Úrovne digitálne modulovaných signálov v sieťach káblovej televízie

Výskumný ústav spojovIng. Samuel Dianiška, CSc

• Pri digitálnom spracovaní televíznych signálov sa získavajú oproti analógovým signálom významné výhody pri ich spracovaní a prenosoch.

• Vzhľadom na uvedené a vzhľadom na technický pokrok v technológii spracovania digitálnych signálov postupne nahrádza digitálne spracovanie doterajšie analógové spracovanie televíznych signálov

• Rozhodujúcim krokom pri uplatňovaní digitálnych televíznych signálov v technickej praxi bolo založenie v roku 1993 a následné práce konzorcia DVB - Digital Video Broadcasting

ISO/IEC13818-1 Information technology – Generic coding of moving pictures and associated audio information – Part 1:

Systems

ISO/IEC13818-2 Information technology – Generic coding of moving pictures and associated audio information – Part 2:

Video

ISO/IEC13818-3 Information technology – Generic coding of moving pictures and associated audio information – Part 3:

Audio

Normy na zdrojové kódovanie televízneho signálu – digitálny televízny signál v základnej polohe

EN 300 421 V1.1.2 (08/97)Framing structure, channel coding and modulation for11/12 GHz satellite services

EN 302 307 V1.1.1 (07/04) Second generation framing structure, channel coding and modulation systems for Broadcasting, Interactive

Services, News Gathering and other broadband satellite applications

EN 300 744 V1.5.1 (11/04)Framing structure, channel coding and modulation for digital terrestrial television

EN 300 429 V1.2.1 (04/98)Framing structure, channel coding and modulation for cable systems

• Normy zo špecifikácií konzorcia DVB

Bloková schéma spracovania multiplexu zdrojových signálov v hlavnej stanici (kanálové kódovanie, modulácia) a v prijímacej časti siete káblovej televízie.

Závislosť užitočnej bitovej rýchlosti (Ru) na type modulácie a šírke prenosového kanála

Spektrálne obrazy modulovaných televíznych signálov:

AM-VSB TV signál digitálne modulovaný TV signál

. Modulačný digitálny signál digitálne modulovaného

signálu môže okrem TV signálov obsahovať aj dátové signály iných služieb napr. internetu, telelefónnej služby a pod.

Pre dátové služby v priamom smere sa používa obyčajne digitálna modulácia 64QAM a 256QAM.

Poskytovanie uvedených dátových služieb v sieťach KT predpokladá využívanie spätného smeru v sieťach KT. Na prenos digitálnych signálov v spätnom smere sa používajú tiež digitálne modulované signály ale vzhľadom na vlastnosti prenosového kanála v spätnom smere s vyššou odolnosťou voči rušeniam napr. QPSK, 16QAM

IP komunikácia v sieťach KT

Ú ča stn íc k e v ý s tu p y

4 72 M H z

8 M H z

T

T

D

D

8 6 2 M H z3 05

sig n á ly p r iam eh o sm e ru T V a R sig n á ly v p ria m o m sm eredá to vé s ig n á ly v p riam om sm eredá to vé s ig n á ly v sp ä tn o m sm ere

Ú ča stn íc k yk áb lo v ým o de m

T V

T V a

R

R

D áta

D átaP o sk y to v a teľin te rn e tu

C M T S

S ieť K T

H lav n á s tan ic aK T

1 0 B ase T

Multimediálne zásuvkyPrevis:MZK 77Av,data 5 - 862 MHz 7,5 dB

Av, TV 125 – 862 MHz 7,3 dB Kathrein ESM 30 Av,data 5 - 862 MHz 6 dB Av, TV 125 – 862 MHz 6 dB

Kalkulácie úrovní digitálne modulovaných signálov v sieťach KT :

Zabezpečenie technických parametrov TV a dátových signálov predpísaných normou STN EN 50083-7/A1 a ďalšími špecifikáciami na účastníckych výstupoch

Zabezpečenie príslušnej kvality signálov na účastníckych výstupoch, definovanej odstupmi od rušiacich signálov.

Na siete KT s analógovými TV signálmi (AM-VSB TV signálmi) sú vypracované postupy na kalkuláciu úrovní TV signálov pre jednotlivé časti sietí KT s cieľom dosiahnutia požadovaných vlastností TV signálov na účastníckych výstupoch.

Úrovne digitálne modulovaných signálov na účastníckych výstupoch

Najnovší doplnok STN EN 50083-7/A1

Úrovne digitálne modulovaných signálov na účastníckych výstupoch

Rozsah úrovní signálov na účastníckych výstupoch podľa špecifikácii CTE (Cable Telecommunication Engineering)

Type of service Minimum level [dB µV] Maximum level [dB µV] Minimum MER [dB]AM-VSB-television 57 80¹

77² FM-television(satellite IF) 47 77FM radio, mono 40 70FM radio, stereo 50 7064 QAM-television 47 67 30256 QAM-television u.c 36*COFDM-television 47 77 30*

¹ up to 20 channels² above 20 channelsu.c = Under consideration * = provisional figure

Úrovne digitálne modulovaných signálov na účastníckych výstupoch

Hlavné technické parametre signálov na fyzickom rozhraní káblového modemu CM v priamom smere

Stredná frekvencia 112 až 858 MHzTyp modulácie 64- a 256-QAMSymbolová rýchlosť 6,952 Msymbol/sŠírka kanála 8 MHzFrekvenčná závislosť 15 %, tvar „kosínusový so zvýšenou základňou“Vstupná úroveň (CM) 43 až 73 dBuV pri 64-QAM 47 až 77 dBuV pri 256-QAMTlmenie odrazu (vstup CM) > 6 dB do 862 MHz

Úrovne digitálne modulovaných signálov v sieti KT

Úrovne signálov v sieti KT je potrebné udržiavať v určitom rozmedzí, aby nedošlo k degradáciám signálov(šumy,hluky,intermodulácie).Metodika výpočtu úrovní na vstupoch a výstupoch aktívnych prvkov pre analógové signály je dobre prepracovaná

Digitálne modulované signály sa v sieti KT postupne uplatňujú a tým sa kombinujú s analógovými TV signálmi. V súčasnej dobe sú to digitálne modulované signály dátových služieb (internet). Začínajú sa uplatňovať aj digitálne modulované TV signály aj preto, že tým sa podstatne zvýši kapacita siete KT. Uplatňuje sa digitálna modulácia 64QAM a 256QAM

Úrovne digitálne modulovaných signálov v sieti KT

V súčasnej dobe je zaužívané stanovenie úrovní digitálne modulovaných signálov v sieti KT relatívne k úrovni analógových signálov.

Vzhľadom na odlišný charakter analógových TV signálov (AM-VSB TV signálov) a digitálne modulovaných signálov sa odlišne hodnotia aj úrovne príslušných signálov.(STN EN 50083-7/A1).

Experimentálne a technickou kalkuláciou sa stanovilo ako optimálne zníženie úrovne digitálne modulovaného 64QAM signálu oproti analógovým signálom o 10 – 12 dB.

Úrovne digitálne modulovaných signálov v sieti KT

Zníženie úrovne 64QAM signálu oproti analógovým signálom je opodstatnené z hľadiska vzniku intermodulačných produktov, súčasne sa ale zníži odstup signál/šum (o 10 až 12 dB). 64QAM signál je však odolnejší oproti šumu, podľa STN EN 50083-7/A1 je to 31dB, je to tiež v súlade s požiadavkami na úrovne 64QAM signálov na účastníckych výstupoch.

Digitálne modulovaný signál 256QAM vyžaduje o 6 dB vyšší odstup signálu oproti 64QAM aby bol správne vyhodnotený, t. zn, že sa musí prenášať o 6dB s vyššou úrovňou ako signál 64 QAM. Potom oproti analógovým signálom je to o 4 až 6 dB menej.

Úrovne digitálne modulovaných signálov v sieti KT

Spektrum signálu 64QAM je oproti spektru analógového signálu dostatočne nízke a tak nie je nebezpečie, že vzniknú intermodulačné produkty, ktoré by sa mohli rušivo prejaviť na prenášané signály.

Inak je to pri signále 256QAM, úroveň digitálne modulovaného signálu z uvedených dôvodov sa zvyšuje a oproti úrovni analógového signálu je nižšia 4 až 6 dB

Priemerná úroveň výkonu analógového modulovaného signálu je o 3 až 5 dB pod hodnotou úrovne analógového TV signálu. Možno konštatovať, že z hľadiska rušenia tzv. intermodulačným šumom sa jeden signál 256 QAM chová tak ako jeden analógový signál. Dá sa tiež konštatovať, že z tohto hľadiska 4 signály 64QAM sa rovnajú jednému 256QAM signálu

Peak to Average Power - single channel correction factors   Peak channel power correction (apply to usual measurement) Analogue Peak vision carrier +0.7 dB 4QAM(QPSK)Average channel power 0 dB 16QAMAverage channel power +2.55 dB 64QAM Average channel power +3.68 dB256QAMAverage channel power +4.23 dB

Údaje použité v tomto materiály sú zozbierané z rôznych technických materiálov, vidieť tiež, že niektoré údaje sa zatiaľ stále overujú.

Sú tiež k dispozícii technické články, v ktorých sa referuje o experimentoch s prenosom digitálne modulovaných signálov v sieťach KT aj spolu s analógovými signálmi. Možno konštatovať, že pri návrhu týchto sietí boli použité uvedené princípy a parametre a boli dosiahnuté akceptovateľné výsledky

Ďakujem za pozornosť,

želám veľa úspechov pri digitalizácii Vašich sietí a spokojnosť Vašich klientov s

kvalitnými signálmi