Wszyscy doskonale wiemy, że świat technologii wokół nas jest cyfrowy lub dąży do tego. Cyfrowa telewizja nie jest nowością, jednak jeśli nie interesowałeś się tym tematem specjalnie, technologie, które jej towarzyszą, mogą być dla Ciebie zaskoczeniem.

Zawartość serii artykułów

• Część 1: Ogólna architektura sieci KTV
• Część 2: Skład i forma sygnału
• Część 3: Analogowa składowa sygnału
• Część 4: Cyfrowa składowa sygnału
• Część 5: Coaksjalna sieć dystrybucyjna
• Część 6: Wzmacniacze sygnału RF
• Część 7: Odbiorniki optyczne
• Część 8: Optyczna sieć magistralna
• Część 9: Stacja czołowa
• Część 10: Wyszukiwanie i usuwanie usterek w sieci KTV

Skład cyfrowego sygnału telewizyjnego

Cyfrowy sygnał telewizyjny stanowi transportowy strumień różnych wersji MPEG (czasami również innych kodeków), przesyłany falą radiową z użyciem modulacji kwadraturowo-amplitudowej QAM o różnym stopniu. Każdemu telekomunikatorowi te słowa powinny być jasne jak dzień, dlatego przedstawię jedynie gif z wikipedia, który, mam nadzieję, da zrozumienie, czym to jest dla tych, którzy jeszcze się tym nie interesowali:

Taka modulacja w jakiejś formie jest wykorzystywana nie tylko do "teleanachronizmu", ale także we wszystkich najnowocześniejszych systemach przesyłu danych. Prędkość cyfrowego strumienia w kablu "antennym" wynosi setki megabitów!

Parametry cyfrowego sygnału

Korzystając z urządzenia Deviser DS2400T w trybie wyświetlania parametrów cyfrowego sygnału, będziemy mogli zobaczyć, jak to wygląda w rzeczywistości:

W naszej sieci obecne są sygnały trzech standardów: DVB-T, DVB-T2 i DVB-C. Rozważmy je po kolei.

DVB-T

Ten standard nie stał się podstawowym w naszym kraju, ustępując miejsca drugiej wersji, jednak jest w pełni przydatny dla operatora, ponieważ odbiorniki DVB-T2 są zgodne wstecznie z pierwszą generacją, co oznacza, że abonent może odebrać taki sygnał na praktycznie każdym cyfrowym telewizorze bez dodatkowych dekoderów. Ponadto standard zaprojektowany do przesyłu w powietrzu (litera T oznacza Terrestrial, czyli naziemny) charakteryzuje się tak dobrą odpornością na zakłócenia i nadmiarowością, że czasami działa tam, gdzie z jakichś powodów analogowy sygnał nie dociera.

Na ekranie urządzenia możemy obserwować, jak buduje się konstelacja 64QAM (standard wspiera QPSK, 16QAM, 64QAM). Widać, że w rzeczywistych warunkach punkty wcale nie układają się w jedną, a przychodzą z pewnym rozrzutem. To normalne, dopóki dekoder może określić, do którego kwadratu należy przybyły punkt, ale nawet na przedstawionym obrazie widać obszary, gdzie są one położone na granicy lub blisko niej. Po tym obrazie można szybko

W lewej części ekranu pod numerem kanału widzimy parametry ilościowe:

Poziom sygnału (P) w tych samych dBm, co dla analogowego, jednak dla sygnału cyfrowego, GOST reguluje już tylko 50 dBm na wejściu do odbiornika. Oznacza to, że w obszarach z większym tłumieniem „cyfra” będzie działać lepiej niż analog.

Wartość błędów modulacji (MER) pokazuje, jak bardzo zniekształcony sygnał odbieramy, czyli jak daleko punkt przybyły może być od środka kwadratu. Ten parametr jest zbliżony do stosunku „sygnał/szum” z systemu analogowego, normalna wartość dla 64QAM wynosi od 28 dB. Tutaj dobrze widać, że znaczące odchylenia na przedstawionym obrazie odpowiadają jakości powyżej normy: w tym punkcie odporność sygnału cyfrowego na zakłócenia.

Liczba błędów w odebranym sygnale (CBER) - liczba błędów w sygnale przed przetworzeniem jakimikolwiek algorytmami korekcji.

Liczba błędów po pracy dekodera Viterbiego (VBER) — wynik pracy dekodera, który wykorzystuje nadmiarowe informacje do przywracania błędów w sygnale. Oba te parametry są mierzone w „sztukach na ilość odebraną”. Aby urządzenie pokazało liczbę błędów poniżej jednego na sto tysięcy lub dziesięć milionów (jak na przedstawionym obrazie), musi odebrać dziesięć milionów bitów, co na jednym kanale zajmuje trochę czasu, dlatego wynik pomiaru nie pojawia się od razu, a na początku może być nawet zły (np. E-03), ale po kilku sekundach osiągnie doskonały parametr.

DVB-T2

Przyjęty w Rosji standard cyfrowego nadawania naziemnego może być również transmitowany przez kabel. Forma konstelacji na pierwszy rzut oka może nieco zaskoczyć:

Taki obrót dodatkowo zwiększa odporność na zakłócenia, ponieważ odbiornik wie, że konstelacja powinna być obrócona pod zadanym kątem, co oznacza, że można filtrować to, co przychodzi bez założonego przesunięcia. Widać tutaj, że dla tego standardu normy błędów bitowych są znacznie wyższe, a błędy w sygnale przed obróbką nie wychodzą poza zakres pomiarów, a wynoszą całkiem realne 8,6 na milion. Do ich korekcji wykorzystuje się dekoder. LDPC, dlatego parametr nazywany jest LBER.
Dzięki zwiększonej odporności na zakłócenia, ten standard obsługuje poziom modulacji 256QAM, ale obecnie w nadawaniu naziemnym stosowany jest tylko 64QAM.

DVB-C

Ten standard został pierwotnie stworzony do transmisji przez kabel (C — Cable) — medium znacznie bardziej stabilnym niż powietrze, dlatego pozwala na użycie wyższego stopnia modulacji niż DVB-T, a zatem na przesyłanie większej ilości informacji, nie stosując skomplikowanego kodowania.

Tutaj widzimy konstelację 256QAM. Kwadratów jest więcej, ich rozmiar jest mniejszy. Prawdopodobieństwo błędu wzrosło, co oznacza, że do przesyłania takiego sygnału potrzebne jest bardziej niezawodne medium (lub bardziej skomplikowane kodowanie, jak w DVB-T2). Taki sygnał może „rozpaść się” tam, gdzie funkcjonują analogowy oraz DVB-T/T2, jednak ma również zapas odporności na zakłócenia i algorytmy korekcji błędów.

Z powodu większego prawdopodobieństwa błędu, parametr MER dla 256-QAM został normowany już w 32dB.

Licznik błędnych bitów wzrósł o jeszcze jeden rząd i oblicza już jeden błędny bit na miliard, ale nawet jeśli będzie ich setki milionów (PRE-BER ~E-07-8), to zastosowany w tym standardzie dekoder Reed-Solomon usunie wszystkie błędy.

Źródło: habr.com