Skaitmeninė DVB televizija

Juzef Statkevič

 Skaitmeninės DVB (angl. Digital Video Broadcasting) televizijos istorija prasideda 1992 m., kai judamų vaizdų ekspertų grupė (angl. Moving Pictures Expert Group - MPEG)  pradėjo kurti skaitmeninio vaizdo ir garso signalų suspaudimo mechanizmą – sistemą, kuri leistų perduoti šiuos signalus standartiniais skaitmeniniais ryšio kanalais. Šios grupės darbai buvo sėkmingi ir neužilgo buvo sukurtas tarptautinis skaitmeninių vaizdo signalų suspaudimo standartas MPEG-2, kuris tapo fundamentaliu kuriant DVB standartą.

MPEG-2 standarto esmė - skaitmeninio vaizdo signalo optimizavimas. Pilnas televizijos signalas (šiuo atv. vaizdo) turi perteklinės informacijos, kuri techniškai gali būti pašalinta. Vaizdo kadrai kaupiami, o po to apdorojami. Tokiu būdu, MPEG-2 srautas - tai perduodamos informacijos paketų seka, kuriais perduodama vaizdo, garso ir kita informacija.

Šiuo metu MPEG-2 standartas sudaro pagrindą, kuriuo vadovaujantis sukurtos palydovinės DVB-S (angl. Satelite), kabelinės DVB-C (angl. Cable) ir antžeminės DVB-T (angl. Terrestrial) skaitmeninės televizijos platformos. Skirtingose platformose naudojamos skirtingų rūšių moduliacijos. Antžeminėje skaitmeninėje televizijoje, kuriai šiame straipsnyje suteikiama išskirtinė vieta, panaudojama COFDM (angl. Coded Orthogonal Division Multiplexing) moduliacija, kuri užtikrina patikimą skaitmeninės televizijos signalų priėmimą, kai signalas/triukšmas santykis imtuvo įėjime siekia 18 ... 24 dB.

Ypač vertinga DVB savybė – signalo priėmimo stabilumas bei atsparumas atspindžiams. Prijungus prie TV imtuvo kambarinę anteną galima pastebėti atspindžių efektą, t.y. ekrane matomas ne tik pagrindinis paveikslėlis, bet ir šešėlinis, kuris yra ant pagrindinio ir keičiasi (stiprėja arba silpnėja) stumdant ir sukiojant anteną kambario ribose. Skaitmeninėje televizijoje panaudotas greitosios Furje transformacijos metodas. Tokiu būdu, DVB pavyko išvengti šio nemalonaus efekto įvedus apsauginius intervalus, kurių ilgis gali būti keičiamas nuo 1/4 iki 1/32. Siųstuvo išėjime gali būti 2000 arba 8000 nešančiųjų, kiekviena iš jų, priklausomai nuo veikimo režimo, moduliuojama OFDM, QAM-64 arba QPSK (angl. Quadrature Phase Shift Keying). Pavienių siųstuvu atveju panaudojamos 2000 nešančiosios (2K), o esant mono-dažniniam tinklui, 8000 nešančiosios (8K). Šiuo metu praktiškai visose sistemose naudojamas 8K režimas.

DVB-T išėjimo signalo spektras:

            Šios technologinės priemonės leidžia priimti aukštos kokybės skaitmeninės TV signalus ne tik name, bute, bet ir automobilyje, traukinyje arba kitame judančiame objekte. Amsterdame (Olandija) buvo sėkmingai atliktas eksperimentas, kuriuo metu DVB-T imtuvai buvo sumontuoti miesto tramvajuose. Tokiu būdu, tramvajų keleiviai galėjo kelionės metu žiūrėti transliuojamas TV programas. Tai praktiškai neįmanoma padaryti analoginės televizijos atveju.

            Lietuvoje realizuotas DVB-T projektas taip pat vaizdžiai demonstruoja ypatingą skaitmeninio TV signalo priėmimo stabilumą. Be to, DVB-T tinklai kaip ir pavieniai siųstuvai, veikia Latvijoje, Lenkijoje. Ypatingai išvystyti DVB-T tinklai Didžiojoje Britanijoje, Ispanijoje, Suomijoje ir kt.

            Būtina paminėti ir kitą skaitmeninės TV standartą – ATSC (angl. Advanced Television Systems Commitee), kurį panaudojo JAV bei keletas kitų valstybių. Šis standartas naudoja 8 lygių amplitudės kodavimą su gretutinės juostos slopinimu. Standarte panaudota daugialaipsnė trikdžių bei adaptyvi korekcija, bet ATSC yra beginklis prieš atspindžius, nes padidėjus atspindėto signalo amplitudei ekvalaizeris negali išlyginti signalo amplitudės visame dažnių diapazone. Tuo tarpu DVB-T sistema stabiliai veikia net tada, kai atspindėto ir naudingo signalo amplitudės susilygina. Ši problema sprendžiama papildomomis priemonėmis. Į MPEG srautą įvedami atraminiai impulsai, bet tuomet atsiranda kito pobūdžio problema – analoginės ir skaitmeninės TV tarpusavio trukdžiai, nes ATSC  signalas turi amplitudinį charakterį, o įvedus atraminius impulsus tampa panašus į NTSC signalus. Gal būt todėl JAV išskirtas dažnių diapazonas DVB-T programų eksperimentinei transliacijai.

            Japonijoje naudojamas ISDB-T (angl. Integrated Servines Digital Broadcasting - Terrestrial) standartas, kurio pagrindinis tikslas sukurti integruotą visų TV, radijo transliuojamų ir kitų „Multimedia“ paslaugų platformą. Atlikti bandymai parodė, kad tai atspari trukdžiams ir lanksti sistema. Pagrindinis skirtumas tarp ISDB-T ir DVB-T tas, kad Japonų sistemoje panaudojamos papildomos priemonės pagerinančios signalo priėmimą kai imtuvas yra dideliu greičiu judančiame objekte.

ATSC, ISDB-T ir DVB-T standartų palyginimas:

            DVB-T užtikrina aukštą TV signalo kokybę net ir tuomet, kai vienodo dažnio patikimo priėmimo zonos persidengia, nes siųstuvai sinchronizuojami. Tokiu būdu, programos perduodamos vienodai ir vienu metu. Keičiant apsauginį intervalą nuo 1/4 iki 1/32 bei klaidų korekcijos parametrą nuo 1/2 iki 7/8, galima gauti 8 MHz dažnių juostoje išėjimo srauto greitį nuo 5 iki 32 Mbps. Minimalus vienos programos greitis 2 Mbps užtikrina transliuojamo signalo kokybę šiek tiek blogesnę negu standartinės analoginės TV signalo kokybė, todėl viename  8 MHz kanale gali būti transliuojamos nuo 2 iki 16 programų. Dažniausiai transliuojamos 6 standartinės kokybės TV programos.

Šiuo metu Vilniuje 53-uoju kanalu (730 MHz) transliuojamos 4 DVB-T programos:

• LNK

• TV1

• Balticum auksinis (koduota)

• Viasat TV1000 (koduota)

Transliuojamų DVB-T programų priėmimui reikalingas specialusis skaitmeninis televizorius su integruotu DVB-T imtuvu arba priedėlis (angl. Set Top Box – STB), kuris jungiamas prie televizoriaus. Be to, transliuojamos programos gali būti koduojamos panaudojant skremblerius. Norint priimti koduotas programas DVB-T imtuve (priedėlyje) turi būti specialus modulis, leidžiantis, panaudojus kortelę-raktą, dekoduoti programą. Taip organizuojamas mokamų TV programų transliavimas.

Kaip parodo atlikti skaičiavimai bei pirminiai bandymai, Vilniuje veikiantis 53-o kanalo 600W siųstuvas užtikrina skaitmeninių TV programų priėmimą maždaug 30 km spinduliu.

Panaudojus priedėlį (jautrumas -30... -78 dBm) su standartine decimetrinių bangų antena (stiprinimas >10 dBi), kuri iškelta 10 m aukštyje, DVB-T programas galima matyti Vilniuje ir jo apylinkėse:

Tam, kad būtų galima priimti skaitmenines TV programas miestuose (gyvenvietėse) nutolusiose nuo Vilniaus TV bokšto 30-40 km atstumu (Širvintos, Sužiodys, Medininkai, Turgeliai, Šalčininkėliai, Valkininkai, Semeliškės, Elektrėnai), reikia naudoti priėmimo anteną su stiprintuvu (stiprinimas >15 dBi). DVB-T siųstuvas užtikrina apie 25% didesnę padengimo zoną lyginant su tokios pat galios analoginiu TV siųstuvu.

Siūlomi imtuvai skiriasi savo parametrais bei galimybėmis:

• DVB-T imtuvų katalogas su nuorodomis į gamintojų bei prekybininkų puslapius Internete

• DVB-T imtuvų (priedėlių) katalogas su kainomis

• DVB-T integruotų imtuvų (televizorių) katalogas su kainomis

Lietuvoje DVB-T imtuvus galima užsisakyti firmose prekiaujančiose radioelektronine aparatūra:

• Elektronikos komponentai, Vilnius, Vivulskio g.7, 210 kab., tel. 2652095

• Erksa, Vilnius, Mindaugo g.5/16, tel. 2120063

• Mikrovisatos servisas, Vilnius, Sėlių g.39, tel. 2109781 

• Ogmina, Vilnius, P.Lukšio g.23, tel.: (5) 274 17 62 arba 274 17 63

• Topo Centras, Vilnius, Ukmergės g. 240, tel. 8 800 60200

Greitai prekyboje turėtų pasirodyti ne tik priedėliai bet ir skaitmeniniai televizoriai su integruotais DVB-T imtuvais.

Daugelis pasaulio šalių pasirinko DVB-T ne tik dėl jau minėtų priežasčių. Skaitmeninė televizija naudinga visiems. Pasiturinčiam klientui DVB-T įdiegimas leidžia gauti aukščiausios kokybės paslaugas, tarp jų „namų kinas“ (aukštos kokybės vaizdas ir 5.1 Dolby Digital garsas), televizija pagal užsakymą, Internetas. Gyventojai, turintys vidutines pajamas, gali, prijungus DVB-T imtuvą, matyti studijinės kokybės mokamas ir nemokamas TV programas. Kad tapti šių paslaugų vartotoju tereikia prie televizoriaus prijungti STB ir standartinę decimetrinių bangų anteną. Kaip jau buvo minėta, DVB-T projektai realizuoti praktikoje ir pradėta komercinė transliacija. Ypatingos patirties sukaupta Didžiojoje Britanijoje, Ispanijoje bei Suomijoje.

*Europos radijo komunikacijų biuro duomenys (2003 04 06)

*viename multiplekse paprastai būna nuo 2 iki 6 programų (atskirais atvejais nuo 1 iki 8)

Vilnius 2004 10 23

• "Skaitmenine televizija. Patirtis ir perspektyvos Lietuvoje"

• "Skaitmenine televizija. Patirtis ir perspektyvos Europoje"