Wir wissen alle, dass die Welt der Technologie digital ist oder danach strebt. Digitales Fernsehen ist zwar keine Neuheit, aber wenn Sie sich damit nicht speziell beschäftigt haben, können die damit verbundenen Technologien für Sie überraschend sein.

Inhalt der Artikelreihe

• Teil 1: Allgemeine Architektur des KTV-Netzes
• Teil 2: Zusammensetzung und Form des Signals
• Teil 3: Analoge Signalbestandteile
• Teil 4: Digitale Signalbestandteile
• Teil 5: Koaxiales Verteilernetz
• Teil 6: RF-Signalverstärker
• Teil 7: Optische Empfänger
• Teil 8: Optisches Hauptnetz
• Teil 9: Kopfstation
• Teil 10: Fehlersuche und -behebung im KTV-Netz

Zusammensetzung des digitalen Fernsehsignals

Das digitale Fernsehsignal ist ein Transportstrom verschiedener MPEG-Versionen (manchmal auch anderer Codecs), der über einen Radiosignal mit quadratur-amplitudens modulierter QAM in unterschiedlichen Graden übertragen wird. Für jeden Kommunikationstechniker sollten diese Begriffe klar sein, daher zeige ich nur ein GIF aus Wikipedia, das hoffentlich ein Verständnis dafür vermittelt, was das für diejenigen ist, die sich einfach noch nicht damit beschäftigt haben:

Eine solche Modulation wird in irgendeiner Form nicht nur für 'Fernseh-Anachronismus' verwendet, sondern auch für alle, die an der Spitze der Technologie für Datenübertragungssysteme stehen. Die Geschwindigkeit des digitalen Stroms im 'Antennenkabel' beträgt Hunderte von Megabit!

Parameter des digitalen Signals

Wenn wir das Gerät Deviser DS2400T im Modus zur Anzeige der Parameter des digitalen Signals verwenden, können wir sehen, wie es in Wirklichkeit aussieht:

In unserem Netzwerk sind Signale von gleich drei Standards vorhanden: DVB-T, DVB-T2 und DVB-C. Lassen Sie uns diese nacheinander betrachten.

DVB-T

Dieser Standard wurde in unserem Land nicht zum Hauptstandard, sondern wurde durch die zweite Version ersetzt. Dennoch ist er für den Betreiber gut geeignet, da DVB-T2-Empfänger abwärtskompatibel mit dem Standard der ersten Generation sind, wodurch ein Abonnent ein solches Signal auf praktisch jedem digitalen Fernseher ohne zusätzliche Set-Top-Boxen empfangen kann. Darüber hinaus hat der für die Übertragung über Luft vorgesehene Standard (das T steht für Terrestrial, d.h. terrestrisch) eine so gute Störsicherheit und Redundanz, dass er manchmal dort funktioniert, wo aus irgendwelchen Gründen kein analoges Signal durchkommt.

Auf dem Bildschirm des Geräts können wir beobachten, wie das Sternbild 64QAM entsteht (der Standard unterstützt QPSK, 16QAM, 64QAM). Es ist zu sehen, dass die Punkte unter realen Bedingungen keineswegs in einem einzigen Punkt zusammenlaufen, sondern mit einer gewissen Streuung ankommen. Das ist normal, solange der Decoder bestimmen kann, zu welchem bestimmten Quadrat der empfangene Punkt gehört, aber selbst auf dem gezeigten Bild sind Bereiche zu erkennen, in denen sie an der Grenze oder nahe daran positioniert sind. Anhand dieses Bildes kann man schnell „auf den ersten Blick“ die Signalqualität feststellen: 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 Verstärkerprozessor 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 die gesamte Fläche einnimmt. Zwei Punkte außerhalb des Hauptfeldes dienen als Referenzpunkte für den Empfänger und tragen keine Informationen.

In der linken Ecke des Bildschirms unter der Kanalnummer sehen wir quantitative Parameter:

Signalpegel (P) in denselben dBmµV wie für das Analogsignal, jedoch schreibt der GOST für das Digitalsignal bereits nur 50 dBmµV am Eingang des Empfängers vor. Das heißt, in Bereichen mit größerem Dämpfungsverlust wird das „Digitalsignal“ besser als das Analogsignal funktionieren.

Der Modulationsfehlerwert (MER) zeigt, wie stark das empfangene Signal verzerrt ist, das heißt, wie weit der ankommende Punkt vom Zentrum des Quadrats entfernt sein kann. Dieser Parameter ähnelt dem Verhältnis „Signal/Rauschen“ in analogen Systemen, der normale Wert für 64QAM liegt bei mindestens 28 dB. Hier ist gut zu erkennen, dass signifikante Abweichungen auf dem gezeigten Bild eine Qualität über dem Normalwert entsprechen: hierin liegt die Störfestigkeit des digitalen Signals.

Anzahl der Fehler im empfangenen Signal (CBER) — Anzahl der Fehler im Signal, bevor es von irgendwelchen Korrekturalgorithmen bearbeitet wird.

Anzahl der Fehler nach der Arbeit des Viterbi-Decoders (VBER) — das Ergebnis der Arbeit eines Dekoders, der redundante Informationen nutzt, um Fehler im Signal wiederherzustellen. Beide Parameter werden in „Stück pro empfangene Menge“ gemessen. Damit das Gerät eine Fehleranzahl von weniger als einer auf hunderttausend oder zehn Millionen anzeigt (wie im abgebildeten Beispiel), muss es diese zehn Millionen Bits empfangen, was auf einem Kanal einige Zeit in Anspruch nimmt. Daher erscheint das Messergebnis nicht sofort und kann in der ersten Phase sogar schlecht sein (z.B. E-03), sich aber nach ein paar Sekunden auf einen ausgezeichneten Wert einpendeln.

DVB-T2

Der in Russland angenommene Standard für digitales terrestrisches Fernsehen kann auch über Kabel übertragen werden. Die Form des Sternbilds kann auf den ersten Blick etwas überraschen:

Diese Drehung erhöht zusätzlich die Störsicherheit, da der Empfänger weiß, dass das Sternbild um einen bestimmten Winkel gedreht sein sollte. Dadurch kann gefiltert werden, was ohne den eingelegten Versatz eintrifft. Hier ist zu sehen, dass für diesen Standard die Normen für Bitfehler um eine Größenordnung höher sind und die Fehler im Signal vor der Verarbeitung nicht aus den Messgrenzen herausragen, sondern durchaus realistische 8,6 pro Million betragen. Für deren Korrektur wird ein Dekoder eingesetzt. LDPC, weshalb der Parameter LBER genannt wird.
Dank der erhöhten Störsicherheit unterstützt dieser Standard das Modulationsniveau 256QAM, aber derzeit wird in der terrestrischen Übertragung nur 64QAM verwendet.

DVB-C

Dieser Standard wurde ursprünglich für die Übertragung über Kabel (C — Cable) entwickelt – ein Umfeld, das viel stabiler ist als die Luft, und daher eine höhere Modulationsrate als DVB-T ermöglicht, was bedeutet, dass ein größeres Informationsvolumen übertragen werden kann, ohne dabei komplexe Kodierungen verwenden zu müssen.

Hier sehen wir das Sternbild 256QAM. Die Quadrate haben sich vervielfacht, ihre Größe ist kleiner geworden. Die Fehlerwahrscheinlichkeit hat zugenommen, was bedeutet, dass für die Übertragung eines solchen Signals ein zuverlässigeres Medium (oder eine komplexere Kodierung, wie bei DVB-T2) erforderlich ist. Ein solches Signal kann dort „zerfallen“, wo analog und DVB-T/T2 arbeiten, hat jedoch auch einen Sicherheitsbuffer gegen Störungen und Fehlerkorrekturalgorithmen.

Aufgrund der höheren Fehlerwahrscheinlichkeit wird der Parameter MER für 256-QAM bereits auf 32 dB normiert.

Die Anzahl der fehlerhaften Bits ist um einen weiteren Faktor gestiegen und beträgt bereits ein fehlerhaftes Bit pro Milliarde. Selbst wenn es hunderte Millionen geben sollte (PRE-BER ~E-07-8), wird der in diesem Standard verwendete Reed-Solomon-Dekoder alle Fehler beheben.

Quelle: habr.com