Všichni dobře víme, že svět technologií kolem nás je digitální, nebo o to usiluje. Digitální televizní vysílání není zdaleka novinkou, ale pokud jste se o něj konkrétně nezajímali, mohou pro vás technologie, které jsou součástí tohoto vysílání, překvapit.

Obsah série článků

• Část 1: Obecná architektura CATV sítě
• Část 2: Složení a tvar vlny
• Část 3: Analogová složka signálu
• Část 4: Číslicová složka signálu
• Část 5: Koaxiální distribuční síť
• Část 6: RF zesilovače
• Část 7: Optické přijímače
• Část 8: Optická páteřní síť
• Část 9: Koncová stanice
• Část 10: Odstraňování problémů v síti kabelové televize

Složení digitálního televizního signálu

Digitální televizní signál je přenosový tok různých verzí MPEG (někdy i jiných kodeků), přenášený rádiovým signálem pomocí QAM různého stupně. Tato slova by měla být každému signalistovi jasná jako den, takže dám jen gif od wikipedia, který, jak doufám, dá pochopit, co to je pro ty, které to prostě ještě nezajímalo:

Taková modulace v té či oné formě se používá nejen pro „televizní anachronismus“, ale také pro všechny systémy přenosu dat na technologické špičce. Rychlost digitálního streamu v „anténním“ kabelu je stovky megabitů!

Parametry digitálního signálu

Pomocí Deviser DS2400T v režimu zobrazení parametrů digitálního signálu můžeme vidět, jak se to vlastně děje:

Naše síť obsahuje signály tří standardů najednou: DVB-T, DVB-T2 a DVB-C. Pojďme se na ně jeden po druhém podívat.

DVB-T

Tento standard se u nás nestal hlavním, ustupuje druhé verzi, ale je docela vhodný pro použití operátorem z toho důvodu, že DVB-T2 přijímače jsou zpětně kompatibilní se standardem první generace, což znamená, že předplatitel může takový signál přijímat téměř na jakékoli digitální televizi bez dalších konzol. Kromě toho má standard určený pro přenos vzduchem (písmeno T znamená Terrestrial, ether) tak dobrou odolnost proti šumu a redundanci, že někdy funguje tam, kde z nějakého důvodu nemůže proniknout analogový signál.

Na obrazovce zařízení můžeme sledovat, jak se buduje konstelace 64QAM (standard podporuje QPSK, 16QAM, 64QAM). Je vidět, že v reálných podmínkách se body nesčítají do jedné, ale přicházejí s určitým rozptylem. To je normální, pokud dekodér dokáže určit, ke kterému čtverci cílový bod patří, ale i na obrázku nahoře jsou oblasti, kde se nacházejí na hranici nebo blízko ní. Z tohoto obrázku můžete rychle určit kvalitu signálu „okem“: pokud například zesilovač nefunguje dobře, tečky jsou umístěny chaoticky a televizor nemůže sestavit obraz z přijatých dat: „pixeluje“ nebo dokonce úplně zamrzne. Jsou chvíle, kdy procesor zesilovače „zapomene“ přidat jednu ze složek (amplitudu nebo fázi) k signálu. V takových případech můžete na obrazovce zařízení vidět kruh nebo prstenec velikosti celého pole. Dva body mimo hlavní pole jsou referenčními body pro přijímač a nenesou informace.

Na levé straně obrazovky pod číslem kanálu vidíme kvantitativní parametry:

Úroveň signálu (P) ve stejném dBµV jako pro analogový, avšak pro digitální signál GOST reguluje pouze 50 dBµV na vstupu do přijímače. To znamená, že v oblastech s větším útlumem bude „digitální“ fungovat lépe než analog.

Hodnota modulačních chyb (MER) ukazuje, jak zkreslený signál, který přijímáme, tedy jak daleko může být cílový bod od středu čtverce. Tento parametr je podobný poměru signálu k šumu z analogového systému, normální hodnota pro 64QAM je od 28 dB. Je jasně vidět, že výrazné odchylky na výše uvedeném obrázku odpovídají kvalitě nad normou: jedná se o odolnost digitálního signálu proti šumu.

Počet chyb v přijímaném signálu (CBER) — počet chyb v signálu před zpracováním jakýmkoli korekčním algoritmem.

Počet chyb po provozu dekodéru Viterbi (VBER) je výsledkem dekodéru, který využívá redundantní informace k obnově chyb v signálu. Oba tyto parametry se měří v „kusech na odebrané množství“. Aby zařízení ukázalo počet chyb menší než jedna ku sto tisícům nebo deseti milionům (jako na obrázku výše), potřebuje přijmout těchto deset milionů bitů, což na jednom kanálu nějakou dobu trvá, takže výsledek měření se neobjeví okamžitě a může být zpočátku dokonce špatný (například E -03), ale po několika sekundách dosáhnete vynikajícího parametru.

DVB-T2

Standard digitálního vysílání přijatý v Rusku lze také přenášet kabelem. Tvar souhvězdí může být na první pohled poněkud překvapivý:

Tato rotace navíc zvyšuje odolnost proti šumu, protože přijímač ví, že konstelace musí být otočena o daný úhel, což znamená, že může filtrovat to, co přichází bez vestavěného posunu. Je vidět, že pro tento standard jsou bitové chybovosti řádově vyšší a chyby v signálu před zpracováním již nepřekračují mez měření, ale dosahují velmi reálných 8,6 na milion. K jejich opravě se používá dekodér LDPC, takže parametr se nazývá LBER.
Kvůli zvýšené odolnosti proti šumu tento standard podporuje modulační úroveň 256QAM, ale v současné době se ve vysílání používá pouze 64QAM.

DVB-C

Tento standard byl původně vytvořen pro přenos po kabelu (C - Cable) - médium mnohem stabilnější než vzduch, proto umožňuje použití vyššího stupně modulace než DVB-T, a proto přenáší větší množství informací bez použití složitých kódování.

Zde vidíme souhvězdí 256QAM. Čtverců je více, jejich velikost se zmenšila. Pravděpodobnost chyby se zvýšila, což znamená, že k přenosu takového signálu je potřeba spolehlivější médium (nebo složitější kódování, jako v DVB-T2). Takový signál se může „rozptýlit“ tam, kde funguje analog a DVB-T/T2, ale má také rezervu odolnosti proti šumu a algoritmů opravy chyb.

Vzhledem k vyšší pravděpodobnosti chyby je parametr MER pro 256-QAM normalizován na 32 dB.

Počítadlo chybných bitů vzrostlo o další řád a nyní počítá jeden chybný bit na miliardu, ale i když jich jsou stovky milionů (PRE-BER ~E-07-8), Reed-Solomonův dekodér použitý v tomto standard odstraní všechny chyby.

Zdroj: www.habr.com