Кривошеев М.И. Международная стандартизация цифрового вещательного телевидения

Подождите немного. Документ загружается.

341

чувствительность аналоговых систем передачи к помехам от спут-

никовых систем МПТВ;

защитные отношения между двумя цифровыми сигналами и меж-

ду цифровым сигналом и сигналами другого типа, которые могут

передаваться в полосе частот, выделенной для радиовещательной

спутниковой службы;

минимальная скорость передачи видеоданных одной программы

вещания, требуемая для обеспечения различных уровней качества

изображения;

оптимальные методы мультиплексирования и передачи сигналов

нескольких, в том числе интерактивных служб по спутниковому

транспондеру;

требования к пропускной способности канала для передачи допол-

нительной информации;

требования к оптимальным условиям, гарантирующим сопряжение

спутниковых цифровых каналов и наземных сетей телекоммуника-

ций при подаче сигналов на земные передающие станции;

оптимальные параметры спутниковой системы, соответствующие

характеристикам сетей КТВ и спутниковых коллективных ТВ ан-

тенн SMATV (Satellite Master Antenna Television).

Вопрос 43 / 6 предусматривает изучение методов кодирования сигна-

лов МПТВ, совместимых с аналогичными методами для существующих

и перспективных цифровых ТВ систем.

В сентябре 2001 года администрация США представила вклад

[6.126], в котором отмечается отличие пороговых значений ха-

рактеристик для систем МПТВ от значений для цифровых систем

радиовещательной спутниковой службы, изложенных в Дополне-

нии 5 к Приложению S30 Регламента радиосвязи, и предлагается

провести дополнительные исследования в данной области в целях

разработки рекомендации по характеристикам готовности спутни-

ковых цифровых систем МПТВ в рамках Вопроса 3 / 6. Эти предло-

жения были поддержаны ассоциацией NABA [6.168], а также ад-

министрацией Японии, представившей дополнительные сведения

о параметрах существующих систем МПТВ [6.167], и компанией

Hughes Electronics, разработавшей проект соответствующей новой

рекомендации МСЭ-Р [6.169, 6.171].

Методика расчета интегральной характеристики готовности спут-

никовых цифровых систем МПТВ и их фидерных линий, работающих

в полосе частот 11,7-12,7 ГГц, была предложена в [6.192]. Она осно-

•

6.1. СПУТНИКОВОЕ ТВ ВЕЩАНИЕ

342

ГЛАВА 6. СПУТНИКОВОЕ ЦИФРОВОЕ ТВ ВЕЩАНИЕ И ВИДЕОЖУРНАЛИСТИКА

вывается на том, что готовность этих систем определяется заданной

вероятностью превышения порогового отношения мощности несущих

в восходящих и нисходящих линиях к суммарной мощности тепловых

шумов и помех, в течение 99,5 % времени наихудшего месяца года. Был

предложен алгоритм вычисления характеристики готовности и приводи-

лись примеры его применения при нормировании параметров цифровых

систем МПТВ. Спецификация, составленная по данной методике, стала

основой Рекомендации ВО.1696 «Методы определения характеристик

готовности цифровых многопрограммных систем РСС и их фидерных

линий, работающих в плановых полосах частот».

В 2004 году Европейский институт стандартов электросвязи (European

Telecommunications Standards Institute — ETSI) разработал проект

стандарта [6.213] на спутниковую цифровую систему DVB-S2 (второе

поколение системы DVB-S), который было предложено преобразовать

в рекомендацию МСЭ-Р в соответствии с соглашением между ETSI и МСЭ

[6.214]. Стандарт определяет структуру цикловой синхронизации, ме-

тоды канального кодирования и модуляции для спутниковых служб:

Цифровое вещание стандартного телевидения и ТВЧ.

Интерактивные службы, включая доступ к Internet.

Подача программ цифрового ТВ вещания, спутниковая видеожур-

налистика и другие профессиональные применения.

Распределение данных и магистральная передача Internet.

Система базируется на концепции, предусматривающей оптимиза-

цию характеристик передачи при заданном отношении сигнал / шум,

гибкость архитектуры и обеспечение приемлемой для потребителя сто-

имости приемника.

Система DVB-S2 имеет следующие основные отличия от системы

DVB-S:

Вместо используемых в системе DVB-S внешнего кодирования дан-

ных по Риду — Соломону и внутреннего кодирования по Витерби

применены соответственно кодирование кодом Боуза — Чоудхури

— Хоквингема и кодирование с проверкой на четность низкой плот-

ности (LDPC, Low Density Parity Check). Обеспечивается возможность

модуляции цифровых сигналов типа QPSK (удельная скорость пе-

редачи 2 бит / с / Гц), 8PSK (скорость 3 бит / с / Гц), 16APSK (скорость

4 бит / с / Гц) и 32APSK (скорость 5 бит / с / Гц).

Возможность комбинирования передачи различных цифровых пото-

ков на одной несущей с использованием переменного и адаптивного

кодирования данных и модуляции сигналов. Переменные кодирова-

343

ние и модуляция позволяют варьировать методы модуляции и исправ-

ление ошибок передачи применительно к каждому передаваемому

цифровому потоку. В случае адаптивного кодирования и модуляции

можно изменять методы демодуляции сигналов и исправление ошибок

в каждом цикле данных. Учитывая имеющийся в системе DVB-S2 об-

ратный канал, это позволяет оптимизировать эффективность исполь-

зования частотного спектра в интерактивных сетях путем адаптации

параметров передачи для каждого абонентского терминала, например,

в зависимости от условий распространения радиоволн.

Возможность увеличения объема передаваемых данных по сравнению

с системой DVB-S на 30 % или сокращения на 30 % полосы частот,

требуемой для передачи информации. Это означает, что для передачи

сигнала DVB-S2 допустимо снижение энергетического запаса на 2,5

дБ. Возможны также уменьшение мощности передающей аппарату-

ры, применение антенн меньшего размера, пониженного коэффици-

ента усиления сигналов в усилителях и т. п.

На основе [6.214] был разработан проект новой рекомендации по ис-

пользованию стандарта DVB-S2 в системах повышенного качества для ве-

щания, видеожурналистики и других широкополосных спутниковых

служб, включенный в приложение к отчету Председателя РГ 6S о соб-

рании группы в марте — апреле 2005 года [6.216]. На следующем соб-

рании группы в октябре 2005 года было решено завершить разработку

проекта этой рекомендации после проведения дополнительных иссле-

дований систем по стандарту DVB-S2 [6.217].

6.1.3. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Международные стандарты по спутниковому цифровому ТВ веща-

нию и МПТВ создавались на основе вкладов и других документов МСЭ-

Р, основные из которых приведены в [6.1-6.24, 6.26-6.31, 6.33-6.36,

6.39-6.147, 6.149, 6.152-6.155, 6.160-6.189, 6.192, 6.214-6.217].

В настоящее время в МСЭ-Р разработаны следующие основные Ре-

комендации в данной области:

1. BO.1211

«Цифровые спутниковые многопрограммные системы пере-

дачи телевидения, звука и данных в диапазоне 11 / 12 ГГц».

Рассмотрены методы цикловой синхронизации транспортного пото-

ка MPEG-2, защиты от ошибок и модуляции, применяемые в Европей-

ской спутниковой системе МПТВ DVB-S, и рекомендовано учитывать

эти методы при продвижении к единому мировому стандарту.

6.1. СПУТНИКОВОЕ ТВ ВЕЩАНИЕ

344

ГЛАВА 6. СПУТНИКОВОЕ ЦИФРОВОЕ ТВ ВЕЩАНИЕ И ВИДЕОЖУРНАЛИСТИКА

2. ВО.1293 «Защитные маски и связанные с ними методы вычисления

помех в системах спутникового вещания, осуществляющих цифровые

передачи».

Приводятся методы расчета защитных масок и уровня вносимых по-

мех для различных видов цифровых передач, удовлетворяющие требо-

ваниям по совместимости систем в соответствии с Приложениями S30

и S30А Регламента радиосвязи.

3. ВО.1408 «Система передачи мультимедийных услуг повышенного ка-

чества, обеспечиваемых путем интеграции служб цифрового вещания

в спутниковом радиовещательном канале».

Изложена общая спецификация спутниковой системы ISDB-S с ин-

теграцией служб для вещания мультимедийной цифровой информации

различного содержания, например, программ МПТВ и многопрограм-

много звукового вещания, графики, текстов и т. п.

4. ВО.1516

«Цифровые многопрограммные телевизионные систе-

мы с использованием спутников, работающих в диапазоне частот

11 / 12 ГГц».

Приводятся характеристики цифровых МПТВ систем А (система

DVB-S), В (система DSS), С (система GI-MPEG 2) и D (система ISDB-

S), рассматриваемые как базовые при внедрении спутникового мно-

гопрограммного цифрового ТВ вещания. При развертывании этой

службы в районах, в которых планируется одновременная эксплуа-

тация систем различного типа, рекомендуется выбирать одну из ука-

занных систем и использовать универсальный декодер, принимаю-

щий сигналы всех этих систем МПТВ и включающий общие для них

элементы. К таким элементам относятся демодулятор, сверточный

декодер, декодер кода Рида — Соломона, демультиплексор транс-

портного цифрового потока, устройство для компенсации дисперсии

спутникового радиосигнала, декодеры сигналов изображения, звука

и данных и др.

5. ВО.1696 «Методы определения характеристик готовности цифровых

многопрограммных систем РСС и их фидерных линий, работающих

в плановых полосах частот».

Рекомендуется методика расчета интегральной характеристики

готовности спутниковых цифровых систем МПТВ и их фидерных ли-

ний с рабочей полосой частот 11,7-12,7 ГГц в соответствии с заданной

345

вероятностью превышения порогового отношения мощности несущих

в восходящих и нисходящих линиях к суммарной мощности тепловых

шумов и помех. Приведены алгоритм вычисления характеристики го-

товности и примеры его применения при нормировании параметров

цифровых систем МПТВ.

6. ВТ.1382 «Оценка качества изображения в многопрограммных

службах».

Для субъективной оценки качества изображения, обеспечиваемого

при передаче сигналов отдельных программ ТВ вещания с постоянной

и переменной (за счет статистического мультиплексирования или сов-

местного управления кодированием сигналов) скоростью данных реко-

мендуется пользоваться методикой экспертиз по Рекомендациям МСЭ-Р

ВТ.500 и ВТ.1129. Указывается, что при оценке качества изображений

в тематических каналах вещания следует применять испытательные

видеопоследовательности, сходные по содержанию с информацией,

обычно передаваемой по этим каналам. Отмечается необходимость про-

должения изучения процедуры с двумя стимулами и использованием

непрерывной шкалы качества, изложенного в Рекомендации МСЭ-Р

ВТ.500, в применении к системам МПТВ.

7. ВТ.1437

«Требования пользователя к цифровому кодированию для пе-

редачи многопрограммного телевидения».

Регламентируются общие функциональные и эксплуатационные

требования пользователя к цифровому кодированию сигналов в систе-

мах МПТВ, в том числе в системах с совместным управлением кодиро-

ванием. Излагаются требования к характеристикам систем, включая

обеспечиваемое ими качество изображений.

Вопросы, связанные со спутниковыми системами вещания, рассмот-

рены также в [6.150, 6.151, 6.156-6.158, 6.193-6.213, 6.218].

6.2. СПУТНИКОВАЯ ВИДЕОЖУРНАЛИСТИКА

6.2.1. НАЧАЛО ИССЛЕДОВАНИЙ

В восьмидесятые годы прошедшего века применение спутниковых

систем при организации внестудийного вещания стало распространен-

ным в ряде стран. Многие вещатели начали использовать передвижные

земные станции для оперативного освещения событий, происходящих

в удаленных районах.

6.2. СПУТНИКОВАЯ ВИДЕОЖУРНАЛИСТИКА

346

ГЛАВА 6. СПУТНИКОВОЕ ЦИФРОВОЕ ТВ ВЕЩАНИЕ И ВИДЕОЖУРНАЛИСТИКА

Передающие земные станции стали проектировать в виде малога-

баритных устройств, размещаемых в стандартном контейнере для воз-

можности использования самолета или вертолета для быстрой достав-

ки аппаратуры в любой район Земли. Это позволяло вещательным ор-

ганизациям быстро реагировать на актуальные события в удаленных

и труднодоступных местах.

Такой вид сбора новостей получил название спутниковой видеожур-

налистики (ТВЖ) [6.191]. Она основана на использовании компактных

(портативных или подвижных) станций, работающих чаще всего в час-

тотном диапазоне Ku (14 / 11 ГГц), а также в других полосах частот, вы-

деленных для фиксированных спутниковых служб. Это обеспечивает

гибкость работы службы в режиме реального масштаба времени в уда-

ленных местностях, где нецелесообразно с точки зрения экономических

факторов и затрат времени развертывать наземные линии радиосвязи

для подачи программ на базовые станции.

Передачи ТВЖ отличаются от большей части других форм спутнико-

вых передач по целому ряду признаков. Например, требования для этих

передач определяются лишь за несколько дней или часов до их про-

ведения. Обычно станции должны функционировать несколько дней

или такого порядка. Тем не менее, оператор ТВЖ обязан следовать

законодательству страны, на территории которой он находится, и ис-

полнять инструкции и множество процедур, гарантирующих надлежа-

щее управление и защиту космического сегмента и частотного спектра.

Структурная схема передающей части типовой спутниковой системы

ТВЖ показана на рис. 6.10 [6.190].

Эффективное использование ТВЖ потребовало международного

соглашения по единому техническому подходу, стандартным эксплу-

атационным процедурам и техническим требованиям к аппаратуре.

В частности, необходимо было определить основные и вспомогательные

сигналы (видеосигналы программы ТВ вещания, сигналы звукового со-

провождения, симплексных и дуплексных каналов координации) и ряд

других параметров систем. В связи с этим в 1987 году Председатель

Технического комитета Северо-американской ассоциации националь-

ных вещателей (NANBA) J. Flaherty обратился с письмом к Директору

МККР R. Kirby, в котором предлагалось создать Временную совместную

рабочую группу по изучению спутниковой ТВЖ и назначить ее предсе-

дателем J. A. Colson (CTV, Канада) [Приложение 33].

Директор МККР R. Kirby поручил рассмотреть этот вопрос 10-й ИК,

11-й ИК и СМТТ. На собрании Председателей ИК МСЭ в конце февраля

347

Рис.6.10. Структурная схема передающей части системы спутниковой видеожурналистики

6.2. СПУТНИКОВАЯ ВИДЕОЖУРНАЛИСТИКА

348

ГЛАВА 6. СПУТНИКОВОЕ ЦИФРОВОЕ ТВ ВЕЩАНИЕ И ВИДЕОЖУРНАЛИСТИКА

1987 года было предложено создать Объединенную временную рабочую

группу ОВРГ 10-11-CMTT / 1 для изучения общей стратегии передачи

сигналов ТВЖ и предложений по решению технических, эксплуата-

ционных и организационных проблем, связанных с использованием

передвижных или портативных передающих земных станций в дан-

ной службе. Решение о создании группы было принято на совместном

собрании 10-й ИК и 11-й ИК в ноябре 1987 года [6.36]. Председателем

новой группы был назначен представитель Канады J. Colson (NANBA).

На совместном заседании CMTT, 10-й ИК и 11-й ИК в октябре 1987 года

он предложил проект Рекомендации и новой Исследовательской про-

граммы по изучению ТВЖ / ТВЧ [6.38].

Первый проект Рекомендации по техническим и эксплуатационным

требованиям к системам ТВЖ был принят в 1987 году [6.36]. На его

основе в дальнейшем была разработана Рекомендация BT.1205 МСЭ-Р

«Требования пользователя к качеству сигналов стандартного телевиде-

ния и ТВЧ, передаваемых при спутниковом цифровом сборе новостей

(ТВЖ)» [6.37]. В ней регламентируются режимы работы спутниковых

систем ТВЖ с использованием сигналов стандартного телевидения

и ТВЧ, требования пользователя к службе, включая качество изобра-

жения и звука и относительную задержку видео / звук, а также эксплу-

атационные требования к системам.

В дальнейшем исследования в области ТВЖ с использованием спут-

никовой связи были поручены Рабочей группе РГ 4SNG 4-й Иссле-

довательской комиссии. Одной из главных задач группы была раз-

работка Руководства для пользователей ТВЖ. Оно было завершено

в 1996 году. Электронная версия Руководства имеется на сайте МСЭ

http://www.utu.int/ITU-R / study-groups / sng / index. html.

Вопросы спутниковой ТВЖ рассматривались также в ряде докумен-

тов МСЭ-Р, основные из которых приведены в [6.39, 6.40, 6.52].

В настоящее время спутниковая ТВЖ исследуется в РГ 4В МСЭ-Р

в рамках Вопросов изучения 226-1 / 4, 249 / 4 и 260 / 4. Вопрос 226-1 / 4

«Использование переносных и перевозимых передающих земных стан-

ций для цифровой передачи цифрового телевидения высокой четкости

для сбора новостей и внешнего вещания с помощью спутников» предус-

матривает определение основных параметров передачи сигналов ТВЧ

с применением переносных и перевозимых земных станций, изучение

требований к этим станциям, а также совместимости различных алго-

ритмов кодирования сигналов. Вопрос 249 / 4 «Взаимодействие аппа-

ратуры для цифровой передачи телевизионных новостей с помощью

349

спутниковой видеожурналистики» предполагает изучение параметров

и устройств (интерфейсы периферийных подсистем, последовательность

передачи информации и т. п.), обеспечивающих возможность взаимо-

действия различных типов аппаратуры для спутниковой ТВЖ. В рамках

Вопроса 260 / 4 «Руководство для пользователей спутниковым сбором

новостей (ТВЖ)» определяется информация, необходимая для включе-

ния в Руководство для пользователей, и изучаются методы сохранения

и обновления содержания документа.

6.2.2. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ СТАНДАРТИЗАЦИИ

Вопросам спутниковой видеожурналистики посвящены следующие

Рекомендации МСЭ-Р:

Рекомендация BT.1205 «Требования пользователя к качеству сиг-

налов стандартного телевидения и ТВЧ в основной полосе частот,

передаваемых при спутниковом цифровом сборе новостей (ТВЖ)».

Рекомендация SNG.722 «Единые технические стандарты (аналого-

вые) для спутникового сбора новостей (ТВЖ)».

Рекомендация SNG.770 «Единые эксплуатационные процедуры

для спутникового сбора новостей (ТВЖ)».

Рекомендация SNG.771 «Вспомогательные координационные спут-

никовые цепи для терминалов ТВЖ».

Рекомендация SNG.1007 «Единые технические стандарты (цифро-

вые) для спутникового сбора новостей (ТВЖ)».

Рекомендация SNG.1070 «Автоматическая система опознавания

передатчика (ATIS) для передач при спутниковом сборе новостей

и внестудийном вещании с аналоговой модуляцией».

Рекомендация SNG.1152 «Применение цифровых методов передачи

для спутникового сбора новостей (ТВЖ) (звук)».

Рекомендация SNG.1421 «Общие эксплуатационные параметры

для обеспечения взаимодействия при сборе новостей с помощью

цифрового телевидения».

6.2. СПУТНИКОВАЯ ВИДЕОЖУРНАЛИСТИКА

350

ГЛАВА 6. СПУТНИКОВОЕ ЦИФРОВОЕ ТВ ВЕЩАНИЕ И ВИДЕОЖУРНАЛИСТИКА

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

6.1. CCIR. Sub-Group IV-A. Report by the Chairman of the Sub-Group

IV-A to Study Group IV / / Doc. IV / 102, 22 March 1962.

6.2. CCIR. Sub-Group IV-A. Draft Report «Some technical factors

affecting direct broadcasting from earth satellites» / / Doc. IV / 91,

21 March 1962.

6.3. CCIR. United States of America. Technical factors affecting the

feasibility of direct broadcasting from Earth satellites / / Doc. IX / 73,

X / 48, XI / 44, 13 June 1962.

6.4. CCIR. Study Programme 5A / XI «World-wide standard for television

broadcasting from satellites» / / Oslo, 1966.

6.5. CCIR. Question 241 (IV) «Feasibility of direct sound and television

broadcasting from satellites» / / Geneva, 1963.

6.6. CCIR. Report 215 «Feasibility of direct sound and television

broadcasting from satellites (Qiestion 241 (IV)) / / Geneva, 1963.

6.7. CCIR. Question 5 / XI «Direct broadcasting service from satellites

(Sound and Television)» / / 1965-1966.

6.8. CCIR. Study Programme 5B / XI «Composite 625-line signal for

television broadcasting from satellites» / / Oslo, 1966.

6.9. ССIR. Report 473 «Feasibility of direct broadcasting from satellites.

Characteristics of ground-receiving equipment for broadcasting-

satellite systems (Question 5-1 / 11)» / / 1970.

6.10. CCIR. Study Group 11. Summary Record of the first meeting / / Doc.

11 / 130, 6 July 1972.

6.11. CCIR. Joint Working Group 10 / 11-B. Draft new Study Programme

«Broadcasting satellite service in the 12 GHz band» / / Doc. 11 / 137,

11 July 1972.

6.1 2. CCIR. Joint meeting of Study Groups 10 / 11 / / Doc. 10 / 360, 11 / 407,

1 March 1974.

6.13. CCIR. Study Group 11. Summary Record of the first meeting / / Doc.

11 / 175, 4 May 1976.

6.14. CCIR. Interim Report by the Chairman, Study Group 11 —

Broadcasting service (television) / / Doc. 11 / 160, 14 April

1976.

6.15. CCIR. Study Group 11. Summary Record of the second meeting / / Doc.

11 / 233, 13 May 1976.

6.16. CCIR. Study Group 11. Summary Record of the first meeting / / Doc.

11 / 139, 1 October 1980.