Расчет линии связи для системы телевидения (стр. 2 из 14)

Принято решение о запуске в 1996 г. и начале 1997 г. в эту же точку еще двух ИСЗ HotBird 2 и HotBird 3 с 20 стволами мощностью 110 Вт на каждом, предназначенных преимущественно для ТВ передачи в цифровой форме с компрессией. Спутники имеют лучи с европейским покрытием (от Лондона до Москвы) и ЭИИМ не менее 51 дБВт и более узкие лучи, охватывающие Центральную Европу с ЭИИМ 54 дБВт.

Принятие в 1977 г. Плана ВАКР-77 стимулировало создание в Европе национальных систем с мощными спутниками, работающими в диапазоне 12 ГГц. Примечательным в этом плане оказался 1989 г., когда была завершена работа над четырьмя такими системами.

Совместный проект TDF (Франция)-TVSat (ФРГ) разрабатывался с 1980 г. при полной поддержке правительств обеих стран. Параметры спутников полностью соответствуют Плану ВАКР-77. Спутники TDF и TVSat практически одинаковы и различаются в основном передающими антеннами. Каждый рассчитан на передачу ТВ-программ в пяти каналах, выделенных стране Планом ВАКР-77. После многочисленных задержек были запущены два спутника TDF (в 1988 и 1990 гг.) и один TVSat (в 1989 г.).

С 1980 г. в Швеции разрабатывался проект многоцелевого ИСЗ Tele-Х, предназначенного для ТВ вещания и связи. Через три рабочих ствола Tele-Х с большой выходной мощностью в каналах 26, 32, 40 планировалось передавать программы коммерческого телевидения в стандарте D-MAC. Однако как коммерческое предприятие Tele-Х успеха не имел и долгое время бездействовал. Лишь в 1991 г. началось использование его стволов для передачи шведских и норвежских программ.

Четвертой системой диапазона 12 ГГц, введенной в строй в 1989 г., явилась частная британская система BSB спутники которой MarcoPolo 1 и 2 были выведены в точку 31° з.д в 1990 гг.

1.2 Краткое описание параметров системы связи

В данном пункте вводятся основные понятия цифрового ТВ вещания (DVB – DigitalVideoBroadcasting), которое более подробно освещено в основной части курсового проекта.

В ближайшее время ожидается быстрый переход к цифровому ТВ вещанию (DVB) с использованием международных стандартов сжатия данных и цифровой (фазовой) модуляции сжатых сигналов MPEG-2 (ISO/IEO 13818) (MPEG –MovingPictureExpertGroup.Специальная группа экспертов по вопросам кинотехники; алгоритм и группа стандартов сжатия видео изображений и звука). Эти стандарты приняты в Европе и многих других странах для передачи цифрового ТВ сигнала через спутники и кабельные системы. Поскольку применение данных стандартов обеспечивает экономное использование полосы частот и высокую помехоустойчивость, существуют планы по их распространению на наземное ТВ вещание.

Первое поколение бытовых приемных устройств DVBпредставляет собой настольные модели совмещенных приемников/декодеров (IRD). Приемники имеют стандартные разъемы ВЧ и SCART для подсоединения к антенне, кабелю и ТВ/ВМ (TV/VCR). В моделях высокого класса устанавливается разъем для подключения персонального компьютера, так что их можно использовать для мультимедийных средств и подключения к Internet. Спутниковые каналы идеально подходят для доставки страниц Всемирной паутины, поскольку они обеспечивают широкую полосу пропускания.

Скорость передачи данных, применяемая для ТВ вещания, может быть выбрана в зависимости от требований, предъявляемых ТВ вещателями к качеству сигнала. Видеосигналы VHS хорошего качества могут быть получены при скорости передачи данных 2 Мбит/с. Стандартное качество сигналов PAL/SECAM/NTSC получается при скорости передачи данных в диапазоне 4-6 Мбит/с. Студийное качество сигналов D2-MAC и PAL+ может быть получено на скорости в 8 Мбит/с. Для передачи сигналов телевидения высокой четкости (HDTV) понадобилась бы максимальная скорость передачи данных в 15 Мбит/с.

Для кодирования звука применяется алгоритм второго уровня MPEG 11 (ISО/IЕО 13818-2), который основывается на системе поддиапазонного кодирования MUSICAM. Для обеспечения качества звука, примерно соответствующего качеству CD, необходима скорость передачи данных порядка 192 Кбит/с.

Стандарт MPEG-2 позволяет объединить потоки многих видеосигналов, звуковых сигналов и сигналов передачи данных в единый транспортный поток для передачи через спутниковый канал связи. Данный метод уплотнения позволяет передавать таким образом много различных программ через один поток 38.01 SM бит/с на одном транспондере спутника связи. Примерный состав транспортного потока, который используется в Европе, приведен в табл. 1.2.

Таблица 1.2. Состав транспортного потока

Основным методом модуляции, принятым для передачи по спутниковым каналам, является метод QPSK (квадратурная фазовая манипуляция), а для передачи по кабельным сетям 64-QAM (квадратурная амплитудная модуляция).

1.3 Краткое описание технических средств, используемых в данной системе связи

Важнейшие показатели земных станций (ЗС).

Большинство ЗС ФСС работает в диапазонах 4 или 11 ГГц на прием и 6 или 14 ГГц на передачу.

Добротность станции на прием G/T — отношение усиления антенны (в децибелах на частоте приема) к суммарной шумовой температуре станции (в децибелах относительно 1 К); достигает 42 дБ/К для самых больших применяемых на практике антенн (диаметром 32 м) и составляет 20…31,7 дБ/К для ЗС большинства национальных и региональных систем.

Эквивалентная изотропно излучаемая мощность (ЭИИМ) — произведение мощности передатчика на усиление антенны (в полосе передачи) относительно изотропной антенны; обычно находится в пределах 50.. .95 дБВт. Для упрощенного расчета помех, создаваемых другим сетям связи, часто указывают максимальную спектральную плотность излучаемой ЗС ЭИИМ (Вт/Гц), хотя точный расчет перекрестных помех требует знания структуры применяемых в системе сигналов (вида и параметров модуляции и т.п.).

Микроволны и место приема сигналов.

Передача сигналов от спутника на Землю осуществляется посредством микроволнового электромагнитного излучения, которое по частоте намного выше, чем сигналы обычного телевещания в диапазонах MB/ДМВ (VHF/UHF). Несмотря на волнообразную природу микроволны подвергаются сильному ослаблению из-за водяных испарений и других препятствий на линии прямой видимости антенны. Мощность передаваемого микроволнового сигнала ко времени достижения им Земли становится чрезвычайно слабой. Если не использовать специальное оборудование и не принимать соответствующие меры предосторожности при его установке, сигнал может быть подавлен окружающими его шумами. На месте приема телевизионной приемной системы (TVRO) устанавливается антенна, которая собирает и концентрирует сигнал в фокусе, где находится прецизионно установленный облучатель. Он направляет микроволны на электронный компонент, называемый малошумящим блоком (LNВ). Этот блок усиливает и преобразует сигнал вниз на частоту, которая более удобна для передачи далее по кабелю на приемник (ресивер), расположенный внутри жилого помещения.

Между облучателем и LNB может быть расположен поляризатор, назначение которого будет объяснено чуть позже. Комплект, состоящий из облучателя, поляризатора и LNВ, часто называют головкой облучателя. Типичная конфигурация линии связи вниз от спутника средней мощности до внутреннего помещения изображена на рис. 1.3.1.

Рис. 1.3.1. Типичная конфигурация линии связи вниз.

Антенна, или тарелка, собирает чрезвычайно слабый микроволновый сигнал и осуществляет его фокусировку. Поверхность антенны должна иметь высокую отражающую способность по отношению к микроволнам. Антенна имеет форму параболоида, который обладает уникальным свойством переносить все излучение, падающее параллельно его оси, в фокус (см. рис. 1.3.1). Существует два основных типа антенн - параболическая (прямофокусная) и офсетная (антенна со смещенным фокусом). В прямофокусной антенне датчик головки облучателя устанавливается в центре оси параболоида. При конфигурации со смещенным фокусом (см. рис. 1.3.1) головка облучателя устанавливается в фокальной точке параболоида значительно большего размера, а рассматриваемая тарелка представляет собой часть этого параболоида. Антенны обычно изготавливаются из стали, алюминия или оптоволоконного стекла с впрессованной отражающей фольгой.

Диаметр антенны оказывает решающее влияние на размеры и стоимость ЗС; он определяет добротность и ЭИИМ станции, а также ее пространственную избирательность; если в системе используется разделение сигналов по поляризации, необходимо знать кросс - поляризационные характеристики антенны и указывать, с какой поляризацией станция работает на передачу и на прием. На ЗС телефонного обмена применяют антенны диаметром от 1,5.. .2,5 м до 12 м, иногда до 32 м, на ЗС приема циркулярной информации - от 0,45 до 2,5. ..4м.