В североамериканском цифровом наземном телевизионном вещании распределенная система передачи ( DTS или DTx ) представляет собой форму одночастотной сети , в которой один вещательный сигнал подается через микроволновую печь , наземную линию или спутник связи на несколько синхронизированных наземных радиопередающих площадок. Затем сигнал одновременно транслируется на той же частоте в разных перекрывающихся частях одной и той же зоны покрытия, эффективно объединяя множество небольших передатчиков для создания зоны вещания, конкурирующей с зоной одного большого передатчика, или для заполнения пробелов в покрытии из-за рельефа местности или локальных препятствий.
Хотя идея одночастотной сети из нескольких передатчиков, транслирующих одну и ту же программу на одном канале с нескольких передатчиков, не является новой концепцией, стандарт цифрового телевидения ATSC, используемый в Северной Америке, не был разработан для этого режима работы и был плохо адаптирован к этим приложениям. Ограничительные требования по синхронизации и плохая обработка многолучевых помех ранних реализаций ATSC исключили бы возможность использования нескольких синхронных передатчиков на одной частоте во время первого широкомасштабного коммерческого развертывания ATSC в 1998 году; эти ограничения несколько смягчились по мере совершенствования конструкции приемников в последующие годы. К 2004 году существовала технология, позволяющая снабдить цифровые телевизионные приемники средствами обнаружения статических (не подвижных или изменяющихся) многолучевых помех (с учетом определенных временных ограничений) и компенсации их влияния на цифровой сигнал.
Тесты проводились различными отдельными вещателями или вещательными группами, включая Metropolitan Television Alliance (MTVA, консорциум телевизионных станций города Нью-Йорка ). [1] Серия первоначальных тестов, включающая четыре распределенных передающих узла и более 100 тестовых измерительных узлов в Нью-Йорке и Нью-Джерси, была завершена в июне 2008 года, наряду с менее масштабными тестами в Нью-Йорке в 2007 году. Рынок Нью-Йорка является уникально проблематичным для многолучевого приема из-за большого количества искусственных препятствий, которые мешают адекватному цифровому покрытию всего города с основных вещательных объектов на вершине Эмпайр-стейт-билдинг .
Для приемника сигнал от одночастотной сети выглядит как одиночный сигнал с сильными многолучевыми помехами ; в худшем случае он обнаруживается как основной сигнал и отражение одинаковой силы, поскольку сигналы поступают от нескольких передатчиков в одно и то же промежуточное местоположение в несколько разное время.
Стандарт ATSC, используемый для цифрового телевидения в Северной Америке, в отличие от стандарта DVB-T в Европе и других странах, использует 8VSB вместо OFDM — модуляции , которая позволяла станции передавать сигналы с более низкими уровнями пиковой мощности, но которая исторически была намного хуже в плане обработки многолучевых отражений и радиочастотных помех .
Первое широкомасштабное коммерческое внедрение цифрового телевидения ATSC в США началось в 1998 году, и первыми его последователями стали станции на крупнейших рынках (включая Нью-Йорк, обслуживаемый передатчиками на крыше Всемирного торгового центра ). Цифровые приемники этой эпохи, хотя и были дорогими, были плохо оснащены для работы с отраженными сигналами — серьезный недостаток в городских условиях. Более поздние поколения конструкций приемников значительно смягчили эти ограничения; к 2004 году появилась технология для создания приемников, способных обнаруживать и компенсировать статические многолучевые помехи в условиях, когда одиночный эхо был на 10 дБ слабее (в пределах разницы во времени 30 микросекунд) или такой же силы (в худшем случае, но в пределах диапазона 12 микросекунд). [2]
Если бы передатчики могли быть достаточно точно синхронизированы и достаточно близко расположены друг к другу для работы в этих пределах, одночастотная сеть с использованием новой конструкции приемника была бы возможна даже с существующими североамериканскими стандартами цифрового вещания ATSC. [3]
Испытания государственного образовательного WPSX-TV Университета штата Пенсильвания (теперь WPSU-TV) были первоначально проведены в 2003 году [4] WPSU был аналоговой станцией VHF 3, которая обслуживала Государственный колледж, штат Пенсильвания с удаленного передатчика, который также должен был покрывать Джонстаун и Алтуну . Как цифровая станция, WPSU использовал большой передатчик UHF 15 в месте расположения первоначальной башни вещания с низким уровнем VHF , что привело к локальным проблемам с экранированием местности , которое мешало приему UHF в самом Государственном колледже. Перемещение основного передатчика повлияло бы на способность станции обслуживать два других сообщества. Добавление небольшого (50 кВт ) синхронизированного цифрового телевизионного передатчика в Государственном колледже на той же частоте, что и основной сигнал UHF 15, оказалось средством улучшения приема; дальнейшие улучшения были бы возможны путем добавления небольших передатчиков со смежным каналом мощностью 50 кВт в каждом обслуживаемом сообществе.
ATSC выпустила стандарты 25 сентября 2004 года в качестве руководства по проектированию многочастотных передатчиков, одночастотных сетей и многочастотных сетей. [5] Новые стандарты 2004 года включали:
Технические проблемы, которые были рассмотрены, включали синхронизацию между передатчиками ( GPS использовался для подачи опорной частоты 1 Гц и 10 МГц, а также информации о времени) и точный контроль передаваемых частот (с точностью до 1 Гц). Идентификация для каждого отдельного передатчика должна быть встроена в сигнал для целей устранения неполадок, однако основной поток данных на каждом синхронизированном передатчике должен быть идентичен; это делается путем добавления второго сигнала с низкой скоростью передачи данных и расширенным спектром на 27–30 дБ слабее основного сигнала. Поскольку этот идентификатор «водяного знака» скрыт под более сильным основным сигналом, можно было получить и суммировать несколько повторений этого же идентификатора, чтобы предоставить читабельную версию водяного знака для специалистов по вещанию. Между тем, стандартный приемник будет видеть один и тот же сигнал от всех передатчиков по замыслу.
Генерация не-MPEG-данных, передаваемых как часть транспортного уровня (например, положение передаваемой кадровой синхронизации или начальное состояние устройств кодирования решетчатой структуры), также должна быть точно согласована между каждым синхронизированным передатчиком. Даже если эти данные отбрасываются после демодуляции принятого сигнала, любое несоответствие может создать помехи между различными сигналами в одном канале. Дополнительный пакет распределенной передачи «операций и обслуживания» (OMP, идентификатор пакета PID:0x1FFA) должен быть добавлен к данным ATSC в студии и использоваться для управления различными параметрами, необходимыми для настройки и синхронизации отдельных передатчиков.
Местоположение, диаграмма направленности и уровни мощности для каждого из передатчиков также должны быть выбраны очень тщательно, поскольку система ATSC подчиняется очень строгим ограничениям на максимальную разницу во времени между прибытием нескольких версий одного и того же сигнала на приемник. В проблемных зонах приема можно получить значительные улучшения, но потребуется тщательное проектирование для работы нескольких передатчиков на одном канале без разрушительных помех. [7]
Дальнейшие испытания, проведенные принадлежащей и управляемой Telemundo станцией WNJU , Ion TV и владельцем вещательной башни Richland Towers с использованием одного основного передатчика в Нью-Джерси и дополнительного вторичного передатчика DTS на Таймс-сквер [8] в 2007 году, показали, что из пятнадцати тестовых площадок для приема станции в Нью-Йорке 40% получат существенное улучшение сигнала за счет добавления второго передатчика к существующей станции, [9] в то время как все, кроме одной, получат по крайней мере то же качество сигнала, которое наблюдалось без распределенной системы передачи. [10] Нью-йоркский Metropolitan Television Alliance должен был провести аналогичные испытания, но в большем масштабе, в 2007 и 2008 годах. [11]
Хотя Федеральная комиссия по связи США в принципе поддерживала DTS с 2004 года, призыв FCC к публичному обсуждению в конце 2005 года вызвал широкий спектр откликов в начале 2006 года, начиная от решительной поддержки со стороны таких групп, как Национальная ассоциация вещателей [12], до широкого противодействия со стороны групп, выступающих за свободное использование «белых пятен» (неиспользуемых частот вещания) [13] для невещательных целей [14], таких как беспроводная передача данных. [15]
В декабре 2006 года Федеральная комиссия по связи США (FCC) предоставила WTVE Reading, штат Пенсильвания , специальные технические полномочия сроком на шесть месяцев , разрешив ей эксплуатировать распределенную систему передачи на экспериментальной основе, но на тот момент не выдала разрешения на использование систем на постоянной лицензионной основе. [16]
Спонсируемое FCC тестовое рыночное упражнение в Уилмингтоне, Северная Каролина, отключило все аналоговые коммерческие трансляции на полной мощности в полдень 8 сентября 2008 года. Хотя большое количество полученных звонков от зрителей были простыми вопросами об установке антенн и преобразователей или необходимости сканирования каналов перед тем, как смотреть цифровое телевидение, сотни других были о более трудноразрешимой проблеме. Зрители давних полномощных низкочастотных вещателей, таких как WECT ( NBC 6 Wilmington), сигнал которого в аналоговой форме достигал окраины Миртл-Бич , больше не могли принимать станцию - даже с преобразователем и правильной установкой антенны. Переход на UHF 44 и другое месторасположение передатчика существенно сократило зону покрытия WECT [17] , и для многих, кто в течение многих лет находился на периферии аналогового сигнала NBC 6, WECT больше не существовало. [18]
7 ноября 2008 года FCC издала приказ, одобряющий использование распределенных систем передачи наземными вещателями DTV, с учетом различных ограничений. [19] Это позволяет вещателям подавать заявки на объекты DTS для покрытия территории, ранее покрытой аналоговым телевидением, не расширяя при этом покрытие за пределы существующей зоны аналогового покрытия. Это также запрещает вещателям «выбирать вишенку» из зоны покрытия таким образом, чтобы покрыть городские районы, оставив сельских зрителей без сигнала.
Это исключение было сделано слишком поздно, чтобы позволить построить и ввести в эксплуатацию недавно предложенные объекты DTS до федерального предписания об отключении аналогового вещания в 2009 году. [20]
Ассоциация потребительской электроники и CTIA предложили в декабре 2009 года заставить все станции использовать этот метод, чтобы компании, которые они представляют, могли использовать оставшееся пространство в телевизионном диапазоне для мобильного широкополосного доступа . В отличие от перехода на цифровое телевидение в Соединенных Штатах , они не предлагают, чтобы станции были вынуждены платить за это, однако, так же, как вспомогательная служба вещания в диапазоне 2 ГГц была вынуждена перейти на этот режим Федеральной комиссией по связи, но только после того, как бенефициар ( Sprint Nextel ) компенсировал вещателям регулирующие изъятия . [21]
В Пуэрто-Рико независимая испанская радиостанция WSTE 7 "Super Siete" в настоящее время использует несколько аналоговых передатчиков на одной частоте для покрытия различных частей одного острова; эта система показала ограничения из-за помех между передатчиками, если все они работают одновременно. Использование правильно синхронизированного цифрового DTS может помочь уменьшить эти помехи.
В Пенсильвании независимый WTVE имеет лицензию на обслуживание Reading , хотя его основная аудитория находится в Филадельфии . Распределенная система передачи теперь позволяет ему адаптировать свою зону покрытия для улучшения покрытия в областях, где его сигнал в настоящее время недостаточен .
В Вирджинии общественное телевидение WVPT / WVPY использует в общей сложности пять дополнительных синхронизированных на канале передатчиков для заполнения зон, заблокированных горами от двух основных передатчиков VHF/UHF; набор синхронизированных цифровых передатчиков стоимостью 100 000 долларов США может заменить обслуживание того же количества обычных аналоговых трансляторов , а также обеспечить ночную трансляцию учебных материалов в 188 школах региона . [22] [23]
В Нью-Мексико дочерняя компания Telemundo KTDO предлагает DTS как способ объединения маломощного объекта DTV, который в настоящее время работает в его лицензионном сообществе ( Лас-Крусес ), со вторым объектом на вершине горы с видом на Эль-Пасо, штат Техас , с целью охвата более широкой аудитории. [24]
В Миссури филиал FOX KRBK управляет DTS как способом обслуживания рынка Спрингфилда, штат Миссури, из 5 точек передачи, расположенных вокруг DMA Спрингфилда. Эта система была запущена в эфир в конце 2011 года и до сих пор пересматривается.
На Аляске филиал CBS в Анкоридже KAUU работает с ограниченными ресурсами и оборудованием, охватывая большую и малонаселенную территорию множеством небольших трансляционных станций вещания. Хотя синхронизация сигнала вещания не является проблемой (поскольку перекрытие между сигналами полностью приходится на ненаселенные районы), возможность повторно использовать несколько небольших передатчиков может позволить станции избежать затрат на строительство одного большого и дорогого главного передатчика для своего цифрового сигнала.
{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия как заголовок ( ссылка )