Supplemento a Eurosat n 135 aprile POSTE ITALIANE SPA Spedizione in A. P. D.L. 353/2003 (conv. in L. 27/02/2004 n. 46) art.

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1 Supplemento a Eurosat n 135 aprile POSTE ITALIANE SPA Spedizione in A. P. D.L. 353/2003 (conv. in L. 27/02/2004 n. 46) art. 1 comma 1 DCB Milano P r o g e t t o e i n s t a l l a z i o n e d e l l i m p i a n t o d i r i c e z i o n e

2 Cari lettori, questo numero speciale è stato realizzato per celebrare l inizio delle trasmissioni Digitali Televisive Terrestri (DTT) in Italia, dove la ROVER Broadcast partecipa come fornitore degli apparati di ricezione e processo dei segnali digitali impiegati per la formazione dei due Multiplex (bouquet) DTT-RAI. Con l occasione rivolgo un particolare ringraziamento agli amici di Eurosatellite, alla RAI, a MEDIA- SET e alla redazione di Eurosat per la loro fattiva ed instancabile opera di divulgazione e formazione nel settore televisivo, specialmente in occasione di questo importante avvenimento che rivoluzionerà la televisione nei prossimi 10 anni. Un grazie particolare anche a tutti i collaboratori ROVER che hanno contribuito alla realizzazione di questa opera. Sperando di poter continuare ad essere di aiuto agli installatori ed operatori del settore televisivo che ci onoreranno della loro lettura, auguro a tutti buon lavoro, ma soprattutto tanto entusiasmo per affrontare e vincere questa nuova sfida tecnologica e riuscire ad essere sempre un passo avanti. Cordialmente Edoardo Romano Qui di seguito alcune date da ricordare importanti sia per la ROVER che per tutto il settore televisivo italiano: 1954 Inizio delle trasmissioni televisive in Italia (RAI - RADIO TELEVISIONE ITALIANA) Anno di fondazione della società ROVER Inizio delle trasmissioni commerciali via Satellite in Europa ROVER inizia a fornire alla RAI i primi impianti professionali di ricezione satellitare per re-broadcasting, con parabole da 3 e 4 metri installate presso il CRIT di Torino, il Centro Trasmittente di Monte Caccia (Puglia) e le sedi di Aosta e Bolzano. In seguito ROVER fornirà tutte le stazioni satellitari di riserva alle dorsali in ponte radio, oltre ai microripetitori per la bonifica delle valli e dei piccoli centri abitati ed agli impianti di ricezione per Radio Parlamento ROVER inizia le forniture di apparati a MEDIASET: modulatori TV, ricevitori SAT, demodulatori TV per monitoraggio e controllo delle reti, ecc ROVER fornisce n. 300 strumenti alla US NAVY (Marina Americana), n. 200 mod. HP3 e n. 100 HP2 da imbarcare sulle varie navi e portaerei ROVER fornisce n strumenti alla ECOSTAR USA ROVER fornisce n strumenti a BSKYB (la SKY inglese) oltre che a SKY Australia e SKY Italia ROVER fornisce a RAI i ricevitori/processori mod. CMP per la realizzazione della prima fase della rete digitale terrestre DTT. Per il 50 anniversario della televisione in Italia la ROVER Instruments emette una serie speciale limitata di strumenti. Modello DL3-50 FULL OPTIONAL ANALIZZATORE RADIO-TV e SAT ANALOGICO e DIGITALE MHz Sommario LE MISURE DL 3, come rendere semplici le misure TV...4 TRASMISSIONE Convergenza digitale...9 RICEZIONE Quali segnali in antenna...14 DISTRIBUZIONE Ritocchi indispensabili...16 NORMATIVA I requisiti tecnici...22 Messa a terra dell impianto...25 Gruppo Editoriale LE GUIDE DI EUROSAT - Introduzione alla DTT - TELEVISIONE DIGITALE TERRESTRE Progetto e installazione dell impianto di ricezione Supplemento n.2 a EUROSAT n. 140 settembre Registrata presso il tribunale: Monza n. 903 del 21/01/1993; Direttore Responsabile: Corrado Minnella; Direttore Editoriale: Amedeo Bozzoni; Testi a cura di: Vincenzo Servodidio; Stampa: GEMM Grafica srl - Cormano (MI); POSTE ITALIANE SPA Spedizione in A. P. D.L. 353/2003 (conv. in L. 27/02/2004 n. 46) art. 1 comma 1 DCB Milano. GRUPPO EDITORIALE JCE Spa info@jce.it - Direzione, redazione, pubblicità e amministrazione: Gruppo Editoriale Jce - Via Ferri, Cinisello B. (MI) - Tel Fax Il Gruppo Editoriale J.C.E. è iscritto al Registro degli Operatori di Comunicazione (ROC) n Costo a copia: 2,00 (valevole solo ai fini IVA) SPECIALE ROVER 3

3 Le misure DL 3, come rendere semplici le misure TV Per analizzare i segnali TV e misurare i principali parametri di qualità l analizzatore professionale combinato Rover DL3 offre una vasta gamma di funzioni e modalità di misura per soddisfare sia l operatore che desidera arrivare rapidamente, con poche operazioni, a risultati di misura significativi, sia il tecnico più esperto che richiede analisi e valutazioni più approfondite dei segnali tv. L Analizzatore Rover può analizzare e misurare segnali TV analogici e digitali sia terrestri che satellitari. Può demodulare e quindi visualizzare le immagini televisive di programmi digitali modulati in QPSK e COFDM (anche in QAM con un opzione aggiuntiva) e può effettuare misure emulate per i segnali modulati in QAM. Dispone anche della funzione VSAT che facilita il puntamento delle antenne sat bidirezionali. Il DL3 misura: - i livelli di potenza compresi tra 20 e 126 dbµv, gamma di valori che va dal segnale direttamente fornito da un antenna ricevente a quello in uscita di amplificatori e centralini, collocati alla testa della rete di distribuzione dell impianto centralizzato; - il rapporto SNR (C/N) per valutare la quantità di rumore che accompagna il segnale disponibile; - il margine di rumore per stimare il margine di perdita di potenza che il segnale ricevuto può avere per effetto delle condizioni atmosferiche e dell invecchiamento dei componenti dell impianto; - il tasso di errore BER dei canali digitali prima (bber) e dopo (aber) lo stadio di Viterbi per avere una chiara indicazione della qualità di ricezione del flusso di dati digitali. Include un analizzatore di spettro con grafica ad alta risoluzione che si setta automaticamente sulle migliori condizioni di analisi, ma consente la regolazione della risoluzione d ampiezza sui valori 1, 2, 3, 5, 10 db/divisione. La visualizzazione dello spettro può avvenire sia nel modo bianco pieno sia nel modo solo contorni. Quest utima modalità è quella che tipicamente viene utilizzata negli analizzatori di spettro A B C D E F G 8 Fig. 1 - Utilizzando i tasti freccia in su e in giù si può navigare tra i vari menù dello strumento a cominciare dalla scelta del tipo di segnale da misurare a, per passare poi alla selezione del canale che può avvenire scegliendolo tra quelli memorizzati in due modi (dal piano e nome di memoria b oppure direttamente dalla lista dei programmi c ). Si può ancora scegliere un preciso canale e la sua frequenza d (per i canali classificati nelle canalizzazioni tv di tutti gli standard mondiali) e accedere direttamente alla frequenza di canali non standardizzati e, al symbol rate dei canali digitali f e alla scelta dell oscillatore locale dell LNB g. 4 SPECIALE ROVER

4 7 Fig. 2 - La pulsantiera del DL3 è protetta da polvere, pioggia e schock meccanici; dispone di 18 tasti multifunzione che permettono di operare in due modi, selezionando direttamente la funzione desiderata oppure passando da una funzione all altra navigando tra gli schermi visualizzati sul display. Alcuni tasti hanno funzioni aggiuntive attivabili premendo il tasto per due secondi. professionali. Inoltre, grazie alla funzione max hold lo spettro memorizza il picco massimo di segnale che si è avuto durante il puntamento di un antenna o durante la regolazione del centralino, aiutando l operatore a ricercare nuovamente quella condizione favorevole per fissarla. Sono disponibili anche due marker per misure di differenza di frequenza/ampiezza 8 Fig. 3 - Modalità di misura BASE ; si ha in alto la serie di parametri relativi al canale che si stà misurando mentre, in basso, appare solo l indicazione della potenza. e di larghezza di banda del canale digitale in alternativa al symbol rate. Lo strumento dispone di tre modi d uso, concepiti per facilitare l accesso alle funzioni e ottenere rapidamente risultati significativi. Il modo base (fig.3) mostra il risultato della misura di potenza media. Il modo semplice (fig.4) mostra i valori 8 Fig.4 - Modalità di misura SEMPLICE ; si aggiungono in basso i valori di Potenza, rapporto SNR (MER), bber, aber e una barra analogica (sulla destra) che indica la qualità complessiva del segnale. di misura della potenza, del rapporto SNR, del BER prima e dopo Viterbi, del margine di rumore e aggiunge un indicatore di qualità del tipo fail-marg-pass ovvero segnale scarso segnale non stabile segnale buono. Il modo completo (fig.5) aggiunge a centro del display tutte le indicazioni significative sul bouquet/programma ricevuto, sui parametri di trasmissione (FEC, symbol rate, network name, bouquet name, sistema di codifica). Il DL3 può generare i comandi DiSEqC per 4 diversi tipi di impianto: a per i commutatori e multiswitch a quattro ingressi, b per i multiswitch a 8 ingressi, c per sistemi a 12 ingressi e d per multiswitch a 16 ingressi. Tutto in una schermata L analizzatore di segnali TV DL3 visualizza in una sola schermata ben 15 diverse indicazioni relative a tutti i parametri del programma corrente e ai risultati di misura. Grazie a questa caratteristica si ottengono contemporaneamente tutte le informazioni sulla qualità del canale ricevuto senza dover intervenire sullo strumento per l attivazione di altri pannelli o schermi di misura. Nella visualizzazione si ottengono le seguenti informazioni (vedi fig.6), modo 7 Fig. 5 - Modalità di misura COMPLETA, si aggiunge una tabella al centro del display che riporta tutti i risultati delle misure sovrapposta alle immagini digitali MPEG del programma corrente. Da evidenziare la misura di C.S.I. che è molto importante per i segnali digitali terrestri in quanto indica la percentuale di portanti COFDM non utilizzabili perché deteriorate in seguito a disturbi, echi, assorbimenti in banda e tutti i fenomeni tipici di degrado dei segnali digitali DTT. Un buon segnale DTT deve avere un C.S.I. non superiore al 35/40%. SPECIALE ROVER 5

5 Le misure 7 Fig. 6 - Schermo dello strumento DL3 nella modalità SEMPLICE e indicazioni sui valori indicati nelle varie sezioni del display. 8 Fig. 7 - Il DL3 si può trasformare in riflettometro per la misura automatica della distanza di corto circuito o di interruzione di un cavo coassiale. 8 Fig. 8 - Con l ausilio di un generatore di rumore CNG 70 o CNG 80, è possibile analizzare e regolare amplificatori, filtri di canale e di banda, e valutare splitter, derivatori e prese tv. 8 Fig. 9 - Il DL3 può eseguire la ricerca e la selezione automatica di canali TV analogici e digitali. 5 Fig La funzione Bar Scan e Tilt permette di visualizzare contemporaneamente il livello di tutti i canali analogici e digitali distribuiti nell impianto tv. In questa immagine sono visualizzati i livelli di 37 canali analogici e 1 canale DTT (laddove è visualizzato il marker CAN5). di ricezione (che può essere AN.TV, QAM, COFDM, AN.SAT, QPSK, FM RDIO, DAB secondo il tipo di segnale da analizzare), il piano di memoria selezionato tra i 99 disponibili, il numero di programma memorizzato nel piano di memoria selezionato, il canale memorizzato (per quelli che seguono una canalizzazione standardizzata come i canali tv terrestri), la presenza di tensione di telealimentazione sull ingresso dello strumento, la frequenza del canale sotto misura (la frequenza centrale del canale tv nel 6 SPECIALE ROVER

6 8 Fig Visualizzazione della banda relativa al canale di ritorno per la regolazione di centrali CATV nella banda 5-65 MHz. 8 Fig Lo strumento si trasforma in un generatore di pattern video per facilitare la taratura di modulatori RF. 8 Fig Con la funzione VIDEO LINE si possono visualizzare i segnali di test trasmessi nell intervallo verticale. 8 Fig La visualizzazione dell impulso di sincronismo di un segnale TV, permette di ottimizzare la regolazione del livello di uscita degli amplificatori. 8 Fig Se il broadcaster trasmette un servizio di teletext le relative pagine si possono visualizzare sullo schermo dello strumento impostandone anche la trasparenza rispetto alle immagini tv. 8 Fig Analisi di spettro ad alta risoluzione nella modalità piena. Il segnale visualizzato è relativo ad un canale COFDM. caso di un segnale DTT COFDM), il livello di potenza misurato in dbµv, il rapporto SNR (corrispondente al MER), il bber prima dello stadio di Viterbi per la correzione degli errori, il tasso aber dopo questo stadio, il risultato del test FAIL- MARG-PASS, e due barre analogiche che indicano la potenza media del segnale ricevuto (sulla sinistra) e la sua qualità (sulla destra). Altre misure e funzioni L analizzatore di segnali TV DL3 è dotato di numerose funzioni e modalità di misura aggiuntive che permettono di avere un quadro dettagliato sulla qualità del segnale misurato che, oltre ad agevolare l analisi dei segnali ricevuti, permettono di compiere test e verifiche anche sui componenti dell impianto come i cavi coassiali e i filtri di canale o di banda. Con l impiego di un generatore di rumore si possono eseguire prove di riflessione (fig.7) per le linee in cavo coassiale degli impianti tv, oppure regolare le curve di risposta di amplificatori e filtri (fig.8) nonché eseguire test di qualità sui componenti passivi dell impianto come splitter, derivatori e prese tv. Lo strumento è anche in grado di eseguire la ricerca automatica dei canali tv analogici e digitali (fig.9), visualizzare contemporaneamente il livello di uscita di tutti i canali distribuiti nell impianto (fig.10), analizzare i canali di ritorno (fig.11), generare segnali di test come monoscopio per agevolare la regolazione e taratura di modulatori RF (fig.12), analizzare e visualizzare le righe video che trasportano i segnali di test per le verifiche di qualità durante le normali trasmissioni tv (fig.13), visualizzare l impulso di sincronismo (fig.14) e anche le pagine del teletext (fig.15). Più specificatamente, per i segnali DTT l analizzatore di spettro ad alta risoluzione integrato nel DL3 consente di visualizzare lo spettro di un canale COFDM sia nella modalità piena (fig.16) sia nella modalità contorno (fig.17), ovvero nel modo classico con cui gli analizzatori di spettro professionali SPECIALE ROVER 7

7 Le misure 8 Fig Analisi di spettro ad alta risoluzione nella modalità contorno che è la stessa che viene utilizzata negli analizzatori di spettro professionali. 8 Fig Con la funzione MAX HOLD (memoria di picco) si può memorizzare il livello massimo raggiunto dal segnale (in alto) durante un puntamento d antenna o durante una regolazione. A 8 Fig Visualizzazione della lista dei servizi/programmi, tracce audio disponibili, PID audio, video, codifica, di un multiplex digitale DTT. B 8 Fig Rappresentazione della costellazione di un canale DTT (COFDM 64QAM). 8 Fig. 21a e b - La funzione SAT POINT permette di regolare velocemente e con accuratezza il puntamento di un antenna parabolica: a) il segnale al suo massimo livello raggiunto, b) il segnale durante il puntamento in una posizione nella quale il segnale non è massimo. 8 Fig Con la funzione V-SAT si possono puntare facilmente antenne paraboliche bidirezionali per avere il massimo rendimento in ricezione e trasmissione. visualizzano i segnali. Vi è inoltre la possibilità di memorizzare lo spettro nelle sue condizioni di massimo livello (fig.18) pur mantenendo l analizzatore di spettro in funzione per agevolare il puntamento di antenne, o eseguire confronti tra segnali durante la messa a punto dell impianto. Dal canale digitale DTT sintonizzato vengono anche estratte le informazioni aggiuntive relative alla lista di servizi e programmi MPEG (fig.19). Lo strumento dispone anche dell analizzatore della costellazione che permette di evidenziare a colpo d occhio eventuali grandi livelli di degrado dei segnali ricevuti (fig.20). Il DL3 permette inoltre di puntare con accuratezza le antenne paraboliche grazie alla funzione SAT POINT (fig.21a e b) che esegue la predisposizione automatica dell analizzatore di spettro per avere la migliore visione dei canali durante il puntamento e, insieme alla funzione MAX HOLD, permette di memorizzare qual è stato miglior risultato ottenuto con una accuratezza di livello di 0,1 db agevolando il tecnico nel ricercare quel punto nel quale si ha la massima ricezione di segnale. Infine, per chi si occupa di impianti SAT bidirezionali con la tecnica V-SAT lo strumento permette di restringere la banda di risoluzione dell analizzatore di spettro per individuare il beacon del transponder V-Sat (fig.22) e ottimizzare il puntamento dell antenna per il massimo rendimento possibile in ricezione e trasmissione. 8 SPECIALE ROVER

8 Convergenza digitale Trasmissione Con quasi quattro ore trascorse in media ogni settimana davanti al televisore, gli italiani svettano al primo posto in Europa per tempo dedicato all intrattenimento Tv. Una fedeltà a lungo mal ripagata dall esigua offerta di canali e da una, non sempre impeccabile, qualità dei programmi trasmessi che solo negli ultimi anni hanno subito un miglioramento di qualità. Grazie al digitale, oggi la televisione ha ampliato le potenzialità, trasmettendo centinaia di canali attraverso tecnologie e standard differenti: via etere, in forma analogica e digitale, via satellite e tramite reti a larga banda Il sistema televisivo, dalla sua invenzione fino ad oggi, è stato perfezionato grazie ad alcune innovazioni tecnologiche di grandissimo rilievo, come l introduzione del colore, l avvio del teletext con la possibilità di trasmettere informazioni aggiuntive sui segnali Tv analogici, l impiego dei satelliti di telecomunicazioni, per scambiare filmati tra emittenti e redazioni giornalistiche televisive fino alla trasmissione diretta dei programmi Tv verso le case dei telespettatori (ricezione Direct To Home o DTH). Oggi, le principali innovazioni derivano dalla codifica digitale dei segnali televisivi, artefici della convergenza i principali mercati dell elettronica di consumo come Tv, PC e telefonia, permettendo al segnale televisivo di raggiungere qualunque periferica dotata di schermo idoneo: dal semplice televisore, ai computer da tavolo e portatili, fino agli attuali videofonini cellulari. SECAM NTSC PAL Rappresentazione dell immagine 8 Fig. 1 Con la TV digitale gli standard PAL-Secam-Ntsc non esisteranno più, ci sarà un unico standard Europeo DVB-T Alle origini del sistema televisivo c è l idea fondamentale di rappresentare l immagine ottica con un segnale elettrico equivalente, utilizzando un trasduttore ottico-elettrico che poi diventò la telecamera. L immagine inquadrata da questo trasduttore era sottoposta a scansione in ogni suo punto, generando un segnale elettrico proporzionale alla quantità di luce. Dal complesso d informazioni ottenibili si potevano, così, descrivere le immagini in forma elettrica ottenendo un segnale idoneo ad essere trasmesso via radio verso un secondo trasduttore, il televisore, chiamato a svolgere poi il compito inverso: restituire l immagine originale rappresentandola su uno specifico schermo luminoso, il tubo catodico. Questo sistema nella sua essenza è usato, tuttora, per le trasmissioni televisive terrestri analogiche con qualunque standard Tv colore Pal, Secam, Ntsc e norma di trasmissione A, B, C, D, E, F, G, H, I, K, K1, L, M, N (in Italia sono utilizzate le norme B per i canali VHF e G per quelli UHF), con differenti tipi di modulazione AM o FM ( in Italia si usa la modulazione AM-TV) L introduzione del Teletext (ossia della versione Italiana Televideo) rappresentava un primo passo verso l impiego del televisore come sistema di ricezione e visualizzazione d informazioni diverse da quelle di semplice intrattenimento. I limiti tecnologici del sistema analogico non permettevano ulteriori evoluzioni e innovazioni, oggi invece possibili grazie all impiego delle tecniche digitali di trasmissione. Più programmi sulla stessa frequenza Con l avvento della Tv digitale, le tecniche utilizzate per generare il segnale televisivo, trasmetterlo, riceverlo e rappresentarlo sullo schermo del televisore si sono evolute notevolmente, al punto di poter convogliare più programmi televisivi sulla stessa frequenza di trasmissione, aggiungendo ulteriori informazioni numeriche destinate a servizi aggiuntivi, anche di tipo interattivo, molto più potenti del semplice televideo. Tuttora, il televisore analogico presente in ogni casa viene utilizzato nel suo compito essenziale di visualizzatore di immagini televisive mentre le evoluzioni nelle trasmissioni televisive portano nelle nostre case segnali di diversa natura, analogici e digitali, utilizzando diversi mezzi di trasmissione/ricezione via satellite, via ter- SPECIALE ROVER 9

9 Trasmissione VIDEO AUDIO TELETEXT SOTTOTITOLI DATI flusso numerico Fig. 2 Un canale DTT oltre ai programmi Tv può trasportare segnali digitali o dati aggiuntivi restre, via cavo/fibra ottica e ora anche via rete telefonica. La conoscenza dei diversi segnali e mezzi di trasmissione è oggi indispensabile per farli convivere nello stesso impianto Tv insieme agli ultimi arrivati, ossia ai segnali digitali DTT della televisione digitale terrestre. Trasmissione, cambia il modo e lo standard L introduzione delle nuove tecniche digitali trasforma il modo con cui i programmi televisivi vengono generati, trattati e trasmessi via etere. La trasformazione più importante riguarda la modalità di trasmissione che, in Italia passa dalla modulazione di ampiezza AM-TV alla modulazione digitale multiportante codificata COFDM. Altre importanti differenze riguardano TS trasmettitore tv terrestre lo standard di immagine che in Italia passa dal formato analogico PAL a quello digitale Mpeg-2 mentre la norma B/G, rispettivamente per i canali VHF e UHF, che definisce livelli e differenze di frequenza tra le portanti video, audio e colore perde completamente il suo significato. Infatti, la digitalizzazione dei segnali elimina le differenze tra le norme di trasmissione (standard CCIR) adottate dai vari paesi, comprendendo anche le norme relative ai sistemi colore Pal, Secam e Ntsc (fig. 1). Unico flusso di trasporto I segnali originali video, colore, sincronismi, audio stereo, teletext, sono inclusi nella loro forma binaria in un unico flusso numerico di trasporto, denominato program stream o PS. Più programmi Tv digitali possono trovare posto in un 7 Fig. 3 Sul sito dell organizzazione DGTVi si possono trovare gli elenchi e le mappe aggiornate dei trasmettittori e ripetitori TV dei vari operatori Italiani che trasmettono già in modo digitale DTT CANALE DTT la cui applicazione prin- cipale è quella di far transitare segnali Tv digitali insieme ad altre informazioni aggiuntive sui programmi (guida ai programmi o EPG, accesso condizionato o CA, ecc.). In un canale DTT si possono trasportare anche informazioni diverse da quelle televisive. Ad esempio si potrebbe utilizzare un canale DTT per trasmettere solamente dati, oppure una combinazione di dati e programmi Tv digitali, ai cui si possono aggiungere anche programmi radio o musicali digitali, ecc. Esistono applicazioni in grado di utilizzare parte della banda di un canale Tv DTT e sostenere così i canali di download del sistema mobile GPRS e altre applicazioni allo scopo di diffondere, insieme ai programmi Tv, anche le informazioni riservate ai servizi pubblici. Efficace per il trasporto dati Il canale Tv digitale è un mezzo versatile per trasmettere dati, Tv e servizi. Nell ambito del broadcasting televisivo, le innovazioni tecnologiche portate dal sistema digitale terrestre permettono di associare ai programmi Tv un canale dati bidirezionale asimmetrico, con modalità tali da permettere un interazione tra utente e programma Tv, realizzando di fatto, quella che viene definita TV interattiva. Mentre la televisione analogica svolge essenzialmente un servizio di diffusione di programmi unidirezionale dall emittente all utente, la televisione digitale, essendo dotata di canale di ritorno si presenta come il mezzo ideale per diffondere programmi e servizi nei quali è possibile l interazione da parte dell utente. Inedite prospettive unico flusso di trasporto transport stream o TS. Il flusso numerico TS si può assimilare ad un canale dati universale (fig. 2) Rispetto agli attuali canali Tv analogici, quelli in DTT evidenziano nette e importanti differenze sia nella struttura delle trasmissioni sia nelle potenzialità di sviluppo. Le emissioni analogiche non avrebbero certo permesso un salto evolutivo così importante. 10 SPECIALE ROVER

10 Per avere un quadro di raffronto tra le diverse tecnologie nella tabella 1 riportiamo le principali differenze tra la televisione terrestre analogica e quella digitale terrestre. Le trasmissioni di programmi televisivi digitali avviene, già da tempo, attraverso i satelliti geostazionari. Le trasmissioni digitali via satellite condividono con quelle DTT la stessa matrice fissata dal DVB, per garantire l interoperabilità tra i sistemi. Entrambi utilizzano la codifica Mpeg-2 e producono un flusso di trasporto TS che contiene le informazioni relative a più programmi Tv, radio e dati. Ciò che cambia è il mezzo nel quale le trasmissioni vengono effettuate e dove le onde elettromagnetiche si propagano, come pure diversa è la distanza che intercorre tra la stazione trasmittente e quella ricevente. Queste differenze hanno anche determinato scelte in relazione al tipo di modulazione da impiegare e alla larghezza di banda del canale di trasmissione utilizzabile (fig. 4). Pur essendo entrambi i segnali Tv digitali Mpeg-2, quelli satellitari sfruttano canali fino a 4 volte più larghi di quelli terrestri (33 contro 8 MHz). Nella tabella 2 abbiamo riassunto tutte le diverse caratteristiche dei due segnali riportando solo le informazioni più importanti tra cui anche il numero di programmi Tv ricevibili da ogni canale/transponder. In aggiunta, si possono distinguere ulteriormente i due segnali, quello satellitare e quello terrestre, per il diverso modo con cui vengono captati. Il segnale satellitare deve essere perfettamente a vista ottica, non devono cioè frapporsi ostacoli tra il dispositivo trasmittente (satellite) e quello ricevente (parabola). Distanze e antenne diverse Il segnale digitale via satellite è trasmesso da molto lontano (circa chilometri dalla Terra) e richiede un puntamento preciso, perché il segnale è molto direttivo e basta spostare l antenna di pochi gradi per ottenere l azzeramento del segnale. Il segnale digitale terrestre è trasmesso da distanze più brevi (da poche unità ad alcune decine di chilometri) e utilizza antenne di trasmissione e di ricezione meno direttive, ossia meno critiche per il puntamento, anche grazie al fatto che possono sfruttare convenientemente le riflessioni di segnale dell ambiente circostante. Puntando un antenna parabolica si potrà constatare che l angolo di ricezione del segnale è veramente molto stretto (pochi gradi) sia in senso verticale sia in senso orizzontale. Puntando un antenna Tv terrestre (tipo Yagi) si ha, invece, un campo molto più ampio (tipicamente ± 30 gradi in assenza di superfici riflettenti nell ambiente circostante) entro cui il segnale è ricevibile. La sintonia di entrambi i segnali digitali è frutto di un processo complesso, in cui il decoder estrapola dalle informazioni ricevute i dati relativi alla composizione del bouquet di programmi trasmessi su un canale, ossia su una frequenza di trasmissione/ricezione, per poi renderli disponibili sotto forma di segnali audio e video analogici. Il processo è lo stesso per i due segnali, perché la parte più interna del decoder elabora segnali TS-Mpeg2 (Transport Stream Mpeg-2) con una conformazione sostanzialmente identica, anche se non mancano le varianti nel sistema di codifica e con eccezione del numero di programmi trasmessi per ogni canale. TAB. 1 Principali differenze tra trasmissioni TV terrestri analogiche e digitali in Italia TV analogica terrestre TV digitale terrestre Standard di trasmissione/ricezione PAL DVB-T Frequenze operative Da 40 a 862 MHz Da 40 a 862 MHz Larghezza di banda del canale 7/8 MHz (VHF/UHF) 7/8 MHz (VHF/UHF) Modulazione AM-TV COFDM N programmi TV per canale 1 4/6 (nota1) Formato immagini video CVBS videocomposito MPEG-2 Formato suoni audio Audio analogico MPEG-1 layer 2 Ricevitore necessario Televisore PAL, Videoregistratore PAL Decoder DTT (con uscita analogica PAL nella fase transitoria), televisori con decoder DTT integrato Tipo di antenna ricevente fissa Yagi, Log-periodica, a pannello Yagi, Log-periodica, a pannello Ricezione portatile Ricezione mobile La qualità delle immagini dipende dalla posizione dell antenna a stilo ed è influenzata dalle persone che si muovono nell ambiente Praticamente impossibile per la continua variazione della qualità di immagini e suoni La qualità delle immagini è costante se l intensità del segnale è sopra la soglia di ricezione del decoder La qualità è costante se l intensità del segnale, pur variando, rimane sopra la soglia di ricezione del decoder. Si può degradare solamente se i cammini multipli e le riflessioni d ambiente creano ritardi che cadono fuori dall intervallo di guardia Collegamento Telefonico No Sì (servizi interattivi), No (free-tv) Nota 1 per avere una qualità paragonabile al migliore PAL. Si possono avere più programmi per canale accettando un degrado di qualità delle immagini SPECIALE ROVER 11

11 Trasmissione DTT frequenze = MHz 1 canale = 7/8 MHz modulazione = COFDM SAT satellite trasmettitore tv terrestre frequenze = MHz 1 canale = MHz modulazione = QPSK Reti alternative Oltre alle trasmissioni via satellite e via terrestre, per i programmi Tv digitali interattivi si può ricorrere alle reti a larga banda, in cavo/fibra ottica (CATV e tecnologie evolutive) e alle reti telefoniche (ADSL o superiori). Le trasmissioni via cavo si sono diffuse nel nostro paese, limitatamente ad alcune zone che per vari motivi sono state più favorevoli allo sviluppo di questo tipo di infrastruttura. Da un punto di vista strettamente tecnico la trasmissione via cavo di programmi TV digitali viene fatta su reti proprietarie, sfruttando la capacità di trasporto di fibre ottiche per le dorsali più lunghe (a fronte della minore atte- 8 Fig. 4 Differenze principali tra segnali TV terrestri e TV satellite TAB. 2 Differenze tra TV digitale terrestre e satellite TV digitale via satellite TV digitale via terrestre Standard di trasmissione/ricezione DVB-S DVB-T Antenna ricevente Parabolica Yagi, log-periodica, a pannello Frequenze operative Da 950 a 2150 MHz Da 40 a 862 MHz Larghezza di banda del canale 27/33/36 MHz 7/8 MHz (VHF/UHF) Modulazione digitale QPSK COFDM N programmi TV per canale 8/10 4/6 (nota1) Formato immagini video MPEG-2 MPEG-2 Formato suoni audio MPEG-1 layer 2 MPEG-1 layer 2 Influenza da parte di ostacoli Ricezione portatile Ricezione mobile Oscuramento del segnale se si interpone qualunque tipo di ostacolo; ci deve essere la vista ottica tra satellite e antenna ricevente È possibile solo se l antenna rimane orientata stabilmente Molto difficile, su navi e imbarcazioni ci sono sistemi complessi che permettono di mantenere l antenna puntata sul satellite anche con il movimento del mare Il trasmettitore può non essere in vista ottica con l antenna ricevente. Si può avere unabuona ricezione anche in presenzadi ostacoli e di riflessioni, se il segnale ha una potenza adeguata È possibile anche se l antenna si muove Possibile a qualunque velocità di spostamento nelle zone servite da segnali DTT di potenza adeguata Collegamento telefonico Sì (pay-tv), No (free-tv) Sì (servizi interattivi), No (free-tv) Nota 1 per avere una qualità paragonabile al migliore PAL. Si possono avere più programmi per canale accettando un degrado di qualità delle immagini 12 SPECIALE ROVER

12 0 db -10 db -13 db ampiezza nuazione offerta rispetto ai cavi coassiali) e dei cavi coassiali per gli allacciamenti d utente. Sono sempre più numerosi, tuttavia, i casi in cui la fibra ottica arriva direttamente nelle case degli utenti. La rete via cavo/fibra permette di ottenere flussi di trasporto tipici di 10 Mb/s verso l utente, con un canale di ritorno di 2 Mb/s. Grazie a queste peculiarità le reti Tv via cavo assumono oggi funzionalità più strettamente collegate alla trasmissione dati, sfruttando la capacità del canale per trasmettere sia programmi televisivi sia servizi interattivi a larga banda. Oltre alla Tv via cavo si sta diffondendo nel mondo anche la trasmissione di programmi Tv su reti IP Internet Protocol. Ciò, è dovuto alle migliori prestazioni portante video larghezza di banda del canale AM-TV portante audio mono portante audio stereo delle attuali reti telefoniche grazie all introduzione di tecnologie di trasmissione avanzate come l ADSL e all evoluzione dei sistemi di compressione video con tre sistemi oggi in uso: Mpeg-2, Mpeg-4 TAB. 3 frequenza 8 Fig.5a - Un segnale tv terrestre analogico è costituito da una portante modulata in ampiezza dal segnale video (modulazione AM-TV) e da due sottoportanti audio modulate in FM (mono e stereo). -3 db ampiezza larghezza di banda del canale digitale 7 Fig.5b- Un segnale tv digitale, sia satellitare DVB-S che terrestre DVB-T è caratterizzato da una distribuzione uniforme di energia all interno di tutta l intera banda del canale (7-8 MHz se DVB-T oppure 25 MHz per canali DVB-S MCPC e 2 MHz per quelli SCPC). frequenza Caratteristiche indicative delle tecnologie di trasmissione a larga banda Tecnologia Velocità Lunghezza massima della connessione ADSL 0,1 2 Mb/s < 10 km SDSL 2 8 Mb/s < 5 km VDSL > 20 Mb/s < 2 km Fibra ottica > 1 Gb/s > 10 km TV via cavo 0,1 5 Mb/s < 10 km Fonte: DTI Broadband and Related Technology sett.2003 e WM9. Tra questi si stanno affermando i sistemi che richiedono velocità di trasmissione più contenute come Mpeg-4 e WM9. Mpeg-2 rimane, per ora, il sistema di riferimento per ottenere una qualità di livello broadcast. Si stanno affacciando possibili sistemi alternativi e evolutivi tra i quali sarà scelto il diretto successore dell Mpeg-2 che utilizzerà sistemi più efficienti di compressione che favoriranno l introduzione di programmi tv ad alta definizione Ampia flessibilità di fruizione Sono svariate le modalità di fruizione dei programmi e dei servizi trasmessi tramite IP: con un computer dotato di modem, con un Tv collegato ad un modem esterno oppure con un home gateway - ovvero un interfaccia tra la rete esterna e un sistema multimediale domestico integrato, con tutte le apparecchiature multimediali della casa interconnesse tra loro. La trasmissione di programmi via IP permette anche di offrire contenuti a richiesta (ad esempio film), attraverso i server predisposti oppure giochi da fruire off-line, con un interattività di tipo locale. Passando a sistemi superiori, che utilizzano reti dati più veloci dell ADSL, è possibile aumentare notevolmente la quantità di dati trasmessi per secondo, superando i 20 Mb/s. in questo modo si possono gestire servizi più avanzati su richiesta (video on demand o VOD) e connessioni a Internet veloci, destinati anche ad aziende, comunità e alberghi. Sono altresì in fase di sperimentazione diverse tecnologie a larga banda, delle quali riportiamo, in tabella 3, una sintesi delle caratteristiche. SPECIALE ROVER 13

13 Ricezione Quali segnali in antenna La ricezione della Tv digitale terrestre utilizza impianti d antenna del tutto simili a quelli già impiegati per la normale Tv analogica. Il segnale digitale richiede però meno potenza e sopporta maggiormente l influenza del rumore rispetto al segnale analogico. I requisiti di qualità che deve garantire un impianto di ricezione, trattamento e distribuzione dei segnali DTT sono stati fissati con norme specifiche sugli impianti, facenti parte della serie europea EN 50083, tradotte in italiano dal CEI e disponibili per l acquisto nei punti vendita convenzionati. Lo stesso CEI ha realizzato la guida CEI che riunisce tutte le principali indicazioni normative per facilitare la progettazione e la realizzazione degli impianti TV nel rispetto della regola d arte. Per riassumere i concetti importanti relativi alla ricevibilità dei segnali tv possiamo dire che, nel caso di ricezione di tipo fisso (esistono per i segnali DTT anche le modalità di ricezione portatile e mobile che non sono oggetto di questo fascicolo), i segnali TV per essere ricevuti, trattati e distribuiti devono giungere all antenna ricevente con un campo elettromagnetico superiore ad un valore minimo che per i segnali DTT trasmessi in banda IVª è pari a 53 dbµv/m con un rapporto C/N di 20 db (secondo le specifiche TR per una ricezione buona corrispondente al raggiungimento del 95% delle località comprese nell area di copertura) mentre per i segnali TV analogici della stessa banda si deve avere un livello superiore a 65 dbµv/m (secondo la raccomandazione ITU BT417-5). Il dif- TAB. 1 Parametro ferente comportamento dei due segnali trasmessi via etere richiede di fatto una minore potenza di trasmissione per i segnali DTT rispetto ai segnali analogici trasmessi in banda IVª. Questo dato è valido per la ricezione fissa mentre la potenza dei segnali DTT dovrebbe essere aumentata considerevolmente nel caso si debba garantire la buona ricezione con apparecchi portatili e mobili. Ricezione a Soglia Nella ricezione dei segnali Tv analogici il degrado della qualità di ricezione viene percepita con una proporzionale decadenza della qualità dell immagine. Secondo le norme, un segnale Tv analogico deve arrivare al ricevitore con un rapporto portante/rumore C/N Carrier/ Noise minimo di 44 db corrispondente ad una qualità buona che corrisponde ad un grado 4 della scala di qualità soggettiva delle immagini tv a 5 livelli fissata dall ITU-R. Se questo rapporto diminuisce di valore si ha un aumento dell effetto neve sulle immagini Tv che tuttavia rimangono ancora decifrabili fino a quando il televisore riesce ad agganciare i sincronismi. Con i segnali digitali, il comportamento è completamente diverso. Il segnale digitale mantiene una qualità dell immagine buona, sotto molti aspetti migliore del Campi minimi teorici per la ricevibilità di un segnale DTT secondo la guida CEI Guadagno di antenna Perdita di collegamento Campo elettromagnetico minimo (CEI 100-7) Segnale minimo all ingresso del ricevitore 200 MHz 7 db 2 db 38 dbµv/m 31 dbµv 500 MHz 10 db 3 db 44 dbµv/m 31 dbµv 800 MHz 12 db 5 db 48 dbµv/m 31 dbµv segnale analogico, fino a quando raggiunge una zona critica dove un piccolo peggioramento del rapporto segnale - rumore C/N fa sì che l immagine diventi del tutto indecifrabile (le immagini si vedono bene fino alla zona critica e poi non si vedono più). Maggiore è la capacità di recupero degli errori del sistema digitale, più è robusta la modulazione usata, più la curva di ricezione del segnale digitale rappresentata in figura 2 si sposta a sinistra. Osservando questa figura si può notare una curva rossa relativa al segnale analogico, una curva nera relativa al segnale digitale 64QAM 3/4 e una curva verde che è quella relativa ad un segnale digitale che impiega la modulazione QPSK 1/2, la più robusta che si può adottare nel sistema DTT. Nei segnali digitali la differenza fra il livello del segnale ricevuto e il livello di segnale dove comincia la zona critica viene solitamente chiamato margine di decodifica ed è espresso normalmente in db. Rumore impulsivo I sistemi televisivi analogici, per ottenere immagini di qualità, devono ricevere un segnale migliore di quello necessario al sistema DTT. Per contro, gli stessi segnali analogici dimostrano una spiccata sensibilità a disturbi elettrici come quelli generati dall accensione/spegnimento di lampade, dalla rotazione dei motori di elettrodomestici, dal sistema di accensione delle automobili, dai segnali prodotti dai telefoni cellulari, ecc. In presenza di questi disturbi, classificabili come elementi di rumore impulsivo, la qualità dell immagine peggiora gradualmente fino a rendere non intelligibile anche il 14 SPECIALE ROVER

14 - 2 db 500 MHz G = 7 db 200 MHz 10 mt - 2 db banda IIIª G = 10 db 500 MHz 10 mt - 3 db DTT 8 MHz 8k-64QAM-2/3 38 dbµv/m 42 dbµv/m (70%) 48 dbµv/m (95%) DTT 31 dbµv (min) 34 dbµv (70%) 40 dbµv (95%) C/N = 20 db banda IIIª banda IVª 10 mt - 3 db DTT 8 MHz 8k-64QAM-2/3 G = 12 db 800 MHz 10 mt - 5 db segnale televisivo analogico. Il miglioramento della qualità degli elettrodomestici, l applicazione delle norme EMC, la produzione di autovetture con circuiti di accensione schermati, ecc. hanno fortemente diminuito la creazione di rumori impulsivi presenti nell ambiente interno e esterno ma il fenomeno non è scomparso. Anche la ricezione di segnali DTT risente di questa problematica, per altro non più di quanto sia riscontrabile con i sistemi analogici con la differenza che sulle immagini analogiche si hanno puntini e disturbi sulle immagini e sui suoni senza perdere la loro decifrabilità se non quando i disturbi raggiungano livelli di interferenza non accettabili. Nella ricezione digitale, il rumore impulsivo quando raggiunge un livello di disturbo tale da rendere inefficienti i sistemi di correzione degli errori dei decoder, causa alcuni fenomeni sulle immagini e sull audio dei programmi che si stanno ricevendo quali rumori sul suono, squadrettature sul video fino ad arrivare, nei casi peggiori, al momentaneo congelamento dell immagine sul video e all interruzione temporanea dei suono. banda IVª 31 dbµv (min) 34 dbµv (70%) 40 dbµv (95%) DTT C/N = 20 db 44 dbµv/m 47 dbµv/m (70%) 53 dbµv/m (95%) banda Vª G = 12,7 db b IIIª qualità immagine 10 mt -1,2 db buona G = 12 db 800 MHz 10 mt - 1,9 db mediabanda IIIª scarsa 10 mt - 5 db banda Vª 48 dbµv/m 51 dbµv/m (70%) 57 dbµv/m (95%) DTT G = 12,7 db b IIIª 10 mt -1,2 db G = 11,7 db b IVª 55 dbµv/m AM-TV AM-TV margine di decodifica banda IVª G = 11,7 db b IVª banda IIIª 10 mt - 1,9 db AM-TV 65 dbµv/m 53 dbµv (min) C/N = 44 db AM-TV G = 9,7 db 7 Fig. 1 - I segnali TV per poter essere ricevuti devono giungere all antenna ricevente con un campo elettromagnetico minimo tale che, con una normale antenna e con un cavo coassiale lungo 10 metri, si produca al connettore di ingresso del decoder DTT un segnale superiore a 31 dbµv con un rapporto C/N di 20 db (specifiche TR ) oppure, all ingresso di un televisore analogico, un segnale di 53 dbµv con un rapporto C/N di 44 db (guida CEI 100-7) b Vª 10 mt - 2,3 db 55 dbµv/m AM-TV banda IVª COFDM QPSK COFDM 64QAM - 2/3 banda Vª G = 9,7 db 10 mt - 2,3 db AM-TV 70 dbµv/m AM-TV intensità del segnale 8 Fig. 2 - Curve 53 dbµv di ricevibilità (min) dei segnali Tv terrestri analogici (linea rossa), digitali DTT 64QAM 3/4 (linea C/N = nera) 44 dbe QPSK (linea verde). Un segnale analogico buono corrisponde ad un rapporto C/N compreso tra 40 e 46 db mentre un segnale digitale buono corrisponde al raggiungimento del 95% delle località comprese nell area di copertura. b Vª 65 dbµv/m AM-TV banda Vª 70 dbµv/m AM-TV SPECIALE ROVER 15

15 Distribuzione Ritocchi indispensabili La distribuzione dei segnali tv negli impianti individuali e collettivi oltre alle antenne riceventi richiede l impiego di apparecchiature aggiuntive come amplificatori, convertitori di frequenza, filtri, ecc. Si tratta di apparecchiature e accessori già impiegati per i segnali tv analogici che i costruttori hanno riprogettato o adattato comunque alle nuove esigenze dettate dalle differenti caratteristiche dei segnali digitali. Nella fase di transizione da analogico a digitale del sistema televisivo Italiano i segnali tv digitali DTT dovranno convivere con i segnali analogici AM-TV PAL fino a quando si avrà la fase terminale che determinerà lo spegnimento di tutti i trasmettitori tv analogici. La convivenza dei due segnali all interno di un impianto tv impone la conoscenza delle loro peculiarità e del loro diverso comportamento. Sottili differenze TAB. 1 I valori per la ricezione fissa I segnali digitali DTT, come possono giungere in antenna con un livello di potenza più basso rispetto a quello dei canali tv analogici, questa differenza la si può mantenere anche nel trattamento e nella distribuzione dei due diversi segnali se non vi è intermodulazione degli amplificatori di testa dell impianto. I segnali DTT sono influenzati dal rumore di fase e dalle interferenze impulsive che possono distruggere un numero considerevole di informazioni digitali al punto da non essere più recuperabili dal sistema di correzione errori dei decoder DTT. Ciò significa che, in alcuni casi, la ricezione è disturbata nonostante il segnale abbia un ottimo C/N e una potenza sopra soglia. I segnali digitali sono meno influenzati dal R.O.S. o Return loss rispetto a quelli analogici e rispetto ai canali digitali satellitari. I segnali analogici sono interferiti dai segnali digitali che hanno un livello eccessivo, pari o maggiore ai canali adiacenti analogici, producendo un effetto neve sulle immagini analogiche. Frequenza 200 MHz 500 MHz 800 MHz C/N (db) Segnale minimo al ricevitore (dbµv) Perdita di connessione (db) Guadagno di antenna (db) Campo minimo teorico Campo minimo per una ricezione al 70% accettabile (dbµv/m) Campo minimo per una ricezione al 95% buona (dbµv/m) Valori di campo minimo per la ricezione fissa di segnali DTT sulle diverse bande di frequenza (IIIª, IVª e Vª) considerando un C/N di 20 db, utilizzando antenne con i rispettivi guadagni di riferimento stabiliti dalla raccomandazione ITU 419 poste a 10 metri di altezza dal suolo e collegate ad un cavo coassiale le cui perdite sono indicate in tabella. I ricevitori DTT hanno una sensibilità migliore rispetto a quelli analogici, pertanto accettano segnali in ingresso molto più bassi di quelli che servono ad un normale televisore o ad un decoder satellitare. Le problematiche di ricezione Partendo dall antenna, le norme tecniche (CEPT, ITU, ETR e la guida CEI 100-7) indicano quali devono essere i requisiti dei segnali che raggiungono l antenna ricevente e che sono riassunti nella tabella 1. Un segnale DTT può non essere ricevibile essenzialmente perché è sotto soglia (sotto il margine di decodifica del decoder) o, comunque, molto vicino ad essa; questo si traduce in un BER che assume un valore superiore a quello considerato dalle norme come minimo, pari a 2E-4. La norma DVB-T definisce le condizioni di ricezione che si riferiscono a questo valore, condizioni che abbiamo riassunto nella tabella 2 dove, per le diverse configurazioni di trasmissione, si ha il rapporto C/N richiesto. Osservando la tabella 2 per un segnale DTT modulato 64QAM e un code rate 2/3, la soglia è fissata ad un rapporto di C/N pari a 17,1 db nelle condizioni di vista ottica in presenza di echi prodotti dall ambiente circostante (Rice). Possiamo quindi dire che la soglia corrisponde ad un BER di 2E-4, ovvero ad un C/N di 17,1 db. Bisogna considerare che in condizioni reali di funzionamento si possono avere fattori degradanti non evidenziati dalla misura di BER o di C/N, ma apprezzabili compiendo una misura 16 SPECIALE ROVER

16 di MER Modulation Error Ratio o di SNR. Gli strumenti analizzatori di segnali tv più completi oggi includono anche la misura di MER e di SNR. Qualità dei segnali alle prese tv Vi sono altri elementi con i quali si può indicativamente definire la soglia di riferimento al di sopra della quale un segnale DTT prelevato da una presa dell impianto tv è sicuramente ricevibile senza problemi e al di sotto della quale, pur essendo ancora ricevibile con un apparente buona qualità, la ricezione non è garantita nel tempo. La guida CEI 100-7, ad esempio, indica che i rapporto C/N di un segnale DTT prelevato ad una presa di utente debba essere di 27 db. Il livello, sempre secondo la guida CEI 100-7, deve essere superiore a 39 dbµv per canali modulati in 16QAM Terminale di Testa e un code rate di 3/4 o superiore a 45 dbµv per canali modulati in 64QAM e code rate di 2/3. La misura del BER indica l eventuale presenza di quei fenomeni degradanti che determinano una perdita eccessiva di dati. Il BER di un segnale DTT è meno influenzato, rispetto agli altri tipi di segnali, dalle riflessioni subite quando non vi è un perfetto adattamento di impedenza tra le componenti dell impianto (cavi, derivatori, divisori, prese tv); tuttavia le norme prescrivono un impedenza di 75 Ω, con una tolleranza massima di ±3 Ω. Il BER di un segnale DTT, invece, è maggiormente influenzato da alterazioni della curva di risposta dell impianto all interno della banda di un canale. Queste alterazioni possono avere origine in difetti di risposta dei filtri attivi di canale tv che si usano in un DTT 8 MHZ 8k - 64QAM - 2/3 centralino modulare, dalla scarsa pendenza dei filtri stessi, dall interferenza con i canali analogici causata da valori anomali di dislivello tra canali adiacenti e, infine, da una scarsa linearità della risposta in frequenza all interno della banda di un canale dell intero complesso amplificatori-rete dell impianto. La convivenza nell impianto L impianto di distribuzione è, di fatto, un sistema a banda larga nel quale devono convivere felicemente diverse tipologie di segnali: terrestri analogici AM-TV, digitali DTT e, spesso, anche quelli satellitari DVB-S. In un impianto collettivo che distribuisce segnali di diversa natura, compresi anche quelli DTT, questi segnali devono poter essere prelevabili alle prese tv dei singoli alloggi (fig. 2) con valori stabiliti dalle norme EN e indicati nella tabella 3. Si può notare che ad una stessa presa si potranno quindi avere segnali DTT più bassi di 12 db rispetto a quelli analogici. Tuttavia la norma consiglia di mantenere i canali DTT almeno 9 db sotto i canali adiacenti AM-TV. Per quanto riguarda il rapporto C/N dei segnali DTT, le norme CEI prescrivono un valore di 27 db. Tuttavia si possono utilizzare, con le dovute cautele, i dati riportati nella tabella 2 che 7 Fig. 1 - Seguendo le indicazioni delle norme tecniche si possono fissare i valori dei parametri di qualità più significativi che devono avere i segnali prelevabili dalle prese tv di un impianto. Nella figura sono riportati i valori indicati dalla Guida CEI e quelli descritti dal rapporto tecnico dell ETSI ETR Livello nominale dbµv (CEI 100-7) minimo 31 dbµv (TR ) C/N nominale 27 db (CEI 100-7) minimo 17,1 db (TR ) decoder DTT BER < 2E-4 SPECIALE ROVER 17

17 Distribuzione TAB. 2 Valori di C/N di dati. Tuttavia sono da prendere in Modulazione Code Rate Gaussiano Rice Rayleigh QPSK 16 QAM 64 QAM 1/2 3,1 3,6 5,4 2/3 4,9 5,7 8,4 3/4 5,9 6,8 10,7 5/6 6,9 8,0 13,1 7/8 7,7 8,7 16,3 1/2 8,8 9,6 11,2 2/3 11,1 11,6 14,2 3/4 12,5 13,0 16,7 5/6 13,5 14,4 19,3 7/8 13,9 15,0 22,8 1/2 14,4 14,7 16,0 2/3 16,5 17,1 19,3 3/4 18,0 18,6 21,7 5/6 19,3 20,0 25,3 7/8 20,1 21,0 27,9 Valori di rapporto C/N richiesto per ottenere un BER pari a 2E-4 per le diverse combinazioni di modulazione e code rate. (Gaussiano = ambiente privo di echi; Rice = vista ottica e echi; Rayleigh = assenza di vista ottica e ricezione portatile con antenna omnidirezionale) considerazione quei casi in cui, se il segnale è prossimo alla soglia ed è quindi ancora perfettamente ricevibile senza degrado percettibile di immagini e suoni, un ripple di 8 db per una quantità di portanti intollerabile può determinare perdite di dati eccessive che possono rendere la ricezione instabile o assente. Un piccolo stratagemma ci permette di valutare in un impianto esistente se ad una presa dell impianto il segnale DTT ha sufficiente margine di funzionamento. Si tratta di collegare un attenuatore regolabile (da 15/20 db) tra la presa tv e il decoder: se regolando l attenuatore a circa metà corsa (-8/10 db) il decoder smette di funzionare significa che siamo in condizioni critiche e può essere utile mettere in atto misure per ottenere un livello di qualche db più alto, al fine di garantire un maggior margine di funzionamento del decoder. TAB. 2 Le caratteristiche principali DTT (8k - 64 QAM 2/3) AM-TV (con più di 20 canali) Livello minimo 45 dbµv 57 dbµv Livello massimo 74 dbµv 77 dbµv C/N 27 db 44 db Variazione della risposta in frequenza in un canale (ripple in banda) 8 db 2,5 db BER < 2E-4 - Dislivello massimo ammesso tra canali adiacenti dello stesso tipo Dislivello minimo ammesso tra canale DTT adiacente a AM-TV 3 db 3 db -9 db + 9 db Caratteristiche principali dei segnali digitali DTT e analogici AM-TV prelevabili alle prese tv di un impianto collettivo (secondo guida CEI 100-7) Trattamento dei segnali TV L arrivo di canali tv digitali in impianti tv dove già sono presenti canali tv analogici richiede in alcuni casi un trattamento particolare dei segnali digitali che può andare dalla semplice amplificazione selettiva con appositi amplificatori di singolo canale alla conversione di canale per portare il segnale digitale in una porzione di banda più adatta. L impianto tv può avere due possibili configurazioni che si differenziano per il tipo di terminale di testa. Questo può essere realizzato con un centralino a larga banda oppure con un centralino modulare. indicano, ad esempio, per un segnale 8k - 64QAM - 2/3 un C/N di 17,1 db in condizioni reali come livello minimo (soglia) sotto il quale non è garantita la ricezione esente da errori, ovvero dove il BER potrebbe aumentare oltre il punto di QEF (Quasi Error Free) stabilito dalle norme con il valore 2E-4 dopo viterbi. Un dato significativo può essere quello relativo alla variazione della risposta in frequenza in un canale (ripple in banda) che fornisce un indice di quanto lo spettro di un segnale DTT possa essere alterato. Il valore indicato di 8 db si riferisce a quanto può variare la risposta in frequenza all interno di un canale DTT senza causare perdita A larga banda Un centralino a larga banda può essere nella condizione di dover amplificare anche più segnali DTT. Se questi non sono più bassi di 12 db rispetto agli analogici, la distribuzione può avvenire senza problemi derivati dalla potenza del segnale. 18 SPECIALE ROVER

18 curva risultante curva del filtro di canale curva risultante OK canale ANALOGICO adiacente inferiore OK canale DTT OK canale ANALOGICO adiacente superiore? OK? 9/12 db >6 db 7 Fig. 2 - Un segnale DTT può passare in un filtro di canale di un centralino tv modulare esistente a patto che abbia un livello adeguato in modo che lo stesso canale DTT, in uscita, sia più basso dei canali analogici adiacenti di almeno 9 db. Se il segnale DTT è molto più basso e richiede un aumento di guadagno superiore a 6 db, si provoca un innalzamento anomalo delle portanti audio del canale analogico inferiore e della portante video del canale analogico superiore curva del filtro di canale Se il centralino o la rete di distribuzione introduce una distorsione d ampiezza eccessiva che cade all interno della banda di un canale televisivo, il canale DTT eventualmente presente in questa banda può subire un danno irrecuperabile se una gran parte di portanti vanno sotto soglia, oppure se un parte di banda del canale è interferita da fenomeni di intermodulazione derivati dalla distorsione dell amplificatore o da un operatività del centralino troppo vicina al livello di compressione. Nel caso i segnali DTT raggiungano le prese tv con un livello molto vicino alla soglia, si può recuperare qualche db con il guadagno del centralino, ammesso di avere sufficiente margine dall intermodulazione perché in questo modo si aumentano anche i livelli dei canali analogici e si corre il rischio di portare gli amplificatori alla saturazione. Diversamente, con un centralino a larga banda, non si hanno ampi spazi di manovra e si deve ricorrere a configurazioni aggiuntive con eventuali convertitori di canale, filtri o preamplificatori. Modulare Gli impianti tv che utilizzano un centralino modulare offrono ai canali digitali un passaggio all interno di un filtro attivo che può essere già presente perché assegnato ad un canale analogico che ha lasciato il posto ad un canale digitale. Questo filtro attivo ha una sua curva di risposta ed una pendenza, più o meno accentuata, ai limiti della banda del canale. La linearità di risposta nella banda del canale, la scarsa pendenza dei limiti di banda del filtro possono introdurre interferenze tra canali adiacenti. Un filtro di canale lo si può regolare entro un campo di 6 db senza produrre danni ai canali adiacenti; valori più elevati possono provocare modifiche importanti alla curva di risposta al punto di alterare le portanti audio del canale adiacente inferiore e la portante video di quello adiacente superiore (figura 2). In questo caso si può optare per filtri di canale di migliore qualità oppure, se i canali digitali hanno un livello talmente basso da richiedere una regolazione superiore a 6 db, si deve ricorrere ad un convertitore di canale a doppia conversione e a basso rumore di fase (figura 3) con il quale convertire il canale DTT su se stesso. Cioè convertire lo stesso canale di entrata sullo stesso canale in uscita, operazione questa che SPECIALE ROVER 19

19 Distribuzione 5 Fig. 3 - Se un segnale DTT collocato tra due canali analogici ha un livello insufficiente per la distribuzione richiede un aumento di guadagno maggiore di 6/10 db; conviene utilizzare un convertitore di canale DTT a doppia conversione che potrà convertire il canale su se stesso (isofrequenza) per poter così variare il guadagno senza disturbare i canali adiacenti Processore di canale DTT convertitore di frequenza a doppia conversione e a basso rumore di fase canali in antenna LEGENDA canale vuoto canale DTT canale Analogico canali in distribuzione canali in antenna Processore di canale DTT convertitore di frequenza a doppia conversione e a basso rumore di fase LEGENDA canale vuoto canale DTT canale Analogico canali in distribuzione 7 Fig. 4 - Si può utilizzare un convertitore di canale DTT per spostare un canale che subisce interferenze dai canali adiacenti o induce interferenze ai canali stessi, collocandolo in una parte della banda dove vi siano canali liberi permette di intervenire sul livello del canale DTT in uscita senza interferire con i canali adiacenti. Diversamente si può utilizzare sempre un convertitore per spostare il canale DTT su un altro canale che risulti libero per la distribuzione (figura 4). Rete di distribuzione Quando i segnali DTT escono dal terminale di testa con un livello adeguato a compensare le perdite della rete e una buona qualità complessiva (C/N minimo di 20 db, BER migliore di 2E-4) si può stare certi che eventuali problemi di ricezione nei singoli appartamenti siano dovuti a difetti della rete di distribuzione che si accentuano se l impianto è già esistente e se è stato realizzato da molti anni. Nei casi più semplici, si possono avere difetti di connessione, cavi che per invecchiamento, per eccessiva curvatura o schiacciamento, hanno perso le loro caratteristiche originarie, morsetti ossidati sui derivatori di linea che producono attenuazioni eccessive su alcune porzioni di banda. Vi possono essere casi più complessi determinati anche da manomissioni o cattiva distribuzione (inserimento di divisori e derivatori aggiuntivi) che sono meglio tollerati dai canali analogici e meno da quelli digitali. Se soltanto alcuni decoder collegati all impianto hanno problemi di ricezione può essere utile spostare lo stesso decoder in una presa dove non sono stati riscontrati problemi, per accertarsi che il difetto non sia attribuibile al decoder (scarsa sensibilità che richiede segnali più elevati); diversamente è opportuno compiere misure sui segnali per verificare se vi siano state variazioni eccessive rispetto ai valori di partenza detti prima, sia all uscita del derivatore di piano, sia alla stessa presa di utente. Spesso un cavo di utente può aver subito danni o aver perso le sue qualità originali, e andrà sostituito; lo stesso vale per le prese tv esistenti e per i derivatori di piano che, se di vecchia costruzione, possono introdurre fattori che danneggiano i segnali digitali (casi 20 SPECIALE ROVER

20 rari, ma possibili). Tra i casi nei quali gli effetti degradanti dell impianto possono condizionare la qualità dei segnali possiamo citare: una eccessiva attenuazione che porta il livello di potenza di un segnale DTT molto vicino alla soglia di ricezione provocando oscuramento delle immagini digitali mentre quelle analogiche continuano ad essere visibili ma con evidente effetto neve (fig.5); un eccessivo livello di potenza dei segnali tv all entrata dell amplificatore di testa che porta alla distorsione e quindi all insorgere dell intermodulazione dinamica con ripercussione sulla qualità delle immagini tv a analogiche e con la comparsa di effetto mosaico sui segnali DTT (fig.6); una perdita di potenza limitata a parte della banda di un canale tv che può provocare perdita di video, audio o colore in un segnale tv analogico oppure di un numero eccessivo di portanti digitali in un segnale DTT determinando un eccessivo BER e quindi l oscuramento delle immagini (fig.7). OK aumenta il rumore PAL soglia soglia DTT aumenta il BER 8 Fig5 - Un livello di potenza scarso può provocare, nella ricezione di canali tv analogici, l effetto neve fenomeno familiare e abitualmente tollerato dall utente che può ancora seguire il programma televisivo pur accettando di vedere immagini non perfette. Nella ricezione di canali DTT si ha il cosiddetto effetto soglia per cui il programma tv si vede sempre bene (segnale sopra soglia) oppure non si vede per niente (segnale sotto soglia) senza situazioni intermedie come accade con i segnali analogici. OK IMD = 22 db ANA DTT 8 Fig.6 - L intermodulazione si manifesta quando un amplificatore RF, come quello contenuto nei centralini a larga banda o l amplificatore finale di un centralino modulare, riceve un segnale in ingresso troppo elevato. Ciò avviene quando si aumenta il livello di uscita del centralino oltre la sua capacità di amplificazione compensando eccessivi dislivelli tra i segnali distribuiti, oppure compensando le perdite globali della rete dovute all invecchiamento dei cavi e dei componenti di distribuzione. Se ad un centralino a larga banda si chiede un maggiore guadagno che non può supportare comincia a comprimere i segnali in uscita e a generare intermodulazione IMD InterModulazione Dinamica. Studi condotti dalla Fracarro Radioindustrie nei laboratori di Eurosatellite hanno dimostrato che l effetto mosaico sull immagine digitale comincia ad apparire con valori di IMD di circa 22 db. PAL DTT 8 Fig.7 - Un fenomeno degradante particolarmente insidioso che è dovuto ad un impianto che non opera in condizioni idonee si verifica quando viene attenuata considerevolmente solo una parte della banda relativa ad un canale TV, o a parti di banda di più canali tv. Le norme prescrivono che questo tipo di attenuazione non sia più ampia di 8 db per un canale DTT mentre per i canali analogici deve essere al massimo di soli 2,5 db ciò significa che se l attenuazione in banda cade in un canale analogico si possono alterare pesantemente la portante video, quella colore o quella audio. Ciò non accade con un canale DTT se il livello delle portanti che si trovano nel punto di attenuazione non sono molte o se sono comunque sopra soglia. Se l attenuazione nella banda di un canale DTT è di 10 db la ricezione è ancora possibile senza degrado percettibile. Simulazioni fatte in laboratorio hanno dimostrato che se l attenuazione aumenta (ad esempio se supera i 20 db) peggiora il BER perché vi sono molte portanti sotto soglia (perdita eccessiva di dati). SPECIALE ROVER 21