Контакты
Подписка
МЕНЮ
Контакты
Подписка

Система электронного сбора видеоновостей с использованием технологии COFDM

В рубрику "Оборудование и технологии" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций

Система электронного сбора видеоновостей с использованием технологии COFDM

Александр Квитко
Юрий Павлюк
Валерий Самородов
Юрий Федоров

ВГТРК

В наше беспокойное, насыщенное событиями время телезрители испытывают неизменный интерес к актуальной информации о происходящем в стране, и если еще в недалеком прошлом информационные выпуски в основном состояли из отснятых ранее видеосюжетов и так называемой "говорящей головы", читающей сообщения, то сейчас непременным атрибутом информационных программ являются прямые репортажи с мест событий. Это вполне объяснимо, ведь практически единственным способом оперативной доставки информации тогда были аналоговые радиорелейные линии (РРЛ)

Одним из основных условий работоспособности РРЛ является прямая видимость между передающей и приемной станциями. Обеспечение этого условия, как правило, связано с выполнением ряда организационно-технических мероприятий по размещению передающего оборудования на крышах зданий, причем расположенных в непосредственной близости от места события. Это требует значительного времени и по различным причинам не всегда возможно. Например, во время трагических событий в Москве на Дубровке, несмотря на наличие прямой видимости приемной радиорелейной аппаратной с крыш зданий, расположенных в непосредственной близости от театрального центра, разместить передвижные радиорелейные станции (ПРС) не удалось из-за мер повышенной безопасности, предпринятых сотрудниками спецслужб.

Перспективная технология для внестудийного новостного вещания

Использование спутниковых систем связи упрощает и ускоряет процесс подготовки к оперативной передаче информации. Развертывание передвижных станций спутниковой связи (ПССС), по сравнению с ПРС, требует меньше времени и занимает всего несколько минут, однако в условиях городской застройки применение таких станций не всегда бывает возможным из-за отсутствия прямой видимости на спутник. Да и аренда спутниковой емкости далеко не всем телевизионным компаниям по карману.

В настоящее время в развитых странах продолжаются работы по созданию и внедрению новых технологий передачи информации, объединяющих в себе лучшие качества различных систем связи и учитывающие такие потребности "новостийщиков", как оперативность, высокая степень готовности к выходу в эфир, минимальное время развертывания системы, возможность работы в движении.

Одной из наиболее перспективных технологий для внестудийного новостного вещания является технология COFDM (Code Orthogonal Frequency Division Multiplexing — ортогональное частотное разделение каналов с кодированием), которая специально разрабатывалась с учетом использования "прямых" и отраженных сигналов, что очень важно в условиях городской застройки. Принцип работы системы с COFDM заключается в преобразовании последовательного цифрового потока в большое число параллельных потоков, каждый из которых передается на отдельной несущей. В зависимости от выбранного режима передачи их количество в одном символе COFDM может составлять 1705 (режим 2к) или 6817 (режим 8к).

  

Для формирования и обработки такого количества несущих традиционными методами потребовалось бы соответствующее количество модуляторов, фильтров и демодуляторов, что делает реализацию подобных систем невозможной. В COFDM-системах эта задача решается посредством применения специальных интегральных микросхем, реализующих алгоритмы дискретного преобразования Фурье (прямого и обратного), что и позволяет создать компактные передающие и приемные устройства.

Благодаря тому что используется большое число параллельных потоков, длительность передаваемого символа получается существенно больше, чем в последовательном потоке данных. Это позволяет ввести в символ COFDM временной защитный интервал, в течение которого ожидается поступление на вход приемника задержанных отраженных сигналов, получаемых вследствие многолучевого характера их распространения. Помимо этого в системе используются помехоустойчивое кодирование Рида-Соломона, сверточ-ное кодирование, перемежение и специальные пилот-сигналы.

Все эти приемы позволяют осуществить корреляцию и восстановление полезного сигнала в декодере с высокой степенью достоверности, повысив помехоустойчивость и эффективность системы в целом.

COFDM-системы на смену классическим наземным средствам электронного сбора новостей

Началом разработки прообраза COFDM-системы можно считать середину 1950-х годов, когда в США была предпринята попытка создания системы связи военного назначения, основанной на параллельной передаче данных с частотным разделением каналов. Однако она не увенчалась успехом из-за низкого на тот момент уровня развития цифровой техники,отсутствия соответствующей элементной базы и необходимого математического аппарата для реализации таких систем.

Первые публикации по этой тематике появились в середине 1960-х годов, а первый патент был заявлен и опубликован в январе 1970 года.

Впоследствии, благодаря появлению новых достижений в области цифровой обработки сигналов и широкой шкалы возможностей интегральных цифровых технологий, удалось решить проблему высокоскоростного выполнения комплекса сложных и громоздких вычислений на основе миниатюрных процессоров с большой памятью. Вследствие этого к концу 1990-х годов на рынке связной телевизионной техники появилось первое оборудование COFDM для цифровых систем электронного сбора новостей (DENG — Digital Electronic News Gathering) производства фирм NDS (теперь Tandberg) и Sagem.

Сегодня наибольшее распространение получило оборудование фирмы Tandberg, в одном блоке которого совмещены кодер MPEG-2 и модулятор COFDM. Продукцию этой фирмы используют для создания цифровых систем ENG ведущие мировые интеграторы оборудования систем связи.

В настоящее время такие системы постепенно вытесняют классические средства электронного сбора новостей с применением РРЛ прямой видимости. На снимках изображены специализированная станция для электронного сбора новостей производства французской фирмы Sagem (фото 2) и передвижная телевизионная станция, принадлежащая украинской ТВ-компании "Интер" (фото 1), в составе которых имеются передающие COFDM-станции.

В большинстве стран для работы телевизионных репортажных радиорелейных линий применяется диапазон частот от 2,2 до 2,7 ГГц. Однако во многих крупных городах России этот диапазон, как правило, занят системами многоканального телевизионного вещания MMDS, промышленными системами связи, радиоэлектронными средствами как гражданского, так и специального назначения. Поэтому получить разрешение на работу телевизионных репортажных радиолиний в этом диапазоне (например, в Москве и Санкт-Петербурге) практически невозможно.

Испытания системы

В декабре 2000 года Всероссийской государственной телевизионной компанией совместно с компанией "И.С.П.А.-Ин-жиниринг" в Москве были проведены испытания системы электронного сбора новостей на базе технологии COFDM в диапазоне 7,5 ГГц, используемом в Москве для репортажных РРЛ. Основной целью этих испытаний было определение возможности применения такой системы для организации оперативных внестудийных трансляций с мест актуальных событий в Москве.
В ходе испытаний были исследованы различные режимы работы системы и опробованы несколько вариантов размещения приемной станции. Первоначально она была установлена в при-емно-ретрансляционной аппаратной ВГТРК на отметке 269 метров Останкинской телевизионной башни, затем перенесена на крышу двенадцатиэтажного корпуса гостиницы "Россия".

На приемной станции во время испытаний использовалась секторная антенна с шириной луча 90° в горизонтальной плоскости и коэффициентом усиления 18 дБ. В качестве передающей станции использовалось специализированное транспортное средство, оснащенное встроенной телескопической антенной мачтой и дизельной электростанцией. Для передачи сигнала применялись как коллинеарная антенна с круговой (в азимутальной плоскости) диаграммой направленности (коэффициент усиления 11 дБ), так и узконаправленная параболическая антенна с коэффициентом усиления 28 дБ. Испытания подтвердили возможность использования приемопередающего оборудования, работающего в диапазоне 7,5 ГГц, для систем электронного сбора новостей с применением технологии COFDM.

В ходе испытаний установлено следующее:

  • система имеет ограниченный радиус действия, который для Москвы составляет в среднем 2,5-3 км от приемной станции, хотя в отдельных случаях возможна работа и на большем удалении: до 6-7 км. На некоторых участках Москвы была отмечена устойчивая работа системы в движении (при размещении приемной станции на гостинице "Россия"), в частности, на Кремлевской набережной, Манежной и Театральной площадях, практически на всем протяжении улицы Большая Якиманка;
  • в пределах зоны действия системы при передаче сигнала обозначились "мертвые" зоны, наличие которых связано с особенностями распространения СВЧ-сигналов в условиях городской застройки;

  • в ряде случаев наблюдалось скачкообразное нарушение приема сигнала при незначительных изменениях местоположения передающей станции (в пределах нескольких метров) или при изменении высоты подвеса передающей антенны;
  • было отмечено значительное затухание передаваемого сигнала в кронах деревьев;
  • использование узконаправленных антенн на передающей станции позволяет существенно увеличить дальность работы системы (до 16-18 км).

Планы развития

По итогам испытаний, исходя из того что технология COFDM обеспечивает высокую степень оперативности сбора новостей и позволяет работать в движении (передавать сигналы от камер, установленных в автомашине, на катере, вертолете), в ВГТРК было принято решение о создании системы электронного сбора новостей на базе этой технологии.

Учитывая, что сигналы, излучаемые передающей станцией, из-за неравномерности городской застройки по разным направлениям распространяются не одинаково, для сокращения количества "мертвых" зон и более надежного приема, а также для расширения зоны обслуживания системы планируется создание сети приемных станций. Первая приемная станция этой сети уже установлена на высотном корпусе гостиницы "Россия" и введена в опытную эксплуатацию (фото 3). Передвижная станция электронного сбора новостей ВГТРК изображена на фото 4.

В перспективе с целью расширения зоны охвата планируется размещение приемных станций на ряде высотных зданий города Москвы. Сигналы от этих станций по волоконно-оптическим линиям связи будут подаваться в приемную аппаратную ВГТРК.

Кратко остановимся на работе уже созданной системы (ее структурная схема приведена на рисунке). Сигналы от источника (видео и звук) поступают на передающую станцию, в состав которой входят:

  • кодер MPEG-2 с встроенным COFDM-модулятором;
  • СВЧ-передатчик;
  • антенна с круговой (в горизонтальной плоскости) диаграммой направленности.

На телескопической мачте, закрепленной на транспортном средстве передающей станции в непосредственной близости от антенны, размещен усилитель мощности передатчика. В состав приемной станции входят:

  • антенная система с круговой (по азимуту) диаграммой направленности;
  • малошумящий усилитель-преобразователь (LNB);
  • оптический модулятор для передачи COFDM-сигналов по ВОЛС.

В LNB принимаемые сигналы усиливаются и переносятся из диапазона 7,5 ГГц в телевизионный диапазон дециметровых волн, что позволяет одновременно передавать по одной жиле ВОЛС сигналы от нескольких передающих станций, работающих на разных частотах. В приемной аппаратной ВГТРК сигнал с выхода оптического демодулятора подается на приемник-декодер, настроенный на соответствующую рабочую частоту. Такое техническое решение позволяет использовать на приемной станции одну антенную систему и один LNB для работы с несколькими передающими станциями, что в результате дает значительную экономию средств при создании системы, а также делает сеть приемных аппаратных необслуживаемой.

Авторы статьи описали некоторые технические аспекты создания первой в Москве цифровой наземной системы электронного сбора видеоновостей на базе технологии COFDM и надеются, что в процессе эксплуатации подтвердится ее высокая эффективность, а подобные системы получат дальнейшее развитие как в Москве, так и в других городах России.

Опубликовано: Журнал "Broadcasting. Телевидение и радиовещание" #8, 2003
Посещений: 14607

  Автор

 

Александр Квитко

ВГТРК

Всего статей:  1

  Автор

 

Юрий Павлюк

ВГТРК

Всего статей:  1

  Автор

 

Валерий Самородов

ВГТРК

Всего статей:  1

  Автор

 

Юрий Федоров

ВГТРК

Всего статей:  1

В рубрику "Оборудование и технологии" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций