Aktualny wykaz czynnych nadajników TV naziemnej w Polsce jest dostępny tutaj.

Spis treści:

• Harmonogram cyfryzacji telewizji na terenie Polski
• Kilka słów o standardzie DVB-T
• Jakie korzyści niesie za sobą cyfryzacja telewizji
• Jaka antena do DVB-T?
• Pomiar cyfrowych sygnałów telewizji naziemnej

Zmiana sposobu nadawania będzie przeprowadzana etapami i różne obszary Polski będą jej doświadczały w różnym czasie.

Na każdym obszarze istotne będą dwie daty:

Harmonogram cyfryzacji telewizji naziemnej na poszczególnych obszarach wykorzystania częstotliwości
Termin uruchomienia (kolor zielony) 31.03.2010 został przesunięty na 30.09.2010.

DVB (Digital Video Broadcasting) to konsorcjum skupiające ponad 250 nadawców, producentów, operatorów sieci oraz dostawców oprogramowania w ponad 35 krajach powołane do opracowania otwartych standardów dla dostarczania usług telewizyjnych, multimedialnych i pakietowych. Usługi zgodne ze standardami DVB dostępne są na wszystkich kontynentach obejmując ponad pół miliarda odbiorników.

Konsorcjum jest autorem wielu standardów. Jednym z nich jest standard DVB-T dotyczący naziemnej telewizji cyfrowej (NTC) zatwierdzony w grudniu 1995 roku opisany przez europejską normę EN 300744. Pierwsza transmisja wykorzystująca ww. standard miała miejsce w 15 września 1998 roku w Wielkiej Brytanii. Od tego czasu wiele się zmieniło. Aktualny stan dotyczący wdrażania standardu we wszystkich krajach śledzić można na stronie dvb.org.

System naziemnej telewizji cyfrowej transmituje skompresowany, cyfrowy sygnał audio/video z wykorzystaniem strumienia transportowego MPEG-TS. Zaletą tego rozwiązania jest możliwość dosyłu kilku programów i usług, takich, jak np. EPG (Electronic Program Guide) w jednym strumieniu. Do kompresji sygnału video wykorzystywane są dwa standardy: MPEG-2 lub bardziej zaawansowany MPEG-4/H.264.

Do przesłania sygnału cyfrowego w standardzie DVB-T wykorzystywany jest schemat modulacji COFDM (Coded Orthogonal FrequencyDivision Multiplexing). Schemat ten wymyślony został dla systemów, które podatne są na efekt wielodrogowości (transmisja sygnału w miastach). Polega ono na tym, że sygnał radiowy dociera do odbiornika w kilku kopiach, które są wzajemnie przesunięte w czasie. Im większa przepływność danego systemu, tym bardziej odczuwalny jest ww. efekt. Modulacja COFDM jest sposobem na wyeliminowanie tego problemu. Zamiast jednego sygnału o dużej przepływności przesyłanych jest wiele wolniejszych strumieni danych zajmujących kolejne, niezakłócające się wzajemnie podnośne. Liczba podnośnych wynosić może 1705 (tryb 2k) lub 6817 (tryb 8k). Sygnał w obrębie każdej podnośnej poddawany jest właściwej modulacji (fazowej QPSK lub amplitudowo-fazowej 16QAM lub 64QAM). Przepływność całego strumienia DVB-T mieści się w granicach 4 – 32Mb/s w zależności od wybranego trybu oraz sposobu modulacji. Oznacza to przesłanie 8 kanałów telewizyjnych w standardowej rozdzielczości lub 3-4 kanałów w jakości HD w jednym multipleksie (odpowiednik pojedynczego kanału analogowego).

Oszczędność pasma – jedna paczka programów cyfrowych w standardowej rozdzielczości (tzw. multipleks) mieści do 8 programów cyfrowych, zajmując ten sam przedział pasma – jeden kanał UHF (zastosowanie multipleksacji COFDM oraz modulacji QPSK lub QAM); oznacza, że zwolnione kanały zajmowane dotychczas przez telewizję analogową będą mogły być wykorzystane przez inne serwisy i usługi.

Możliwy odbiór w lokalizacjach, gdzie sygnał analogowy był trudny w odbiorze.

Przykład z Wielkiej Brytanii – kraju przodującego we wdrażaniu naziemnej telewizji cyfrowej. Porównanie jakości obrazu cyfrowego i analogowego w trudnych warunkach odbioru (źródło www.stevelarkins.freeuk.com)

Ze względu na charakterystykę sygnału cyfrowego i występowanie tzw. „interwału bezpieczeństwa” (ang. „guard interval”) sygnał ten jest odporny na odbicia; w rezultacie przy odbiorze użytkownik nie napotka problemów, takich jak przedstawiony na poniższym rysunku efekt „rozmycia”

Przejście na sygnał cyfrowy wyeliminuje znany z telewizji analogowej problem odbić sygnału. (źródło: wikipedia.org)

Sygnał cyfrowy DVB-T, podobnie jak analogowy będzie również podatny na zakłócenia pochodzące z źródeł takich, jak inne nadajniki radiowo-telewizyjne, urządzenia emitujące fale elektromagnetyczne, czy nawet przejeżdżające samochody; należy pamiętać o stosowaniu filtrów dostosowanych do sytuacji występującej w danej lokalizacji.

W kolejnych multipleksach dostawcy sygnału oferować będą kanały w wysokiej rozdzielczości HDTV

Telewizja cyfrowa niesie za sobą szereg nowych możliwości, takich jak elektroniczne przewodniki po programach (EPG), wideo na życzenie (VOD), wybór z kilku dostępnych ścieżek dźwiękowych (np. wybór między językiem polskim i angielskim) oraz ścieżek napisów.

Dzięki technice COFDM możliwa jest redystrybucja tego samego sygnału na kolejnych obszarach, poprzez kolejne nadajniki działające na tej samej częstotliwości (tzw. sieci SFN – Single Frequency Network). Ze względu na występowanie wspomnianego wcześniej interwału bezpieczeństwa odbiorniki znajdujące się w zasięgu większej liczby nadajników nie będą miały problemów z odbiorem. Kluczem działania takiej sieci jest jednak synchronizacja wszystkich stacji nadawczych. Sieci takie działają już z powodzeniem m.in. na terenie Niemiec.

Architektura sieci SFN (Single Frequency Network)

To pytanie, które często zadają nam klienci. Ogólnie rzecz ujmując telewizja cyfrowa nie wymaga stosowania nowych typów anten. Anteny Yagi-Uda, a nawet anteny siatkowe radzą sobie z odbiorem sygnału modulowanym cyfrowo. Wszystko zależy oczywiście od miejsca odbioru i warunków propagacyjnych dla sygnału w danej lokalizacji. Firma Dipol pewną grupę anten oznaczyła jednak jako „anteny DVB-T” - dlaczego? Należy mieć na uwadze dwie kwestie. Analogowy sygnał naziemny dostarczany jest do odbiorców na częstotliwości wynoszącej maksymalnie 782-790MHz (kanał 60). W związku z tym większość produkowanych do tej pory anten na pasmo UHF przystosowana była do pracy w zakresie kanałowym 21-60. W kolejnych etapach uruchamiania DVB-T może okazać się, że kolejne multipleksy w danej lokalizacji nadawane będą na kanałach z zakresu 61-69. W takim przypadku do odbioru należy wybrać antenę pracującą w całym paśmie UHF 21-69.

Drugą kwestią jest fakt, iż standard DVB-T mówi, iż przedwzmacniacze antenowe winny być zasilane napięciem 5V, a nie tak jak do tej pory 12V. Oczywiście antena z przedwzmacniaczem zasilanym napięciem 12V będzie działać prawidłowo, niemniej jednak wszystkie tunery cyfrowej telewizji naziemnej zgodne ze standardem wystawiają napięcie 5V dla przedwzmacniacza. W ofercie firmy Dipol znaleźć można 2 kompaktowe, wysokiej jakości anteny z wbudowanymi niskoszumowymi wzmacniaczami zasilanymi napięciem 5V (z tunera lub z dołączonego zasilacza i adaptera).

Dla wzmacniania sygnałów w dużych instalacjach antenowych wymagane są wzmacniacze kanałowe - dotyczy to również instalacji DVB-T.

Widmo sygnału DVB-T różni się jednak od widma pojedynczego kanału analogowego, co przedstawione zostało na poniższych rysunkach. Doskonale widać, przed jakim wyzwaniem staje wzmacniacz mający zwiększyć poziom sygnału DVB-T. Ze względu na strome zbocza oraz wykorzystanie podnośnych w całej szerokości kanału kluczowym parametrem wzmacniacza staje się równomierne wzmocnienie w całym kanale i selektywność.

Firma DIPOL rekomenduje stosowanie urządzeń renomowanej marki Alcad. Wzmacniacze ZG-421 R905039 strojone na zamówiony kanał cechuje duże wzmocnienie: 53 dB, duży poziom wyjściowy: 120 dB pozwalający zasilić sieci nawet do 200 abonentów oraz bardzo dobra selektywność (17 dB odstęp jednokanałowy, 56 dB odstęp dwukanałowy). Zastosowanie wzmacniacza R905039 daje pewność, że wszystkie podnośne sygnału cyfrowego wzmocnione będą jednakowo.

Wzmacniacz ZG-421 Alcad
R905039

Porównanie charakterystyk częstotliwościowych wzmacniacza ZG-401 oraz ZG-421.
Należy zwrócić uwagę na stromość charakterystyki poza kanałem użytecznym.

Wzmacniacze ZG-421 R905039 mogą być stosowane w instalacjach sąsiedniokanałowych, gdzie wykorzystując swoją znakomitą selektywność pozwalają wyrównać poziomy poszczególnych kanałów.

W przypadku sygnałów analogowych dwoma najważniejszymi parametrami, na jakie zwracać należało uwagę podczas wykonywania pomiarów były: poziom sygnału na wejściu danej sieci oraz C/N. czyli odstęp nośnej sygnału od szumów. Ze względu na charakter sygnałów modulowanych cyfrowo (sygnał nie posiada jednej wyraźnej nośnej, przypomina raczej szum), pomiar C/N przestaje być dobrym nośnikiem informacji o tymże sygnale. W przypadku sygnałów cyfrowych najistotniejszą rzeczą nie jest poziom sygnału, a jego jakość, której miarą jest szereg parametrów opisanych poniżej.

Pierwszym parametrem niosącym informację o jakości sygnału jest BER (Bit Error Rate) mówiący o prawdopodobieństwie wystąpienia przekłamania informacji w danym strumieniu bitów. Sygnały cyfrowe przesyłane w kanale radiowym (DVB-S/S2 oraz DVB-T) poddawane są po stronie nadawczej dwustopniowemu kodowaniu nadmiarowemu. Zwiększa to wymagania co do przepływności danego kanału, ale pozwala odbiornikowi na likwidację błędów powstałych w kanale transmisyjnym poprzez zastosowanie odpowiednich algorytmów korekcyjnych (korekcja Viterbiego oraz Reed-Salomona). Większość dostępnych na rynku mierników posiada możlwość pomiaru dwóch rodzajów bitowej stopy błędów - (channel) BER oraz aBER - bitowa stopa błędów po pierwszym stopniu korekcji sygnału (Viterbi). Należy mieć świadomość, który parametr mierzymy. Z punktu widzenia instalatora, pomiar aBER, którego wartość jest około milion razy mniejsza od BER, jest w większości przypadków bezcelowy. Zakłada się, że sygnał cyfrowy o BER równym 1E-4 (1 bit na 10000 jest przekłamany) jest dobry jakościowo. Możemy mówić tutaj pojęciu QEF (Quasi Error Free), czyli "zasadniczo bez błędów". W przypadku sygnałów wysokiej rozdzielczości niekonieczne, ale zalecane jest uzyskanie BER na poziomie 1E-6 lub lepszym.

Profesjonalny miernik DVB-S/S2, DVB-T, DVB-C Rover Scout ST2+ R10830
do pomiarów sygnałów cyfrowych i analogowych

Większość instalatorów ze względu na ograniczenia sprzętowe oraz być może brak wiedzy ogranicza się jedynie do pomiaru poziomu sygnału oraz bitowej stopy błędów. Tymczasem, równie ważnym, o ile nie ważniejszym parametrem sygnału cyfrowego jest MER (Modulation Error Ratio). Jest to odpowiednik S/N lub C/N sygnałów analogowych z tą różnicą, że poza szumami amplitudowymi uwzględnia również pozostałe źródła szumów, w tym niezwykle istotne w sygnałach modulowanych cyfrowo - szumy fazowe. MER nie do końca mówi nam o jakości sygnału, a o marginesie, jaki posiada dana instalacja, zanim sygnał (obraz) zaniknie w niej całkowicie. Pogorszenie się tego parametru nie wpływa na spadek jakości odbioru, jednak przekroczenie pewnej bardzo wąskiej (rzędu 1dB) granicy krytycznej spowoduje całkowity zanik sygnału. Wartości typowe i minimalne współczynnika MER zależą od rodzaju modulacji (QPSK, 8PSK, QAM,...) oraz współczynnika FEC (Forward Error Correction). Przykładowo dla sygnału naziemnej telewizji cyfrowej DVB-T z modulacją QPSK oraz FEC=2/3 wartości wynoszą odpowiednio około 14dB oraz 17dB.

Ostatnią rzeczą jaką zrobić może profesjonalista podczas wykonywania podstawowych pomiarów sygnałów cyfrowych jest analiza diagramu konstelacji. Diagram ten niesie informacje o rodzajach i wielkości szumów, jakie wpływają na sygnał.

Diagram konstelacji to sposób prezentacji sygnału zmodulowanego cyfrowo. Przypisuje on każdemu możliwemu symbolowi ciąg bitów (przykładowo dla modulacji 16QAM 16 symboli reprezentowanych jest przez 4bity). Symbole reprezentowane są przez tzw. punkty konstelacji.

Diagram konstelacji dla modulacji 16QAM wykorzystywanej w standardzie DVB-T. [wikipedia.org]

W telewizji analogowej głównym parametrem mierzonym, obok poziomu sygnału na wejściu instalacji i gniazdach końcowych jest parametr C/N, czyli stosunek poziomu nośnej sygnału danego kanału do poziomu szumu. Parametr ten nie niesie jednak informacji o szumach fazowych, z którymi do czynienia mamy przy transmisji sygnałów cyfrowych. Profesjonalny instalator, który chce poznać i przeanalizować źródła zaszumienia sygnału w instalacji, wybierze do tego celu właśnie diagram konstelacji.

Poniżej przedstawiono przykładowe diagramy konstelacji dla sygnału DVB-T. Pokazano również jak je należy interpretować.

Diagram konstelacji sygnału DVB-T - sygnał dobry oraz sygnał zaszumiony.
[rys. Sunrise Telecom Broadband]