Параметры системы ATSC

Как было сказано выше система ATSC существует в двух вариантах: ATSC-T (для наземного вещания, с использованием модуляции 8T-VSB) и ATSC-C (для кабельных сетей с использованием модуляции 16-VSB). Пропускная способность этих двух систем отличается в два раза за счет отличия в помехоустойчивости (порогового отношения несущая/шум). Параметры обеих систем приведены в таблице 15.1.

Надо отметить, что при испытаниях системы АTSC, она показала свою нежизнеспособность в условиях многолучевого приема (в городах с разноэтажной застройкой). Это согласуется с концепцией телевизионного вещания, принятой в США. Прием цифровых сигналов планируется вести с помощью систем СКПТВ (системы коллективного приема сигналов телевизионных программ). Приемная антенна с хорошей направленностью, обслуживающая некоторый район города, устанавливается в удобном месте.

Таблица 15.1 Параметры систем VSB для наземного и кабельного телевидения

На комнатные антенны, а так же на приемники, расположенные на подвижных объктах прием невозможен.

Система DVB

Как было сказано выше, система ATSC с модуляцией VSB не может работать в условиях многолучевого приема. В цифровых вещательных системах непригодны модуляции с одной несущей. Положение можно исправить, используя защитный интервал, во время которого сигналы не передаются. Он необходим, чтобы успело закончиться действие предыдущего интервала передачи, вызванного отраженными волнами, к началу следующего. Но это невозможно с использованием одной несущей. Известно, для наземного вещания максимальная длительность требуемого защитного интервала должна быть 125мкс. Даже если длительность полезного интервала передачи приблизить к нулю, будет возможна передача символов только с частотой 8кГц (1/125мкс). Для передачи сигнала ТВЧ (телевидения высокой четкости) необходимо обеспечить скорость данных около 20Мбит/с. При этом каждый символ должен переносить информацию о 2500 бит (20*10⁶/8*10³). Для этого у несущей должно быть 2²⁵⁰⁰ позиций. Ясно, что у такой модуляции будет крайне низкая помехоустойчивость.

Выход наблюдается в использовании новых видов модуляции с большим количеством несущих. В системе DVB используется модуляция, разработанная специально для цифровых систем передач OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex – частотное уплотнение с ортогональными несущими).

Выбор параметров

За исходные данные возьмем длительность защитного интервала Т_g=125мкс. Целесообразно его значение брать не более 1/4 от длительности полезного интервала Тu.

Тu= 250мкс*4= 1мс

Шаг несущих связан с шириной основного лепестка спектра одного модулированного колебания и равен величине обратной длительности полезного интервала (рисунок 15.9):

1/1мс = 1КГц

Рис. 15.9 Спектр одного модулируемого колебания

Для канала шириной 8МГц количество несущих N= 8*10⁶/1*10³=8000. Для передачи сигнала ТВЧ (20 Мбит/с) количество бит, переносимых одной несущей на одном интервалепередачи составляет:

= 3,125 бит

Это число показывает, что можно использовать малопозиционную модуляцию, а это обеспечивает высокую помехозащищённость.

Встаёт вопрос о реализации такой модуляции. Ведь с традиционным подходом необходимо на передающем конце иметь 8000 модуляторов, а на приёмном 8000 демодуляторов, что, конечно, невозможно.

Традиционный подход - это модуляция аналоговой несущей модулирующим сигналом. Но ведь модуляцию можно производить и с цифровым сигналом, а на выходе такого модулятора поставить ЦАП (рисунок 15.10).

Рис. 15.10 OFDM модулятор и демодулятор

В таком случае на выходе ЦАП будет действовать сигнал неопределённой формы, состоящий из модулированных несущих, которые находятся в полосе частот 8МГц (7МГц, 6МГц).

Для модуляции отдельных несущих используется квадратурная модуляция (по амплитуде и фазе). Сложение гармоник с разными амплитудами не что иное, как обратное преобразование Фурье. Промышленностью разработаны и выпускаются процессоры, работающие на алгоритмах быстрого прямого и обратного преобразований Фурье с величиной массива (количеством несущих) равным целой степени числа 2 (256, 512, 1024, 2048, 4096, 8192,…).

В системе DVB-T используется 2 режима работы 2К и 8К, где К= 2¹⁰=1024. Соответственно в режиме 2К 1024, а в режиме 8К 8192 несущих. Не все несущие будут использованы, так как необходимо, чтобы они все находились в заданной полосе частот при заданной длительности интервала передачи.

На приёмном конце после преобразования сигнал проходит через АЦП, где формируется цифровой аналог принятого сигнала, а далее через процессор БПФ, где и происходит демодуляция несущих.