Iată că după apariţia transmisiilor digitale prin satelit a radioului digital DAB avem şi o a treia premieră în România şi anume televiziunea digitală terestră DVB-T. Cu fiecare an care trece ne îndreptăm tot mai mult spre tehnologia digitală care ne oferă: imagini de calitate superioară, servicii interactive, şi tot mai multe canale de televiziune transmise. Sunt câteva din avantajele televiziunii digitale de care deja telespectatorii români au început să beneficieze. Faptul că tehnologia progresează şi apar tot mai multe alternative de vizionare sunt benefice pentru telespectatori prin creşterea calităţii serviciilor şi scăderea continuă a preţurilor.
Referitor la transmisia TV digitală există trei tipuri de tehnologii digitale pe care posturile de televiziune le pot oferi privitorilor:
• televiziune digitală prin cablu DVB-C
• televiziune digitală prin satelit DVB-S
• televiziune digitală terestră DVB-T
Televiziunea digitală terestră împreună cu celelalte două alternative sunt în plină dezvoltare şi implementare în ţări de pe întreg mapamondul. Toate aceste trei sisteme au inerente avantaje şi dezavantaje atât pentru telespectatori, posturi de televiziune cât şi pentru autorităţile guvernamentale.
DE CE TELEVIZIUNE DIGITALĂ TERESTRĂ?
În primul rând, autorităţile guvernamentale sprijină (sau ar trebui să facă acest lucru) accesul liber al tuturor locuitorilor unei ţări la informare.
Aceasta înseamnă că oricine trebuie să aibe acces la servicii de televiziune chiar dacă locuieşte în zone urbane intens populate sau zone rurale izolate. Dintre toate aceste trei tehnologii (terestru, cablu sau satelit), doar transmisia terestră şi prin satelit îndeplinesc această cerinţă deoarece nu toate zonele rurale sunt conectate la reţele de cablu datorită costurilor mari legate de construirea acestora.
În al doilea rând, autorităţile guvernamentale trebuie să aibe în vedere faptul că este necesară transmiterea atât a programelor naţionale cât şi a programelor de interes regional. Acest lucru este ilustrat cel mai bine de programele de ştiri. Dintre toate aceste trei tehnologii de transmisie din punctul de vedere al autorităţilor, televiziunea digitală terestră este singura alternativă care poate îndeplini ambele criterii. Din punctul de vedere al posturilor de televiziune, trebuie să luăm în considerare costurile, încasările şi bineînţeles profitul. Dacă principala sursă de venituri a unui post de televiziune este publicitatea, atunci principala preocupare a acestora este ca penetrarea postului respectiv să fie cât mai aproape de 100% din telespectatori. De asemenea, costurile legate de transmisie trebuie să fie cât mai mici posibil, de exemplu folosind infrastructura de emiţătoare existente.
Televiziunea digitală terestră optimizează spectrul radio dând posibilitatea utilizării unui număr mai mare de servicii şi programe creând condiţiile creşterii profiturilor. De asemenea, posibilitatea recepţiei mobile din maşină, autobuz sau chiar în tren este posibilă cu noua tehnologie digitală. Aceasta deschide o nouă piaţă care în mod curent este monopolul transmisiei posturilor de radio.
INTRODUCERE
DBV-T este sistemul de transmisie digitală terestră specificat în standardul DVB şi oferă soluţia ideală pentru transmisie direct către telespectatori. Reorganizarea spectrului radio, care este o sursă limitată poate fi făcută într-un mod optim folosind benzi de transmisie mai înguste decât în sistemele analogice clasice. De asemenea atât transmisa prin satelit cât şi prin cablu folosesc tehnologii de transmisie digitală economisind lăţime de bandă şi păstrând calitatea semnalului video prin utilizarea codării MPEG. Dar, televiziunea digitală terestră folosind modulaţie OFDM oferă o acoperire excelentă atât a zonelor urbane cât şi rurale atât cu programe naţionale cât şi cu programe regionale aplicabile pentru arii geografice specifice. Utilizarea tehnologiei digitale terestre implică încetarea transmisiilor analogice convenţionale, ceea ce înseamnă substituirea vechilor servicii într-o perioadă de 5 până la 10 ani, perioadă în care transmisiile digitale şi analogice vor continua simultan. După încheierea acestei perioade de tranziţie, televiziunea digitală va oferi mai multe programe de televiziune care vor putea fi recepţionate cu ajutorul unei antene mici şi foarte ieftine, fără a fi necesară instalarea unei antene de satelit ori conectarea la un operator de cablu. DVB-T permite de asemenea şi recepţia mobilă datorită schemei de modulaţie OFDM. În plus, acest sistem permite adăugarea de alte servicii de mare viteză (internet, comerţ electronic) alături de transmisiile TV. Şi un lucru extrem de important care trebuie luat în considerare este faptul că televiziunile comerciale nu mai sunt obligate să transmită codat aşa cum se face acum pe satelit din considerente legate de dreptul de difuzare doar pentru o anumită ţară.
Sistemul DVB-T poate fi construit pe structura existentă de distribuţie. Este foarte important realizarea unui plan al frecvenţelor pentru o acoperire optimă atât în reţele SFN sau MFN. Aceasta depinde de condiţiile geografice cât şi de creşterea interesului pentru programe naţionale şi regionale. În figura 1 este prezentată situaţia implementării televiziunii digitale în lume. Se observă că pentru televiziunea digitală terestră a fost adoptat în Europa standardul DVB-T iar în Statele Unite standardul ATSC. De asemenea, în figura 2 este prezentată situaţia implementării sistemului în Europa până la nivelul anului 2002. Între timp lucrurile au evoluat într-un ritm mai rapid existând premizele ca până în 2012 procesul să se încheie pentru toate ţările membre ale Uniunii Europene.
CUM SE FACE TRANSMISIA DIGITALĂ TERESTRĂ
În transmisia digitală terestră se foloseşte modulaţia OFDM (orthogonal frequency division multiplex) care are principalul avantaj că permite recepţia simultană din mai multe direcţii. După cum se ştie la o recepţie analogică clasică, în afară de semnalul direct sunt recepţionate şi o serie de reflexii care duc la degradarea calităţii semnalului şi apariţia acelor dubluri deranjante pe imagine. În cazul OFDM imunitatea la reflexii este maximă putându-se face recepţie simultană din mai multe direcţii pe aceiaşi frecvenţă. Acest tip de recepţie se numeşte Single Frequency Network (SFN).
MODULAŢIE OFDM
OFDM este tipul de modulaţie ales pentru transmisii terestre DVB-T deoarece este sistemul care este în cea mai mică măsură influenţat de reflexiile datorate reliefului sau clădirilor înalte. Cu modularea OFDM semnalul digital este modulat nu doar într-o purtătoare, ci în foarte multe purtătoare având un spaţiu foarte redus între ele toate acestea fiind cuprinse într-un interval de 8Mhz cât este alocat astăzi pentru un canal analogic. Fiecare purtătoare este modulată în concordanţă cu schema de modulaţie: QPSK, 16-QAM, 64-qam etc. Folosind atât de multe purtătoare într-un spaţiu atât de restrâns, rata de transmitere a datelor va fi foarte joasă. Simbolurile adiacente sunt separate cu un spaţiu de gardă sau se introduce o pauză în transmiterea semnalului (transmission stream). În transmisiile digitale pot apărea erori de transmisie (bit errors) fiind necesare aplicarea unor metode de corectare a informaţiei. Pentru acest lucru se introduc în şirurile de date coduri de corectare a erorilor.
Schema de modulare OFDM specificată de standardul DVB este foarte complexă şi din acest motiv nu vom intra în amănunte. Există două moduri de operare funcţie de numărul de purtătoare:
– modul 2K cu un număr de 1604 purtătoare;
– modul 8K cu un număr de 6817 purtătoare.
De la emiţător spre receptor semnalul suferă erori de fază şi amplitudine datorită reflexiilor. Receptorul trebuie să compenseze aceste erori şi să demoduleze corect lucru care poate fi atins datorită codurilor de corecţie a erorilor. Alt parametru important este intervalul de gardă. El nu este o parte activă a semnalului dar este foarte important pentru recepţie multi-path.
OFDM rezolvă problemele majore legate de recepţia digitală prin aer şi de fapt semnalul este atât de robust încât permite recepţie portabilă fără a fi necesare antene de recepţie speciale. Când introduc serviciul de transmisie OFDM posturile de televiziune trebuie să configureze modul de transmisie funcţie de mediul în care se face şi de tipul de aplicaţie. OFDM oferă diferite moduri de transmisie 2K sau 8K, grade diferite de protecţie a erorilor, diferite intervale de gardă şi diferite scheme de modulaţie a purtătoarelor.
SFN – Single Frequency Network
O reţea SFN este formată din mai multe emiţătoare care emit toate pe aceiaşi frecvenţă. Pentru ca acest lucru să fie posibil este necesar ca toate emiţătoarele să transmită aceiaşi biţi de date pe aceleaşi purtătoare în acelaşi timp. În acest caz se cere o sincronizare precisă. Idea principală este că orice reflexie sau eroare din semnalul principal trebuie să fie absorbită de intervalul de gardă. Avantajul major al transmisiei SFN este că poate fi acoperită o arie largă (de exemplu o ţară întreagă) folosind doar o singură frecvenţă. Dimensiunile zonei depind doar de numărul de emiţătoare şi de puterea radiată de acestea. În zonele cu densitate mare de populaţie folosirea transmisiei SFN va oferi un scenariu simplificat al planului de alocare a frecvenţelor permiţând în acelaşi timp creşterea numărului de servicii oferite.
MFN-Multi Frequency Network
În reţele MFN toate emiţătoarele emit în frecvenţe diferite în acelaşi fel ca transmisiile analogice. Modulaţia OFDM asigură imunitate la reflexii. Sistemele MFN sunt folosite în zonele cu distanţe mici între regiuni diferite. Acest tip de transmisie se aplică în cazul în care serviciile naţionale folosite în comun sunt reduse. Transmisia MFN este cel mai simplu mod de transmisie deoarece nu mai este necesară sincronizarea ca în cazul SFN. Aceasta reduce complexitatea transmisiei şi reduce costurile instalaţiilor. Dezavantajul principal este acela că ocupă mai multe canale reducând astfel numărul de servicii care poate fi oferit către telespectatori.
În figura de mai jos este ilustrat planul de alocare naţională a frecvenţelor pentru televiziune digitală terestră în Spania şi au fost alocate astfel:
– canalele 66-69 transmisie SFN programe publice naţionale;
– canalele 57-65 transmisie SFN programe private cu acoperire naţională;
– canalele 21-56 transmisie MFN programe locale.
Dintr-un punct de vedere tehnic simplist transmisia digitală terestră constă în digitizarea şi comprimarea informaţiei în format MPEG-2 putând în acest fel ca în cadrul unui canal TV de 8 Mhz (cât este alocat în banda UIF) să poată fi transmise 4 până la 6 programe TV, programe de radio şi alte servicii. Ştiind că banda UIF cuprinde canalele 21-69, va exista un total de 49 canale prin care pot fi transmise teoretic până la 288 programe de televiziune. Calitatea transmisiei este excepţională în comparaţie cu transmisiile analogice actuale permiţând formate 3/4, 16/9 sau înaltă rezoluţie. De asemenea, sistemul permite transmiterea sunetului Dolby Digital asociat imaginii. În momentul actual partea de recepţie nu este inclusă în televizor urmând a fi integrată într-un viitor foarte apropiat de către majoritatea firmelor producătoare. Astăzi receptoarele DBV-T sunt aparate de sine stătătoare similare cu receptoarele de satelit şi care se conectează la televizor fie prin borna de RF sau mufa Euroscart. În cazul sistemelor comunitare sau prin cablu există module de staţie care sunt receptoare DBV-T dotate cu modulatoare pentru vizionare pe televizoare obişnuite. Semnalul este captat din eter cu ajutorul unei antene de UIF şi în acest sens producătorii deja au lansat pe piaţă diverse tipuri de antene care pot fi de cameră, de exterior de mici dimensiuni sau chiar antene similare cu antenele terestre actuale.
TELEVIZIUNE DIGITALĂ ÎN ROMÂNIA
În ţara nostră au început transmisii digitale terestre în luna decembrie 2005. Este vorba de o transmisie experimentală a SNR-lui pentru Bucureşti şi zonele învecinate. Aria de acoperire a acestui emiţător este prezentată în figura 3. În momentul de faţă se emite pe canalul C54 (738,00 Mhz) a unui pachet format din 6 programe TV. În figura 4 este prezentat meniul unui receptor digital terestru care prezintă listate cele 6 programe care sunt transmise în acest pachet. De menţionat este faptul că postul Prima TV nu este transmis deoarece s-a retras din acest proiect. Folosind un receptor de staţie şi cu ajutorul unui aparat de măsură am putut măsura principalii parametri ai acestei transmisii. Vreau să subliniez faptul că măsurătorile au fost făcute în condiţii dificile din cauza vremii neputând instala antena pe clădire, iar recepţia cu antena de cameră a fost imposibilă.
Din acest motiv valoarea nivelului de semnal este redus: 42 dBuV şi un raport semnal/zgomot > 13,2 dB. În figura următoare este reprezentat spectrul de frecvenţe în lupă de 50 Mhz în care canalul C54 este central în stânga fiind canalul C51 (TVR 2), iar în dreapta canalul C57 (Antena 1). Aceste canale sunt analogice şi cele două vârfuri reprezintă purtătoarele de imagine respectiv sunet.
În figurile următoare sunt prezentate caracteristicile semnalului:
BER: 8,5 x 10 -3 / MER: 18 dB
CFO (offset frecvenţa centrală): 0 / BW (lăţime canal): 8Mhz
SPECTRU: direct CARRIER: 8K
MODULAţIE: 16QAM / CODE: 3/4
GUARD (Interval gardă): 1/16
Cu ajutorul modulului NIT (network identification table) sunt listate denumirea operatorului şi programele TV transmise.
Antech 98 s.r.l.
Tel/fax: 021-331.34.04
Tel: 0744-140.112
aandrei@mailbox.ro
www.antech.ro