Переход от аналоговых телевизионных радиорелейных линий к цифровым

Евгений Петров

И крупные, и небольшие телерадиокомпании, развиваясь, сталкиваются с вопросом передачи большего количества программ от аппаратно-студийного комплекса к передающему центру. Учитывая, что многие используют радиорелейные линии (РРЛ) связи, можно предположить, что этот относительно недорогой, а порой и единственный способ передачи сигнала имеет наибольшее распространение. При этом процедура оформления такого канала, являющаяся продолжительной и достаточно сложной, ставит под сомнение необходимость установки дополнительного комплекта аналоговой РРЛ для другой программы. Гораздо удобнее уплотнить канал связи, что позволит передать дополнительные программы в том же аналоговом ВЧ-стволе. Например, без расширения занимаемой полосы частот с отличным вещательным качеством можно передать до четырех телевизионных программ.

Другой пример необходимости использования цифровой радиорелейной станции (РРС) — улучшение качества передаваемой программы, особенно когда помимо повышения технических показателей сигнала требуется обеспечить независимость от погодных условий.

Уплотнение канала и «оцифровка» РРС производятся по следующей схеме. При помощи кодеров (количество может быть различным) и мультиплексора формируется цифровой поток, модулируется цифровым модулятором и подается по ПЧ на передатчик РРС. На приемной стороне сигнал принимается, спектр ПЧ переносится на частоту приемника-декодера IRD и с помощью этих приемников выделяется необходимое количество каналов (рис. 1).

Рис. 1

Рис. 2

Практические измерения позволяют утверждать, что качество сигнала на выходе цифровой линии не ухудшается с понижением уровня входного сигнала, а остается постоянным вплоть до порога, который обусловлен техническими свойствами РРЛ. Качество же сигнала на выходе аналоговой линии прогрессивно ухудшается с понижением уровня принятого входного сигнала (рис. 2).

Реальный выигрыш в уровне принимаемого сигнала составляет около 20 дБ (что очень существенно!). Это позволяет уменьшить порог затухания и использовать параболические антенны меньшего размера или меньшую мощность для передачи сигнала на то же расстояние.

Рассмотрим некоторые вопросы, связанные с модернизацией РРЛ.

Модулятор ПЧ

Практически любая РРС может быть «оцифрована». Для этого достаточно лишь заменить аналоговый модулятор на цифровой QPSK-модулятор, проследив за тем, чтобы РРС имела такую же промежуточную частоту (70 МГц) и совместимые выходной уровень и выходное сопротивление.

Демодулятор ПЧ

Аналоговый демодулятор промежуточной частоты должен быть заменен на соответствующий цифровой декодирующий приемник QPSK, обычно называемый IRD (Integrated Receiver Decoder). Как правило, IRD имеет входную частоту диапазона L (950…2150 МГц), то есть необходимо обеспечить лишь простое преобразование частоты с 70 МГц на 950…1000 МГц для совместимости выхода ПЧ приемника РРЛ. В случае если ПЧ РРЛ не соответствует 70 МГц, возможно изготовление оборудования на другую частоту — до 2700 МГц.

Фазовый шум гетеродина. Стабильность частоты

Фазовый шум и стабильность частоты стандартного гетеродина, используемого в аналоговых РРЛ, должны быть достаточны для работы с цифровой модуляцией QPSK.

Линейность амплитуды и фазы

Аналоговые РРЛ обычно используют насыщенные усилители и ограничители.

Цифровая модуляция (особенно по схеме QAM) требует линейного усиления без насыщения и ограничения. Для достижения приемлемой линейности цифровой модуляции QPSK наилучшим решением будет понижение мощности на 3 дБ по отношению к мощности насыщения усилителя (50% номинальной мощности аналогового сигнала) и использование автоматической регулировки усиления (АРУ) вместо ограничителей. Тестирование стандартной аналоговой РРЛ сигналом с цифровой модуляцией QPSK привело к положительному результату, несмотря на то, что внеполосные излучения в непосредственной близости канала несколько ухудшились.

Ширина полосы ПЧ/ВЧ-сигнала. Количество программ

Исходя из стандартной полосы аналогового сигнала, цифровой модулятор может обеспечивать символьную скорость примерно до 15 МС/с (мегасимволов/с).

При символьной скорости 15 МС/с и кодовом интервале 7/8 скорость транспортного потока на выходе модулятора получается 24 Мбит/с. Этого достаточно, чтобы разместить 4 видеопрограммы отличного качества (по 6 Мбит/с на каждую программу).

Можно также использовать и более высокую символьную скорость (которую воспринимает линия), но в этом случае ширина занимаемой полосы будет больше. Ширину занимаемой полосы частот можно увеличить заменой полосового фильтра. Количество передаваемых программ при этом будет зависеть от скорости принимаемого QPSK-модулятором входного потока и требований, предъявляемых к качеству передаваемых программ.