Экспериментальное исследование цифрового ТВ вещания с удаленным доступом к оборудованию передающих центров

Правительством РФ и комиссией по развитию телерадиовещания государственной компании «Российская телевизионная и радиовещательная сеть» (ФГУП РТРС) принято решение от 07. 06. 2011 г. о переходе на второе поколение цифрового наземного телерадиовещания, обеспечивающего более высокую спектральную эффективность и качество вещания по сравнению со стандартом первого поколения. Из докладов Европейского вещательного союза в 2011-12 г.г. следует, что спецификация систем и сетей, руководящие принципы по внедрению DVB-T2 завершены. Однако до настоящего времени отсутствует ряд параметров и критериев, необходимых для частотного планирования сети, нет в открытой печати консолидированного теоретического и практического опыта построения одночастотных сетей второго поколения.

В этой связи проведение экспериментальных исследований систем и сетей цифрового телерадиовещания второго поколения стандарта DVB-T2, обсуждение результатов экспериментальных и теоретических исследований в этой области среди широкого круга специалистов, безусловно, актуально как в РФ, так и на международном уровне. Целью настоящей работы является рассмотрение методов экспериментального исследования качества цифрового телерадиовещания в стандарте DVB-T2 с удаленным доступом к оборудованию передающих центров.

При оценке качества цифрового телерадиовещания необходимы измерения спектров и отношения сигнал/шум ТВ сигналов, сигнальных созвездий, частоты появления ошибочных битов сигнала с цифровой модуляцией, модуляционных ошибок, параметров транспортных потоков. Режим удаленного доступа значительно расширяет возможности взаимодействия специалистов компании РТРС при широкомасштабном переходе России к цифровому телерадиовещанию второго поколения в установленные Правительством РФ сроки. В частности, повышается эффективность практического обучения кадров в самых удаленных регионах РФ. Эффективность оценивается оперативностью и качеством проведения консультаций, индивидуальных практических занятий со слушателями РТРС преподавателями центров повышения квалификаций г.г. Санкт-Петербурга, Москвы, Самары, Екатеринбурга, Новосибирска и Хабаровска при минимальных транспортных затратах.

Измерительное оборудование

Удаленное подключение рабочей станции к анализатору ETL осуществляется через сеть Интернет по протоколу RDP (Remote Desktop Protocol – протокол удаленного рабочего стола). При подключении задается IP-адресация прибора и вводятся параметры аутентификации. В результате на экране монитора компьютера появится изображение передней панели анализатора ETL (см. рис. 1).

Рис. 1. Передняя панель анализатора ETL

Методика оценки качества цифрового телерадиовещания

Перед проведением указанных ранее измерений необходимы предварительные настройки анализатора ETL:

• -    установить режим цифровой настройки ТВ – Digital TV Setting;

• -    выбрать стандарт DVB-T2;

• -    выставить центральную частоту рабочего канала.

Исследование спектров и отношения сигнал/шум ТВ сигналов . Перед началом измерений проводятся предварительные настройки анализатора ETL. Далее осуществляется переход к режиму измерения спектральных характеристик – Spectrum, проводится калибровка принятого сигнала с помощью операции Adjust Attenuation (регулировка ослабления). В результате на экране анализатора ETL отобразится спектр сигнала и значения ослабления составляющих спектра на нижней (lower) и верхней (upper) границах диапазона.

Измерение спектра дает общую характеристику цифрового сигнала в измеряемом канале. Перейдем к измерению отношения «сигнал/шум» (СШ). По умолчанию измерения проводятся в верхнем по частоте соседнем ТВ канале. В данном случае в соседнем канале работает аналоговый передатчик, спектр которого по уровню превышает измеряемые флуктуационные шумы. В этой связи измерение СШ производится в нижнем по частоте соседнем ТВ канале. Перейдя в режим измерения фазовых шумов Noise BW (см. рис . 2), установив полосу измерения 300 кГц, отстройку от центральной частоты рабочего канала 4,56 МГц, получим СШ равное 41,3 дБ.

Рис. 2. Измерения фазовых шумов NoiseDW

Исследование сигнальных созвездий ТВ сигналов. Перед началом измерений проводятся предварительные настройки анализатора ETL. Далее осуществляется переход к режиму измерения сигнальных созвездий Const Diagram. В результате на экране анализатора отобразится 64-позиционное (64-QAM) повернутое сигнальное созвездие (см. рис. 3).

Функциональные возможности режима Const Diagram позволяют увеличивать масштаб изображения выбором одного из квадрантов сигнального созвездия. Рассматриваемый режим позволяет также перейти к изучению этапов декодирования. Кроме того, при необходимости можно перейти к удержанию сигнального созвездия без обновления, выбрать декодируемый поток PLP в автоматическом или ручном режимах.

Рис. 3. Повернутое сигнальное созвездие 64-QAM

Обзорные измерения ТВ сигналов. Перед началом измерений проводятся предварительные настройки анализатора ETL. Далее осуществляется переход к режиму обзорных измерений Overview (см. рис. 4). Здесь Level –уровень сигнала; FFT Mode – режим быстрого преобразования Фурье; Guard Interval – защитный интервал; MER – модуляционные ошибки; BER before LDPC – битовые ошибки до декодера LDPC; BER before BCH – битовые ошибки до декодера BCH. Обзорное измерение Over-view позволяет определить частоту появления ошибочных битов (BER) сигнала с цифровой модуляцией. Результаты измерений сравниваются с предельными значениями и отображаются в таблице. Параметры, не прошедшие проверку (нарушившие допустимые пределы), отображаются красными полужирными символами, а ячейка таблицы помечается звездочкой. Параметры, прошедшие проверку, отображаются зелеными символами. Выбор числа отсчетов

Samples определяет точность измерения параметра BER.

Рис. 4. Режим обзорных измерений Overview

Для измерений параметров предварительной сигнализации приема и декодирования L1-pre необходимо перейти к закладке L1-pre Signalling, а для измерения параметров сигнализации L1-post доступа к потокам PLP – к закладке L1-post Signalling. Просмотр всех PLP, входящих в состав принимаемого сигнала, возможен при переходе к закладке Previewed PLP.

Исследование модуляционных ошибок ТВ сигналов. Перед началом измерений проводятся предварительные настройки анализатора ETL. Далее осуществляется переход к режиму анализа модуляции Modulation Analysis. Важной характеристикой принимаемого сигнала является распределение модуляционных ошибок MER ( f ) в диапазоне частот ТВ канала (см. рис. 5). Вкладки Channel No, Auto Range, Decoded PLP, Adjust Attenuation, предназначенные для проведения измерений модуляционных ошибок в режиме MER ( f ) на различных каналах, с автоматическим масштабированием уровня ошибок, автоматическим или ручным выбором декодирования потока, для регулировки ослабления входного уровня.

Рис. 5. Измерения в режиме MER ( f )

Исследование транспортных потоков ТВ сигналов. Перед началом измерений проводятся предварительные настройки анализатора ETL. Далее о существляется переход к режиму анализа транспортных потоков TS Analuzer. В результате открывается главное меню режима TS Analyzer (см. рис. 6). На панели анализатора имеется индикатор, используемый для отображения состояния тревоги и ошибок.

Рис.6. Главное меню режима TS Analyzer

Справа в окне представлены скорости передачи данных по каждому сервису (примерно 2 MBit/s) и скорость нулевых пакетов Nul Packets. Общая скорость потока TS ASI Internal 26 MBit/s. Визуально распределение общей скорости по сервисам представлено на диаграмме.

Каждому сервису соответствует свой цвет. В режиме мониторинга оцениваются следующие параметры транспортного потока: статистика и журнал ошибок – отображается суммарное количество и вид ошибок; скорость передачи данных – графическое отображение скорости передачи данных отдельных элементов транспортного потока. Кроме того, проводится аудиовизуальный контроль TV сервисов.

Результаты внедрения методики экспериментального исследования цифрового ТВ вещания

Разработаны и внедрены в учебный процесс методические указания и видеоуроки к циклу лабораторных работ, посвященных изучению методик измерения качественных показателей систем и сетей цифрового телевидения второго поколения:

• -    изучение функционального назначения элементов конструкции ТВ анализатора R&S ETL;

• -    методика предварительных и специальных настроек анализатора ETL для исследования цифрового телерадиовещания в стандарте DVB-T2;

• -    методика измерения спектров и отношения сигнал/шум ТВ сигналов в стандарте DVB-T2;

• -    обзорные измерения ТВ сигналов в стандарте DVB-T2;

• -    методика измерений сигнальных созвездий ТВ сигналов в стандарте DVB-T2;

• -    методика измерения модуляционных ошибок ТВ сигналов в стандарте DVB-T2;

• -    методика измерения транспортных потоков ТВ сигналов в стандарте DVB-T2.

Заключение

Режим удаленного доступа значительно расширяет возможности взаимодействия специалистов компании РТРС при широкомасштабном переходе России к цифровому телерадиовещанию второго поколения. Методы экспериментального исследования цифрового телерадиовещания в режиме удаленного доступа используются при индивидуальном дистанционно-очном обучении слушателей курсов повышения квалификации ФГУП РТРС в Трейнинг Центре «Цифровое телевидение». Материал, посвященный изучению методов измерения качественных показателей систем и сетей цифрового телевидения, размещенный на сайте Трейнинг Центра, востребован специалистами РТРС из различных регионов РФ для проведения экспериментальных работ по внедрению цифрового телерадиовещания второго поколения.