Wir alle wissen, dass die technologische Welt rund um uns digital ist oder sich in diese Richtung entwickelt. Digitales Fernsehen ist kein neues Konzept. Falls Sie sich jedoch nicht speziell dafür interessiert haben, könnten die zugehörigen Technologien für Sie überraschend sein.
Inhalt der Artikelreihe
- Teil 4: Digitale Signalbestandteile
- Teil 5: Koaxiales Verteilungssystem
- Teil 6: RF-Signalverstärker
- Teil 7: Optische Empfänger
- Teil 8: Optisches Backbone-Netzwerk
- Teil 9: Kopfstation
- Teil 10: Fehlersuche und -behebung im Kabelfernsehnetz
Zusammensetzung des digitalen Fernsehsignals
Ein digitales Fernsehsignal ist ein Transportstrom verschiedener MPEG-Versionen (gelegentlich auch anderer Codecs), der über ein Funksignal mit quadraturamplitudena Modulation (QAM) unterschiedlicher Ordnung übertragen wird. Für jeden Techniker sollten diese Begriffe klar sein, daher teile ich lediglich ein GIF von , das hoffentlich ein Verständnis dafür vermittelt, was es ist, insbesondere für diejenigen, die sich bisher nicht damit beschäftigt haben:
Eine solche Modulation wird nicht nur für den 'Fernseh-Anachronismus' verwendet, sondern auch für alle modernsten Datenübertragungssysteme. Die Geschwindigkeit des digitalen Datenstroms in einem 'Antennekabel' beträgt Hunderte von Megabit!
Parameter des digitalen Signals
Mit dem Gerät Deviser DS2400T im Modus zur Anzeige der Parameter des digitalen Signals können wir sehen, wie es tatsächlich aussieht:
In unserem Netzwerk sind Signale aus drei Standards verfügbar: DVB-T, DVB-T2 und DVB-C. Lassen Sie uns diese nacheinander betrachten.
DVB-T
Dieser Standard hat sich in unserem Land nicht als Hauptstandard durchgesetzt und wurde von der zweiten Version abgelöst. Dennoch ist er für den Betreiber durchaus nutzbar, da DVB-T2-Empfänger abwärtskompatibel zum ersten Standard sind. Das bedeutet, dass Abonnenten ein solches Signal auf praktisch jedem digitalen Fernseher ohne zusätzliche Set-Top-Boxen empfangen können. Darüber hinaus bietet der für die Übertragung per Funk vorgesehene Standard (das T steht für Terrestrial, d.h. terrestrisch) eine so hohe Störfestigkeit und Redundanz, dass er manchmal dort funktioniert, wo aus bestimmten Gründen das analoge Signal nicht durchkommt.
Auf dem Bildschirm des Geräts können wir beobachten, wie die Konstellation 64QAM aufgebaut wird (der Standard unterstützt QPSK, 16QAM, 64QAM). Es ist zu sehen, dass die Punkte unter realen Bedingungen keineswegs zu einem einzigen Punkt zusammenfallen, sondern mit einer gewissen Streuung ankommen. Das ist normal, solange der Decoder bestimmen kann, zu welchem Quadrat der ankommende Punkt gehört. Aber selbst auf dem gezeigten Bild sind Bereiche sichtbar, in denen sie an der Grenze oder nahe daran angeordnet sind. An diesem Bild kann man schnell mit bloßem Auge die Signalqualität erkennen: Bei schlechtem Betrieb des Verstärkers beispielsweise sind die Punkte chaotisch verteilt, und der Fernseher kann aus den empfangenen Daten kein Bild zusammenstellen: Er „pixelt“ oder bleibt sogar ganz stehen. Es gibt Fälle, in denen der Prozessor des Verstärkers „vergisst“, eine der Komponenten (Amplitude oder Phase) zum Signal hinzuzufügen. In solchen Fällen kann man auf dem Bildschirm des Geräts einen Kreis oder Ring sehen, der das gesamte Feld ausfüllt. Zwei Punkte außerhalb des Hauptfeldes dienen als Referenzpunkte für den Empfänger und tragen keine Informationen.
In der linken Bildschirmhälfte unter der Kanalnummer sehen wir quantitative Parameter:
Signalniveau (P) bei denselben dBmV wie bei dem Analogsignal, jedoch schreibt die Norm für digitale Signale bereits nur noch 50 dBmV am Eingang des Empfängers vor. Das bedeutet, dass an Stellen mit höherem Dämpfungsgrad das digitale Signal besser funktioniert als das analoge.
Der Wert der Modulationsfehler (MER) zeigt an, wie stark das empfangene Signal verzerrt ist, also wie weit der empfangene Punkt vom Zentrum des Quadrats entfernt sein kann. Dieser Parameter ähnelt dem Verhältnis „Signal/Rauschen“ aus dem analogen System, wobei ein normaler Wert für 64QAM bei mindestens 28 dB liegt. Hier ist deutlich zu erkennen, dass signifikante Abweichungen im dargestellten Bild einer überdurchschnittlichen Qualität entsprechen: dies zeigt die Störsicherheit des digitalen Signals.
Die Anzahl der Fehler im empfangenen Signal (CBER) – die Anzahl der Fehler im Signal vor der Verarbeitung durch irgendwelche Korrekturalgorithmen.
Die Anzahl der Fehler nach der Arbeit des Viterbi-Decoders (VBER) — das Ergebnis der Arbeit eines Decoders, der redundante Informationen zur Fehlerkorrektur im Signal nutzt. Beide Parameter werden in „Fehler pro x empfangenem Signal“ gemessen. Damit das Gerät zeigt, dass weniger als ein Fehler auf hunderttausend oder zehn Millionen empfangene Daten (wie auf dem Bild dargestellt) vorliegt, muss es diese zehn Millionen Bits empfangen, was auf einem Kanal einige Zeit dauert. Daher erscheint das Messergebnis nicht sofort und kann zunächst schlecht sein (z.B. E-03), erreicht aber nach ein paar Sekunden einen ausgezeichneten Wert.
DVB-T2
Der in Russland genehmigte Standard für digitales terrestrisches Fernsehen kann ebenfalls über Kabel übertragen werden. Die Anordnung der Sterne kann auf den ersten Blick etwas überraschend wirken:
Diese Ausrichtung erhöht zusätzlich die Störfestigkeit, da der Empfänger weiß, dass das Netzwerk auf einen vorgegebenen Winkel ausgerichtet sein sollte, was bedeutet, dass eingehende Signale ohne festgelegte Verschiebung gefiltert werden können. Hier zeigt sich, dass für diesen Standard die Bitfehlerraten um eine Größenordnung höher sind und Fehler im Signal vor der Verarbeitung nicht über die Messgrenzen hinausgehen, sondern realistische 8,6 pro Million erreichen. Zur Behebung werden Decoder eingesetzt. LDPC, weshalb der Parameter LBER genannt wird.
Dank der erhöhten Störfestigkeit unterstützt dieser Standard das Modulationsniveau 256QAM, jedoch wird derzeit im Rundfunk nur 64QAM verwendet.
DVB-C
Dieser Standard wurde ursprünglich für die Übermittlung über Kabel (C — Cable) entwickelt, eine Umgebung, die deutlich stabiler ist als die Luft, was es ermöglicht, eine höhere Modulationsstufe als bei DVB-T zu nutzen und somit ein größeres Informationsvolumen zu übertragen, ohne dabei komplexe Kodierungen zu verwenden.
Hier sehen wir das Sternbild 256QAM. Es gibt mehr Quadrate, diese sind kleiner geworden. Die Fehlerwahrscheinlichkeit hat zugenommen, was bedeutet, dass für die Übertragung eines solchen Signals eine zuverlässigere Umgebung (oder eine komplexere Codierung, wie bei DVB-T2) erforderlich ist. Ein solches Signal kann an Orten „zerfallen“, an denen analoges Fernsehen und DVB-T/T2 betrieben werden, doch es bietet auch eine gewisse Störsicherheit und Fehlerkorrekturalgorithmen.
Aufgrund der höheren Fehlerwahrscheinlichkeit ist der MER-Wert für 256-QAM bereits auf 32 dB normiert.
Der Zähler für fehlerhafte Bits hat sich um einen weiteren Faktor erhöht und ermittelt bereits ein fehlerhaftes Bit pro Milliarde. Selbst wenn es Hunderte Millionen (PRE-BER ~E-07-8) gibt, wird der in diesem Standard verwendete Reed-Solomon-Dekoder alle Fehler beheben.
Quelle: habr.com
