Aval » Poradnik » Telewizja DVB-T » Parametry DVB-T

Parametry DVB-T


Przy odbiorze sygnałów naziemnych stosunkowo często dochodzi do różnego rodzaju zakłóceń i zaników sygnału. W przypadku odbioru analogowego przy pogarszającej się jakości sygnału obraz staje się powoli coraz gorszy, aż do całkowitego zaszumienia. W przypadku DVB-T wszystko dzieje się nagle. Najpierw obraz i dźwięk są bez zarzutu, gdy po chwili potrafią wystąpić poważne problemy. Obraz się zamraża i występują blokowe artefakty (klockowanie). Chwilami zanikają całe programy i dochodzi do nieprzyjemnych artefaktów dźwiękowych.

Aby uzyskać dobry i stabilny obraz i dźwięk, należy zapewnić odpowiedni minimalny poziom odbioru wraz z konieczną rezerwą na ew. pogorszenie warunków odbioru. W takim przypadku dzięki kodowaniu nadmiarowemu po stronie nadawczej i wbudowanym układom korekcyjnym w odbiorniku zostaną usunięte wszystkie błędy pojawiające się w sygnale i otrzymamy najwyższej jakości obraz i dźwięk. Stąd też na przykład wynika, że dla stabilności i jakości odbioru jest niepotrzebne windowanie poziomu sygnału ponad konieczną wartość minimalną.

Poziom sygnału DVB-T

W przypadku naziemnej telewizji analogowej poziom sygnału w sposób bezpośredni przekłada się na jakość sygnału. Poziom sygnału niezbędny do prawidłowego odbioru naziemnej telewizji cyfrowej może być o kilkanaście decybeli niższy, niż w przypadku telewizji analogowej. Można stąd wyciągnąć wniosek, że dzięki temu nadajnik emitujący sygnał DVB-T pokryje większy obszar, niż nadajnik analogowy tej samej mocy. Albo też do pokrycia takiego samego obszaru wystarczy nadajnik mniejszej mocy.

W wymaganiach dotyczących antenowych instalacji zbiorowych podaje się następujące poziomy minimalne i maksymalne dla poszczególnych rodzajów modulacji:

Rodzaj usługi
Standard
Modulacja
Sprawność kodowania
Poziom minimalny (dBµV)
Poziom maksymalny (dBµV)
Telewizja
DVB-T
COFDM
QPSK
1/2
26
74
2/3
28
74
3/4
30
74
5/6
33
74
7/8
35
74
16-QAM
1/2
32
74
2/3
36
74
3/4
39
74
5/6
42
74
7/8
45
74
64-QAM
1/2
42
74
2/3
45
74
3/4
48
74
5/6
51
74
7/8
54
74
Radiofonia
DAB
OFDM
-
28
74

Z przedstawionej powyżej tabeli widać, że poziomy te są niższe w stosunku do poziomów sygnałów analogowych. I tak na przykład dla stosowanego w Polsce schematu nadawania (modulacja 64-QAM, FEC 3/4) poziomy te wynoszą odpowiednio 48dBμV i 74dBμV.

W tym miejscu należy również wspomnieć, iż technika pomiaru poziomu sygnału DVB-T różni się od pomiaru poziomu sygnału analogowego. Różnica ta jest spowodowana różnymi charakterystykami częstotliwościowymi obu sygnałów. Wiele mierników analogowych mierzy w rzeczywistości poziom nośnej wizji sygnału telewizyjnego. Sygnał cyfrowy COFDM ma kilka tysięcy ortogonalnych podnośnych zmodulowanych w QAM. Aby zatem prawidłowo zmierzyć jego poziom, należy dokonać pomiaru gęstości mocy w całym kanale.

Współczynnik C/N

Sygnał telewizji naziemnej jest podatny na wszelkiego rodzaju zakłócenia. Do takich zakłóceń można zaliczyć odbicia, różnego rodzaju interferencje oraz szum w kanale transmisyjnym. W przypadku odbioru sygnałów analogowych pogarszający się stosunek nośnej do szumu C/N powoduje stopniowe pogarszanie się jakości sygnału. Przy współczynniku C/N równym co najmniej 46dB mamy z bardzo dobrą jakość obrazu. Spadek C/N o kilkanaście decybeli powoduje istotny wzrost zaszumienia obrazu, chociaż jeszcze akceptowalny. Przy spadku C/N o następne kilkanaście decybeli, obraz w wyniku dużego zaszumienia staje się nie do zaakceptowania.

W przypadku telewizji cyfrowej można w zasadzie zaobserwować dwa stany: albo prawidłowy odbiór, albo całkowity brak odbioru. Dlatego też tak istotne jest zapewnienie wysokiej jakości sygnału doprowadzanego do odbiornika telewizyjnego. Doprowadzenie dobrego sygnału sprawia, że w przypadku pogorszenia się warunków odbioru (np. ulewa, pojawienie się chwilowych zakłóceń) odbiór telewizji będzie ciągle jeszcze możliwy. Podobny efekt znamy przecież z telewizji satelitarnej, gdzie na przykład zastosowanie zbyt małej anteny satelitarnej, czy jej nieprecyzyjne ustawienie, powoduje zanik odbioru w czasie pogorszenia pogody.

Stosunek poziomu nośnej sygnału do szumu jest wyrażany w decybelach - im więcej, tym lepiej. Jednakże w przypadku naziemnej telewizji cyfrowej wartości niezbędne do zapewnienia dobrego odbioru są niższe, niż w przypadku telewizji analogowej. Poziom szumu w każdym kanale mierzony w gnieździe abonenckim powinien być taki, aby stosunek fali nośnej do szumu nie był mniejszy od wartości podanych w poniższej tabeli:

Rodzaj usługi
Standard
Modulacja
Sprawność kodowania
Minimalny stosunek C/N (dB)
Telewizja
DVB-T
COFDM
QPSK
1/2
12
2/3
15
3/4
17
5/6
20
7/8
23
16-QAM
1/2
18
2/3
21
3/4
23
5/6
26
7/8
28
64-QAM
1/2
23
2/3
27
3/4
29
5/6
31
7/8
33

Współczynnik błędów modulacji MER

Jak już wspomniano wcześniej w przypadku odbioru sygnałów naziemnej telewizji analogowej pogarszający się stosunek nośnej do szumu C/N powoduje stopniowe pogarszanie się jakości sygnału. W przypadku telewizji DVB-T sytuacja jest zupełnie inna. Sygnał bardzo dobrej jakości jest w zasadzie odbierany aż do momentu jego zupełnego zaniku. Istnieje bardzo wąska granica między sygnałem idealnym, a jego zupełnym brakiem. Jest to tzw. klif cyfrowy. Jeżeli zdarzy się nam w praktyce trafić w tę wąską granicę, to na ekranie telewizora zaobserwujemy fragmentyzację i zamrożenia obrazu.

I tutaj pojawia się kolejny parametr określający jakość sygnału cyfrowego. Jest nim współczynnik MER (Modulation Error Ratio – współczynnik błędów modulacji). Wartość MER zależy od wielkości i rodzaju szumu zakłócającego sygnał (szum fazowy, amplitudowy i inne).

 Klif cyfrowy
Klif cyfrowy (źródło: wikipedia.org)

Ogólnie rzecz ujmując można stwierdzić, że MER należałoby traktować nie jako miarę jakości sygnału, lecz jako miarę odstępu od całkowitego zaniku sygnału. Nieuwzględnienie tego parametru może powodować okresowe zaniki sygnału cyfrowego w wyniku pojawiających się zakłóceń lub pogorszenia pogody. Zapewnienie odpowiedniego odstępu od klifu umożliwi uniknięcie tego typu sytuacji. Wartości parametru MER niezbędne do uzyskania prawidłowego odbioru zależą od rodzaju modulacji. W przypadku modulacji 64-QAM za wartość minimalną należy przyjąć 26dB, z kolei wartości pożądane to 30-31dB. 

Bitowa stopa błędów BER

Bardzo istotnym parametrem, który określa jakość odbieranego sygnału naziemnej telewizji cyfrowej jest BER. Parametr ten jest dobrze znany wszystkim instalatorom anten satelitarnych od czasu wprowadzenia emisji cyfrowych. Należy go brać pod uwagę również podczas dokonywania pomiarów sygnałów naziemnej telewizji cyfrowej.

BER (Bit Error Rate) to bitowa stopa błędów określająca ilość przekłamanych w kanale transmisyjnych bitów, które docierają do odbiornika w stosunku do całkowitej ilości przesłanych bitów. Im ten stosunek jest mniejszy, tym lepiej. Ponieważ wartości tego parametru są bardzo małe, zatem do zapisu stosuje się postać wykładniczą. I tak na przykład wartość 0,001 jest w tej notacji zapisywana jako 1E-3, czyli 1*10-3. W przypadku parametru BER w zasadzie mało istotna jest dokładna wartość liczbowa tego parametru, lecz rząd wielkości zapisany po literze E. Im większa jest to liczba ujemna, tym lepiej.

W cyfrowych torach transmisyjnych powszechnie stosuje się kodowanie nadmiarowe. Polega ono na dodawaniu do użytecznych informacji dodatkowych danych, które umożliwiają odtworzenie użytecznych  informacji w przypadku wystąpienia zakłóceń. Ilość tych dodatkowych danych jest określana przez parametr FEC (Forward Error Correction). Wartość tego współczynnika wynosi najczęściej 3/4 lub 5/6. Oznacza to, że w całym sygnale jest odpowiednio 25% lub 17% danych nadmiarowych. Im większy jest współczynnik FEC, tym łatwiej można odtworzyć zniekształcony sygnał po stronie odbiornika. Jednak duże wartości tego parametru powodują zwiększenie ilości przesyłanych danych i zmniejszają w ten sposób przepustowość toru transmisyjnego.

W odbiorniku sygnał jest poddawany najpierw procesowi dekodowania i następnie korekcji błędów Viterbiego, w której do eliminacji błędów są wykorzystywane dane nadmiarowe. Po korekcji zatem mamy już sygnał ze znacznie mniejszą ilością błędów. Stąd też rozróżnia się dwa typy parametru BER:
1. BER, Pre BER, channel BER - bitowa stopa błędów, której pomiar jest dokonywany po zdekodowaniu, ale przed korekcją Viterbiego.
2. Post BER, vBER - bitowa stopa błędów, której pomiar jest dokonywany już po korekcji Viterbiego.
Z punktu widzenia instalatora najważniejszy jest pomiar pierwszego parametru, bowiem on określa poprawność wykonania instalacji antenowej.

Korekcja Viterbiego nie potrafi skorygować wszystkich błędów, stąd też w odbiornikach jest stosowany jeszcze drugi stopień korekcji, tzw. korekcja Reed-Solomona. Wartością graniczną dla tej korekcji jest BER równy 1E-4. Jeśli wartość BER jest niższa, to korekcja Reed-Solomon potrafi skorygować wszystkie błędy. Jest to wartość definiowana jako QEF (Quasi Error Free) , co oznacza „prawie bez błędów”. W praktyce oznacza to jeden nieskorygowany bit przypadający na godzinę transmisji.

Autor: Aleksy Kordiukiewicz

 

© AVAL 1997-2014