что значит уровень и качество в цифровом телевидении

Сети кабельного телевидения для самых маленьких. Часть 4: Цифровая составляющая сигнала

Все мы прекрасно знаем, что мир техники вокруг — цифровой, либо стремится к этому. Цифровое телевещание — далеко не новость, однако если вы не интересовались этим специально, для вас могут быть неожиданными присущие ему технологии.

Состав цифрового телевизионного сигнала

Цифровой телевизионный сигнал представляет из себя транспортный поток разных версий MPEG (иногда и других кодеков), передаваемый радиосигналом с применением квадратурно-амплитудной модуляции QAM разной степени. Любому связисту эти слова должны быть ясны как день, поэтому приведу лишь гифку из википедии, которая, надеюсь, даст понимание что это такое для тех, кто просто ещё не интересовался:

UPD: В комментариях эта картинка признана некорректной, но, тем не менее, она весьма наглядна. Поэтому оставлю для тех, кто ничего не знает о модуляции и не очень хочет углубляться, но хочет понять что за точки мы тут обсуждаем.

Такая модуляция в том или ином виде используется не только для «телеанахронизма», но и всех, находящихся на пике технологий систем передачи данных. Скорость цифрового потока в «антенном» кабеле составляет сотни мегабит!

Параметры цифрового сигнала

Воспользовавшись прибором Deviser DS2400T в режиме отображения параметров цифрового сигнала, мы сможем увидеть как это бывает на самом деле:

В нашей сети пристутсвуют сигналы сразу трёх стандартов: это DVB-T, DVB-T2 и DVB-C. Рассмотрим их по очереди.

Этот стандарт не стал основным в нашей стране, уступив место второй версии, однако он вполне пригоден для использования оператором по той причине, что приёмники DVB-T2 обратно совместимы со стандартом первого поколения, а значит абонент может принять такой сигнал на практически любой цифровой телевизор без дополнительных приставок. Кроме того, предназначенный для передачи по воздуху стандарт (буква T — означает Terrestrial, эфир), обладает столь хорошей помехозащищённостью и избыточностью, что порой работает там, где по каким-то причинам не пролезает аналоговый сигнал.

На экране прибора мы можем наблюдать как строится созвездие 64QAM (стандарт поддерживает QPSK, 16QAM, 64QAM). Видно, что в реальных условиях точки отнюдь не складываются в одну, а приходят с некоторым разлётом. Это нормально до тех пор, пока декодер может определить к какому именно квадрату относится прилетевшая точка, но даже на приведённом изображении видны участки, где они расположены на границе или близко к ней. По этой картине можно быстро «на глаз» определить качество сигнала: при плохой работе усилителя, например, точки располагаются хаотично, а телевизор не может собрать картинку из полученных данных: «пикселит», а то и совсем замирает. Бывают случаи, когда процессор усилителя «забывает» добавить в сигнал одну из составляющих (амплитуду или фазу). В таких случаях на экране прибора можно увидеть круг или кольцо размером во всё поле. Две точки за пределами основного поля являются опорными для приёмника и не несут информации.

В левой части экрана под номером канала мы видим количественные параметры:

Уровень сигнала (P) в тех же дБмкВ, что и для аналога, однако для цифрового сигнала ГОСТ регламентирует уже лишь 50дБмкВ на входе в приёмник. То есть на участках с бо́льшим затуханием «цифра» будет работать лучше аналога.

DVB-T2

Принятый в России стандарт цифрового эфирного вещания так же может быть передан по кабелю. Форма созвездия при первом взгляде может несколько удивить:

Этот стандарт изначально создан для передачи по кабелю (C — Cable) — среде намного стабильнее воздуха, поэтому позволяет использовать более высокую степень модуляции чем DVB-T, а значит и передавать больший объём информации, не используя при этом сложное кодирование.

Тут мы видим созвездие 256QAM. Квадратов стало больше, размер их стал меньше. Вероятность ошибки увеличилась, а значит для передачи такого сигнала нужна более надёжная среда (или более сложное кодирование, как в DVB-T2). Такой сигнал может «рассыпаться» там, где работают аналог и DVB-T/T2, однако он так же имеет запас помехозащищённости и алгоритмы исправления ошибок.

В силу большей вероятности ошибки, параметр MER для 256-QAM нормирован уже в 32дБ.

Счётчик ошибочных бит поднялся ещё на порядок и вычисляет уже один ошибочный бит на миллиард, но даже если их будет сотни миллионов (PRE-BER

E-07-8), то используемый в этом стандарте декодер Рида-Соломона устранит все ошибки.

Источник

Низкое качество сигнала цифрового телевидения. Как я настраивал эфирное цифровое телевидение. Возможные причины появления помех.

Купили приставку, установили, подключили все хорошо, качество отличное. Но тут бац и ни с того ни сего при просмотре пропадает сигнал цифрового телевидения.

Причинами, когда периодически пропадает сигнал эфирного цифрового телевидения, могут быть три фактора, это:

Такая ситуация, что нет сигнала цифрового телевидения, возможна при проведении каких либо работ на ретрансляторе, сбоях в работе оборудования или его поломке. Такое вполне возможно, так как цифровое телевидение в России еще развивается, не все отлажено и такие ситуации, когда цифрового телевидения, бывают.

Если вам нужна новая антенна, свяжитесь с профессиональным установщиком антенны. Вы также можете сделать это, если вы внесли изменения в свою антенну или получили улучшенный сигнал. Это может быть помечено как «Сканировать новые каналы» или «Сохранять каналы». Если вы ищете помощь при подключении телевизионной приставки, попробуйте интерактивный советник приставки.

Модель значительно улучшилась с точки зрения точности разрешения и прогноза на протяжении многих лет, так как появилась доступная вычислительная мощность и доступные данные о местности. Это увеличило разрешение прогноза приема. Прогнозы обычно делались на 1 км квадратов, тогда как сегодня модель предсказывает разрешение 100 м квадратов.

Если в первом случае боле менее все понятно, то во втором несколько сложнее. Связано это с условиями приема в вашем районе, поэтому если теряется сигнал на цифровом телевидении т2, то нужно обратить в первую очередь на антенну. Давайте по порядку.
Итак, самое основное если при просмотре цифрового телевидения пропадает сигнал, это неправильно подобрана антенна для цифрового ТВ. Плохой сигнал цифрового телевидения, может быть из-за большой удаленности, городской

Интерпретация подробного представления базы данных почтовых индексов

Подробное представление содержит подробные сведения о вариантах телевизионного приема для адреса или почтового индекса на основе ближайшей точки прогнозирования либо для центра, либо для адресата или почтового индекса. Прогнозы могут значительно различаться на небольшом расстоянии из-за влияния местности и помех, поэтому их следует рассматривать как руководство к вероятной ситуации на земле.

Что означает база данных почтовых индексов в отношении «наиболее вероятного» передатчика?

застройки, рельефа местности и даже погодных условий. Например, плохое качество сигнала цифрового телевидения бывает только в дождь или снег, в остальные дни все в порядке, из этого следует, что нужно немного увеличить усиление ТВ антенны. Подробнее об этом можно почитать в статье.

Если зритель знает, что использует другой передатчик, он может выбрать его из раскрывающегося списка, и результаты будут обновлены соответствующим образом. Информация, относящаяся к цифровым передатчикам, которые, как прогнозируется, подлежат получению по адресу поиска.

Максимальный уровень сигнала

Причины в приставке

К сожалению, такое тоже возможно и бывает так, что при просмотре цифрового телевидения пропадает сигнал, а на экране надпись «нет сигнала». Как не странно связано это с самой цифровой приставкой. Встречается такой дефект у дешевых приставок (тюнеров): Rolsen, Oriel, Каскад и т.д. У более дорогой приставки, например General Satellite TE-8714, я такого не наблюдал. Для того чтобы вернуть приставку в рабочее состояние достаточно перезагрузить ее, то есть выключить ее и снова включить.

Возможные причины появления помех

Основываясь на использовании антенны правильного типа на высоте 10 м над уровнем земли, прогнозируется, что сигнал будет приниматься без помех от передач соседей и соседних каналов в течение по меньшей мере 99% времени до доли указанной плитки, измеряется в%. Прогнозирование производится в пределах 100 м х 100 м плитки. Основываясь на использовании антенны правильного типа на высоте 10 м над уровнем земли, прогнозируется, что сигнал будет приниматься без помех от передач соседей и соседних каналов в пределах от 50% до 99% времени до доли плитки Указано, измеряется в%.

Отметим, что в целом прогнозы будущего охвата недоступны. Получаете ли вы все славные каналы, обещанные ловким роботом в объявлениях цифрового переключения? Прежде всего, если ваш сигнал прерывистый, пусть сначала убедитесь, что вы проверили все основы, не загрязняя руки.

Улучшение телевизионного сигнала и устранения проблем

Узнайте, как улучшить сигнал цифрового телевидения и устранить проблемы, связанные с нестабильным сигналом или появлением помех на экране телевизора.

С помощью следующих меню можно узнать основные проверки, которые необходимо выполнить для телевизионного оборудования, чтобы обеспечить получение наилучшего сигнала цифрового телевидения. Кроме этого, здесь приведены причины многих распространенных проблем, влияющих на качество изображения, а также пути их решения.

Некачественная «прошивка» ресивера

Наиболее распространенным советом для увеличения вашей антенны является покупка усилителя сигнала с питанием от сети, который не всегда помогает. Они стоят всего от 12 до 50 фунтов стерлингов в зависимости от качества и мощности, но главное, что нужно помнить: что ускорители помогут, только если вы уже получаете изображение на всех каналах.

Если вы не получаете никаких каналов или вообще не видите картинки, то ракета-носитель обычно ничего не делает. Они стоят всего несколько килограммов и предназначены для снижения уровня сигнала, так как иногда ваш тюнер может быть подвергнут облучению слишком большим количеством сигнала.

Основные проверки

Устранение проблем с телесигналом

Проверьте телевизионный сигнал

Сигнал слабее 50% часто приводит к проблемам с приемом. Большинство приемников цифрового телевидения позволяют проверить качество сигнала (см. инструкции. В руководстве по эксплуатации).

Как настроить антенну и телевизор на цифровое телевидение при разных условиях сигнала

Иногда вмешательства, известные как «индукционные помехи», вызваны другими электронными элементами вашего дома, такими как стиральные машины, холодильники и морозильники, водяные насосы и многие другие устройства. Пробовав все, что мы предположили до сих пор, нет другой альтернативы, кроме как подготовиться к чердаку или иначе вытащить эксперта, чтобы проверить вашу антенну на крыше. Чтобы получить лучший цифровой сигнал, вам нужно убедиться, что у вас есть широкополосная антенна, а не только с высоким коэффициентом усиления.

В телевизорах Bravia со встроенным цифровым тюнером качество сигнала можно проверить с помощью процедуры, описанной в руководстве по эксплуатации телевизора.

Убедитесь, что используется соответствующая антенна

Сигнал цифрового телевидения поступает через телевизионную антенну, и в большинстве случаев используемая антенна достаточно хороша для получения сигнала при условии, что она правильно расположена и исправна.

Возникли проблемы с приемом? Мы можем помочь вам решить некоторые из наиболее распространенных проблем при устранении неполадок при приеме. Если это не так, причиной может быть одно из следующего. Нет четкой линии видимости для вещательных башен. Если холмы, деревья, здания или другие географические объекты находятся между вещательными башнями и антенной, сигналы могут оказаться недоступными для вашей антенны. Подъем антенны либо путем размещения ее в более высоком месте, либо с помощью более высокой мачты увеличит прием сигнала.

В некоторых случаях может потребоваться модернизировать антенну. Это нужно, когда антенна направлена ​​в передатчиков старых аналоговых каналов. Некоторые из передатчиков уже отключены, в частности те, которые расположены в сельских районах. В таком случае придется установить широкополосную антенну, совместимую с цифровым стандартом.

Видео теста антенны ANT-T2-MAX

Цель состоит в том, чтобы достичь максимально беспрепятственной линии видимости для трансляционных вышек. Сигнал может быть потерян в распределении коаксиального кабеля. Важно регулярно проверять коррозию, ослабленные кабельные фитинги или если кабель был скомпрометирован. Если вы используете сплиттер, это может также ослабить силу сигнала. Если прием улучшится, скорее всего, решением будет распределительный усилитель.

Телевизионное изображение постоянно замирает

Коаксиальный кабель от антенны к тюнеру может быть слишком длинным. Если вам нужен длинный кабель или используется сплиттер, вам может потребоваться предусилитель. Вы находитесь в более чем 70 милях от вещательных вышек или вне диапазона антенны. Кривизна земли ограничивает большинство антенн примерно до 70 миль. Если вы находитесь на расстоянии более 70 миль от башни вещания, прием возможен, если используется соответствующее оборудование и имеются подходящие условия.

Использование комнатной антенны
Если по какой-либо причине вы не имеете возможности установить антенну на крыше, используйте чердачную антенну с высоким коэффициентом усиления (такие антенны принимают намного качественнее сигнал, чем другие комнатные антенны меньшего размера). При использовании чердачного антенны на качество сигнала могут влиять такие препятствия:

Самопроизвольный сброс настроек

Станция транслируется на другой частоте. Передатчик для определенных каналов может располагаться на более низкой отметке на широковещательной башне или даже за другими вещательными башнями. Более низкая высота или препятствие на других башнях может вызвать проблемы с прямой видимостью. Измените местоположение или высоту антенны, чтобы убедиться, что проблема не устранена.

Оптимальный уровень сигнала

Процедура автоматического сканирования программы или канала была выполнена неправильно. Каждый телевизор отличается, а разные марки имеют различные процедуры. Подумайте о перемещении антенны, убедившись, что она не находится рядом с металлическими предметами или другими антеннами. Если это не удастся, ваш сигнал может быть слишком сильным и может потребовать использования аттенюатора. Мы можем предложить простые решения. Помощь в получении бесплатного телевидения.

Использование усилителя сигнала
Если антенна соответствующая, исправная и правильно расположена, но несмотря на это вы получаете слабый сигнал, можно попробовать применить усилитель сигнала.

Неисправная антенна может повлиять на ваш сигнал

Рекомендуется использовать полностью экранированный мачтовый телевизионный усилитель, совместимый с цифровым телевидением (это самый тип устройств, которые лучше усиливают сигнал). Для получения оптимальных результатов поместите усилитель рядом с антенной, а не рядом с телевизором.

Если также используется фильтр телевизионных помех, его следует устанавливать между усилителем и антенной.

Интерактивные службы не работают

Если все каналы в одном из этих мультиплексов отсутствуют, проблема может быть в вашей антенне. Обратитесь к продавцу или изготовителю оборудования.

Каналы из неправильного региона

В руководстве по эксплуатации или обратитесь к производителю. Если вы используете общую антенну, и у вас возникают проблемы с приемом, может возникнуть неисправность антенны. Посмотрите, имеют ли другие жители, использующие одну и ту же антенну, ту же проблему.

Проверьте цифровой приемник

Большинство современных телевизоров оснащены встроенными цифровыми приемниками. Чтобы получать сигнал на устаревших телевизорах, к ним нужно присоединить приемник, который часто называют ТВ-приставкой.

Этот приемник обычно присоединяется к телевизору с помощью кабеля SCART, а телевизионная антенна присоединяется к приемнику. Если на телевизоре нет разъема SCART, тогда приемник подключить к универсальному модулятора, а затем подключить модулятор к телевизору. Обратитесь в местный розничный магазин электротоваров, чтобы получить дополнительную информацию об универсальных модуляторы.

Если по-прежнему нет улучшения, ваша антенна может быть сломана или выровняться. Если вы можете видеть свою внешнюю антенну, посмотрите, указывает ли она в том же направлении, что и другие поблизости. У вас должна быть антенна, а ее соединения проверены на наличие неисправностей.

Это можно сделать, выполнив «новую установку». Вы можете увидеть это сообщение, когда вы выбираете какое-либо устройство, антенну или прямую кабельную линию в качестве источника. Условия получения этого сообщения и рекомендуемые решения перечислены ниже.

Проверьте кабели

Если телевизионный сигнал слабый, причиной могут быть старые или поврежденные кабели.

Приемник должен быть подключен к телевизору с помощью одного из перечисленных ниже кабелей.

Рекомендуется использовать для спутникового телевидения. Как правило, устаревшие антенны используют коаксиальные кабели с одним экраном, которые обычно подхватывают больше шумов и помех, что влияет на качество телевизионного сигнала. Если используются устаревшие кабели, следует заменить их на новые.

Если в ваших комнатах заранее смонтированы телевизионные гнезда, их следует осмотреть и убедиться, что все лицевые панели правильно подключены и в них используется коаксиальный кабель с двойным экраном. Также следует убедиться, что кабель надежно подключен к лицевой панели и приемника.

При использовании приемника цифрового телевидения с разъемом SCART убедитесь, что он может выводить сигналы RBG (при этом телевизор должен поддерживать сигналы RGB). Это улучшит качество телевизионного изображения.

Телевизионные помехи часто вызываются перекрестными помехами в низкокачественных кабелях SCART. В результате этого появляется расплывчатое изображение другого телеканала, которое затеняет изображение канала пока пересматривается. Применение качественного кабеля может устранить эту проблему.

В чем проблема?

Узнайте, как устранить некоторые распространенные проблемы с телевизионным сигналом.

Отсутствуют некоторые цифровые телеканалы

Если работают не все каналы, возможно, ваш телевизор получает несколько сигналов и пытается установить каналы из нескольких регионов. Чтобы решить эту проблему, придется вручную настроить тюнер цифрового телевидения.

Во-первых, нужно записать номера каналов для своего приоритетного передатчика. Они называются номера мультиплексных каналов.

Узнав номера каналов, нужно будет переустановить каждый канал вручную (см. инструкции. В руководстве по эксплуатации телевизора или цифрового приемника).

На телевизионном изображении появляется тень

Если во время просмотра телеканала на фоне изображения появляется тень другого канала, часто это происходит из-за низкого качества кабеля SCART.

Это случается из-за плохого экранирования кабеля, и, к сожалению, большинство кабелей, поставляемых вместе с ТВ-приставками, имеют низкое качество. Чтобы избежать такой ситуации, приобретите качественный кабель SCART (такой кабель имеет отдельный экран из фольги, который предотвращает получению других сигналов).

На экране телевизора наблюдаются яркие вспышки белых линий или точек

Частой причиной этой проблемы является электрические помехи, которые могут привести к прерыванию изображения. Как правило, это занимает меньше минуты.

Среди общих причин, вызывающих эти препятствия, неисправен регулятор системы центрального отопления, терморегулятор водонагревателя, прерывистые переключатели, выключатели или розетки в здании. Когда возникают электрические помехи, выключите временно центральное отопление или горячую воду и проверьте, не устранены проблему.

Также электрические помехи могут создавать приборы, работающие в соседних домах. В промышленных гаражах или технического обслуживания могут работать приборы, в частности дуговые сварочные аппараты, которые образуют высокий уровень электрических помех.

Эта проблема чаще возникает с антеннами, которые устанавливаются на чердаке, чем с теми, которые располагаются на крыше. Чтобы избежать электрических помех используйте коаксиальный кабель с двойным экраном для подключения антенны для ТВ-приставки или телевизора, при этом следите, чтобы провод не проходил слишком близко от электрических проводов в вашем доме.

Телевизионное изображение постоянно замирает

Часто эту проблему вызывают импульсные помехи, которые могут образовываться системами зажигания транспортных средств, расположенных вблизи вашего дома.

Чтобы избежать этих препятствий, попробуйте поднять выше телевизионную антенну и обязательно используйте коаксиальный кабель с двойным экраном для подключения антенны для ТВ-приставки или телевизора. Подробности о типах кабелей и об их влиянии на качество телевизионного изображения.

На экране телевизора наблюдаются горизонтальные полосы или узоры

Этот тип проблемы называют препятствиями TETRA, которые создаются частотами портативных раций, которые обычно используются правительственными учреждениями, военными организациями, службами экстренной помощи и транспортными службами.

В случае возникновения проблем, связанных с препятствиями TETRA, советуем приобрести высокочастотный фильтр или режекторный фильтр УВЧ TETRA. За дополнительной информацией обращайтесь в местный розничный магазин электротоваров.

Источник

Особенности измерения параметров каналов с цифровой модуляцией

Как разработчика приборов для измерения параметров телевизионных сигналов меня часто спрашивают, как правильно интерпретировать результаты измерений. В настоящее время для специалистов, обслуживающих системы телеприема, доступно большое количество измерительных приборов, а значит, есть возможность количественно оценить качество телевизионных каналов, в том числе каналов с цифровой модуляцией. Однако при интерпретации измеренных величин до сих пор чувствуются неуверенность и сомнения. В этом материале я изложу свою точку зрения на значимость каждого из параметров, характеризующих качество телевизионного сигнала.

Mой взгляд на этот вопрос в основном формировался в процессе собственных разработок и производства телевизионных измерительных приборов. Но свою лепту внесли и консультации со специалистами всемирно известных компаний, производящих подобные приборы, и общение с операторами кабельных сетей.

Должен оговориться, что все нижеизложенное в первую очередь касается цифрового кабельного телевидения стандарта DVBC. Но в силу родственных связей между форматами DVB-вещания мои рассуждения с некоторыми оговорками можно отнести и к DVB-S, DVB-T, и др.

Пять основных параметров

Для начала рассмотрим набор измеряемых параметров цифровых каналов, доступных владельцам современных приборов. Как правило, эти приборы позволяют измерять пять параметров.

Первый из них — уровень сигнала в канале. Без сомнения, это один из важнейших параметров, характеризующих качество приема. Несмотря на то, что это самый понятный для специалистов параметр и его с достаточной точностью можно измерить даже приборами, предназначенными для аналоговых сигналов, при анализе результатов измерений иногда встречаются неправильные толкования и недопонимания.

Следующий параметр — MER (Modulation Error Ratio), или Коэффициент ошибок модуляции. По своей сути MER близок параметру SNR (сигнал/шум). В некоторых странах вместо параметра MER применяют EVM (Величина вектора ошибки), но по существу это одно и то же, выражаемое в разных единицах.

Третий параметр — BER (Bit Error Ratio), или Коэффициент битовых ошибок. Он характеризует частоту появления ошибочно восстановленных битов в демодулированном потоке данных и для стандарта DVB-C измеряется в двух точках: до декодера РидаСоломона и после него. Поэтому фактически это два параметра, которым часто присваивают названия preBER и postBER. Параметр postBER — та величина, которую пользователю иногда предъявляют как значение счетчика ошибочных пакетов за интервал наблюдения.

Последний параметр — констелляционная диаграмма, которая представляет собой график расположения символов на амплитуднофазовой плоскости, формируемый с накоплением за определенное время. Как правило, диаграмма рассматривается как некий качественный, а не количественный параметр, позволяющий оценить характер искажений входного радиосигнала.

Теперь можно приступить к более подробному анализу каждого из параметров на предмет их важности в оценке качества принимаемого цифрового сигнала.

BER vs MER

Mux: MER-ы бывают пиковые и среднеквадратичные. Среднеквадратичные отражают усредненное значение за период измерения, а пиковые — максимальное. Если измеряется среднеквадратичное, то вполне возможны краткие развалы картинок принормальном MER-е, но переход на измерения пикового значения покажут эти сбои.

Mux: Достижимая точность измерения MER тем выше, чем ниже размерность модуляции измеряемого сигнала. Чем больше точек констелляции должен обрисовать ЦАП, тем меньше у него времени на каждую точку. Karlson2k: MER — хороший показатель, однако не единственный. Для приёмника

скорее важен BER или даже PER (BER после декодера Рида-Соломона). Иногда с одними тем же MER могут быть совсем разные BER.

В «обычных» условиях корреляция между MER и BER достаточно чёткая. Действительно, появление BER свидетельствует о подходе к границе (которая для цифры очень тонкая — здесь ещё есть, ещё чуть-чуть и уже совсем нет). Но как раз граница и важна. Тем не менее, в реальной жизни полно условий, когда чёткость корреляции начинает сбивается. Например — частотный сдвиг, из-за допплеровского эффекта (актуально для DVB-H) или по каким-то другим причинам. Иногда сбой может быть вызван «особенностями» передатчиков. Конечно, на BER сложно ориентироваться при измерениях, особенно «быстрых», и в большинстве случаев достаточно на MER. Но при любых важных измерениях без BER не обойтись.

А на практике для бытовых приёмников важен еще и уровень сигнала. К сожа- лению, разница в минимальном уровне, при котором бытовой приёмник цепляется за сигнал, доходит до 30-35 дБ у разных моделей даже от одного производителя. Штампуется же всё «подешевле». То есть на что ориентироваться при постройке

Самый важный параметр

Тем не менее, берусь утверждать, что самый важный параметр из всех измеряемых для цифрового сигнала — BER, а точнее — postBER. Ведь уверенно заявлять, что восстановление потока, полученного за определенный период, было абсолютным, можно только в случае, если postBER за это время оказался равным нулю. В реальности значение для postBER, равное 1E10…1E11, говорит о частоте появления ошибки в восстановленном потоке данных не более 2…20 бит в час. Такой прием можно характеризовать как безошибочный. В соответствии с научной терминологией соответствующий поток данных можно назвать «квазисвободным от ошибок».

У BER есть, правда, один недостаток — невозможность оценить запас сигнала по качеству, за счет которого можно уверенно принимать и восстанавливать цифровой поток в течение длительного времени. В пороговой ситуации уменьшение значения MER для одного канала всего на 1-2 дБ может изменить ситуацию от полного восстановления данных к полной невозможности приема сигнала на этом канале и скачкообразному изменению значения BER.

Но, тем не менее, важность этого параметра весьма высока. Особенно он может быть полезен сторонникам контроля телевизионного изображения. Параметр postBER полностью заменяет контроль картинки за исключением того случая, когда в структуре транспортного потока MPEG присутствуют ошибки, приводящие к артефактам изображения. Но они не всегда приводят к дефектам картинки, заметным на экране монитора, или же искажениям звукового сопровождения, да и вообще появляются достаточно редко.

Зато postBER по сравнению с контролем изображения имеет несколько преимуществ. Во-первых, он показывает общее количество ошибок в транспортном потоке, а не на одной программе, как при контроле картинки.

Во-вторых, вычислению postBER никак не препятствует шифровка потоков системами условного доступа. И для открытых, и для закрытых каналов он вычисляется одинаково.

И, в-третьих, postBER более чувствителен к ошибкам: счетчик невосстановленных пакетов будет неумолимо увеличиваться с каждой следующей ошибкой, хотя «битый» пакет может принадлежать другой программе или вообще не оказывать влияния на картинку или звук и, как результат, будет пропущен при визуальном контроле.

С точки зрения оценки запаса по качеству сигнала более информативен, конечно, preBER. Общеизвестно, что пороговое значение preBER, равное 2E-4, дает возможность восстанавливать данные до требуемых 1E-10…1E-11 значения postBER. Но это как раз тот случай, когда мы находимся на границе между уверенным приемом и отсутствием возможности восстановить сигнал при ухудшении значения MER. Если при измерении параметров мы получаем значение preBER, скажем, 1E-6, это уже указывает на наличие некоего запаса, позволяющего нам быть увереннее в будущем.

Время измерения BER

Большинство приборов для измерения параметров сигналов с цифровой модуляцией имеют нижнюю границу диапазона измерения параметра BER 1E-8 или 1E-9, реже — 1E-10, 1E-11. Совершенно естественно, что пользователи приборов хотят иметь границу как можно ниже, а результат измерения получать как можно быстрее. Давайте посчитаем: если мы используем модуляцию QAM-256 и символьную скорость 6,9 Мбод, то битовая скорость на входе декодера РидаСоломона будет составлять 6,9*8=55,2 Мбит/с. Если вероятность появления ошибки 1E-8, то для измерения этой величины нам надо накопить 10 8 бит потока данных, из которых один бит будет ошибочным. А накапливать мы их будем в течение 10 8 /55,2×10 6 = 1,8 с. То есть один неправильно декодированный бит будет появляться, в среднем, раз в две секунды.

Результат, измеренный за этот промежуток времени, будет, конечно, весьма неточным. Для уменьшения случайной погрешности необходимо его усреднить хотя бы за 10 периодов измерения, то есть за 18 секунд. Если мы захотим измерить BER с нижней границей 1E-9, то для этого нам потребуется в 10 раз больше времени: 180 секунд или 3 минуты, а для получения достоверного результата 1E-11 мы должны ждать пять часов! Если использовать модуляцию более низкого порядка или более низкую символьную скорость, время измерения увеличится еще больше

Преимущества MER

По сравнению с BER параметр MER предоставляет более оперативную информацию о сигнале. Как я уже упоминал, MER является подобием параметра отношения сигнал/шум, хотя и учитывает большее число факторов, искажающих исходный радиосигнал. Значение параметра так же усредняется по времени, как и все величины, связанные с измерением мощности, но его измерение производится для каждого символа и, учитывая большие символьные скорости, накопление за одну секунду дает достаточно достоверный результат.

Вторым достоинством параметра MER является возможность его измерения с нормированной точностью. Большинство современных микросхем декодеров, на основе которых производятся приборы, позволяют вычислять MER аппаратно или на основе величин амплитуд векторов I и Q.

Под аппаратным вычислением я имею в виду возможность получения среднеквадратичного значения вектора ошибки из одного из внутренних регистров демодулятора. Во всяком случае производители микросхем утверждают, что это именно оно, и измерения, в принципе, это подтверждают. А зная среднеквадратичное значение вектора ошибки, вычислить MER уже несложно.

Использование значений амплитуд векторов квадратур для этих целей часто менее пригодно, потому что от микросхемы можно получить лишь 7 или 8 двоичных разрядов амплитуды QIвекторов. В результате динамический диапазон расчетного значения MER получается весьма низок. А разрядность регистра ошибки, напротив, часто бывает 10-, а то и 16-битная.

Погрешность измерения, связанную с неидеальными параметрами тюнера и демодулятора, можно скорректировать, имея источник сигнала с калиброванным параметром сигнал/шум. Калибровка производится для входного сигнала с добавлением только белого шума, но такой метод, тем не менее, дает весьма хороший результат.

Поэтому погрешность параметра MER для многих приборов является нормированной величиной в отличие от BER. Точность измерения BER зависит от качества приемника и демодулятора прибора, и корректировать ее невозможно. В результате измерение BER разными приборами дает близкие значения при плохом и заметно различающиеся при хорошем (при больших значениях MER).

То есть более качественный прибор показывает более низкие (более близкие к реальным) значения BER. Способность измерять низкие значения BER является хорошим индикатором качества измерительного прибора.

Если это так, возникает вопрос: «А не достаточно ли измерять один только MER для оценки качества принимаемого сигнала, ведь время измерения небольшое. Параметр предоставляет комплексную и точную информацию. С этим можно согласиться, но только в одном случае, когда к исходному сигналу примешивается только белый гауссовский шум. Как показывают практика и тестовое моделирование, при выполнении этого условия MER совпадает с SNR, и поэтому в данном случае для определения значений preBER и postBER можно воспользоваться кривыми зависимости BER от отношения SNR входного сигнала.

Констелляционная диаграмма

К сожалению, в реальной жизни все далеко не так идеально. На пути доставки телевизионного сигнала от источника до конечного пользователя существует великое множество факторов, приводящих к искажению сигнала. В результате для определения качества сигнала все-таки приходится использовать все возможные параметры, в том числе констелляционную диаграмму.

ассмотрим подробнее процесс демодуляции сигнала с цифровой модуляцией. После синхронизации с входным сигналом на выходе блока демодулятора для каждого символа появляются два значения векторов I и Q. 2 Пара векторов определяет точку на амплитуднофазовой плоскости, каждая из которых принадлежит одной клетке, определяющей конкретное значение символа. В идеальном случае точки ложатся точно в середины клеток.

В условиях воздействия шума точки получают некоторое смещение от ожидаемого положения, которое носит название вектора выходной ошибки. Если точка остается в пределах своей клетки, демодулятор принимает правильное решение, в противном случае символу присваивается значение соседней клетки, что к появлению ошибки во входном потоке данных. Добавление белого шума к входному сигналу приводит к «размазыванию» точки в пятно круглой формы (рис. 1). Наибольшая частота попадания точки — в центре, а к краю окружности она уменьшается. В этом случае все пятна имеют примерно одинаковый диаметр.

Теперь рассмотрим случай одновременного воздействия белого и фазового шумов на демодуляцию сигнала. На рис. 2 приведена констелляционная диаграмма для сигнала с добавлением паразитной фазовой модуляции (джиттер фазы), из которой видно, что фазовая модуляция приводит к большему отклонению точек от центра клетки с увеличением длины вектора. В результате вероятность возникновения ошибки при декодировании точек в углах констелляционной диаграммы резко увеличивается. При этом значение MER уменьшается не так сильно, потому как смещение для точек ближе к центру диаграммы незначительное.

Ситуация ухудшается еще сильнее в случае, если кроме фазовой модуляции присутствует компрессия сигнала, появившаяся при прохождении им активных устройств в зоне нелинейности их передаточной характеристики. Вершины длинных векторов смещаются к центру констелляционной диаграммы, в результате чего вероятность ошибок для этих векторов увеличивается еще значительнее. На значение MER такие искажения также не оказывают большого влияния.

Ниже приведены результаты моделирования трех перечисленных ситуаций: измерение сигнала QAM-256 в случае воздействия только белого шума, белого шума и фазовой модуляции и белого шума одновременно с компрессией амплитуды сигнала. Три соответствующие констелляционных диаграммы представлены на рис. 3.

На следующей диаграмме (рис. 4) представлены три кривые зависимости параметра BER при изменении отношения сигнал/шум во входном сигнале. Синяя линия соответствует первому случаю, когда во входном сигнале присутствует только белый шум, фиолетовая — белый шум и фазовая модуляция и, наконец, зеленая — белый шум и компрессия.

Рис. 4. Кривые зависимости параметра BER при изменении отношения сигнал/шум во входном сигнале

Видно, что при низких значениях сигнал/шум линии практически совпадают, но с увеличением параметра они начинают расходиться. Наконец, на последнем графике (рис. 5) приведена зависимость параметра MER при тех же условиях. Из графика видно: при соотношении сигнал/шум 36 дБ при добавления фазовой модуляции к входному сигналу MER уменьшается на 0,5 дБ, при этом значение BER ухудшается сразу на несколько порядков. Еще сильнее влияние компрессии, хотя она и едва различима на констелляционной диаграмме.

Это не единственные случаи искажения в исходном входном сигнале, которые приводят к сильному ухудшению BER при незначительном изменении значения MER. К аналогичным последствиям приводят фазовые искажения квадратур, амплитудный разбаланс векторов квадратур и т.д.

Правда, последние виды искажений возникают реже. Гораздо хуже ситуация с помехой импульсного характера. Такого рода искажения сигнала не редкость, поскольку существует большое количество устройств, излучающих радиосигнал, который может
выступать в роли импульсной помехи для cигнала телевизионного.

При достаточно низкой частоте повторения и короткой длительности такая помеха практически не влияет на значение MER, но при этом может приводить к полной деградации BER. Ситуация осложняется тем, что подобную помеху сложно обнаружить. Часто не помогает и анализатор спектра. К примеру, если мешающий сигнал находится в полосе канала и при этом меньше по мощности на 20-30 дБ, то он маскируется полезным сигналом.

Особенности измерения уровня цифровых сигналов

Пожалуй, самым понятным для цифровых ТВсигналов, как и для аналогового телевидения, является параметр, характеризующий мощность сигнала. Но, тем не менее, довольно часто возникают вопросы, связанные с определением уровня цифровых каналов, поэтому немного внимания уделим и этому параметру.

Для аналогового телевидения измеряется уровень напряжения радиосигнала несущей частоты изображения. Для цифрового ТВ — «мощность радиосигнала в полосе канала» (такое название часто применяется в зарубежной литературе) или «фактический уровень напряжения радиосигналов с цифровой модуляцией в полосе частот распределения радиосигналов», как он называется в российском ГОСТ Р 52023 — «Сети распределительных систем кабельного телевидения». В России параметр принято обычно измерять в дБ относительно 1 микровольта (дБмкВ) как для аналоговых, так и для цифровых каналов.

Мощность3 радиосигнала для цифровых каналов измеряется как уровень напряжения немодулированного сигнала, который на нагрузке 75 Ом рассеивает мощность, эквивалентную мощности сигнала измеряемого канала.

При измерении уровней сигналов с помощью специализированных телевизионных измерителей или универсальных анализаторов спектра следует учитывать, что в аналоговых каналах характер сигнала — узкополосный, то есть основная часть мощности канала сосредоточена в довольно узком частотном диапазоне, а цифровые каналы характеризуются равномерным распределением мощности в полосе канала. В основе работы измерителей уровня лежит принцип селективного вольтметра. То есть в спектре радиосигнала выделяется (отфильтровывается) определенная частотная полоса, а затем измеряется напряжение сигнала, попавшего в эту полосу.

Если при измерении уровня узкополосного сигнала ширина его спектра заведомо меньше полосы измерения4, уровень измеряемого сигнала будет постоянным при изменении полосы измерения в пределах канала. Ситуация меняется при измерении широкополосных сигналов, каковыми являются радиосигналы цифрового телевидения. В этом случае чем шире полоса измерения прибора, тем выше уровень измеряемого напряжения. На рис. 6 представлена спектрограмма частотного диапазона с несколькими телевизионными каналами с аналоговой и цифровой модуляциями.

Спектрограмма была снята с помощью прибора с полосой измерения 230 кГц. На первый взгляд, уровни цифровых каналов ниже аналоговых более чем на 10 дБ. Однако для аналогового канала S20 уровень (Uan) можно определить по спектру как 66 дБмкВ. А для определения мощности сигнала цифрового канала S23 необходимо применить следующую формулу:

U_цк = U_изм + 10lg(В_ц/В_из) + К, 5

где U_цк — искомая мощность цифрового канала;

U_изм — уровень напряжения измеренный в центре полосы канала; В_ц — полоса частот, занимаемая цифровым каналом; В_из — полоса измерения прибора;

Подставив исходные данные в формулу, получим:

U_S23 = 53 + 10lg(7,5/0,23) + 1 = 69 дБмкВ.

Таким образом, на самом деле уровень мощности канала S23 на 3 дБ больше, чем S20.

В режиме измерения уровня специализированные телевизионные приборы автоматически производят такой пересчет цифровых каналов с учетом их полосы и отображают их мощность корректно. Но при работе в режиме анализатора спектра и при измерении приборами, не рассчитанными на работу с цифровыми каналами, надо помнить об этой особенности. Такой метод измерения мощности канала в одной частотной точке дает достаточно точный результат только в случае достаточной равномерности АЧХ в полосе канала.

Общие рекомендации по оценке качества цифровых каналов

Кабельные операторы, давно работающие с цифровым телевидением и имеющие большой опыт, советуют классифицировать состояние кабельной сети по трехбалльной шкале. Оценка три балла означает, что параметры каналов в сети соответствуют требованиям качественного приема и обладают достаточным запасом для стабильной, долговременной работы. От оператора при этом требуется только продолжение текущего контроля. Оценка два балла: параметры каналов также соответствуют требованиям качественного приема, но их значения не имеют достаточного запаса для обеспечения долговременной стабильной работы.

Такое состояние сети требует от оператора планового проведения работ для выявления источника проблем и принятия решения о методах восстановления состояния сети до трех баллов. И, наконец, третье состояние сети с оценкой один балл: параметры одного или нескольких каналов не отвечают требованиям качественного приема, что требует от оператора немедленных действий по ремонту или настраиванию сети для поднятия до второго или третьего уровня. Для оценки каждого канала необходимо измерить все параметры на абонентском отводе. Оценка присваивается в соответствии со следующими условиями.

Оценка 3 балла (выполняются все четыре условия): Уровень канала: соответствует расчетному уровню для данной точки сети с учетом неравномерности и принятой разницы между уровнями аналоговых и цифровых каналов.

MER: не меньше 36 дБ для модуляции QAM-256 и 28 дБ для модуляции QAM-64.

PreBER не превышает 1E7. PostBER: не превышает 1E9.

Оценка 2 балла (выполняются все четыре условия): Уровень канала: соответствует расчетному уровню для данной точки сети с учетом неравномерности и принятой разницы между уровнями аналоговых и цифровых каналов.

MER: находится в пределах от 34 до 36 дБ для модуляции QAM256 и от 26 до 28 дБ для модуляции QAM64.

PreBER: не превышает 1E6. PostBER: не превышает 1E9.

Оценка 1 балл (выполняется хотя бы одно условие):

Уровень канала: не соответствует расчетному уровню для данной точки сети с учетом неравномерности и принятой разницы между уровнями аналоговых и цифровых каналов.

MER: значение меньше 34 дБ для модуляции QAM-256 и меньше 26 дБ для модуляции QAM-64.

PreBER: значение выше 1E6. PostBER: значение выше 1E-9.

Если есть возможность контроля констелляционной диаграммы, необходимо добавить еще одно условие. Для оценки «3» форма констелляционной диаграммы не должна содержать ярко выраженных фазовых искажений, дисбаланса квадратур и искажений типа компрессии сигнала. При наличии подобных искажений измеряемому каналу должна быть присвоена оценка не выше двух баллов.

При указании значений параметров я исходил из предположения, что они измерены корректно, в пределах погрешности измерения прибора. Но при определенных условиях измеренные значения могут выпадать за пределы погрешности. В этом случае каналу может быть присвоена оценка, не соответствующая действительности.

Данная методика оценки качества не является, конечно, абсолютной и единственно верной. Каждый оператор может для себя выбрать границы значений параметров для оценки качества сигнала в соответствии с особенностями конкретной сети и отдельных каналов; при этом следует придерживаться общего подхода к методу проверки состояния сети.

1 Физический смысл этого параметра и формула для вычисления его среднеквадратичного значения рассмотрены в статьях серии «Цифровое кабельное ТВ. Часть 2. Состав головной станции, расчет ретранслируемого потока», «ТелеСпутник», ноябрь 2007 и «Цифровое кабельное ТВ. Часть 4. Сигнал DVB в распределительной сети. Использование альтернативных стандартов», январь 2008 (прим. ред.).

2 I= A cosφ, а Q = A sinφ где А – амплитуда QAM символа, а φ – фаза символа.

3 Имеется в виду мощностная характеристика, в качестве которой в телевидении принято использовать эквивалентное напряжение немодулированного сигнала, который по мощности равен сигналу телевизионному. Хотя в статье применяется термин «мощность цифрового канала», на самом деле подразумевается как раз напряжение этого эквивалентного сигнала (прим. автора).

4 Полоса измерения определяется полосой пропускания измерительного фильтра (прим. ред.).

5 Так эта формула выглядит в ГОСТ Р 52023 (прим. автора).

6 Коэффициент зависит в основном от параметров детектора (тип детектора и его постоянные времени) и прямоугольности измерительного фильтра. Определяется опытным путем и, как правило, составляет 13 дБ (прим. автора).

Источник