Introduzione alla DTT

Supplemento a Eurosat n° 135 aprile 2004 - 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
Progetto
e
installazione
dell‘impianto
di ricezione
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 MEDIASET 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
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).
1972 Anno di fondazione della società ROVER.
1980 Inizio delle trasmissioni commerciali via Satellite in Europa.
1982 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.
1986 ROVER inizia le forniture di apparati a MEDIASET: modulatori TV,
ricevitori SAT, demodulatori TV per monitoraggio e controllo delle
reti, ecc.
1993 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.
1996 ROVER fornisce n. 2000 strumenti alla ECOSTAR USA.
2002 ROVER fornisce n. 2000 strumenti a BSKYB (la SKY inglese) oltre che a
SKY Australia e SKY Italia.
2003 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.
tutti buon lavoro, ma soprattutto tanto entusiasmo
per affrontare e vincere questa nuova sfida tecnolo-
Modello DL3-50°
FULL OPTIONAL
ANALIZZATORE RADIO-TV
e SAT ANALOGICO
e DIGITALE 4-2150 MHz
gica e riuscire ad essere sempre “un passo avanti”.
Cordialmente Edoardo Romano
Sommario
LE MISURE
DISTRIBUZIONE
DL 3, come rendere semplici le misure TV .............................................4
Ritocchi indispensabili ................................................................................16
TRASMISSIONE
NORMATIVA
Convergenza digitale .....................................................................................9
I requisiti tecnici ............................................................................................22
RICEZIONE
Messa a terra dell’impianto.......................................................................25
Quali segnali in antenna.............................................................................14
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 2004 - 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 - www.jce.it - e-mail: [email protected] - Direzione, redazione, pubblicità e amministrazione: Gruppo Editoriale Jce - Via Ferri, 6 - 20092 Cinisello B. (MI) - Tel. 02.66.02.51
- Fax 02.61.27.620 - Il Gruppo Editoriale J.C.E. è iscritto al Registro degli Operatori di Comunicazione (ROC) n° 7199 - Costo a copia: € 2,00 (valevole solo ai fini IVA)
SPECIALE ROVER 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.
A
E
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
B
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
C
F
D
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
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
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
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
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.
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.
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
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.
5 Fig. 10 - 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).
6 SPECIALE ROVER
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.
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
8 Fig. 11 - Visualizzazione della
banda relativa al canale di ritorno
per la regolazione di centrali CATV
nella banda 5-65 MHz.
8 Fig. 12 - Lo strumento si
trasforma in un generatore di
pattern video per facilitare la
taratura di modulatori RF.
8 Fig. 13 - Con la funzione VIDEO
LINE si possono visualizzare
i segnali di test trasmessi
nell’intervallo verticale.
8 Fig. 14 - La visualizzazione
dell’impulso di sincronismo di un
segnale TV, permette di ottimizzare la
regolazione del livello di uscita degli
amplificatori.
8 Fig. 15 - 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. 16 - 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 FAILMARG-PASS, e due barre analogiche che
indicano la potenza media del segnale
ricevuto (sulla sinistra) e la sua qualità
(sulla destra).
lare 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
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 agevo-
SPECIALE ROVER 7
Le misure
8 Fig. 17 - Analisi di spettro ad alta
risoluzione nella modalità “contorno”
che è la stessa che viene utilizzata negli
analizzatori di spettro professionali.
8 Fig. 20 - Rappresentazione della
costellazione di un canale DTT
(COFDM 64QAM).
8 Fig. 22 - Con la funzione V-SAT
si possono puntare facilmente
antenne paraboliche bidirezionali
per avere il massimo rendimento in
ricezione e trasmissione.
8 SPECIALE ROVER
8 Fig. 18 - 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.
8 Fig. 19 - Visualizzazione della
lista dei servizi/programmi,
tracce audio disponibili, PID
audio, video, codifica, di un
multiplex digitale DTT.
A
B
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.
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.
Trasmissione
Convergenza digitale
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.
Rappresentazione
dell’immagine
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
SECAM
PAL
NTSC
8 Fig. 1 – Con la TV digitale gli standard PAL-Secam-Ntsc
non esisteranno più, ci sarà un unico standard Europeo DVB-T
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
Trasmissione
VIDEO
AUDIO
TELETEXT
SOTTOTITOLI
flusso numerico
01001011001110101
DATI
TS
trasmettitore tv
terrestre
8 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
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
10 SPECIALE ROVER
unico flusso di trasporto
“transport stream” o TS. Il
CANALE flusso numerico TS si può
assimilare ad un canale
DTT
dati “universale” (fig. 2)
la cui applicazione principale 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
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.
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 39.000
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
La qualità delle immagini dipende dalla posizione
dell’antenna a stilo ed è influenzata dalle persone
che si muovono nell’ambiente
La qualità delle immagini è costante se l’intensità del segnale è sopra la soglia di ricezione del
decoder
Ricezione mobile
Praticamente impossibile per la continua variazione della qualità di immagini e suoni
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
Trasmissione
DTT
SAT
frequenze = 40 ÷ 862 MHz
1 canale = 7/8 MHz
modulazione = COFDM
satellite
frequenze = 950 ÷ 2150 MHz
1 canale = 27÷36 MHz
modulazione = QPSK
trasmettitore tv
terrestre
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
Oscuramento del segnale se si interpone qualunque tipo di ostacolo; ci deve essere la vista ottica
tra satellite e antenna ricevente
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
Ricezione portatile
È possibile solo se l’antenna rimane orientata
stabilmente
È possibile anche se l’antenna si muove
Ricezione mobile
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
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
ampiezza
0 dB
portante video
portante audio mono
-10 dB
portante audio stereo
-13 dB
frequenza
larghezza di banda
del canale AM-TV
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).
ampiezza
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 (78 MHz se DVB-T oppure 25
MHz per canali DVB-S MCPC
e 2 MHz per quelli SCPC).
-3 dB
frequenza
larghezza di banda
del canale digitale
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
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
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.
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
SPECIALE ROVER 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 100-7 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 101 190 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
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 100-7
Parametro
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
14 SPECIALE ROVER
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
500 MHz
- 2 dB
G = 12 dB
800 MHz
10 mt
- 3 dB
banda
IIIª
10 mt
- 5 dB
38 dBµV/m
42 dBµV/m (70%)
48 dBµV/m (95%)
banda
IVª
DTT
44 dBµV/m
8 MHz
8k-64QAM-2/3 47 dBµV/m (70%)
DTT
53 dBµV/m (95%)
31 dBµV (min)
34 dBµV (70%)
48 dBµV/m
40 dBµV (95%)
DTT
51 dBµV/m (70%)
C/N = 20 dB
57 dBµV/m (95%)
G = 7 dB
200 MHz
10 mt
- 2 dB
banda
Vª
DTT
G = 10 dB
500 MHz
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 101 190) oppure, all’ingresso di un televisore
analogico, un segnale di 53 dBµV con un rapporto
C/N di 44 dB (guida CEI 100-7)
55 dBµV/m
G = 12 dB
800 MHz
10 mt
- 3 dB
banda
IIIª
AM-TV
65 dBµV/m
10 mt
- 5 dB
DTT
8 MHz
8k-64QAM-2/3
AM-TV
G = 12,7 dB
b IIIª
banda
IVª
banda
Vª
31 dBµV (min)
34 dBµV (70%)
40 dBµV (95%)
C/N = 20 dB
10 mt
-1,2 dB
70 dBµV/m
AM-TV
G = 11,7 dB
b IVª
10 mt
- 1,9 dB
banda
IIIª
G = 9,7 dB
b Vª
10 mt
- 2,3 dB
qualità
immagine
banda
segnale televisivo analogico. Il miglioraIVª
mento della qualità degli elettrodomestici,
l’applicazione delle norme EMC, la produ55 dBµV/m
banda
zione di autovetture con circuiti di accenVª
sione schermati, ecc. hanno fortemente
AM-TV
AM-TV
diminuito la creazione di rumori impulsivi
65 dBµV/m
53 dBµV (min)
presenti nell’ambiente interno e esterno ma
C/N = 44 dB
il fenomeno non è scomparso.
G = 12,7 dB
AM-TV
b IIIª
Anche la ricezione di segnali DTT risente
70 dBµV/m
di questa problematica, per altro non più
margine di
decodifica
di quanto sia riscontrabile con i sistemi
AM-TV
COFDM QPSK
10
mt
G
=
11,7
dB
analogici con la differenza che sulle imma-1,2 dB
b IVª
COFDM 64QAM - 2/3
buona
gini analogiche si hanno puntini e disturbi
sulle immagini e sui suoni senza perdere la
AM-TV
G = 9,7 dB
10 mt
loro decifrabilità se non quando i disturbi
- 1,9 dB
b Vª
raggiungano livelli di interferenza non
mediabanda
accettabili.
IIIª
10 mt
Nella ricezione digitale, il rumore impul- 2,3 dB
sivo quando raggiunge un livello di disturbo
banda
scarsa
tale da rendere inefficienti i sistemi di
IVª
correzione degli errori dei decoder, causa
alcuni fenomeni sulle immagini e sull’audio
banda
Vª
dei programmi che si stanno ricevendo
intensità del segnale
AM-TV
quali rumori sul suono, “squadrettature” sul
video fino ad arrivare, nei casi peggiori, al
8 Fig. 2 - Curve
di ricevibilità
dei segnali Tv terrestri analogici (linea rossa), digitali DTT
53 dBµV
(min)
momentaneo congelamento dell’immagine
64QAM 3/4 (linea
nera)
e
QPSK
(linea verde). Un segnale analogico “buono” corrisponde
C/N = 44 dB
sul video e all’interruzione temporanea dei
ad un rapporto C/N compreso tra 40 e 46 dB mentre un segnale digitale “buono”
suono.
corrisponde al raggiungimento del 95% delle località comprese nell’area di copertura.
SPECIALE ROVER 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
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 intermo-
dulazione 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.
TAB. 1 I valori per la ricezione fissa
Frequenza
200 MHz
500 MHz
800 MHz
C/N (dB)
20
20
20
Segnale minimo al ricevitore (dBµV)
31
31
31
Perdita di connessione (dB)
2
3
5
Guadagno di antenna (dB)
7
10
12
Campo minimo teorico
38
44
48
Campo minimo per una ricezione
al 70% “accettabile” (dBµV/m)
42
47
51
Campo minimo per una ricezione
al 95% “buona” (dBµV/m)
48
53
57
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.
16 SPECIALE ROVER
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
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
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
Terminale
di Testa
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 50083 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 100-7
e quelli descritti dal rapporto tecnico dell’ETSI ETR
101 190
Livello
nominale
minimo
45 ÷74 dBµV (CEI 100-7)
31 dBµV (TR 101 190)
C/N
nominale 27 dB (CEI 100-7)
minimo 17,1 dB (TR101 190)
decoder DTT
BER
< 2E-4
SPECIALE ROVER 17
Distribuzione
TAB. 2 Valori di C/N
Modulazione
QPSK
16 QAM
64 QAM
Code Rate
Gaussiano
Rice
Rayleigh
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)
Trattamento dei segnali TV
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
3 dB
3 dB
Dislivello minimo ammesso tra canale
DTT adiacente a AM-TV
-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)
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.
18 SPECIALE ROVER
di dati. Tuttavia sono da prendere in
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.
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
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.
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.
OK
OK
OK
9/12 dB
curva risultante
curva del filtro
di canale
canale
ANALOGICO
canale
DTT
?
OK
adiacente
inferiore
canale
ANALOGICO
adiacente
superiore
?
curva risultante
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
>6 dB
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
Distribuzione
canali in antenna
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
LEGENDA
Processore di canale DTT
convertitore di frequenza
a doppia conversione
e a basso rumore di fase
canale vuoto
canale DTT
canale Analogico
canali in distribuzione
canali in antenna
LEGENDA
Processore di canale DTT
convertitore di frequenza
a doppia conversione
e a basso rumore di fase
canale vuoto
canale DTT
canale Analogico
canali in distribuzione
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
20 SPECIALE ROVER
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
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
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
OK
soglia
soglia
aumenta il rumore
PAL
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.
IMD = 22 dB
PAL
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.
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
Normativa
I requisiti tecnici
Per agevolare gli installatori nella realizzazione di un impianto centralizzato TV che rispetti la “regola dell’arte”
vi sono numerosi fascicoli normativi che contengono le indicazioni tecniche e le prescrizioni da seguire.
Ogni fascicolo è il frutto del contributo di professionisti del settore che formano comitati di studio e ricerca
con l’obiettivo di definire i requisiti tecnici e di sicurezza degli impianti
Standard e norme
In Italia l’Istituto che pubblica la
letteratura normativa è il CEI “Comitato
Elettrotecnico Italiano”. Il CEI si
occupa, inoltre, di tradurre
le norme Europee per
renderle maggiormente
comprensibili ai tecnici
Italiani e realizza
autonomamente
guide sui temi più
complessi come,
ad esempio, quello
degli impianti TV.
Oltre ai fascicoli
normativi
specifici,
rappresentati dalle
norme Europee
EN 50083, gli
installatori e
i progettisti
degli impianti
TV e multimediali
troveranno utili la
guida CEI 100-7 specifica per gli impianti di
distribuzione per segnali
televisivi, la guida CEI 306-2
dedicata all’integrazione tra
gli impianti televisivi e le reti di
cablaggio strutturato per la distribuzione multimediale negli edifici
residenziali.
TAB. 1
Principali norme di riferimento
per gli standard di trasmissione digitale
Norma, rapporto tecnico,
raccomandazione
Standard
di trasmissione
Argomento
EN 300 421
DVB-S
Trasmissione digitale via satellite
EN 300 429
DVB-C
Trasmissione digitale via cavo
EN 300 744
DVB-T
Trasmissione digitale terrestre
TR 101 200
DVB
Guida per l’uso degli standard DVB
TR 101 190
DVB-T
Aspetti di trasmissione DTT
22 SPECIALE ROVER
Per realizzare efficacemente un servizio
televisivo vi sono norme
da seguire per la trasmissione, per la ricezione e la
distribuzione dei segnali in
un impianto collettivo. Le
norme di trasmissione
chiamate comunemente
“standard” sono fissate
da organi consultivi
e istituti di normalizzazione a livello
europeo e mondiale. Per chi
volesse approfondire la conoscenza degli standard di
trasmissione digitali citiamo
le norme di riferimento del
DVB che sono elencate nella
tabella 1.
Per la realizzazione di un
impianto di ricezione e distribuzione dei segnali TV analogici
e digitali, i fascicoli più importanti fanno parte della serie di
norme europee EN 50083 che
comprende oggi ben 11 fascicoli
principali, comprese le rispettive
revisioni e integrazioni chiamate in
gergo “varianti”. Ogni fascicolo affronta
un tema specifico che indicativamente
è riportato nella tabella 2.
Seguendo le indicazioni delle
norme, si ottiene un impianto TV a
regola d’arte che garantisce da un lato
la qualità dei segnali forniti alle prese
degli utenti e, dall’altro, funzionalità,
affidabilità e prestazioni costanti
nel tempo. Gli aspetti da tenere
maggiormente in considerazione in
un impianto TV con distribuzione di
segnali DTT sono:
• livelli minimi e massimi dei segnali
alle prese di utente;
• dislivello massimo ammesso tra i
diversi segnali, sia dello stesso tipo
sia di tipo diverso;
• rapporto C/N dei segnali alle prese
di utente;
• tasso di errore BER dei segnali alle
prese di utente;
• disaccoppiamento fra le prese di
utente;
• variazione della risposta in frequenza entro un canale;
• dislivello tra portante (frequenza
centrale del canale DTT) e le interferenze.
Tutti i segnali
I segnali DTT distribuiti nell’impianto
collettivo si vanno ad aggiungere a
quelli già presenti, ossia segnali analogici TV terrestri e segnali satellitari.
In tabella 3 abbiamo elencato i
segnali di diversa natura e con caratteristiche molto differenti potenzialmente
distribuibili in un impianto TV.
In un edificio moderno si possono
distribuire segnali provenienti dalla
rete di ripetitori e trasmettitori televisivi
terrestri che oggi opera in due modalità,
quella analogica con modulazione AM-
TV e quella digitale che sfrutta la modulazione COFDM. Si possono distribuire
anche i segnali ricevuti via satellite nella
loro forma originaria, FM-TV per i canali
analogici e QPSK per quelli digitali, piuttosto che utilizzare la transmodulazione
per distribuire nell’impianto TV segnali
via satellite con modulazione QAM. In
aggiunta, nelle zone raggiunte dal servizio, vi sono anche i segnali via cavo,
di tipo analogico e quindi modulati in
AM-TV oppure digitali, ovvero modulati
in QAM.
Il livello
Tutti i segnali televisivi distribuiti in
un impianto collettivo devono poter
essere ricevuti dagli utenti continuativamente e con un determinato grado
di qualità.
Tra i parametri che influenzano
questa esigenza vi è sicuramente il
livello che, nel caso dei segnali digitali,
assume la connotazione di “potenza”.
Un segnale di scarsa intensità produce un livello o una potenza che lo
rende non ricevibile; al contrario un
segnale con intensità troppo elevata
produce un livello o una potenza eccessiva che satura il gruppo di sintonia dei
decoder al punto da non rendere possibile la ricezione.
Le norme infatti prescrivono una
gamma di valori entro la quale il livello
dei vari segnali deve stare. Questi valori
sono differenti secondo la tipologia del
segnale da ricevere e sono riassunti nella
tabella 4 estratta dalla guida CEI 100-7.
Il dislivello
Un parametro importante riguarda le
differenze di livello ammesse tra i vari
canali distribuiti considerando sia canali
della stessa natura sia di natura diversa.
I canali DTT distribuiti nell’impianto TV
non potranno avere tra loro un dislivello
maggiore di 3 dB se adiacenti, e 6 dB se
distanti tra loro più di 60 MHz. Rispetto
ai canali analogici AM-TV, i segnali DTT
dovranno avere un dislivello minimo di 9
dB ovvero dovranno stare almeno 9 dB
sotto il livello dei segnali analogici. Per le
altre tipologie dei segnali, considerando
solo i casi peggiori, si potrà avere un massimo di 3 dB di dislivello tra due canali
adiacenti analogici AM-TV o digitali QAM
mentre quest’ultimo dovrà stare 13 dB
sotto il canale adiacente AM-TV. La guida
CEI 100-7 non prescrive valori relativi ai
canali della 1ªIF satellite che si dovranno
quindi valutare caso per caso.
Il rapporto C/N
Tutti i contributi di rumore introdotti
soprattutto dagli amplificatori inseriti
nell’impianto si ripercuotono sulla
qualità finale dei segnali forniti dalle
TAB. 2 Fascicoli normativi CEI della serie EN 50083 relativi alle prescrizioni sugli impianti tv
Norma Europea
Fascicolo CEI
Argomento
EN 50083-1
CEI 12-43
Prescrizioni di sicurezza
EN 50083-1/A1/A2
CEI 12-43/V1
Prescrizioni di sicurezza
EN 50083-2
CEI 100-1
Compatibilità elettromagnetica per le apparecchiature
EN 50083-3
CEI 100-43
Apparecchiature attive a larga banda per impianti con cavi coassiali
EN 50083-4
CEI 100-44
Apparecchiature passive a larga banda per impianti di distribuzione con cavi coassiali
EN 50083-5
CEI 100-83
Apparecchiature del terminale di testa
EN 50083-6
CEI 100-22
Apparecchiature ottiche
EN 50083-7
CEI 100-6
Prestazioni dell’impianto
EN 50083-7/A1
CEI 100-6/V1
Prestazioni dell’impianto
EN 50083-8
CEI 100-72
Compatibilità elettromagnetica per le reti
EN 50083-9
CEI 100-20
Interfacce per terminali di testa CATV/SMATV e apparecchiature professionali similari per flussi
di trasporto DVB/MPEG-2
EN 50083-10
CEI 100-60
Prestazione dell’impianto per la via di ritorno
SPECIALE ROVER 23
Normativa
TAB. 3
Segnali tv ricevibili e distribuibili nell’impianto tv
in funzione del mezzo di diffusione
mezzo di diffusione
tecnologia
modulazione
terrestre
analogica
AM
terrestre
digitale
COFDM
satellite
analogica
FM
satellite
digitale
QPSK
cavo
analogica
AM
cavo
digitale
QAM
prese TV dell’impianto. Le norme stabiliscono che il rapporto tra il livello
della portante analogica o la potenza
del canale digitale “C” e il rumore “N”
deve essere maggiore di:
• 44 dB per i segnali analogici terrestri AM-TV;
• 11 dB per i segnali digitali satellitari
QPSK (code rate 2/3);
• 31 dB per i segnali digitali via cavo
QAM;
• 27 dB per i segnali DTT COFDM (8k,
code rate 2/3).
Il tasso di errore BER
La misura del BER implica l’uso di
un apposito misuratore che esegue il
conteggio dei bit ricevuti e ne evidenzia
quelli errati. I segnali digitali trasmessi
secondo gli standard DVB devono
raggiungere il ricevitore con un tasso di
errore BER migliore di 10E-10 e 10E-11
dopo la correzione errori, ovvero 2E-4
prima della correzione. In condizioni normali la misura del BER eseguita a tutte le
prese di utente è già da sola significativa
della qualità dei segnali distribuiti.
TAB. 4
Il disaccoppiamento fra le
prese
Per garantire quello che in gergo
viene chiamato “isolamento” o
“separazione” tra due prese collegate allo stesso impianto, si
devono utilizzare apparecchiature
come: prese in cascata, derivatori e
divisori che garantiscono un disaccoppiamento di 42 dB per qualunque segnale analogico o digitale
distribuito in banda VHF, 36 dB per
i segnali distribuiti in gamma UHF e
30 dB per i segnali distribuiti in 1ª IF,
ovvero i canali IF.
La variazione della risposta
entro un canale TV
Questo parametro dipende sostanzialmente dalla qualità delle apparecchiature attive e passive inserite
nell’impianto; la variazione di livello
ammessa nella risposta in frequenza
di un singolo “canale” deve essere di
2,5 dB per i canali AM-TV, 4 dB per i
canali QAM, 8 dB per i canali COFDM
e QPSK.
Livelli minimi e massimi alle prese di utente tra canali tv
distribuiti in un impianto collettivo
Tipo di segnale
Banda
Livello minimo
Livello massimo
AM-TV
VHF e UHF
57 dBµV
77 dBµV (nota1)
DTT
VHF e UHF
45 dBµV(nota2)
74 dBµV
QAM
VHF e UHF
47 dBµV
67 dBµV
IF satellite digitale
1ªIF sat
47 dBµV
77 dBµV
Nota 1 – con più di 20 canali tv
Nota 2 – con una modulazione 64QAM e un code rate di 2/3
Il dislivello tra portante
(canale) e interferenze
Attualmente non ci sono prescrizioni per i segnali DTT; riportiamo,
quindi, quelle per le altre tipologie di
segnale. I valori di differenza di livello
tra un canale TV distribuito e le possibili interferenze sono pari a: 57 dB
per segnali AM-TV, 35 dB per segnali
QAM, 33 dB per i segnali FM e 13 dB
per quelli QPSK.
Per interferenze dovute a intermodulazione da battimenti multipli sono
prescritti invece valori come: 54 dB per
canali AM-TV, 37 dB per segnali QAM,
13 dB per segnali QPSK.
Valutazione della qualità e
collaudo degli impianti
Concludiamo
questa
sintetica
panoramica di indicazioni normative
sugli impianti TV stimolando i progettisti, gli installatori e i collaudatori
nel verificare sempre la rispondenza
dell’impianto alle indicazioni fornite
dalle norme CEI EN 50083.
Le misure sono facilmente realizzabili utilizzando un moderno misuratore
di segnali TV dotato di analizzatore di
spettro. I modelli attualmente in commercio permettono di eseguire tutte
le verifiche di qualità sia durante la
posa dei materiali sia durante il collaudo finale.
A garanzia dei singoli utenti che
devono utilizzare l’impianto è anche
opportuno che l’amministratore
del condominio faccia eseguire il
collaudo al fine di stabilire la qualità
iniziale dell’impianto e certificarne
la rispondenza ai requisiti prescritti
dalle norme. Inoltre, è opportuno
prevedere la manutenzione programmata dell’impianto con verifiche
periodiche da eseguire almeno una
volta l’anno.
In questo modo si possono tenere
sotto controllo i fenomeni di invecchiamento delle apparecchiature
passive e attive e garantire a tutte
le prese TV dell’impianto una buona
qualità dei segnali per tutta la vita
dell’impianto.
2320
24 SPECIALE ROVER
Normativa
Messa a terra dell’impianto
L’impianto tv può rappresentare fonte di pericolo per le persone a causa delle
sue potenzialità nel trasportare tensioni pericolose lungo i cavi coassiali della
rete di distribuzione. Proprio per prevenire questa eventualità le norme tecniche
prescrivono una serie di provvedimenti tra cui anche la messa a terra dell’antenna
6 Fig. 1 - Per rendere equipotenziale l’impianto d’antenna si collega
il palo di sostegno ai conduttori esterni dei cavi coassiali in entrata
e uscita dal centralino TV, con un conduttore di
rame di sezione 4 mmq avendo l’accortezza
di far compiere alcuni anelli a spirale
alla cordina. I cavi coassiali passano
in apposite barre equipotenziali che
abbracciano la calza schermante.
ANTENNA VHF
Il centralino se ha un contenitore
metallico e un isolamento di classe
I deve essere anch’esso collegato alla
barra equipotenziale; se è invece di
ANTENNA UHF
classe II non deve essere collegato. Il
palo di sostegno va
poi collegato alla
presa di terra. Si
ANTENNA UHF
possono adattare
altre configurazioni
mantenendo lo
stesso livello di sicurezza.
collegamento
Lo schema è stato
equipotenziale
estrapolato dalla
norma EN 50083-1
MORSETTO DI
e ripreso anche
CONNESSIONE
CON LA
dalla guida CEI
CALZA SCHERMANTE
100-7
barra equipotenziale
CENTRALINO TV
terminale
di testa
collegamento
equipotenziale
barra equipotenziale
discesa d’antenna
all’impianto di terra
L’impianto centralizzato TV è costituito
da componenti attivi e passivi. I componenti
attivi (amplificatori, centralini, filtri attivi, convertitori di frequenza, transmodulatori ecc.)
per poter funzionare necessitano di alimentazione elettrica pertanto, da un punto di vista
della sicurezza, diventano utilizzatori elettrici
a tutti gli effetti e devono quindi sottostare
alle norme del settore elettrico.
I componenti passivi (cavi coassiali, derivatori, divisori e prese tv) possono veicolare
tensioni pericolose se, per un difetto di isolamento, una parte sotto tensione viene a
contatto con il conduttore esterno del cavo
coassiale o parti di altri componenti passivi.
Questi possibili fenomeni generano
differenze di potenziale che si stabiliscono
tra due punti dell’impianto con le quali accidentalmente può venire in contatto il tecnico
e/o l’utente finale. Per garantire la sicurezza
sia delle persone addette alla manutenzione
sia dei singoli utenti dell’impianto, sono
disponibili norme specifiche di settore che
indicano quali modalità permettono di ottenere un adeguato livello di sicurezza; prima
tra queste, la messa a terra. Con la definizione
generica di “messa a terra” si intende una
serie di collegamenti a predisposizioni che
hanno due compiti fondamentali: rendere
equipotenziali le masse metalliche facenti
parte dell’impianto e collegarle ad un sistema
di dispersione nel terreno.
Rendere equipotenziale l’impianto
Per rendere equipotenziale l’impianto
si devono collegare tra loro tutte le masse
potenzialmente pericolose in modo che la
differenza di potenziale tra di esse sia pressoché nulla. Le masse da considerare sono
i contenitori metallici delle apparecchiature
alimentate dalla rete elettrica (centralini o
amplificatori con isolamento in classe I) e
i conduttori esterni dei cavi coassiali che
entrano o escono dall’edificio.
SPECIALE ROVER 25
Normativa
A
B
C
≤ 4 mmq
EQ
≤ 4 mmq
altri collegamenti equipotenziali
di masse esterne
≤ 16 mmq
EQ
≤ 16 mmq
≤ 4 mmq
ferri dell’armatura
delle fondamenta
≤ 16 mmq
≤0,5 m
ferri
dell’armatura
≤1,0 m
dispersore
verticale
La connessione equipotenziale si ottiene
allestendo collegamenti tra le masse utilizzando conduttori aventi una sezione di
almeno 2,5 mmq (se è prevista una protezione meccanica dei conduttori) oppure 4
mmq (senza protezione).
Si devono predisporre apposite barre
equipotenziali metalliche, alle quali sono
collegati i conduttori esterni dei cavi coassiali
che entrano ed escono dal centralino (fig.1).
Questa prescrizione ha lo scopo di proteggere il tecnico di manutenzione quando i
cavi sono scollegati. Per evitare che l’impianto
tv trasporti tensioni pericolose indotte dai
fulmini, vengono prescritti provvedimenti di
connessione equipotenziale che interessano
anche l’impianto di protezione dalle scariche
atmosferiche (se è presente).
Collegarlo a terra
Rese equipotenziali le parti metalliche dell’impianto si può procedere alla messa a terra
partendo dal palo di sostegno delle antenne
per arrivare a un punto definito dalle norme
come “presa di terra”.
La presa di terra può avere diverse
configurazioni (fig.2) che sono indicate
dall’articolo 10.2.2 della norma EN 50083.1
(CEI 12-43), ed è collegata all’impianto di
dispersione. I dispersori possono essere
due barre orizzontali di rame, lunghe non
meno di 5 metri, oppure un picchetto
verticale di rame lungo almeno 2,5 metri.
I dispersori devono avere una sezione
trasversale di 50 mmq, devono stare ad
26 SPECIALE ROVER
≤ 2,5 m
≤ 1,0 m
≤ 50 mmq
≤ 0,5 m
≤ 50 mmq
≤5m
dispersore
a barra di acciao
≤5m
dispersore
a nastro di acciao
8 Fig. 2 - Modalità possibili per realizzare la presa di terra secondo la norma EN
50083-1 (art.10.2.2): A) la presa di terra dell’impianto TV è il punto più vicino dove sia
possibile intercettare il collettore di terra dell’edificio che può essere collegato ai ferri
delle fondazioni in cemento armato; B) la presa di terra è costituita dal punto più vicino
dove è possibile collegarsi all’impianto esterno di protezione dai fulmini; C) la presa di
terra è costituita dal punto più vicino dove è possibile effettuare un collegamento al
collettore di terra dell’edifico che è connesso con un impianto di dispersione costituito
da due nastri di rame lunghi almeno 5 metri con una sezione di almeno 50 mmq
disposte a 50 cm di profondità e a 1 metro dalle fondazioni dell’edificio
una profondità di 50 cm e ad una distanza
dalle fondazioni dell’edificio non inferiore
a 1 metro. In alternativa si possono usare
anche i ferri delle fondazioni in cemento
armato o barre d’acciaio, queste ultime
poste ad almeno 2,5 metri di profondità.
Ci si può anche collegare all’impianto di
messa a terra dell’edificio nel punto di
connessione al collettore di terra più vicino.
Se, invece, l’edificio è dotato di impianto di
protezione dai fulmini, la connessione di
terra viene fatta attraverso il collegamento
all’impianto esterno di protezione dalle
scariche atmosferiche con il percorso più
breve possibile. I collegamenti equipotenziali tra i conduttori esterni dei cavi coassiali
e il palo di sostegno si devono fare con un
conduttore di rame di sezione non inferiore
a 4 mmq. Le calate di terra si devono fare,
invece, con un conduttore di rame nudo
o isolato di sezione maggiore o uguale a
16 mmq.
La protezione contro i fulmini
Per prevenire gli effetti delle fulminazioni
dirette e indirette vi sono due importanti
norme da seguire: la CEI 12-43 (EN 50083-1)
e la CEI 81-1. Nella guida CEI 100-7 sono riassunte le prescrizioni di entrambe le norme.
Le modalità di protezione si attuano secondo
i risultati di una valutazione preventiva, eseguita da un professionista abilitato, che ha il
compito di stabilire se l’impianto d’antenna
deve essere protetto oppure no, ma anche
se l’antenna nella sua collocazione prevista
determina la necessità di dotare l’edificio di
un impianto di protezione dai fulmini.