piszę by się pochwalić moim najnowszym programem na Androida, który w sumie jest kontynuacją projektu DVB-Mobile – czyli DVB-T finder: natywna aplikacja na Androida, która korzystając z pomocy GPS’a lub geokodera wyszukuje nadajniki telewizji naziemnej w odległości do 100km od znalezionej lokalizacji. Wszystkich chętnych zapraszam do testów. Aplikację można pobrać z https://market.android.com/details?id=com.esys.polishdvbt

Wyszukiwarki DVB-T i DVB-S/S2 to na razie początkowa funkcjonalność strony. Jeśli upewnię się, że wszystko zawsze jest wyświetlane OK (i poprawię kilka rzeczy, które mnie drażnią) postaram się rozbudować ją o inne ciekawe rzeczy. Jakie? Niech to na razie będzie tajemnicą…

Rozszyfrowując skrót C/N to stosunek poziomu nośnej sygnału do poziomu szumu lub pisząc bardziej dokładniej poziomu nośnej sumy sygnału użytecznego i szumu do poziomu szumu (zakładamy, że w całym paśmie poziom szumu jest stały). Poziom nośnej sygnału wiadomo gdzie jest mierzony – wewnątrz kanału. Pytanie brzmi: w którym miejscu mierzony jest poziom szumów? Zazwyczaj w odstępach międzykanałowych.

W przypadku telewizji naziemnej często stosuje się różnego rodzaju filtry kanałowe czy pasmowe i podobne. Jeśli kanał dla którego C/N jest mierzony jest właśnie za takim filtrem kanałowy o niezłej selektywności to w pomiarach mogą wyjść różne dziwne rzeczy. Widać to dobrze na przykładzie poniższych zrzutów ekranu z prezentacji.

Na powyższym zrzucie widać efekt pomiarów w normalnych warunkach – C/N i MER są niemal równe odbiór sygnału jest prawidłowy.

Następnie sygnał z anteny naziemnej zostaje zsumowany z sygnałem z generatora szumów a pomiędzy miernik a sumator sygnału zostaje wpięty filtr kanałowy. I co się dzieje? To co widać na poniższym zrzucie: C/N jest OK, ale MER i BER mówią, że na poprawny odbiór nie ma szans…

Jak zostało to przedstawione na pomiarze C/N nieźle można się naciąć. Dlatego ważnym jest aby miernik służący do pomiarów sygnałów cyfrowych potrafił zmierzyć wielkości istotne dla sygnałów cyfrowych czyli np. BER czy MER. Powyższy eksperyment pokazuje także to, że czasami przed przystąpieniem do pomiarów należy się zastanowić nad tym, czy akurat pomiar danej wielkości ma sens w danej instalacji. Należy mieć świadomość tego, że analogiczna sytuacja do przedstawionej może dziać się np. z MER, ale to już zupełnie inna historia…

PS. Przesyłam serdeczne pozdrowienia dla pana Daniela K., którego e-mail zainspirował mnie do napisania tego wpisu.

Z uwagi na fakt, że w przypadku cyfrowej telewizji możliwe są dwa stany odbioru sygnału: jego prawidłowy odbiór lub całkowity brak odbioru, niezwykle ważnym jest aby odbierany sygnał był na tyle dobrej jakości. Zapewnienie takiego sygnału skutkuje tym, że w przypadku pogorszenia się warunków odbioru (np. podczas ulewy, lokalny wzrost poziomu zakłóceń) sygnał ten jest jeszcze na tyle dobrej jakości, że zapewnia poprawny odbiór oglądanego programu.

Podobny efekt można zaobserwować także w przypadku telewizji satelitarnej, gdzie dla przykładu zastosowanie anteny o relatywnie małej średnicy czy jej nieprecyzyjny montaż pozostaje praktycznie niezauważony podczas ładnej pogody. W czasie jej pogorszenia – sygnał bardzo szybko się „rwie” – odbiór audycji jest nie możliwy…

W kontekście telewizji naziemnej parametrem, który określa jakość sygnału jest C/N czyli stosunek poziomu jakości nośnej sygnału do poziomu szumu. Stosunek ten wyrażany jest w decybelach – im wyższy tym lepiej. Pomiar wartości C/N znany był także z telewizji analogowej – tam za wartość, do której się dążyło było około 48dB. Przy tej wartości odbiór obrazu był idealny. Dobrą wiadomością jest to, że w przypadku DVB-T wartości C/N jakie teoretycznie można osiągnąć są o wiele niższe. W tym przypadku już same parametry techniczne modulatora sygnału, który jest zamontowany po stronie jego nadawcy narzucają graniczną wartość około 38..40 dB.

Jakość sygnału generowanego po stronie modulatora nadawcy ma dla odbiorcy sygnału drugorzędną wartość. Przyjrzyjmy się więc minimalnym wartościom C/N jakie musi mieć sygnał, aby został poprawnie demodulowany. W poniższej tabeli zostały zebrane wartości C/N dla wszystkich modulacji i FEC w DVB-T.

Pomimo tego, że powyższa tabela dokładnie określa minimalne warunki odbioru sygnału, to wprowadza pewną niejednoznaczność. Dla każdej modulacji podane są trzy wartości C/N. Rozsądek podpowiada, że należy patrzeć na najwyższą wartość. I w zasadzie zazwyczaj tak jest. Czym są więc te poszczególne kanały? A więc zacznijmy od początku:

• Gaussian Channel – w tym kanale podstawowymi założeniami jest bezpośrednia widoczność nadajnika i odbiornika oraz zakłada się brak sygnałów echowych
• Ricean Channel – założenie bezpośredniej widoczności nadajnika oraz odbiornika pozostają takie same, nie mniej dodatkowo zakłada się możliwość odbioru sygnału z wielu kierunków
• Rayleigh Channel – w odróżnieniu od powyższych kanałów odbioru w tym zakłada się, że nie istnieje bezpośrednia widoczność nadajnika i odbiornika oraz, że odbiór sygnału jest tylko wielościeżkowy – czyli innymi słowy – totalny brak widoczności nadajnika.

Warto wspomnieć, że w przypadku maksymalnie wydajnej modulacji w DVB-T minimalny C/N wynosi 28dB. Przy takiej wartości C/N – telewizja analogowa zapewniała odbiór na poziomie szumu…

Czytając różne fora internetowe, czy nawet czytając specyfikacje produktów można czasami zauważyć, że zbytnio nie jest rozróżnia się różnicy pomiędzy S/N a C/N. Wielkości te są często używane zamiennie. W ogólności nie jest to prawdą. Chociaż w sumie różnica w wartościach dla DVB-T nie jest aż tak wielka. Dla trybu 8K różnica pomiędzy C/N a S/N jest równa 0,33dB.

W kontekście pomiarów sygnału DVB-T ważnymi parametrami są także wartości BER oraz MER. Ale o tym postaram się dokładniej napisać w kolejnym wpisie…

I wszystko jest jasne. Pojemność poszczególnych multipleksów zależy od modulacji w jakiej są nadawane, stopnia korekcji błędów oraz wartości współczynnika ochronnego. Tak więc maksymalna przepustowość pojedynczego multipleksu wynosi około 31,5Mbit/s.

A teraz część dla ciekawskich:

Ogólna formuła na obliczenie przepustowości kanału wynosi:

net_data_rate = 188/204 • code_rate • log₂(m) • 1(1 + guard) • channel • const1

Jak łatwo się domyśleć mnożnik 188/204 wprowadzac kodowanie Reed-Solomon. Code_rate przyjmuje wartość 1/2 .. 7/8. Log₂(m) może przyjąć wartość 2 (dla QPSK), 4 (dla 16-QAM), 6 (dla 64-QAM). Parametr guard przyjmuje wartości 1/4, 1/8, 1/16, 1/32. Channel przyjmuje warość 1 dla kanału o szerokości 8MHz, 7/8 dla kanału o szerokości 7MHz i 6/8 dla kanału o szerokości 6MHz. Wartość stałej const1 wynosi: 6,75*10e6 bitów/s

Przedstawiony powyżej wzór nie jest wzorem, który w sposób jawny pokazuje skąd bierze się przepustowość multipleksu – nie mniej jest prosty do stosowania i stosunkowo mało jest w nim do liczenia. Jeśli kiedyś będzie kogoś ciekawił sposób pełnego wyliczenia przepustowości multipleksu – na pewno go zaprezentuję.