of 100/100
UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RAČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO Simon Žibrat MERITVE KAKOVOSTI SIGNALA DVB-T Diplomsko delo Maribor, oktober 2014

MERITVE KAKOVOSTI SIGNALA DVB-T · 2.6 DVB-S in DVB-S2.....19 2.7 DVB-C in DVB-C2 ... EVM Error vector magnitude ... FEC Forward error correction – vnaprejšnje popravljanje napak

  • View
    232

  • Download
    0

Embed Size (px)

Text of MERITVE KAKOVOSTI SIGNALA DVB-T · 2.6 DVB-S in DVB-S2.....19 2.7 DVB-C in DVB-C2 ... EVM Error...

  • UNIVERZA V MARIBORU

    FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO,

    RAUNALNITVO IN INFORMATIKO

    Simon ibrat

    MERITVE KAKOVOSTI SIGNALA DVB-T

    Diplomsko delo

    Maribor, oktober 2014

  • MERITVE KAKOVOSTI SIGNALA DVB-T

    Diplomsko delo

    tudent(ka): Simon ibrat

    tudijski program: Visokoolski strokovni tudijski program elektrotehnika

    Smer: Avtomatika

    Mentor: doc. dr. Iztok Krambeger

    Lektor(ica): Tatjana Horvat, vija knjiniarka in predmetna uiteljica

    slovenskega jezika

    Maribor, oktober 2014

  • i

  • ii

    MERITVE KAKOVOSTI SIGNALA DVB-T

    Kljune besede: DVB-T, enofrekvenno omreje, razmerje mofulacijske napake,

    ramensko slabljenje, razmerje napake bitov

    UDK: 004.383.3:621.391(043.2)

    Povzetek

    V svetu najbolj razirjen standard za sprejem prizemnih televizijskih programov je DVB-T.

    V diplomskem delu je DVB-T predstavljen od nastanka do lastnosti in posebnosti.

    Predstavljeni so tudi sorodni standardi in opisane lastnosti DVB-T omreij za vzpostavitev

    uinkovitega prizemnega oddajnega omreja.

    Diplomsko delo se osredotoa na meritve kakovosti signala DVB-T oddajnikov, zato so

    opisane komponente oddajnikega sistema, ki s svojimi lastnostmi vplivajo na izhodni

    signal oz. signal, ki ga merimo. Predstavitev merilnih parametrov, z namenom meritve

    posameznega parametra, je kot uvod v peto poglavje, kjer je podrobneja analiza in

    teoretina razlaga vseh parametrov, katerih meritve so bile izvajane. Opis meritev z

    merilnimi rezultati ter opis postopka za doseganje elenih merilnih rezultatov je podan v

    estem poglavju. V nadaljevanju sledi e predstavitev predkorektorja, ki je integrirano

    orodje, kjer s pomojo grafinega uporabnikega vmesnika lahko spreminjamo lastnosti

    signala, ter tako dosegamo eleno obliko izhodnega signala. Ob merilnih rezultatih je v

    elji po znianju obratovalnih strokov oddajnega sistema zelo pomembna tudi

    uinkovitost oddajnikov, ki je v povezavi z nekaterimi merilnimi parametri in ji je zato

    namenjeno osmo poglavje.

  • iii

    QUALITIY MEASUREMENTS OF DVB-T SIGNAL

    Key words: DVB-T, Single Frequency Network-SFN, Modulation Error Ratio-MER,

    Shoulder Attenuation, Bit Error Ratio-BER

    UDK: 004.383.3:621.391(043.2)

    Abstract

    DVB-T is the world most spread standard for reception of ternrestrial television

    programmes. In my thesis DVB-T is explained from its start of existence to its

    characteristics and specialities. Similar standards are also presented together with

    requirements of DVB-T networks for establishment of efficient terrestrial transmission

    network.

    Thesis is focusing on the quality measurement of the DVB-T signal from transmitters. That

    is why components of the transmission system are described, which are with their

    characteristics influencing on the output signal or signal that is measured. Presentation of

    the measurement parameters with purpose of measurement of each single parameter is

    representing the intro to the fifth chapter, where detailed analysis and theoretical

    explanation of the parameters which were measured is presented. Description of the

    measurement together with results and description of the measuring process to achieve

    the desired measurement results is presented in the sixth chapter. In following chapter

    you are able to find presentation of the pre-corrector, which is an integrated tool, where

    you can change the characteristics of the output signal with help of the graphical user

    interface in order to gain the desired form of the output signal. To reduce the operational

    costs of the transmission system it is important to take care of the efficiency of the

    transmitter, not only the measurements of the signal, as efficiency is dependent on the

    measurement parameters everything surrounding this topic is presented in the eight

    chapter.

  • iv

    Kazalo

    1 UVOD ................................................................................................................................. 1

    2 PREGLED STANDARDOV DVB ........................................................................................ 3

    2.1 Zgodovina DVB ..................................................................................................... 3

    2.2 DVB-T .................................................................................................................... 3

    2.2.1 Lastnosti DVB-T ............................................................................................. 4

    2.2.2 COFDM .......................................................................................................... 6

    2.2.3 Razdelitev kanala ........................................................................................... 8

    2.2.4 Vstavljanje podnosilcev .................................................................................. 9

    2.2.5 Vstavljanje zaitnega intervala ................................................................... 10

    2.2.6 Kanalna sinhronizacija ................................................................................. 11

    2.2.7 Osnovna konstelacija ................................................................................... 12

    2.3 DVB-T2 ................................................................................................................ 14

    2.4 DVB-T ali DVB-T2 ............................................................................................... 15

    2.5 DVB-H ................................................................................................................. 19

    2.6 DVB-S in DVB-S2 ................................................................................................ 19

    2.7 DVB-C in DVB-C2 ............................................................................................... 21

    3 LASTNOSTI OMREIJ DVB-T IN KOMPONENTE ODDAJNIKEGA SISTEMA DVB-T . 23

    3.1 Enofrekvenno omreje ....................................................................................... 23

    3.2 Oddajniki sistem DVB-T .................................................................................... 27

    3.2.1 Vzbujalnik ..................................................................................................... 28

    3.2.2 Ojaevalnik ................................................................................................... 28

    3.2.3 Harmonski filter ............................................................................................ 29

    3.2.4 Smerni sklopnik ............................................................................................ 30

    3.2.5 Kanalni filter ................................................................................................. 30

    3.2.6 RF toge cevi ................................................................................................. 32

    3.2.7 Koaksialni kabli ............................................................................................ 33

    3.2.8 Zdruevalnik ................................................................................................. 34

    3.2.9 Oddajne antene ............................................................................................ 36

    4 MERILNI PARAMETRI ..................................................................................................... 37

    5 OPIS MERILNIH PARAMETROV .................................................................................... 41

    5.1 Ramensko slabljenje ........................................................................................... 41

    5.2 Konstelacija ......................................................................................................... 43

  • v

    5.3 Meritev nivoja ...................................................................................................... 47

    5.4 Razmerje napake bitov ........................................................................................ 48

    5.5 Razmerje modulacijske napake .......................................................................... 49

    5.6 Faktor oblike ........................................................................................................ 51

    5.7 Meritve na kanalu merjenje amplitude, faze in asovnega zamika .................. 52

    6 MERITVE IN REZULTATI ................................................................................................ 54

    6.1 Ramensko slabljenje ........................................................................................... 56

    6.2 Konstelacija ......................................................................................................... 58

    6.3 Meritev nivoja ...................................................................................................... 60

    6.4 Razmerje napake bitov ........................................................................................ 61

    6.5 Razmerje modulacijske napake .......................................................................... 62

    6.6 Faktor oblike ........................................................................................................ 68

    6.7 Merjenje amplitude, faze in asovnega zamika ................................................... 70

    7 PREDKOREKCIJA ........................................................................................................... 72

    8 ENERGETSKI IZKORISTEK ODDAJNIKOV DVB ........................................................... 77

    8.1 Tehnologije za poveanje uinkovitosti delovanja oddajnikov ............................ 78

    9 SKLEP .............................................................................................................................. 83

  • vi

    A. Kazalo slik

    Slika 2.1: Teoretini blok diagram modulatorja COFDM [3] ................................................. 7

    Slika 2.2: Praktina implementacija modulatorja COFDM z IFFT [3] ................................... 7

    Slika 2.3: Razdelitev kanala ................................................................................................. 8

    Slika 2.4: Vstavljanje podnosilcev ........................................................................................ 9

    Slika 2.5: Vstavljanje zaitnega intervala ......................................................................... 10

    Slika 2.6: Markerji za sinhronizacijo ................................................................................... 11

    Slika 2.7: Preslikovanje podatkov na OFDM simbole frekvenno prepletanje ................ 12

    Slika 2.8: Vrste modulacije konstelacije [3] ..................................................................... 13

    Slika 2.9: Bitne hitrosti glede na razmerje C/N .................................................................. 16

    Slika 2.10: Primerjava bitnih hitrosti med DVB-T in DVB-T2 ............................................. 17

    Slika 2.11: Konstelacija DVB-T in DVB-T2 ........................................................................ 18

    Slika 3.1: Sinhronizacija v frekvenni domeni .................................................................... 23

    Slika 3.2: MFN in SFN topologij ......................................................................................... 24

    Slika 3.3: Sinhronizacija asovne domene ........................................................................ 25

    Slika 3.4: Shema end to end omreja s prenosom referennega signala ....................... 26

    Slika 3.5: Blokovni diagram oddajnikega sistema digitalne televizije (DTV) .................... 27

    Slika 3.6: Blok diagram vzbujalnika R&S SX800 ............................................................... 28

    Slika 3.7: Pot RF signal od delilnika signala preko polja estih ojaevalnikov do

    zdruenega izhoda ............................................................................................................ 29

    Slika 3.8: Smerni sklopnik in harmonski filter v oddajniku ................................................. 30

    Slika 3.9: Pasovno prepustni filter ..................................................................................... 31

    Slika 3.10: Meritev odbojnega slabljenja 8-pasovnega prepustnega filtra ......................... 31

    Slika 3.11: Primer RF toge cevi s prirobnico in kolenom ................................................... 32

    Slika 3.12: Meritev odbojnega slabljenja 3 toge cevi ................................................. 33

    Slika 3.13: RF kabel ........................................................................................................... 33

    Slika 3.14: Meritev odbojnega slabljenja RF kabla .................................................... 34

    Slika 3.15: Zdruevalnik ..................................................................................................... 35

    Slika 3.16: Meritev vneenaga slabljenja za kanal 69 irokopasovni vhod .................... 35

    Slika 3.17: UHF panel ........................................................................................................ 36

    Slika 3.18: UHF antenski sistem dve nadstropji, tri smeri .................................................. 36

    Slika 5.1: Meritev ramenske razdalje ................................................................................. 41

    Slika 5.2: Kritina maska (spodnja krivulja) in nekritina maska (zgornja krivulja)

    izhodnega signala, frekvenca glede na sredie 8 MHz DVB-T kanala ............................ 42

  • vii

    Slika 5.3: Vpliv belega uma [3] ......................................................................................... 44

    Slika 5.4: Fazno trepetanje/nihanje (Phase jitter) [3] ......................................................... 45

    Slika 5.5: I/Q napake modulatorja [3] ................................................................................. 46

    Slika 5.6: I/Q fazna napaka [3] ........................................................................................... 46

    Slika 5.7: Efekt preostalega nosilca [3] .............................................................................. 47

    Slika 5.8: NRP-Z51, toplotni senzor merilnik moi .......................................................... 48

    Slika 5.9: Shema za doloanje BER pred Viterbi ............................................................... 49

    Slika 5.10: Vektor napake za doloanje MER [3] ............................................................... 50

    Slika 5.11: Amplituda in skupinska zakasnitev (problem s preostalimi nosilci) [10] ........... 53

    Slika 5.12: Meritev amplitude in faze (problem s preostalimi nosilci) [10] ......................... 53

    Slika 6.1: Merilno okolje ..................................................................................................... 54

    Slika 6.2: Blokovna shema merilnega instrumenta R&S ETL ............................................ 55

    Slika 6.3: Ramensko slabljenje z rezultati, dobljenimi po metodi tangenta ....................... 56

    Slika 6.4: Ramensko slabljenje z rezultati, dobljenimi po kazalni metodi ........................ 57

    Slika 6.5: Ramensko slabljenje z rezultati metode tangenta in kazalne metode ............. 58

    Slika 6.6: Konstelacijski diagram (EFA merilni instrument) [3] .......................................... 59

    Slika 6.7: TPS informacije v meniju Overview na R&S ETL ............................................. 59

    Slika 6.8: Konstelacijski diagram (ETL merilni instrument) ................................................ 60

    Slika 6.9: Oditek izhodne moi, merjen z NRP-Z51 ......................................................... 61

    Slika 6.10: Izhodni nivo, oditan iz Overview meritve na ETL instrumentu ....................... 61

    Slika 6.11: BER, oditan iz Overview meritve na ETL instrumentu ................................... 62

    Slika 6.12: MER ................................................................................................................. 63

    Slika 6.13: MER (potrebna korekcija) ................................................................................ 63

    Slika 6.14: MER s Span = 200 ........................................................................................... 64

    Slika 6.15: Cliff (brickwall) efekt ......................................................................................... 65

    Slika 6.16: Vpliv MER na pokritost ..................................................................................... 66

    Slika 6.17: Razlika v pokritosti za razline MER ................................................................ 67

    Slika 6.18: Zmanjanje MER v primeru uporabe pooddajnika ........................................... 67

    Slika 6.19: CCDF meritev .................................................................................................. 69

    Slika 6.20: Meritev CCDF za beli um in DVB-T signal (pristop ovojnica), merjeno z

    instrumentom R&S FSU .................................................................................................... 70

    Slika 6.21: Meritev amplitude in faze ................................................................................. 71

    Slika 6.22: Meritev amplitude in asovnega zamika .......................................................... 71

    Slika 7.1: Grafini vmesnik linearnega predkorektorja v R&S SX800 ................................ 73

    Slika 7.2: Blok diagram modula za predkorekcijo v vzbujalniku ........................................ 74

  • viii

    Slika 7.3: Grafini vmesnik linearnega prekorektorja v R&S SX800 .................................. 75

    Slika 7.4: Grafini vmesnik za frekvenno korekcijo v R&S SX800 ................................... 76

    Slika 8.1: Cilj optimalno razmerje med MER, stroki in uinkovitostjo ............................ 77

    Slika 8.2: Doseganje vije uinkovitosti z nianjem napetosti ........................................... 78

    Slika 8.3: Arhitektura Doherty ............................................................................................ 79

    Slika 8.4: Impedanne krivulje glavnega ojaevalnika in ojaevalnika vrhov .................... 80

    Slika 8.5: Krivulja uinkovitosti ojaevalnika z uporabo tehnologije Doherty [15] .............. 81

    Slika 8.6: Modulacija ovojnice ............................................................................................ 82

    B. Kazalo tabel

    Tabela 2.1: Kapaciteta kanala (Mbit/s) glede na izbrano modulacijo, kodirno razmerje in

    zaitni interval .................................................................................................................... 5

    Tabela 2.2: Primerjava DVB-T in DVB-T2 ......................................................................... 18

    Tabela 2.3: Primerjava med DVB-S in DVB-S2 sistemom ................................................ 20

    Tabela 2.4: Pregled nainov in funkcij v DVB-C in DVB-C2 .............................................. 21

    Tabela 3.1: tevilo paketov transportnega toka na en super okvir .................................... 25

    Tabela 3.2: Trajanje mega okvirja ..................................................................................... 27

    Tabela 5.1: Mejne vrednosti DVB-T kanala za kritino in nekritino masko ...................... 43

  • ix

    C. Uporabljene kratice

    ACM Adaptive Coding and Modulation adaptivno kodiranje in modulacij

    AM Aplitude modulation amplitudna modulacija

    APSK Amplitude phase shift keying amplitudno-fazna modulacija

    ASI Asynchronous serial interface asinhronski serijski vmesnik

    AWGN Additive white Gaussian noise dodatni beli Gaussov um

    C/N Carrier-to-noise ratio razmerje nosilec-um

    CATV Cable television kabelska televizija

    CCETT Centre Commun dEtudes en Tldiffusion et Tlcommunication Center za tudij televizijskega oddajanja in telekomunikacij

    CENELEC European Committee for Electrotechnical Standardization Evropski komite za elektrotehniko standardizacijo

    CF Crest factor faktor oblike

    COFDM Coded orhogonal frequency division multiplex kodiran ortogonalni frekvenni multipleks

    CPE Common Phase Error skupna fazna napaka

    DC/DC Direct current to direct current converner enosmerno enosmerni pretvornik

    DSP Digital signal processor digitalni signalni procesor

    DTT Digital terestrial television digitalna prizemna televizija

    DTV Digital Television digitalna televizija

    DVB Digital video broadcast digitalno video oddajanje

    DVB-C Digital video broadcasting cable digitalno kabelsko oddajanje

    DVB-C2 Digital video broadcasting cable 2 digitalno kabelsko oddajanje 2 DVB-DSNG

    Digital Satellite News Gathering digitalno satelitsko zbiranje novic

    DVB-H Digital video broadcasting Handheld digitalno rono oddajanje

    DVB-S Digital video broadcasting satellite digitalno satelitsko oddajanje

    DVB-S2 Digital video broadcasting satellite 2 digitalno satelitsko oddajanje 2

    DVB-T Digital video broadcasting terestrial digitalno prizemno oddajanje

    DVB-T2 Digital video broadcasting terestrial 2 digitalno prizemno oddajanje 2

    Lite Digital video broadcasting terestrial 2 Lite digitalno prizemno oddajanje 2 Lite

    EBU European Broadcasting Union Evropsko zdruenje za radiodifuzijo

    ELG European Launching Group Evropska zaetna skupina

    EPG Electronic program guide elektronski programski vodi

    ETSI European Telecommunications Standards Institute Evropski telekomunikacijski institut za standarde

    EVM Error vector magnitude napaka vektorske velikosti

    FEC Forward error correction vnaprejnje popravljanje napak

    FEF Future Extension Frames raziritveni okvirji za prihodnost

    FFT Fast Fourier transform hitra Fourierjeva transformacija

    FIR Finite impulse response konni impulzni odziv

    FM Frquency modulation frekvenna modulacija

    GI Guard interval zaitni interval

    GPS Global Positioning System globalni sistem pozicioniranja

  • x

    HbbTV Hybrid brodacast broadband TV hibridna televizija

    HDTV High definition television televizija visoke loljivosti

    HP High priority visoka prioriteta

    IFFT Inverse Fast Fourier transform inverzna hitra Fourierjeva transformacija

    LDMOS Laterally diffused metal oxide semiconductor bono razpren kovinsko oksidni polprevodnik

    LDPC Low density parity code paritetna koda nizke gostote

    LP Low priority nizka prioriteta

    MFN Multi frequency network vefrekvenno omreje

    MIP Megaframe Initialization Packet paket inicializacije mega okvirja

    MISO Multiple Inputs, Single Output ve vhodov, en izhod

    MPE Multi Protocol Encapsulation veprotokolno vstavljanje

    MPEG2 Moving Picture Experts Group 2 skupina ekspertov za gibljive slike 2

    MPEG-4 Moving Picture Experts Group 4 skupina ekspertov za gibljive slike 4

    MTBF Mean time between failures srednji as med odpovedima

    OFDM Orhogonal frequency division multiplex - ortogonalni frekvenni multipleks

    PAPR Peak-to-Average Power Ratio razmerje med maksimalno in povpreno (mojo)

    PayTV Pay TV plaljiva televizija

    PID Packet identifier identifikator paketa

    PLL Phase Locked Loop fazno zakljuena zanka

    PLP Physical Layer Pipe vodnik fizinega nivoja

    PPS Pulse Per Second - impulz na sekundo

    QAM Quadrature Amplitude Modulation kvadraturna amplitudna modulacija

    QPSK Quadrature phase shift keying kvadraturna modulacija s faznim pomikom

    RF Radio frequency radijska frekvenca

    RMS Root-mean-square efektivna vrednost

    S/N Signal-to-noise ratio razmerje signal-um

    SDTV Standard definition television televizija standardne loljivosti

    SFN Single frequency network enofrekvenno omreje

    SMATV Satellite Master Antenna Television skupni televizijski kronik/antena

    SMPA Switch mode power amplifier monostni ojaevalniki v stikalnem nainu

    STB Set-top-box televizijski komunikator

    STS Synchronisation Time Stamp sinhronizacijski asovni ig

    TPS Transmission Parameter Signalling signalizacija prenosnega parametra

    UHDTV Ultra high definition television televizija ultra visoke loljivosti

    UHF Ultra high frequency ultra visoka frekvenca

    VOD Video On Demand video na zahtevo

    dB Decibel decibel

    MHz Megahertz megahertz

  • 1

    1 UVOD

    Za prenos signalov po zraku se uporablja radiofrekvenni spekter, ki je razdeljen na

    podroja in je naravna dobrina. Del tega spektra, ki se ga uporablja za radiodifuzijo

    televizijskih programov, je razdeljen na kanale. Zaradi potreb po prostih oddajnih

    televizijskih kanalih in dejstva, da je ta del spektra bil e zelo zaseden, se z razvojem

    digitalne tehnike uporaba le-te omogoi tudi na podroju televizijskega oddajanja. Za

    prehod na digitalno oddajanje prizemne televizije so se posamezne drave kljub dejstvu,

    da je prehod precej kompleksen in drag postopek, odloile e takoj v zaetku, ko se je

    pojavila monost digitalnega prizemnega oddajanja (DVB-T). Nekatere drave so prehod

    opravile pozneje, preostale pa morajo opraviti prehod najkasneje do roka za zakljuek

    digitalizacije v Evropi, ki je doloen za leto 2015. V Sloveniji smo to storili 1. decembra

    2010. S takim prehodom se je precejnji del spektra sprostil, saj se v digitalnem nainu

    oddajanja na enem kanalu lahko oddaja ve programov, za razliko od analognega naina,

    kjer en program zaseda en kanal. Poleg tega pa digitalni nain oddajanja prinaa e

    druge prednosti, kot so: bolja kakovost zvoka in slike, monost prenosa slike v visoki

    loljivosti (HDTV) kakor tudi uporaba dodatnih monosti, kot so npr. elektronski

    programski vodi (EPG), video na zahtevo (VoD), plaljiva TV (Pay TV), hibridna televizija

    (HbbTV) in druge.

    Poleg digitalnega prizemnega oddajanja DVB-T/T2 je prehod iz analognega v digitalni

    nain oddajanja prisoten tudi v digitalnih kabelskih sistemih (DVB-C/C2) in digitalnih

    satelitskih sistemih (DVB-S/S2). O zgodovini DVB-T in ostalih standardih digitalnega video

    oddajanja (DVB) je podrobneje napisano v drugem poglavju.

    Oddajniki za radiodifuzijo so podvreni strogim standardom glede kakovosti oddajanja

    signala, saj lahko e manje napake privedejo do motenj v oddajanju, kar pa ima lahko za

    posledico izpad sprejema pri zelo velikem tevilu gledalcev.

    Pri prehodu iz analognega naina oddajanja v nov oddajni standard DVB-T je e posebej

    pomembno, da se, preden oddajno omreje ali posamezni oddajnik zane z rednim

    obratovanjem, opravi testiranje celotnega sistema z vsemi zahtevanimi meritvami. Ko gre

    za preventivne ali vzdrevalne meritve, se lahko te omejijo le na nekaj najpomembnejih,

  • 2

    po potrebi pa se opravijo e preostale.

    Da bi zadovoljili zahtevam za preizkus oddajnika, je kljunega pomena razumevanje in

    poznavanje pravilnih postopkov. Ob tem je pomembna tudi kakovost in dinamini razpon

    uporabljene merilne opreme, saj le-ta zagotavlja tonost opravljenih meritev.

    V diplomskem delu elimo podati znailnosti in lastnosti DVB-T ter predstaviti meritve

    kakovosti DVB-T signala. Meritve so bile izvajane na oddajni strani, kjer lahko s

    spreminjanjem ustreznih parametrov vplivamo na kakovost oddajanega signala.

  • 3

    2 PREGLED STANDARDOV DVB

    2.1 Zgodovina DVB

    DVB Project je zdruenje priblino 200 svetovnih podjetij, katerih cilj je, da se dogovarjajo

    glede specifikacij za oddajanje in drugih digitalnih sistemov. Zaetki DVB segajo v leto

    1991, ko so operaterji in proizvajalci opreme zaeli razpravljati o oblikovanju evropske

    platforme za razvoj digitalne prizemne televizije. Pridruili so se jim e regulativni organi z

    namenom, da se oblikuje skupina za nadzor razvoja digitalne televizije v Evropi. Nastala

    je Evropska zaetna skupina (ELG), ki je vkljuevala glavne evropske medijske interesne

    skupine, proizvajalce opreme, regulatorje in druge. Septembra 1993 je bil s strani vseh

    udeleencev ELG podpisan memorandum o soglasju. Skupina se je preimenovala v DVB

    Project in lotili so se razvoja digitalne televizije v Evropi. V tem asu je bila pripravljena

    tudija o priakovanjih in monostih za digitalno prizemno televizijo v Evropi, kjer so bili

    predstavljeni novi koncepti in predlogi.

    V DVB Project se razvijajo in doloajo specifikacije, ki pa morajo biti s strani evropskega

    organa za standardizacijo (EBU/CENELEC/ETSI Joint Technical Committee) odobrene. S

    tem so specifikacije s strani Evropskega komiteja za elektrotehniko standardizacijo

    (CENELEC) ali Evropskega telekomunikacijskega intituta za standarde (ETSI) formalno

    standardizirane. DVB Project upravlja projektna pisarna, katere osebje so uslubenci

    Evropske zveze za radiodifuzijo v enevi in deluje izkljuno v interesu lanov DVB

    Project. [16]

    2.2 DVB-T

    Leta 1993, ko je DVB Project zael z razvojem standardov za kabelske in satelitske

    sisteme, so le-ti bili prioritetni pred digitalno prizemno televizijo (DTT), saj je bilo na vidiku

    manj tehninih teav in delo za regulatorje je bilo preprosteje. Razvoj sistema za DTT pa

  • 4

    je bil v tistem trenutku preve nepredvidljiv in potrebno je bilo raziskati monosti glede

    uma, okolja, pasovne irine in vepotne interference.

    Prva razliica DVB-T standarda je bila objavljena marca 1997 in je v dvanajstih letih postal

    najbolj razirjen DTT standard na svetu. Ker je prilagodljiv, omogoa, da je omreje

    zasnovano za zagotavljanje iroke palete storitev od HDTV do vekanalnega sprejema

    standardne loljivosti (SDTV), fiksnega ter mobilnega sprejema. [16]

    2.2.1 Lastnosti DVB-T

    V DVB-T lahko prenos digitalnih TV programov poteka s pasovno irino 8, 7 ali 6 MHz.

    Obstajata dva razlina naina delovanja: 2K in 8K nain, kjer 2K pomeni 2046 tok

    inverzne Fourierjeve transformacije (IFFT) in 8K pomeni 8192 tok IFFT. Za DVB-T velja,

    da se uporabljajo nosilci doline priblino 250 s za 2K nain in 1 ms za 8K nain.

    Odvisno od zahtev lahko izberemo enega ali drugega. V nainu 2K je razmik med

    podnosilci veji priblino 4 kHz, vendar je trajanje simbola veliko kraje, v primerjavi z

    8K nainom z razmikom podnosilcev 1 kHz, ki je veliko manj dovzeten za irjenje v

    frekvennem prostoru zaradi Dopplerjevega efekta in odbojev. Je pa zato slednji veliko

    bolj dovzeten za veje zamude odboja. V enofrekvennih omrejih (SFN) bo vedno izbran

    8K nain, ker omogoa veje razdalje med oddajniki. DVB-T standard omogoa tudi

    fleksibilni nadzor prenosa parametrov. Poleg simbolne doline, ki je posledica izbire

    naina 2K ali 8K, lahko znotraj obmoja od

    do

    nastavljamo zaitni interval simbolne

    doline. Izbiramo lahko tudi tip modulacije (kvadraturna modulacija s faznim pomikom

    (QPSK), 16-kvadraturna amplitudna modulacija (16-QAM), 64-kvadraturna amplitudna

    modulacija (64-QAM)). DVB-T oddajanje je lahko prilagojeno posameznim zahtevam

    glede robustnosti ali kodirnega razmerja (

    do

    ). Poleg tega DVB-T standard kot

    monost omogoa hierarhino kodiranje. V tem primeru ima modulator dva vhoda za

    transportni tok in dva posamino nastavljiva, vendar enaka, vhoda za vnaprejnje

    popravljanje napak (FEC). Ideja pri tem je, da se uporabi velika zaita pred napakami

    npr. z izbiro kodirnega razmerja

    , in sicer z nizko podatkovno hitrostjo, nato pa se

    prenaa z zelo robustno vrsto modulacije. Ta pot transportnega niza se potem imenuje

    visoko prioritetna (HP) pot. Drugi transportni tok ima vijo podatkovno hitrost, uporabi se

    nija zaita pred napakami (kodirno razmerje

    ) in se prenaa npr. z 64-QAM modulacijo.

  • 5

    To je nizko prioritetna (LP) pot. Na sprejemni strani se visoko prioritetni signal laje

    demodulira kot nizko prioritetni. Glede na sprejemne pogoje se na sprejemni strani izbere

    LP ali HP. [3]

    DVB-T parametri, ki so na izbiro:

    - modulacija nosilcev (QPSK 2 bita na nosilec, 16-QAM 4 bite na nosilec, 64-

    QAM 6 bitov na nosilec)

    - kodirno razmerje (CR) notranje zaite pred napakami 1 2 3 5 7

    , , , ,2 3 4 6 8

    - dolina zaitnega intervala (GI) 1 1 1 1

    , , ,4 8 16 32

    - FFT dolina tevilo nosilcev (2k 1705 nosilcev, 8k 6817 nosilcev)

    - parameter modulacije (1 enonivojska, 2, 4 hierarhina)

    Glede na izbiro parametrov dobimo razline lastnosti signala in razline podatkovne

    hitrosti, kar je razvidno v tabeli 2.1.

    Tabela 2.1: Kapaciteta kanala (Mbit/s) glede na izbrano modulacijo, kodirno razmerje in zaitni interval

    1/4 1/8 1/16 1/32

    2 1/2 4.976 5.529 5.855 6.032

    2 2/3 6.635 7.373 7.806 8.043

    2 3/4 7.465 8.294 8.782 9.048

    2 5/6 8.294 9.216 9.758 10.053

    2 7/8 8.709 9.676 10.246 10.556

    4 1/2 9.953 11.059 11.709 12.064

    4 2/3 13.271 14.745 15.612 16.086

    4 3/4 14.929 16.588 17.564 18.096

    4 5/6 16.588 18.431 19.516 20.107

    4 7/8 17.418 19.353 20.491 21.112

    6 1/2 14.929 16.588 17.564 18.096

    6 2/3 19.906 22.118 23.419 24.128

    6 3/4 22.394 24.882 26.346 27.144

    6 5/6 24.882 27.647 29.273 30.160

    6 7/8 26.126 29.029 30.737 31.668

    64-QAM

    modulacijabitov na

    nosilec

    kodirno

    razmerje

    zaitni interval

    QPSK

    16-QAM

    Uinek in delovanje sistema sta odvisna od izbrane kombinacije modulacije in kodirnega

    razmerja. Naeloma se lahko kombinirata kateri koli vrednosti, vendar pa je za dobro

  • 6

    delovanje sistema pomembno, da se izbira teh parametrov upoteva kot celota. Z izbiro

    vijega kodirnega razmerja se poveuje tudi razmerje nosilec/um (C/N) ter razpololjiva

    kapaciteta kanala.

    Zaitni interval se uporablja za zaito pred odboji. Dolina zaitnega intervala je

    definirana glede na razmerje s koristnim intervalom. Za 8K nain delovanja je najveji

    zaitni interval 224 s in za 2K nain je najveji interval 56 s. Izbira ustreznega

    zaitnega intervala je odvisna predvsem od razdalje med oddajniki, ko gre za

    enofrekvenna omreja, in od naravnega okolja (odboji), ko gre za vefrekvenna

    omreja. Ve o tem v poglavju 2.2.5.

    2.2.2 COFDM

    V zgodnjih 60-ih je ameriko podjetje Bell Laboratories odkrilo tehnike z razprenim

    spektrom, ki so bile uporabljane v vojake namene. V zaetku 80-ih pa je francoski

    raziskovalni laboratorij Centra za tudij televizijskega oddajanja in telekomunikacij

    (CCETT) proueval, kako to tehniko uporabiti v namene oddajanja. Doloili so

    modulacijski sistem, ki je dovolj robusten in uinkovit za prenos digitalnih podatkov:

    kodiran ortogonalni frekvenni multipleks (COFDM).

    Naeloma si modulator COFDM lahko predstavljamo, kot je vidno na sliki 2.1, da je

    sestavljen iz ve sto QAM modulatorjev in pripadajoih preslikovalnikov (angl.:mapper).

  • 7

    Slika 2.1: Teoretini blok diagram modulatorja COFDM [3]

    Dejansko pa je ortogonalni frekvenni multipleks simbol (OFDM) ustvarjen s postopkom

    vekratnega procesa preslikovanja, v katerem nastaneta dve tabeli, emur sledi hitra

    inverzna Fourierjeva transformacija (IFFT) slika 2.2.

    Slika 2.2: Praktina implementacija modulatorja COFDM z IFFT [3]

  • 8

    2.2.3 Razdelitev kanala

    Znailnosti prenosnega kanala niso konstantne v asovni domeni, vendar pa v kratkem

    asu karakteristika razirjanja prizemnega kanala postane stabilna. Da bi se izkoristile te

    lastnosti, COFDM izvaja delitev prizemnega prenosnega kanala po asovni in frekvenni

    domeni. Posledino je radio frekvenni (RF) kanal organiziran kot ozek frekvenni pod-

    pas in kot sklop majhnih sosednjih asovnih segmentov, kot je prikazano na sliki 2.3.

    Slika 2.3: Razdelitev kanala

  • 9

    2.2.4 Vstavljanje podnosilcev

    Vsaka asovnofrekvenna celica je opremljena z namenskim podnosilcem. Skupina

    podnosilcev v asovnem segmentu se imenuje OFDM simbol. Da bi se izognili motnjam

    notranjih nosilcev, je oddaljenost podnosilcev nastavljena enako, kot je inverzno trajanje

    nosilca in zato so podnosilci pravokotni slika 2.4.

    Slika 2.4: Vstavljanje podnosilcev

  • 10

    2.2.5 Vstavljanje zaitnega intervala

    Nastanek odboja je kot zakasnjen odgovor prvotnega signala. Tako je zaetek danega

    OFDM signala predmet onesnaenja od zakasnjenega konca prejnjega. Da bi se izognili

    temu efektu, je med vsak OFDM simbol vstavljen zaitni interval, kot prikazuje slika 2.5.

    V asu trajanja zaitnega intervala naj bi sprejemnik ignoriral sprejeti signal in ta lastnost

    ima za posledico izgubo zmogljivosti prenosnega kanala.

    Slika 2.5: Vstavljanje zaitnega intervala

  • 11

    2.2.6 Kanalna sinhronizacija

    Da bi sprejemnik pravilno demoduliral signal, mora opraviti vzorenje znotraj uporabne

    periode OFDM simbola (in ne znotraj zaitnega intervala). Nato se mora asovno okno

    natanno postaviti v trenutku, kjer se vsak OFDM simbol pojavi v zraku. DVB-T uporablja

    pilotne podnosilce, razirjene znotraj prenosnega kanala, kot markerje za sinhronizacijo,

    kot nam prikazuje slika 2.6.

    Slika 2.6: Markerji za sinhronizacijo

    Te opisane funkcije sestavljajo osnovne karakteristike modulacije COFDM. eprav vse te

    funkcije vplivajo na izgubo kapacitete ali zmanjanje bitne hitrosti, pa nasprotno

    omogoajo obvladovanje pokrivanja na raun kompromisa med kanalno robustnostjo in

    kapaciteto kanala.

    Za izboljanje modulacije COFDM je potrebna ublaitev nekaterih stranskih uinkov. Ker

    prihaja do frekvennega popuanja na sosednjih frekvennih podpasovih, so sosednji

    podatkovni biti porazdeljeni ez oddaljene podnosilce znotraj vsakega OFDM simbola. To

    funkcijo poznamo kot frekvenno prepletanje. Digitalni podatki so najprej kodirani z

    zaitno kodo. Potem je vstavljen zaitni interval (s podvajanjem bitov) med ponovitvami

  • 12

    zaitenih podatkov. Na koncu se uporabi algoritem frekvennega prepletanja (slika 2.7),

    ki je sinhroniziran s prenosnim okvirjem, in se izvede preslikava podatkovnega plaza na

    tesno razporejene podnosilce.

    Slika 2.7: Preslikovanje podatkov na OFDM simbole frekvenno prepletanje

    2.2.7 Osnovna konstelacija

    Preslikava podatkov na OFDM simbole pomeni posamino modulacijo vsakega

    podnosilca glede na eno od treh osnovnih DVB-T kompleksnih konstelacij. Odvisno od

    izbranih konstelacij, ki so prikazane na sliki 2.8 (2 bita (QPSK), 4 biti (16-QAM) ali 6 bitov

    (64-QAM)), se vsaka izmed njih v trenutku prenese na svoj podnosilec. Vsaka konstelacija

    ima posebno robustnost, glede na minimalno razmerje C/N pa tolerira uspenost

    demodulacije. Konstelacija QPSK je 4- do 5-krat bolj popustljiva glede uma kot pa 64-

    QAM.

  • 13

    Slika 2.8: Vrste modulacije konstelacije [3]

    Iz tega lahko povzamemo, da je COFDM postopek za prenos, ki namesto enega nosilca

    uporablja veliko podnosilcev v enem prenosnem kanalu. Je posebej ustvarjen za lastnosti

    prizemnega oddajnega kanala, ki vsebuje ve odbojev. Informacije, ki se posredujejo, so

    opremljene z zaito pred napakami in so porazdeljene po vseh podnosilcih. Podnosilci so

    vektorsko modulirani in vsakokrat prenesejo del informacije. S COFDM se izdelajo dalji

    simboli kot v primeru prenosa z enim nosilcem, iz esar sledi, da lahko s pomojo

    zaitnega intervala odpravimo medsimbolne interference zaradi odbojev. Zaradi zaite

    pred napakami in dejstva, da se podatki prenaajo preko mnogo podnosilcev, obstaja

    monost za obnovo originalnega podatkovnega niza brez napak, kljub izgubi delka

    podatkov, in odboja.

    Kot e omenjeno, ima DVB-T sposobnost hierarhine modulacije. To pomeni, da sta dva

    popolnoma loena podatkovna tokova modulirana v en signal. Visoko prioritetni HP niz je

    integriran znotraj nizko prioritetnega LP niza. Operaterji lahko tako ciljajo na dve razlini

    vrsti sprejemnikov z dvema popolnoma razlinima storitvama. Tako so zaradi teavnosti

    sprejema mobilne TV storitve v visoko prioritetnem nizu, storitvam, ki se sprejemajo na

    fiksnih antenah, pa je namenjen nizko prioritetni niz.

    Med najveje prednosti, ki jih je omogoil DVB-T, pa tejemo enofrekvenna omreja.

    Enofrekvenno omreje (SFN) je omogoeno z uporabo OFDM modulacije z ustreznim

    zaitnim intervalom. SFN je omreje ve oddajnikov, ki delujejo na isti frekvenci. Ve o

    tem bomo navedli v poglavju 3.1.

  • 14

    2.3 DVB-T2

    Digitalno prizemno oddajanje 2 (DVB-T2) je druga generacija sistema za digitalno

    prizemno televizijo, ki je trenutno najnapredneji, saj ponuja vejo robustnost,

    prilagodljivost in najmanj 50 % vejo uinkovitost kot kateri koli drugi digitalni prizemni

    televizijski (DTT) sistem. V DVB-T2 je omogoena distribucija programov SDTV, HDTV,

    televizija ultra visoke loljivosti (UHDTV), mobilna televizija in kombinacije le-teh.

    DVB-T2 izpolnjuje vse nove zahteve, vkljuno s poveano kapaciteto, robustnostjo in

    monostjo uporabe obstojee sprejemne antene. Prva verzija DVB-T2 standarda je bila

    objavljena leta 2009 (EN 302 755) in posodobljena leta 2011 s podskupino T2-Lite za

    mobilni in prenosni sprejem.

    Nove tehnologije, uporabljene v DVB-T2 so:

    - vekratni fizini nivo nam omogoa loeno nastavljanje robustnosti vsakega

    dostavljenega programa znotraj kanala za izpolnjevanje zahtevanih pogojev za sprejem,

    kot npr. s sobno ali s streno anteno, prav tako pa tudi sprejemniku varevati z energijo

    tako, da dekodira samo en program namesto celotnega multipleksa programov;

    - alamouti kodiranje je metoda za izboljanje pokritosti s signalom v majhnih eno-

    frekvennih omrejih;

    - rotirana konstelacija zagotavlja dodatno stabilnost;

    - razirjeno prepletanje vkljuuje bitno, celino, asovno in frekvenno prepletanje;

    - raziritveni okvirji za prihodnost FEF omogoajo standardu ustreznost tudi v

    prihodnosti, npr. uporaba novih modulacij.

    Digitalno prizemno oddajanje 2 Lite (DVB-T2 Lite) je bilo predstavljeno v juliju 2011 in je

    prva oblika dodatnega profila, ki omogoa uporabo FEF pristopa. Predstavljeno je bilo kot

    dodatek k DVB-T2 z dvema dodatnima stopnjama kodiranja s paritetno kodo nizke

    gostote (LDPC), in sicer z namenom podpore za mobilno in prenosno televizijo ter

    zmanjanja strokov izvajanja. Ker so bili v DVB-T2 Lite vkljueni samo elementi za

    mobilni ter prenosni sprejem in je podatkovna hitrost zniana na 4 Mbit/s po enem vodniku

    fizinega nivoja (PLP), je zato izvedba ipovja (angl.:chipsets) poenostavljena za 50 %.

    FEF mehanizem omogoa, da sta DVB-T2 Lite in DVB-T2 Base poslana po enem RF

  • 15

    kanalu tudi, kadar dva profila uporabljata razline velikosti raziritvenih okvirjev za

    prihodnost ali zaitni interval.

    V dravah, kjer poteka oddajanje v DVB-T, obstaja monost hkratnega oddajanja DVB-T2.

    Zaradi masovne proizvodnje pa so sprejemniki za DVB-T2 cenovno e zelo primerljivi s

    sprejemniki DVB-T. Prva drava, kjer so zaeli oddajanje po standardu DVB-T2, je bila

    Velika Britanija, in sicer marca 2010 vzporedno z DVB-T. V letih 2010 in 2011 je DVB-T2

    bil zagnan tudi v Italiji, na vedskem in Finskem, zunaj Evrope pa v Zambiji, Namibiji,

    Nigeriji, Keniji, Ugandi itd.

    2.4 DVB-T ali DVB-T2

    Nekatere drave e nekaj let uspeno oddajajo v DVB-T tehniki, nekatere izmed njih pa

    se e odloajo tudi za prehod na DVB-T2. Tiste, ki e niso izvedle prehoda z analogne

    televizije, imajo tako na izbiro DVB-T ali DVB-T2, kar je vsekakor zelo ugodna reitev. V

    primeru obstojeih DVB-T storitev je prehod na DVB-T2 zahtevneji, ker morajo

    uporabniki, ki bi eleli sprejemati DVB-T2 zamenjati televizijski komunikator (STB) ali

    televizijski sprejemnik. S takim sprejemnikom pa lahko seveda sprejemajo tud DVB-T

    signal. Znailnosti spektra DVB-T in DVB-T2 so podobne, saj si delita isti frekvenni pas

    in oba temeljita na OFDM prenosu z zaitnim intervalom.

    Z oddajanjem v DVB-T2 ter zmanjevanjem razmerja med maksimalno in povpreno

    mojo (PAPR) se pri istem izhodnem signalu (MER=34) povea pokritost za 0,4 dB v

    primerjavi z DVB-T.

    Za doseganje veje kapacitete so v DVB-T2 razirjeni naslednji parametri:

    - nova generacija FEC in vija konstelacija (256-QAM) rezultirata s 2530 %

    poveanjem zmogljivosti, pribliujo se Shannonovi meji;

    - poveanje OFDM nosilcev z 8K na 32K; znotraj SFN omreij je zaitni interval

    1/16 namesto 1/4, kar rezultira z do 18 % poveanjem;

    - optimiziranje razprenih pilotov glede na zaitni interval in minimiziranje trajnih

    nosilcev, kar rezultira s priblino 10 % zmanjanjem;

    - poveanje pasovne irine (za 8 MHz se uporabi pasovna irina 7,77 MHz namesto

    7,61 MHz) nakazuje poveanje za 2 % in

    - razirjeno prepletanje, vkljuno s celinim, asovnim in frekvennim prepletanjem.

  • 16

    Z razirjenim podrojem COFDM parametrov se DVB-T2 zelo priblia fizikalnim mejam v

    primerjavi z DVB-T, kot je to razvidno s slik 2.9 in 2.10, saj skupaj z izboljano bitno

    korekcijo napak omogoa poveanje kapacitete do skoraj 50 % v vefrekvennih omrejih

    (MFN) in e ve v SFN omrejih.

    Slika 2.9: Bitne hitrosti glede na razmerje C/N

  • 17

    Slika 2.10: Primerjava bitnih hitrosti med DVB-T in DVB-T2

    V DVB-T2 sistemu je prav tako na voljo ve funkcij za vejo vsestranskost in grobost pri

    sprejemu pod kritinimi pogoji:

    - rotirana konstelacija (slika 2.11), ki zagotavlja obliko raznolikosti modulacije za

    pomo pri sprejemu vijega kodirnega razmerja v zahtevnih prenosnih kanalih;

    - posebne tehnike zmanjevanja razmerja maksimalne in povprene moi (PAPR)

    oddajnega signala, ki ima vpliv na bolji izkoristek monostnih ojaevalnikov;

    - ve vhodov, en izhod (MISO) nain prenosa, ki uporablja modificirano obliko

    Alamouti kodiranja;

    - na fizinem nivoju asovno rezanje vkljuuje varevanje energije in omogoa

    razline fizine nivoje tako, da imajo razline nivoje robustnosti.

  • 18

    Slika 2.11: Konstelacija DVB-T in DVB-T2

    V tabeli 2.2 je prikazana primerjava (v SFN) med DVB-T in DVB-T2 glede na kapaciteto,

    in sicer za velike zaitne intervale. Razvidno je 67 % poveanje kapacitete, ki pa jo je z

    uporabo e vejih zaitnih intervalov mogoe poveati e za 20 % na raun izgube

    pokritosti s signalom za 3 %.

    Tabela 2.2: Primerjava DVB-T in DVB-T2

    DVB-T DVB-T2

    Modulacija 64-QAM 256-QAM

    Velikost FFT 8K 32K

    Zaitni interval 1/4 1/16

    Napredno popravljanje napak - FEC 2/3CC + RS 3/5 ldpc + BCH

    Razpreni nosilci 8,30% 4,20%

    Trajni nosilci (opomba 1) 2,00% 0,39%

    L1 overhead 1,00% 0,65%

    Nain nosilca razirjen razirjen

    Kapaciteta 19,9Mbit/s 33,2 Mbit/s

    opomba 1: vkljueni samo trajni nosilci, brez razprenih nosilcev

  • 19

    2.5 DVB-H

    Digitalno rono oddajanje (DVB-H) je tehnina specifikacija za prenos digitalne televizije

    do ronih oz. prenosnih sprejemnikov, kot so mobilni telefoni in dlanniki. DVB-H je bil

    objavljen novembra 2004 kot uradni standard s strani ETSI. Je specifikacija fizinega

    sloja, ki je zasnovana tako, da omogoa uinkovito dostavo IP vstavljenih podatkov

    preko prizemnih omreij. DVB-H je tesno povezan z DVB-T in tudi z izpeljanimi

    spremembami nekaterih drugih DVB standardov. Pri razvoju so upotevali dobre rezultate

    mobilnega sprejema DVB-T in poskuali dosei pomembne prilagoditve za mobilni

    sprejem, to je prihranek energije, odlino zmogljivost in robustnost v celinem okolju in

    okrepljeno podporo za sprejem z eno anteno v enofrekvennih omrejih. [16]

    Ker je DVB-H raziritev DVB-T z omejeno zdruljivostjo, lahko uporabljata oba isti

    multipleks. Z mehanizmom veprotokolnega vstavljanja (MPE) je omogoen prenos

    podatkovnih omrenih protokolov na vrhu transportnega toka skupine ekspertov za gibljive

    slike 2 (MPEG2). Uporablja se vnaprejnje popravljanje napak in s tem se izbolja tudi

    robustnost ter mobilnost signala. Poleg naina 2K in 8K, ki je na voljo v DVB-T, je dodan

    e 4K, ki omogoa boljo prilagodljivost pri nartovanju omreij.

    2.6 DVB-S in DVB-S2

    Za zaetek digitalnih satelitskih storitev se teje konec leta 1994 v Juni Afriki in na

    Tajskem. Prva komercialna uporaba sistema je bila leta 1994 v Franciji. Sasoma je

    digitalno satelitsko oddajanje (DVB-S) postalo najbolj priljubljen standard za digitalno

    satelitsko televizijo z ve kot 100 milijoni sprejemnikov po celem svetu. Kljub vsemu pa ni

    presenetljivo, da so se po desetih letih odloili za prenovo sistema. Tako je DVB razvil nov

    sistem DVB-S2, ki naj bi izkoristil prednosti naprednih tehnik kodiranja, modulacije in

    sistemov za odpravo napak. Sistem omogoa vrsto novih storitev, med katerimi je z

    uvedbo najnoveje tehnologije video stiskanja prisotna tudi HDTV za iroko komercialno

    uporabo. [16]

    DVB-S uporablja QPSK modulacijo skupaj z razlinimi orodji za kanalno kodiranje in

    odpravo napak. Ve dodatkov se je pojavilo z digitalnim satelitskim zbiranjem novic (DVB-

    DSNG), kot je npr. uporaba 8-PSK in 16-QAM modulacije. Digitalno satelitsko oddajanje 2

    (DVB-S2) ima sledee kljune tehnine karakteristike:

  • 20

    - Na voljo so tirje naini modulacije s QPSK in 8-PSK, namenjene oddajanju

    aplikacij v nelinearnih satelitskih transponderjih, ki so krmiljeni blizu nasienja. 16-

    amplitudno fazna modulacija (16-APSK) in 32-APSK zahtevata viji nivo C/N in

    ciljata predvsem na profesionalne aplikacije, kot sta zbiranje novic in interaktivne

    storitve.

    - DVB-S2 uporablja sistem za zelo zmogljivo vnaprejnje popravljanje napak (FEC),

    ki je kljunega pomena, da se omogoi doseganje odlinih rezultatov v prisotnosti

    velikega nivoja uma in motenj. Sistem za vnaprejnje popravljanje napak temelji

    na zdruevanju Bose-Chaudhuri-Hcquengham (BCH) kode z nizko obutljivim

    preverjanjem paritete LDPC na notranjem kodiranju.

    - Adaptivno kodiranje in modulacija (ACM) omogoa spreminjanje oddajnih

    parametrov na osnovi korak po korak, odvisno od posebnih pogojev glede na

    dostavne poti za vsakega posameznega uporabnika. Usmerjena je k ciljanim

    interaktivnim storitvam in k profesionalnim aplikacijam toka-do-toke.

    - DVB-S2 omogoa pogojno zdruljivost z DVB-S sprejemniki, ki omogoajo

    hierarhino modulacijo, tako da le-ti e naprej delujejo, hkrati pa zagotavlja

    dodatne zmogljivosti in storitve za nove sprejemnike.

    Tabela 2.3: Primerjava med DVB-S in DVB-S2 sistemom

    EIRP Satelita (dBW)

    Sistem DVB-S DVB-S2 DVB-S DVB-S2

    Modulacija in kodiranje QPSK 2/3 QPSK 3/4 QPSK 7/8 8PSK 2/3

    Simbolno razmerje 27,5 (a = 0,35) 30,9 (a = 0,2) 27,5 (a = 0,35) 29,7 (a = 0,25)

    C/N (v 27,5 Mhz) (dB) 5,1 5,1 7,8 7,8

    Uporabna pod. hitrost (Mbit/s) 33,8 46 (gain = 36%) 44,4 58,8 (gain = 32%)

    tevilo SDTV programov 7 MPEG-2

    15 AVC

    10 MPEG-2

    21 AVC

    10 MPEG-2

    20AVC

    13 MPEG-2

    26AVC

    tevilo HDTV programov 1-2 MPEG-2

    3-4 AVC

    2 MPEG-2

    5 AVC

    2 MPEG-2

    5 AVC

    3 MPEG-2

    6 AVC

    51 53,7

    DVB-S2 je bil uradno predstavljen marca 2005 in je bil zelo dobro sprejet. Tako je bilo

    mogoe npr. svetovno prvenstvo v nogometu leta 2006 e gledati preko DVB-S2. V

    Evropi in ZDA veje tevilo ponudnikov uporablja DVB-S2 v povezavi s MPEG4

    naprednim video kodiranjem, z namenom dostave HDTV storitev. Po svetu je tako e ve

    kot 250 milijonov DVB-S/S2 sprejemnikov.

  • 21

    2.7 DVB-C in DVB-C2

    Standard za digitalno kabelsko oddajanje (DVB-C) je ETSI prvi objavil decembra 1994,

    kmalu za tem pa postal najbolj pogosto uporabljan prenosni sistem za digitalni kabelsko

    televizijo po celem svetu v sistemih, ki segajo od vejih omreij kabelske televizije CATV,

    do manjih sistemov z eno glavno anteno (SMATV).

    Ve faktorjev je vplivalo na odloitev DVB, da podobno kot prizemni in satelitski tudi

    kabelski standard potrebuje drugo generacijo. Kot vsi DVB standardi je tudi digitalno

    kabelsko oddajanje 2 (DVB-C2) nastalo na osnovi komercialnih zahtev, kot so: vsaj 30 %

    poveanje kapacitete, podpora razlinim vhodnim protokolom in izboljave na podroju

    odprave napak. V novem standardu ni bilo zahteve za zdruljivost z DVB-C, vendar pa so

    vsi DVB-C2 sprejemniki sposobni sprejemati tudi DVB-C storitve. [16]

    DVB-C in DVB-C2 ponujata tevilne monosti izbire nainov (tabela 2.4), ki so optimizirani

    za razline lastnosti in zahteve omreij glede na razline planirane storitve za dostavo

    kabelskih storitev do strank.

    Tabela 2.4: Pregled nainov in funkcij v DVB-C in DVB-C2

    DVB-C DVB-C2

    Vhodni vmesnik Enojni transportni niz (TS)Vekratni transportni niz in transportni

    niz s splono enkapsulacijo (GSE)

    Nain Konstantno kodiranje in modulacijaSpremenljivo kodiranje in modulacija,

    Adaptivno kodiranje in modulacija

    Napredno popravljanje napak Reed Salomon LDPC + BCH

    Prepletanje Bitno prepletanje Bitno, asovno in frekvenno prepletanje

    Modulacija Enojni nosilec QAM COFDM

    Nosilci ni na voljo Razpreni ali trajni nosilci

    Zaitni interval ni na voljo 1/64 ali 1/128

    modulacijska shema 16 do 256 QAM 16 do 4096 QAM

    DVB-C2 omogoa uporabo inovativnih storitev, kot so video na zahtevo (VOD), televizija

    visoke loljivosti (HDTV), s imer je omogoeno, da so operaterji e naprej konkurenni in

    tako lahko planirajo selitev storitev iz DVB-C v DVB-C2. Pokazale so se tudi odline

    lastnosti glede uma, kjer se priblia Shanonovim mejam maksimalne teoretine hitrosti

    prenosa v kanalu za doloen nivo uma. Izbrana modulacijska shema COFDM je

  • 22

    neobutljiva na odboje, ki se pojavljajo v tipinih hinih koaksialnih omrejih ter zelo

    robustna glede na impulzne umne odboje. DVB-C2 omogoa tudi oddajanje zelo irokih

    kanalov (32 MHz), kar bo operaterjem omogoalo zelo uinkovito deljenje razpololjivih

    sredstev med posamezne stranke in storitve.

    Prva komercialna dostopnost do demodulacijskega ipa DVB-C2 je bila januarja 2012,

    tako da so prve naprave imele vgrajene DVB-C2 sprejemnike e aprila 2012.

  • 23

    3 LASTNOSTI OMREIJ DVB-T IN KOMPONENTE

    ODDAJNIKEGA SISTEMA DVB-T

    3.1 Enofrekvenno omreje

    Enofrekvenno omreje (SFN) deluje kot takno, kadar oddajniki tega omreja oddajajo

    enak signal v vsakem trenutku. Povzeta pravila za SFN so, da vsak oddajnik, povezan v

    SFN, mora oddajati:

    - na isti frekvenci

    - ob istem trenutku

    - enake bitne podatke

    Ta pravila predstavljajo osnove, ko potem z vzpostavitvijo distribucijskega omreja mora

    priti do sinhronizacije vseh SFN oddajnikov v asovni (slika 3.3) in frekvenni (slika 3.1)

    domeni. V enofrekvennem nainu vsi oddajniki delujejo na isti frekvenci, kar je z

    ekonomskega vidika zelo ugodno glede na frekvenne vire, saj se upravljalci omreij in

    operaterji dandanes sreujejo z zmanjevanjem razpololjivega frekvennega spektra.

    Slika 3.1: Sinhronizacija v frekvenni domeni

  • 24

    Vsi oddajniki oddajajo identini signal in morajo delovati popolnoma sinhrono med sabo,

    za razliko od MFN, kjer vsi oddajniki oddajajo na drugi frekvenci. Na sliki 3.2 se vidi, da v

    MFN oddajniki uporabljajo vsak svojo frekvenco, kar predstavlja 24 MHz spektra za 3

    oddajnike, v SFN pa le 8 MHz.

    Slika 3.2: MFN in SFN topologija

    Za namen sinhronizacije je signal v DVB-T zaklenjen na najbolji mogo referenni signal.

    To je signal iz globalnega sistema pozicioniranja (GPS), ki je na voljo po vsem svetu. GPS

    satelit oddaja en impulz na sekundo (PPS), na katerega je zaklenjen 10 MHz oscilator v

    GPS sprejemnikih in ta predstavlja referenni signal za DVB-T oddajnike. Upotevana pa

    mora biti tudi razdalja med oddajniki, ki je povezana z zaitnim intervalom in svetlobno

    hitrostjo, tj. z zakasnitvijo signala. e v vepotnem sprejemu zakasnitev med tokami ni

    veja od doline zaitnega intervala, se je mono izogniti tudi medsimbolnim motnjam.

    Signale iz oddajnikov vejih razdalj je potrebno dovolj zmanjati. Prag za navidezno

    delovanje brez napak je nastal iz enakih pogojev kot za um. Zato je e posebej

    pomembno, da so nivoji znotraj SFN pravilno umerjeni. Ni vedno maksimalna mo

    oddajnika tista, ki je najbolja, ampak tista, ki je pravilna. Zato planiranje omreja zahteva

    tudi topografske podatke.

    Program, ki se oddaja, je distribuiran preko optinega, satelitskega ali mikrovalovnega

    omreja iz procesnega centra, kjer so locirani tudi MPEG2/MPEG4 multiplekserji. Zaradi

    razlinih dolin poti prihaja do razlinih zakasnitev transportnega niza. Kljub temu pa je

    potrebno, da vsak modulator v SFN omreju enake pakete transportnega toka procesira v

  • 25

    COFDM simbole popolnoma sinhrono z vsemi ostalimi modulatorji v omreju, kar pomeni,

    da morajo biti vsi enaki paketi, enaki biti in enaki bajti procesirani ob enakem asu. Tako

    potem lahko vsak DVB-T oddajnik v SFN omreju oddaja popolnoma enake COFDM

    simbole tono ob istem asu.

    Slika 3.3: Sinhronizacija asovne domene

    DVB-T modulacija je sestavljena iz okvirjev, ti pa iz 68 DVB-T COFDM simbolov. Znotraj

    okvirja se prenaajo informacije o signalizaciji prenosnega parametra (TPS) in razpreni

    piloti s celotnega DVB-T kanala. tirje okvirji tvorijo en super okvir.

    Tabela 3.1: tevilo paketov transportnega toka na en super okvir

    kodirno razmerje

    QPSK 2K QPSK 8K 16QAM 2K

    16QAM 8K

    64QAM 2K

    64QAM 8K

    1/2 252 1008 504 2016 756 3024

    2/3 336 1344 672 2688 1008 4032

    3/4 378 1512 756 3024 1134 4536

    5/6 420 1680 840 3360 1260 5040

    7/8 441 1764 882 3528 1323 5292

    Pomembno je torej, da je super okvir v SFN omreju sestavljen iz popolnoma enakih

    paketov transportnega niza in da vsak modulator v tem omreju ustvari in oddaja super

    okvir v enakem asu sinhronizirano. V SFN omrejih imajo GPS sprejemniki na izhodu

  • 26

    10 MHz referenni signal, kakor tudi 1 PPS, in sicer na oddajniki lokaciji in v procesnem

    centru, kjer je multipleksiran transportni tok sestavljen. 1 PPS in 10 MHz referenni signal

    se prav tako lahko prenaata iz procesnega centra preko distribucijskega omreja, kot

    prikazuje Slika 3.4. V takem primeru na oddajniki lokaciji ni potreben GPS sprejemnik.

    Slika 3.4: Shema end to end omreja s prenosom referennega signala

    Ob multiplekserjih so tudi vstavljalniki paketov, ki v transportni tok vstavljajo posebne

    pakete transportnega toka v en mega okvir. Zato so ti paketi poimenovani s paketi

    inicializacije mega okvirja (MIP). MIP ima poseben identifikator paketa (PID) =0x15, tako

    da je lahko identificiran in vsebuje podatke o asovni referenci, ter kontrolne informacije

    DVB-T modulatorjev. Med drugim vsebuje tudi tetje asa nazaj do asa, kjer je bil zadnji

    1 PPS impulz sprejet na MIP vstavljalniku. Ta asovni ig z loljivostjo 100 ns na korak je

    uporabljen za avtomatsko meritev razdalje.

    To informacijo sprejme in obdela SFN adapter, ki lahko avtomatsko popravi zakasnitev

    signala iz predvajalnega centra do oddajnika s pomojo hranilnika. Zahtevana informacija

    je tudi najveja zakasnitev v omreju. Te informacije se vnese rono v oddajnik ali pa se

    prenaa v MIP paketu in tako se vsak SFN vmesnik nastavi na ta as. MIP paketi

    vsebujejo tudi kazalec o zaetku naslednjega mega okvirja v tevilu paketov

    transportnega toka. Trajanje mega okvirja je podano v tabeli 3.2. [3]

  • 27

    Tabela 3.2: Trajanje mega okvirja

    Zaitni interval 8 MHz 7 MHz 6 MHz 5 MHz

    / Tu = 1/32 0,5026560 s 0,5744640 s 0,6702080 s 0,8042496 s

    / Tu = 1/16 0,5178880 s 0,5918720 s 0,6905173 s 0,8286208 s

    / Tu = 1/8 0,5483520 s 0,6266880 s 0,7311360 s 0,8773632 s

    / Tu = 1/4 0,6092800 s 0,6963200 s 0,8123733 s 0,9748480 s

    Pasovna irina kanala

    Podane so pribline vrednosti!

    Uporaba tega kazalca omogoi vsem modulatorjem zaetek mega okvirja ob istem asu.

    MIP se lahko uporabi tudi za oddajanje dodatnih informacij, kot so parametri za DVB-T

    oddajanje, kar omogoi kontrolo in konfiguracijo celotnega SFN omreja iz enega centra,

    vendar pa ni nujno, da vsi modulatorji to monost podpirajo.

    3.2 Oddajniki sistem DVB-T

    Slika 3.5: Blokovni diagram oddajnikega sistema digitalne televizije (DTV)

  • 28

    3.2.1 Vzbujalnik

    Vzbujalnik (angl.:exciter) pripravi oz. obdela RF signal tako, da je pripravljen za oddajanje.

    Vhodni signal (MPEG-2 ali MPEG-4 transportni tok), v veini primerov iz asinhronega

    serijskega vmesnika (ASI), je moduliran na nosilni signal na doloeni frekvenci, tj. na

    frekvenci kanala.

    Na sliki 3.6 je primer vzbujalnika, ki je sestavljen iz naslednjih modulov: vhodni del,

    matina ploa z mikro kontrolerjem, kodirnikom, predkorektorjem, sistemom fazno

    zakljuene zanke (PLL) in enosmerno enosmernim pretvornikom (DC/DC), RF vmesnik z

    modulatorjem, sintetizatorjem in demodulatorjem, usmernik in ostali opcijski deli.

    Slika 3.6: Blok diagram vzbujalnika R&S SX800

    3.2.2 Ojaevalnik

    Z uporabo vzporednih bono razprenih kovinsko oksidnih polprevodnikih (LDMOS)

    ojaevalnikov se RF signal, ki ga je generiral vzbujalnik, monostno ojai. Ker je za

    prenos signala na velike razdalje potrebna velika mo, je signal razdeljen na ve

    ojaevalnih poti. Ojaevalnemu procesu sledi setevanje signala iz posaminih

  • 29

    ojaevalnih poti s pravilnimi fazami, ko na izhodu dobimo signal visoke moi, kot je

    prikazano na sliki 3.7.

    Slika 3.7: Pot RF signal od delilnika signala preko polja estih ojaevalnikov do zdruenega izhoda

    3.2.3 Harmonski filter

    Podobno kot kanalni filter je tudi harmonski filter (slika 3.8) namenjen prepreevanju

    motenj drugih kanalov, le da tu ne gre za sosednje kanale, ampak kanale, ki so

    vekratniki izbrane oddajne frekvence. Oddajani signal mora biti sestavljen izkljuno iz

    koristnega osnovnega signala, brez vijih harmonskih komponent.

  • 30

    Slika 3.8: Smerni sklopnik in harmonski filter v oddajniku

    3.2.4 Smerni sklopnik

    Smerni sklopnik, ki ga vidimo na sliki 3.8 levo od harmonskega filtra, se uporablja za

    loitev dela izhodne moi (od 30 do 60 dB) za testne namene meritve. To je potrebno za

    zaito merilnih in testnih instrumentov, ki bi jih velike moi pokodovale oziroma uniile.

    3.2.5 Kanalni filter

    Ena izmed osnovnih zahtev TV oddajnikov je, da mora izhodni signal biti moduliran samo

    na enem (izbranem) kanalu. Ta kanal ne sme imeti vpliva oz. motiti sosednjih kanalov. Da

    se zagotovi skladnost s to zahtevo, se uporabi kanalni filter, ki je pasovno prepustni filter

    (slika 3.9) in se uporablja za duenje signala zunaj ozkega pasu. Koristni signal pa bi naj

    prepual s im manjim slabljenjem. Obiajno se ti filtri uporabljajo kot komponente

    zdruevalnikov za slabljenje stranskih kanalov, da se doseejo dodatne loitve blinjih

    oddajnikov, ki so povezani na isti antenski sistem. Obstajajo razline konstrukcijske

    izvedbe kakor tudi izvedbe s kritino in nekritino masko. Karakteristiko odbojnega

    slabljenja pasovno prepustnega filtra vidimo na sliki 3.10.

  • 31

    Slika 3.9: Pasovno prepustni filter

    Slika 3.10: Meritev odbojnega slabljenja 8-pasovnega prepustnega filtra

    -40

    -30

    -20

    -10

    0

    10

    20

    30

    40

    0

    1

    Pwr 0 dBm Ch1 Center 842 MHz Span 10 MHz

    Trc1 S11 dB Mag 10 dB / Ref 0 dB Cal int

    S11

    Date: 22.DEC.2010 08:56:08

  • 32

    3.2.6 RF toge cevi

    Za veje oddajnike moi so RF toge cevi v veini primerov izdelane iz kvalitetnega bakra

    z majhnimi izgubami, da se zagotovi visoka prevodnost. Zunanji del je lahko izdelan tudi iz

    aluminija. Cevi so povezane s posrebrenimi kontakti znotraj medeninastih spojk in

    pritrjene s cevnimi objemkami. Notranji vodniki pa so povezani brez objemk in so spojeni s

    pomojo posrebrenih natinih kontaktov. Standardne dimenzije so:

    , 1

    , 3

    , 4

    ,

    5, 6

    . Slika 3.11 prikazuje sestavne dele RF toge cevi, slika 3.12 pa karakteristiko

    odbojnega slabljenja takne cevi.

    Slika 3.11: Primer RF toge cevi s prirobnico in kolenom

  • 33

    Slika 3.12: Meritev odbojnega slabljenja 3

    toge cevi

    3.2.7 Koaksialni kabli

    Za prenos manjih moi, se namesto togih cevi uporabljajo RF kabli. Narejeni so v

    razlinih dimenzijah in z razlinimi lastnostmi (fleksibilnost, duenje) za razline primere

    uporabe. V veini sta zunanji in notranji vodnik izdelana iz bakra, kot dielektrik pa je

    uporabljena pena ali zrak (slika 3.13)

    Slika 3.13: RF kabel

    -45

    -40

    -35

    -30

    -25

    -20

    -15

    -10

    -5

    01

    Pwr 0 dBm Ch1 Center 842 MHz Span 12 MHz

    Trc1 S11 dB Mag 5 dB / Ref 0 dB Cal int

    R

    1

    2

    3

    4

    842.00000

    -4.200000

    4.200000

    3.805000

    -3.805000

    MHz

    MHz

    MHz

    MHz

    MHz

    -35.229

    0.353

    -3.944

    -3.169

    -0.013

    dB

    dB

    dB

    dB

    dB

    S11

    R1

    23

    4

    Date: 25.JAN.2011 10:26:12

  • 34

    Slika 3.14: Meritev odbojnega slabljenja

    RF kabla

    3.2.8 Zdruevalnik

    Zdruevalnik se uporablja za zdruevanje signalov iz ve oddajnikov v en oddajni antenski

    sistem. Zdruevalniki (slika 3.15) za digitalna omreja v veini primerov uporabljajo 3-, 4-,

    6- in tudi 8-krone filtre za zagotavljanje delovanja brez motenj sosednjih kanalov,

    uglaene po kritini maski. Skladni morajo biti s standardi EN 300 744 (DVB-T) in EN 302

    755 (DVB-T2), prav tako pa morajo omogoati hkratno delovanje analognih in digitalnih

    oddajnikih sistemov. Grajeni so glede na maksimalne izhodne moi in morajo omogoati

    nastavitev moi na irokopasovnem vhodu.

    -80

    -70

    -60

    -50

    -40

    -30

    -20

    -10

    0 0

    1

    Pwr -10 dBm Ch1 Center 818 MHz Span 20 MHz

    Trc1 S11 dB Mag 10 dB / Ref 0 dB Cal int

    R

    1

    2

    3

    4

    818.00000

    -4.200000

    4.200000

    -3.805000

    3.805000

    MHz

    MHz

    MHz

    MHz

    MHz

    -36.945

    0.781

    -11.678

    1.684

    -15.505

    dB

    dB

    dB

    dB

    dB

    S11

    1R

    2

    3

    4

    Date: 13.DEC.2010 11:36:25

  • 35

    Slika 3.15: Zdruevalnik

    Slika 3.16: Meritev vneenaga slabljenja za kanal 69 irokopasovni vhod

    in kanal 64 ozkopasovni vhod

  • 36

    3.2.9 Oddajne antene

    Smerni irokopasovni ultra visokofrekvenni (UHF) paneli (slika 3.17) so namenjeni za

    uporabo v vertikalno in horizontalno polariziranih oddajnih televizijskih sistemih. Lahko se

    uporabijo za vsesmerne sisteme, za horizontalne neusmerjene sisteme ali za prilagojene

    vzorce sevanja. Od tevila vgrajenih panelov je odvisna maksimalna oddajna mo

    sistema. Na sliki 3.18 je viden primer uporabe panelov v antenskem sistemu.

    Slika 3.17: UHF panel

    Slika 3.18: UHF antenski sistem dve nadstropji, tri smeri

  • 37

    4 MERILNI PARAMETRI

    V standardu ETSI 101290 [6] so podane smernice za meritev DVB-T oddajnikov.

    Predstavljeni so merilni parametri z opisom namena meritve:

    Meritev natannosti frekvence

    Za uspeno obdelavo OFDM signalov je potrebno ohraniti doloeno natannost nosilne

    frekvence v oddajniku, saj je ta zelo pomembna za delovanje SFN omreja.

    Meritev pasovne irine kanala

    Z meritvijo irine kanala se lahko prepriamo, e je natannost frekvence vzorenja

    ohranjena na strani modulatorja. Meritev je primerna za preverjanje tonosti frekvence

    vzorenja na strani modulatorja.

    Meritev simbolne doline

    Preverjanje zaitnega intervala se lahko izvede s previdno oz. natanno meritvijo

    frekvence. Ta meritev velja za primere, kjer obstaja negotovost, e modulator deluje

    pravilno in proizvaja signal s priakovanim ali doloenim zaitnim intervalom.

    Fazni um lokalnega oscilatorja

    Fazni um se lahko pojavi v oddajniku, frekvennem pretvorniku ali sprejemniku zaradi

    nakljunih motenj v fazi oscilatorjev. V OFDM sistemih lahko fazni um povzroi skupno

    fazno napako (CPE), ki vpliva na vse nosilce hkrati, in je lahko zmanjan ali popravljen z

    uporabo trajnih nosilcev.

  • 38

    RF signalna mo

    Meritev signalne moi ali elene moi je priporoena za nastavitev in preverjanje

    izhodnega nivoja signala iz oddajnika.

    RF spekter

    Da bi prepreili motnje drugih kanalov, mora oddajni spekter biti v skladu s spektralno

    masko, ki je definirana za prizemna omreja.

    Ramensko slabljenje (Linearity characterization)

    Ramensko slabljenje se lahko uporablja za ovrednotenje linearnosti OFDM signala brez

    sklicevanja na spektralno masko.

    Uinkovitost (izkoristek)

    Uporablja se za primerjavo splone uinkovitosti oddajnikov DVB.

    Skladna motnja (Coherent interferer)

    Z meritvijo se identificira skladno motnjo, ki lahko vpliva na zanesljivost I/Q analize ali

    meritve BER.

    BER proti razmerju C/N v odvisnosti od izhodne moi oddajnika

    Ovrednoti se razmerje bitne napake (BER) oddajnika, ker se C/N spreminja s

    ponavljajoimi meritvami v obmoju srednje vrednosti izhodne moi oddajnika. Meritev se

    lahko uporablja za primerjanje rezultatov oddajnikov s teorijo ali za primerjavo z drugimi

    oddajniki.

  • 39

    BER pred Viterbi dekoderjem

    Ta meritev podaja kodirno uspenost delovanja oddajnika, kanala in sprejemnika.

    BER pred Red Salomon dekoderjem

    BER je primarni parameter, ki podaja kvaliteto digitalne prenosne povezave (linka).

    BER za Red Salomon dekoderjem

    Meritev se opravlja z namenom, da pridobimo informacije o vzorcu, s katerim se pojavljajo

    bitne napake.

    Napaka modulacijskega razmerja (MER)

    Meritev nam podaja rezultat analize K nosilcev in je eden od najpomembnejih merilnih

    rezultatov (angl.:figure of merit) pri meritvah oddajnikov.

    Zaduitev nosilca (Carrier Suppression)

    Preostali nosilec je neelen signal, ki je dodan centralnemu nosilcu OFDM signala. Lahko

    nastane z enosmerno izravnavo napetosti moduliranega I in Q signala ali s presluhom

    moduliranega nosilca znotraj modulatorja.

    Amplitudno neravnovesje

    Namen meritve je loiti QAM popaenja, ki izhajajo iz amplitudnega neravnovesja I in Q

    signala od ostalih popaenj.

  • 40

    Kvadraturna napaka

    Faza dveh nosilcev, ki dovajata I in Q signal v modulatorja mora biti pravokotna. e njuna

    fazna razlika ni 90 stopinj, se kot tipien rezultat pojavi popaenje konstelacijskega

    diagrama.

    Trepetanje faze

    Trepetanje faze oscilatorja povzroijo nihanja v fazi ali v frekvenci. Uporaba taknega

    oscilatorja za modulacijo digitalnih signalov se rezultira kot nezanesljivo vzorenje v

    sprejemniku, ker obnova nosilcev ne more slediti nihanju faze.

    Splona zakasnitev signala

    Meritev in nastavitev zakasnitve signala v OFDM oddajnikih na doloeno vrednost nam

    omogoi sinhronizacijo oddajnikov znotraj SFN omreja.

    SFN sinhronizacija

    Nujen predpogoj za SFN sinhronizacijo je, da je sinhronizacijski asovni ig (STS)

    pravilno vstavljen v MIP. Ta test preveri, e so zaporedne STS vrednosti samodosledne.

    Uspenost sistemske napake

    Uspenost sistemske napake opisuje delovanje digitalnih prenosov od vhodnega MPEG-2

    transportnega toka v osnovni sistem DVB do MPEG-2 transportnega toka kot izhoda iz

    sistema DVB.

  • 41

    5 OPIS MERILNIH PARAMETROV

    5.1 Ramensko slabljenje

    Sistem DVB-T ne izkoria celotne pasovne irine kanala, kar pomeni, da je nekaterim

    podnosilcem vrednost postavljena na 0 z namenom, da ne povzroa motenj v sosednjem

    kanalu. Vendar pa se zaradi nelinearnosti e vedno pojavljajo komponente zunaj kanala z

    vplivom na spekter ter njegovo obliko in iz le-te izhaja izraz ramensko slabljenje.

    Na sliki 5.1 je prikazana metoda za meritev ramenske razdalje. Zahteva zajem slike

    spektra, kotomer in ravnilo. Navodilo: Zaznajte maksimalni nivo spektra. Nariite premico

    med toko na spektru, ki je oddaljena 300 Hz od prvega (zadnjega) nosilca v DVB-T

    spektru, in toko, ki je oddaljena 700 Hz od prvega (zadnjega) nosilca. Nariite

    vzporednico tej premici tako, da poteka skozi maksimum DVB-T spektra med oznaenima

    tokama pri 300 Hz in 700 Hz.

    Slika 5.1: Meritev ramenske razdalje

  • 42

    Izmerite razdaljo med maksimalnim nivojem spektra in narisano vzporednico pri

    oddaljenosti toke 500 Hz od prvega (zadnjega) nosilca. Izmerjena vrednost predstavlja

    ramensko razdaljo.

    Na ta nain meri vrednosti instrument R&S ETL v TV analizator nainu (metoda

    tangenta).

    Za dodatno znianje ramen se lahko uporabi izhodni filter s kritino ali nekritino masko.

    Na sliki 5.2 je na karakteristiki prikazana razlika med obema tipoma filtrov, v tabeli 5.1 pa

    so prikazane mejne vrednosti za oba primera.

    Slika 5.2: Kritina maska (spodnja krivulja) in nekritina maska (zgornja krivulja) izhodnega signala, frekvenca glede na sredie 8 MHz DVB-T kanala

    Power level measured in a 4 kHz bandwidth, where 0 dB corresponds

    to the total output power

    -120

    -110

    -100

    -90

    -80

    -70

    -60

    -50

    -40

    -30

    -20

    -10

    0

    -12 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10 12

    [dB]

  • 43

    Tabela 5.1: Mejne vrednosti DVB-T kanala za kritino in nekritino masko

    nekritini primer kritini primer

    frekvenca (MHz) relativni nivo

    (dB)

    relativni nivo

    (dB)

    -12.0 -110.0 -120.0

    -6.0 -85.0 -95.0

    -4.2 -73.0 -83.0

    -3.9 -32.8 -32.8

    +3.9 -32.8 -32.8

    +4.2 -73.0 -83.0

    +6.0 -85.0 -95.0

    +12.0 -110.0 -120.0

    5.2 Konstelacija

    Konstelacijski diagram je grafini prikaz fazne in kvadraturne komponente kvadraturno-

    amplitudne modulacije (QAM) signala v X in Y osi. V primeru modulacije z ve nosilci

    konstalacijski diagram obiajno predstavlja vsoto signalnih stanj vseh nosilcev. Signal, ki

    je moten ali vsebuje um, bo prikazan z efektom, podobnim oblaku. im manje so

    rezultirajoe konstelacijske toke, bolja je kakovost signala. e izvajamo meritve direktno

    na izhodu oddajnika, morajo biti vidne samo majhne konstelacijske toke.

    S konstelacijsko analizo se lahko zaznajo naslednje merilne vrednosti:

    - razmerje signal/um

    - fazno trepetanje nihanje

    - I/Q amplitudno neravnovesje

    - I/Q fazna napaka

    - napaka modulacijskega razmerja MER

    Beli um

    Vpliv dodatnega belega Gaussovega uma (AWGN) se kae v oblakasti obliki

    konstelacijskih tok. Veja je toka, veji je efekt uma. Parameter signal/um (S/N) se

    lahko doloi z analizo distribucijske krivulje. Efektivna vrednost komponente uma ustreza

  • 44

    standardni deviaciji. Vpliv uma je viden na vsakem podnosilcu DVB-T. Na sliki 5.3 je

    konstelacijski diagram, kjer je viden vpliv uma.

    Slika 5.3: Vpliv belega uma [3]

    Fazno trepetanje se kae v progastem popaenju na konstelacijskem diagramu.

    Povzroa ga oscilator v modulatorju in ima vpliv na vsak nosilec DVB-T. Na sliki 5.4 je

    prikazan konstelacijski diagram, kjer je viden vpliv trepetanja faze.

  • 45

    Slika 5.4: Fazno trepetanje/nihanje (Phase jitter) [3]

    I/Q napake modulatroja

    Signalne veje Re(t) in Im(t) modulatorja s slike 2.2 morajo nakazovati pravo razmerje

    nivojev eden glede na drugega. Prav tako mora biti pravilno nastavljen fazni zamik za 90

    stopinj in ne sme biti nobenega prekrivanja Re(t) in Im(t) signalov z enosmerno

    komponento. e ti pogoji niso pravilno izpolnjeni, pride do I/Q napak. Primer taknih

    napak vidimo na sliki 5.5, kjer je prikazan konstelacijski diagram z I/Q amplitudnim

    neravnovesjem v I/Q mealniku modulatorja. Vzorec je pravokotno popaen oz. stisnjen v

    eni smeri (horizontalni ali vertikalni).

  • 46

    Slika 5.5: I/Q napake modulatorja [3]

    I/Q fazna napaka povzroi romboidno obliko konstelacijskega diagrama, kot ga vidimo na

    sliki 5.6. Ta uinek lahko preverimo le na centralnem (sredinskem) nosilcu, kjer tudi vsi

    ostali nosilci prikazujejo umu podobne motnje zaradi tega efekta.

    Slika 5.6: I/Q fazna napaka [3]

  • 47

    Preostali nosilec, prisoten v I/Q mealniku, premakne konstelacijski diagram iz centra v

    eno smer. Sam vzorec ostane nepokodovan, je pa uinek mogoe opazovati le na

    centralnem nosilcu in vpliva samo na ta nosilec ali njegovo bliino. Pomanjkanje duenja

    za nosilec je opazno kot padec MER v srednjem pasu DVB-T spektra. Do pa tega pride

    zaradi enosmerne komponente v Re(t) in Im(t) za IFFT v modulatorju. Poglavje 5.2 je

    povzeto po [3].

    Slika 5.7: Efekt preostalega nosilca [3]

    5.3 Meritev nivoja

    Vrednost nivoja signala prikazuje povpreno mo digitalno moduliranega signala na vhod

    merilnega instrumenta. Potrebno je upotevati, da prikazana mo odraa le zmanjano

    mo na smernem sklopniku. Merilna negotovost je

  • 48

    Slika 5.8: NRP-Z51, toplotni senzor merilnik moi

    5.4 Razmerje napake bitov

    V DVB-T poznamo tri razmerja za napake bitov BER zaradi notranje in zunanje zaite

    pred napakami:

    - BER pred Viterbi

    - BER pred Red Salomon

    - BER za Red Salomon

    Najpomembneji med temi je BER pred Viterbi, saj zagotavlja najve informacij. Lahko je

    doloen z uporabo po Viterbi podatkovnega toka v drugem konvolucijskem koderju z

    enako konfiguracijo kot na koncu oddajnika. e je podatkovni tok pred Viterbi primerjan s

    tem za konvolucijskim koderjem (z upotevanjem zakasnitve konvolucijskega koderja) in

    sta enaka, potem ni napak. Razlike, in s tem bitne napake, se potem doloi s

    primerjalnikom za I in Q vejo. tetje bitnih napak je povezano s tevilom bitov, prenesenih

    znotraj doloenega obdobja, in tako zagotovi BER= bitne napake/preneseni biti.

  • 49

    Slika 5.9: Shema za doloanje BER pred Viterbi

    5.5 Razmerje modulacijske napake

    MER je meritev vsote vseh motenj, ki se pojavijo na prenosni liniji. Podaja se v dB,

    podobno kot razmerje signal/um (S/N), in e je prisoten le Gaussov um, sta MER ter

    S/N enaka.

    Ob meritvah MER se predpostavlja, da so dejanski zadetki v podroju konstelacije

    potisnjeni iz sredia zaradi motilcev. Motilci so razporejeni vektorji napake, ki kaejo od

    sredine konstelacijskega polja v toko dejanskega zadetka. Doline teh vektorjev so

    merjene glede na as in oblikovana je efektivna vrednost ali pa je merjena maksimalna

    vrednost v asovnem oknu.

  • 50

    Slika 5.10: Vektor napake za doloanje MER [3]

    Za kvantitativno oceno konstelacijskih tok v konstelacijskem diagramu glede na njihovo

    odstopanje od teoretine lokacije se lahko uporabita razmerje modulacijske napake in

    napaka vektorske velikosti (EVM). Lahko izberemo MER ali EVM kot merilni parameter.

    Veja, kot je vrednost teh dveh parametrov, veja je kakovost signala.

    12

    0RMS(dB)

    1| vektor_napake|

    MER = 20 log

    N

    n

    RMS

    NdB

    U

    (5.1)

    12

    0RMS(dB)

    1| vektor_napake|

    EVM = 20 log

    N

    n

    MAX

    NdB

    U

    (5.2)

  • 51

    MAX

    max |vektor napake|MER = 100%

    RMSU

    (5.3)

    Kot referenca za URMS nam v zgornjih enabah slui vrednost QAM signala. Najpogosteje

    pa je za podajanje MER uporabljeno logaritmino merilo:

    dB

    %MER = 20 log

    100

    MER

    (5.4)

    Vrednost MER je torej zdruena koliina, ki vsebuje vse morebitne posamezne napake.

    Predstavitev MER v odvisnosti od tevila podnosilcev [MER (f)] je v DVB-T e posebej

    pomembna, ker omogoa celotno opazovanje v kanalu. Z lahkoto se opazijo obmoja z

    motenimi nosilci. Pogosto se v povezavi z DVB-T meritvami poda le ena vrednost MER,

    vendar ta vrednost ne vsebuje veliko praktinih informacij. [3]

    5.6 Faktor oblike

    Zaradi pravilnega dimenzioniranja pasivnih komponent oddajnikega sistema glede na

    mo je pomembna meritev faktorja oblike (CF). Faktor oblike je razmerje med maksimalno

    izhodno napetostjo in efektivno napetostjo:

    20 logMAX

    RMS

    UCF

    U (5.5)

    V izjemnih primerih so lahko trenutne maksimalne vrednosti izhodne napetosti tudi do 20

    dB nad vrednostjo efektivne napetosti in ob takih napetostih lahko hitro pride do pokodb

    monostnih delov sistema. Te vrednosti so bile v analognem nainu oddajanja precej

    nije.

    Obstajata dve merilni metodi za CF. Glede na razlien pristop so tudi rezultati razlini.

    Merjenje visokih vrednosti CF je lahko zelo problematino. Statistino se pojavlja efekt

    znotraj omejenega dinaminega obmoja in vrhovi lahko nastopijo le enkrat na teden ali

    enkrat na mesec, mogoe celo enkrat na leto.

  • 52

    Za sinusni signal je CF vrednost poveana za oz. 3.01 dB. Za prenos informacij v

    brezinih telekomunikacijskih sistemih je sinusni signal oz. nosilec moduliran s signalom

    osnovnega pasu, ki vsebuje elene podatke. e modulacija povzroi spremembo

    amplitude nosilca, se povea tudi CF. Razlika v odvisnosti od asa tega nosilca amplitude

    je znana pod imenom ovojnica moduliranih signalov.

    Prva monost doloanja CF temelji na najvijem amplitudnem vrhu, ki se pojavi v

    moduliranem signalu in efektivni vrednosti signala. Poimenovanje tega naina je pristop

    nosilec, saj poleg ovojnice upoteva tudi RF nosilec. To je pomembno pri

    dimenzioniranju oddajnikih komponent, saj se kritine maksimalne (temenske) vrednosti

    pojavljajo, ko gre za doloanje dielektrine moi.

    Druga monost za doloanje CF vkljuuje razmerje najvije vrednosti modulirane ovojnice

    in njene efektivne vrednosti. Poimenovanje tega naina je pristop ovojnica. Analogna

    obravnava je tudi za osnovni pas signala. Faktor oblike, ki je doloen na ta nain, nam

    poda rezultat, ki je za 3,01 dB niji od rezultata, dobljenega po nainu pristop nosilec. Ta

    pristop je pomemben, ko razmiljamo o delovanju ojaevalnika v RF obmoju ali pa D/A

    pretvornika v osnovnem pasu.

    Enakovredno razmerju maksimalne/temenske in efektivne napetosti lahko CF izraamo

    tudi z razmerjem moi. To je razmerje maksimalne moi PPEP in povprene moi PAVG.

    Ob podajanju vrednosti CF moramo vedno povedati, kateri pristop smo uporabili (nosilec

    ali ovojnica), da lahko doloimo ekvivalentno vrednost.

    5.7 Meritve na kanalu merjenje amplitude, faze in asovnega

    zamika

    V analognem nainu oddajanja je bila meritev na kanalu zelo pomembna. V DVB-T pa je

    zaradi kanalne korekcije v sprejemnikih postala manj pomembna, saj so tolerance veje in

    zato ne pride do opaznega zmanjanja kvalitete. Kljub temu pa moramo biti pozorni na

    obliko merjenega signala. Na sliki 5.11 je meritev amplitude in skupinske zakasnitve, na

    sliki 5.12 pa amplitude in faznega zamika.

  • 53

    Slika 5.11: Amplituda in skupinska zakasnitev (problem s preostalimi nosilci) [10]

    Slika 5.12: Meritev amplitude in faze (problem s preostalimi nosilci) [10]

  • 54

    6 MERITVE IN REZULTATI

    Merilno okolje vzpostavimo z dvema ali tremi instrumenti. V primeru, da imamo zunanji vir

    referenne frekvence, sta dovolj le dva instrumenta, da kvalitetno opravimo vse

    pomembne meritve oddajnikega sistema. Tako je minimalna konfiguracija sestavljena iz

    TV analizatorja R&S ETL in termalnega merilca moi R&S NRP-Z51. Blokovna shema

    instrumenta ETL je prikazana na sliki 6.2.

    Slika 6.1: Merilno okolje

    Za opravljanje meritev na TV oddajnikih lahko obstajajo specifine nacionalne direktive

    kakor tudi specifine zahteve upravljalcev omreja, lahko pa se meritve opravijo po

    priporoenih specifikacijah, ki so pogosto uporabljene za ugotavljanje skladnosti na sami

    lokaciji ali pri proizvajalcu opreme.

  • 55

    Slika 6.2: Blokovna shema merilnega instrumenta R&S ETL

    Meritve oddajnika se lahko opravljajo, e je v oddajnem sistemu na voljo merilno mesto

    (smerni sklopnik) in sicer med oddajanjem. Prav tako pa lahko opravimo meritve med tem,

    ko oddajnik ne oddaja v zrak oz. izhodni signal ni speljan na oddajno anteno, temve na

    umetno anteno breme. V tem primeru je po potrebi omogoena tudi prekinitev

    oddajanja, kar pa ni zaeljeno, e se meritve izvajajo med tem, ko je signal speljan na

    oddajno anteno.

    Meritve so se opravljale z merilnim instrumentom R&S ETL katerega blokovno shemo

    vidimo na sliki 6.2. S tem instrumentom lahko opravimo vse meritve, ki so opisane v

    nadaljevanju. Omogoa nam opravljanje kvalitetnih meritev saj ima dovolj velik dinamini

    razpon in obutljivost. Tehnini podatki so dosegljivi na povezavi http://cdn.rohde-

    schwarz.com/pws/dl_downloads/dl_common_library/dl_brochures_and_datasheets/pdf_1/

    ETL_dat-sw_en_5213-7748-22_V1600.pdf

    Uporabljen je bil tudi R&S NRP-Z51 katerega tehnini podatki so dosegljivi na povezavi

    http://cdn.rohde-

    schwarz.com/pws/dl_downloads/dl_common_library/dl_brochures_and_datasheets/pdf_1/

    NRP-Family_dat-sw_en_5213-5539-22_v1000.pdf

    http://cdn.rohde-schwarz.com/pws/dl_downloads/dl_common_library/dl_br