نعلم جميعًا جيدًا أن عالم التكنولوجيا من حولنا رقمي، أو أنه يسعى لتحقيقه. البث التلفزيوني الرقمي ليس جديدًا على الإطلاق، ولكن إذا لم تكن مهتمًا به على وجه التحديد، فقد تكون التقنيات المتأصلة فيه مفاجئة لك.
محتويات سلسلة المقالات
- الجزء 4: المكون الرقمي للإشارة
- الجزء الخامس: شبكة التوزيع المحورية
- الجزء 6: مكبرات الصوت RF
- الجزء 7: المستقبلات البصرية
- الجزء 8: شبكة العمود الفقري الضوئية
- الجزء 9: العنوان
- الجزء 10: استكشاف الأخطاء وإصلاحها على شبكة تلفزيون الكابل
تكوين إشارة التلفزيون الرقمي
إشارة التلفزيون الرقمي عبارة عن تدفق نقل لإصدارات مختلفة من MPEG (أحيانًا برامج ترميز أخرى)، يتم إرسالها بواسطة إشارة راديو باستخدام QAM بدرجات متفاوتة. يجب أن تكون هذه الكلمات واضحة لأي عامل إشارة، لذلك سأقدم لك صورة متحركة منها ، والذي آمل أن يعطي فهمًا لما هو عليه بالنسبة لأولئك الذين لم يهتموا بعد:
لا يُستخدم مثل هذا التعديل بشكل أو بآخر في "المفارقة التاريخية للتلفزيون" فحسب، بل أيضًا لجميع أنظمة نقل البيانات في ذروة التكنولوجيا. سرعة البث الرقمي في كابل «الهوائي» تبلغ مئات الميغابت!
معلمات الإشارة الرقمية
باستخدام Deviser DS2400T في وضع عرض معلمات الإشارة الرقمية، يمكننا أن نرى كيف يحدث هذا بالفعل:
تحتوي شبكتنا على إشارات من ثلاثة معايير في وقت واحد: DVB-T وDVB-T2 وDVB-C. دعونا ننظر إليهم واحدا تلو الآخر.
DVB-T
لم يصبح هذا المعيار هو المعيار الرئيسي في بلدنا، مما يفسح المجال للإصدار الثاني، ولكنه مناسب تمامًا للاستخدام من قبل المشغل نظرًا لأن أجهزة استقبال DVB-T2 متوافقة مع الإصدارات السابقة مع معيار الجيل الأول، مما يعني المشترك يمكنه استقبال مثل هذه الإشارة على أي تلفزيون رقمي تقريبًا بدون وحدات تحكم إضافية. بالإضافة إلى ذلك، فإن المعيار المخصص للإرسال عبر الهواء (يرمز الحرف T إلى Terrestrial، ether) يتمتع بحصانة جيدة من الضوضاء والتكرار لدرجة أنه يعمل أحيانًا حيث لا يمكن للإشارة التناظرية اختراقها لسبب ما.
على شاشة الجهاز يمكننا ملاحظة كيفية بناء كوكبة 64QAM (المعيار يدعم QPSK، 16QAM، 64QAM). ويمكن ملاحظة أنه في الظروف الحقيقية، لا تتجمع النقاط في نقطة واحدة، ولكنها تأتي مع بعض التشتت. وهذا أمر طبيعي طالما أن وحدة فك التشفير يمكنها تحديد المربع الذي تنتمي إليه نقطة الوصول، ولكن حتى في الصورة أعلاه هناك مناطق تقع فيها على الحدود أو بالقرب منها. من هذه الصورة، يمكنك تحديد جودة الإشارة بسرعة "بالعين": إذا كان مكبر الصوت لا يعمل بشكل جيد، على سبيل المثال، فإن النقاط تقع بشكل عشوائي، ولا يستطيع التلفزيون تجميع صورة من البيانات المستلمة: فهو "يتقطّع" أو حتى يتجمد تماما. في بعض الأحيان "ينسى" معالج مكبر الصوت إضافة أحد المكونات (السعة أو الطور) إلى الإشارة. في مثل هذه الحالات، على شاشة الجهاز، يمكنك رؤية دائرة أو حلقة بحجم الحقل بأكمله. نقطتان خارج المجال الرئيسي هما نقطتان مرجعيتان للمستقبل ولا تحملان معلومات.
على الجانب الأيسر من الشاشة، تحت رقم القناة، نرى المعلمات الكمية:
مستوى الإشارة (P) في نفس dBμV كما هو الحال في التناظرية، ومع ذلك، بالنسبة للإشارة الرقمية، ينظم GOST 50 dBμV فقط عند الإدخال إلى جهاز الاستقبال. وهذا هو، في المناطق ذات التوهين الأكبر، سيعمل "الرقمي" بشكل أفضل من التناظرية.
قيمة أخطاء التشكيل (MER) يوضح مدى تشويه الإشارة التي نتلقاها، أي إلى أي مدى يمكن أن تكون نقطة الوصول من مركز المربع. تشبه هذه المعلمة نسبة الإشارة إلى الضوضاء من النظام التناظري؛ القيمة العادية لـ 64QAM هي من 28 ديسيبل. يمكن أن نرى بوضوح أن الانحرافات الكبيرة في الصورة أعلاه تتوافق مع جودة أعلى من القاعدة: هذه هي حصانة الإشارة الرقمية من الضوضاء.
عدد الأخطاء في الإشارة المستقبلة (CBER) — عدد الأخطاء في الإشارة قبل معالجتها بواسطة أي خوارزميات تصحيح.
عدد الأخطاء بعد تشغيل جهاز فك التشفير Viterbi (تمديد VBER) هو نتيجة وحدة فك الترميز التي تستخدم معلومات زائدة عن الحاجة لاستعادة الأخطاء في الإشارة. يتم قياس هاتين المعلمتين بـ "القطع لكل الكمية المأخوذة". لكي يظهر الجهاز عدد الأخطاء أقل من واحد في مائة ألف أو عشرة ملايين (كما في الصورة أعلاه)، فإنه يحتاج إلى قبول هذه العشرة ملايين بت، وهو ما يستغرق بعض الوقت على قناة واحدة، وبالتالي نتيجة القياس لا يظهر على الفور، وربما يكون سيئًا في البداية (E -03، على سبيل المثال)، ولكن بعد بضع ثوانٍ تصل إلى معلمة ممتازة.
DVB-T2
يمكن أيضًا نقل معيار البث الرقمي المعتمد في روسيا عبر الكابل. قد يكون شكل الكوكبة مفاجئًا بعض الشيء للوهلة الأولى:
يزيد هذا الدوران أيضًا مناعة الضوضاء، نظرًا لأن جهاز الاستقبال يعرف أن الكوكبة يجب أن تدور بزاوية معينة، مما يعني أنه يمكنه تصفية ما يأتي دون إزاحة مدمجة. يمكن ملاحظة أنه بالنسبة لهذا المعيار، تكون معدلات خطأ البتات أعلى من حيث الحجم وأن الأخطاء في الإشارة قبل المعالجة لم تعد تتجاوز حد القياس، ولكنها تصل إلى 8,6 حقيقية جدًا لكل مليون. لتصحيحها، يتم استخدام وحدة فك التشفير LDPCلذلك تسمى المعلمة LBER.
نظرًا لزيادة مناعة الضوضاء، يدعم هذا المعيار مستوى تعديل يبلغ 256QAM، ولكن حاليًا يتم استخدام 64QAM فقط في البث.
DVB-C
تم إنشاء هذا المعيار في الأصل للإرسال عبر الكابل (C - Cable) - وهو وسيط أكثر استقرارًا من الهواء، وبالتالي فهو يسمح باستخدام درجة تعديل أعلى من DVB-T، وبالتالي ينقل كمية أكبر من المعلومات دون استخدام معقد الترميز.
هنا نرى الكوكبة 256QAM. هناك المزيد من المربعات، أصبح حجمها أصغر. لقد زادت احتمالية الخطأ، مما يعني أن هناك حاجة إلى وسيلة أكثر موثوقية (أو تشفير أكثر تعقيدًا، كما هو الحال في DVB-T2) لإرسال مثل هذه الإشارة. يمكن أن "تنتشر" مثل هذه الإشارة في الأماكن التي يعمل فيها البث التناظري وDVB-T/T2، ولكنها تتمتع أيضًا بهامش مناعة للضوضاء وخوارزميات تصحيح الأخطاء.
ونظراً لارتفاع احتمال الخطأ، تمت تسوية معلمة MER لـ 256-QAM إلى dB 32.
لقد ارتفع عداد البتات الخاطئة بدرجة أخرى من حيث الحجم ويحسب الآن بتة واحدة خاطئة لكل مليار، ولكن حتى لو كان هناك مئات الملايين منها (PRE-BER ~E-07-8)، فإن وحدة فك ترميز Reed-Solomon المستخدمة في هذا المعيار سوف يزيل جميع الأخطاء.
المصدر: www.habr.com