц. Система LMDS предназначена для одно- или двусторонней передачи голоса, данных, Интернет-трафика и видео. На сегодня широко распространенного русского акронима для LMDS не существует.

По своей сути технология LMDS - это сотовая система передачи информации для фиксированных абонентов на основе радиоканала миллиметрового диапазона волн. По принципу своей организации система LMDS копирует принцип организации сети в мобильной сотовой связи. Для покрытия определенной территории (обычно города) разворачивается сеть перекрывающихся сот, в центре каждой из которых устанавливается базовая станция (БС). Одна БС системы LMDS позволяет охватить район в виде окружности (в реальности – это многоугольник) с радиусом в несколько километров и подключить несколько тысяч абонентских станций (АС). Сами БС в системе LMDS объединяются друг с другом высокоскоростными наземными каналами связи либо радиоканалами.

Размеры круглой ячейки (зоны покрытия) обычно зависят от системного усиления радиочастотного оборудования, коэффициентов усиления передающих и приемных антенн, потерь в гидрометеорах, которые свойственны региону, в котором располагается система LMDS, и отношения сигнал/шум, требующегося для нормальной работы системы. В отсутствие препятствий радиус ячейки может находиться между 2км и 8км. В практических системах препятствия, такие как здания, растительность и детали рельефа местности, могут заблокировать сигнал в каком-либо из направлений. В таком случае форма ячеек будет нерегулярной и даже иметь «прорези» на границе ячейки, где сигнал от концентратора не может быть принят. Для максимизации возможной площади покрытия необходимо хорошее планирование покрытия, для чего могут быть изготовлены пакеты программ, использующих цифровые карты. В отдельных случаях для реализации режима «прямой видимости» с концентратором используются небольшие активные или пассивные ретрансляторы, расположенные внутри ячейки. Как альтернатива этому большие отражающие поверхности могут использоваться в качестве пассивных отражателей. При этом потери вследствие отражения будут зависеть от неровности поверхности.

Дополнительную возможность могут предоставить сильно перекрывающиеся ячейки. Такое решение позволяет интеллектуальным системам в условиях ухудшения прохождения в любой из ячеек использовать альтернативные трассы передачи, которые могут позволить части абонентов, находящихся в зоне действия данного концентратора, принять сигнал от другого концентратора.

Несмотря на то, что спектр LMDS является достаточно широким по отношению к частотным диапазонам, предназначенным для систем точка-точка (PTP) и PMP, работающих на более низких частотах, для увеличения информационной емкости часто используется деление на секторы.

Структурная схема сети LMDS включает четыре основных элемента:

-оборудование базовой станции;

-радиочастотное оборудование;

-оборудование абонентской станции (CPE);

-система управления сетью.

На рисунке 6 показана коммуникационная цепочка основных подсистем и соединяющие их интерфейсы. В состав оборудования концентратора (Hub) обязательно входят маршрутизатор, с помощью которого производится соединение между беспроводной и проводной сетями, а также переключатель ATM (Switched Network).

Модем (Hub modem) выполняет следующие функции: мультиплексирование, скремблирование, кодирование и модуляцию для нисходящих данных и обратные им операции для восходящих данных. Модем подключается к радиочастотному оборудованию посредством интерфейса на промежуточной частоте (IF). Частота IF обычно находится в пределах между 950МГц и 2150МГц.

Рис. 6 Структурная схема системы LMDS на физическом уровне.

В состав радиочастотного оборудования входят: блок повышающего и понижающего конверторов, усилитель мощности (HPB), малошумящий усилитель (LNA) и фильтры. В высокочастотном диапазоне наблюдаются значительные потери в радиолиниях, так что RF элементы стремятся располагать поближе к антенне. За счет использования режима с множеством несущих в одном трансивере увеличивается пропускная способность, а также снижается стоимость и сложность оборудования.

Абонентское оборудование (CPE) состоит из блока внешней установки (ODU) и внутреннего блока (IDU). В свою очередь, ODU состоит из антенны диаметром 25-30см и блока RF. Блоки ODU и IDU соединяются с помощью интерфейса CPE IF. Модем CPE обрабатывает данные для реализации стандартных интерфейсов, таких как, например, T1 или E1.

Система управления сетью (NMS) производит мониторинг жизнеспособности и параметров системы LMDS за счет служебных приложений и приложения управления. Функции NMS включают в себя: организацию работы сети, администрирование, а также распределение и предоставление услуг. Служебные приложения – это программа управления, части которой распределены по всем элементам сети. Приложение управления – это единственное из приложений, которое предполагает использование графического интерфейса пользователя. Оно позволяет оператору видеть всю сеть доступа и оптимизировать ее параметры.

Таким образом, основные преимущества технологии LMDS следующие:

  •  Во-первых, LMDS - это беспроводная система, не требующая прокладки достаточно дорогостоящих кабельных линий связи.
  •  Во-вторых, оперативность развертывания, - сеть LMDS может быть развернута за малый промежуток времени.
  •  В-третьих, при возникновении необходимости переезда в другой район система может быть в короткие сроки демонтирована и установлена в другом месте. Если новое место обслуживается оператором LMDS, то достаточно будет переставить только абонентский терминал.
  •  В-четвертых, относительно невысокая стоимость. Стоимость развертывания абонентского терминала и абонентская плата за канал LMDS меньше, чем за аналогичные по скорости передачи проводные каналы.

LMDS относится к системам технологий прямой видимости. Ее работа зависит не только от мощности передатчика, но и от рельефа местности, окружающих объектов и погодных условий. И если волны низких частот огибают препятствия: деревья, стены, холмы, - то миллиметровые волны, используемые в сотовом телевидении, отражаются от них. Прием в таких теневых зонах становится затруднителен или вовсе невозможен.

         При сравнительном анализе всех 3-х систем, в данном  проекте было принято решение использовать для распределения контента технологию MVDS (рисунок 5). Решение было принято с учётом следующих факторов:

- Изначально система MVDS предназначена для передачи видео сигнала ( в т.ч. ТВ программ)

- Ширина предоставляемого частотного диапазона — 2 ГГц.

- MVDS подходит для раздачи спутникового сигнала.

- Система позволяет формировать ячейки большего радиуса, что приводит к экономии дорогостоящих передатчиков.

- Этот вариант больше подходит для сельской местности, какой и является п. Дубовое.

-Спутниковый вариант MVDS позволит передавать до 30 ТВ каналов стандартного качества.

Таблица   1. Основные технические характеристики аналоговых и цифровых систем MVDS

Технические характеристики системы

Аналоговая ЧМ

Цифровая 4-ФМ (QPSK)

Мощность передатчика, Вт

4

4

Усиление передающей антенны, дБ

8

8

Число частотных каналов

24

6

Число передаваемых ТВ программ

24

24

Запас на потери в осадках, дБ/км

2,1

2,1

Усиление приемной антенны, дБ

33

33

Запас на юстировку антенны, дБ

2

2

Полоса пропускания приемника, МГц

27

33

Коэффициент шума приемника, дБ

6

6

Пороговое отношение сигнал/шум, дБ

12

6,8

Максимальный радиус зоны обслуживания, км

3

6

Основные технические параметры оборудования систем MVDS:

Передатчики. В качестве усилительных элементов в выходном каскаде передатчика применяют лампы и полупроводниковые приборы. Ламповый передатчик в полосе 2 ГГц может обеспечить мощность до 60 Вт, полупроводниковый - до 25 Вт. Однако стоимость полупроводникового передатчика значительно выше лампового, использование их оправдано там, где предъявляются повышенные требования по габаритным размерам, массе оборудования и по энергопотреблению.

Структурная схема приемника системы MVDS подобна схеме приемника в спутниковых системах с тем лишь отличием, что добавляется еще один малошумящий усилитель в полосе частот 40,5...42,5 ГГц и понижающий конвертер в полосу 10,7...12,7 ГГц для совместимости со спутниковым оборудованием.

В табл. 2 приведены основные технические характеристики передатчика и приемника системы MVDS.

В качестве передающих антенн на базовых станциях систем MVDS применяются антенны с круговой или секторной диаграммой направленности в горизонтальной плоскости, подобной антеннам систем MMDS .

Преимущество секторной антенны перед круговой заключается в более высоком коэффициенте усиления и обеспечении возможности излучения сигналов в двух поляризациях. Последнее обстоятельство особенно важно при работе системы в интерактивном режиме.

Таблица 2. Параметры передатчика и приемника системы MVDS.

Название параметра

Значение

аналоговая        система

цифровая          система

                                                   Передатчик

Выходная мощность на канале, мВт

200

500

Нестабильность частоты, МГц

±0,5

±0,5

Вид модуляции

ЧМ

4-ФМ

Разнос каналов по частоте, МГц

29,5

39

Приемник

Коэффициент шума, дБ

<11

<6

Усиление приемной антенны, дБ

33

33

Поляризация антенны

Линейная

Нестабильность частоты генератора, МГц

±5

±2,5

Групповое время запаздывания, не

<25

<20

В качестве приемных антенн могут применяться либо плоские антенные решетки или рупорные антенны с линейными размерами до 30 см.

Для преодоления препятствий или в зоне глубокой тени могут применяться ретрансляторы: активные, с мощностью на выходе единицы милливатт и пассивные.

В данном курсовом проекте доведение телевизионного сигнала до п. Дубовое  будет осуществляться с использованием спутниковой системы телевещания (т.к. это увеличит число принимаемых каналов). Доставка контента пользователям будет осуществляться по средствам сотового телевещания. Это связано с тем, что данный вид телевещания идеально подходит для сельской местности. Благодаря так называемым сотам,  зона покрытия ТВ сигналом района равна 100%, несмотря на холмистый рельеф. Современные системы такого типа обеспечивают передачу радиосигналов на экологически безопасных уровнях мощности (100 - 300 мВт на канал).

  1.  Стандарты ТВ вещания.

3.1.Система цифрового наземного ТВ вещания DVB-T.

        Система цифрового наземного ТВ вещания DVB-T (Система В в МСЭ-Р) определяется как функциональный блок оборудования, обеспечивающий адаптацию цифрового ТВ сигнала, представленного в основной полосе частот на выходе транспортного мультиплексора MPEG-2, с характеристиками стандартного наземного радиоканала вещания, имеющего ширину полосы частот 8 МГц.

Поскольку система DVB-T, как и любая другая система ЦНТВ, должна использовать существующие частотные планы и в течение достаточно длительного переходного периода обеспечивать вещание наряду с действующими аналоговыми ТВ системами (в России стандарта D,K/SECAM), она должна обладать требуемой помехозащищенностью со стороны аналоговых систем и не должна создавать недопустимых помех для них.

Для обеспечения всех необходимых требований по адаптации потока данных к радиоканалу вещания в составе передающего комплекта системы DVB-T имеются устройства кодирования для канала, мультиплексирования и модуляции. Структурная схема подсистемы адаптации к каналу наземного вещания показана на рис. 7. На том же рисунке упрощенно показана также подсистема кодирования источников информации и их мультиплексирования в транспортный поток.

Рисунок 7. Структурная схема передающей части системы DVB-T

Выход транспортного мультиплексора является точкой стыка подсистем формирования и передачи транспортных пакетов. Таким образом, входным сигналом тракта адаптации является поток транспортных пакетов фиксированной длины 188 байт, из которых один (первый) байт служит для цикловой синхронизации. 

Для более равномерного распределения (дисперсии) энергии радиосигнала в полосе канала входной поток подвергается рандомизации (скремблированию). Система DVB-T имеет два идентичных по структуре тракта рандомизации и помехоустойчивого кодирования. Такое построение позволяет использовать иерархические методы независимого кодирования двух потоков данных для организации их приоритетного приема в зонах вещания с различной площадью покрытия. Общая часть тракта подсистемы адаптации служит для преобразования потоков данных в комбинации битов, соответствующих модулированным посылкам, ввода сигналов цикловой синхронизации и управления, формирования защитных временных интервалов, преобразования цифровых сигналов в модулированный групповой спектр COFDM, переноса его в полосу канала вещания, усиления и излучения в эфир.

Построение подсистемы кодовой защиты в системе DVB-T выполнено по традиционному для систем ЦНТВ каскадному принципу. Для защиты от ошибок в демодулируемом сигнале COFDM (Кодированное Ортогональное Частотное разделение каналов) служит внутренний сверточный кодек с набором различных кодовых скоростей и относящийся к нему блок внутреннего перемежения-деперемежения битов. Для исправления пакетов ошибок и дополнительного снижения вероятности ошибки в декодированном сигнале служит внешний кодек Рида-Соломона и внешний перемежитель-деперемежитель байтов транспортного потока.

При разработке подсистемы кодирования для канала в системе DVB-T были максимально учтены требования близости структуры и параметров к спутниковой (DVB-S) и кабельной (DVB-C) системам. Так, схемы внешнего кодирования и внешнего перемежения являются одинаковыми во всех трех системах DVB. Схемы внутреннего кодирования и рандомизации (скремблирования) соответствуют таковым в спутниковой системе DVB-S.

3.2. Система цифрового спутникового ТВ вещания DVB-S.

        Система  (DVB-S) предназначена для первичного и вторичного распределений программ цифрового ТВ вещания по спутниковым каналам с различной шириной полосы транспондера. Оператор может выбирать скорость передачи символов данных с целью оптимизации использования полосы частот спутникового ретранслятора. Передача сигналов отдельных составляющих программ ТВ вещания осуществляется на одной цифровой несущей с временным разделением каналов. Хотя система DVB-S оптимизирована для режима "одна несущая на транспондер", допускается ее применение в режиме с несколькими частотно разделенными несущими.

Передача цифровых сигналов МПТВ (многопрограммное ТВ) осуществляется в полосах частот как фиксированных, так и вещательных спутниковых служб. Полоса частот канала определяется транспондером используемого ИСЗ и требуемой скоростью данных.

Система DVB-S полностью совместима с форматом транспортного пакетирования данных, соответствующего стандартам MPEG-2 [4]. Цифровой кадр системы DVB-S синхронен с мультиплексированными транспортными пакетами MPEG-2.

Система DVB-S представляет собой функциональный блок, обеспечивающий сопряжение цифрового сигнала программы ТВ вещания на выходе транспортного мультиплексора MPEG-2 с характеристиками спутникового канала. Структурная схема передающей части системы DVB-S показана на рис.  8.

На передаче выполняются следующие преобразования потока данных для его адаптации к каналу:

  •  транспортное мультиплексирование и рандомизация для дисперсии энергии;
  •  внешнее кодирование с помощью кода Рида-Соломона;
  •  сверточное перемежение;
  •  внутреннее кодирование с использованием выколотого сверточного кода;
  •  формирование сигнала в основной полосе частот;
  •  модуляция.

Рисунок 8. Структурная схема передающей части системы DVB-S

        Для спутниковых систем ТВ вещания характерны ограниченная мощность передаваемого сигнала и, следовательно, повышенная чувствительность к воздействию шумов и интерференционных помех. Совместное использование энергетически эффективной квадратурной фазовой модуляции QPSK и каскадного кодирования для канала на базе укороченного кода RS и сверточного кода в сочетании с алгоритмом декодирования Витерби с мягким решением обеспечивает высокую помехоустойчивость системы в условиях воздействия шумовых и интерференционных помех, а также нелинейности бортового ретранслятора. Для внутреннего кодека имеется возможность выбора одного из пяти дискретных значений кодовой скорости в диапазоне 1/2-7/8 для получения наиболее выгодного соотношения между эффективностью использования спектра и мощностью излучения. В системе применяются формирующие фильтры с характеристикой типа "приподнятый косинус" и когерентное детектирование принимаемого сигнала.

         Благодаря согласованной фильтрации и прямому исправлению ошибок высокое качество приема достигается даже в экстремальных условиях, когда уровень принимаемого сигнала близок к значениям, соответствующим пороговым значениям отношений несущая/шум и несущая/интерференционная помеха. При этом гарантируется не более одной ошибки в час, что эквивалентно вероятности ошибок около 10-10-10-11 на входе демультиплексора MPEG-2 в приемнике-декодере.

3.3. Система цифрового кабельного ТВ вещания DVB-C.

Структура системы DVB-C максимально гармонизирована со структурой спутниковой системы DVB-S, но в качестве типа модуляции в ней используется M-QAM с числом позиций М от 16 до 256. На рис. 9 показана структура оборудования головной станции кабельной линии и абонентского приемника-декодера для такой линии.

Рисунок 9. Структурная схема системы DVB-C

Входными сигналами на головной станции являются транспортные пакеты MPEG-2 и такты, получаемые через интерфейс в основной полосе от:

  •  спутниковой линии,
  •  технологических линий,
  •  локальных программных источников и т.п.

Методы инверсии каждого восьмого байта для цикловой синхронизации, рандомизации, перемежения и кодирования RS-кодом не имеют отличий от аналогичных методов и устройств в системах DVB-S и DVB-T. Преобразователь байтов в кортежи (короткие последовательности битов, равные значности модулирующего кода) осуществляет формирование битовых структур, удовлетворяющих условию последующего получения символов QAM. С целью получения созвездия, не зависящего от вращения несущей, к двум старшим разрядам каждого символа QAM применяется дифференциальное кодирование. На этом формирование кортежей заканчивается и осуществляется найквистовская согласованная фильтрация для формирования спектра в квадратурных каналах I и Q. Затем сигналами I и Q модулируются квадратурные несущие, и сигнал QAM переносится по спектру в полосу рабочего кабельного канала, для сопряжения с которым служит физический интерфейс. На приеме в соответствующем порядке выполняются обратные операции по демодуляции и декодированию сигнала в цифровой приставке STB.

Характерной особенностью рассмотренного тракта адаптации является отсутствие внутреннего сверточного кодека и наличие формирования спектра в основной полосе. Защита от пакетированных ошибок производится исключительно за счет перемежения на выходе кодера Рида-Соломона.

После сверточного перемежения непрерывную последовательность байтов необходимо разделить на короткие последовательности битов, каждая из которых соответствует символу QAM, т.е. определенной точке на квадратурной диаграмме модулированного сигнала. Такие последовательности двоичных символов называются кортежами. Длина кортежа т = log2(M), где М —   число позиций сигнала M-QAM.

Циклическая задача отображения байтов в кортежи для одного цикла может быть выражена формулой 8k = пт, где: k —   число преобразуемых байтов по 8 бит; п —   число кортежей длиной т бит.

3.4. Система мобильного ТВ вещания DVB-H.

Стандарт DVB-H (мобильное вещание) базируется на более раннем вышедшем стандарте DVB-T (цифровое эфирное вещание) в части расширения некоторых устанавливаемых параметров, ориентированных на условия приема цифровых сигналов в мобильных условиях.

Система DVB-H призвана решать следующие задачи:

-Экономия тока потребления аккумуляторной батареи мобильного терминала. Эта задача явилась определяющей при формировании концепции мобильного вещания.

-Устойчивый мобильный прием в движении, в том числе на больших скоростях.

-Возможность приема при многолучевом распространении сигнала, особенно в комнатных условиях.

-Полная совместимость с уже существующими сетями DVB-T.

Рисунок 10. Концептуальная структура DVB-Н приема.

   

Рисунок 11 .структурная схема примера использования системы DVB-H для передачи IP-услуг.

          Главные отличия от DVB-T заложены в канальном уровне (т.е. уровне, выше физического уровня). Прежде всего - это квантование по времени (Time Slicing) и введение упреждающей коррекции ошибок (MPE - FEC), что позволило резко увеличить вероятность приема в сравнении с DVB-T.

Принцип временного уплотнения, позволяющего существенно экономить токопотребление DVB-H терминала, показан на рис.12, из которого видно, что полезная информация передается/принимается с большой скоростью (например, 10 Мбит/с), но в очень короткий промежуток времени в сравнении со временем ожидания. Для качественного воспроизведения DVB-H TV услуги вполне достаточна скорость цифровой информации в 250 кбит/с. Таким образом, отношение времен отключения приемника и его работы составляет 40 (10/0,25 = 40), что эквивалентно экономии энергии порядка 90%.

Рисунок 12. Принцип временного уплотнения.

         Стандартом DVB-H в дополнение к существующим режимам 2k и 8k (для DVB-Т) добавлен промежуточный режим 4k, как наиболее адаптированный для работы в ячейке среднего размера SFN (одночастотная сеть).

Условные рекомендации по использованию того или иного режима могут быть сформулированы следующим образом:

Режим 8k – для использования в SFN сетях любого размера (больших, средних и малых) и допускает наличие Допплеровского сдвига по частоте при высокоскоростном приеме (т.е. прием осуществляется в движении).

Режим 4k – для мало- и средне-размерных SFN сетей при значительных Допплеровских частотных сдвигах. Пригоден для приёма на очень высоких скоростях.

Режим 2k - для малоразмерных SFN сетей. Гарантирует уверенный мобильный прием при самых высоких скоростях в движении (т.е при весьма значительных Допплеровских сдвигах по частоте).

       Компромиссное решение режима 4k позволяет обеспечить как портативный, так и мобильный прием при наиболее жестких условиях. Наиболее пригодной модуляционной схемой для DVB-H является формат 16 QAM со скоростью кодирования CR = 1/2 или CR = 2/3, которые обеспечивают достаточную пропускную способность для DVB-H услуг при приемлемом отношении несущая/шум (C/N).

       Построение DVB-H сетей экономически целесообразно осуществлять на базе уже существующей DVB-T сети при использовании иерархического режима. Иерархическая модуляция допускает передачу двух независимых потоков, имеющих различные рабочие характеристики и скорости передачи данных в одном и том же физическом ВЧ канале.

4. Расчёт способа доставки телевизионного сигнала в поселок Дубовое.

Расчёт спутниковой радиолинии.

        Как известно, для радиосистем спутниковой связи в нисходящем направлении ( спутник - земля ) выделен диапазон частот от 10700 до 12750 Мгц, называемый Ku-диапазоном. Ширина диапазона, соответственно, Fку = 12750 - 10700 = 2050 Мгц. Электромагнитные колебания таких частот испытывают сильное затухание в кабельных линиях, поэтому в приемном устройстве (конверторе) происходит не только усиление колебаний, но и преобразование диапазона (понижение частоты). Для этого используется процесс называемый гетеродинированием. Суть его состоит в следующем: при перемножении принимаемой частоты и частоты опорного генератора, называемого гетеродином, возникают множество новых спектральных составляющих (гармоник) из которых нас интересуют две составляющие, разностная и суммарная: Fгет * Fc = F (гет-с) + F (гет + с) (гармоники первого порядка). Суммарная гармоника F (гет+с) давится фильтрами. Разностная частота F (гет-с), называемая промежуточной (ПЧ), выделяется полосовым фильтром, усиливается и поступает в кабель.

Рассчитаем азимут и угол места для каждого спутника с помощью программы:  Satellite Antenna Alignment(Программа бесплатная для некоммерческого использования). "Satellite Antenna Alignment" предназначена для расчета углов, необходимых при установке спутниковой антенны. Расчитываются азимут и угол места (элевация) для каждого спутника. Основное отличие от подобных программ - возможность произвести расчет сразу на все спутники. Таким образом складывается ясная картина о том, какие спутники физически видны с места установки антенны, а какие нет. Следует помнить, что в данной программе расчет производится чисто теоретический, по формулам, и в реальных условиях при установке антенны надо учитывать еще множество факторов, такие как различные препятствия (здания, деревья), рельеф местности, высота над уровнем моря, направленность транспондеров, поляризация и т.п.

Работу с программой начнём с занесения географических координат точки установки спутниковой антенны. Введём координаты в разделе "Координаты места установки антенны". Северная широта - "N", южная широта - "S". Аналогично, восточная долгота - "E", западная долгота - "W".  Координаты п.Дубовое  : 50 градусов 32 минуты 31 секунд северной широты; 36 градусов 34 минут 7 секунд восточной долготы.

        После того, как координаты введены, в левой части в таблице  получен расчет углов на все спутники сразу. Рассчитывается азимут и угол подъема антенны (угол места). Полученный азимут - это направление на спутник в градусах от направления на север по часовой стрелке. Угол места является углом (в градусах) между направлением сигнала со спутника и касательной плоскости к поверхности земли в точке приема. Если угол места отрицательный, значит спутник скрыт за горизонтом и прием сигнала с него в принципе не возможен. Таким образом, с нашей точки наблюдения теоретически видны спутники, у которых угол места является положительной величиной. Зная азимут можно быстро сориентироваться и определить направление на спутник, определить преграды на пути направления антенны (соседние дома, деревья). Как уже было сказано, программа оперирует абсолютными величинами и рассчитывает все по формулам. Таким образом, полученный азимут, это угол относительно абсолютного севера, а не от того что может показывать компас, т.к. компас - вещь очень не постоянная, особенно в городских условиях.

      Рисунок 13. Определение азимута и угла места.

Выберем спутник Eutelsat W4, W7. Его азимут = 180 градусов 736 минут, а угол места = 32 градуса 93 минуты.

Дополнительно в программе реализован расчет азимута на солнце, и теперь есть возможность обойтись без компаса! Расчет производится для точки, географические координаты которой  задавали для расчета азимута на спутники. Высота над уровнем моря считается равной 0 метров. Можно указать дату (по умолчанию берется текущая дата) и произвести расчет движения солнца с дискретностью в одну минуту. Результаты расчета выводятся в таблице в левой части. Для солнца рассчитывается как азимут, так и угол места в текущий момент времени. Таким образом, это дает возможность при установке антенны обойтись совсем без компаса. Сначала определяем азимут на нужный спутник. Затем производится расчет азимута на солнце на день, в который  планируется установка антенны. Найдя в таблице азимут солнца наиболее равный азимуту на спутник, получаем время (и дату), когда солнце будет в той же стороне что и спутник. В нужный момент времени поворачиваем антенну прямо на солнце, азимут солнца в этот момент совпадает с азимутом спутника. Или просто отмечаем это положение, антенну можно повернуть позднее. При расчете указываем временную зону (Москва +3 часа от Гринвича). Дополнительно программа рассчитывает азимут восхода и захода солнца, а также время и угол места, когда солнце находится строго на юге.

Программа рисует простую схему, отображающую стороны горизонта (рисунок 14). Закрашенным  сектором обозначается световой день, восточная его часть - это восход солнца, западная часть - заход солнца. На этой же схеме можно схематически отобразить направление на нужный спутник. Выбираем спутник в выпадающем списке, направление на него (азимут) рисуется отдельной линией. Если угол места на спутник отрицательный, то линия не рисуется (спутник не виден).

Рисунок 14. Азимут на солнце.

       В настоящее время широко распространены оффсетные спутниковые антенны. Такая антенна стоя строго вертикально уже имеет некоторый угол подъема (~20-25 градусов). Можно ввести размеры оффсетной антенны (высоту и ширину) и программа рассчитает точный угол подъема для этой антенны. Расчет производится только для антенн, у которых высота больше ширины. Размеры антенны вводятся в миллиметрах. Здесь же будет показан угол подъема на выбранный спутник, и угол, на который нужно реально установить антенну (в градусах от плоскости земли).

Рисунок 15. Настройка оффсетной антенны

      Список принимаемых каналов со спутника Eutelsat W4, W7 :

Спутник: Eutelsat W4 / W7 36° в.д.

Пакет

Частота, GHz

Поляр.

Тип сигнала

Кодирование

Скорость потока
(SR)

FEC

НТВ Плюс

12265

L

MPEG-2

Via

27500

3/4

Другие каналы в пакете:

Теленяня, Музыка Первого, Дом Кино, Петербург- 5 канал, 3 канал, Мир, Первый Метео, Бибигон, Russiya Al -Yaum, РБК-ТВ, ТВ Центр, TV Sale,

Спутник: Eutelsat W4 / W7 36° в.д.

Пакет

Частота, GHz

Поляр.

Тип сигнала

Кодирование

Скорость потока
(SR)

FEC

НТВ Плюс

11785

R

MPEG-2

Via

27500

3/4

Другие каналы в пакете:

Эгоист ТВ, 7 TV, Эксперт ТВ, Amazing Life, Война и Мир, Russia Today, КХЛ ТВ, TNV (Казань), SET International, Идеальный Мир, Дождь,

Спутник: Eutelsat W4 / W7 36° в.д.

Пакет

Частота, GHz

Поляр.

Тип сигнала

Кодирование

Скорость потока
(SR)

FEC

НТВ Плюс

12073

L

MPEG-4

Via

27500

3/4

Другие каналы в пакете:

HD Кино, HD Спорт, HD Life, Eurosport HD, Discovery HD, MTVN HD,

Спутник: Eutelsat W4 / W7 36° в.д.

Пакет

Частота, GHz

Поляр.

Тип сигнала

Кодирование

Скорость потока
(SR)

FEC

НТВ Плюс

12418

L

MPEG-4

Via

27500

3/4

Другие каналы в пакете:

РБК-ТВ, Петербург- 5 канал, Авто Плюс, Бибигон, Домашний Телеканал, Fashion TV, Интересное ТВ, Кухня ТВ, Россия К, Ля-минор TB, MTV Россия, Муз ТВ, Наше Кино, НТВ, Первый канал, REN TV, Россия 1, Россия 2, Спорт плюс, СТС, ТНТ, ТВ Центр, 365 дней ТВ, Universal Channel, Россия 24, Закон ТВ, КХЛ ТВ,

Спутник: Eutelsat W4 / W7 36° в.д.

Пакет

Частота, GHz

Поляр.

Тип сигнала

Кодирование

Скорость потока
(SR)

FEC

НТВ Плюс

12341

L

MPEG-2

Via

27500

3/4

Другие каналы в пакете:

Gameland TV, Домашний Телеканал, Comedy TV, Universal Channel, Кинорейс 1, Кинорейс 2, AXN Sci-Fi, RU TV, Кинорейс 3, Gulli, TiJi, Syfy Universal,

Спутник: Eutelsat W4 / W7 36° в.д.

Пакет

Частота, GHz

Поляр.

Тип сигнала

Кодирование

Скорость потока
(SR)

FEC

НТВ Плюс

11823

R

MPEG-4

Via

27500

3/4

Другие каналы в пакете:

Nat Geo Wild, Mezzo Live HD, НТВ-Плюс 3D by Panasonic,

Спутник: Eutelsat W4 / W7 36° в.д.

Пакет

Частота, GHz

Поляр.

Тип сигнала

Кодирование

Скорость потока
(SR)

FEC

НТВ Плюс

12437

R

MPEG-2

Via

27500

3/4

Другие каналы в пакете:

Баскетбол, Теннис, Спорт Союз, Наш Футбол, Русский Экстрим, Спорт Классика, Муз ТВ, Ностальгия, Россия 2, Спорт плюс, ДТВ,

Спутник: Eutelsat W4 / W7 36° в.д.

Пакет

Частота, GHz

Поляр.

Тип сигнала

Кодирование

Скорость потока
(SR)

FEC

НТВ Плюс

12284

R

MPEG-2

Via

27500

3/4

Другие каналы в пакете:

Fox Crime, Fox Life, РТР-Планета, CCTV 4, CCTV 9, НТН (Украина), ICTV, 5 канал (Украина), Совершенно секретно, Парк развлечений, Время: далекое и близкое, Первый канал Европа, MTV 2 Europe,

Спутник: Eutelsat W4 / W7 36° в.д.

Пакет

Частота, GHz

Поляр.

Тип сигнала

Кодирование

Скорость потока
(SR)

FEC

НТВ Плюс

12245

R

MPEG-2

Via

27500

3/4

Другие каналы в пакете:

France 24, TV 5 Monde Europe, НТВ Мир, Кинохит, Наше Новое Кино, Russia Today, World Fashion Channel, Bloomberg TV, BBC World, Детский Мир, Eurosport 2, Nickelodeon, Телеклуб,

Спутник: Eutelsat W4 / W7 36° в.д.

Пакет

Частота, GHz

Поляр.

Тип сигнала

Кодирование

Скорость потока
(SR)

FEC

НТВ Плюс

12322

R

MPEG-2

Via

27500

3/4

Другие каналы в пакете:

Премьера, Hustler TV, Первый канал, Спорт 1, Спорт 2, Киноклуб, Инфоканал НТВ-Плюс, Кто есть кто, Кино Плюс, Наше Кино, REN TV,

Спутник: Eutelsat W4 / W7 36° в.д.

Пакет

Частота, GHz

Поляр.

Тип сигнала

Кодирование

Скорость потока
(SR)

FEC

НТВ Плюс

12399

R

MPEG-2

Via

27500

3/4

Другие каналы в пакете:

ТНТ, MTV Россия, Россия К, НТВ, Россия 1, СТС, Спас, Эхо Москвы, Киносоюз, 24 Док, Россия 24, Звезда, НТВ Спорт Онлайн, Fashion TV,

Спутник: Eutelsat W4 / W7 36° в.д.

Пакет

Частота, GHz

Поляр.

Тип сигнала

Кодирование

Скорость потока
(SR)

FEC

НТВ Плюс

12456

L

MPEG-2

Via

27500

3/4

Другие каналы в пакете:

Discovery Travel & Living Europe, Hallmark, Hallmark, ТДK, Mezzo, MusicBox Russia, Disney Channel Middle East, National Geographic Channel, Animal Planet, Discovery Channel, Eurosport, Zone Romantica, Music Box Ru, Investigation Discovery Europe,


5. Проектирование распределительной сети телевещания для поселка Дубовое.

         Во 2-ой главе данного курсового проекта было принято решение использования системы сотового телевещания MVDS для распределения транслируемого контента в п. Дубовое.  

        По своей сути MVDS (рисунок 16) - это сотовая система передачи информации для фиксированных абонентов на основе радиоканала миллиметрового диапазона волн (для оборудования ДОК это частота 40,5-43,5 ГГц). По принципу своей организации MVDS копирует принцип организации сети в мобильной сотовой связи. Для покрытия определенной территории (обычно города) разворачивается сеть перекрывающихся сот, в центре каждой из которых устанавливается базовая станция (БС). Одна БС позволяет охватить район в виде окружности (в реальности – это многоугольник) с радиусом в несколько километров и подключить несколько тысяч абонентских станций (АС).

Рисунок 16.Технология MVDS

           

              На рис. 17 можно наблюдать план п. Дубовое  с расположением головной станции и ретрансляторами, расположение и высота которых выбрана с учётом местности (в программе Google планета земля).

Рисунок 17. Система распределения ТВ вещания в п. Дубовое.

Головная станция установлена на отметке земли высотой 217 метров и имеет высоту 25 метров. Ретранслятор 1 установлен на участке земли 175 метров и имеет высоту 20 метров. Ретранслятор 2 установлен на участке земли 195 метров и имеет высоту 15 метров. Такое расположение позволяет охватить вещанием 100% населения п. Дубовое.

       На головной станции (рис.18) устанавливается оборудование  для приёма  ТВ сигналов со спутника Eutelsat W4, W7. Принятые сигналы поступают на кодер каналов IRD 2600. Далее сигналы поступают на модулятор Codico 8610, формируя  цифровой поток данных с видом модуляции QPSK. Сформированный сигнал поступает на передающее оборудование. Для обеспечения зоны покрытия необходимо установить две секторные антенны  с диаграммой направленности 90 градусов. Радиус действия такой антенны 6 км.

Рисунок 18. Структурная схема головной станции.

       Для обеспечения ТВ сигналом тех абонентов, чьи дома находятся в зоне радиотени, устанавливаются 2 активных ретранслятора (Рисунок 17).

      Приём транслируемого контента населением района осуществляется при помощи стандартного спутникового оборудования. С приёмной антенны сигнал поступает на down-converter (понижающий частоту в диапазон 950-2150 МГц), далее на ресивер (Samsung dsb b270v) и далее на телевизионный приёмник. (Рисунок 19).

Рисунок 19. Абонентский приём сигнала.

Одной из типичных систем для создания высокоскоростной сети телевизионного вещания – является система Сити-1(рисунок 20). Это оборудование и было выбрано в данном курсовом проекте.

       Оборудование передачи и приема сигналов телевидения, радиовещания и данных РРС-1-43/40 (далее Система "Сити-1") предназначено:

  •  для создания сверхширокополосных каналов вещания цифрового ТВ и/или IP масштаба города, включая вариант IPTV. Система "Сити-1" работает в диапазоне частот 40.5-43.5 ГГц, выделенном в России для цифрового ТВ-вещания и широкополосного доступа. Оборудование имеет сертификат соответствия № ОС-2-РД-0169 от 7.02.2008.
  •  для организации однонаправленных каналов связи с пропускной способностью до 45 Мбит/сек (класс излучения 39М0G7D, символьная скорость 27,5 Мсимв/сек, защитное соотношение от 1/2 до 7/8) в диапазоне частот 40.5-43.5 ГГц.

В Сити-1 используется протокол DVB-S, аналогично спутниковому ТВ. Единственное отличие - сигнал передается в диапазоне частот 40.5-43.5 ГГц.

                                                                 Рисунок 20. Сити 1

Входной и выходной сигнал промежуточной частоты для оборудования соответствует диапазону частот L-band (950-2150 МГц). Это позволяет использовать для формирования и приема сигнала стандартное оборудование.

Частотный ресурс

Диапазон 40.5-43.5 ГГц в России разбит на 73 полосы шириной 39 МГц вертикальной поляризации и 73 полосы горизонтальной поляризации. Каждая полоса позволяет передавать объем информации, эквивалентный спутниковому транспондеру, т.е. до 10-12 ТВ программ вещательного качества или до 45 Мб/с данных. Необходимый частотный ресурс определяется объемом передаваемой информации. Для исключения интерференции на границах секторов применяется разная поляризация в смежных секторах соты.

Пропускная способность

Поскольку в каждом секторе соты используется только одна поляризация, пропускная способность сектора составляет до 3285 Мб/с данных или до 700 ТВ-программ вещательного качества. Так, например, пропускная способность 12-секторной соты Системы Сити-1 может достигать 40 Гб/с данных. Пропускная способность всей системы зависит от количества таких сот.

Таблица 3. Технические характеристики

Рабочий диапазон частот

40.5-43.5 ГГц

Занимаемая полоса одного канала

39 МГц * количество каналов

Количество ТВ-программ

до 700 на сектор соты

Пропускная способность

3.285 Гб/с на сектор соты

Количество секторов в соте

4, 6 или 12

Радиус действия (90° сектор, абонентская антенна диаметром 300 мм, уровень осадков 5 мм/час)

7.5 км

Условия эксплуатации

от -45 °C до +50 °C

Передатчик:

      Передающий модуль (Передатчик) представляет собой моноблок, размещаемый на телевышке либо на крыше высокого здания.

Он представляет собой up-converter из диапазона частот 1,2-1,7 ГГц МГц в диапазон 40.5-43.5 ГГц. Выходная мощность - до 150 мВт. Передатчик может транслировать от одного до четырех DVB-S потоков. При этом надо иметь в виду, что при вещании нескольких потоков радиус соты сокращается из-за снижения мощности сигнала, приходящейся на один поток, и перекрестных искажений. Поэтому количество потоков на один передатчик определяет требуемое соотношение стоимость/ дальнодействие.

Передающее оборудование поставляется в составе:

1. Передатчик

2. Секторная антенна

3. Устройство крепления и юстировки

    4. Блок питания

          Передатчик комплектуется рупорными антеннами с шириной луча 30, 60 или 90 градусов, питается напряжением 54 В. Передатчик монтируется на вертикальной трубе диаметром 40 .. 130 мм.

Рисунок 21. Передатчик Сити-1.

        Таблица 4. Технические характеристики передатчика Сити-1.

Рабочий диапазон частот

до 500 МГц из диапазона частот 40.5 .. 43.5 ГГц

Класс излучения

39М0G7D

Ширина полосы излучения по уровню -3 дБ, не более

33 МГц

Мощность излучения, не более

150 мВт

Стабильность центральной частоты

+0,5 МГц

Поляризация

Линейная*

Коэффициент усиления антенны, ширина диаграммы направленности

< 16 дБ, 90

Интерфейс передачи данных:

диапазон частот входного сигнала

1200-1700 МГц

 Уровень входного сигнала, не более

-10 дБм

 Стандарт передачи данных

DVB-S

  Модуляция

QPSK

Питание:

Напряжение питания приемопередатчика

от +48 до +60 В

Потребляемая мощность без подогрева, не более

30 Вт

Потребляемая мощность с подогревом, не более

100 Вт

Условия эксплуатации

Рабочая температура

от -40 до+50°С

Допустимая относительная влажность при +35°С

100 %

Степень защиты от внешних воздействий

IP66

Размеры и вес

Масса с элементом юстировки

10 кг

Монтаж

На вертикальную трубу диаметром 40~130 мм

Габаритные размеры (без юстировки), не более

310х240х275 мм

Габаритные размеры (с юстировкой), не более

545х330х275 мм

Приемник:

          Приемный модуль (Приемник) представляет собой моноблок. Размещается в зоне прямой видимости на передающую базовую станцию (Передатчик).

Приемник Сити-1 представляет собой down-converter из диапазона 40.5-43.5 ГГц в диапазон 950-2150 МГц. Выходной сигнал аналогичен сигналу принимаемому со спутникового конвертора. Одновременно Приемник Сити-1 может принимать до 30 несущих частот.

Рисунок 22. Приёмник Сити 1.

             Приемник комплектуется зеркальной антенной диаметром 30, 45 или 60 см, питается напряжением 30 В. Приемник монтируется на вертикальной трубе диаметром 40 .. 70 мм.

        Таблица 5. Технические характеристики приёмника Сити-1.

Диапазон рабочих частот РЧ сигнала

Из диапазона 40,5-43,5ГГц

Поляризация

Линейная **

Центральная частота гетеродина

Фиксированная из диапазона 38,4-45,6ГГц *

Точность установки центральной частоты гетеродина при 25 град С (после 30 мин прогрева)

<+/- 10 МГц

Отклонение центральной частоты гетеродина в рабочем диапазоне температур

+/- 3,5 МГц

Мощность гетеродина (тип)

10 мВт

Диапазон частот выходного сигнала ПЧ

0,95-2150 ГГц

Мощность выходного сигнала (ном)

-53 дБм:-10 дБм

Коэффициент шума приемника (без антенны)

8,6 дБ

Коэффициент передачи усилителя ПЧ (ном)

30 дБ

Входной волновод

5,2 х 2,6 мм

Антенна

Диаметр и коэффициент усиления антенны (ном)

300 мм

38 дБ

-

450 мм

42 дБ

-

600 мм

44 дБ

Питание

Питание

+30 В/1А

Кабель питания

Двухжильный провод

Выходной ВЧ разъем

F, розетка

Длина кабеля питания

<2 метра

Потребляемая мощность без подогрева, не более

3 Вт

Потребляемая мощность с подогревом, не более

25 Вт

Размеры и вес

Габаритные размеры приемного модуля

230х175х100 мм

Габаритные размеры (с антенной 300 мм), не более

334х334х215 мм

Монтаж

На вертикальную трубу
диаметром 40~70 мм

Крепление к антенне

4 отверстия М4

Масса с элементом юстировки, не боле

5 кг

Условия эксплуатации

Диапазон рабочих температур (окружающая среда)

-40 град С:+50 град С

Допустимая относительная влажность при +35°С, не более

100 %

Степень защиты от внешних воздействий

IP66

Заключение.

Современные системы спутникового, кабельного и сотового телевидения открывают широкое информационное поле, устойчивый прием программ цифрового телевидения, как для телезрителей крупных городов, так и для регионов, включая небольшие города и поселки.

В ходе курсового проекта была выполнена задача проектирования системы наземного телевизионного вещания, которая обеспечивала бы устойчивый прием программ цифрового телевидения на всей территории поселка «Дубовое» Белгородской области. Доведение ТВ контента до района осуществляется с использованием спутниковой системы телевещания (спутник Eutelsat W4, W7). Для распределения телевизионного сигнала было принято решение использовать технологию сотового телевидения MVDS. Также было подобрано необходимое оборудование.

В процессе выполнения проекта приобретены дополнительные навыки в работе с программами: Satellite Antenna Alignment (бесплатная программа для некоммерческого использования), Google планета Земля, и другие.

Список использованных источников.

  1.  http://maps.google.com/
  2.  Н.С. Мамаев, Мамаев Ю.Н., Теряев Б.Г. «Цифровое телевидение» под ред.  

   горячая линия - Телеком 2001.

  1.  Ю.Б. Зубарев, М.И. Кривошеев, И.Н. Красносельский «Цифровое

   телевизионное вещание» Москва 2001.

  1.  И. А. Сидоренко «Цифровые методы формирования и обработки сигналов в радиовещании и телевидении». УМКД. – Белгород: БелГУ, электронный ресурс, 2010.
  2.  Интернет

Высота 160 -190 м

Высота 188 – 192 м

Высота 160 -190 м


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

71309. Судебно-психологическая экспертиза 182 KB
  Основная задача СПЭ сводится к оказанию помощи суду органам предварительного следствия в более глубоком изучении специальных вопросов психологического содержания входящих в предмет доказывания по уголовным делам или являющихся составными элементами гражданско-правовых споров а также...
71310. Судебная психология 240 KB
  Судебное разбирательство как стадия уголовного процесса следует за предварительным следствием. В ходе судебного разбирательства суд должен в полном объеме проанализировать версию предварительного следствия, а также все возможные взаимосвязи событий и обстоятельств дела.
71311. Психология юридического труда 313 KB
  В кабинете следователя ничто не должно отвлекать допрашиваемого. Кабинет следователя должен быть хорошо освещен. Процессуальная самостоятельность следователя прокурора судьи в пределах определяемых законом предполагает высокий уровень ответственности волевых качеств и организаторских способностей.
71312. Основы обеспечения информационной безопасности в ОВД 153.5 KB
  Основной проблемой информационного общества сегодня является проблема защиты информации от ее утечки искажения блокирования систем и средств передачи информации а так же защита сведений конфиденциального характера и государственной тайны.
71313. Государственная политика в сфере информатизации общества и информационной безопасности 141.5 KB
  Необходимо так же сказать, что федеральный орган исполнительной власти в сфере внутренних дел обеспечивает полиции возможность использования информационно-телекоммуникационной сети Интернет, автоматизированных информационных систем, интегрированных банков данных...
71314. Нормативно-правовое обеспечение информационной безопасности 184.5 KB
  Имеет право обрабатывать данные о гражданах необходимые для выполнения возложенных на нее обязанностей с последующим внесением полученной информации в банки данных о гражданах далее банки данных. Полиция обеспечивает защиту информации содержащейся в банках данных...
71315. Мифы в современном искусстве 13.92 KB
  Зато очень активно использовался язык жестов звуков мимики. Так маленькие дети рожденные от немца русского и даже нигерийца легко найдут общий язык сидя в песочнице. Они умудрились создать свою систему общения не понимая чужой язык.
71316. Логические операции с объемом и содержанием понятия 49.5 KB
  Логический (контекстный) анализ деления понятия направлен на выявление скрытых элементов языковых конструкций в данном случае на формулирование основания когнитивной операции классифицирования на моделирование экспертной оценки речевой коммуникативной ситуации формируются аналитические...
71317. Понятие – смысловая единица речевой коммуникации 48.5 KB
  Логические характеристики понятия как формы мысли: объем и содержание понятия. Владение опытом логического анализа терминологии Умение выявлять в текстовой информации семантические единицы логического анализа Умение различать конкретные абстрактные собирательные понятия...