- PDF Free Download

Transkript

1 TELEVIZNÍ TECHNIKA DVB-T MARTIN LEGÍÒ Praha 2006

2 Martin Legíò Televizní technika DVB-T Kapitolu 8 pøipravili: Petr Nádherný, Libor Kubica, František Vyskoèil Knihu lektorovali: Jiøí Bednáø, Pavel Gregora, Petr Formánek (kapitolu 7) Bez pøedchozího písemného svolení nakladatelství nesmí být kterákoli èást kopírována nebo rozmnožována jakoukoli formou (tisk, fotokopie, mikrofilm nebo jiný postup), zadána do informaèního systému nebo pøenášena v jiné formì èi jinými prostøedky. Autoøi a nakladatelství nepøejímají záruku za správnost tištìných materiálù. Pøedkládané informace jsou zveøejnìny bez ohledu na pøípadné patenty tøetích osob. Nároky na odškodnìní na základì zmìn, chyb nebo vynechání jsou zásadnì vylouèeny. Všechny registrované nebo jiné obchodní známky použité v této knize jsou majetkem jejich vlastníkù. Uvedením nejsou zpochybnìna z toho vyplývající vlastnická práva. Veškerá práva vyhrazena Martin Legíò, Praha 2006 Nakladatelství BEN technická literatura, Vìšínova 5, Praha 10 Martin Legíò: TELEVIZNÍ TECHNIKA DVB-T BEN technická literatura, Praha vydání ISBN

3 OBSAH KAPITOLA 1 ÚVOD Krátká historie televizní techniky, souèasnost a budoucnost Zaèátky televize v bývalém Èeskoslovensku Nové požadavky televizního vysílání v Evropì a ve svìtì Co je to DVB Stav zavádìní DVB-T v Èeské a Slovenské republice ke kvìtnu KAPITOLA 2 VÝHODY, NEVÝHODY ANALOGOVÉ A DIGITÁLNÍ POZEMSKÉ TELEVIZE Nevýhody analogového vysílání Základní charakteristiky, výhody a nevýhody digitálního systému Porovnání problémù s pøíjmem analogové a digitální televize Problémy s pøíjmem analogové televize Možné problémy s pøíjmem digitální pozemské televize Porovnání analogové a digitální pozemské televize z hlediska plánování služeb Definice pokrytí službou DVB-T Druhy pøíjmu signálù DVB-T Pevný pøíjem Pøenosný pøíjem Antény na pøenosný pøíjem Útlum pøijímaného signálu výškou Obsah 3

4 Útlum pøijímaného signálu prùnikem budovou Mobilní pøíjem Teorie a výpoèty max. rychlostí týkající se mobilního pøíjmu Definování oblastí pokrytí Kmitoètová pásma a úrovnì pro DVB-T Model pro pøedpovìdi intenzity elektromagnetického pole Úrovnì signálu DVB-T Varianty systému DVB-T Varianta C2 (CH97) Varianta B2 (CH97) Pøenosová kapacita (poèet multiplexù) Tabulky minimálních a mediánních intenzit elektromagnetického pole pro souèasné DVB-T služby vysílané v Èechách a na Slovensku (pevný, vnìjší a vnitøní pøenosný pøíjem) KAPITOLA 3 POPIS SYSTÉMU DVB-T 41 Pøenos TV signálu obecnì Zdrojové kódování obrazu a zvuku Bitová rychlost nekomprimovaného digitálního signálu Standard MPEG Vstupní formát obrazu pro kódovaní kompresí MPEG Predikce Pøedpovìï snímkù a jejich druhy I, P, B Transformaèní kódování (Diskrétní kosinová transformace) DCT Kvantování kmitoètových koeficientù Entropické kódování Vyrovnávací pamì Kvantizaèní tabulky a tabulky pro Huffmanovo kódování Nelineární kvantování frekvenèních koeficientù v soustavì MPEG Pøíklad na výpoèet datového toku v kodéru Dekodér soustavy MPEG Martin Legíò Televizní technika DVB-T

5 3.1.3 Zdrojové kódování zvukových signálù v DVB-T podle standardu MPEG Zbyteèná (irelevantní) akustická data Základy zvukového standardu MPEG Kódování podle úrovnì (vrstvy) 1 MP Kódování podle úrovnì (vrstvy) 2 MP2 (standard MUSICAM) Kódování v úrovni 3 (MP3) Dekodér zvukového signálu soustavy MPEG Zvukový standard MPEG Nìkolikakanálové zvukové vysílání Alternativní komprimaèní metody pro využití v digitální televizi Standard MPEG Standard H.264 / AVC Zpracování zvuku v rámci standardu MPEG Kompresní metody II. generace Multiplexování v DVB-T Popis datových tokù Paketový elementární datový tok PES) Jednoprogramový transportní tok Transportní tok Tabulky transportního toku Kanálové kódování FEC (Forward Error Correction) Reed Solomonùv blokový kód (RS) Kodér a dekodér RS Vnìjší prokládaè (konvoluèní interleaver) Vnitøní kódování konvoluèní kódování Pøíklad na konvoluèní kód Zúžený neboli teèkovaný konvoluèní kód Vnitøní prokládání Bitové prokládání Prokladaè symbolù Mapování, uspoøádání signálu a digitální modulace Vytvoøení OFDM Mnohocestné šíøení signálu C-OFDM v systému DVB-T Vytvoøení OFDM rámce Grafické znázornìní vytvoøení OFDM rámce Obsah 5

6 3.3.4 Vkládání ochranného intervalu Synchronizace v síti vysílaèù SFN KAPITOLA 4 SYSTÉM DVB-H Systém DVB-H Handheld (digitální televize do ruky) Zdrojové kódování MPE (Multi Protocol Encapsulation) Ochrana MPE-FEC Èasové segmentování (Time Slicing) Kanálové kódování a OFDM Hloubkové prokládání (in-depth interleaving) Zpùsob signalizace v TPS Pøístup k DVB-H službám v TS, nová tabulka INT (IP/MAC notifikaèní tabulka) Koncepce pøijímaèe DVB-H Souèinnost systému DVB-H s mobilními sítìmi GSM, UMTS KAPITOLA 5 PLATFORMA DOMÁCÍCH MULTIMEDIÁLNÍCH ZAØÍZENÍ MHP (MULTIMEDIA HOME PLATFORM) Co je to MHP? Základní vrstvy MHP Transportní protokoly Platforma DVB-J Oblasti využití platformy MHP Interaktivní aplikace Životní cyklus aplikace. Co je to Xlet? Pøíklady MHP aplikací Formáty souborù, které mohou být obsahem aplikací Martin Legíò Televizní technika DVB-T

7 5.4.4 Softwarové nástroje na tvorbu programového obsahu Tvorba MPEG Generování karuselu objektù Multiplexování Tvorba aplikací na úrovni uživatelského rozhraní Program itv Suite KAPITOLA 6 PARAMETRY MÌØENÉ V DVB-T Seznam a význam parametrù specifických pro systém DVB-T (VF parametry a parametry týkající se kanálového kódování) Pøesnost nastavení nosných kmitoètù Kontrola šíøky kanálu Mìøení délky symbolu (ovìøení délky ochranného intervalu) Selektivita pøijímaèe Zachytávací rozsah AFC Fázový šum místních oscilátorù vf/mf výkon signálu Mìøení výkonu šumu, odstup C/N a S/N Vf spektrum a spektrální masky Citlivost pøijímaèe/dynamický rozsah pro Gaussùv kanál Rovnocenné šumové zkreslení (END Equivalent Noise Degradation) Ekvivalentní šumový práh (Equivalent Noise Floor) Linearita (Potlaèení ramen) Výkonová úèinnost vysílacích zaøízení Koherentní rušení Mìøení chybovosti BER Analýza složek I/Q Celkové zpoždìní signálu Synchronizace SFN sítì Odolnost systému vùèi chybám Obsah 7

8 6.2 Monitorování transportního toku TS Monitorování signálù na pracovišti, které je odpovìdné za tvorbu multiplexu Seznam parametrù, které je nutno monitorovat Mìøicí sada pøístrojù pro mìøení parametrù signálu DVB-T od Rohde & Schwarz MPEG-2 generátor (DVG) Analyzátor kvality digitální TV DVQ (Digital Video Quality Analyzer) Systém na mìøení digitální televize DVM 400 (Digital Video Measurement System) Mìrný vysílaè SFU (Broadcast Test System SFU) Mìrný vysílaè SFQ DVB-T mìrný pøijímaè EFA (DVB-T test receiver EFA) Pøenosný analyzátor FSH3-TV (TV Analyzer FSH3-TV) Diverzitní mìrný pøijímaè pro mobilní mìøení pokrytí službami DVB-T a DVB-H (TSM-DVB) Jednoduchá praktická mìøení signálù DVB-T pomocí pøístroje PROMAX Prolink 4/4C Mìøení úrovnì digitálního signálu na pøijímací stranì Doporuèované minimální a maximální úrovnì signálu DVB-T Mìøení pomìru úrovnì nosné vlny k úrovni šumu C/N (carrier-to-noise) Mìøení bitové chybovosti BER Zobrazení chybných paketù za RS dekodérem Mìøení modulaèní chybovosti MER Informace o stavu kanálu CSI (Channel Status Information) Detekce odrazených signálù (zobrazení impulzní odezvy) Dekódování MPEG-2 / DVB kanálù, pøístup do digitálních služeb Mìøení pokrytí signálu DVB-T Martin Legíò Televizní technika DVB-T

9 KAPITOLA 7 DVB-T VYSÍLAÈE Sítì SFN Architektura SFN sítì Zpùsoby distribuce signálu na vysílaè Bloková schéma vysílaèe DVB-T Monitorované parametry v síti SFN Monitorované a mìøené parametry na vysílaèi DVB-T Základní technické parametry standardního vysílaèe urèeného pro analogovou a digitální televizi Pøevadìèe signálu DVB-T Omezení digitálních pøevadìèù Výhody použití digitálního pøevadìèe KAPITOLA 8 ROZVODY TELEVIZNÍHO SIGNÁLU Úvod do problematiky spoleèných rozvodù pro pøíjem DVB-T Øešení televizních rozvodù pro pøíjem DVB-T Pøímý rozvod TV kanálù s digitálními multiplexy Rozvod TV kanálù s kmitoètovým pøevodem Pøevod digitálního signálu DVB-T na signál analogový Pøevod DVB-T na DVB-C DVB-S Možné technické problémy Moderní prvky kabelových rozvodù Komponenty firmy Kathrein Komponenty firmy SPAUN electronic Kabely a konektory pro televizní rozvody Obsah 9

10 8.4.4 Mìøení signálu v terénu KAPITOLA 9 KATEGORIE PØIJÍMAÈÙ, ANTÉNY Set-top boxy Funkce PVR (Personal Video recoder) nahrávání poøadù Základní blokové schéma set-top boxu Pøíklad jednoèipového øešení set-top boxu Pøenosné digitální pøijímaèe Diverzitní pøijímaèe pro pøenosný nebo mobilní pøíjem DVB-T Integrovaná digitální televize IDTV Pøijímaèe s podporou MHP Skupinové pøijímaèe DVB-T PCI a USB karty na pøíjem DVB-T v poèítaèi Antény vhodné na pøíjem DVB-T Šíøení televizních signálù ve III., IV. a V. televizním pásmu Pøíjem v televizním pásmu VHF (5 12 kanál) Pøíjem v televizním pásmu UHF (21. až 69. kanál) Vlastnosti pøijímacích antén Antény pro pøíjem DVB-T Pokojové antény Širokopásmové antény se soufázovì buzenými prvky (anténa SÍTO) Logaritmicko-periodické antény Smìrové antény YAGI Zásady instalace DVB-T v domácnosti Problémy s rušením signálu DVB-T v domácím prostøedí Impulzní rušení Rušení blízkým zdrojem elektromagnetického záøení Rezervní úroveò signálu (Provozní rezerva) Martin Legíò Televizní technika DVB-T

11 9.8.3 Pøíjem DVB-T s novou a existující anténou Instalace jednoduchých venkovních antén na pevný pøíjem Pøenosný vnìjší pøíjem Vnitøní pøenosný pøíjem Pøedzesilovaèe Domovní zesilovaèe a distribuèní zesilovaèe Instalace set-top boxù, digitálních pøijímaèù Kabely, konektory a spojky Informace o vysílání RECENZE VYBRANÝCH PØIJÍMAÈÙ Set-top box znaèky STRONG Základní charakteristika Vybavení pøijímaèe Nastavení Menu Zhodnocení Technické specifikace Pøenosný pøijímaè DVB-T, pøehrávaè DVD Mustek DTV Základní charakteristika Vybavení pøijímaèe První zapnutí a nastavení Manuální vyhledávání multiplexù Funkce rychlého zobrazení informace o TV programu a stavu kanálu Další nastavení systému Teletext a EPG Aktuální pøehled o vysílaných programech DVD pøehrávaè Technické specifikace Zhodnocení DVB-T pøijímaè ve tvaru USB klíèe Základní charakteristika Vybavení pøijímaèe Instalace a nastavení pøijímaèe Obsah 11

12 První spuštìní aplikace DVB-T player Nastavení funkce PVR, nastavení obrazu Zachytávání snímkù Capture a funkce Timeshift Zobrazení technických informací, teletextu a EPG Dálkové ovládání Technické specifikace Zhodnocení Diverzitní pøijímaè DVB-T AMPIRE DVBT 100L Digitální pøijímaè set-top box Golden Interstar DVB-T/S 8300 CI Premium PØÍLOHA 1 POPIS VYBRANÝCH PØIJÍMAÈÙ 265 Skupinové digitální pøijímaèe DIGAM-4, DIGAM-6, STC Nastavení Individuální Set-top boxy T3000, T8000PVR, TS6.1DT Nastavení Mìøicí pøístroje PDA-7, DL-1, DM 14C Nastavení Seznam literatury Seznam zkratek Rejstøík Pøehled pokrytí v ÈR kvìten Kontakty na prodejny technické literatury Martin Legíò Televizní technika DVB-T

13 Pøedmluva Vážení ètenáøi, souèasná doba je pøímo nabitá moderními digitálními technologiemi. Digitální zpracování fotografie, zvuku èi obrazu již není žádnou novinkou. Žijeme v období, kdy internet, televize a telefonní služby už nejsou oddìlenì fungujícími systémy, ale postupnì navzájem konvergují a vytváøejí prostøedí, kde navzájem mezi sebou komunikuje více platforem. Složité matematické teorie dnes dokážou špièkové technologie promítnout do praxe. Digitalizace pøináší mimo zkvalitnìní stávajících služeb i vznik služeb nových a neobešla ani televizi. Digitální televizi známe urèitou dobu jako satelitní, která zaèínala jako první. Satelitní digitální televize pøinesla hlavnì zvýšení poètu vysílaných programù, pøenos datových balíkù a nejnovìji i televizi s vysokým rozlišením. Satelitní pøíjem, však není jediná možnost jak digitální televizi pøijímat. Soubìžnì se satelitní digitální televizí se zaèaly vyvíjet kabelový digitální systém a dnes i pozemská digitální televize, která je nejmladší z rodiny digitálních norem vyvíjených v Evropì. Hovoøíme o zkratkách evropských norem DVB-S, DVB-C a DVB-T, které už nikomu zøejmì není potøeba zvláš pøedstavovat a ani to, že se nejen v Evropì staly díky projektu DVB normami v oblasti digitální televize. Souèasnì s evropským projektem se vyvíjí také konkurenèní platformy pro zemskou televizi jako systém ATSC v USA, ISDB-T v Japonsku. Nejmladší z rodiny evropských DVB systémù je DVB-T, který se dnes zavádí nejen v Evropì, ale skoro v polovinì svìta (mimo USA, Japonska, Jižní Ameriky). Systém DVB-T je sice vývojovì nejmladší, dá se øíci, že za poslední léta prošel obrovským vývojem co se týká možností mobilního pøíjmu, aplikování v prostøedí pøijímaèù typu mobilní telefon, èímž vznikla jeho nadstavba DVB-H (Handheld), interaktivních aplikací èi televize s vysokým rozlišením HDTV. Lepší zvládnutí technologie výroby obrazovek LCD, èi miniaturizace souèástkové základny dnes nabízí na trh výkonná, spolehlivá a esteticky zajímavá zaøízení pomìrnì malých rozmìrù vhodných pro pøíjem DVB-T. Smìrování vývoje je jasné dosáhnout stav, kdy bude možné televizi ve vysoké kvalitì sledovat kdekoliv a za jakýchkoli podmínek, pøitom na její pøíjem nemusíme použít právì klasický televizní pøijímaè, na který jsme zvyklí. Mimo rozšíøených možností pøíjmu a vìtšího poètu programù se též v pøípadì DVB-T èím dál více hovoøí o interaktivních aplikacích založených na platformì MHP, ale také o nahrazení souèasné komprimaèní metodì MPEG-2 kompresí MPEG-4 hlavnì v souvislosti s rozšíøením vysílání na vysílání s vysokým rozlišením obrazu HDTV. Protože je problematika DVB-T velmi rozsáhlá, snaží se tato kniha shromáždit nejdùležitìjší nejen teoretické, ale i praktické poznatky, které se DVB-T týkají. Kniha je urèena všem zájemcùm o digitální pozemskou televizi. Mùže sloužit jako uèebnice pro technické školy, popøípadì technikùm pracujícím v oblasti televizní techniky. V teoretické èásti najdete základní informace o fungování systému, od zdrojového kódování, pøes kanálové kódování a vytvoøení multiplexu COFDM. Dále pak základní informace o novém systému DVB-H, teorii popisující platformu MHP a ukázku softwarového nástroje na tvorbu jednoduchých MHP aplikací urèených pro vysílání karuselovým systémem. Dále pak základní digitální parametry, které je potøebné mìøit, mìøení s jednoduchým mìøicím pøístrojem na mìøení analogové a digitální televize DVB-T/C/S urèeného zejména pro servisní techniky, nebo kabelové spoleènosti. Dále je alespoò pár slovy popsaný set Obsah 13

14 profesionálních mìøících pøístrojù firmy Rohde&Schwarz pro mìøení digitální televize ze strany operátorù. Autor se dále vìnuje popisu nìkterých pøijímaèù DVB-T a jejich základních funkcí, blokových schémat a popisu antén vhodných na pøíjem DVB-T. Dùležité je vìdìt, jaké antény na pøíjem DVB-T použít a na co si pøi jejich instalaci a umístìní dát pozor. V knize se autor snažil upozornit i na negativní jevy, vyskytující se pøi pøíjmu DVB-T, které mohou pøi pøíjmu nastat a jak jim také pøedejít. V prùbìhu psaní této knihy bylo spuštìno pravidelné digitální vysílání v Èeské republice a pilotní projekty ve všech dùležitých mìstech na Slovensku. Snahou autora této knihy je podat ètenáøùm nejen teoretické, ale i praktické vìdomosti získané pøi práci v oblasti výzkumu problematiky zavádìní DVB-T na Slovensku. V závìru pøedmluvy bych chtìl v první øadì podìkovat nakladatelství BEN-technická literatura s.r.o., za to že mi umožnilo tuto knihu vydat. Chtìl bych podìkovat svému kolegovi Josefu Halamkovi za cenné rady a zkušenosti, za odbornou pomoc a za pøeklad do èeského jazyka. Dále pak dìkuji za kvalitní recenzi pánùm Bednáøovi a Gregorovi. 14 Martin Legíò Televizní technika DVB-T