Файл: Учебное пособие СанктПетербург 2014.pdf

93 страны. Для реализации таких планов предназначались мощные (от 20 до 50 кВт) РТПС, которые строились на удалении нескольких десятков кило- метров от областных центров и обеспечивали надлежащее качество приема и в самих областных центрах. В условиях уже сложившейся сети оказалось почти невозможно подыскать новые частотные каналы для передатчиков максимальной мощности подобных РТПС.
В лучшем случае удастся найти дополнительные частоты в диапазоне дециметровых волн для передатчиков мощностью 1…5 кВт. Но передатчики мощностью 1 кВт при высоте подвеса передающих антенн 125 м обеспечи- вают надлежащий уровень сигнала в зоне радиусом около 20 км. Следова- тельно, при их размещении на умеющихся областных РТПС в самих област- ных центрах уровень сигналов не будет достаточным для качественного приема телевизионных программ. По этой причине начата установка новых передатчиков непосредственно в центре некоторых городов европейской час- ти России.
При определении значений основных параметров РТПС и выборе
для нее частоты электромагнитная совместимость является основным
критерием при выборе частот для организации вещания в каждом конкрет- ном пункте.
Планирование передающей телевизионной сети заключается в опреде-
лении места расположения РТПС и выборе их параметров (мощность пере-
датчиков, высота подвеса антенн, частота излучения), чтобы обеспечива-
лись удовлетворительные условия приема в заданной полосе без взаимных
помех между телевизионными станциями. При этом следует иметь в виду, что телевизионные передающие станции и радиоретрансляторы большой мощности имеют радиус действия обычно 50…70 км, а ретрансляторы малой мощности излучают телевизионные сигналы в радиусе 10…20 км [20].
Наиболее экономичное планирование передающей телевизионной сети достигается в том случае, если телевизионные передающие станции разме- щаются по углам равностороннего треугольника (рис. 5.1). В этом случае ка- ждый телевизионный передатчик, имеющий передающую антенну с круговой диаграммой направленности, обеспечивает возможность приема телевизион- ного сигнала на расстоянии r<r
0
, где r
0
– средний радиус зоны прямой види- мости.
Из рис. 5.1 видно, что для сплошного покрытия территории площадью
S телевизионным вещанием с помощью нескольких телевизионных радиопе- редатчиков, имеющих одинаковый средний радиус зоны обслуживания r, расстояние между соседними телевизионными радиопередатчиками нужно выбирать из условия
3
n
r
r

. Число радиоканалов N
к
, необходимых для об- служивания телевизионным вещанием всей территории площадью S составит
2 2
3
k
N
d
r

[20].

94
Рис. 5.1. Схема размещения телевизионных радиопередатчиков [20]
Таким образом, для уменьшения числа радиоканалов необходимых для охвата телевизионным вещанием заданной территории, надо уменьшить расстояние между передатчиками, работающими в одном радиоканале и уве- личить радиус вещания каждой телевизионной станции.
5.2 Особенности передачи аналоговых телевизионных сигналов
по радиорелейным линиям
Передача цифровых телевизионных сигналов по цифровым радиоре- лейным линиям, которые фактически являются мультисервисными, не отли- чаются от способов передачи других цифровых сигналов, например, данных.
Однако в настоящее время для передачи на большие расстояния телевизион- ных сигналов достаточно широко еще используются аналоговые РРЛ.
Рис. 5.2. Спектр частот сигналов в РРЛ типа «Курс» [20]
Наиболее распространен способ совместной передачи телевизионных и звуковых сигналов, базирующихся на их частотном уплотнении. Как пра- вило, совместно с телевизионным сигналом предусматривается передача двух сигналов звукового сопровождения, например на двух языках, и двух

95 независимых сигналов звукового вещания. Звуковые сигналы передаются с помощью ЧМ поднесущих с девиацией частоты ±150 кГц в диапазоне час- тот от 7 до 8 МГц (см. рис. 5.2). Для телеуправления резервированием аппа- ратуры и контроля ПРС в групповой сигнал телевизионного канала вводится пилот-сигнал на поднесущей частоте 8,5 МГц. На РРЛ используется ЧМ суммарного сигнала. Спектр шума в канале связи с ЧМ имеет форму, близ- кую к треугольной (рис. 5.3).
При этом в диапазоне частот сигналов цветности шумы достигают сво- его наибольшего значения и их мешающее действие на сигналы, несущие информацию о цветности, сильно возрастает. Поэтому для уменьшения влияния шумов на качество цветного изображения необходимо на передаю- щем конце РРЛ связи увеличить размах сигналов цветности, а на приемном – соответственно уменьшить [20].
Рис. 5.3. Распределение тепловых шумов в канале связи с ЧМ [20]
Звуковые сигналы по РРЛ передаются с использованием двойной ЧМ.
К достоинствам такого способа передачи следует отнести высокую помехо- устойчивость звуковых сигналов и простоту схемного выполнения аппарату- ры [20]. Нелинейность амплитудной характеристики телевизионного ствола
РРЛ приводит к образованию высших гармоник и комбинационных состав- ляющих спектров телевизионного сигнала и частотно-модулированных зву- ковых поднесущих.
Наиболее опасными являются комбинационные помехи от низкочас- тотных составляющих спектров телевизионного сигнала, главным образом от гармоник кадровой частоты. Эти помехи попадают в спектр частотно- модулированных звуковых сигналов и являются причиной переходных помех из канала изображения в звуковые каналы.
Значительная доля переходных помех в каналах звука образуется и от сигнала цветности, особенно при передаче сигналов, соответствующих жел- тым, зеленым и голубым цветам в телевизионном изображении. Из-за нели- нейных искажений возникают импульсные переходные помехи в звуковых каналах в моменты времени, когда передаются эти сигналы (низкочастотная помеха типа «рокот»). Использование режекторных фильтров для подавления

96 сигналов цветовой синхронизации на 6 дБ уменьшает переходные помехи в каналах звука примерно на 6…15 дБ в зависимости от состояния РРЛ. При этом качество цветного телевизионного изображения остается неизмен- ным [20].
5.3 Системы кабельного телевидения
5.3.1 Принципы построения систем кабельного телевидения
Системы кабельного телевидения (СКТВ) - системы приема и рас-
пределения значительного числа сигналов высококачественных телевизион-
ных программ большому числу абонентов по кабельным линиям связи. В ус- ловиях многолучевого распространения радиоволн (в больших городах с раз- ноэтажными зданиями, горных, холмистых районах) использование СКТВ является целесообразным техническим решением, позволяющим обеспечить высококачественный прием телевизионных программ.
Построение СКТВ ведется на базе трех основных структур [20]:
1) древовидная;
2) радиальная;
3) кольцевая.
Древовидная схема распределительной сети СКТВ, обеспечивающая экономное расходование кабеля, по своей структуре напоминает крону дере- ва.
Радиальная схема построения распределительной сети СКТВ преду- сматрвает прокладку кабеля от головной станции (ГС) к каждому абоненту, по которому организуется передача телевизионных сигналов (схема подклю- чения «звезда»). По конфигурации распределительная сеть СКТВ радиально- го типа аналогична телефонной сети, поэтому появляется возможность их объединения. Это позволяет организовать единую универсальную сеть дву- сторонней широкополосной связи с абонентами.
Для организации двустороннего обмена между абонентами может при- меняться

97
В действующих СКТВ в основном применяется аналоговый способ пе- редачи телевизионных сигналов, так как при длине распределительной сети в пределах нескольких десятков километров обеспечивается достаточная по- мехоустойчивость систем благодаря достаточно высокой помехозащищенно- сти как коаксиального кабеля, так и ВОЛС.
Однако во вновь создаваемых СКТВ все чаще используется цифровой способ передачи телевизионных сигналов.
5.3.2 Способы построения систем кабельного телевидения
на коаксиальном кабеле
5.3.2.1 Функциональная схема СКТВ на коаксиальном кабеле
Большинство действующих СКТВ имеет, как правило, древовидную схему распределительной сети. Для примера функциональная схема кабель- ной интерактивной телевизионной системы мультимедийного типа с древо- видной распределительной сетью приведена на рис. 5.4 [20].
Рис. 5.4. Функциональная схема СКТВ мультимедийного типа с древовидной распределительной сетью и обратными каналами [20]

98
В состав головной станции (ГС), представляющей собой центральное оборудование системы, входят:
− аппаратура формирования вещательных телевизионных сигналов;
− аппаратура формирования сигналов мультимедиа;
− аппаратура цифрового сжатия и мультиплексирования передавае- мых сигналов;
− процессор сигналов телевидения и мультимедиа.
На устройство формирования телевизионных сигналов поступает сово- купность сигналов программ спутникового телевидения, сигналы программ эфирного телевидения, а также сигналы от локальных телевизионных студий, обслуживающих местные СКТВ.
На устройство формирования сигналов мультимедиа поступают ин- формация из банка данных компьютерной сети, информация из специализи- рованной видео-библиотеки, сигналы с факс-модемов телефонной и сотовой сети, сигналы специальных видеопрограмм для дистанционного образования, сигналы звуковых программ. На ГС осуществляется формирование непо- средственно передаваемых для абонентов сигналов телевидения и мультиме- диа.
С помощью разветвителя от ГС отходят несколько магистральных ли- ний, состоящих из однотипных кабельных участков, магистральных усилите- лей, магистральных ответвителей. От магистральных линий отходят субма- гистральные линии, содержащие однотипные кабельные участки, субмагист- ральные усилители, направленные ответвители. Наконец, от субмагистраль- ных линий ответвляются кабели домовой радиорелейной сети (ДРС), содер- жащей домовые усилители и пассивные направленные абонентские разветви- тели, с помощью которых осуществляется подключение абонентских терми- налов, содержащих мультимедиа-приставку и абонентский телевизор.
Ввод «обратных» сигналов от абонентов в коаксиальный кабель осуще- ствляется с помощью мультиплексоров обратной линии ДРС, которые уста- навливаются в местах подключения ДРС к субмагистральному кабелю, а также субмагистрального кабеля к магистральному. Совокупность данных мультиплексоров обеспечивает схему множественного доступа с временным разделением для «обратных» сигналов абонентов. В данном случае в ГС для приема «обратных» сигналов имеется специальное приемное устройство, обеспечивающее обработку информации от абонентов, поступающей по ма- гистральным линиям распределительной системы [20].
Для передачи «обратных» сигналов можно применять квадратурную амплитудную модуляцию типа 64-QAM, позволяющую достичь эффективно- сти использования спектра частот порядка 4,5 бит/с/Гц. При этом макси- мальная суммарная скорость передачи обратной информации от всех абонен- тов СКТВ может составлять 180 Мбит/с, однако для передачи широкополос- ных сигналов пропускная способность «обратных» каналов является недос- таточной [20].

99
5.3.2.2 Частотный план сетей кабельного телевидения
Частотный план кабельных телевизионных сетей нормируется в ГОСТ 28324-89. В целом, прямой канал СКТВ находится в диапазоне час- тот 47…862 МГц, по нему передается входящий трафик в направлении к абонентам. Полоса пропускания прямого канала делится на две части [20]:
− полоса частот для вещательного телевидения (47…606 МГц), в ко- торой услуги, не требующие непосредственной обратной связи с абонентом, предоставляются всем без исключения абонентам;
− полоса частот для интерактивных услуг (606…862 МГц) предназна- чена для телекоммуникационных интерактивных услуг, требующих обратной связи с абонентом.
Обратный канал древовидных СКТВ лежит в области 5…40 МГц, по нему передается исходящий трафик от абонентов. Наличие обратного канала необходимо для организации интерактивного кабельного телевидения.
Именно по нему абоненты обращаются к головной станции и через головную станцию друг к другу [20].
За счет использования данного канала абоненты СКТВ смогут допол- нительно получить доступ к различным базам данных для обмена цифровой информацией. Возможно подключение абонентов и к различным разветвлен- ным системам сигнализации: пожарной, охранной, экстренного вызова меди- цинской помощи и т. д. Для распределения радиосигналов вещательных те- левизионных программ в кабельных распределительных сетях современных
СКТВ допускается, наряду с радиоканалами в 1…3 диапазонах частот, до- полнительное использование частотных диапазонов
110…174 и
230…300 МГц.
В данных полосах частот, не применяемых для эфирного телевизион- ного вещания, предусмотрена организация 16 специальных радиоканалов для распределения телевизионных сигналов со следующим частотным распреде- лением: СК–1 110…118 МГц; СК–2 118…126 МГц; СК–3 126…134 МГц;
СК–4 134…142 МГц; СК–5 142…150 МГц; СК–6 150…158 МГц; СК–
7 158…166 МГц; СК–8 166…174 МГц; СК–11 230…246 МГц; СК-
12 238…246 МГц; СК–13 246…254 МГц; СК–14 254…262 МГц; СК–
15 262…270 МГц; СК–16 270…278 МГц; СК–17 278…286 МГц; СК–
18 286…294 МГц. Для приема ТВ сигналов, передаваемых в специальных радиоканалах, перед входами стандартных телевизоров необходима установ- ка частотных преобразователей, т. е. конверторов [20].
В действующих СКТВ максимально возможное число организуемых телевизионных радиоканалов соответствует 20 при полосе пропускания рас- пределительной сети от 40 до 230 МГц, 28 – при полосе частот 40…294 МГц.
Однако на практике из-за ограничений на возможность совместного усиле- ния и передачи телевизионных сигналов ввиду недостаточной избирательно- сти телевизоров по соседним каналам максимально возможное количество используемых радиоканалов снижается более чем в 2 раза, т. е. приходится чередовать «рабочие» и «нерабочие» каналы [20].