Стандарты цифрового телевидения dvb t dvb c dvb t2. Стандарт DVB-C. Система цифрового ТВ вещания

Цифровой тюнер: пропуск в мир качественного телевидения.

Что такое цифровой тюнер? Это электронное устройство, позволяющее получать и декодировать сигнал цифрового кабельного телевидения для последующего просмотра программ на телевизоре. Таким образом, такие устройства называют также декодерами или ресиверами. Старые модели телевизоров оснащались всего лишь аналоговым тюнером для приема телесигнала с антенны или кабеля, сейчас же появилась возможность передавать этими способами цифровой сигнал гораздо лучшего качества.

Современные модели телевизоров поставляются в продажу со встроенными цифровыми тюнерами, однако тюнер можно приобрести и отдельно. Поэтому по типу тюнеры делятся на внешние и внутренние . Внешние тюнеры можно подключать даже к старым моделям телевизоров с ЭЛТ трубкой, так как на выходе тюнера сигнал преображается в обычный аналоговый. Преимущество такого тюнера – возможность сменить его на новый, более современный (возможность быстрого обновления).

Внутренние тюнеры находятся в корпусе телевизора, все разъемы для подключения внешних устройств (DVD проигрывателей, игровых приставок, акустических систем) выведены на заднюю стенку, не занимают дополнительного места, существует возможность обновления программного обеспечения (если телевизор подключается к интернету – обновление произойдет автоматически и без лишних затрат времени). Существует также тв-тюнеры для персональных компьютеров , которые используются для тех же целей, что и тюнеры для телевизионных приемников. Тюнеры для компьютеров могут быть внутренними (монтируются в слоты материнской платы с выводом разъемов на заднюю панель системного блока) и внешние, подключаемые, как правило, через интерфейс USB. В основном управление такими тюнерами производится с помощью установленного на в операционной системе компьютера программного обеспечения.

Внешние телевизионные тюнеры выпускают в основном прогрессирующие и развивающиеся компании, такие как BBK , Mystery , Supra , Icon Bit . Следует отметить, что такие тюнеры не только исполняют свою основную функцию в чистом виде. Практически всегда вместе со стандартным функционалом предлагается множество дополнительных функций, которые делают устройство по сути мультимедийным домашним центром. Тюнеры умеют записывать телепередачи или любой входящий сигнал на внутренние или внешние носители, воспроизводят практически все известные видео и аудио форматы с тех же носителей. Поддерживают «отложенное воспроизведение» и управление электронными программами передач. Имеют различные интерфейсы для подключения - HDMI, USB, SCART. Следует отметить, что современный телевизионный цифровой тюнер дает вторую жизнь телевизорам с аналоговыми тюнерами, то есть это возможность сохранить любимый телевизор, не меняя его на современный вариант. К тому же стоимость тюнера в несколько раз ниже стоимости нового телевизора.

Существует несколько стандартных маркировок цифровых тюнеров. Аппараты с обозначением DVB-T, DVB-T2 принимают эфирное наземное цифровое телевидение, которое принимают коллективные антенны (в России с 2009 года). Тюнеры с отметкой DVB-C позволяют получать и обрабатывать сигнал цифровых каналов операторов кабельного телевидения, в том числе с поддержкой приема каналов в формате высокой четкости изображения (HD). Обозначение DVB- S, DVB- S2 говорит о том, что тюнер способен обслуживать сигнал цифрового телевидения со спутников связи. В настоящее время телевизоры оборудуются тюнерами с маркировкой DVB-T2/C, позволяющие принимать эфирные и кабельные цифровые телеканалы.

DVB-C – стандарт цифрового телевизионного вещания, который производится по кабелю. В основе стандартов DVB-C лежит стандарт кодирования движущихся изображений и звукового сопровождения MPEG-2.

Преимущества стандарта DVB-C

– Конечно же качество транслируемой картинки. Аналоговое изображение неизбежно ведет за собой шумы, помехи, рябь. Кабельный цифровой сигнал транслируется без помех, сохраняя свое качество независимо от протяженности магистрали.
- Экономия частотного канала. На одном физическом канале, размещается 4-8 программ. То есть, для передачи 100 программ, стандарту DVB-C понадобится не более 10 каналов. Это будет хорошо заметно в устаревших сетях с маленькой пропускной способностью. В таких сетях, с легкостью можно разместить до 100 цифровых каналов.
- Увеличение предлагаемого контента, возможность самому выбирать нужные вам телепередачи.

Как смотреть DVB-C

Почти все современные телевизоры поддерживают стандарт DVB-C. В телевизорах есть разъем СI/PCMCIA для подключения СAM модуля (устройство, поддерживающее ту или иную кодировку в зависимости от установленного оборудования у оператора.), в который вставляется этот модуль с картой доступа. CAM модуль приобретается у оператора, к которому вы хотите подключиться.
Если же ваш телевизор не поддерживает DVB-C, то вам необходимо приобрести тюнер, с поддержкой DVB-C. На сегодняшний день, компании по выпуску цифровой техники, предоставляют нам широкий выбор таких тюнеров. Существуют и гибридные тюнеры, с поддержкой как аналогового сигнала, таки и сигнала DVB-C.

Просмотр сигнала стандарта DVB-C на компьютере

Также, вы можете организовать просмотр кабельного телевидения стандарта DVB-C на персональном компьютере. Для этого вам понадобится ТВ-тюнер, с поддержкой DVB-C и картридер, для карты условного доступа. Тюнеры производят компании Technotrend, Twinhan, Tatelco. Но целесообразней и проще, будет получить консультацию по подключению DVB-C у оператора, к которому вы собираетесь подключиться, у оператора могут быть особенные технические требования для просмотра именно его пакета каналов.

DVB-T (Digital Video Broadcasting Terrestrial). Европейский стандарт цифрового телевидения. Что это такое?
Технологии не стоят на месте и похоже, что эпоха аналогового телевидения близится к концу. Так Еврокомиссия обязала все страны, входящие в Европейский Союз, закончить полный переход к цифровому телевещанию уже к 2015 г. Бывшие страны СССР хоть и не входят в состав Европейского Союза, тоже не хотят отставать от прогресса. Россия планирует полностью заменить аналоговое телевидение цифровым к 2015 году, а Украина обеспечить покрытие цифровым телевизионным сигналом не менее 95% территории страны до 2013 года. Инициативу перехода на цифру поддержали такие страны как Азербайджан, Армения, Белоруссия, Грузия, Казахстан, Киргизия, Молдавия, Таджикистан, Туркмения и Узбекистан.
В качестве стандарта вещания для Европы и вышеперечисленных стран выбран DVB-T. Стандарт DVB-T по сравнению с аналоговым предшественником обеспечивает устойчивый приём сигнала и его невосприимчивость к переотраженным сигналам. Кроме того для повышения помехоустойчивости системы цифрового эфирного вещания и согласования форматов передачи данных кадра OFDM и транспортных пакетов MPEG-2 используется канальное кодирование. Кстати в Украине отказались от вещания с применением MPEG-2 и решили сразу стартовать в MPEG-4.
Вещание в стандарте DVB-T ведётся точно так же, как и в случае с аналоговым телевидением, просто технология передачи и формат сигнала другой. Не стоит путать наземное вещание DVB-T с спутниковым DVB-S или кабельным DVB-C. Из-за разницы в частотных каналах и способах модуляции декодеры для различных стандартов несовместимыми друг с другом. Цифровое телевидение транслируется в дециметровом диапазоне и на качество приёма серьёзно влияет рельеф местности, видимость передатчика и плотность застройки на пути к нему.
Стандарт DVB-T характеризуется высоким разрешением в 625 строк, использует чересстрочную развертку, при этом частота полукадров составляет 50 Гц. DVB-T в состоянии обеспечить удвоенное (по сравнению с базовым) разрешение по горизонтали и вертикали, а также может передавать изображение c соотношением сторон 16:9. DVB-T поддерживает звук в формате Dolby AC-3, используя для передачи аудиосигнала стандарт MUSICAM.
Для просмотра программ цифрового телевидения стандарта DVB-T на аналоговом телеприемнике используются специальные декодеры (сет-топ-боксы), некоторые новейшие модели телевизионных приёмников уже имеет встроенные декодеры DVB-T. Кроме того, бывают и мобильные телефоны с встроенными DVB-T ТВ приёмниками, например LG-HB620T.
От себя добавлю что для того чтоб смотреть DVB-T я купил специальную комнатную ДМВ антенну, но насколько я знаю в некоторых местах передача идёт в метровом диапазоне.

Стандарт DVB-C . Что такое DVB? DVB Project (Digital Video Broadcasting Project – проект цифрового видеовещания) – это международная организация, занимающаяся разработкой стандартов в области цифрового телевидения для Европы. Она создана в 1993г. и ее членами в настоящее время являются более 300 компаний, производящих оборудование для телевизионного вещания, занимающихся телевизионным вещанием и связью, научно-исследовательских организаций и т.д. Штаб-квартира DVB Project находится в Женеве (Швейцария). Напомним, что штаб-квартира европейского комитета по электротехнической стандартизации (CENELEC) также находится в Женеве. Стандарты, подготавливаемые DVB Project, затем представляются на утверждение в европейские организации по стандартизации. Принятие стандартов позволяет унифицировать средства телевизионного вещания, элементную базу телевизионных приемников и другой аппаратуры. Это является необходимым условием успешного внедрения цифрового телевидения.

В результате работы DVB Project уже в 1984г. были выработаны основные положения стандарта DVB-C (C – Cable – кабель, т.е. стандарт цифрового телевизионного вещания по кабелю), и стандарта DVB-S (S – Sattelite – спутник, т.е. стандарт спутникового цифрового телевизионного вещания). Работа над стандартом наземного (т.е. обычного, эфирного) телевизионного вещания DVB-Т (Terrestrial - наземный), была закончена позже, в 1996 году, т.к. в этом виде вещания внедрение цифрового телевидения столкнулось с наиболее серьезными сложностями. Требования для стандарта DVB-C изложены в .

В основе стандартов DVB (в том числе и стандарта DVB-C) лежит стандарт кодирования движущихся изображений и звукового сопровождения MPEG-2 (см. табл.1). В настоящее время используется основной профиль без масштабирования.

Уровень High-1440 (1440×1152 элементов) соответствует телевидению высокого разрешения (высокой четкости) с форматом экрана 4:3 (стандартный экран), а уровень High (1920×1152 элементов) - телевидению высокого разрешения (HDTV) с форматом экрана 16:9 (широкоформатное изображение). Вертикальные столбцы таблицы соответствуют новой градации (т.е. MPEG-2) цифровых телевизионных систем – профилям. С переходом на более высокие профили, т.е. при продвижении по таблице направо, увеличивается количество используемых методов кодирования, появляются новые свойства телевизионной системы, но, естественно, усложняется аппаратура и алгоритмы обработки сигналов.

Как видно из таблицы, на главном уровне (Main), соответствующем телевидению обычного разрешения, скорость передачи двоичных символов в канале связи достигает 15 Мбит/с. Сравнив эту величину с исходной величиной 216 Мбит/с, соответствующей параллельному стыку по Рекомендации 601 МККР, можно видеть, что осуществляется сжатие потока информации примерно в 15 раз. Режим “Main Profile@Main Level (MP@ML)” в настоящее время широко используется в системах DVB (Стандарт DVB-C).

На более высоких уровнях главного профиля, соответствующих HDTV, скорость передачи в канале связи возрастает до 60 или 80 Мбит/с. Следует подчеркнуть, что для всех уровней разрешения данного профиля используется один и тот же набор методов кодирования. В этом заключается совместимость разных уровней. На более высоких уровнях кодеры и декодеры должны иметь большее быстродействие и больший объем ЗУ. Аппаратура более высоких уровней разрешения может работать на более низких уровнях разрешения.

Высшие профили стандарта MPEG-2 характеризуются наличием масштабируемости, которая была упомянута выше. Кроме того, на высших профилях возможно применение компонентного кодирования сигналов не только через строку (4:2:0), но и в каждой строке (4:2:2). Предусмотрен также специальный профиль (4:2:2, в табл.1 не показан), предназначенный для студийного оборудования, в частности для видеомонтажа.

Особенности передачи цифровых сигналов по сетям кабельного телевидения

Ожидаемое внедрение цифрового телевидения в системы кабельного телевидения (СКТ) ставят вопрос об их пригодности для этой цели и об оценке необходимых усовершенствований и доработок. В силу того, что в правильно спроектированной СКТ довольно высокое отношение сигнал/шум – S/N (по ГОСТ Р 52023-2003 не менее 43 dB), но в то же время значительно у же полоса канала в сравнении со спутниковой системой, в связи с чем наиболее оптимальным является использование многопозиционной модуляции QAM (Quadrature Amplitude Modulation – квадратурная амплитудная модуляция). Хорошее S/N согласно теоремы Шеннона снижает вероятность ошибок BER (Bit Error Rate – частота ошибочных бит) и позволяет обойтись одной ступенью помехоустойчивого кодирования. Однако пакетные ошибки не исключены, поэтому перемежение остается составной частью помехоустойчивого кодирования.

Анализ помех и искажений, типичных для линейного тракта, позволяет предположить, что цифровые сигналы окажутся менее чувствительными к интермодуляционным искажениям (CSO и СТВ), чем аналоговые, благодаря значительно меньшему требуемому защитному отношению S/D (цифровой сигнал/цифровая помеха) в совпадающем и соседних каналах и более гладкому спектру. В то же время цифровые QAM сигналы более чувствительны к амплитудным и особенно фазовым искажениям в тракте, поэтому вопросы согласования, коррекции характеристик остаются достаточно острыми .

В литературе еще не достаточно данных о взаимном влиянии большого числа цифровых потоков в кабельной сети, т.к. благодаря эффективному сжатию, в одном частотном канале удается передать до 4-6 ТВ программ, и после перевода на цифровой формат даже очень загруженная сеть с 25-35 транслируемыми программами переходит в категорию сетей с 5-7 реально занятыми физическими каналами, в которых проблемы взаимных помех не столь актуальны.

В построении головных станций (ГС) переход на цифровой формат предъявляет новые требования к аппаратуре обработки и формирования сигналов. Появляется возможность формировать многопрограммные цифровые потоки, не декодируя принятые MPEG-2 сигналы, а выделяя на них нужные компоненты на уровне транспортного потока и ремультиплексируя эти компоненты в новый транспортный поток. Также на уровне транспортного потока при этом могут решаться вопросы скремблирования, смены системы условного доступа. Принятый в стандартах DVB единый подход к канальному кодированию существенно облегчает обработку и преобразование сигналов DVB, т.к. число дополнительных операций при преобразованиях оказывается минимальным. В этом смысле стандарт DVB-C достаточно близок к спутниковому стандарту DVB-S.

Стандарт DVB-C

Структура системы DVB-C (Стандарт DVB-C) максимально гармонизирована со структурой спутниковой системы DVB-S, но в качестве типа модуляции в ней используется не QPSK, а M - QAM с числом позиций М от 16 до 256 (т.е. от 16 QAM до 256 QAM). На рис.1 показана структура как оборудования головной станции кабельной линии, так и абонентского приемника-декодера для такой линии.

Входными сигналами на головной станции являются транспортные пакеты MPEG-2 и такты, получаемые через интерфейс в основной полосе от: спутниковой линии, технологических линий, локальных программных источников и т.п. Методы инверсии каждого восьмого байта для цикловой синхронизации, рандомизации, перемежения и кодирования RS-кодом не имеют отличий от аналогичных методов и устройств в системах DVB-S и DVB-Т. Преобразователь байтов и кортежи (короткие последовательности битов, равные значности моделирующего кода) осуществляет формирование битовых структур, удовлетворяющих условию последующего получения символов QAM.

С целью получения созвездия, не зависящего от вращения несущей, к двум старшим разрядам каждого символа QAM применяется дифференциальное кодирование. На этом формирование кортежей заканчивается и осуществляется найквистовская согласованная фильтрация для формирования спектра в квадратурных каналах I и О. Затем сигналами I и О моделируются квадратурные несущие, и сигнал QAM переносится по спектру в полосу рабочего кабельного канала, для сопряжения с которым служит физический интерфейс. На приеме в соответствующем порядке выполняются обратные операции по демодуляции и декодированию сигнала в цифровой приставке Set - Top - Box (STB).

Характерной особенностью рассмотренного тракта адаптации является отсутствие внутреннего сверточного кодека и наличие формирования спектра в основной полосе. Защита от пакетированных ошибок производится исключительно за счет перемежения на выходе кодера Рида-Соломона .

После сверточного перемежения непрерывную последовательность байтов необходимо разделить на короткие последовательности битов, каждая из которых соответствует символу QAM, т.е. определенной точке на квадратурной диаграмме модулированного сигнала. Такие последовательности двоичных символов называются кортежами. Длина кортежа m = log 2 (M), где М – число позиций сигнала M - QAM (т.е. 2 m×QAM).

Циклическая задача отображения байтов в кортежи для одного цикла может быть выражена формулой:

где: k – число преобразуемых байтов по 8 бит;

n – число кортежей длиной m бит.

Различным вариантам модуляции M - QAM соответствуют значения коэффициентов, показанные в табл.2.

Минимальный цикл преобразования в 1 байт соответствует видам модуляции 16QAM и 256 QAM При 256 QAM байты и кортежи совпадают.

В табл.3 приведены примеры расчетных значений символьной и информационной скоростей при разных кратностях модуляции в канале с полосой 8 МГц. Максимальная скорость достигает 38,1 Мбит/с, что соответствует пропускной способности ствола спутникового ретранслятора с полосой 33 МГц в типовом режиме F симв = 27,5 Мсимв/с, CR = 3/4.

Что несет с собой стандарт DVB-C?

Такой вопрос наиболее часто задают кабельные операторы при переходе на цифровые технологии. При внедрении стандарта DVB-C реализуются следующие преимущества:

Ø Существенная экономия частотного ресурса . Действительно, если в одном физическом канале размещаются 4-8 ТВ программ, то это означает, что для передачи 60-ти программ (где взять такой контент?) потребуется всего около 10-ти каналов. Такой частотный выигрыш особенно ощутим при внедрении стандарта DVB-C на устаревших сетях с пропускной способностью до 240…300 МГц. В таких сетях легко размещаются свыше 100 цифровых каналов, а при активизации реверсного канала – и услуги интерактивного сервиса.

Ø Существенно повышается качество транслируемых программ . Действительно, трансляция аналоговых сигналов неизбежно влечет за собой снижение их качества в части неизбежного накопления искажений (шумы, интермодуляционные искажения, фоновая помеха, наводимые сигналы, кросс-модуляция и т.д.). Цифровые же сигналы (DVB-C) сохраняют свое качество вне зависимости от протяженности магистрали. Для них достаточно превышения требуемого уровня сигнала (что всегда выполняется на практике в силу более высокой чувствительности STB в сравнении с телевизором) и порогового значения C/N, которое много ниже регламентируемых 43 dB согласно ГОСТ Р 52023-2003.

Ø При использовании стандарта DVB-C появляется возможность значительно увеличить зону обслуживания СКТ за счет более низкого шумового порога (не более 36 dB). Расчеты показывают, что при использовании стадарта DVB-C возможно увеличение зоны обслуживания в 10 и более раз. Причем, такое увеличение зоны охвата наиболее эффективно именно на устаревших сетях с верхней частотой 240…300 МГц. На таких частотах погонные потери коаксиального кабеля почти в 2 раза меньше, чем на частоте 862 МГц, с которой проектируются современные СКТ. При меньших погонных потерях требуется меньшее число усилителей, что и гарантирует поддержание высокого значения S/N.

Более того, снижение числа физических каналов снижает энергетическую нагрузку самой СКТ, что эквивалентно значительному улучшению S/N, CTB и CSO.

Ø Появляется возможность эффективного кодирования пакетов программ формированным по тем или иным экономическим соображениям, что позволяет операторам СКТ получать дополнительные прибыли за счет формирования платных каналов. При использовании DVB-C так же облегчается и возможность использования фильтров пакетирования за счет снижения физических каналов и появления частотных пробелов, которые и необходимы при использовании фильтров пакетирования.

Примеры DVB-C модуляторов

Примером DVB-C модулятора (см. фото) может служить модуль DVQ 90 × c DVB - ASI входом (Teleste, Финляндия). Такой модуль устанавливается в составе головной станции DVX. Этот DVB-C модуль работает в полном диапазоне входных/выходных ASI скоростей (0…213,7 Мбит/с) со стандартными размерами пакетов (188/204 байт). Собственно DVB-C модулятор обладает следующими основными параметрами: