11.6. Абонентские приемные устройства

Абонентское приемное устройство, в отличие от профессионального, имеет конкретную и ограниченную задачу — восстановить после цифрового сжатия исходное изображе- ние и звуковое сопровождение и подать их в аналоговом виде на ТВ приемник. Соот- ветственно и структурная схема абонентского ПД (рис. 11.6) значительно проще, чем профессионального, хотя сигнал проходит те же основные этапы обработки — это вы- деление в тюнере нужного канала, демодуляция, демультиплексирование, декодирова- ние выбранных цифровых потоков, преобразование в аналоговую композитную форму в одном из выбранных стандартов цветности. В схеме можно условно выделить пять функциональных модулей: входного интерфейса, обработки MPEG-сигнала, условного доступа, модуль контроллера и выходной модуль.

Модуль входного интерфейса выполняет очевидные функции выделения и демоду- ляции принимаемого сигнала. В зависимости от назначения приемного устройства он может быть выполнен в спутниковом, кабельном или эфирном вариантах, различаю- щихся диапазоном входных частот и методом модуляции. На рис. 11.7 в качестве при- мера показана схема модуля для спутникового приема. Сигнал с малошумящего конвер- тора в полосе частот 0,95...2,15 ГГц преобразуется в тюнере на более низкую промежуточную частоту, например, 480 МГц. Для облегчения фильтрации побочных составляющих в смесителе частота гетеродина выбирается обычно выше частоты сигна- ла, получающаяся при этом инверсия спектра компенсируется инвертированием цифро- вого сигнала. В качестве гетеродина используется генератор, управляемый напряжени- ем (ГУН) с выхода схемы ФАПЧ, подстраивающей его частоту по опорному генератору приемника. Сигнал с выхода смесителя фильтруется высокоизбирательным фильтром на поверхностных акустических волнах (ПАВ) и поступает на вход демодулятора ФМ- 4. Как и в модуляторе, применяется квадратурная схема и раздельная обработка IhQ компонентов. После декодера Витерби, восстановителя перемежения и декодера Рида- Соломона на выходе модуля формируется транспортный поток MPEG-2.

Дальнейшая обработка ТП осуществляется в микросхемах высокого уровня интегра- ции (БИС или СБИС — больших или сверхбольших интегральных схемах). По мере развития цифровой техники число основных микросхем, применяемых в ПД, постоянно уменьшалось, соответственно снижалась и их стоимость. Этот процесс можно продемон- стрировать на примере продукции компании LSI Logic — одного из ведущих производи- телей комплектов микросхем (чипов) для цифровых приемников.

В приемниках первого поколения, выпускавшихся в середине 90-х годов, все основ- ные функции выполнялись отдельными ИМС, каждая использовала собственные ОЗУ на отдельных микросхемах памяти, 8- или 16-битовый процессор имел относительно невысокую производительность, общее число микросхем превышало полтора десятка, а их стоимость составляла до 55% стоимости изделия. Появившиеся на пару лет позже приемники второго поколения обходились лишь тремя основными чипами — входного модуля, демультиплексора и MPEG-декодера, двумя ОЗУ А 32-битовый процессор имел производительность уже 45 MIPS (Million Instructions Per Second — миллион операций в секунду). В приемниках третьего поколения функции демультиплексора и декодера удалось объединить в одной микросхеме (так называемая «одночиповая» модель), при этом и число ОЗУ сократилось до одного, что позволило еще снизить стоимость прием- ника. Архитектура основной микросхемы такого приемника показана на рис. 11.8.

Все современные модели строятся на основе одной интегральной микросхемы MPEG- демультиплексора — декодера и ограниченного числа других узлов (тюнер, микросхе- мы памяти, блок питания, корпус). К другим факторам, способствующим прогрессиру- ющему снижению стоимости абонентских ПД, следует отнести рост объема производства (по подсчетам, в год выпускается более 15 млн цифровых спутниковых приемников), ограниченный по сравнению с профессиональными моделями набор функций, относи- тельно несложное программное обеспечение и простые входные и выходные интерфей- сы. Совокупное действие этих факторов позволило снизить оптовую цену массовых моделей до 140-160 долл. США, и ожидается дальнейшее снижение до 100-120 долл. к концу 2001 года. Тем не менее современный абонентский ПД обладает достаточно ши- рокими возможностями по приему и декодированию ТВ программ. Ниже в качестве примера для иллюстрации этих возможностей приведена спецификация приемника XSat.CDTV.310, используемого на сети «НТВ Плюс».

Спецификация цифрового приемника XSat.CDTV.310

1. Число программируемых каналов — не менее 200.

2. Обеспечивается возможность загрузки «по эфиру» новых версий программного обеспечения.

3. Приемник имеет один вход, входное сопротивление 75 Ом, входной разъем типа «F» — розетка.

4. Полоса рабочих частот по входу 0,95...2,15 ГГц.

5. Диапазон изменения уровня входных сигналов — от минус 65 до минус 25 дБм.

6. Коэффициент шума: < 8 дБ.

7 Избирательность по зеркальному каналу приема не менее 40 дБ.

8. Формат входного цифрового сигнала: MPEG-2/DVB, режим «Главный уровень Главный профиль», максимальная разрешающая способность 720 х 576 пикселов.

9. Символьная скорость цифрового потока на входе: в пределах 13...30 Мсимв/с.

10. Система цветности на выходе приемника — PAL, полярность видеосигнала — положительная.

11. Формат ТВ изображения: 4:3 или 16:9.

12. Поддержка режима телетекста (с повторной вставкой в VBI).

13. Объем флэш-памяти: не менее 2 Мбайт.

14. Объем динамической памяти: не менее 2 Мбайт.

15. Система условного доступа: Viaccess (версия 1.0).

16. Приемник обеспечивает следующие выходные сигналы:

композитный ТВ сигнал PAL с размахом 1,0+0,15 В на нагрузке 75 Ом; компонентный RGB сигнал (на разъеме типа SCART);

стереофонический сигнал звукового сопровождения телевидения или звуко- вого вещания;

AM ТВ радиосигнал в диапазоне дециметровых волн.

17 Формат звуковых сигналов: MPEGl/2 Layer II (Musicam) с частотами дискрети- зации 32 кГц, 44,1 кГц и 48 кГц, полоса передаваемых частот 30... 15 ООО Гц (по уровню минус 1,5 дБ) при 32 кГц и 20...20 000 Гц при 48 кГц, номинальное значение эффектив- ного напряжения выходного сигнала — 0,5 В на нагрузке 10 кОм.

18. Поддерживается функция приглушения звука (MUTE).

19. Приемник формирует AM ТВ радиосигнал на частотах 21...69 каналов в стандар- те PAL-K с выходным уровнем не менее 72 дБ(мкВ) на нагрузке 75 Ом.

20. Обеспечивается транзит через приемник с затуханием не более 1 дБ сигналов наземного телевидения в полосе частот 48...862 МГц и суммирование этих сигналов с выходным сигналом тюнера.

21. Приемник обеспечивает выход сигнала первой ПЧ (разъем типа «F» — розетка) с разрывом по постоянному току для подключения дополнительного приемника и про- хождение сигнала 22 кГц от этого приемника.

22. Приемник обеспечивает напряжение 13...14 В и 17...19 В для управления поля- ризатором и питания конвертера при токе потребления не менее 400 мА. Предусмотре- на защита от короткого замыкания по этой цепи.

23. Управление приемником осуществляется с передней панели (функции включе- ния/выключения и последовательного переключения программ) и с пульта дистанци- онного управления на расстоянии не менее 8 м в секторе углов ±45°.

24. Приемник обеспечивает следующий набор сервисных функций:

• ручная установка частоты гетеродинов конвертора (одиночного или универ- сального);

• ручная установка частоты сигнала;

ручная установка символьной скорости (PID-коды должны определяться ав- томатически);

• ручная установка FEC (1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8); ручная установка поляризации;

• автоматическая настройка (после набора кода);

• стирание ранее записанных в памяти программ;

• режим фаворитного списка программ;

• установка родительского кода; индикация перечня записанных программ;

• вывод на экран информации ЭПП (7 дней, 50 каналов, 25 событий в день).

  25. На задней панели приемника расположены:

• разъем типа SCART:

• выход композитного ТВ сигнала;

• выход сигнала RGB;

выход сигнала звукового сопровождения (левый/правый);

разъемы типа RCA:

выход композитного ТВ сигнала;

одна пара «левый/правый» для звукового стереосигнала;

• разъемы типа IEC:

розетка вход от радиоантенны или кабельной телевизионной сети;

• вилка — выход AM ТВ модулятора; разъемы типа «F» (розетка):

вход сигнала ПЧ от конвертора;

выход сигнала ПЧ ко второму приемнику;

9-штырьковый разъем DB9 для подключения к ПК.

26. В приемнике предусмотрена оптическая индикация уровня принимаемого сигна- ла на ТВ экране для обеспечения настройки антенны на ИСЗ и измерение отношения E₆/N.

27 Электропитание приемника осуществляется от сети переменного тока напряже- нием (220+22/минус 33) В и частотой (50±2,5) Гц.

Потребляемая мощность не более 40 Вт.

28. Приемник удовлетворяет данным требованиям в интервале температур от +5 до +40°С и в условиях воздействия верхнего значения относительной влажности 80% при 25°С.

29. Среднее время наработки на отказ приемника более 30 ООО часов.

30. Срок службы приемника более 10 лет.

Как видно из спецификации, приемник обладает достаточно широким диапазоном входных скоростей, может осуществлять загрузку программного обеспечения «по воз- духу» и даже имеет упрощенный измеритель E_b/N_o для оценки запаса по приему.

ПД более высокого класса выпускаются для сетей интерактивного телевидения. Та- кой приемник, как правило, имеет увеличенный объем флэш-памяти и динамической памяти, в него при изготовлении заложена интерактивная операционная система (см. главу 9), обратный канал интерактивного взаимодействия функционирует посредством встроенного или внешнего модема (телефонного, кабельного) или адаптера к цифровой абонентской сети (ISDN, ADSL).

Следующий уровень развития технологии индивидуального приема — недавно по- явившиеся мультимедийные приемники, обеспечивающие одновременно с просмотром ТВ программ, выходом в Интернет, реализацией различных интерактивных приложе- ний и независимо от них возможность получения, обработки и хранения на жестком диске мультимедийного контента самого различного содержания. Совмещение функ- ций во времени достигается благодаря наличию в приемнике второго тюнера. «Интел- лектуальное» программное обеспечение выбирает из передаваемого контента программ- ный материал с учетом вкусов владельца, исходя из предшествующего опыта и проявленных ранее предпочтений, и записывает этот материал на носителе с большим объемом памяти (имеются сообщения о моделях с дисками емкостью до 40 Гбайт). Передача контента может происходить и в ночное время, когда каналы связи относи- тельно свободны и тарифы понижены.

В качестве примера мультимедийного приемника рассмотрим модель met@box 2000 (Phoenix) компании Met@box AG. Он поддерживает широкий круг мультимедийных' форматов, включая CD, DVD, МРЗ. Объем оперативной памяти составляет 32 Мбайт с

возможным расширением до 512 Мбайт (хотя разработчики и признают, что такой объем едва ли когда-либо понадобится), флэш-памяти до 8' Мбайт. Жесткий диск емкостью 6,4 Гбайт (может заменяться на более емкий) позволяет накапливать значительный объем информации. Имеются привод для проигрывания CD дисков, привод DVD и DVD-про- игрыватель, совместимый с форматами MPEG-I, MPEG-2, MPEG-4. В приемнике пре- дусмотрен широкий выбор высокоскоростных интерфейсов для работы в различных се- тях коммутируемой телефонной, сети кабельного телевидения, цифровых сетях ISDN, Ethernet, ADSL — и соответствующих модемов. Набор тюнеров позволяет подключаться к спутниковым, кабельным и эфирным источникам сигналов. Видео- и звуковые интер- фейсы включают аналоговые видео (RGB, композитный сигнал) и звук, цифровой звук SP/DIF, для обмена данными можно использовать стандартный параллельный порт IEEE1284, последовательные порты, высокоскоростной порт данных USB.

Программное обеспечение приемника включает операционную систему Linux, вирту- альную машину Java и новейшие Java API, последнюю версию HTML и Интернет- браузер, что дает возможность посылать и получать электронную почту, извлекать лю- бую информацию из Интернета и использовать интерактивные приложения типа ЭПП и интерактивного телевидения. Предусмотрены режимы «картинка в картинке», нало- жение видеоизображений (телевидение поверх Интернета, полупрозрачные надписи поверх телевидения с четырьмя уровнями прозрачности). К приемнику могут подклю- чаться разнообразные периферийные устройства беспроводная клавиатура, принтер, микрофон, акустические колонки, видеокамера, видеомагнитофон и другие источники видеосигнала.

Технические характеристики абонентских ПД различных производителей сведены в табл. А12 Приложения А.