Wszyscy doskonale wiemy, że otaczający nas świat technologii jest cyfrowy lub do tego dąży. Cyfrowe nadawanie telewizji nie jest niczym nowym, ale jeśli nie byłeś tym szczególnie zainteresowany, nieodłączne technologie mogą cię zaskoczyć.
Treść serii artykułów
- Część 4: Składnik sygnału cyfrowego
- Część 5: Koncentryczna sieć dystrybucyjna
- Część 6: Wzmacniacze sygnału RF
- Część 7: Odbiorniki optyczne
- Część 8: Optyczna sieć szkieletowa
- Część 9: Stacja czołowa
- Część 10: Rozwiązywanie problemów z siecią CATV
Skład sygnału telewizji cyfrowej
Cyfrowy sygnał telewizyjny to strumień transportowy różnych wersji MPEG (czasami innych kodeków), przesyłany sygnałem radiowym z wykorzystaniem QAM w różnym stopniu. Te słowa powinny być jasne jak słońce dla każdego sygnalisty, więc dam tylko gif , które, mam nadzieję, pozwoli zrozumieć, o co chodzi tym, którzy po prostu nie byli jeszcze zainteresowani:
Taka modulacja w takiej czy innej formie jest stosowana nie tylko w przypadku „anachronizmu telewizyjnego”, ale także we wszystkich systemach transmisji danych u szczytu technologii. Prędkość strumienia cyfrowego w kablu „antenowym” to setki megabitów!
Parametry sygnału cyfrowego
Wykorzystując Deviser DS2400T w trybie wyświetlania parametrów sygnału cyfrowego możemy zobaczyć jak to faktycznie się dzieje:
W naszej sieci dostępne są jednocześnie sygnały trzech standardów: DVB-T, DVB-T2 i DVB-C. Przyjrzyjmy się im jeden po drugim.
DVB-T
Standard ten nie stał się w naszym kraju standardem głównym, ustępując miejsca drugiej wersji, ale jest całkiem odpowiedni do stosowania przez operatora, ponieważ odbiorniki DVB-T2 są wstecznie kompatybilne ze standardem pierwszej generacji, co oznacza, że abonent może odbierać taki sygnał na prawie każdej telewizji cyfrowej bez dodatkowych konsol. Ponadto standard przeznaczony do transmisji drogą bezprzewodową (litera T oznacza Terrestrial, ether) ma na tyle dobrą odporność na zakłócenia i redundancję, że czasami sprawdza się tam, gdzie z jakiegoś powodu sygnał analogowy nie może przedostać się.
Na ekranie urządzenia możemy obserwować jak budowana jest konstelacja 64QAM (standard obsługuje QPSK, 16QAM, 64QAM). Można zauważyć, że w warunkach rzeczywistych punkty nie sumują się w jedną, lecz wykazują pewne rozproszenie. Jest to normalne, o ile dekoder potrafi określić, do którego kwadratu należy punkt przybycia, ale nawet na powyższym obrazku są obszary, w których znajdują się one na granicy lub w jej pobliżu. Na podstawie tego obrazu można szybko określić jakość sygnału „na oko”: jeśli na przykład wzmacniacz nie działa dobrze, kropki są rozmieszczone chaotycznie, a telewizor nie może złożyć obrazu z odebranych danych: „pikseluje” lub nawet całkowicie zamarza. Są chwile, kiedy procesor wzmacniacza „zapomina” dodać do sygnału jeden ze składników (amplitudę lub fazę). W takich przypadkach na ekranie urządzenia widoczny jest okrąg lub pierścień wielkości całego pola. Dwa punkty poza głównym polem stanowią punkty odniesienia dla odbiornika i nie niosą ze sobą informacji.
Po lewej stronie ekranu, pod numerem kanału, widzimy parametry ilościowe:
Poziom sygnału (P) w tym samym dBµV co w przypadku sygnału analogowego, jednak dla sygnału cyfrowego GOST reguluje tylko 50 dBµV na wejściu do odbiornika. Oznacza to, że w obszarach o większym tłumieniu sygnał „cyfrowy” będzie działał lepiej niż analogowy.
Wartość błędów modulacji (MER) pokazuje, jak zniekształcony jest odbierany przez nas sygnał, czyli jak daleko może znajdować się punkt dotarcia od środka kwadratu. Parametr ten jest podobny do stosunku sygnału do szumu w systemie analogowym, normalna wartość dla 64QAM wynosi od 28 dB. Wyraźnie widać, że znaczne odchylenia na powyższym obrazie odpowiadają jakości powyżej normy: jest to odporność sygnału cyfrowego na zakłócenia.
Liczba błędów w odbieranym sygnale (CBER) — liczba błędów w sygnale przed przetworzeniem przez jakiekolwiek algorytmy korekcyjne.
Liczba błędów po działaniu dekodera Viterbiego (rozszerzenie VBER) jest wynikiem dekodera, który wykorzystuje nadmiarowe informacje do odzyskiwania błędów w sygnale. Obydwa te parametry mierzone są w „sztukach na pobraną ilość”. Aby urządzenie pokazało liczbę błędów mniejszą niż jeden na sto tysięcy czy dziesięć milionów (jak na powyższym obrazku), musi przyjąć te dziesięć milionów bitów, co zajmuje trochę czasu na jednym kanale, więc wynik pomiaru nie pojawia się od razu i na początku może być nawet zły (na przykład E -03), ale po kilku sekundach osiągasz doskonały parametr.
DVB-T2
Standard nadawania cyfrowego przyjęty w Rosji może być również transmitowany drogą kablową. Kształt konstelacji może na pierwszy rzut oka nieco zaskoczyć:
Obrót ten dodatkowo zwiększa odporność na zakłócenia, ponieważ odbiornik wie, że konstelację należy obrócić o zadany kąt, co oznacza, że może filtrować to, co przychodzi bez wbudowanego przesunięcia. Można zauważyć, że dla tego standardu współczynniki błędów bitowych są o rząd wielkości wyższe, a błędy w sygnale przed przetwarzaniem nie przekraczają już granicy pomiarowej, ale wynoszą bardzo realne 8,6 na milion. Aby je poprawić, stosuje się dekoder LDPC, więc parametr nazywa się LBER.
Ze względu na zwiększoną odporność na zakłócenia standard ten obsługuje poziom modulacji 256QAM, ale obecnie w nadawaniach używany jest tylko 64QAM.
DVB-C
Standard ten został pierwotnie stworzony do transmisji drogą kablową (C - Cable) - medium znacznie stabilniejszym od powietrza, dlatego pozwala na zastosowanie wyższego stopnia modulacji niż DVB-T, a co za tym idzie przesyła większą ilość informacji bez użycia skomplikowanych kodowanie.
Tutaj widzimy konstelację 256QAM. Kwadratów jest więcej, ich rozmiar stał się mniejszy. Wzrosło prawdopodobieństwo błędu, co oznacza, że do przesłania takiego sygnału potrzebny jest bardziej niezawodny nośnik (lub bardziej złożone kodowanie, jak w DVB-T2). Taki sygnał może się „rozproszyć” tam, gdzie działa analog i DVB-T/T2, ale ma też margines odporności na zakłócenia i algorytmy korekcji błędów.
Ze względu na większe prawdopodobieństwo błędu parametr MER dla 256-QAM jest normalizowany do 32 dB.
Licznik błędnych bitów wzrósł o kolejny rząd wielkości i obecnie oblicza jeden błędny bit na miliard, ale nawet jeśli są ich setki milionów (PRE-BER ~E-07-8), dekoder Reeda-Solomona użyty w tym standard wyeliminuje wszystkie błędy.
Źródło: www.habr.com