Расчет линии связи для системы телевидения (стр. 9 из 14)
II класса дополнительно к элементам магистрального канала включают модулятор для получения стандартного ОБП-АМ вещательного сигнала на частоте стандартного наземного вещания в соответствии с ГОСТ 7845-92 и контрольный телевизионный демодулятор в соответствии с ГОСТ 20532-83, выделяющий ТВ модулирующий сигнал.
Уровни ТВ сигнала
Каналы изображения спутниковых линий предназначены для передачи сигналов черно-белого и цветного изображений, удовлетворяющих требованиям ГОСТ 7845-92. В России используется система цветного телевидения СЕКАМ, в которой информация о цветности передается методом ЧМ на поднесущих. Уровни полного цветового сигнала этой системы приведены на рис. 3.2.
Отношение сигнал-шум
Отношение сигнал-шум в канале изображения является важным показателем для энергетического расчета ТВ систем и планирования сетей вещания. В каналах изображения нормируются отношение сигнал - взвешенный шум, равное (в децибелах) отношениюамплитуды от пика до пика сигнала изображения (параметр Lна рис. 3.1.2) к эффективному значению шума, измеренному взвешивающим фильтром с полосой от 10 кГц до верхней частоты сигнала 6 МГц. Амплитудно-частотная характеристика взвешивающего фильтра позволяет учесть свойства зрения при восприятии флуктуационных помех в различных участках спектра. Используемый в настоящее время на новых спутниковых линиях подачи ТВ взвешивающий фильтр с т = 245 нс (рис. 3.1.3) в соответствии с Рек. МККР 567 позволяет захватить и область частот, в которой находятся поднесущие, содержащие информацию о цвете. Шумы измеряются прибором для измерения эффективных значений, их уровень определяется по формуле
где Uэфш — эффективное значение взвешенного шума, Ucразм — размах видеосигнала между уровнями черного и белого (параметр L).
Нормированное отношение сигнал-шум должно выполняться в течение 99 % времени любого месяца. Допускается ухудшение нормированного отношения на 8 дБ в течение 0,1 % времени любого месяца. Нормирование в малом проценте времени особенно актуально для систем, работающих в диапазонах выше 10 ГГц.
В Рек. МККР 567-3 предлагается, чтобы полоса, в которой измеряется взвешенный шум, была равна 5 МГц. Но в нашей стране принято измерять шум в полосе 6 МГц, поскольку сигнал системы СЕКАМ занимает эту полосу. Полоса измерения формируется фильтром подавления НЧ помех (от сети питания и микрофонного шума) (АЧХ 1, рис. 3.1.4), взвешивающим фильтром с постоянной времени т = 245 нc (АЧХ 1, рис. 3.1.3). Во внедренных ранее системах применяется фильтр с постоянной времени t = 330 нс (АЧХ 2, рис. 3.1.3) и фильтром нижних частот, ограничивающим полосу измерения помех (АЧХ для fв = 6 МГц, рис. 3.1.5).
Измерения с унифицированным для разных ТВ стандартов взвешивающим фильтром по Рек. МККР 567-3 с постоянной времени т = 245 нc для измерения флуктуационных помех в каналах черно-белого и цветного телевидения позволяют нормировать единое отношение сигнал - взвешенный шум при измерении в одинаковых условиях для разных ТВ стандартов. При этом шум для всех стандартов должен измеряться в полосе 5 МГц, формируемой фильтром нижних частот ФНЧ (АЧХ на рис. 3.1.6), схема которого аналогична схеме ФНЧ с полосой 6 МГц, но номиналы элементов другие. Низкочастотные помехи также подавляются специальным фильтром.
В табл. 3.1 приводятся нормы на отношение сигнал - взвешенный шум, получаемые при измерениях взвешивающим фильтром с т = 245 и 330 нc в полосе 6 МГц.
В системах передачи ТВ сигнала с частотной и амплитудной модуляцией для повышения помехоустойчивости сигналов применяют линейные частотные предыскажения видеосигнала на передающей стороне и частотное восстановление — на приемной (Рек. МСЭ-Р 405, рис. 3.1.7).
Коэффициенты пересчета влияния контуров восстановления предыскаженного сигнала и взвешивающей цепи отдельно и вместе на значение защищенности от белого шума и шума с треугольной формой спектра приведены также в табл. 3.1. Треугольную форму имеет спектр шума на выходе спутникового канала, в котором сигнал ТВ передается ТВ методом ЧМ. На участке ретрансляции сигнала для потребителей применяется ОБП-АМ, спектр шума на выходе демодулятора AM сигнала равномерный.
Из табл. 3.1 следует, что при треугольной форме спектра шума совместное действие цепей восстановления и взвешивания унифицированной цепью с
= 245 нс при передаче и измерении сигнала в полосе 6 МГц дает выигрыш 14,3 дБ и при белом шуме 1,7 дБ, при = 330 нс при передаче и измерениях в той же полосе — соответственно 18,1 и 1,9 дБ. Эти выигрыши и учитываются при расчетах энергетики ЧМ и ОБП-ТВ систем.Исходя из технических, организационных и экономических соображений и в соответствии с установленной эквивалентной длиной канала ГЭЦ в спутниковых каналах нормируются следующие отношения сигнал - взвешенный шум (с учетом контуров восстановления и унифицированного взвешивающего фильтра) на краю зоны обслуживания: в магистральных каналах — 50 дБ, в каналах распределения ТВ с приемными установками I и II класса при эфирном вещании — 46 дБ и в каналах распределения ТВ с приемными установками II класса при подаче на кабельные системы и приеме на индивидуальные установки — 42 дБ. При использовании взвешивающего фильтра с постоянной времени
= 330 нc значения отношения сигнал-шум увеличиваются примерно на 4 дБ.Низкочастотная периодическая помеха (фон) измеряется при включении на выходе канала фильтра для выделения низкочастотных помех. Отношение размаха сигнала от уровня гашения до уровня белого к размаху фоновой помехи составляет 35. . .40 дБ (табл. 3.2).
Допустимые линейные и нелинейные искажения сигнала в магистральном канале нормируются в основном в соответствии с ГОСТ 19463-89. Спутниковые магистральные каналы изображения для распределения программ ТВ нормируются в соответствии с Правилами технической эксплуатации средств вещательного телевидения. Спутниковые магистральные каналы с установками коллективного и индивидуального приема систем непосредственного приема программ телевидения нормируются в соответствии с ГОСТ Р 50788-95.
В настоящее время в международных и национальных организациях интенсивно исследуются и активно разрабатываются стандарты цифрового стандартного, повышенного и высокой четкости качества телевидения с устранением избыточности ТВ сигналов и с соответствующим уменьшением скорости передачи, а также соответствующие методы передачи в ВЧ трактах, в частности спутниковых, формируются требования на канал изображения по аналоговым выходам. Проводятся большие исследования субъективного качества цифрового ТВ.
Разрабатывается семейство стандартов сжатия цифрового ТВ сигнала типа MPEG — MovingPicturesExpertsGroup.
Стандарт MPEG-1, регламентирующий способ передачи цифрового ТВ сигнала на скоростях до 1,5 Мбит/с, в наибольшей степени подходит для электронной фотографии, видеоконференцсвязи, для мультимедиа, Т.е. для тех применений, где требуется передача неподвижных изображений с малой разрешающей способностью. Стандарт MPEG-2 оптимален для видеосистем с более высокоскоростными потоками. Первоначально предусматривалась скорость передачи от 4 до 15 Мбит/с, но для обработки видеопрограмм в студиях могут использоваться и скорости до 100 Мбит/с. В этих стандартах в едином информационном потоке передаются видеосигналы, звуковые сигналы и данные. Гибкость алгоритмов, используемых обеими системами MPEG, позволяет в будущем наращивать структуры оборудования для расширения функциональных возможностей только путем усовершенствования блока кодера. Все остальные функциональные элементысистем остаются прежними, и даже не требуется вносить изменений декодер на приемной стороне.
Существует до одиннадцати стандартов MPEG-2. Качество передачи в этих стандартах в основном оценивается субъективно: сложность субъективных испытаний состоит в отсутствии согласованных испытательных последовательностей изображений. Что касается нормирования каналов изображения, то в МСЭ-Р и МСЭ-Т согласовано мнение, что канал, составленный из аналоговых и цифровых секций, как и составленный только из аналоговых секций, должен отвечать рекомендациям на параметры и методы измерений Рек. МККР 567, в которую будут добавлены параметры и методы измерений для цифрового кодирования.
В связи с отсутствием согласованных решений по стандарту цифрового ТВ на международном и отечественном уровне требования к каналам изображения, организуемым цифровыми методами, постепенно пополняются и вносятся в Рек. МСЭ-Р 658. Заранее можно предположить, что в целом субъективное качество такого канала должно быть не хуже обеспечиваемого аналоговым каналом, отвечающим нормам Рек. МККР 567.