We all know very well that the technological world around us is digital or is striving towards that. Digital broadcasting is far from new, but if you haven't specifically been interested in it, the technologies inherent to it may come as a surprise to you.
Inhoud van de serie artikelen
- Deel 4: Digitaal onderdeel van het signaal
- Deel 5: Coaxiale distributienetwerk
- Deel 6: RF-signaalversterkers
- Deel 7: Optische ontvangers
- Deel 8: Optisch hoofdnetsysteem
- Deel 9: Hoofdstation
- Deel 10: Het opsporen en oplossen van storingen in het kabeltelevisienetwerk
Composition of the digital television signal
A digital television signal represents a transport stream of various versions of MPEG (sometimes using other codecs), transmitted via radio signal using quadrature amplitude modulation (QAM) of varying levels. These terms should be as clear to any communications professional as day, so I'll just provide a gif from , which I hope will help those who haven't yet been interested understand what it is:
Such modulation, in one form or another, is used not only for 'tele-anachronism', but also for all data transmission systems that are at the peak of technology. The speed of the digital stream in the 'antenna' cable reaches hundreds of megabits!
Parameters of the digital signal
Using the Deviser DS2400T device in digital signal parameter display mode, we can see what it's really like:
In our network, there are signals from three standards: DVB-T, DVB-T2, and DVB-C. Let's consider them one by one.
DVB-T
This standard did not become the primary one in our country, giving way to the second version, but it is still quite suitable for use by the operator because DVB-T2 receivers are backward compatible with the first-generation standard, meaning that subscribers can receive such a signal on almost any digital television without additional set-top boxes. Moreover, the standard designed for over-the-air transmission (the letter T stands for Terrestrial) has such good resistance to interference and redundancy that it sometimes works where the analog signal cannot get through for some reason.
Op het scherm van het apparaat zien we hoe het sterrenbeeld 64QAM wordt opgebouwd (de standaard ondersteunt QPSK, 16QAM, 64QAM). Het is duidelijk dat de punten onder echte omstandigheden absoluut niet op één lijn liggen, maar met enige spreiding komen. Dit is normaal, zolang de decoder kan bepalen bij welk vierkant de binnenkomende punt hoort, maar zelfs op de weergegeven afbeelding zijn er gebieden waar ze zich aan de grens of dichtbij bevinden. Aan de hand van deze afbeelding kan men snel 'met het blote oog' de signaalkwaliteit bepalen: bij een slechte werking van de versterker bijvoorbeeld, zijn de punten chaotisch verspreid, en kan de televisie geen beeld genereren uit de ontvangen gegevens: hij pixeliseert, of bevriest zelfs volledig. Er zijn gevallen waarin de versterkerprocessor 'vergeet' een van de componenten (amplitude of fase) aan het signaal toe te voegen. In dergelijke gevallen kan op het scherm van het apparaat een cirkel of ring zichtbaar zijn die het hele veld beslaat. Twee punten buiten het hoofdveld fungeren als referentie voor de ontvanger en dragen geen informatie.
Aan de linkerzijde van het scherm, onder het kanaalnummer, zien we kwantitatieve parameters:
Signaalniveau (P) in dezelfde dBmV als voor de analoge signalen, maar voor het digitale signaal vereist GOST al slechts 50 dBmV bij de ingang van de ontvanger. Dat betekent dat op gebieden met grotere demping het 'digitale' signaal beter zal presteren dan het analoge.
De waarde van modulatiefouten (MER) toont aan hoe ver het signaal dat we ontvangen vervormd is, dat wil zeggen hoe ver de binnenkomende punt van het midden van het vierkant kan zijn. Deze parameter is vergelijkbaar met de verhouding 'signaal/ruis' in een analoog systeem, een normale waarde voor 64QAM is vanaf 28 dB. Hier is het duidelijk zichtbaar dat aanzienlijke afwijkingen op de weergegeven afbeelding overeenkomen met een kwaliteit die boven de norm ligt: in dit ligt de storingsbestendigheid van het digitale signaal.
Aantal fouten in het ontvangen signaal (CBER) — het aantal fouten in het signaal vóór verwerking door enige correctie-algoritmen.
Aantal fouten na de werking van de Viterbi-decoder (VBER) — het resultaat van de decoder die overbodige informatie gebruikt om fouten in het signaal te herstellen. Beide parameters worden gemeten in 'stukken per ontvangen hoeveelheid'. Om het apparaat minder dan één fout per honderdduizend of tien miljoen (zoals in de afbeelding weergegeven) te laten tonen, moet het deze tien miljoen bits ontvangen, wat enige tijd in beslag neemt op één kanaal. Daarom verschijnt het meetresultaat niet onmiddellijk, en kan het zelfs aanvankelijk slecht zijn (E-03, bijvoorbeeld), maar kan het na een paar seconden een uitstekende parameter bereiken.
DVB-T2
De in Rusland aanvaarde standaard voor digitale etheruitzending kan ook via kabel worden verzonden. De vorm van de constellatie kan bij de eerste blik enige verbazing wekken:
Deze draai verhoogt bovendien de fouttolerantie, aangezien de ontvanger weet dat de constellatie onder een bepaalde hoek moet worden gedraaid, wat het mogelijk maakt om te filteren wat zonder ingestelde verschuiving aankomt. Hier is te zien dat voor deze standaard de normen voor bitfouten een orde hoger zijn en de fouten in het signaal vóór de verwerking niet buiten de meetlimieten vallen, maar een heel reële 8,6 per miljoen bedragen. Voor hun correctie wordt een decoder gebruikt. LDPC, vandaar de parameter wordt LBER genoemd.
Dankzij de verhoogde fouttolerantie ondersteunt deze standaard een modulatiegraad van 256QAM, maar momenteel wordt in de etheruitzending alleen 64QAM gebruikt.
DVB-C
Deze standaard is oorspronkelijk ontworpen voor kabeloverdracht (C — Cable) — een omgeving die veel stabieler is dan de lucht, waardoor een hogere modulatiegraad kan worden gebruikt dan DVB-T, en dus een groter volume informatie kan worden verzonden zonder complexe codering.
Hier zien we de constellatie van 256QAM. Er zijn meer vierkanten geworden, en hun formaat is kleiner. De kans op een fout is toegenomen, wat betekent dat voor het verzenden van een dergelijk signaal een betrouwbaardere omgeving nodig is (of meer complexe codering, zoals in DVB-T2). Een dergelijk signaal kan 'uit elkaar vallen' waar analoge en DVB-T/T2 werken, maar het heeft ook een reserve voor fouttolerantie en foutcorrectie-algoritmen.
Vanwege de grotere kans op fouten is de MER-parameter voor 256-QAM al genormeerd op 32dB.
De foutbit-teller is met een orde gestegen en telt nu één foutbit per miljard, maar zelfs als het er honderd miljoen zijn (PRE-BER ~E-07-8), zal de Reed-Solomon-decoder die in deze standaard wordt gebruikt alle fouten corrigeren.
Bron: habr.com
