Всі ми чудово знаємо, що світ техніки навколо — цифровий, або прагне цього. Цифрове телемовлення - далеко не новина, проте якщо ви не цікавилися цим спеціально, вам можуть бути несподіваними властиві йому технології.
Зміст серії статей
- Частина 4: Цифрова складова сигналу
- Частина 5: Коаксіальна розподільча мережа
- Частина 6: Підсилювачі RF-сигналу
- Частина 7: Оптичні приймачі
- Частина 8: Оптична магістральна мережа
- Частина 9: Головна станція
- Частина 10: Пошук та усунення несправностей на мережі КТВ
Склад цифрового телевізійного сигналу
Цифровий телевізійний сигнал являє собою транспортний потік різних версій MPEG (іноді та інших кодеків), що передається радіосигналом із застосуванням квадратурно-амплітудної модуляції QAM різного ступеня. Будь-якому зв'язківцю ці слова повинні бути зрозумілі як день, тому наведу лише гіфку з яка, сподіваюся, дасть розуміння що це таке для тих, хто просто ще не цікавився:
Така модуляція у тому чи іншому вигляді використовується як для «телеанахронізму», а й усіх, що перебувають у піку технологій систем передачі. Швидкість цифрового потоку в антенному кабелі становить сотні мегабіт!
Параметри цифрового сигналу
Скориставшись приладом Deviser DS2400T у режимі відображення параметрів цифрового сигналу, ми зможемо побачити, як це буває насправді:
У нашій мережі присутні сигнали відразу трьох стандартів: це DVB-T, DVB-T2 і DVB-C. Розглянемо їх по черзі.
DVB-T
Цей стандарт не став основним у нашій країні, поступившись місцем другої версії, проте він цілком придатний для використання оператором з тієї причини, що приймачі DVB-T2 назад сумісні зі стандартом першого покоління, а значить абонент може прийняти такий сигнал практично на будь-який цифровий телевізор без додаткові приставки. Крім того, призначений для передачі по повітрю стандарт (літера T - означає Terrestrial, ефір), має таку хорошу перешкода і надмірність, що часом працює там, де з якихось причин не пролазить аналоговий сигнал.
На екрані приладу ми можемо спостерігати, як будується сузір'я 64QAM (стандарт підтримує QPSK, 16QAM, 64QAM). Видно, що в реальних умовах точки не складаються в одну, а приходять з деяким розльотом. Це нормально до тих пір, поки декодер може визначити до якого саме квадрата відноситься точка, що прилетіла, але навіть на наведеному зображенні видно ділянки, де вони розташовані на кордоні або близько до неї. За цією картиною можна швидко «на око» визначити якість сигналу: при поганій роботі підсилювача, наприклад, точки розташовуються хаотично, а телевізор не може зібрати картинку з даних: «пікселіт», а то й зовсім завмирає. Бувають випадки, коли процесор підсилювача «забуває» додати сигнал один із складових (амплітуду або фазу). У таких випадках на екрані пристрою можна побачити коло або кільце розміром у все поле. Дві точки за межами основного поля є опорними для приймача і не мають інформації.
У лівій частині екрана під номером каналу ми бачимо кількісні параметри:
Рівень сигналу (P) у тих же дБмкВ, що й для аналога, проте для цифрового сигналу ГОСТ регламентує вже лише 50дБмкВ на вході до приймача. Тобто на ділянках з більшим загасанням «цифра» працюватиме краще за аналог.
Значення модуляційних помилок (MER) показує наскільки спотворений сигнал ми приймаємо, тобто наскільки далеко може бути точка, що прилетіла, від центру квадрата. Цей параметр схожий на відношення «сигнал/шум» з аналогової системи, нормальне значення для 64QAM — від 28дБ. Тут добре видно, що значні відхилення на наведеному зображенні відповідають якості вище за норму: у цьому помехозащищенность цифрового сигналу.
Кількість помилок у прийнятому сигналі (CBER) - кількість помилок у сигналі до обробки будь-якими алгоритмами виправлення.
Кількість помилок після роботи декодера Вітербі (VBER) — результат роботи декодера, який використовує надмірну інформацію відновлення помилок в сигналі. Обидва параметри вимірюються в «штуках на кількість прийнятого». Щоб прилад показав кількість помилок менше однієї на сто тисяч або десять мільйонів (як на наведеному зображенні) йому треба прийняти ці десять мільйонів біт, що на одному каналі займає деякий час, тому результат виміру з'являється не відразу, а може навіть спочатку бути поганим (E -03, наприклад), але за кілька секунд вийти на відмінний параметр.
DVB-T2
Прийнятий у Росії стандарт цифрового ефірного мовлення може бути переданий кабелем. Форма сузір'я при першому погляді може дещо здивувати:
Такий поворот додатково підвищує помехозащищенность, оскільки приймач знає, що сузір'я має бути повернене на заданий кут, отже можна фільтрувати те, що надходить без закладеного зсуву. Тут видно, що для цього стандарту норми бітових помилок на порядок вищі і помилки в сигналі до обробки вже не виходять за межі вимірів, а становлять цілком реальні 8,6 на мільйон. Для їх виправлення використовується декодер LDPC-тому параметр називається LBER.
Завдяки підвищеній помехозащищенности цей стандарт підтримує рівень модуляції 256QAM, але в даний момент в ефірному мовленні використовується тільки 64QAM.
DVB-C,
Цей стандарт спочатку створений для передачі по кабелю (C — Cable) — середовищі набагато стабільніше за повітря, тому дозволяє використовувати більш високий ступінь модуляції ніж DVB-T, а значить і передавати більший обсяг інформації, не використовуючи при цьому складне кодування.
Тут бачимо сузір'я 256QAM. Квадратів побільшало, розмір їх став меншим. Імовірність помилки збільшилася, а значить для передачі такого сигналу потрібне надійніше середовище (або складніше кодування, як у DVB-T2). Такий сигнал може «розсипатися» там, де працюють аналог і DVB-T/T2, проте він так само має запас перешкоди та алгоритми виправлення помилок.
В силу більшої ймовірності помилки параметр MER для 256-QAM нормований вже в 32дБ.
Лічильник помилкових біт піднявся ще на порядок і обчислює вже один помилковий біт на мільярд, але навіть якщо їх буде сотні мільйонів (PRE-BER ~E-07-8), декодер Ріда-Соломона, який використовується в цьому стандарті, усуне всі помилки.
Джерело: habr.com