Vysielače pre digitálne televízne vysielanie

Vysielače pre digitálne televízne vysielanie BAKALÁRSKA PRÁCA RADOSLAV GÍR ŢILINSKÁ UNIVERZITA V ŢILINE Elektrotechnická fakulta Katedra telekomunikácií Študijný odbor : TELEKOMUNIKÁCIE Vedúci bakalárskej práce : doc. Ing. Ján Dúha, PhD. Stupeň kvalifikácie : bakalár (Bc.) Dátum odovzdania bakalárskej práce :06.06.2008 ŢILINA 2008

Abstrakt V úvodnej časti bakalárska práca, popisuje princípy digitálneho televízneho vysielania, od vytvorenia transportného toku aţ po vysielanie celého programového multiplexu sieťou vysielačov DVB-T. Práca popisuje zloţenie vysielača, technické parametre, výhody, meracie techniky, pouţitie prevádzačov signálu a podmienky pre vytváranie jednofrekvenčných sieti (SFN). Vedúci bakalárskej práce: doc. Ing. Ján Dúha, PhD.

Obsah ABSTRAKT ZOZNAM OBRÁZKOV ZOZNAM TABULIEK ZOZNAM POUŢITÝCH SKRATIEK 1. ÚVOD... 1 2. SYSTÉM DVB... 2 2.2 PRINCÍP A CHARAKTERISTIKA DVB-T... 4 2.3 VARIANTY SYSTÉMU DVB-T... 5 3. VYSIELAČ DVB-T... 8 3.1 ZDROJOVÉ KÓDOVANIE... 8 3.2 KANÁLOVÁ ADAPTÁCIA... 9 3.3 VÝKONOVÉ ZOSILŇOVAČE PRE DVB-T... 11 3.3 ZÁKLADNÉ TECHNICKÉ PARAMETRE VYSIELAČA... 13 VLASTNOSTI, ALEBO TECHNICKÉ ÚDAJE VYSIELAČA, MÔŢEME ROZDELIŤ DO NIEKOĻKÝCH KATEGÓRIÍ :... 13 3.3.1 Všeobecné údaje... 13 3.3.2 Prevádzkové podmienky... 13 3.3.3 Technické dáta... 14 3.3.4 Ostatné... 14 4. PREVÁDZAČE SIGNÁLU... 15 4.1 OBMEDZENIA DIGITÁLNYCH PREVÁDZAČOV... 15 4.2 VÝHODY POUŢITIA DIGITÁLNYCH PREVÁDZAČOV... 15 5. JEDNOFREKVENČNÉ SIETE (SFN) VYSIELAČOV... 17 6. PARAMETRE SLEDOVANÉ U VYSIELAČOV A V SIETI SFN... 19 6.1 PRESNOSŤ NASTAVENIA NOSNÝCH FREKVENCIÍ... 20 6.2 KONTROLA ŠÍRKY KANÁLA... 20 6.3 MERANIE DĹŢKY SYMBOLU (OVERENIE DĹŢKY OCHRANNÉHO INTERVALU)... 20

6.4 EKVIVALENTNÉ ŠUMOVÉ SKRESLENIE (END EQUIVALENT NOISE DEGRADATION)... 21 6.5 VÝKONOVÁ ÚČINNOSŤ VYSIELACÍCH ZARIADENÍ... 21 6.6 MERANIE CHYBOVOSTI BER... 22 6.7 ANALÝZA ZLOŢIEK I/Q... 22 6.7.1 Modulačná chybovosť MER... 23 6.7.2 Meranie STE (System Target Error)... 23 6.7.3 Amplitúdová nerovnováha (Amplitude Imbalance)... 24 6.7.4 Kvadratúrna chyba (Quadrature Error)... 24 6.8 CELKOVÉ ONESKORENIE SIGNÁLU... 24 6.9 PARAMETRE SLEDOVANÉ V SFN SIETI... 25 6.9.1 Zhodnotenie odolnosti systému... 25 7. ZÁVER... 26 8. ZOZNAM POUŢITEJ LITERATÚRY... 27

Zoznam obrázkov Obrázok 2-1 Stav zavádzania vysielacieho štandardu DVB-T v celosvetovom meradle... 2 Obrázok 3-1 Bloková schéma vysielača DVB-T (3)... 8 Obrázok 3-2 Diagram 64-QAM s α=1... 10 Obrázok 3-3 Teoretické spektrum DVB-T (4)... 11 Obrázok 3-4 Nelinearity elektrónkových a tranzistorových zosilňovačov... 12 Obrázok 4-1 Bloková schéma prevádzača... 16 Obrázok 5-1 Základná architektúra siete SFN... 18 Zoznam tabuliek Tabuļka 1 Súbor variantov systému DVB-T s čistými bitovými rýchlosťami za Reed- Solomonovým dekódovačom... 6 Tabuļka 2 Tabuļka ukazuje závislosť moţnej vzdialenosti vysielačov od zvoleného vysielacieho módu 2k, 8k a ochranného intervalu (5)... 17 Tabuļka 3 Zoznam meraných parametrov signálu DVB-T, na vysielacej strane, prijímacej strane, v sieti (2)... 19 Tabuļka 4 Príklady meracich intervalov MI... 25

Zoznam pouţitých skratiek ASI ATM BER COFDM CRC DVB-C DVB-H DVB-S DVB-T EBU ETSI GPS HDTV ISO ITU MER Asynchronous Serial Interface Asynchrónne sériové rozhranie Asynchronous Transfer Mode Asynchrónny prenosový mód Bit Eerror Ratio Bitová chybovosť Coded Orthogonal Frequency Division Multiplex Kódový ortogonálny frekvenčne delený multiplex Cyclic Redundancy Control Cyklická redundantná kontrola Digital Video Broadcasting - Cable Digitálna káblová televízia Digital Video Broadcasting - Handheld Digitálna televízia do ruky Digital Video Broadcasting - Satelitte Digitálna satelitná televízia Digital Video Broadcasting - Terrestrial Digitálna pozemná televízia European Broadcasting Union Európska únia pre televízne a rozhlasové vysielanie European Telecommunication Standards Institute Európsky inštitút pre telekomunikačné normy Global Positioning System Globálny navigačný systém High Definition Television Televízia s vysokým rozlíšením International Organization for Standardization Medzinárodná norma pre normalizáciu International Telecommunication Union Medzinárodná telekomunikačná únia Modulation Error Ratio

MFN MHP MIP MPEG NIT PCM PID QAM QPSK RS SDTV SFN TPS TS VF VHF UHF Modulačná chybovosť Multiple Frequency Network Mnohofrekvenčná sieť Multimedia Home Platform Domáca multimediálna platforma Mega Initialization Packet Paket pre synchronizáciu SFN sietí Moving Picture Experts Group Skupina zaoberajúca sa spracovaním obrazu Network Information Table Tabuļka informácií o sieti DVB-T Pulse Code Modulation Pulzná kódová modulácia Packet Identification Number and Priority Identifikátor paketu transportného toku Quadrature Amplitude Mirror Kvadratúrna amplitúdová modulácia Quadrature Phase Shift Keying Kvadratúrne kļúčovanie fázovým posunom Reed Solomon Označenie kódovania Standard Definition Television Televízia so štandardným rozlíšením Single Frequency Network Jednofrekvenčná sieť Transmission Parameter Signalling Signalizácia parametrov prenosu Transport Stream Transportný tok Vysoká frekvencia Very High Frequency Veļmi vysoké frekvencie Ultra High Frequency Ultra vysoké frekvencie

1. ÚVOD Telekomunikačné poţiadavky spotrebiteļov a vysielateļov rastú. Ļudia poţadujú viac televíznych programov, kvalitnejší príjem, vyššie rozlíšenie obrazu, kvalitnejší zvuk a pridané sluţby. Na druhej strane vysielatelia chcú efektívnejšie vysielať a hlavne lacnejšie. Nezanedbateļná je aj poţiadavka mobilného príjmu. Hlavným obmedzením pri zavádzaní nových celoplošných televíznych programov analógovým vysielaním je vyčerpané frekvenčné spektrum. Tieto poţiadavky ako vysielateļov, tak aj divákov umoţňuje riešiť iba digitalizácia pozemného vysielania, ktorá je vo fáze testovacej prevádzky a mala by sa ukončiť v roku 2012. Za nosný systém digitalizácie sa určil v Európe vyvinutý štandard DVB-T. Systém sa osvedčil a za takmer desaťročie pouţívania sa dostal aj za hranice Európy. Práca je orientovaná na oblasť vysielania DVB-T. Cieļom projektu je zhrnutie dostupných informácií o systémoch zabezpečujúcich pokrytie územia digitálnym televíznym signálom. 1

2. SYSTÉM DVB DVB, teda Digital Video Broadcasting, je medzinárodné konzorcium, ktoré tvorí celkovo 270 televíznych spoločností, výrobcov, sieťových operátorov, vývojárov softvéru, regulačných organizácií a ďalších vo viac ako 35 krajinách angaţovaných do návrhu otvorených priemyselných štandardov pre digitálnu televíziu a dátové sluţby. Konzorcium vzniklo v roku 1993 a jeho štandardy sa stali normami digitálneho vysielania nielen v Európe, ale aj v ostatných častiach sveta (Obrázok 2-1). Obrázok 2-1 Stav zavádzania vysielacieho štandardu DVB-T v celosvetovom meradle (1) Prvou aktivitou organizácie bolo uzatvorenie štandardu pre digitálnu formu satelitného vysielania DVB-S (1993), ktorý pouţíva QPSK. Popisuje rôzne nástroje kanálového kódovania a ochrany proti chybám, ktoré boli neskôr pouţité pre iné štandardy. Nasledovalo prevedenie analógovej káblovej televízie do digitálnej podoby štandardu DVB-C (1994), ktorý bol zameraný na pouţitie 64-QAM a v prípade potreby na preloţenie celého satelitného programového multiplexu na káblový kanál. Digitálna pozemná televízna sústava DVB-T, je komplexnejšia, pretoţe je určená na preklenutie viaccestného šírenia a rozličným rušivým signálom. (1) Špecifikácie DVB vydáva Európsky telekomunikačný inštitút ETSI v spolupráci s Európskou úniou pre televízne a rozhlasové vysielanie EBU. V súčasnosti sa najväčšia snaha venuje rozvoju 2

vysielacieho štandardu pozemskej televízie DVB-T a tieţ novému štandardu DVB-T2, ktorý umoţňuje zvýšiť prenosovú kapacitu (asi o 30%), kvalitu a zväčšiť vzdialenosť vysielačov (tieţ asi 30%). DVB-T2 je predovšetkým určené v spojení s MPEG4 pre úspornejšiu distribúciu televízie vo vysokom rozlíšení. 3

2.2 Princíp a charakteristika DVB-T Pod pojmom DVB-T rozumieme systém kódovania a modulácie transportného toku digitálneho obrazového a zvukového signálu na vysokofrekvenčnú nosnú frekvenciu a systém vysokofrekvenčného prenosu tohto signálu z televízneho štúdia aţ k divákovi. Princíp DVB-T spočíva v digitalizácii vstupných obrazových a zvukových signálov, v následnej redukcii dátového toku (v kompresii signálu najmä prostredníctvom podvzorkovania chrominančných zloţiek signálu, zníţenia irelevancie v obraze a redundancie vo výslednom dátovom toku), v zlúčení viacerých TV programov a ostatných signálov do jedného vysielacieho balíka (multiplexu), vytvorení ochrany dátového toku kódovacími metódami, prekladaním, pouţitím digitálnych modulácií (QAM, QPSK), aplikovaním COFDM (čiţe vytvorenie niekoļko tisíc nosných frekvencií v kanáli), vloţením ochranného intervalu a v samotnom vysielaní. Po technickej a normalizačnej stránke vychádza systém DVB-T z normy ETS EN 300 744. Technické kritériá, princípy a postupy koordinácie frekvencií sú riešené v mnohostrannej koordinačnej dohode označovanej ako CH97. Digitálne televízne pozemné vysielanie je realizované v súčasných analógových televíznych pásmach, a to III. TV pásmo VHF (174 aţ 230 MHz ) a IV. a V. TV pásmo (470 aţ 862 MHz ). Šírka kanála je rovnaká ako pri analógovom vysielaní, a to 8 MHz. Hlavné charakteristiky vysielania vo formáte DVB-T : vysielanie väčšieho mnoţstva TV programov v jednom 8 MHz TV kanáli (zväčša 3 aţ 5 TV programov v štandardnej kvalite SDTV, ktorá je kvalitatívne porovnateļná s analógovým prenosom vo formáte PAL, pri rozlíšení 720 x 576 obrazových bodov, moţnosť prenosu iných dátových tokov, najmä rozhlasových programov, respektíve toku sluţieb určených pre zábavu alebo obchod MHP (Multimedia Home Platform), moţnosť prenosu niekoļkých kvalitatívne odlišných typov zvukových sprievodov (od monofónneho zvuku aţ po priestorový zvuk Dolby Digital AC3), pruţnosť voļby kvality obrazu a zvuku (vrátane HDTV) aţ do maximálneho prenosového toku vybraného módu DVB-T, vysoká bezpečnosť metód ochrany pre podmienený prístup k plateným programom či sluţbám (CA Conditional Access), 4

zlepšenie kvality príjmu najmä v oblastiach s odrazmi, ktoré sú pri analógovom vysielaní rušivé (objavovanie tzv. duchov v obraze), pri digitálnom prenose však vďaka ochrannému intervalu nemajú taký rušivý vplyv, úspora frekvenčného spektra vďaka moţnosti budovania jednofrekvenčných vysielacích sietí SFN (Single frequency network ). V tomto type siete sa rovnaký programový multiplex vysiela pomocou siete vysielačov na jedinej vysielacej frekvencii, pričom tieto vysielače sa navzájom nerušia, ale za určitých podmienok sa signály podporujú (úroveň signálov sa sčíta). Má to zásadný vplyv na úsporu frekvenčného spektra, umoţňuje príjem pomocou prenosných prijímačov s jednoduchými anténami v pohybujúcich sa dopravných prostriedkoch (len špeciálne konštrukcie prijímačov na báze diverzitného príjmu), vysielače umoţňujú pokryť rovnaké územie s menším výkonom, ako v analógových systémoch. (2) 2.3 Varianty systému DVB-T Systém DVB-T ponúka dostatočný výber vysielacích módov z hļadiska modulácií, odolnosti proti chybám, a tým aj typu príjmu, poţadovanej intenzity a uţitočného dátového toku. Základné delenie : počet nosných frekvencií v rámci tzv. multiplexu COFDM (systém 2k 1705, systém 8k - 6817) druh modulácie (QPSK, 16-QAM, 64-QAM) kódový pomer (konvolučný kód 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8 - FEC) ochranný interval (D/T U = 1/4, 1/8, 1/16, alebo 1/32) Podrobnejšie sú základné parametre týchto variant uvedené v Tabuļka 1 tak, aby sme dosiahli uţitočný prenosový tok od 4.98 Mbit/s aţ do 31.67 Mbit/s. Čím vyššia bude prenosová rýchlosť, tým viac TV programov a ďalších sluţieb budeme schopní v danom kanáli prenášať. Systém s príliš vysokou prenosovou rýchlosťou kladie vysoké poţiadavky na intenzitu elektromagnetického poļa, výkon vysielačov, hustotu vysielacej siete a mnoţstvo frekvencií. 5

Čistá bitová rýchlosť (Mbit/s) Systém Modulácia Kódový D/T U D/T U D/T U D/T U pomer =1/4 =1/8 =1/16 =1/32 A1 QPSK 1/2 4.98 5.53 5.85 6.03 A2 QPSK 2/3 6.64 7.37 7.81 8.04 A3 QPSK 3/4 7.46 8.29 8.78 9.05 A5 QPSK 5/6 8.29 9.22 9.76 10.05 A7 QPSK 7/8 8.71 9.68 10.25 10.56 B1 16-QAM 1/2 9.95 11.06 11.71 12.06 B2 16-QAM 2/3 13.27 14.75 15.61 16.09 B3 16-QAM 3/4 14.93 16.59 17.56 18.10 B5 16-QAM 5/6 16.59 18.43 19.52 20.11 B7 16-QAM 7/8 17.42 19.35 20.49 21.11 C1 64-QAM 1/2 14.93 16.59 17.56 18.10 C2 64-QAM 2/3 19.91 22.12 23.42 24.13 C3 64-QAM 3/4 22.39 24.88 26.35 27.14 C5 64-QAM 5/6 24.88 27.65 29.27 30.16 C7 64-QAM 7/8 26.13 29.03 30.74 31.67 Tabuľka 1 Súbor variantov systému DVB-T s čistými bitovými rýchlosťami za Reed-Solomonovým dekódovačom Bol zvolený určitý kompromis, ktorý viedol k vybraniu dvoch variantov vysielania najvhodnejších pre DVB-T : 1. Variant C2 (CH97) 1. stupeň protichybovej ochrany RS kód (188, 204, 8) 2. stupeň protichybovej ochrany konvolučný kód 2/3 vysielací mód 8k modulácia 64-QAM ochranný interval (D/T u = 1/4) 224 s (respektíve D/T u = 1/8) 6

uţitočný prenosový tok 19.91 Mbit/s (respektíve 22,12 Mbit/s) 2. Variant B2 (CH97) 1. stupeň protichybovej ochrany RS kód (188, 204, 8) 2. stupeň protichybovej ochrany konvolučný kód 2/3 vysielací mód 8k modulácia 16-QAM ochranný interval (D/T u = 1/4) 224 s uţitočný prenosový tok 13.27 Mbit/s Voļba uvedených módov vychádza aj z predpokladu, ţe perspektívne bude vysielanie DVB-T zaloţené na budovaní jednofrekvenčných sietí SFN. Pre mnohofrekvenčné siete MFN by vyhovovala prevádzka s vysielacím módom 2k a s pomerom ochranného intervalu D/T u = 1/16. Variant C2 je vhodný pre kvalitný prenos štyroch TV programov a niekoļkých rozhlasových programov v jednom multiplexe bez pouţitia štatistického multiplexu (čiţe bez pouţitia dynamickej zmeny prenosovej rýchlosti pre jednotlivé TV programy podļa aktuálneho obsahu a charakteru scény ). Pri štatistickom multiplexovaní je moţné vysielať aţ päť TV programov v jedinom multiplexe, ale bez doplnkových rozhlasových sluţieb, pričom sa uvaţuje zachovanie primeranej kvality obrazu. Variant B2 je určený pre prenos troch TV programov v jedinom multiplexe bez pouţitia štatistického multiplexu. So štyrmi stanicami môţeme počítať pri pouţití štatistického multiplexu, bez vysielania ďalších doplnkových napr. rozhlasových sluţieb. 7

3. VYSIELAČ DVB-T Celková bloková schéma vysielača DVB-T signálu je zobrazená na obr. 3-1. Skladá sa z dvoch hlavných častí: Kódovanie zdroja a multiplexovanie (Source coding and Multiplexing) Kanálová adaptácia (Terrestrial Channel Adapter) Obrázok 3-1 Bloková schéma vysielača DVB-T (3) 3.1 Zdrojové kódovanie Súčasti bloku zdrojového kódovania a multiplexovania: a) Video kódovač - prvý kódovač kóduje zvukovú časť signálu na audio MPEG-2 a druhý kódovač kóduje obrazovú časť signálu na video tok MPEG-2. b) Dátový kódovač oddelene od pracovného signálu (audio/video) kóduje informácie o parametroch tohto signálu, vytvára parametrový signál c) Programový multiplexor zdruţuje signály (audio/video/parametrový) do jedného signálu (úplného) d) Transportný multiplexor zdruţuje a radí pakety vytvorených úplných signálov do jedného dátového toku 8

3.2 Kanálová adaptácia Digitálny signál prichádza na vysielacie stredisko vo forme tzv. transportného toku, ktorý sa označuje TS (Transport Stream). Tento tok obsahuje celý multiplex (jednotlivé programy a dáta) a pre zabezpečenie proti chybám je doplnený príslušným ochranným kódovaním. Pretoţe spôsob tejto ochrany je pri prenose smerovými spojmi, druţicami alebo káblami iný ako v systéme DVB-T, musí byť TS najskôr dekódovaný a potom privedený do budiča vysielača. Rozbočovač (Splitter) - rozdeļuje prichádzajúci prenosový tok na dva nezávislé toky: s vysokou (HP) a nízkou (LP) prioritou. Rozbočovač je potrebný iba ak je pouţitá hierarchická modulácia. Prispôsobenie multiplexu a disperzia (MUX Adaptation and Energy Dispersal) - TS je najskôr zavedený do jednotky, ktorá oddelí synchronizačné dáta a zostatok podrobí energetickej disperzii (skramblovanie). Účelom tohto procesu je upraviť dátový tok tak, aby jeho spektrum bolo energeticky čo najrovnomernejšie (podobné bielemu šumu), aby nevznikali veļké napäťové špičky, ktoré by vyţadovali veļkú výkonovú rezervu v ďalších stupňoch. Disperzia (rozprestretie) sa dosiahne vynásobením signálom pseudonáhodnej postupnosti. Aby prijímač mohol takto rozprestretý signál znova obnoviť, dostáva informáciu zo synchronizačných bitov, ktoré nie sú podrobené disperzii a sú po kaţdých 8 paketoch invertované. Vonkajší kódovač (Outer Coder) predstavuje prvý stupeň ochrany prenášaných dát voči chybám. Aplikuje blokový Reedov-Solomonov kód RS(204,188, t=8), ktorý k základnému paketu dĺţky 188 bajtov pridáva 16 zabezpečovacích bajtov. Takto je moţné opraviť zhluk chýb aţ o dĺţke 8 bajtov v slove dĺţky 204 bajtov. Vonkajšie prekladanie (Outer Interleaver) - spočíva v tom, ţe signál sa ukladá do príslušnej pamäte po riadkoch, ale číta sa po stĺpcoch. Prekladanie má za úlohu rozdeliť prípadné zhluky chýb na chyby individuálne rozprestreté v rôznych častiach signálu (spektra), ktoré dokáţe RS kód opraviť. Vnútorný kódovač (Inner Coder) vykonáva druhý stupeň ochrany dát voči chybám. Pouţíva sa tzv. deravé (punktured) konvolučné kódovanie. V DVB-T sa pouţívajú kódové pomery: 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8. Čím je kódový pomer niţší, tým sa pridáva k dátam viac redundancie a tým je oprava chýb v prijímači účinnejšia. V prípade hierarchického prenosu môţe kaţdý tok pracovať s vlastnou kódovým pomerom. 9

Vnútorné prekladanie (Internal Interleaver) - má podobný účel ako prekladanie vonkajšie. V tomto prípade však ide o to, ţe je potrebné potlačiť vplyv selektívnej poruchy prenosu, ktorá by mohla vymazať celú skupinu susedných nosných. Prekladaním sa docieli to, ţe takáto porucha sa rozprestrie na mnoţstvo malých výpadkov jednotlivých nosných rozloţených v rozsahu rámca. Potom nasleduje vlastný modulačný proces. Signál vstupuje do mapovacieho obvodu, ktorý priraďuje jednotlivým symbolom príslušné miesto v konštelačnom diagrame na Obrázok 3-2 Diagram 64-QAM s α=1 Rámcová adaptácia (Frame Adaptation) má za úlohu zoskupovať OFDM symboly do rámcov. Jeden rámec obsahuje 68 symbolov, 4 rámce potom tvoria super rámec. Taktieţ sa tu do rámcov vkladajú pilotné signály a signály TPS (Transmission Parameter Signalling). Pilotné signály môţu byť pevné a tzv. rozprestreté (scarttered). Pevné pilotné signály majú pevne pridelené poradové číslo nosnej na ktorej sú prenášané, teda vo frekvenčnom spektre majú pevné miesto. V móde 2K je pouţitých 45 pevných pilotných signálov, v móde 8K ich je 117. Rozprestreté pilotné signály nemajú v spektre pevnú pozíciu, ich poloha vo frekvencii sa mení podļa nejakého poriadku. Pilotné signály sa pouţívajú na synchronizáciu (frekvenčnú aj rámcovú), analyzovanie kanála, sledovanie šumu a pod. Signály TPS prenášajú informácie o konfigurácii (parametroch) uţitočného signálu a o modulácii nosných. Pouţitím týchto dát sa automaticky konfiguruje prijímač 10

DVB-T. Prenášané parametre sú napr. typ modulačnej konštelácie QAM, parameter α, ochranný interval, kódový pomer a pod. V móde 2K je pre signály TPS vyhradených 17 nosných, v móde 8K je vyhradených 68 nosných. Modulátor OFDM predovšetkým vytvára ortogonálny frekvenčne delený multiplex nosných. V tomto bloku sa procesom inverznej Fourierovej transformácie (IFFT) vytvoria jednotlivé nosné, ktoré sú potom modulované namapovanými symbolmi. V móde 2K je vytvorených 1705 nosných, v móde 8K je 6817 nosných. Vkladanie ochranného intervalu (Guard Interval Insertion) je blok v ktorom sa vkladá uţ spomínaný ochranný interval. Dôvodom je snaha potlačiť vplyv viaccestného šírenia. Prevodník D/A a koncový stupeň (Front End) - signál je prevedený z číslicovej podoby do analógovej a predkoriguje sa nelinearita výkonového stupňa. Pomocou zmiešavača sa preloţí do príslušnej vysokofrekvenčnej polohy, nasleduje výkonový (koncový) stupeň, ktorý cez výstupný filter napája vysielaciu anténu. Ako vyzerá teoretické spektrum takto spracovaného signálu ukazuje obrázok...pokiaļ je zariadenie prevádzkované v sieti SFN, musí byť v reťazci pred prevodníkom D/A zaradené ešte riadené časové oneskorenie. Ak sa pouţíva hierarchická modulácia, sú v budiči nainštalované dva signálové reťazce, ktoré spracúvajú signál v príslušnom modulačnom systéme. Pracujú paralelne a ich signály sa zlučujú v mapovacom obvode. 3.3 Výkonové zosilňovače pre DVB-T Z obvodov budiča, ktoré boli popísané v predchádzajúcej kapitole, vstupuje signál do výkonového stupňa vysielača. Z predchádzajúceho textu vyplýva, ţe signál DVB-T je nesmierne komplikovaný a ide pri ňom vlastne o analógové vysielanie veļkého mnoţstva modulovaných nosných. To kladie vysoké nároky najmä na linearitu zosilnenia a na schopnosť zariadenia preniesť vysoké signálové špičky. Samotný signál DVB-T sa podobá signálu bieleho šumu, ktorý má pseudonáhodný charakter s občasnými špičkami. Pri výkonovom zosilňovači v takomto prípade nemá zmysel hovoriť o špičkovom výkone, pouţíva sa Obrázok 3-3 Teoretické spektrum DVB-T (4) hodnota stredného výkonu a tzv. crest faktor (vrcholový činiteļ), ktorý vyjadruje pomer špičkového a stredného výkonu. 11

Pokiaļ sa zmierime s faktom, ţe v malom počte prípadov sa oreţú extrémne hodnoty signálu, môţeme počítať s tým, ţe stredný výkon zosilňovača je asi o 6 aţ 8 db niţší neţ by zodpovedalo špičke synchronizačného impulzu v analógové televízii. Nelinearita v zosilňovači spôsobuje nielen deformáciu konštelačného diagramu, ale vytvára intermoduláciou ďalšie frekvenčné produkty vnútri aj mimo prideleného kanála. Aby nenastalo rušenie, predpisuje sa pre vysielače tolerančná maska, ktorá definuje neţiaduce frekvencie mimo kanála. Nároky na linearitu sú také veļké, ţe pre vysielače systému DVB-T nie sú pouţiteļné klystróny. Vo výkonových stupňoch môţu byť osadzované buď špeciálne lineárne tetródy, elektrónky IOT alebo konečne polovodičové zosilňovače s lineárnymi tranzistormi. Ţiadne z týchto riešení sa však neobíde bez mezifrekvenčného korektora linearity. Spravidla nestačí ani táto korekcia a preto musia byť neţiaduce produkty odfiltrované ešte výstupným filtrom. Pomerne jednoduchšie je riešenie s elektrónkami, ktoré sú v oblasti malých rozkmitov veļmi lineárne a zakrivujú svoju charakteristiku aţ v oblasti špičkových výkonov. Tranzistory sú v tomto smere horšie, pretoţe vykazujú nelinearity aj v oblasti malých signálov, takţe korekcia je zloţitejšia (Obrázok 3-4). Vhodnejšie v tomto zmysle sú tranzistory MOSFET. (4) Obrázok 3-4 Nelinearity elektrónkových a tranzistorových zosilňovačov Koncové zosilňovače s spravidla skladajú z paralelne zapojených výkonových zosilňovačov. Reálny výstupný výkon závisí od počtu fungujúcich, resp. nefungujúcich (pokazených) zosilňovačov. Reálny výstupný výkon zosilňovacej sústavy je daný vzťahom : Pvýst=Pnom m n m 2 W P výst - reálny prevádzkový výkon, P nom - nominálny výkon 12

m počet zosilňovacích jednotiek n počet nefunkčných zosilňovačov Zaujímavá je otázka účinnosti. Vzhļadom k rovnomernému rozloţeniu signálu DVB- T v danom frekvenčnom pásme, dodáva zosilňovač takmer konštantný stredný výkon a je teda lepšie energeticky vyuţitý. Preto je moţné pri DVB-T vysielačoch dosiahnuť lepšiu účinnosť ako na analógových, a to aj keď musí byť výkonový stupeň s ohļadom na linearitu predimenzovaný. (2) 3.3 Základné technické parametre vysielača Vlastnosti, alebo technické údaje vysielača, môţeme rozdeliť do niekoļkých kategórií : Všeobecné údaje (General data) Prevádzkové podmienky (Service conditions) Technické dáta Ostatné 3.3.1 Všeobecné údaje Televízny systém : DVB-T COFDM 2k, 8K Formát vstupných dát : MPEG2 TS, maximálna prenosová rýchlosť 31,67Mbps, video signál (PAL, SECAM, NTSC) Výstupná frekvencia : UHF (470-860MHz) Výstupný výkon : jednotky W aţ kw Chladiaci systém : Voda, vzduch Prietok (vzduchu) : jednotky aţ desiatky m 3 /min. Rozmery : šírka/výška/hĺbka [mm] Hmotnosť : kg Hlučnosť : Napr. <64dBa 3.3.2 Prevádzkové podmienky Rozsah pracovných teplôt Max. relatívna vlhkosť Max. nadmorská výška Napájacie napätie 13

Príkon Účinnosť Istenie 3.3.3 Technické dáta Kódovacia norma : ETS 300 744 COFDM mód : 2k, 8k a 4k pre DVB-H Konvolučný kód : 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8 Ochranný interval : 1/4, 1/8, 1/16, 1/32 Hierarchický mód Dĺţka transportných paketov : 188 alebo 204bajtov Digitálna modulácia : QPSK, 16QAM, 64QAM Šírka kanála : 6, 7, 8MHz 3.3.4 Ostatné Trieda zosilňovačov : A+AB Konfigurácia : Jedno, viac zariadení Monitorovanie : Ethernet TCP/IP Sériový port : RS232/RS485 Paralelný port : TLS/TLC 14

4. PREVÁDZAČE SIGNÁLU S cieļom rýchleho pokrytia čo najväčších území sa najskôr pouţívajú veļké vysielače s vysokými výkonmi. V ďalších krokoch rozširovania signálu DVB-T sa musia hlavne v morfologicky zloţitom teréne vykryť tzv. hluché územia, kde intenzita poļa nie je dostatočná z rôznych príčin (mnoţstvo odrazov, kolísajúca úroveň, tienené údolia a pod.) V druhom kole sa uţ stavajú prevádzače, alebo opakovače digitálneho signálu. Najnovšie vyvíjané typy prevádzačov pre DVB-T pouţívajú profesionálny digitálny prijímač, ktorý dokáţe digitálny signál obnoviť (opraví chyby po dekódovaní), obsahuje vlastný modulátor a zosilňovač a tým vytvorí úplne nový digitálny signál. Prevádzač alebo opakovač digitálneho signálu nielen zosilňuje digitálny signál, ale tieţ ho kompletne regeneruje. Kvalita výstupného signálu z prevádzača by mala byť podobná kvalite výstupného signálu na vysielači. Čo znamená, ţe aj keď kvalita signálu na vstupe prevádzača kolíše, výstupný signál by mal byť na vysokej kvalitatívnej úrovni a nezávislý : Fázový šum výstupného signálu pochádza len z lokálneho oscilátora daného prevádzača Niekoļko digitálnych prevádzačov môţe byť zapojených v kaskáde bez výraznejšieho zhoršenia, skreslenia signálu. 4.1 Obmedzenia digitálnych prevádzačov Veļkým obmedzením je práve fakt, ţe celkové oneskorenie signálu voči vstupnému môţe byť väčšie ako dĺţka ochranného intervalu. Tým sa stáva prevádzač rušičkou a nemoţno ho pouţiť v sieťach SFN. Signál prijímaný z vysielača nesmie byť ďalej opakovaný, pokiaļ je oneskorenie väčšie ako ochranný interval. Je to tak aj v sieti SFN(8k), s ochranným intervalom 1/4. V tomto prípade musí byť prevádzač pouţitý ako malý vysielač, ktorý je synchronizovaný. 4.2 Výhody pouţitia digitálnych prevádzačov celkové zlepšenie pokrytia a kvality signálu v zatienenej oblasti zvýšenie výstupnej hodnoty MER >33dB 15

teoreticky vďaka oprave FEC a zvýšeniu kvality signálu na výstupe môţu byť prevádzače zaraďované bez obmedzení. Je to výhodné pre oblasti, ako sú údolia. Toto riešenie umoţňuje aj v silne zatienených údoliach zabezpečiť signál s vysokou kvalitou. V silne zatienených miestach, kde nie je prítomnosť signálu, alebo je veļmi slabý, je moţné pouţiť prevádzač bez nutnosti synchronizácie, pritom bude pracovať na rovnakej frekvencii ako sieť SFN. Takýto prevádzač obsahuje internú vyrovnávaciu pamäť, ktorá eliminuje účinky prekrývania symbolov. Analógový prevádzač existujúci signál len zosilní, avšak digitálny prevádzač ho musí regenerovať. Cieļom pouţitia prevádzača je v podstate maximálne zefektívniť vyuţitie frekvenčného spektra a pokrytia signálom. Môţe byť pouţitý aj ako samostatný vysielač malého výkonu v sieti SFN. Obrázok 4-1 Bloková schéma prevádzača 16

5. JEDNOFREKVENČNÉ SIETE (SFN) VYSIELAČOV Pri digitálnom vysielaní je moţné aplikovať frekvenčne veļmi úsporné usporiadanie siete vysielačov. Moţno totiţ vytvoriť sústavu, v ktorej všetky vysielače pouţívajú rovnakú nosnú frekvenciu a vysielajú ten istý multiplex. Takto usporiadaná sieť sa označuje skratkou SFN (Single Frequency Network). Pokiaļ neprekročí vzdialenosť týchto vysielačov hodnotu danú ochranným intervalom, nenastane vzájomné rušenie a sieť je schopná bezchybnej prevádzky (Tabuļka 2). Teoreticky by tak bolo moţné pokryť územie celého štátu niekoļkými programami pri obsadení jedného televízneho kanála. V skutočnosti to však nie je také jednoduché, pretoţe je nutné počítať s tým, ţe sa v mieste príjmu môţe rušivo prejaviť signál omnoho vzdialenejších vysielačov, ktoré majú do daného miesta priaznivé podmienky šírenia signálu. Preto majú siete SFN svoje obmedzenia, no napriek tomu sa s nimi pri plánovaní systému DVB-T počíta. Pomer medzi dĺţkou ochranného impulzu a dobou trvania symbolu Dĺţka ochranného intervalu 8k v móde Ekvivalent vzdialenosti v móde 8k Dĺţka ochranného intervalu 2k v móde Ekvivalent vzdialenosti v móde 2k 1/4 224µs 67,2Km 56 µs 16,8 Km 1/8 112 µs 33,6 Km 28 µs 8,4 Km 1/16 56 µs 16,8 Km 14 µs 4,2 Km 1/32 28 µs 8,4 Km 7 µs 2,1 Km Tabuľka 2 Tabuľka ukazuje závislosť moţnej vzdialenosti vysielačov od zvoleného vysielacieho módu 2k, 8k a ochranného intervalu (5) Aby sieť SFN mohla fungovať, je nutné splniť niekoļko prísnych podmienok. Presnosť frekvencie nosných musí byť v najhoršom prípade 1% ich vzájomnej frekvenčnej vzdialenosti. V systéme 8k je to teda minimálne 11Hz. Multiplex musí byť synchronizovaný s presnosťou najviac 10% ochranného intervalu (teda menej ako 24,6μs). To znamená, ţe rovnaká informácia musí pri všetkých vysielačoch siete vystupovať z vysielacej antény takmer v rovnaký okamih. Bitový tok musí byť identický. Takúto presnosť moţno dosiahnuť len pomocou moderných systémov umoţňujúcich zabezpečenie synchronizácie, z ktorých najvhodnejší je systém GPS (Global Positioning System). Vysielače SFN sú teda priamo na tento druţicový systém naviazané, pričom synchronizácia multiplexu sa dosahuje zaradením vyrovnávacej pamäte, ktorá uvoļňuje 17

informácie na povel odvodený od systému GPS (chová sa teda ako oneskorovacie vedenie s regulovaným oneskorením). Obrázok 5-1 Základná architektúra siete SFN Signál je za kódovačom a multiplexorom synchronizovaný v SFN adaptéri (signálom GPS, vkladaním MIP). Potom sa transportný tok privedie k sieťovému adaptéru, ktorý je vstupom do distribučnej siete. Distribučný signál sa prenáša buď satelitným spojom, rádioreleovým spojom, alebo optickým rozhraním, sieťami ATM. Na strane vysielača je sieťový prijímač distribučného signálu, signál sa synchronizuje signálom GPS. V budiči sa vytvoria nosné signály COFDM, potom nosná frekvencia, ktorá je modulovaná signálom COFDM. Výstupný vysokofrekvenčný signál v analógovej podobe je zosilnený na poţadovanú výkonovú úroveň a potom filtrovaný (filter harmonických, kanálový filter). 18

6. PARAMETRE SLEDOVANÉ U VYSIELAČOV A V SIETI SFN V prípade DVB-T je veļké mnoţstvo parametrov, ktoré je moţné skúmať. Výrobcovia vysielacích a prijímacích zariadení, tieţ operátori, si môţu sami voliť merania a hļadať tolerancie hodnôt, ktoré najlepšie vystihujú ich potreby. Tabuļka Tabuļka 3 obsahuje zoznam parametrov, ktoré uvádza technická príručka ETSI TR 101 290 (2001-05) na meranie parametrov signálu DVB-T, na vysielacej alebo prijímacej strane, prípadne v sieti. Parameter merania Vysielač Sieť Prijímač 1. Meranie v oblasti vf pásma X 1.1 Presnosť nastavenia nosných frekvencií X 1.2 Šírka vf kanála X 1.3 Meranie dĺţky symbolu X 2. Selektivita prijímača X 3. Zachytávací rozsah AFC X 4. Fázový šum vlastných oscilátorov X X 5. Vf/mf výkon (úroveň) signálu X X 6. Šumová úroveň X 7. Vf a mf spektrum X 8. Citlivosť prijímača/dynamický rozsah pre Gaussov kanál X 9. Rovnocenné šumové skreslenie (END) X 10. Rovnocenné šumové skreslenie (ENF) 11. Charakteristika linearity (Shoulder attenuation) X 12. Výkonová účinnosť X 13. Koherentné rušenie X X 14. BER v závislosti od C/N(zmena výst. výkonu vysielača) X X 15. BER v závislosti od C/N (zmena Gaussovej úrovne šumu) X X 16. BER pred Viterbiho dekódovačom X X X 17. BER pred RS (vonkajším dekódovačom) X X X 18. BER za RS (vonkajším dekódovačom) X X 19. Analýza zloţiek I/Q X X 19.1 Meranie MER X X X 19.2 STE (System Target Error) X X 20. Synchronizácia SFN X 21. Odolnosť proti chybám X X X Tabuľka 3 Zoznam meraných parametrov signálu DVB-T, na vysielacej strane, prijímacej strane, v sieti (2) 19

6.1 Presnosť nastavenia nosných frekvencií Spracovanie OFDM signálu si vyţaduje, aby bola na vysielacej strane zabezpečená určitá presnosť nosných frekvencií (vĺn). Presnosť a stabilita frekvencií je nevyhnutná v prípade SFN sietí. Presnosť nastavenia frekvencie nosnej vlny vysielača zistíme zmeraním frekvencií oboch krajných spojitých pilotných nosných pomocou spektrálneho analyzátora. V prípade módu 8k obsahuje signál DVB-T vţdy spojité nosné v strede kanálu (K=3408). Túto frekvenciu je moţné priamo zmerať spektrálnym analyzátorom, ktorý má integrovaný čítač a filter s rozlíšením aspoň 300Hz. Presnosť nastavenia frekvencie vysielača určeného pre siete MFN musí byť lepšia ako 10Hz a pre jednofrekvenčné siete SFN lepšie ako 1Hz. Presné nastavenie je nutné, keď na susednom kanále vysiela iná sluţba, napríklad analógová televízia. Podļa blokovej schémy (Obrázok 3-1) sa meria na rozhraní L,M. 6.2 Kontrola šírky kanála Meranie šírky kanála je vhodné pre overenie presnosti vzorkovacej frekvencie. Na toto meranie sa pouţíva spektrálny analyzátor, meria sa opäť na rozhraní L,M(Obrázok 3-1). Obsadená šírka pásma B OCC COFDM kanála závisí priamo na frekvenčnom rozstupe nosných. Krajné frekvencie sú spojité (kontinuálne) pilotné nosné. Ich frekvencie sa zmerajú a ich rozdiel sa porovná s nominálnou šírkou kanála, presne 7607142,857Hz pre 8MHz kanál. Merací prístroj by mal mať vysokú presnosť a potrebné rozlíšenie (typicky 10x väčšiu ako je poţadovaná presnosť merania). 6.3 Meranie dĺţky symbolu (overenie dĺţky ochranného intervalu) Overenie dĺţky ochranného intervalu je potrebné na overenie samotného modulátora, či vytvára OFDM signál s týmto očakávaným intervalom. Úlohou merania je overiť skutočnú dĺţku ochranného intervalu a porovnať ju s nominálnou. Meranie prebieha v bodoch L, M (Obrázok 3-1), pouţitím spektrálneho analyzátora. Rozptýlené nosné vytvárajú ako keby impulzné spektrum pri kaţdej tretej nosnej v celkovom DVB-T spektre. Ich výskyt je kaţdý štvrtý symbol. Rozdiel frekvencií medzi dvoma súvislými čiarami reprezentujúcimi rozptýlené pilotné nosné určujú obrátenú hodnotu časovej dĺţky štyroch po sebe idúcich DVB-T symbolov. Zmeraním tohto 20

rozdielu a vydelením obrátenej hodnoty číslom 4 získame celkovú dĺţku symbolu T S meraného signálu. Keď od tejto hodnoty odpočítame nominálnu dobu trvania uţitočného symbolu T U, získame hodnotu dĺţky ochranného intervalu. 6.4 Ekvivalentné šumové skreslenie (END Equivalent Noise Degradation) END je najobjektívnejší parameter pre hodnotenie kvality signálu digitálneho vysielača. Tento parameter predstavuje implementačné straty spôsobené skreslením vo vysielači. Do hodnoty END sa premietne väčšina skreslení na vysielači, ako je napr. Fázový šum vlastných oscilátorov, skreslenie v dôsledku nedokonalej amplitúdovej symetrie a nedodrţanie fázového posunu o 90 IQ modulátora (amplitúdová a fázová nerovnováha) a tieţ chyby v samotnom modulátore. END vysielača je definovaný ako rozdiel medzi poţadovaným C/N (pre BER=2.10-4 za Viterbiho dekódovačom na referenčnom prijímači) pri pouţití reálneho a ideálneho vysielača. Referenčný prijímač je taký prijímač, ktorý pre vyššie uvedenú BER vyţaduje C/N o 3 db väčšie neţ je teoretická hodnota uvedená v štandarde EN 300 744 pre Gaussov kanál (C/N) teor : END = 1 (C/N) namer pre BER = 2. 10 4 za Viterbiho dekódovačom 2 (C/N) teor 6.5 Výkonová účinnosť vysielacích zariadení Cieļom tohto merania je overiť energetickú bilanciu DVB-T vysielačov. Účinnosť vysielača je definovaná ako pomer celkového výstupného výkonu DVB-T vysielača k celkovému príkonu vysielacieho zariadenia od vstupu (vstupných obvodov pre spracovanie transportného toku), aţ po obvody spracovania výstupného vf signálu (vrátane všetkých zariadení, ventilačnej jednotky, prípadne napájacieho zdroja) η = P S kw N P kw % P S - výkon vysielača dodávaný do anténnej sústavy N P celkový príkon zariadení potrebných na spracovanie TS aţ po výstupné koncové obvody 21

6.6 Meranie chybovosti BER Chybovosť je povaţovaná za najdôleţitejší parameter pre vyhodnotenie kvality digitálneho signálu. Všeobecne je definovaná ako pomer počtu chybne prijatých symbolov m k celkovému počtu vyslaných symbolov n. BER = m n bezrozmerná veličina a) BER v závislosti od C/N (pri zmene výstupného výkonu vysielača) Meranie má ukázať závislosť chybovosti BER na C/N vzhļadom k danému vysielaču (schopnosť vysielača). Toto meranie môţe slúţiť na vzájomné porovnanie vysielača s teóriou, alebo na porovnanie viacerých vysielačov navzájom. Na rozhraní F (alebo E) sa privedie pseudonáhodná postupnosť. Na vstupe testovacieho prijímača sa vytvoria rôzne hodnoty odstupu C/N superponovaním Gaussovského šumu a chybovosť sa potom meria v bodoch V, alebo U pouţitím merného prijímača na meraní BER. Meranie sa potom opakuje v rozsahu stredného vysielacieho výkonu. V prípade, ţe je moţnosť generovať pseudonáhodnú postupnosť vysielacím zariadením v mieste F alebo E, mala by byť 2 23-1 (definovaná ITU-T odporučením O.151). b) BER v závislosti na C/N (pri zmenách úrovne Gaussovského šumu prijímač) Meranie má ukázať kvalitu prijímača v závislosti BER na meniacom sa odstupe &C/N (postupným pridávaním Gaussovského šumu).na vstup F alebo E rozhrania sa privedie pseudonáhodný signál. Rôzne pomery C/N na vstupe prijímača vytvoríme postupným pridávaním Gaussovského šumu a chybovosť prijatej informácie sa meria pred, alebo za spätným prekladačom prijímača pouţitím meracieho prístroja na meranie digitálnych parametrov. c) BER pred Viterbiho dekódovačom (niekedy označované ako BER pred FEC) Meranie dáva informáciu o chybovosti celej sústavy vysielača, prenosového kanála, prijímača v priebehu vysielania. Meria sa v bode V pred vnútorným dekódovačom (Viterbiho). 6.7 Analýza zloţiek I/Q Analýzou zloţiek I a Q konštelačného diagramu rozumieme meranie modulačnej chybovosti MER (prioritný parameter), potlačenie nosných (CS), amplitúdovú nerovnováhu (AI) a kvadratúrnu chybu (QE). 22

6.7.1 Modulačná chybovosť MER Pre analýzu signálových zloţiek I(t) a Q (t) sa s výhodou pouţíva zobrazenie týchto zloţiek vo forme konštelačného diagramu (Obrázok 3-2). Konštelačný diagram znázorňuje koncové body vektorov modulovaných subnosných vĺn multiplexu OFDM (QPSK alebo M-QAM) v rovine I, Q. Prístroje určené na znázornenie konštelačného diagramu umoţňujú analyzovať signálové zloţky I(t) a Q(t) a znázorniť ich koncové body na displeji meracieho zariadenia. Ideálny stav je keď sa koncové body zobrazujú v strede tolerančného (rozhodovacieho) štvorca, tieto miesta tieţ nazývame ideálnymi pozíciami. Pri vytváraní a prenose signálových bodov prenosovým kanálom dochádza k tomu, ţe sa body zobrazujú mimo stred a v najhoršom prípade mimo dovolenej tolerancie (rozhodovacieho štvorca). Pokiaļ teda padajú signálne zloţky do tolerančného štvorca, je signál ešte s prijateļnou kvalitou, keď sa však signálové body zobrazujú mimo, je signál degradovaný a dochádza k zvyšovaniu chybovosti (kvalita signálu klesá). Parameter, ktorý presne vystihuje kvalitu signálu z hļadiska kvality digitálnej modulácie sa nazýva modulačná chybovosť (MER - Modulation Error Ratio). Definujeme tzv. chybový vektor, ktorý určuje vzdialenosť medzi ideálnou pozíciou (stred štvorca) a aktuálnou (reálnou) pozíciou daného symbolu. Odchýlky môţu byť vyjadrené vektormi v rovine I a Q. Suma kvadrátov absolútnych hodnôt (magnitud) ideálnych symbolových vektorov je podelená sumou kvadrátov symbolových chybných vektorov. Výsledná hodnota MER je potom vyjadrená ako výkonový pomer v db. 6.7.2 Meranie STE (System Target Error) Posunutie stredov koordinátou obláčikov konštelačného diagramu od ideálnych polôh zniţuje šumovú odolnosť systému a zvyšuje sa riziko výskytu rôznych špeciálnych rušení ako amplitúdová nerovnováha (AI), alebo kvadratúrna chyba (QE). STE teda indikuje celkové skreslenie prenášaných dát. Pre kaţdý z M symbolových bodov konštelačného diagramu sa určuje vzdialenosť d i medzi teoretickým bodom a bodom, ktorý je v určitej vzdialenosti od stredu rozhodovacieho štvorca. Vzdialenosť a smer je určený vektorom d i, ktorý nazývame TEV (Target Error Vector). 23

6.7.3 Amplitúdová nerovnováha (Amplitude Imbalance) Signály QAM s amplitúdovou nerovnováhou generujú konštelačný diagram, kde horizontálne a vertikálne rozloţenie dvojíc I/Q hodnôt nie je rovnaké. Príkladom, môţe byť prípad, kedy je horizontálne rozloţenie väčšie ako vertikálne rozloţenie. Páry I/Q hodnôt nie sú v strede rozhodovacieho štvorca. Metóda spočíva v tom, ţe sa spočítajú hodnoty úrovní v I a v Q zo všetkých bodov konštelačného diagramu pri eliminovaní všetkých ostatných vplyvov. Amplitúdová nerovnováha je daná vzťahom : AI = v 2 v 1 1. 100% kde v 1 = min(v I, v Q ) a v 2 = max(v I, v Q ) 6.7.4 Kvadratúrna chyba (Quadrature Error) Fázy dvoch nosných napájajúce I a Q modulátory musia byť ortogonálne. V prípade, ţe ich fázový posun nie je 90, vznikne skreslenie konštelačného diagramu. Hodnota kvadratúrnej chyby sa získava z fázového rozdielu Δφ = φ 1 φ 2. Po eliminovaní všetkých ostatných vplyvov a konvertovaní do rozmeru stupňov sa dá vyjadriť vzťahom : QE = 180 π φ 1 φ 2 6.8 Celkové oneskorenie signálu Celkové oneskorenie medzi vstupným transportným tokom MPEG vysielača a výstupným tokom MPEG merného prijímača získame meraním času potrebného na to, aby sa stretli vstupné a výstupné vzorky. Meria sa na rozhraní A, M (Obrázok 3-1). Iná metóda na meranie oneskorenia je spustenie vysielača do testovacieho reţimu, kedy výskyt MIP (Mega Initialization Packet) na vstupe transportného toku vytvára tzv. preklápací impulz. Pri začiatku ďalšieho mega rámca modulátor vysiela nulový symbol skôr ako normálne dáta. Oneskorenie medzi týmto impulzom a nulovým paketom sa potom meria ako oneskorenie signálu. 24

6.9 Parametre sledované v SFN sieti Odolnosť systému proti chybám znamená odolnosť digitálneho prenosu od vstupu MPEG-2 transportného toku do DVB systému aţ po výstup MPEG-2 transportného toku z tohto systému. Meria sa na rozhraniach A, Z, M (meranie na vysielači), N (meranie v teréne). Meranie sa skladá zo zisťovania nasledujúcich chýb : chybné sekundy (ES) - Errored Seconds, alebo chybný časový interval (ETI), niekoļko chybných sekúnd (SES) Severely Errored Seconds, alebo niekoļko chybných časových intervalov (SETI Severely Errored Time Interval). 6.9.1 Zhodnotenie odolnosti systému Na vyhodnotenie parametrov určujúcich odolnosť systému je potrebné pouţiť merací interval MI (Tabuļka 4). Dĺţka meracieho intervalu (MI) Aplikácia 5s pre analýzu mobilného príjmu meranie pokrytia, doporučený minimálny merací 20s interval pre porovnanie prijímačov 5minút moţné rozlíšenie pre 1 hodinovú analýzu 1hodina moţné rozlíšenie pre dennú analýzu fluktuácií Tabuľka 4 Príklady meracich intervalov MI Celkovo je odolnosť definovaná ako pomer počtu správnych udalostí k celkovému počtu časových intervalov T v priebehu meracieho intervalu MI. Odvodené parametre sú definované takto : Pomer chybných sekúnd Errored Second Ratio (ESR), alebo pomer chybných intervalov Errored Time Interval Ratio (ETIR), Pomer niekoļkých chybných sekúnd Severely Errored Second Ratio (SESR), alebo pomer niekoļkých chybných časových intervalov Severely Errored Time Interval Ratio (SETIR). 25

7. ZÁVER V úvodnej časti som v krátkosti spomenul vznik konzorcia DVB, ktoré stojí za vývojom DVB-T. Sú tam zhrnuté základné charakteristiky, výhody digitálneho vysielania, jednotlivé módy pri určovaní základnej architektúry siete a dôvody zavádzania. Tretia kapitola je venovaná opisu vysielača, jeho jednotlivých častí, popisu funkcií a činnosti jednotlivých blokov. V závere kapitoly je v skratke uvedený zoznam najdôleţitejších parametrov vysielača, ktoré ho charakterizujú, pouţitie a pracovné podmienky. Štvrtá časť je zameraná na TV prevádzače, určenie základných podmienok pre prácu v sieťach SFN, prípadne MFN. Ďalej som uviedol podmienky pre správne fungovanie vysielačov v jednofrekvenčnej sieti SFN. V závere časti som uviedol parametre merané na vysielačoch a prijímačoch vysielania DVB-T. 26

8. ZOZNAM POUŢITEJ LITERATÚRY 1. DVB. Webová prezentácia skupiny DVB. [Online] www.dvb.org. 2. Legíň Martin. Televizní technika DVB-T. Praha : BEN - technická literatúra, 2007. 3. Wikipedia. DVB-T. [Online] www.wikipedia.org. 4. Ing. Gregora Pavel; Ing. Vít Vladimír. TELEVIZNÍ TECHNIKA - zařízení pro přenos a vysílání televizního signálu. BEN - technická literatura, 2000. 5. Valentin, Roberto. DVB-T Digital Terrestrial Broadcasting. [PDF dokument] 6. Výskumný ústav spojov. Záverečná správa riešenia výskumného projektu "Prístup verejnosti ku komunikačnej infraštruktúre informačnej spoločnosti". Banská Bystrica, 2003. ČESTNÉ VYHLÁSENIE Vyhlasujem, ţe som zadanú bakalársku prácu vypracoval samostatne, pod odborným vedením vedúceho bakalárskej práce : doc. Ing. Ján Dúha, PhD., a pouţíval som len literatúru uvedenú v práci. Súhlasím so zapoţičiavaním bakalárskej práce. V Ţiline dňa :... podpis študenta 27