Распределенная система передачи
В североамериканском цифровом наземном телевизионном вещании распределенная система передачи ( DTS или DTx ) представляет собой форму одночастотной сети , в которой один широковещательный сигнал подается через микроволновую , стационарную линию или спутник связи на несколько синхронизированных наземных радиопередатчиков . Затем сигнал одновременно транслируется на одной и той же частоте в разных перекрывающихся частях одной и той же зоны покрытия, эффективно объединяя множество небольших передатчиков для создания зоны вещания, конкурирующей с зоной вещания одного большого передатчика, или для заполнения пробелов в покрытии из-за рельефа местности или локализованных препятствий.
История
[ редактировать ]Хотя идея одночастотной сети из нескольких передатчиков, транслирующих одну и ту же программу по одному и тому же каналу с нескольких мест передатчика, не является новой концепцией, стандарт цифрового телевидения ATSC, используемый в Северной Америке, не был разработан для этого режима работы и был плохо адаптирован к этим приложениям. Ограничительные требования к синхронизации и плохая обработка многолучевых помех в ранних реализациях ATSC не позволили бы использовать несколько синхронных передатчиков на одной и той же частоте во время первого широкомасштабного коммерческого развертывания ATSC в 1998 году; эти ограничения несколько ослабились по мере развития конструкции приемников в последующие годы. К 2004 году существовала технология, обеспечивающая цифровые телевизионные приемники средствами обнаружения статических (не мобильных или изменяющихся) многолучевых помех (с учетом определенных временных ограничений) и компенсации их воздействия на цифровой сигнал.
Тесты проводились различными отдельными вещательными компаниями или группами вещания, включая Metropolitan Television Alliance (MTVA, консорциум городских телевизионных станций Нью-Йорка ). [ 1 ] В июне 2008 года была завершена серия первоначальных испытаний с участием четырех распределенных пунктов передачи и более 100 испытательных измерительных пунктов в Нью-Йорке и Нью-Джерси, а также менее масштабные испытания в Нью-Йорке в 2007 году. Рынок Нью-Йорка представляет собой уникальную проблему для многолучевого приема из-за к большому количеству искусственных препятствий, которые мешают адекватному цифровому покрытию всего города с основных вещательных объектов на вершине Эмпайр-Стейт-Билдинг .
Технические проблемы
[ редактировать ]Для приемника сигнал одночастотной сети выглядит как одиночное вещание с сильными многолучевыми помехами ; в худшем случае он обнаруживается как основной сигнал и отражение одинаковой силы, поскольку сигналы поступают от нескольких передатчиков в одно и то же промежуточное местоположение в несколько разное время.
Стандарт ATSC, используемый для цифрового телевидения в Северной Америке, в отличие от стандарта DVB-T в Европе и других странах, использует 8VSB вместо OFDM — модуляцию , которая позволяла станции вести передачу с более низкими пиковыми уровнями мощности, но которая исторически была намного хуже. в борьбе с многолучевыми отражениями и радиочастотными помехами .
Первое широкое коммерческое внедрение цифрового телевидения ATSC в США началось в 1998 году, причем первыми, кто его внедрил, стали станции на крупнейших рынках (включая Нью-Йорк, обслуживаемый передатчиками на вершине Всемирного торгового центра ). Цифровые приемники той эпохи, хотя и были дорогими, были плохо приспособлены для работы с отраженными сигналами, что было серьезным недостатком в городских условиях. Более поздние поколения конструкции приемников значительно смягчили эти ограничения; к 2004 году существовала технология создания приемников, способных обнаруживать и компенсировать условия статических многолучевых помех, когда одиночное эхо было на 10 дБ слабее (в пределах разницы во времени 30 микросекунд) или той же силы (в худшем случае, но в пределах 12 микросекунд). [ 2 ]
Если бы передатчики могли поддерживать достаточно точную синхронизацию и достаточно близкое географическое расстояние для работы в этих пределах, одночастотная сеть с использованием новой конструкции приемника была бы возможна даже с существующими североамериканскими стандартами цифрового вещания ATSC. [ 3 ]
Тесты Университета штата Пенсильвания государственного образовательного WPSX-TV (ныне WPSU-TV) первоначально проводились в 2003 году. [ 4 ] WPSU представляла собой аналоговую станцию VHF 3, которая обслуживала Государственный колледж, штат Пенсильвания, с помощью удаленного передатчика, который также должен охватывать Джонстаун и Алтуну . В качестве цифровой станции WPSU использовала большой передатчик УВЧ 15 в месте первоначальной радиовещательной башни с низким УКВ , что привело к локальным проблемам с экранированием местности , которое мешало приему УВЧ в самом Государственном колледже. Перенос главного передатчика помешал бы станции обслуживать два других населенных пункта. Добавление небольшого (50 кВт ) синхронизированного цифрового ТВ-передатчика в Государственном колледже на той же частоте, что и основной сигнал УВЧ 15, оказалось средством улучшения приема; Дальнейшие улучшения будут возможны за счет добавления небольших передатчиков на совмещенном канале мощностью 50 кВт в каждом обслуживаемом населенном пункте.
ATSC выпустила стандарты 25 сентября 2004 г. в качестве руководства по проектированию нескольких передатчиков, одночастотных сетей и многочастотных сетей. [ 5 ] Новые стандарты 2004 года включали:
- A/110A, «Стандарт синхронизации для распределенной передачи, версия A»
- A / 111, «Проектирование синхронизированных сетей с несколькими передатчиками» [ 6 ]
Рассматриваемые технические вопросы включали синхронизацию между передатчиками ( GPS использовалась для подачи опорной частоты 1 Гц и 10 МГц, а также информации о времени) и точный контроль передаваемых частот (с точностью до 1 Гц). Идентификация каждого отдельного передатчика должна была быть встроена в сигнал в целях устранения неполадок, однако основной поток данных на каждом синхронизированном передатчике должен быть идентичным; это делается путем добавления второго сигнала с расширенным спектром с низкой скоростью передачи данных , который на 27–30 дБ слабее основного сигнала. Поскольку этот идентификатор «водяного знака» скрыт под более сильным основным сигналом, можно получить и суммировать несколько повторений этого же идентификатора, чтобы предоставить специалистам по вещанию удобочитаемую версию водяного знака. Между тем, стандартный приемник по своей конструкции будет воспринимать один и тот же сигнал от всех передатчиков.
Генерация данных, отличных от MPEG, передаваемых как часть транспортного уровня (например, положение передаваемого кадра синхронизации или начальное состояние устройств решетчатого кодирования), также должна быть точно согласована между каждым синхронизированным передатчиком. Несмотря на то, что эти данные отбрасываются после демодуляции принятого сигнала, любое несоответствие может создать помехи между различными сигналами совмещенного канала. Дополнительный пакет распределенной передачи «эксплуатация и обслуживание» (OMP, идентификатор пакета PID:0x1FFA) необходимо будет добавить к данным ATSC в студии и использовать для управления различными параметрами, необходимыми для настройки и синхронизации отдельных передатчиков.
Местоположение, диаграмма направленности и уровни мощности для каждого из передатчиков также должны быть выбраны очень тщательно, поскольку на систему ATSC распространяются очень строгие ограничения на максимальную разницу во времени между поступлением нескольких версий одного и того же сигнала на приемник. В проблемных зонах приема можно добиться значительных улучшений, но потребуется тщательное проектирование для работы нескольких передатчиков совмещенного канала без разрушительных помех. [ 7 ]
Дальнейшие испытания, проведенные Telemundo , принадлежащей и управляемой станцией WNJU , владельцем Ion TV и вещательной башни Richland Towers с использованием одного основного передатчика в Нью-Джерси и Таймс-сквер. вторичного передатчика DTS, заменяющего [ 8 ] в 2007 году указано, что из пятнадцати испытательных площадок для приема станции в Нью-Йорке 40% получат существенное улучшение сигнала за счет добавления второго передатчика к существующей станции. [ 9 ] в то время как все, кроме одного, будут получать по крайней мере такое же качество сигнала, как и без распределенной системы передачи. [ 10 ] Нью-Йорка Альянс столичного телевидения должен был провести аналогичные тесты, но в большем масштабе, в 2007 и 2008 годах. [ 11 ]
Нормативные вопросы
[ редактировать ]США Хотя Федеральная комиссия по связи в принципе поддерживала DTS с 2004 года, призыв FCC к общественному комментированию в конце 2005 года вызвал широкий спектр откликов в начале 2006 года, начиная от решительной поддержки со стороны таких групп, как Национальная ассоциация вещателей. [ 12 ] широкому противодействию со стороны групп, выступающих за свободное использование «белых пространств» (неиспользуемых частот вещания) [ 13 ] для нетрансляционных целей [ 14 ] например беспроводные данные. [ 15 ]
В декабре 2006 года FCC предоставила WTVE Reading, штат Пенсильвания , специальные технические полномочия сроком на шесть месяцев , разрешив ей эксплуатировать распределенную систему передачи на экспериментальной основе, но на тот момент не разрешила использование систем на какой-либо постоянной, лицензированной основе. [ 16 ]
Тестовое рыночное мероприятие, спонсируемое FCC, в Уилмингтоне, штат Северная Каролина, в полдень 8 сентября 2008 года прекратило все аналоговые коммерческие трансляции на полную мощность. необходимость поиска каналов перед просмотром цифрового телевидения, еще сотни были связаны с более трудноразрешимой проблемой. Зрители давних вещательных компаний с низким уровнем мощности, таких как WECT ( NBC 6 Wilmington), сигнал которых в аналоговой форме достигал окраин Миртл-Бич , больше не могли принимать станцию - даже с конвертером и правильной установкой антенны. Переход на UHF 44 и другое место передатчика существенно сократили зону покрытия WECT. [ 17 ] и для многих, кто в течение многих лет был на грани аналогового сигнала NBC 6, WECT больше не существовало. [ 18 ]
7 ноября 2008 г. Федеральная комиссия по связи издала приказ, разрешающий использование распределенных систем передачи наземными вещателями цифрового телевидения с учетом различных ограничений. [ 19 ] Это позволяет вещателям подавать заявку на получение средств DTS для покрытия территории, когда-то покрытой аналоговым телевидением, не расширяя при этом покрытие за пределы существующей зоны аналогового покрытия. Он также запрещает вещателям «выбирать вишню» зоны покрытия таким образом, чтобы охватить городские районы, оставляя сельских зрителей без сигнала.
Этот отказ был принят слишком поздно, чтобы позволить построить и ввести в эксплуатацию недавно предложенные объекты DTS до предусмотренного на федеральном уровне отключения аналоговой системы в 2009 году. [ 20 ]
Ассоциация потребительской электроники и CTIA предложили в декабре 2009 года заставить все станции использовать этот метод, чтобы компании, которые они представляют, могли использовать оставшееся пространство в телевизионном диапазоне для мобильного широкополосного доступа . В отличие от перехода на цифровое телевидение в Соединенных Штатах , они не предлагают заставлять станции платить за это, однако, во многом так же, как вспомогательная служба вещания в диапазоне 2 ГГц была вынуждена перейти от FCC, но только после того, как бенефициар ( Sprint Nextel ) выплатил компенсацию. вещательные компании для принятия регулирующих мер . [ 21 ]
Отдельные вещатели
[ редактировать ]В -Рико Пуэрто испаноязычная служба независимая WSTE 7 «Super Siete» в настоящее время управляет несколькими аналоговыми передатчиками на одной и той же частоте для покрытия различных частей одного и того же острова; эта система продемонстрировала ограничения из-за помех между передатчиками, если все они работают одновременно. Использование правильно синхронизированного цифрового DTS может помочь уменьшить эти помехи.
В Пенсильвании независимый WTVE имеет лицензию на обслуживание Ридинга , хотя его основная аудитория находится в Филадельфии . Распределенная система передачи теперь позволяет ей адаптировать зону покрытия для улучшения покрытия в тех областях, где ее сигнал в настоящее время является маргинальным .
В Вирджинии общественное телевидение WVPT / WVPY использует в общей сложности пять дополнительных одноканальных синхронизированных передатчиков для заполнения территорий, заблокированных горами, от двух основных передатчиков VHF / UHF; комплект синхронизированных цифровых передатчиков стоимостью 100 000 долларов США может заменить обслуживание такого же количества обычных аналоговых трансляторов вещания , а также обеспечить ночную передачу данных региона учебных материалов в 188 школ . [ 22 ] [ 23 ]
В Нью-Мексико филиал KTDO Telemundo предлагает DTS в качестве средства объединения маломощной установки цифрового телевидения, которая в настоящее время работает в ее лицензионном сообществе ( Лас-Крусес ), со второй установкой на вершине горы с видом на Эль-Пасо, штат Техас, чтобы охватить более широкую аудиторию. . [ 24 ]
В Миссури филиал FOX KRBK управляет DTS для обслуживания рынка Спрингфилда, штат Миссури, из 5 точек передачи, расположенных вокруг Спрингфилдского прямого доступа к памяти. Эта система вышла в эфир в конце 2011 года и до сих пор дорабатывается.
На Аляске в Анкоридже CBS филиал KAUU работает с ограниченными ресурсами и оборудованием, охватывая большую и малонаселенную территорию множеством небольших станций- переводчиков вещания . Хотя синхронизация вещательного сигнала не является проблемой (поскольку перекрытие между сигналами полностью попадает в незаселенные области), возможность повторного использования нескольких небольших передатчиков может позволить станции избежать затрат на строительство одного большого и дорогого основного передатчика для своего цифрового сигнала. .
См. также
[ редактировать ]- АТСК
- Переводчик эфира
- MediaFLO (тоже одночастотная сеть , но с использованием OFDM )
- 8ВСБ
Ссылки
[ редактировать ]- ^ NTIA: Проект перехода к цифровому телевидению после 11 сентября в Нью-Йорке
- ^ Ву, Ю.; Сяньбинь Ван; Читта, Р.; Леду, Б.; Лафлеш, С.; Кэрон, Б. (2004). «Приемник цифрового телевидения ATSC с повышенной устойчивостью к многолучевой и распределенной передаче». Транзакции IEEE в области вещания . 50 : 32–41. дои : 10.1109/TBC.2004.823843 . S2CID 8529935 .
- ^ Процедуры проектирования и результаты полевых испытаний сети распределенных переводчиков, а также практический пример применения распределенной передачи; САЛЕХЯН К., ВУ Ю., КАРОН Б.; Центр коммуникационных исследований (CRC) Оттава, транзакции IEEE по радиовещанию, 2006 г., ISSN 0018-9316 IETBAC.
- ^ WPSX-телевизор начнет экспериментальную передачу DTX, 15 мая 2003 г., 12:00.
- ^ ATSC утверждает новую рекомендуемую практику A / 111: Проектирование синхронизированных сетей с несколькими передатчиками, 25 сентября 2004 г. Архивировано 15 декабря 2008 г. в Wayback Machine.
- ^ Распределенная передача ATSC , Broadcast Engineering, 2 февраля 2007 г.
- ^ Система распределенной передачи ATSC и приложения для службы переводчиков. Архивировано 26 марта 2009 г., в Wayback Machine , Дэвид Л. Хершбергер, Axcera LLC.
- ^ SFN: Много передатчиков лучше, чем один?, Merrill Weiss, TV Newsday, 13 сентября 2007 г.
- ^ Отчет Richland Towers/Telemundo/ION о DTS
- ↑ Телевещание SFN в США?, Рэнди Хоффнер, Телевизионные технологии, 3 октября 2007 г.
- ^ MTVA получает одобрение для распределенной системы передачи в Нью-Йорке , Телевизионные технологии, 25 мая 2007 г.
- ^ Представление Национальной ассоциации вещателей в FCC, 2006 г., поддержка DTS.
- ^ Противодействие DTV DTS и различным организациям, поданное в FCC в 2006 г.
- ^ Возражения CommonCause.org против DTS, подача заявки FCC 2006 г. Архивировано 28 ноября 2008 г., в Wayback Machine.
- ^ Новая Америка: Противодействие DTV DTS, 2006 г.
- ^ Повышение передачи: FCC разрешает распределенную систему передачи, Гарри К. Мартин, Broadcast Engineering, 1 февраля 2007 г. Архивировано 15 декабря 2008 г., на Wayback Machine.
- ↑ Противостояние эффекту скалы . Архивировано 27 февраля 2009 г. в Wayback Machine , Пейдж Альбиниак, телетрансляция, 26 декабря 2008 г.
- ^ FCC одобряет цифровой обходной путь для проблем с диапазоном сигнала цифрового телевидения, Мэтью Лазар, ArsTechnica, 11 ноября 2008 г.
- ^ «Приказ Федеральной комиссии по связи о распределенной передаче, ноябрь 2008 г.» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 17 октября 2011 г. Проверено 10 декабря 2008 г.
- ^ «Новости домашнего кинотеатра: разрешение FCC на исправление диапазона DTV, Марк Флейшманн, 17 ноября 2008 г.» . Архивировано из оригинала 11 июля 2012 года . Проверено 10 декабря 2008 г.
- ^ «CEA и CTIA предлагают модель вещания с низким энергопотреблением, чтобы высвободить спектр для широкополосного использования» . Архивировано из оригинала 13 января 2010 г. Проверено 29 декабря 2009 г.
- ^ Приложение WVPY для экспериментального передатчика DTS в Лурей, штат Вирджиния
- ^ «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 5 марта 2009 г. Проверено 10 марта 2009 г.
{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка ) - ^ «Просмотр приложения… Перенаправление» .
