Cколько каналов показывает цифровая приставка стандарта DVB-T2 и какие каналы в цифровом эфирном телевидении транслируются бесплатно –

Cколько каналов показывает цифровая приставка стандарта DVB-T2 и какие каналы в цифровом эфирном телевидении транслируются бесплатно - Вертолеты

Основы построения телекоммуникационных систем и сетей

4 Принципы многоканальной передачи

Раздел 4 посвящен важнейшему и основополагающему для
современных систем связи принципу многоканальной передачи сообщений. Вводятся
основные понятия: групповой сигнал, аппаратура объединения, система многоканальной
связи, частотное и временное разделение каналов.

Рассмотрен математический аппарат, позволяющий реализовать
принцип ЧРК посредством переноса спектра канала ТЧ в более высокую область
частот для расположения на различных частотных интервалах в составе группового
спектра. Рассмотрен принцип построения аппаратуры, позволяющей сформировать
первичную и вторичную группы аппаратуры ЧРК.

На основе теоремы Котельникова приводится принцип передачи
информации о непрерывном сигнале посредством его дискретных отсчетов,
позволяющий реализовать следующие виды модуляции: амплитудно-импульсную,
широтно-импульсную, фазоимпульсную. Представлена структурная схема оборудования
связи с ВРК.

4.1 Основы теории многоканальной передачи
сообщений

Используемые методы разделения каналов (РК) можно классифицировать
на линейные и нелинейные (комбинационные).

В большинстве случаев разделения каналов каждому источнику
сообщения выделяется специальный сигнал, называемый канальным. Промодулированные
сообщениями канальные сигналы объединяются, в результате чего образуется
групповой сигнал(ГС). Если операция объединения линейна,
то получившийся сигнал называют линейным групповым сигналом.

Для унификации многоканальных систем связи за основной
или стандартный канал принимают канал тональной частоты
(канал ТЧ), обеспечивающий передачу сообщений с эффективно передаваемой
полосой частот 300…3400 Гц, соответствующей основному спектру телефонного
сигнала.

Многоканальные системы образуются путем объединения каналов
ТЧ в группы, обычно кратные 12 каналам. В свою очередь, часто используют
“вторичное уплотнение” каналов ТЧ телеграфными каналами и каналами передачи
данных [6].

На рисунке 4.1 приведена обобщённая структурная схема
системы многоканальной связи.

Рисунок
4.1 – Обобщённая структурная схема системы многоканальной связи

Реализация сообщений каждого источника а1(t),
а2(t),…,аN(t) с помощью индивидуальных передатчиков
(модуляторов) М1, М2, …, МN преобразуются
в соответствующие канальные сигналы s1(t), s2(t),…,sN(t).
Совокупность канальных сигналов на выходе аппаратуры объединения каналов
(АОК) образует групповой сигнал s(t). Наконец, в групповом передатчике
М сигнал s(t) преобразуется в линейный сигнал sЛ(t), который
и поступает в линию связи ЛС. Допустим, что линия пропускает сигнал практически
без искажений и не вносит шумов. Тогда на приемном конце линии связи линейный
сигнал sЛ(t) с помощью аппаратуры разделения каналов (АРК)
может быть вновь преобразован в групповой сигнал s(t). Канальными или
индивидуальными приемниками П1, П2, …, ПN
из группового сигнала s(t) выделяются соответствующие канальные сигналы
s1(t), s2(t), …,sN(t) и затем преобразуются
в предназначенные получателям сообщения а1(t), a2(t),
…, aN(t) [1].

Канальные передатчики вместе с суммирующим устройством
образуют аппаратуру объединения. Групповой передатчик М,
линия связи ЛС и групповой приемник П составляют групповой канал
связи
(тракт передачи), который вместе с аппаратурой объединения
и индивидуальными приемниками составляет систему многоканальной
связи
.

Индивидуальные приемники системы многоканальной связи
ПK наряду с выполнением обычной операции преобразования сигналов
sK(t) в соответствующие сообщения аK(t) должны обеспечить
выделение сигналов sK(t) из группового сигнала s(t). Иначе
говоря, в составе технических устройств на передающей стороне многоканальной
системы должна быть предусмотрена аппаратура объединения,
а на приемной стороне – аппаратура разделения.

Чтобы разделяющие устройства были в состоянии различать
сигналы отдельных каналов, должны существовать определенные признаки,
присущие только данному сигналу. Такими признаками в общем случае могут
быть параметры переносчика, например амплитуда, частота или фаза в случае
непрерывной модуляции гармонического переносчика. При дискретных видах
модуляции различающим признаком может служить и форма сигналов. Соответственно
различаются и способы разделения сигналов: частотный, временной, фазовый
и другие [6].

4.2 Частотное разделение каналов

Функциональная схема простейшей системы многоканальной
связи с разделением каналов по частоте представлена на рисунке 4.2.

Рисунок
4.2 – Функциональная схема многоканальной системы с частотным разделением
каналов

В зарубежных источниках для обозначения принципа частотного
разделения каналов (ЧРК) используется термин Frequency Division Multiply
Access (FDMA).

Сначала в соответствии с передаваемыми сообщениями первичные
(индивидуальные) сигналы, имеющие энергетические спектры G1(ω),
G2(ω), …, GN(ω) μодулируют поднесущие
частоты ωK каждого канала соответственно. Эту операцию
выполняют модуляторы М1, М2, …, МN канальных
передатчиков.[6].

Модуляторы – это четырёхполюсники с нелинейной
амплитудной характеристикой, которая в общем случае аппроксимируется полиномом
n-ой степени.

Cколько каналов показывает цифровая приставка стандарта DVB-T2 и какие каналы в цифровом эфирном телевидении транслируются бесплатно -,
(4.1)

где а1, … аn – коэффициенты аппроксимации

Для простоты возьмём полином 2-й степени, то есть:

Cколько каналов показывает цифровая приставка стандарта DVB-T2 и какие каналы в цифровом эфирном телевидении транслируются бесплатно -,
(4.2)

Подадим на такой четырёхполюсник сигналы двух частот,
то есть

Cколько каналов показывает цифровая приставка стандарта DVB-T2 и какие каналы в цифровом эфирном телевидении транслируются бесплатно -,
(4.3)

где ω > Ω. Тогда

Формула(4.4)

После соответствующих преобразований получим:

Cколько каналов показывает цифровая приставка стандарта DVB-T2 и какие каналы в цифровом эфирном телевидении транслируются бесплатно -,
(4.5)

Спектр сигнала на выходе четырехполюсника будет иметь
вид (рисунок 4.3):

Рисунок
4.3 – Спектр сигнала на выходе четырехполюсника

Таким образом, на выходе четырёхполюсника наряду с частотами
входных сигналов (ω,Ω) οоявились: постоянная составляющая
Cколько каналов показывает цифровая приставка стандарта DVB-T2 и какие каналы в цифровом эфирном телевидении транслируются бесплатно -;
вторые гармоники входных сигналов (2ω,2Ω); ρоставляющие
суммарной (ω Ω) θ разностной (ω – Ω) χастот.

Если предположить, что в сигнале с частотой Ω содержится
информация, то она будет иметь место и в сигналах с частотами (ωн
Ω) θ (ωн – Ω), κоторые расположены
зеркально по отношению к ω и называются верхней (ω Ω)
θ нижней (ω – Ω) αоковыми частотами.

Если на четырёхполюсник подать сигнал несущей частоты
U1(t) = Um∙Cosωнt и сигнал
тональной частоты в полосе Ωн … Ωв (где
Ωн = 0.3 кГц, Ωв = 3.4 кГц), то спектр
сигнала на выходе четырёхполюсника будет иметь вид (рисунок 4.4)

Рисунок
4.4 – Спектр сигнала на выходе четырехполюсника

Полезными продуктами преобразования (модуляции) являются
верхняя и нижняя боковые полосы. Для восстановления сигнала на приёме
на вход демодулятора достаточно подать несущую частоту (ωн)
и одну из боковых полос.

В многоканальных системах передачи с частотным разделением
каналов (МСП-ЧРК) по каналу передаётся только сигнал одной боковой полосы,
а несущая частота берётся от местного генератора. Таким образом, на выходе
каждого канального модулятора включается полосовой фильтр с полосой пропускания
∆ω = Ωв – Ωн = 3.1 кГц. Спектры
G1(ω), G2(ω) … GN(ω) οосле
транспонирования (переноса) на различные частотные интервалы и инвертирования
(эта операция в принципе необязательна, но обычно выполняется для упрощения
оборудования) складываются и образуют групповой спектр Gгр(ω).

С целью уменьшения влияния соседних каналов (уменьшения
переходных помех) обусловленного неидеальностью АЧХ фильтров, между спектрами
сигнальных сообщений вводятся защитные интервалы. Для каналов
ТЧ они равны 0.9 кГц. Таким образом, ширина полосы канала ТЧ с учётом
защитного интервала равна 4 кГц (рисунок 4.5)

Cколько каналов показывает цифровая приставка стандарта DVB-T2 и какие каналы в цифровом эфирном телевидении транслируются бесплатно -

Рисунок 4.5 – Спектр группового сигнала с защитными интервалами

4.3 Принципы построения аппаратуры ЧРК

В системах ЧРК с числом каналов 12 и более реализуется
принцип многократного преобразования частоты [6]. В основу построения
многоканальной системы положен стандартный канал тональной (ТЧ). В соответствии
с рекомендациями МККТТ оконечное оборудование (включающее АОК и АРК) строится
с таким расчётом, чтобы на каждом этапе преобразования частоты с помощью
унифицированных блоков формировались всё более и более укрупнённые группы
каналов ТЧ. Причём в любой группе число каналов кратно 12.

Вначале каждый из каналов ТЧ “привязывается” к той или
иной 12-канальной группе, называемой первичной группой (ПГ). Разнесение
сигналов 12 различных телефонных сообщений по спектру (формирование ПГ)
осуществляется с помощью индивидуального преобразования частоты в стандартном
12-канальном блоке. Эти блоки обеспечивают как прямую, так и обратную
связь в каждом из 12 дуплексных каналов (рисунок 4.6, а).

Каждый канал содержит следующие индивидуальные устройства:
на передаче ограничитель амплитуд ОА, модулятор М и полосовой фильтр ПФ;
на приёме полосовой фильтр ПФ, демодулятор ДМ, фильтр нижних частот ФНЧ
и усилитель низкой частоты УНЧ.

Для преобразования исходного сигнала на модуляторы и
демодуляторы каждого канала подаются несущие частоты, кратные 4 кГц.

Рисунок
4.6 – Структурная схема блока индивидуального преобразования (а) и схема
формирования первичной группы (б)

Спектр группового сигнала ПГ представлен на рисунке 4.6,
б.

В приведённом варианте формирования ПГ использован принцип
однократного преобразования спектра канала ТЧ (рисунок 4.7, а)

Поскольку индивидуальное оборудование во всех 12 каналах
однотипно, на данном рисунке приведены лишь устройства, относящиеся к
одному каналу (первому). Как отмечалось ранее, при организации телефонной
связи можно использовать либо двухполосную двухпроводную, либо однополосную
четырёхпроводную систему передачи. Схема, изображённая на рисунке 4.6,
относится ко второму варианту. Здесь каждый канал имеет отдельные тракт
передачи и тракт приёма (действующие в одной и той же полосе частот),
то есть каждый канал является четырёхпроводным. Если канал используется
для телефонной связи, то двухпроводный участок цепи от абонента соединяется
с четырёхпроводным каналом через дифференциальную систему (ДС). В случае
передачи других сигналов (телеграфных, данных, звукового вещания и тому
подобное), для которых необходим один или несколько односторонних канала,
ДС отключается [5].

В режиме передачи сообщение от абонента (Аб) через ДС
и амплитудный ограничитель (ОА) поступает на один из входов индивидуального
преобразователя частоты (модулятор М11). На другой вход М11
подаётся сигнал поднесущей с частотой F12. В результате перемножения
этих сигналов образуется сигнал, спектр которого состоит из двух боковых
(относительно F12) полос. Сигнал нижней из этих полос выделяется
фильтром ПФ12 и подаётся на один из входов сумматора. На другие
входы сумматора поступают сигналы с выхода аналогичных трактов передачи
11 других каналов.

Амплитудные ограничители предотвращают перегрузку групповых
усилителей (а, следовательно, уменьшают вероятность возникновения нелинейных
помех) в моменты появления пиковых значений напряжений нескольких речевых
сигналов.

В режиме приёма канальный сигнал выделяется с помощью
полосового фильтра ПФ12 из спектра первичной группы (с полосой
60 … 108 кГц) и подаётся на индивидуальный преобразователь ДМ12.
На другой вход ДМ12 поступает тот же сигнал поднесущей частоты
F12, который питает и М11. Спектр выходного сигнала
ДМ12 состоит из двух боковых (относительно F12)
полос. Сигнал нижней из этих полос выделяется ФНЧ, усиливается и через
ДС поступает к абоненту. Приёмные тракты 11 других каналов построены аналогично.
В аппаратуре с числом каналов 60 и более индивидуальное оборудование размещается
в специальных стойках индивидуальных преобразователей СИП-60 или СИП-300
[5].

Смотрите про коптеры:  Квадрокоптеры с дальностью полета от 500 метров - купить в

На практике используется и другой вариант: формирование
первичной группы из четырёх предварительных групп (рисунок 4.8), каждая
из которых объединяет по три канала ТЧ. Здесь реализуется двухкратный
принцип преобразования (рисунок 4.7, б)

Рисунок
4.7 – структурные схемы и диаграммы однократного (а) и двухкратного (б)
преобразования спектра канала ТЧ

Cколько каналов показывает цифровая приставка стандарта DVB-T2 и какие каналы в цифровом эфирном телевидении транслируются бесплатно -

Рисунок 4.8 – Структурная схема формирования ПГ с использованием
двухкратного преобразования

Дальнейший процесс укрупнения групп каналов происходит
в групповом оборудовании и поясняет рисунок 4.3.4. Одинаковые полосы частот
пяти ПГ с помощью первичного группового преобразования разносятся по частоте
в полосе 312 … 552 кГц и образуют 60-канальную (вторичную) группу (ВГ).
На рисунке 4.9 изображена упрощённая структурная схема группового оборудования
ВГ. Сообщения пяти первичных групп ПГ1 – ПГ5 подаются
на пять групповых преобразователей ГП1 – ГП5, на
вторые входы которых из генераторного оборудования поступают сигналы поднесущих
частот.

Cколько каналов показывает цифровая приставка стандарта DVB-T2 и какие каналы в цифровом эфирном телевидении транслируются бесплатно -

Рисунок 4.9 – Структурная схема группового оборудования
ВГ

С помощью полосовых фильтров ПФ1 – ПФ5,
подключенных к выходам групповых преобразователей, образуются сигналы
вида ОБП с полосой частот 48 кГц каждый. В результате сложения этих неперекрывающихся
по спектру пяти сигналов образуется спектр ВГ с полосой частот 240 кГц
(312 … 552 кГц).

Для снижения переходных влияний между сигналами ВГ, передаваемыми
по смежным трактам, в спектре ВГ могут использоваться как прямые, так
и инверсные спектры ПГ2 – ПГ5. В первом случае на
ГП2 – ГП5 подаются несущие частоты 468, 516, 564,
612 кГц, а соответствующие полосовые фильтры выделяют нижние боковые полосы
(как показано на рисунке 4.9). Во втором случае на ГП2 – ГП5
подаются несущие частоты 300, 348, 396, 444 кГц, а полосовыми фильтрами
ПФ2 – ПФ5 выделяются верхние боковые полосы. Несущая
частота для ПГ1 в обоих случаях одинаковая (420 кГц), и спектр
ПГ1 не инвертируется. Оборудование первичного группового преобразования
размещается в специальных стойках первичных преобразователей УСПП или
СПП. Следующие ступени группового преобразования выполняются аналогично.

Аппаратура образования групповых трактов может состоять
из различных комбинаций стандартных блоков, в которых осуществляется тот
или иной этап преобразования частоты. Например, в широко используемой
в настоящее время аппаратуре системы К-1920 каналы ТЧ объединяются в две
60-канальные группы (ВГ) и шесть 300-канальных групп (ТГ). При этом общее
число каналов N = 60 ∙ 2 300 ∙ 6 = 1920 [5].

После того как путём последовательного объединения достигается
номинальное число каналов, обычно осуществляется ещё одно преобразование
частоты: суммарный (групповой) спектр преобразуется в линейный спектр,
то есть в ту полосу частот, в которой многоканальный сигнал этой системы
передаётся по линии. При этом учитываются особенности каждой линии.

Если индивидуальное и групповое преобразование обычно
осуществляется в типовых блоках и стойках, то сопряжение этой аппаратуры
(в частности, формирование линейного спектра) с линейным трактом выполняется
в оборудовании, специфичном для каждой данной проводной или радиосистемы.

Рассмотрим основные характеристики групповых сообщений.

При проектировании и разработке многоканальных систем
передачи возникает необходимость количественной оценки параметров групповых
сообщений на различных ступенях преобразования, в частности сигналов на
входе линейного тракта. Эти параметры, как и для любых сигналов связи,
определяются соответствующими частотными, информационными и энергетическими
характеристиками.

По рекомендации МККТТ средняя мощность сообщения в активном
канале в точке с нулевым относительным уровнем устанавливается равной
88 мкВт0 (– 10.6 дБм0). Однако при расчёте Pср МККТТ рекомендует
принимать величину P1 = 31.6 мкВт0 (– 15 дБм0) (при этом кроме
активности каналов учитываются и другие факторы, например, организация
в некоторых ТЧ каналах каналов ТТ, неидеальность индивидуального оборудования
и тому подобное). Если N ≥ 240, то средняя мощность группового сообщения
в точке нулевого относительного уровня Pср = 31.6N, мкВт, а
соответствующий уровень средней мощности pср = – 15 10 lg
N , дБм0.

По нормам, принятым в РФ при N ≥ 240

Р1 = 50 мкВт0 (– 13 дБм0); рср
= – 13 10 lg N, дБм0. (4.6)

Если N < 240, то приходится учитывать существенную
зависимость коэффициента активности от N. В этом случае Р1
представляют как функцию N, и уровень средней мощности группового сообщения
определяют иначе:

Рср = – 1 4 lg N, дБм0. (4.7)

Некоторые параметры и область применения типовой аппаратуры
кабельных систем передачи с ЧРК приведены в таблице 4.1.

Таблица
4.1 – Параметры типовой аппаратуры кабельных систем передачи с ЧРК

4.3 Временное разделение каналов (ВРК),
аналоговые методы передачи

Формирование сигнала линейного тракта систем передачи
при ВРК и аналоговых методах передачи. При ВРК на передающей стороне непрерывные
сигналы от абонентов передаются поочерёдно (рисунок 4.9)

Cколько каналов показывает цифровая приставка стандарта DVB-T2 и какие каналы в цифровом эфирном телевидении транслируются бесплатно -

Рисунок 4.9 – Принцип временного разделения каналов

Для этого эти сигналы преобразуются в ряд дискретных
значений, периодически повторяющихся через определённые интервалы времени
Тд, которые называются периодом дискретизации (смотри рисунок
4.10). Согласно теореме В.А. Котельникова период дискретизации непрерывного,
ограниченного по спектру сигнала с верхней частотой Fв >>
Fн должен быть равен

Tд = 1/Fд, Fд
2Fв, (4.8)

Cколько каналов показывает цифровая приставка стандарта DVB-T2 и какие каналы в цифровом эфирном телевидении транслируются бесплатно -

Рисунок 4.10 – Преобразование сигналов при ВРК

Интервал времени между ближайшими импульсами группового
сигнала Тк называется канальным интервалом или тайм-слотом
(Time Slot).

Из принципа временного объединения сигналов следует,
что передача в таких системах осуществляется циклами, то есть периодически
в виде групп из Nгр = N n импульсов, где N – количество информационных
сигналов, n – количество служебных сигналов (импульсов синхронизации –
ИС, служебной связи, управления и вызовов). Тогда величина канального
интервала ∆tк = Тд/Nгр .

Таким образом, при ВРК сообщения от N абонентов и дополнительных
устройств передаются по общему каналу связи в виде последовательности
импульсов, длительность каждого из которых τи < ∆τк
(смотри рисунок 4.10 и 4.11) [1].

Рисунок
4.11 – Групповой сигнал при ВРК с ФИМ

При временном разделении каналов возможны следующие виды
импульсной модуляции (рисунок 4.12): АИМ – амплитудно-импульсная модуляция;
ШИМ – широтно-импульсная модуляция; ФИМ – фазоимпульсная модуляция.

Cколько каналов показывает цифровая приставка стандарта DVB-T2 и какие каналы в цифровом эфирном телевидении транслируются бесплатно -

Рисунок 4.12– Модуляция канальных импульсов при ВРК: а)
непрерывное сообщение; б) АИМ; в) ШИМ; г) ФИМ

Каждый из перечисленных методов импульсной модуляции
имеет свои достоинства и недостатки. АИМ – проста в реализации, но плохая
помехоустойчивость. Используется как промежуточный вид модуляции при преобразовании
аналогового сигнала в цифровой [1], [6].

При ШИМ спектр сигнала меняется в зависимости от длительности
импульса. Минимальному уровню сигнала соответствует минимальная длительность
импульса и, соответственно, максимальный спектр сигнала. При ограниченной
полосе канала такие импульсы сильно искажаются.

В аппаратуре с ВРК и аналоговыми методами модуляции наибольшее
применение получила ФИМ, так как при её использовании можно уменьшить
мешающее действие аддитивных шумов и помех путём двухстороннего ограничения
импульсов по амплитуде, а также оптимальным образом согласовать неизменную
длительность импульсов с полосой пропускания канала. Поэтому в системах
передачи с ВРК используется, в основном, ФИМ.

Характерной особенностью спектров сигналов при импульсной
модуляции является наличие составляющих с частотами Ωн…Ωв
передаваемого сообщения uк (t) (рисунок 4.3). Эта особенность
спектра указывает на возможность демодуляции АИМ и ШИМ фильтром нижних
частот (ФНЧ) с частотой среза, равной Ωв. Демодуляция
не будет сопровождаться искажениями, если в полосу пропускания ФНЧ не
попадут составляющие нижней боковой полосы (ωд – Ωв)
… (ωд – Ωн), а это условие будет выполняться,
если выбрать

Fд > 2Fв ,

что соответствует условию (4.11). Обычно принимают ωд
= (2.3 … 2.4)Ωв и при дискретизации телефонного сообщения
с полосой частот 0.3 … 3.4 кГц частоту дискретизации Fд = ωд/2π
βыбирают равной 8 кГц, а период дискретизации Тд = 1/Fд
= 125 мкс.

При ФИМ составляющие спектра модулирующего сообщения
н…Ωв) зависят от его частоты и имеют
малую амплитуду, поэтому демодуляция ФИМ производится только путём преобразования
в АИМ или ШИМ с последующей фильтрацией в ФНЧ.

4.4 Принципы построения аппаратуры с
ВРК

На рисунке 4.13 приведена упрощённая структурная схема
оконечной станции многоканальной системы с ВРК [5]. Непрерывное сообщение
от каждого из абонентов u1(t) … uN(t) через соответствующие
дифференциальные системы ДС1 … ДСN подаются на входы
канальных модуляторов КМ1 … КМN. В канальных модуляторах
в соответствии с передаваемым сообщением производятся модуляции импульсов,
следующих через период дискретизации Тд, по одному из параметров,
например, ФИМ. В соответствии со значением передаваемого непрерывного
сообщения (рисунок 4.12, а) в момент отсчёта при ФИМ происходит изменение
положения импульса постоянной амплитуды и длительности относительно середины
канального интервала от ∆tm до – ∆tm
(рисунок 4.12, г). Промодулированные импульсы с выхода КМ, импульсы синхронизации
от генератора синхронизации (ГИС), а также импульсы датчика служебной
связи (ДСС), датчика сигналов управления и вызовов (ДУВ) объединяются.
В результате получается групповой сигнал uгр (t). Для обеспечения
работы канальных модуляторов и дополнительных устройств последовательности
импульсов с частотой дискретизации Fд, сдвинутые относительно
первого канала на i∆tк, где i – номер канала. Таким образом,
моменты начала работы КМ определяются запускающими импульсами от РК, который
определяет моменты подключения к общему широкополосному каналу соответствующего
абонента или дополнительного устройства.

Полученный групповой сигнал uгр(t) подаётся
на вход регенератора (Р), который придаёт дискретным сигналам различных
каналов одинаковые характеристики, например одинаковую форму импульса.
Все устройства, предназначенные для образования сигнала uгр(t):
КМ1 … КМN, РК, ГИС, ДУВ, ДСС, Р – входят в аппаратуру
объединения сигналов (АО), которая осуществляет объединение во времени
всех сигналов и формирует групповой сигнал. Далее сигнал может передаваться
на следующую станцию по проводным соединительным линиям или с помощью
радиосвязи.

Cколько каналов показывает цифровая приставка стандарта DVB-T2 и какие каналы в цифровом эфирном телевидении транслируются бесплатно -

Рисунок 4.13 – Упрощённая структурная схема оконечной
станции системы связи с ВРК

Смотрите про коптеры:  УРОКИ ПО САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ СБОРКЕ Р/У АВИАМОДЕЛИ ИЗ ПОТОЛОЧНОЙ ПЛИТКИ. ОТ РАСКРОЙКИ ДО ОБЛЕТА! | Пикабу

На приёме выделенный сигнал u*гр(t)
подаётся на входы всех канальных демодуляторов КД1 … КДN
и приемников служебной связи (ПСС), управления и вызова (ПУВ).

Канальные демодуляторы осуществляют разделение u*гр(t)
на отдельные канальные сигналы, представляющие собой дискретные отсчёты,
и восстановление по этим отсчётам непрерывных сообщений u*1(t)
… u*N(t), соответствующих поданным на входы КМ в
АО. Для обеспечения временного разделения канальных сигналов необходимо,
чтобы каждый из КД открывался поочерёдно только (!) в соответствующие
данному каналу интервалы времени ∆tк. Это обеспечивается
импульсами, снимаемыми с выходов РК′ аппаратуры разделения сигналов
(АР), работающего аналогично РК в АО на передающем конце линии связи.
Для обеспечения правильного разделения каналов РК′, который находится
в АР, должен работать синхронно и синфазно с РК АО, что осуществляется
с помощью импульсов синхронизации (ИС), выделяемых соответствующими селекторами
(СИС) и блоком синхронизации (БС). Сообщения с выходов КД поступают к
соответствующим абонентам через дифференциальные системы.

Помехоустойчивость систем передачи с ВРК во многом определяется
точностью и надёжностью работы системы синхронизации и распределителей
каналов, установленных в аппаратуре объединения и разделения каналов [27].
Для обеспечения точности работы системы синхронизации импульсы синхронизации
(ИС) должны иметь параметры, позволяющие наиболее просто и надёжно выделять
их из последовательности импульсов группового сигнала u*гр(t).
Наиболее целесообразным при ФИМ оказалось применение сдвоенных ИС, для
передачи которых выделяют один из канальных интервалов ∆tк
в каждом периоде дискретизации Тд (смотри рисунок 4.11).

Определим число каналов, которое можно получить в системе
с ФИМ. На рисунке 4.11 показана последовательность импульсов при многоканальной
передаче с ФИМ. Из рисунка следует, что

Тд = (2∆τмакс τз)Nгр, (4.9)

где τз – защитный интервал; ∆τмакс
– максимальное смещение (девиация) импульсов. При этом полагаем, что длительность
импульсов мала по сравнению с τз и ∆τмакс.

Из формулы (4.9) получаем

Cколько каналов показывает цифровая приставка стандарта DVB-T2 и какие каналы в цифровом эфирном телевидении транслируются бесплатно -;
(4.10)

Максимальная девиация импульсов при заданном количестве
каналов

Cколько каналов показывает цифровая приставка стандарта DVB-T2 и какие каналы в цифровом эфирном телевидении транслируются бесплатно -,
(4.11)

Принимаем Cколько каналов показывает цифровая приставка стандарта DVB-T2 и какие каналы в цифровом эфирном телевидении транслируются бесплатно -,
поэтому

Cколько каналов показывает цифровая приставка стандарта DVB-T2 и какие каналы в цифровом эфирном телевидении транслируются бесплатно -.
(4.11, а)

Учитывая, что при телефонной передаче Тд =
125 мкс, получим при Nгр = 6 ∆τмакс =
8 мкс, при Nгр = 12 ∆τмакс = 3 мкс и
при Nгр = 24 ∆τмакс = 1.5 мкс. Помехоустойчивость
системы с ФИМ тем выше, чем больше ∆τмакс.

При передаче сигналов с ФИМ по радиоканалам на второй
ступени (в радиопередатчике) может использоваться амплитудная (АМ) или
частотная (ЧМ) модуляция. В системах с ФИМ – АМ обычно ограничиваются
24 каналами, а в более помехоустойчивой системе ФИМ – ЧМ – 48 каналами.

Контрольные вопросы по разделу 4:

  1. Что включает в себя система многоканальной связи? Поясните её работу.
  2. В чём состоит принцип частотного разделения каналов?
  3. Дайте определение модулятору. Что является полезными продуктами модуляции?
  4. Сколько составляет длительность цикла при передаче телефонных сообщений
    с ВРК, почему?
  5. Для чего нужны амплитудные ограничители с системах передачи с ЧРК?
  6. Для чего используются частотные фильтры в системах передачи с ВРК?
  7. В чём состоит принцип временного разделения каналов?
  8. Поясните назначение дифсистемы (упрощённая структурная схема оконечной
    станции системы связи с ВРК), каким требованиям должны удовлетворять
    такие устройства?
  9. Какие виды импульсной модуляции возможны при временном разделении
    каналов?
  10. Какой параметр сигнала является носителем информации в сигналах с
    АИМ, ФИМ, ШИМ?
  11. Для чего передают импульсы синхронизации?
  12. Перечислите виды синхронизаций по назначению.
  13. Чем обусловлены взаимные помехи, возникающие при разделении каналов?
    Что делают для снижения уровня взаимных помех?

Кодеры цифрового сжатия

Кодер сжатия является самым ответственным элементом в цепочке обработки цифрового сигнала, он в значительной мере определяет устойчивость и качество изображения при заданной скорости цифрового потока. Стандарт MPEG-2 определяет структуру потока и эталонную модель декодера, но не накладывает ограничений на построение кодера или алгоритм его работы.

Рассмотрим устройство и работу кодера формата телевидения стандартной четкости на примере семейства кодеров компании Tadiran Scopus. Структурная схема подобного устройства приведена на рис. 5.1.

Кодер имеет модульную конструкцию и позволяет использовать сменные блоки входных интерфейсов, допускающие подачу как аналоговых (компонентных и композитных), так и цифровых видеосигналов. При работе с аналоговыми сигналами осуществляется композитное декодирование и аналого-цифровое преобразование сигнала.

В случае использования цифрового входного интерфейса SDI с внедренным звуком в модуле входного интерфейса осуществляется выделение звуковых сигналов, которые затем поступают на кодеры звука. Композитное декодирование приводит к заметному ухудшению качества изображения и потому не рекомендуется к использованию, его следует применять только при невозможности получить видеосигнал от источника в иной форме.

Важные функции в составе кодера выполняет предпроцессор. Например, он осуществляет цифровую фильтрацию и синхронизацию кадров, производит дополнительную временнýю обработку и шумоподавление. Предпроцессор также вводит тестовые сигналы и заставки.

Видеокодер построен на базе однокристального MPEG-2 процессора. Компрессированный поток видеоданных е выхода кодера поступает через высокоскоростную шину PCI в буфер, позволяющий поддерживать постоянную скорость цифрового потока на входе мультиплексора. [1, с. 298]

Стандартным решением для кодера считается наличие двух стереоканалов звука. В кодерах предусмотрена подача как цифровых сигналов AES/EBU, так и аналоговых сигналов, в последнем случае осуществляется аналого-цифровое преобразование с разрядностью 18 бит/отсчет и частотой дискретизации 32; 44,1 или 48 кГц. Звуковые кодеры выполнены на цифровых сигнальных процессорах.

В зависимости от выбранного режима скорость выходного потока в начале может изменяться в пределах от 32 до 384 кбит/с, обеспечивая Уровни I или II стандарта MPEG-2. Возможна установка двух дополнительных кодеров звука, что даст возможность организовать в общей сложности 4 стерео или 8 моноканалов. С выходов кодеров элементарные потоки сжатых звукоданных подаются на мультиплексор.

Общепринятым для кодеров сжатия становится наличие каналов передачи данных пользователя — низкоскоростного асинхронного со скоростью до 115,2 кбит/с и синхронного со скоростью до 2 и более Мегабит в секунду. Кодеры позволяют сформировать оба вида каналов.

Для высокоскоростных данных используется последовательный синхронный интерфейс RS-422. Данные е этого входа преобразуются в параллельный формат и через управляемый буфер подаются непосредственно на вход мультиплексора. Максимальная скорость передачи данных – 20 Мбит/с.

Оригинальное техническое решение компании Tadiran Scopus позволяет использовать высокоскоростной вход данных для каскадного подключения второго кодера. Специальное программное обеспечение загружается в мультиплексор и обеспечивает возможность демультиплексирования транспортного потока от другого кодера.

Низкоскоростные данные поступают для обработки на последовательный асинхронный порт центрального контроллера. Этот контроллер управляет также всей работой кодера. При запуске устройства он считывает из специальной энергонезависимой памяти конфигурационные параметры кодера.

Для целей обновления программного обеспечения существует отдельная энергонезависимая память, позволяющая хранить предыдущие загрузочные версии программного обеспечения. Такая система позволяет гибко конфигурировать кодер, производить модернизацию программного обеспечения и по мере необходимости устанавливать различные опции, такие, как статистическое мультиплексирование, скремблирование и поддержка профиля «4:2:2». [1, с. 300]

Контроллер имеет два последовательных асинхронных порта RS-232, один из которых может использоваться для управления и диагностики посредством подключения к персональному компьютеру. Для доступа к сети Ethernet имеется специальный преобразователь.

Модуль мультиплексора в составе кодера решает две основные задачи. Первая задача — прием элементарных потоков от видеокодера и звуковых кодеров, потоков данных (низкоскоростных и высокоскоростных), прием и ресинхронизация транспортного потока от другого кодера (вместо высокоскоростных данных), мультиплексирование всех потоков, введение и замена служебной информации.

На выходе мультиплексора формируется суммарный однопрограммный транспортный поток МРЕС-2/DVB. При этом источником сигнала синхронизации скорости всех потоков может служить как внешний, так и внутренний генератор. Выходной сигнал может формироваться в одном или нескольких общепринятых стандартах.

Максимальная скорость цифрового потока определяется выбранным профилем и уровнем компрессии, для наиболее часто применяемого сочетания МР@МL она составляет 15 Мбит/с. Практически используемая скорость в канале зависит от назначения передачи (распределение программ, непосредственное вещание), содержания программы, качества кодера.

Появившиеся в последние два года кодеры ТВЧ обрабатывают входные отсчеты на скорости примерно равной 1,5 Гбит/с. Современные процессоры не обеспечивают достаточного быстродействия, поэтому входной сигнал разделяется на шесть потоков меньшей скорости, соответствующих изображению, разделенному на шесть горизонтальных полое (с довольно большим перекрытием), и обрабатывается параллельно в шести предпроцессорах и шести видеокодерах.

Отсчеты сжатых видеоданных е выходов видеокодеров накапливаются в буферной памяти, а затем считываются и объединяются в единый цифровой поток. Главный процессор следит за тем, чтобы изображение на стыках полое сшивалось гладко и не испытывало скачков и перепадов яркости, такие же меры принимаются и по обеспечению эффективной компенсации движения по всему экрану. Микросхемы кодеров взаимодействуют между собой непосредственно и по сверхбыстродействующим шинам.

Первые модели кодеров имели простые системы шумоподавления типа пространственной фильтрации, которые давали положительный эффект в некоторых случаях, но искажали изображение во всех остальных, и их приходилось отключать. Новые схемы шумоподавления используют пространственно-временныˊе фильтры с компенсацией движения и эффективно подавляют шумы различного происхождения: из-за зернистости кинопленки, пыли, грязи и царапин; шумы выпадений магнитной ленты; шумы композитного декодирования и т.д.

Размер и структура ГВК — параметры, наиболее тесно связанные с изображением, и удачный их выбор позволил бы значительно улучшить качество изображения. Одно из возможных решений — двухпроходное кодирование, когда на первом проходе выбирается структура ГВК, близкая к оптимальной, а на втором проходе осуществляется собственно компрессия изображения. Расчеты показали, что выигрыш составляет около 1 дБ в среднем и до 5 дБ на отдельных сюжетах.

В стандарте МРЕС-2 уже заложен механизм адаптации — выбор полевого или кадрового кодирования. Кадровое кодирование более подходит для медленных движений, полевое — для быстрых. Оптимизация может дать выигрыш в отношении сигнал/шум 0,7 дБ в среднем и по 3 дБ на пиках при быстром движении.

При цифровом сжатии видеоданных наступают моменты, когда качество изображения ухудшается весьма существенно — смена кадра, очень быстрые движения, всплески шума. Предотвратить срывы можно путем усложнения алгоритма кодирования — использования двух или нескольких проходов кодера но кадру.

Эти данные используются при втором проходе для сохранения постоянного качества изображения. С увеличением быстродействия процессоров, возможно, будет перейти к многопроходному кодированию и даже к итеративному режиму, когда процесс кодирования повторяется до тех нор, пока не будут достигнуты удовлетворительные характеристики качества на всей длине ГВК. [1, с. 302]

Смотрите про коптеры:  Советы по пилотажу — Wiki о коптерах

Концепция стандарта dvb-t2

dvbt2Вторая версия стандарта цифрового наземного телевидения DVB-T2, разработанная в рамках консорциума DVB в 2008 году для передачи программ ТВЧ, обеспечивает, как минимум, 30%-ный прирост пропускной способности эфирных каналов, возможно и 50%-ное увеличение по сравнению c системой стандарта DVB-T.

DVB-T2 является последним в семействе стандартов DVB эфирного наземного цифрового телевидения, так как физически невозможно реализовать более высокую скорость передачи информации в единице спектра.

Какой именно выигрыш можно получить, зависит от применяемых режимов модуляции несущих и построения сети. Максимальным такой выигрыш будет в одночастотных сетях. [1, с. 262]

При разработке нового стандарта было обеспечено выполнение следующих предварительно сформулированных коммерческих требований:

Требования к DVB-T2 — открыть спойлер

• Сигналы стандарта DVB-T2 должны приниматься на существующие домашние фиксированные и портативные антенны.

• Переход на новый стандарт не должен сопровождаться изменением инфраструктуры передающей телевизионной сети.

• Новый стандарт должен улучшить работу одночастотных сетей телевизионного вещания.

• Стандарт DVB-T2 допускает возможность сосуществования в одном радиочастотном канале сигналов, передаваемых с разной степенью помехоустойчивости. Например, часть сигналов, передаваемых по одному радиоканалу шириной 8 МГц, может быть предназначена для телеприема на направленные антенны, установленные на крышах зданий, а часть — для приема на комнатные портативные антенны.

• Снижение эксплуатационных расходов в DVB-T2 за счет уменьшения отношения пиковой к средней мощности передаваемого сигнала, то есть уменьшение пик-фактора, повышающего КПД цифрового радиопередатчика.

• Отказ от классической схемы FEC-кодирования(сверточный код в совокупности с кодом Рида-Соломона) и замена его на более эффективный код с низкой плотностью проверки на четность (Low Density Parity Code — LDPC), относящийся к турбокодам, и короткий циклический код БЧХ.

• За счет использования более эффективной схемы FEC-кодирования увеличена кратность модуляции несущих до QAM-256, повышающая скорость передачи данных (одним символом передается 8 бит). Несмотря на то, что этот тип модуляции более чувствителен к ошибкам, обусловленным шумом, эксперименты показали, что FEC-кодирование с помощью LDPC обеспечивает, как минимум, 30%-ное увеличение эффективности использования радиоканала по сравнению е системой стандарта DVB-T при типовых условиях передачи.

• Применение более широкого ряда размерностей быстрого преобразования Фурье (FFT), а именно: lk, 2k, 4k, 8k, 16k, 32k, приводящее к уменьшению времени защитного интервала по отношению к длительности символа данных примерно на 18%, что повышает эффективность передачи полезной информации.

• Более «экономная» передача служебной информации (пилот-сигналов) за счет применения нескольких оптимизированных вариантов размещения пилот-сигналов, приводящего к уменьшению числа используемых при этом несущих частот.

• Усложнение системы перемежения данных за счет введения режима пс- ремежения по времени, что позволит увеличить устойчивость передаваемого сигнала к импульсным помехам, которые характерны для городской территории.

• Применение способа поворота сигнального созвездияQAM-модуляции с цикличной Q-задержкой, обеспечивающее выигрыш в отношении сигнал/шум.

• Использование технологии разнесенного приема в синхронной сети телерадиовещания за счет реализации режима MISO(Multiple Inputs — Single Output, то есть множественный (двойной) вход — один выход) с кодированием но модифицированной схеме Аламоути, позволяющим улучшить качество цифрового телерадиовещания в областях перекрытия зон обслуживания разных передатчиков за счет обработки телевизионным приемником сигналов от двух передающих антенн.

Большая часть технических решений, использованная при создании стандарта DVB-T2, была направлена на максимальное увеличение пропускной способности радиоканала, практически достигающей 50 Мбит/с. Таким образом, в DVB-T2 обеспечивается фактический рост пропускной способности в 1,4 раза при практически равных условиях передачи (отношение сигнал/шум 20 и 22 дБ соответственно в стандартах DVB-Т и DVB-T2). [1, с. 263]

Ряд опций в совокупность требований к DVB-T2 были введены для возможности оптимизации ее параметров в зависимости от характеристик конкретного радиоканала, для повышения гибкости и надежности ее работы в практических условиях приема.

Несмотря на применение одного и того же способа модуляции (OFDM) новый стандарт цифрового наземного вещания DVB-T2 не является совместимым с предыдущим стандартом DVB-T. [1, с. 264]

Определение трафика, числа каналов в сотах и числа приемопередатчиков

Для того, чтобы рассчитать необходимое число базовых станций, необходимо выбрать радиус соты. В крупных городах, к числу которых относится Улан-Удэ, радиус соты минимальный (существенно меньше, чем в небольших населенных пунктах), так как там высокая этажность постройки (что мешает распространению радиосигнала) и большая нагрузка. Приблизительно можно сказать, что это число равно 1 км2 [15].

Оценить, достаточно ли установлено базовых станций, помогут потребители. Их мало интересуют технические моменты, но, если качество связи неважное, на успех такому оператору рассчитывать сложно: в условиях конкуренции потребители легко перейдут к другой компании.

Так как имеются некоторые жалобы на качество связи (в отдаленных районах, в помещениях и т.п.) [19], качество существующей связи я бы оценил на 8 по десятибалльной шкале.

Сколько дополнительных базовых станций нужно установить, чтобы качество соответствовало 10 баллам. Учитывая площадь города Улан-Удэ, которая составляет 347,6 км2, и примерные значения площади одной соты, можно предположить, что для улучшения качества нужно установить около 10 базовых станций. Остановимся на этом числе.

В результате введения десяти новых базовых станций качество обслуживания повысится, в результате компания Tele2 сравняется по этому критерию с операторами «большой тройки», оставаясь в некотором выигрыше по другому важному показателю – уровню цен. Таким образом, в случае успешной реализации проекта мы вправе ожидать увеличения доли рынка. В настоящее время (лето 2022г.) эта цифра находится примерно на уровне 22% [9], и насколько она может увеличиться, точно сказать невозможно, так как это зависит от множества факторов и, как в любом предпринимательстве, здесь есть место неопределенности и риску.

К подобным факторам можно отнести уровень конкуренции, эластичность спроса, экономическая активность населения. Итак, с одной стороны, рынок поделен, конкуренция огромная, но с другой стороны как раз из-за этого высока эластичность спроса по цене и люди достаточно легко могут сменить оператора (особенно если принять во внимание предоставляемую сейчас возможность сохранить существующий номер телефона, что было сдерживающим фактором прежде). Здесь, очевидно, нам поможет яркая реклама и иные маркетинговые ходы. В качестве позитивных для нас моментов отметим тенденцию к росту населения города, а также заметное число туристов в летнее время, о чем говорилось в параграфе 2.1.

Предполагая примерную цифру увеличения доли рынка Tele2 после введения новых десяти базовых станций, следует больше ориентироваться на опыт в других регионах, а также как рекомендуют составители бизнес-планов, быть немного пессимистами (лучше заработать больше, чем ожидалось, чем потерпеть незапланированные убытки и разориться). Поэтому, как показывает ситуация в других регионах, труднопреодолимым вследствие тесноты конкуренции является цифра в 25%. Так что на ней и остановимся.

Учитывая население города (430,55 тыс. человек) [23]. Рассчитаем предполагаемый прирост абонентской базы:

Cколько каналов показывает цифровая приставка стандарта DVB-T2 и какие каналы в цифровом эфирном телевидении транслируются бесплатно -

тыс. абонентов

Система сотовой связи, как и любая система телефонной связи, является типичным примером системы массового обслуживания со случайным потоком заявок (вызовов), случайной продолжительностью их обслуживания (сеансов связи) и конечным числом каналов обслуживания (физических каналов). Вызовы, поступающие от абонентов сети, в теории телетрафика представляют как некое множество, изменяющееся в течение дня. Объем оборудования должен быть достаточным для того, чтобы обслуживать вызовы в период максимальной активности абонентов (часом наибольшей нагрузки).

Продолжительность разговорного времени в час наибольшей нагрузки, в течение которого все абоненты сети желают использовать предоставляемое оборудование, называется ожидаемой телефонной нагрузкой, или поступающим трафиком и измеряется в Эрлангах. В сетях сотовой подвижной связи в среднем абонент совершает 0,36 вызовов в час[24]. Средняя продолжительность вызова составляет 120 секунд[24]. Трафик, который генерирует один абонент сети (A1), рассчитывается по формуле:

Cколько каналов показывает цифровая приставка стандарта DVB-T2 и какие каналы в цифровом эфирном телевидении транслируются бесплатно -

, (3.1)

где л – среднее число вызовов в час;

ф – среднее время разговора в секундах.

Получим:

Cколько каналов показывает цифровая приставка стандарта DVB-T2 и какие каналы в цифровом эфирном телевидении транслируются бесплатно -

Эрл.

Определим нагрузку десяти проектируемых базовых станций, состоящую из 12,9 тыс. абонентов по формуле:

Cколько каналов показывает цифровая приставка стандарта DVB-T2 и какие каналы в цифровом эфирном телевидении транслируются бесплатно -

, (3.2)

где А – нагрузка четырех дополнительных базовых станций, Эрл.

Получим:

Эрл.

Целесообразно несколько увеличить полученное значение путем ввода поправочного коэффициента. Сделать это уместно по двум причинам. Во-первых, реальное число пользующихся мобильной связью может колебаться. Увеличиваться в большую сторону оно может за счет гостей города. Улан-Удэ – столица республики, крупный культурный и экономический центр, так что можно ожидать, что реальное число находящихся на территории города будет в какие-то периоды времени больше обозначенных 430,55 тыс. Во-вторых, нам следует иметь некоторый запас, раз мы ставим перед собой цель сделать качество связи по-настоящему высоким.

Нагрузка с учетом вышесказанного составит:

Cколько каналов показывает цифровая приставка стандарта DVB-T2 и какие каналы в цифровом эфирном телевидении транслируются бесплатно -

Эрл.

И еще надо принять во внимание, что новые базовые станции примут на себя часть трафика от уже действующих абонентов, что облегчит нагрузку на существующие базовые станции и способствует повышению качеству сотовой связи в целом.

Нагрузка с учетом этого обстоятельства составит:

Cколько каналов показывает цифровая приставка стандарта DVB-T2 и какие каналы в цифровом эфирном телевидении транслируются бесплатно -

Эрл.

Объем трафика, приходящийся на одну базовую станцию (Aс), определим по формуле:

Cколько каналов показывает цифровая приставка стандарта DVB-T2 и какие каналы в цифровом эфирном телевидении транслируются бесплатно -

, (3.3)

где nс – число новых базовых станций.

Объем трафика на одну базовую станцию составит:

Cколько каналов показывает цифровая приставка стандарта DVB-T2 и какие каналы в цифровом эфирном телевидении транслируются бесплатно -

Эрл.

Для определения числа каналов используем модель Эрланга В. В системе с отказами вероятность отказа (вероятность поступления вызова в момент, когда все каналы заняты) определяется выражением

Cколько каналов показывает цифровая приставка стандарта DVB-T2 и какие каналы в цифровом эфирном телевидении транслируются бесплатно -

, (3.4)

где N – число физических каналов;

A – трафик, Эрл.

Поскольку формула громоздка, на практике пользуются ее представлением в виде таблицы 3.1.

Таблица 3.1 Модель Эрланга в системе с отказами

Число радионесущих

Число каналов трафика

Трафик при разных вероятностях отказа, Эрл

= 2%

= 5%

1

6

2,27

2,96

2

14

8,20

9,73

3

21

14,03

16,18

4

29

21,03

23,82

5

36

27,33

30,65

6

44

34,68

38,55

7

52

42,10

46,53

8

59

48,70

53,55

9

67

56,25

61,63

10

75

63,90

69,73

Оцените статью
Радиокоптер.ру
Добавить комментарий

Adblock
detector