Αναμετάδοση DVB-T. Κλείστε τις "επίγειες ψηφιακές" τρύπες…
Featured | Η επίγεια ψηφιακή τηλεόραση έχει κάνει αρκετά βήματα τα τελευταία χρόνια και πλέον αρκετές περιοχές απολαμβάνουν τα οφέλη της. Ωστόσο, είναι αμέτρητα ακόμα τα σημεία όπου είτε δεν έχουν καθόλου κάλυψη, ή βρίσκονται σε “τρύπα” των σημάτων εκπομπής. ΠαΗ επίγεια ψηφιακή τηλεόραση έχει κάνει αρκετά βήματα τα τελευταία χρόνια και πλέον αρκετές περιοχές απολαμβάνουν τα οφέλη της. Ωστόσο, είναι αμέτρητα ακόμα τα σημεία όπου είτε δεν έχουν καθόλου κάλυψη, ή βρίσκονται σε “τρύπα” των σημάτων εκπομπής. Παρακάτω, θα δούμε τη σύνθεση ενός αναμεταδότη που έχει χρησιμοποιηθεί στην πράξη στο παρελθόν. Φυσικά, για την υλοποίηση ενός αναμεταδότη απαιτούνται νομικές κινήσεις και συνεννόηση με τις τοπικές αρχές των δήμων των περιοχών.ομικές κινήσεις και φυσικά συνεννόηση με τις τοπικές αρχές των δήμων των περιοχών.
Οι συζητήσεις περί νομιμότητας ενός τοπικού ψηφιακού αναμεταδότη δίνουν και παίρνουν. Ωστόσο σε αυτό το άρθρο, εμείς θα επικεντρώσουμε στο τεχνικό κομμάτι της υλοποίησης ενός τέτοιου σταθμού, μέσα από το πρίσμα μιας ρεαλιστικής εγκατάστασης. Προτού μπούμε όμως στο θέμα, επιτρέψτε μου να κάνω μια μικρή παρένθεση λέγοντας ότι αυτό που πρέπει να μας προβληματίζει περισσότερο, είναι η ανεξέλεγκτη κατάχρηση kW των μεγάλων τηλεοπτικών και ραδιοφωνικών σταθμών και όχι οι μικρές ερασιτεχνικές μεταδόσεις, οι οποίες έχουν σκοπό να παρέχουν τηλεοπτικά κανάλια, σε περιοχές που δεν καλύπτονται, αφού τα μεγάλα τηλεοπτικά δίκτυα της χώρας μας, έκριναν ότι δεν έχουν εμπορικό ενδιαφέρον.
Ας γυρίσουμε όμως στο θέμα μας. Όπως έχετε ήδη καταλάβει, αυτό το μήνα θα αναλύσουμε πώς μπορούμε να αναμεταδώσουμε τα επίγεια ψηφιακά κανάλια, με ένα ιδιαίτερα οικονομικό τρόπο. Το σήμα που θα αναμεταδώσουμε, θα διατηρήσει την αρχική ψηφιακή του μορφή, με αποτέλεσμα να λαμβάνεται με έναν επίγειο ψηφιακό δέκτη.
Η συγκεκριμένη αναμετάδοση είναι ιδιαίτερα χαμηλής ισχύος και καλύπτει αρκετά μεγάλη περιοχή. Άλλωστε, μην ξεχνάτε ότι η επίγεια ψηφιακή λήψη χρειάζεται το ένα εκατοστό της ισχύος, ίσως και λιγότερο, σε σχέση με την αναλογική (ένας επίγειος ψηφιακός δέκτης μπορεί να αποκωδικοποιήσει σήματα από 35dΒ περίπου, χωρίς κανένα πρόβλημα, την ώρα που ένας τηλεοπτικός δέκτης χρειάζεται τουλάχιστον 57dΒ και πάνω, για να είναι ανεκτή η λήψη του).
Όλοι γνωρίζουμε πως τα σημεία που υπάρχει εκπομπή ψηφιακού σήματος από την κρατική τηλεόραση, είναι σχετικά λίγα (4-5), αλλά καλύπτουν γεωγραφικά μεγάλο κομμάτι της περιφέρειας. Τι γίνεται όμως με τις περιοχές που είναι εκτός ζώνης; Και ειδικά με τις περιοχές που θα αργήσουν να καλυφθούν από την κρατική τηλεόραση ή τη Digea ενώ βρίσκονται σε σημεία που θα μπορούσαν να καλυφθούν με τοπική πρωτοβουλία.
Ίσως οι ιδέες που θα προτείνουμε σε αυτό το τεύχος, να δώσουν λύσεις σε τέτοιες περιοχές και να κεντρίσουν το ενδιαφέρον των τοπικών αρχών, ώστε να φέρουν την επίγεια ψηφιακή σε κάθε σημείο της ελληνικής επικρατείας.
Η λήψη
Βασική προϋπόθεση για να υλοποιηθεί η αναμετάδοση, είναι η σωστή λήψη του ψηφιακού σήματος. Αυτό απασχόλησε έντονα το τελευταίο διάστημα τεχνικούς, που ασχολήθηκαν με την αναμετάδοση και μας εκμυστηρεύτηκαν τα προβλήματα που αντιμετώπισαν. Το σύνολο των προβλημάτων εστιάσθηκε στη λήψη του ψηφιακού σήματος.
Σε σημεία όπου το σήμα έρχεται πολύ αμυδρό, η χρήση ενός μονοκάναλου ενισχυτή, συντονισμένου στην επιθυμητή συχνότητα λήψης, κρίνεται απαραίτητη.
Επίσης, ένα αρκετά μεγάλο πρόβλημα παρουσιάστηκε σε αναμεταδόσεις από μεγάλα πάρκα κεραιών (εικόνα 1), με υπερβολικά μεγάλες ισχύεις εκπομπών, αφού για να είναι εφικτή η λήψη του ψηφιακού σήματος, χρειάστηκαν ειδικά συντονισμένα φίλτρα στη συχνότητα λήψης.
Το σύστημα εκπομπής
Τα συστήματα που τοποθετήθηκαν σε όλες τις περιπτώσεις που αναφέρουμε, αποτελούνται από (εικόνα 2):
A. Τη βαθμίδα του μεταλλάκτη.
B. Τη βαθμίδα του προενισχυτή, με απολαβή στα 20dΒ.
C. Tη βαθμίδα του τελικού ενισχυτή (για δύο κανάλια), με στάθμη εξόδου στα 125dΒμV, (135-139dΒμV για ένα αναλογικό κανάλι).
D. Tο τροφοδοτικό των μονάδων.
E. Tη βάση στήριξης.
Βασικά, το όλο μυστικό της υπόθεσης είναι ο μεταλλάκτης, ο οποίος πρέπει να έχει ειδικές προδιαγραφές για την επεξεργασία του ψηφιακού σήματος, έτσι ώστε να μην αλλοιώνονται τα χαρακτηριστικά του. Δηλαδή, θα πρέπει να μπορεί να χειριστεί ολόκληρο το φάσμα των 8MΗz, χωρίς να αλλοιώνει το επίγειο ψηφιακό σήμα.
Ο μεταλλάκτης που χρησιμοποιήθηκε στις δοκιμές, μπορεί να δεχθεί στην είσοδό του οποιοδήποτε κανάλι από το φάσμα 45-862MΗz, ενώ η έξοδός του μπορεί κάλλιστα να ρυθμιστεί σε οποιοδήποτε κανάλι της μπάντας των 45-862MΗz.
Στους αναμεταδότες, είναι απαραίτητη η ύπαρξη κυκλώματος AGC (Auto Gain Control, Αυτόματος Έλεγχος Απολαβής) και στην περίπτωση των δοκιμών, το εύρος της αυτόματης ρύθμισης ήταν 40 με 80dΒμV.
Το αποτέλεσμα ήταν, το κανάλι εξόδου να δίνει ένα σήμα πανομοιότυπο με το σήμα εισόδου, απόλυτα τετραγωνισμένο, χωρίς καμία αλλοίωση και ελάχιστη επιβάρυνση του συντελεστή MER
(περίπου -1dΒ).
Εύλογα λοιπόν κάποιος θα αναρωτηθεί, για ποιο λόγο είναι απαραίτητη η χρήση μεταλλάκτη και όχι ενός απλού ενισχυτή, καθώς και για ποιο λόγο κρίνεται απαραίτητη η αλλαγή συχνότητας εκπομπής.
Η απάντηση είναι απλή, δεν μπορούμε στο ψηφιακό σήμα να κάνουμε αναμετάδοση στο ίδιο κανάλι με αυτό που λαμβάνουμε (μονοσυχνοτικό δίκτυο), καθώς υπάρχει πρόβλημα ανάδρασης, αφού η κεραία λήψης, μπορεί να τροφοδοτείται και από την κεραία εκπομπής. Και αν σε κάποιες περιπτώσεις κάτι τέτοιο πετύχει, απομονώνοντας την κεραία λήψης από την κεραία εκπομπής, ενδεχομένως να παρεμποδίσουμε τη λήψη του ψηφιακού σήματος, σε περιοχές, που υπάρχει ήδη κάλυψη.
Για να γίνει εκπομπή στο ίδιο κανάλι (μονοσυχνοτικό δίκτυο), είναι αναγκαία η χρήση ακριβού εξοπλισμού, για τον απόλυτο συγχρονισμό των σημάτων με χρήση GPS.
Γι’ αυτό, ο ενδεικνυόμενος τρόπος είναι η μεταλλαγή της συχνότητας λήψης του ψηφιακού σήματος, σε διαφορετική συχνότητα, για εκπομπή σε ψηφιακή μορφή.
Τελικά, αυτό που είναι εντυπωσιακό είναι ότι ενώ ο εξοπλισμός που χρησιμοποιήθηκε σε όλες τις δοκιμές, έχει απολύτως επαγγελματικές προδιαγραφές, το τελικό κόστος του αναμεταδότη παραμένει σε πολύ προσιτά επίπεδα.
Μετρήσεις – Ρυθμίσεις
Για τον προγραμματισμό του μεταλλάκτη, θα χρειαστούμε τον ειδικό programmer της εταιρίας.
Οι παράμετροι που εισάγουμε στο μεταλλάκτη, είναι:
Α. Συχνότητα εισόδου.
Β. Επιλογή σήματος (ψηφιακό/ αναλογικό).
Γ. Συχνότητα εξόδου.
Δ. Ρύθμιση στάθμης εξόδου του μεταλλάκτη.
Στις επιλογές – ρυθμίσεις του μεταλλάκτη, πρέπει να δηλώσουμε αναλογικό ή ψηφιακό σήμα. Αν επιλέξουμε ψηφιακό, πρέπει να ρυθμίσουμε το εύρος του, στους 8MΗz.
Για τις υπόλοιπες ρυθμίσεις του συστήματος, θα χρειαστούμε ένα όργανο μέτρησης, το οποίο θα πρέπει να είναι σε θέση να παρέχει μετρήσεις MER και BER, οι οποίες είναι πολύ σημαντικές για τα ψηφιακά σήματα COFDM.
MER και BER
Σε αυτό το σημείο, καλό είναι να βάλουμε μια παρένθεση και να πούμε δύο λόγια για τις μετρήσεις MER και BER, οι οποίες θα μας απασχολήσουν αρκετά στην επίγεια ψηφιακή τηλεόραση.
Το MER (Modulation Error Rate) που χρησιμοποιείται στα ψηφιακά συστήματα, είναι παρόμοιο του λόγου Signal / Noise (S/N) των αναλογικών συστημάτων. Το MER δηλώνει το μέρος της ισχύoς που χάθηκε λόγω των εσφαλμένων δεδομένων, σε σύγκριση με την ισχύ ενός ιδανικού καναλιού QAM. Για διαμόρφωση 16-QAM, απαιτείται MER μεγαλύτερο από 12-13dΒ (εικόνα 3).
Σε ένα σύστημα λήψης επίγειας ψηφιακής τηλεόρασης, μετά τον αποδιαμορφωτή COFDM, εφαρμόζονται δύο μέθοδοι διόρθωσης λαθών και συγκεκριμένα οι Viterbi και Reed Solomon. Έτσι, αν μετρήσουμε την έξοδο του αποδιαμορφωτή COFDM και την έξοδο του αποκωδικοποιητή Viterbi, θα λάβουμε δύο διαφορετικές τιμές, το BER πριν και μετά τη διόρθωση λαθών (εικόνα 4).
Ρύθμιση της τελικής βαθμίδας ενίσχυσης
Στη ρύθμιση της τελικής βαθμίδας, οι ενδείξεις στάθμης που πρέπει να πάρουμε είναι από 130dΒmV έως και -135dΒmV, αναλόγως το κανάλι εξόδου που θα χρησιμοποιήσουμε. Σημειώνουμε ότι τα ψηφιακά κανάλια θα ρυθμιστούν σε χαμηλότερη στάθμη από τα αναλογικά (εικόνα 5).
Όπως προαναφέραμε, η μέτρηση MER είναι τελικά η πιο ουσιαστική μέτρηση και το βαρόμετρο στη ρύθμισή μας. Όσο μεγαλύτερο είναι το MER, τόσο καλύτερη είναι η ποιότητα του ψηφιακού σήματος που εκπέμπουμε.
Κατά τη ρύθμιση της ισχύος εκπομπής, ενδεχομένως να αντιμετωπίσουμε κάποια προβλήματα, αφού όταν η ισχύς αυξάνεται, το MER μειώνεται – και αντίθετα. Μια ιδανική ρύθμιση είναι το MER να βρίσκεται πάνω από τα 20dB και η στάθμη εξόδου στα 134dBμV.
Στο εργαστήριο, πραγματοποιήσαμε μετρήσεις ώστε να εξακριβώσουμε την ευαισθησία των ψηφιακών δεκτών, κάτι που θα μας επέτρεπε να έχουμε μια άποψη για τη στάθμη εκπομπής που χρειάζεται η αναμετάδοση. Κατεβάσαμε το σήμα με μια επίγεια κεραία, που συνδέονταν με ένα ενισχυτή ιστού, ο οποίος με τη σειρά του ήταν συνδεδεμένος με το δέκτη. Στην είσοδο του ενισχυτή συνδέσαμε συνδυασμούς από σταθερούς εξασθενητές των 3, 6, 9, 12 και 20dΒ. Αυτό που είδαμε είναι ότι το MER στην έξοδο του ενισχυτή παρέμενε σε ικανοποιητικά επίπεδα, ακόμη και όταν το σήμα στην είσοδό του έφθανε τα 18dB. Το αποτέλεσμα φυσικά, ήταν ο δέκτης να ανοίγει πολύ εύκολα τα κανάλια.
Κεραίες Εκπομπής
Για να επιλέξουμε κεραία εκπομπής, πρέπει πρώτα να γνωρίζουμε το εύρος και τη γωνία εκπομπής που θέλουμε να καλύψουμε, καθώς και το υψόμετρο και τις καιρικές συνθήκες που επικρατούν στο σημείο εκπομπής. Στο Σωρό, τοποθετήθηκαν δύο κατευθυντικές κεραίες, με ονομαστική απολαβή 12dΒ σε κατακόρυφη σύζευξη, δίνοντας μια άλλη δυναμική στο σύστημα, με κέρδος που αντιστοιχεί σε 3dΒ (εικόνα 6). Στην Τρίπολη, τοποθετήθηκε μια κατευθυντική κεραία, με ονομαστική απολαβή στα 16dΒ (εικόνα 7).
Κλείνοντας
Οι τοπικές αναμεταδόσεις σε περιοχές που δεν καλύπτονται από επίγεια ψηφιακά κανάλια, είναι ανάγκη της εποχής και όχι πειρατεία. Η δε αναγκαιότητα του πειραματισμού σε αναμεταδόσεις υψηλών συχνοτήτων, φέρνει τους τεχνικούς που ασχολούνται με το αντικείμενο, ένα βήμα μπροστά στις εξελίξεις των νέων τεχνολογιών.
