Спутниковые системы ЦРВ

Для непосредственного спутникового радиовещания в Япо­нии, США и странах Европы использованы, как правило, метод передачи ВРК-ИКМ-ФМ и модуляция ОФМ-4 (TDM/DQPSK). В ка­честве примера рассмотрим систему DSR/DBS (Direct Broadcasting Satellite), разработанную в Германии для обеспече­ния одновременной передачи 16 стереофонических или 32 мо­нофонических высококачественных звуковых каналов (при любых комбинациях таких каналов) в зонах покрытия больших размеров.

Впервые система была продемонстрирована в Берлине на меж­дународной выставке в 1989 г. Регулярные передачи на базе системы начались в августе 1989г. Система стандартизована (Рек. МСЭ-Р ВО.712-1 "Стандарты передачи высококачественного звука/данных для радиовещательной спутниковой службы в диа­пазоне 12 ГГц") и работает на частотах 11,7...12,5 ГГц.

Хотя система DSR предназначена для высококачественной передачи звука, она может также осуществлять передачу высоко­скоростных данных в одном или более стереофоническом или монофоническом каналах - в дополнение к уже имеющемуся вспомогательному каналу передачи низкоскоростных данных, со­провождающему каждый звуковой канал (22 бита на один стерео­канал или на два моно в каждом кадре).

Структурная схема системы DSR изображена на рис. 6.24.

Рис. 6.24. Структурная схема системы НЦРВ типа DSR

В передающей части системы (рис. 6.24, а) цифровые стереосигналы, сформированные в радиостудиях (1) и характеризующиеся студий­ным качеством (f_д = 48 кГц, m =16), поступают в канальные преобразо­ватели (2), где подвергаются перекодированию и почти мгновенному компандированию (f_д =32 кГц, m =16/14) для согласования параметров кода с параметрами цифровой СЛ (3), связывающей каж­дую студию с ЗС спутниковой связи. Здесь, в аппаратуре временного группообразования и кодозащиты (4), индивидуальные цифровые потоки, соответствующие одной стереофонической программе, груп­пируются в два ортогональных монопотока и подвергаются канально­му кодированию. Эти потоки подаются затем на квадратурные входы модулятора ОФМ-4 (5). Передатчик (6) с помощью параболической антенны (8) излучает манипулированный по фазе сигнал на частоте 17 ГГц в направлении ИСЗ (9). В блоке (7) осуществляется контроль качества передачи.

В спутниковом ретрансляторе (9) сигнал усиливается, пре­образуется и излучается на частоте около 12 ГГц в направлении зоны обслуживания. Прием осуществляется на параболические антенны 10 (с диаметром 0,4...0,9 м) установок индивидуального или коллективного приема. Общей частью таких приемных уста­новок являются малошумящий усилитель (11) и ана­логовый преобразователь частоты (12) 12 ГГц /1 ГГц. В варианте индивидуального приема в тюнере (13) сигнал с частотой ПЧ-1 равной 1 ГГц подвергается вторичному преобразованию 1 ГГц /118 МГц, после чего на частоте ПЧ-2 равной 118 МГц произво­дится когерентная дифференциальная демодуляция сигнала ОФМ-4. В результате формируется исходный цифровой поток, в котором в процессе декодирования исправляется большая часть ошибок. Затем происходит демультиплексирование цифро­вого сигнала с выделением парциальных цифровых потоков, со­ответствующих 16 переданным стереофоническим программам. После цифро-аналогового преобразования и усиления звуковой сигнал поступает на акустическую систему аппаратуры воспроиз­ведения (14), а сервисная и служебная информация - на индика­торные табло. Последняя позволяет потребителю ориентиро­ваться в общем потоке из 16 программ, а также устанавливать оптимальный режим звукоусиления и записи.

Коллективный прием, не отличаясь функционально от индиви­дуального, использует оба блока преобразования частоты (12 и 15) одновременно для всех слушателей, а для выделения звуковой и сервисной информации из цифрового потока на частоте 118 МГц и распределения цифрового потока - свой тюнер (16). Цифровой по­ток для каждого пользователя коллективного приема поступает на индивидуальную аппаратуру воспроизведения (17). Коллективный прием примерно на 1/3 снижает стоимость аппаратуры.

Емкость дополнительной информации на каждый стереока­нал составляет 16 кбит/с, что обеспечивает большой объем сер­висной информации. Она позволяет отображать на дисплее но­мер выбранной программы (1 - 16), ее категорию (стерео, моно, квадро и др.) и вид (речь - музыка) - для выбора одного из семи режимов "речь - музыка" при воспроизведении. Кроме того, инди­цируются уровень начальной громкости и величина динамическо­го диапазона, что позволяет оптимизировать режим воспроизве­дения и записи. Возможен также автоматический поиск и на­стройка на определенный вид программ. В стереоканале могут передаваться две разные монопрограммы, например, на двух языках.

Для передачи радиопрограмм, идентификации их номера и ви­да, а также с целью синхронизации цифрового потока в процессе временного группообразования в каждом из монопотоков формиру­ются главные кодовые блоки, передаваемые по линии за 1/ f_д = 31,25 мкс. В таком блоке объемом 320 бит содержится по одному КС вось­ми стереофонических программ (что составляет 300 бит), 16 бит син­хронизации и 4 бита идентификации программ. Таким образом, сум­марная скорость цифрового потока в линии передачи составляет 20,48 Мбит/с (по 10,24 Мбит/с на квадратурных входах манипулятора фазы), что при использовании ОФМ-4 обеспечивает передачу в поло­се около 13 МГц.

Расчет помехоустойчивости показывает [27], что в анализируемой системе определяющим является критерий щелчка: Т = 58 с, Р_ош = 3,5x10^-7, а расчет ЭВК дает следующие оценки: η = 2,51 дБ - при когерентном приеме и η = 2,32 дБ - при автокорреляционном приеме.

Энергетический расчет линии "вниз", т.е. участка ИСЗ - Земля, показывает, что при использовании приемных станций с параболиче­ской антенной, имеющей диаметр около 90 см (добротность приемной установки в этом случае составляет 7,5...8,5 дБ/К), требуемые пара­метры качества вещания в центре зоны обслуживания (территория Германии) будут реализованы при мощности бортового ретранслято­ра ИСЗ около 20 Вт.

Система DSR без изменения ее структуры может также ис­пользоваться для передачи данных (ПД). Каждый монофонический канал обеспечивает скорость ПД 448 кбит/с (352 кбит/с помехозащищенных плюс 96 кбит/с - без защиты). Два соседних монофонических канала могут быть объединены для получения общей скорости пере­дачи данных 896 кбит/с (704 +192).