Про частотному плані конвертації телевізійних каналів
С.Н. Песков, заст. директора з науки компанії
«Контур-М», к.т.н., І.А. Колпаков, гендиректор компанії «Контур-М», С.Ю.
Колгатін, директор з маркетингу компанії «Контур-М»
Знову
будуються системи кабельного телебачення (СКТ) використовують все більше число
каналів різного призначення - зазвичай планується не менше 40, а частіше 50-60
каналів розподілу. Складання та узгодження частотного плану конвертації
телевізійних каналів для систем кабельного телебачення завжди було непростим
завданням, а із зростанням числа каналів актуальність питання багато разів зросла.
Досвідом складання частотного плану конвертації з урахуванням специфіки побудови
сучасних мультимедійних інтерактивних СКТ будь-якого масштабу діляться
фахівці компанії «Контур-М».
Частотна
сітка розраховується (планується) ще до початку виконання проектних робіт, а
потім вона повинна бути затверджена ФГУП ГРЧЦ. Зазвичай на цьому етапі і починаються
розбіжності між виконавцями (проектною організацією, що відповідає за
частотне планування або проект в цілому), замовником (оператором СКТ) і
стверджує організацією. Кожен з учасників намагається «тягнути ковдру» на
себе, і всі при цьому по-своєму праві. Спробуємо розібратися в цьому непростому
питанні.
На
засіданні Державної комісії з радіочастот (ГКРЧ), що відбувся 31
січень, 2005 р. (протокол № 05-04), було розглянуто питання «Про використання
частот і частотних каналів розподільними мережами систем кабельного
телебачення в смузі 5-1000 МГц ». ГКРЧ, заслухавши дане питання, прийняла
протокольне рішення: «Враховуючи, що розподільні мережі систем кабельного ТБ
використовують окремі частоти або частотні канали для передачі сигналів по
штучного хвилеводу (екранованого кабелю) без випромінювань у відкрите
простір (без виходу в ефір), для розподільних мереж систем КТВ
виділення смуг радіочастот Державною комісією з радіочастот та
присвоєння (призначення) радіочастот не потрібно. Застосування зазначених
розподільних мереж має здійснюватися за умови виконання норм на
перешкодозахищеність і виключення перешкод РЕЗ, які працюють відповідно до Таблицею
розподілу смуг радіочастот між службами РФ в смузі частот від 3 кГц до
400 ГГц ».
За
фактом погоджувати і затверджувати частотний план конвертації у ФГУП ГРЧЦ тепер
не потрібно. Проте невдала розстановка каналів у СКТ негативно
позначається на якості прийому сигналів тієї чи іншої моделі телевізора.
Види транслюються сигналів
Перш
ніж приступити до формування частотного плану конвертації, необхідно
визначитися з видами сигналів, що транслюються з різними форматами модуляції та
по різному захищених від впливу тих чи інших видів перешкод. Розглянемо
традиційні види транслюються сигналів у СКТ.
Сигнали
аналогового наземного телевізійного мовлення (НТВ) в даний час складають
левову частку всіх транслюються каналів. Для передачі відеозображення
використовується амплітудна модуляція (AM), що дає хороший енергетичний виграш
при мінімальній смузі каналу, але що володіє найгіршою перешкодозахищеністю.
Критерії граничних рівнів перешкод у зайнятому каналі викладені у вітчизняному
(ГОСТ Р 52023-2003) та європейському (CENKLEC EN 50083-7/A1) стандартах. До каналах
НТВ необхідно додати і SAT-канали, що формуються за допомогою традиційних
аналогових ТВ-модуляторів, а також інші канали (наприклад, місцевих відеостудій),
використовують АМ-модуляцію.
Табл.
1. Частоти радіоканалів (OIRT, D/K), МГц
№ п/п
Діапазон частот
Канал
Смуга частот радіоканалу
Несучі частоти
Несучі гетеродинів
Дзеркальні канали прийому
fіз
fзв
fпу = 38, G
fпу = 38.9
1
ТВК 1
48,5-56,5
49,75
56,25
87,75
88,65
СК 2
СК З
2
MB I
ТВК 2
58,0-66,0
59,25
65,75
97,25
98,15
СК 4
СК 4
3
ТВК 3
76,0-84,0
77,25
83,75
115,25
116,15
СК 6
СК 6
4
MB II
ТВК 4
84,0-92,0
85,25
91,75
123,25
124,15
СК 7
СК 7
5
ТВК 5
92,0-100,0
93,25
99,75
131,25
132,15
СК 8
СК 8
6
СК1
111,25
117,75
149,25
150,15
ТВК 7
ТВК 7
7
СК2
118,0-126,0
119,25
125,75
157,25
158,15
ТВК 8
ТВК 8
8
СКЗ
126,0-134,0
127,25
133,75
165,25
166,15
ТВК 9
ТВК 9
9
KATB I
СК4
134,0-142,0
135,25
141,75
173,25
174,15
ТВК 10
ТВК 10
10
СК5
142,0-150,0
143,25
149,75
181,25
182,15
ТВК 11
ТВК 11
11
СК6
150,0-158,0
151,25
157,75
189,25
190,15
ТВК 12
ТВК 12
12
СК7
158,0-166,0
159,25
165,75
197,25
198,15
СК 11
СК 11
13
СК8
166,0-174,0
167,25
173,75
205,25
206,15
СК 12
СК 12
14
ТВК 6
174,0-182,0
175,25
181,75
213,25
214,15
СК 13
СК 13
15
ТВК 7
182,0-190,0
183,25
189,75
221,25
222,15
СК 14
СК 14
16
ТВК 8
190,0-198,6
191,25
197,75
229,25
230,15
СК 15
СК 15
17
МB III
ТВК 9
198,0-206,0
199,25
205,75
237,25
238,15
СК 16
СК 16
18
ТВК 10
206,0-214,0
207,25
213,75
245,25
246,15
СК 17
СК 17
19
ТВК 11
214,0-222,0
215,25
221,75
253,25
254,15
СК 18
СК 18
20
ТВК 12
222,0-230,0
223,25
229 75
261,25
262,15
СК 19
СК 19
21
СК 11
230,0-238,0
231,25
237,75
269,25
270,15
СК 20
СК 20
22
СК 12
238,0-246,0
239,25
245,75
277,25
278,15
СК 21
СК 21
23
СК 13
246,0-254,0
247,25
253,75
285,25
286,15
СК 22
СК 22
24
СК 14
254,0-262,0
255,25
261,75
293,25
294,15
СК 23
СК 23
25
КАТВ II
СК 15
262,0-270,0
263,25
269,75
301,25
302,15
СК 24
СК 24
26
СК 16
270,0-278,0
271,25
277,75
309,25
310,15
СК 25
СК 25
27
СК 17
278 0-286,0
279,25
285,75
317,25
318,15
СК 26
СК 26
28
СК 18
286,0-294,0
287,25
293,75
325,25
326,15
СК 27
СК 27
29
СК 19
294,0-302,0
295,25
301,75
333,25
334,15
СК 28
30
СК 20
302,0-310,0
303,25
309,75
347,25
342,15
СК 29
СК 29
31
СК 21
310,0-318,0
311,25
317,75
355,25
350,15
СК 30
СК 30
32
СК 22
318,0-326,0
325,75
363,25
358,15
СК 31
СК 31
33
СК 23
326,0-334,0
327,25
333,75
371,25
366,15
СК 32
СК 32
34
СК 24
334,0-342,0
335,25
341,75
379,25
374,15
СК ЗЗ
СК ЗЗ
35
СК 25
342,0-350,0
343,25
349,75
387,25
382,15
СК 34
СК 34
36
СК 26
350,0-358,0
351,25
357,75
395,25
390,15
СК 35
СК 35
37
СК 27
358,0-366,0
359,25
365,75
403,25
398,15
СК 36
СК 36
38
СК 28
366,0-374,0
367,25
373,75
411,25
406,15
СК 37
СК 37
39
СК 29
374,0-382,0
375,25
381,75
419,25
414,15
СК 38
СК 38
40
Hyperband
СК 30
382,0-390,0
383,25
389,75
427,25
422,15
СК З9
СК 39
41
СК 31
390,0-398,0
391,25
397,75
435,25
430,15
СК 40
СК 40
42
СК 32
398,0-406,0
388,25
405,75
443,25
438,15
ТВК 21
ТВК 21
43
СК 33
406,0-414,0
407,25
413,75
451,25
446,15
ТВК 22
ТВК 22
44
СК 34
414,0-422,0
415,25
421,75
459,25
454,15
ТВК 23
ТВК 23
45
СК 35
422,0-430,0
423,25
429,75
467,25
462,15
ТВК 24
ТВК 24
46
СК 36
430,0-438,0
431,25
437,75
475,25
470,15
ТВК 25
ТВК 25
47
СК 37
438,0-446,0
439,25
445,75
483,25
478,15
ТВК 26
ТВК 26
48
СК 38
446,0-454,0
447,25
453,75
491,25
486,15
ТВК 27
ТВК 27
49
СК 39
454,0-462,0
455,25
461,75
499,25
494,15
ТВК 28
ТВК 28
50
СК 40
462,0-470,0
463,25
469,75
507,25
502,15
ТВК 29
ТВК 29
51
ТВК 21
470,0-478,0
471,25
477,75
509,25
510,15
ТВК 30
ТВК 30
52
ТВК 22
478,0-486,0
479,25
485,75
517,25
518,15
ТВК 31
ТВК 31
53
ТВК 23
486,0-494 0
487,25
493,75
525,25
526,15
ТВК 32
ТВК 32
54
ТВК 24
496,0-502,0
495,25
501,75
533,25
534,15
ТВК 33
ТВК 33
55
ТВК 25
502,0-510,0
503,25
509,75
541,25
542,15
ТВК 34
ТВК 34
56
ТВК 26
510,0 5180
511,25
517,75
549,25
550,15
ТВК 35
ТВК 35
57
ДMB IV
ТВК 27
518,0-526,0
519,25
525,75
557,25
558,15
ТВК 36
ТВК 36
58
ТВК 28
526,0-534,0
527,25
533,75
565,25
566,15
ТВК 37
ТВК 37
59
ТВК 29
534,0-542,0
535,25
541,75
573,25
574,15
ТВК 38
ТВК 38
60
ТВК 30
542,0-550,0
543,25
549,75
581,25
582,15
ТВК 39
ТВК 39
61
ТВК 31
550,0-558,0
551,25
557,75
589,25
590,15
ТВК 40
ТВК 40
62
ТВК 32
558,0-566,0
559,25
565,75
597,25
598,15
ТВК 41
ТВК 41
63
ТВК 33
566,0-574,0
567,25
573,75
605,25
606,15
ТВК 42
ТВК 42
64
ТВК 34
574,0-582,0
575,25
581,75
613,25
614,15
ТВК 43
ТВК 43
65
ТВК 35
582,0-590,0
583,25
589,75
621,25
622,15
ТВК 44
ТВК 44
66
ТВК 36
590,0-598,0
591,25
537,75
629,25
630,15
ТВК 45
ТВК 45
67
ТВК 37
598,0-606,0
599,25
605,75
637,25
638,15
ТВК 46
ТВК 46
68
ТВК 38
606,0-614,0
607,25
613,75
846,25
646,15
ТВК 47
ТВК 47
69
ТВК 39
614,0-622,0
615,25
621,75
653,25
654,15
ТВК 48
ТВК 48
70
ТВК 40
622,0-630,0
623,25
629,75
661,25
662,15
ТВК 49
ТВК 49
71
ТВК 41
630,0-638,0
631,25
637,75
669,25
670,15
ТВК 50
ТВК 50
72
ТВК 42
638,0-646,0
639,25
645,75
677,25
678,15
ТВК 51
ТВК 51
73
ТВК 43
6460-654,0
647,25
653,75
685,25
686,15
ТВК 52
ТВК 52
74
ТВК 44
654,0-662,0
655,25
661,75
693,25
694,15
ТВК 53
ТВК 53
75
ТВК 45
662,0-6700
663,25
669,75
701,25
702,15
ТВК 54
ТВК 54
76
ТВК 46
670,0-678,0
671,25
677,75
709,25
710,15
ТВК 55
ТВК 55
77
ТВК 47
678,0-6860
679,25
685,75
717,25
718,15
ТВК 56
ТВК 56
78
ТВК 48
686,0-694,0
687,25
893,75
725,25
726,15
ТВК 57
ТВК 57
79
ТВК 49
694,0-702,0
695,25
701,75
733,25
734,15
ТВК 58
ТВК 58
80
ТВК 50
702,0-710,0
703,25
709,75
741,25
742,15
ТВК 59
ТВК 59
81
ТВК 51
710,0-718,0
711,25
717,75
749,25
750,15
ТВК 60
ТВК 60
82
ДМВ V
TBK 52
718,0-726,0
719,25
725,75
757,25
758,15
ТВК 61
Т8К 61
83
ТВК 53
726,0-734,0
727,25
733,75
765,25
766,15
ТВК 62
ТВК 62
84
ТВК 54
734,0-742,0
735,25
741,75
773,25
774,15
ТВК 63
ТВК 63
85
ТВК 55
742,0-750,0
743,25
749,75
781,25
782,15
ТВК 64
ТВК 64
86
ТВК 56
750,0-758,0
751,25
757,75
789,25
790,15
ТВК 65
ТВК 65
87
ТВК 57
758,0-766,0
759,25
765,75
797,25
798,15
ТВК 66
ТВК 66
88
ТВК 58
766,0-774,0
767,25
773,75
805,25
806,15
ТВК 67
ТВК 67
89
ТВК 59
774,0-782,0
775,25
781,75
813,25
814,15
ТВК 68
ТВК 68
90
ТВК 60
782,0-790,8
783,25
789,75
821,25
822,15
ТВК 69
ТВК 69
91
ТВК 61
790,0-798,0
791,25
797,75
82925
830,15
немає
немає
92
ТВК 62
798,0-806,0
799,25
805,75
837,25
838,15
немає
немає
93
ТВК 63
806,0-814,0
807,25
813,75
845,25
846,15
немає
немає
94
ТВК 64
814,0-822,0
815,25
821,75
853,25
854,15
немає
немає
95
ТВК 65
822,0-830,0
823,25
829,75
861,25
862,15
немає
немає
96
ТВК 66
830,0-838,0
831,25
837,75
869.25
870,15
немає
немає
97
ТВК 67
838,0-846,0
839,25
845,75
877,25
878,15
немає
немає
98
ТВК 68
846,0-854,0
847,25
853,75
885,25
886,15
немає
немає
99
ТВК 69
854,0-862,0
855,25
861,75
893,25
894,15
немає
немає
Сигнали
цифрового НТВ - DVB-T все частіше застосовуються в СКТ завдяки їх високої
перешкодозахищеності до частини наводяться перешкод (включаючи Інтермодуляційні
спотворення 2-го і 3-го порядків - CSO і СТВ відповідно), низькому відношенню
несе/шум (C/N), а також можливим переотраженного або ефірно що наводяться
сигналах (розглядаються як перешкода але відношенню до вибраного каналу
розподілу). Більше того, останнім часом деякі кабельні оператори та
складі головних станцій (ГС) встановлюють модулятори DVB-T з метою подальшої
трансляції цифрових пакетів (в одному фізичному каналі транслюється кілька
ТВ-програм) з урахуванням не тільки перешкодозахищеності, але й того, що населення
пса більше набуває телевізори з вже вбудованими тюнерами-декодерами
сигналів DVB Т.
Сигнали
цифрового мовлення DVB-C, як правило, використовують формат модуляції 64QAM або
256QAM. Для їх прийому потрібен спеціальний тюнер (в одному фізичному каналі
транслюється пакет програм). Крім того, вони мають високу
перешкодозахищеністю по відношенню до каналів НТВ. Але слід пам'ятати, що
транслюються вони з рівнями, на 4-10 дБ нижче рівня аналогових сигналів. Цей
економічний формат широко поширений в США і Європі, по через невисоку
платоспроможності населення все ще повільно впроваджується у вітчизняні СЖТ.
Сигнали
передачі даних і телематичних служб (службові канали). Найбільше
поширення при цьому отримала IP-телефонія і високошвидкісний доступ в
Інтернет. У СКТ дані сигнали доставляються до абонента у форматах модуляції
64QAM або 256QAM відповідно до стандарту DOCSIS. При цьому канал може займати
смугу б МГц (американська версія з пониженою швидкістю трансляції) або 8 МГц
(європейська версія з підвищеною швидкістю трансляції сигналів). Це дуже
перешкодозахищеність вид трансляції сигналів не тільки по відношенню до використовуваної
модуляції (здебільшого позначаються ся на необхідному відношенні C/N), а й до
закладеному увазі кодуванні цифрових пакетів. Фахівцями компанії
«Контур-М» проводилися дослідження на перешкодостійкість кабельних модемів
серії TJ700 фірми Terayon. Випробування проходили до лабораторних умовах з
використанням головної станції кабельних модемів CMTS BW3200. Спостерігалася
стійка швидкісна зв'язок до рівня перешкод у -36 ДБС.
Мета конвертації
Як
відомо, всі сигнали, що надходять на головний станцію (відео, аудіо, сигнали
НТВ, супутникового ТБ - СТВ, цифрові сигнали, сигнали місцевої відеостудії і
тощо), в обов'язковому порядку підлягають перетворенню як за частотою, так і за
формату модуляції. При цьому частотна сітка розстановки каналів розподілу
вибирається з умови мінімізації перешкод, що наводяться на вході ТБ-приймача, тобто
з умови його максимального перешкодостійкого прийому телевізором або тюнером.
Перешкоди, що виникають па вході телевізора, можна розділити по джерелу їх
виникнення на чотири основні групи:
перешкоди,
що формуються в самій ГС (відношення сигнал/шум, побічні продукти генерації,
взаємна межканальная модуляція і т.п.);
перешкоди,
що виникають і накопичуються в СКТ але міру проходження сигналів через
оптичну систему і по коаксіальним мереж (гармонійні і Інтермодуляційні
складові, шуми, фонова перешкода, крос-модуляція і т.п.);
перешкоди
від зовнішніх джерел сигналів, що наводяться на коаксіальний кабель або
безпосередньо на антенний вхід телевізора;
перешкоди
непрямого характеру (в першу чергу наявність сусідніх і дзеркальних каналів
прийому).
Правильна
частотна розстановка каналів дозволяє мінімізувати або повністю виключити
деякі види перешкод. Найбільш часто розстановку каналів здійснюють за
частотної сітці вітчизняного стандарту OIRT з кроком у 8 МГц (табл. 1).
Частотні діапазони прямого і реверсного каналів
Перш
ніж перейти до розгляду безпосередньо правил частотної конвертації,
доцільно приділити трохи уваги питання виділення частотного діапазону
під прямий канал (у прямому каналі сигнали поширюються від ГМ до абонентів, а
в реверсному - у зворотному напрямку).
Історично
частотний діапазон реверсного каналу (US - Upstream) становив 5-30 МГц. У
початку 90-х, з моменту реального впровадження послуг інтерактивного сервісу,
з'ясувалося, що діапазону 5-30 МГц явно не вистачає, і європейські країни за
спільною згодою розширили його до 5-65 МГц (прямий канал - з 87 МГц), заборонивши
при цьому навіть введення в експлуатацію нових ТВ-передавачів діапазону MB I (47-68
МГц). Брак смуги в 25 МГц пояснюється в основному двома причинами:
В
US спостерігаються значні шуми ІНГРЕСС, найбільш інтенсивно проявляються в
діапазоні 5-12 ... 15 МГц (рис. 1). У цьому діапазоні шуми ІНГРЕСС можуть
дорівнювати початковому сигналу або навіть перевершувати його по амплітуді (шуми
ІНГРЕСС носять імпульспо-временпой характер і залежать від часу доби). Таким
чином, нижня частотна точка в реверсному каналі в кращому випадку становить
12-15 МГц.
На
межах частотного діапазону спостерігається спад АЧХ підсилювача US (мал. 2)
величиною 1-3 дБ (залежить від якості виробу). «Завал» АЧХ безпосередньо пов'язаний з
нерівномірністю групового часу затримки (ГВЗ), значною мерс
що виявляється при каскадування підсилювачів.
Звідси
спонукає до висновку, що за сприятливих обставин може бути використаний
обмежений діапазон 12-25 МГц (рис. 3), в якому можна розмістити не більше 4
каналів з смугою 3,2 МГц (1.0,24 Мбіт/с на канал). Згідно леї CENELEC EN
50083, під US виділений діапазон 5-65 МГц, і якому розміщується 15 каналів з
смугою 3,2 МГц. Таким чином, частотний діапазон прямого каналу ще більше
обмежується і фактично починається тільки з частоти 110 МГц (канал СК 1,
див. табл. 1), так як частотний діапазон 87,5-108 МГц виділена під ГМ-канали
радіомовлення. Продовження див. у наступних числах.
