Wir alle wissen sehr gut, dass die Technologiewelt um uns herum digital ist oder danach strebt. Digitale Fernsehübertragungen sind alles andere als neu, aber wenn Sie sich nicht speziell dafür interessiert haben, werden Sie die damit verbundenen Technologien möglicherweise überraschen.

Inhalte der Artikelserie

• Teil 1: Allgemeine Architektur eines CATV-Netzwerks
• Teil 2: Komposition und Wellenform
• Teil 3: Analoger Anteil des Signals
• Teil 4: Digitaler Anteil des Signals
• Teil 5: Koaxiales Verteilungsnetz
• Teil 6: HF-Verstärker
• Teil 7: Optische Empfänger
• Teil 8: Optisches Backbone-Netzwerk
• Teil 9: Kopfstelle
• Teil 10: Fehlerbehebung im Kabelfernsehnetz

Zusammensetzung des digitalen Fernsehsignals

Ein digitales Fernsehsignal ist ein Transportstrom verschiedener Versionen von MPEG (manchmal auch anderer Codecs), der von einem Radiosignal unter Verwendung von QAM unterschiedlichen Grades übertragen wird. Diese Worte sollten jedem Bahnwärter klar sein, deshalb gebe ich einfach ein GIF von Wikipedia, was, wie ich hoffe, denjenigen, die sich einfach noch nicht dafür interessiert haben, verständlich macht, worum es geht:

Eine solche Modulation wird in der einen oder anderen Form nicht nur für den „Fernsehanachronismus“, sondern für alle Datenübertragungssysteme auf dem Höhepunkt der Technik verwendet. Die Geschwindigkeit des digitalen Streams im „Antennen“-Kabel beträgt Hunderte Megabit!

Digitale Signalparameter

Wenn wir den Deviser DS2400T im Modus zur Anzeige digitaler Signalparameter verwenden, können wir sehen, wie dies tatsächlich geschieht:

Unser Netzwerk enthält Signale von drei Standards gleichzeitig: DVB-T, DVB-T2 und DVB-C. Schauen wir sie uns einzeln an.

DVB-T

Dieser Standard ist in unserem Land nicht zum Hauptstandard geworden und hat der zweiten Version Platz gemacht, ist aber für die Verwendung durch den Betreiber durchaus geeignet, da DVB-T2-Receiver abwärtskompatibel mit dem Standard der ersten Generation, also dem Abonnenten, sind kann ein solches Signal ohne zusätzliche Konsolen auf fast jedem digitalen Fernseher empfangen. Darüber hinaus verfügt der für die Luftübertragung vorgesehene Standard (der Buchstabe T steht für Terrestrial, Äther) über eine so gute Störfestigkeit und Redundanz, dass er manchmal dort funktioniert, wo ein analoges Signal aus irgendeinem Grund nicht eindringen kann.

Auf dem Gerätebildschirm können wir beobachten, wie die 64QAM-Konstellation aufgebaut wird (der Standard unterstützt QPSK, 16QAM, 64QAM). Es ist ersichtlich, dass sich die Punkte unter realen Bedingungen nicht zu einem addieren, sondern mit einer gewissen Streuung einhergehen. Dies ist normal, solange der Decoder feststellen kann, zu welchem ​​Quadrat der ankommende Punkt gehört, aber selbst im obigen Bild gibt es Bereiche, in denen sie sich an der Grenze oder in deren Nähe befinden. Anhand dieses Bildes können Sie schnell „mit dem Auge“ die Qualität des Signals bestimmen: Wenn beispielsweise der Verstärker nicht richtig funktioniert, sind die Punkte chaotisch angeordnet und der Fernseher kann aus den empfangenen Daten kein Bild zusammensetzen: Er „pixelt“ oder friert sogar ganz ein. Es gibt Zeiten, in denen der Verstärkerprozessor „vergisst“, eine der Komponenten (Amplitude oder Phase) zum Signal hinzuzufügen. In solchen Fällen sehen Sie auf dem Gerätebildschirm einen Kreis oder Ring in der Größe des gesamten Feldes. Zwei Punkte außerhalb des Hauptfeldes sind Referenzpunkte für den Empfänger und tragen keine Informationen.

Auf der linken Seite des Bildschirms sehen wir unter der Kanalnummer quantitative Parameter:

Signalpegel (P) im gleichen dBµV wie bei einem analogen Signal, bei einem digitalen Signal regelt GOST jedoch nur 50 dBµV am Eingang des Empfängers. Das heißt, in Bereichen mit größerer Dämpfung funktioniert das „Digitale“ besser als das Analoge.

Der Wert der Modulationsfehler (MER) zeigt, wie verzerrt das Signal ist, das wir empfangen, d. h. wie weit der Ankunftspunkt von der Mitte des Quadrats entfernt sein kann. Dieser Parameter ähnelt dem Signal-Rausch-Verhältnis eines analogen Systems; der Normalwert für 64QAM liegt bei 28 dB. Es ist deutlich zu erkennen, dass erhebliche Abweichungen im obigen Bild einer über der Norm liegenden Qualität entsprechen: Dies ist die Störfestigkeit des digitalen Signals.

Anzahl der Fehler im Empfangssignal (CBER) – die Anzahl der Fehler im Signal vor der Verarbeitung durch Korrekturalgorithmen.

Anzahl der Fehler nach Betrieb des Viterbi-Decoders (VBER-Erweiterung) ist das Ergebnis eines Decoders, der redundante Informationen verwendet, um Fehler im Signal zu beheben. Beide Parameter werden in „Stück pro entnommener Menge“ gemessen. Damit das Gerät eine Fehleranzahl von weniger als eins zu hunderttausend oder zehn Millionen (wie im Bild oben) anzeigt, muss es diese zehn Millionen Bits akzeptieren, was auf einem Kanal, also dem Messergebnis, einige Zeit in Anspruch nimmt erscheint nicht sofort und kann zunächst sogar schlecht sein (z. B. E -03), aber nach ein paar Sekunden erreicht man einen hervorragenden Parameter.

DVB-T2

Der in Russland eingeführte digitale Rundfunkstandard kann auch über Kabel übertragen werden. Die Form der Konstellation mag auf den ersten Blick etwas überraschend sein:

Diese Drehung erhöht zusätzlich die Störfestigkeit, da der Empfänger weiß, dass die Konstellation um einen bestimmten Winkel gedreht werden muss, was bedeutet, dass er das, was kommt, ohne eine eingebaute Verschiebung filtern kann. Man erkennt, dass bei diesem Standard die Bitfehlerraten um eine Größenordnung höher liegen und die Fehler im Signal vor der Verarbeitung nicht mehr die Messgrenze überschreiten, sondern ganz reale 8,6 pro Million betragen. Um sie zu korrigieren, wird ein Decoder verwendet LDPC, daher heißt der Parameter LBER.
Aufgrund der erhöhten Störfestigkeit unterstützt dieser Standard einen Modulationspegel von 256QAM, derzeit wird im Rundfunk jedoch nur 64QAM verwendet.

DVB-C

Dieser Standard wurde ursprünglich für die Übertragung über Kabel (C – Kabel) entwickelt – ein Medium, das viel stabiler als Luft ist, daher die Verwendung eines höheren Modulationsgrads als DVB-T ermöglicht und daher eine größere Informationsmenge ohne komplexe Verwendung überträgt Codierung.

Hier sehen wir die Konstellation 256QAM. Es gibt mehr Quadrate, ihre Größe ist kleiner geworden. Die Fehlerwahrscheinlichkeit ist gestiegen, was bedeutet, dass zur Übertragung eines solchen Signals ein zuverlässigeres Medium (oder eine komplexere Kodierung, wie bei DVB-T2) erforderlich ist. Ein solches Signal kann sich dort „streuen“, wo Analog- und DVB-T/T2 funktionieren, verfügt aber auch über einen gewissen Spielraum für Störfestigkeit und Fehlerkorrekturalgorithmen.

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

Der Zähler für fehlerhafte Bits ist um eine weitere Größenordnung gestiegen und berechnet jetzt ein fehlerhaftes Bit pro Milliarde, aber selbst wenn es Hunderte Millionen davon sind (PRE-BER ~E-07-8), ist der dabei verwendete Reed-Solomon-Decoder nicht in Ordnung Der Standard beseitigt alle Fehler.

Source: habr.com