Home Λίστα μελών Υποστήριξη Δωρεάν περιεχόμενο Επικοινωνία Στατιστικά στοιχεία Downloads RSS / XML About
Κατηγορία: Αρθρογραφία SMATV
Πολυπλεξία προγραμμάτων με διαμόρφωση QAM

Η επίγεια ψηφιακή τηλεόραση αναπτύσσεται με μία διαφορετική διαμόρφωση σε σχέση με αυτή που γνωρίσαμε ως τώρα στην δορυφορική (QPSK). Η διαμόρφωση αυτή δεν είναι καινούργια ανακάλυψη για την μεταφορά τηλεοπτικών προγραμμάτων αλλά ήδη χρησιμοποιείται από τα περισσότερα data modems χαμηλής και υψηλής ταχύτητας (από το παλαιό πλέον πρωτόκολλο V.34 μέχρι και τα σημερινά DSL modems.). Στην τηλεόραση έχει εφαρμοστεί ως μέσο μεταφοράς πολλαπλών προγραμμάτων σε ένα τηλεοπτικό κανάλι των 7 ή 8 MHz με την χρήση ειδικών μονάδων μετάλλαξης . Η μετάλλαξη επιτυγχάνεται μεταξύ της QPSK διαμόρφωσης της δορυφορικής τηλεόρασης, και της QAM στην επίγεια.

Quadrature Amplitude Modulation
Η λειτουργία της QAM διαμόρφωσης είναι γενικά κάτι αρκετά απλό. Η φιλοσοφία είναι η εξής : διαμορφώνεται μία ημιτονοειδής φέρουσα σε πλάτος και φάση. Κάθε σύμβολο (symbol) είναι ένας συγκεκριμένος συνδυασμός τιμής πλάτους και φάσης. Το αποτέλεσμα της διαμόρφωσης δεν είναι ένα σήμα μίας συχνότητας αλλά ένας συνδυασμός συχνοτήτων. Το εύρος συχνοτήτων ενός QAM σήματος εξαρτάται από την ροή των δεδομένων (symbol rate). Για παράδειγμα μία ροή δεδομένων της τάξης των 3200 symbols/sec απαιτεί περίπου 3,2KHz εύρος συχνοτήτων. Το πρωτόκολλο V.34 των γνωστών σε όλους τηλεφωνικών modems κάνει χρήση της κεντρικής φέρουσας με συχνότητα 1959 Hz και απαιτεί ένα εύρος 3430Ηz για να επιτύχει την ταχύτητα μεταφοράς 3430symbols/sec. Έτσι το εύρος συχνοτήτων που κάνει χρήση είναι από 244KHz μέχρι και 3674KHz. Στην ψηφιακή τηλεόραση η QAM διαμόρφωση αναλύεται ως εξής. Ο διαμορφωτής δέχεται μία ροή δεδομένων και το διαιρεί σε 2 μισής ταχύτητας ροές οι οποίες ονομάζονται I και Q. Η ροή I είναι ένα κατά πλάτος διαμορφωμένο σήμα πάνω στη φέρουσα αναφοράς ενώ η ροή Q είναι και αυτό ένα κατά πλάτος διαμορφωμένο σήμα πάνω στην ίδια φέρουσα με διαφορά φάσης 90 μοιρών. Για το λόγο αυτό η ροή I χαρακτηρίζεται «ως σε φάση» (In-Phase) και η ροή Q ως τετραφωνική συνιστώσα (Quadrature component). Οι δύο αυτές συνιστώσες I και Q έρχονται σε μίξη (συνήθως από ένα διαχωριστή αντεστραμμένο).

Λόγω της μεγάλης απόδοσης η διαμόρφωση QAM είναι πολύ διαδεδομένη στην ψηφιακή επικοινωνία. Έχει θεωρηθεί ως standard τεχνολογία για την ενσύρματη και ασύρματη μετάδοση εικόνας , ήχου , φωνής και δεδομένων. Όπως σε κάθε διαμόρφωση έτσι και στην QAM υπάρχουν αρκετά επίπεδα εκπομπής. Κάθε n-bit (σύμβολο) τοποθετείται επάνω σε ένα 2n κομμάτι ενός 2 διαστάσεων σήματος εκπομπής ο οποίος αναφέρεται ως 2n –QAM διαμόρφωση. Κάθε σύμβολο λοιπόν έχει x και y συντεταγμένες. Αν λοιπόν θέλουμε να επιτύχουμε το πρώτο επίπεδο εκπομπής 22 – QAM (4-QAM) τότε οι ροές δεδομένων I και Q διαμορφώνονται ως ένα απλό σήμα θετικό και αρνητικό μίας φέρουσας. Σε αυτή την περίπτωση λοιπόν το αποτέλεσμα θα μπορούσε να αποτυπωθεί στο χαρτί όπως στην εικόνα δεξιά.
Αναφερόμαστε σε αυτό το επίπεδο διαμόρφωσης ως πρότυπο. Τα X αναπαριστάνουν την θέση στης φέρουσας ενώ τα 00,01,10,11 αναπαριστούν την «λογική» (ψηφιακή) μετάφραση της θέσης της αυτής. Αντιλαμβανόμαστε λοιπόν ότι με κάθε διαμόρφωση της φέρουσας μπορούμε να στείλουμε 2 bit πληροφορίας. Στην περίπτωση που θέλουμε να επεκταθούμε σε πιο υψηλό επίπεδο διαμόρφωσης της φέρουσας (π.χ 24 – QAM δηλαδή 16-QAM) οι I και Q συνιστώσες υποβάλλονται σε ένα πολλαπλό επίπεδο διαμόρφωσης με 4 μέρη των 2 bit η κάθε μία. Αν υποθέσουμε ότι τα επίπεδα αυτά για εμάς είναι -1, -1/3 , +1/3 και + 1 dbm τότε για ένα μικρό κομμάτι του χρόνο η διαμορφωμένη φέρουσα θα μπορούσε να έχει την παρακάτω μορφή της εικόνας παρακάτω:

 

Αν πάρουμε της ροές δεδομένων I και Q και τις φέρουμε σε μίξη τότε μπορούν να αποτυπωθούν όπως παρακάτω (εικόνα 4). Σε αντικατάσταση των X πλέον της εικόνας 2 έχουμε ένα 4 bit συνδυασμό για κάθε θέση της φέρουσας. Η επίδραση του θορύβου στην διαμόρφωση QAM Ο θόρυβος επιδρά αρνητικά στις διαμορφώσεις κατά πλάτος και φάση μετακινώντας την φέρουσα από την πραγματική της θέσης. Υπάρχει ένα ανώτατο όριο ανοχής παρουσίας θορύβου για κάθε σημείο της φέρουσας. Θεωρείται ότι η φέρουσα περιέχει περισσότερο θόρυβο, όταν η κάθε διαμόρφωσή της θα έχει απόκλιση από την πραγματική έως ότου τελικά ο δέκτης ανακριβώς να ερμηνεύσει το 0110 ως 0100. Υπάρχουν κάποιοι τρόποι για να αντιμετωπιστεί το φαινόμενο αυτό. Ένας από αυτούς είναι να περιοριστούν οι συνεχείς μεταπηδήσεις από μία διαμόρφωση της φέρουσας σε μία άλλη χρησιμοποιώντας διαφορετική μέθοδο κωδικοποίησης. Παραδείγματος χάριν στο ανωτέρω παράδειγμα, εάν η τελευταία τιμή της φέρουσας ήταν 1010, να έχουμε έναν κανόνα ότι η μόνη πιθανή επόμενη αξία στο αμέσως χαμηλότερο τεταρτημόριο θα μπορούσε να είναι 0110. Έτσι ο δέκτης θα έβλεπε 0100 και θα το διόρθωνε σε 0110. Μπορεί αυτό να φαίνεται ότι έτσι γυρνάμε πίσω από την διαμόρφωση 16-QAM στην διαμόρφωση 4-QAM, όμως στην πραγματικότητα περιορίζει την ροή δεδομένων μόνο κατά 33% αν εφαρμοστεί ο κατάλληλος κώδικας. Οι περισσότεροι κατασκευαστές βέβαια κάνουν χρήση πιο περίπλοκων διαδικασιών διόρθωσης λαθών που επιφέρουν ακόμα μικρότερη μείωση στην αληθινή ροή πληροφορίας. Συμπερασματικά να αναφέρουμε ότι τα μικρότερα επίπεδα διαμόρφωσης QAM μεταφέρουν λιγότερη πληροφορία αλλά είναι και λιγότερο ευάλωτα στον θόρυβο. Η μέτρηση που έχει καθιερωθεί για το επίπεδο θορύβου στην διαμόρφωση QAM δεν είναι το γνωστό BER (Bit Error Rate) αλλά το MER (Modulation Error Rate). Η μέτρηση είναι απαραίτητη για μία σωστή λήψη ενώ η τιμή της έχει σχέση με τον τύπο της διαμόρφωσης που μετρά (16, 32, 64 QAM…). Οι τιμές κυμαίνονται από 35db για μία πολύ ποιοτική λήψη, έως και 23 db για μία οριακή. Διανομή QPSK προγραμμάτων με επαναδιαμόρφωση QAM Ο τρόπος διανομής αυτός είναι το ψηφιακό ισοδύναμο της μετατροπής των αναλογικών FM δορυφορικών προγραμμάτων σε AM VSB διαμόρφωση. Τα ψηφιακά δορυφορικά προγράμματα μεταλλάσσονται από QPSK διαμόρφωση, σε 16 , 32 ή 64 QAM, διαμόρφωση η οποία εκμεταλλεύεται πολύ καλύτερα το φάσμα αυξάνοντας την απόδοση. Η τεχνολογία αυτή αναπτύχθηκε για τα μεγαλύτερα καλωδιακά δίκτυα (CATV) αλλά τελικά χρησιμοποιήθηκε και στα μικρά κτιριακά δίκτυα (SMATV). Είναι εξολοκλήρου ψηφιακή τεχνική και συνεπώς δεν μπορούμε να την χρησιμοποιήσουμε για διανομή αναλογικών προγραμμάτων. Το φάσμα της δορυφορικής τηλεόρασης σε επίπεδο διαμόρφωσης QPSK έχει την παρακάτω μορφή

Από το δορυφορικό φάσμα έχουμε να επιλέξουμε κάποια transponders προς αναμετάδοση στο καλωδιακό δίκτυο. Τα transponders αυτά μπορεί να προέρχονται είτε από την οριζόντια είτε από την κάθετη πόλωση, είτε όμως και από άλλο δορυφόρο. Για το λόγο αυτό η εγκατάσταση ξεκινά επιλέγοντας τις τροχιακές θέσεις οι οποίες μας ενδιαφέρουν και από τις οποίες θα επιλέξουμε κάποια προγράμματα προς αναμετάδοση. Αυτό που πρέπει αν σημειωθεί είναι ότι ο δορυφορικός δέκτης IRD , αντικαθίσταται από ένα QAM τερματικό δέκτη. Ο δέκτης αυτός είναι πρέπει να έχει υποδοχή Common Interface για τα κρυπτοποιημένα προγράμματα τα οποία αναμεταδίδονται χωρίς επεξεργασία. Αφού εγκαταστήσουμε τα απαραίτητα κάτοπτρα για την λήψη των τροχιακών θέσεων, τοποθετούμε από ένα Quad LNB σε κάθε ένα από αυτά έτσι ώστε να έχουμε όλους τους συνδυασμούς περιοχής συχνοτήτων και πόλωσης. Αν οι μονάδες transmodulator που θα κάνουμε χρήση έχουν δυνατότητα IF OUT για επόμενη μονάδα τότε δεν θα χρειαστούμε την μονάδα διακλάδωσης (Satellite IF Distribution) η οποία φαίνεται στην εικόνα δεξιά.

Στην συνέχεια τοποθετούμε τις μονάδες μετάλλαξης οι οποίες είναι ισάριθμες των αναμεταδοτών που θέλουμε να μεταδώσουμε στο καλωδιακό σύστημα . Οργανώνουμε τις μονάδες ανά ομάδες έτσι ώστε να είναι όμορες εκείνες που θα κάνουν λήψη από την ίδια περιοχή συχνοτήτων την ίδια πόλωση και δορυφόρο. Όλες αυτές οι μονάδες γεφυρώνονται μεταξύ τους έτσι ώστε να έχουν όλες λήψη από την ίδια έξοδο ενός Quad LNB. Στην συνέχεια ενώνουμε τις υπόλοιπες ομάδες transmodulator και τις θέτουμε σε λειτουργία. Κάθε μονάδα θα ρυθμιστεί έτσι ώστε να κάνει λήψη ενός αναμεταδότη, ενώ θα ρυθμιστεί επίσης κατάλληλα για την συχνότητα του καναλιού στο οποίο θα εκπέμψει το ψηφιακό πακέτο. Συνήθως οι μονάδες αυτές διαθέτουν δύο εξόδους έτσι ώστε να μην είναι απαραίτητο ούτε το τελικό RF combiner της φωτογραφίας. Όλοι οι πομποί γεφυρώνονται και δίνουν μία συνολική έξοδο η οποία μπορεί να υποβληθεί σε επιπλέον επεξεργασία εάν αυτό είναι απαραίτητο. Το φάσμα των ελεύθερων συχνοτήτων ξεκινά από τους 50 MHz και φτάνει το 850MHz..

Δυστυχώς οι απώλειες των καλωδίων είναι εντελώς διαφορετικές στην αρχή και στο τέλος τους φάσματος. Αν λοιπόν κληθούμε να εκπέμψουμε διάσπαρτα μέσα στο φάσμα λόγω δεσμευμένων καναλιών από την επίγεια τηλεόραση , τότε είναι απαραίτητη μία επιπλέον επεξεργασία ισοστάθμισης των καναλιών που θα χρησιμοποιηθούν για την επανεκπομπή των δορυφορικών προγραμμάτων. Έτσι είναι λογικό ότι θα πρέπει αρχικά να γίνει μία έρευνα όσον αφορά την αύξηση της απώλειας του καλωδίου μεταφοράς, ελέγχοντας με μία γεννήτρια θορύβου όλο το φάσμα συχνοτήτων και σημειώνοντας τις απώλειες του καλωδίου στις συχνότητες που επιλέξαμε για εκπομπή. Στη συνέχεια μειώνουμε κατάλληλα το επίπεδο εξόδου του κάθε transmodulator έτσι ώστε στις πρίζες που είναι περίπου στα 2/3 της τελικής απόστασης (στην περίπτωση που το καλωδιακό σύστημα είναι ολόκληρο σειριακό) να έχουν ισοσταθμισμένα σήματα. Στην συνέχεια αν απαιτείται προσθέτουμε ένα τελικό ενισχυτή ευρείας περιοχής για επιπλέον ενίσχυση (σε αυτή την περίπτωση βέβαια πιθανόν να χρειαστεί ένας επιπλέον έλεγχος της ισοστάθμισης των καναλιών). Στην εικόνα 8 βλέπουμε ένα block από transmodulators μίας εταιρίας η οποία διαθέτει και τον κατάλληλο programmer με απευθείας σύνδεση USB επάνω στα transmodulators για την γρήγορη ρύθμισή τους όσον αφορά την λήψη, την εκπομπή και το επίπεδο εξόδου της κάθε μονάδας.

Αν υποθέσουμε ότι όλο το φάσμα (50-850MHz) είναι ελεύθερο προς χρήση, τότε μπορούμε να υπολογίσουμε ότι υπάρχει η δυνατότητα εκπομπής τουλάχιστον 100 καναλιών (πακέτα προγραμμάτων). Στο μέλλον που θα υπάρξει η πιθανότητα τηλεχειρισμού των μονάδων μετάλλαξης από τον χρήστη, θα είναι δυνατόν ο χρήστης είναι «κλειδωμένος» σε μία συχνότητα και να παρακολουθεί ανάλογα με τις ανάγκες του κάθε φορά και διαφορετικό πακέτο προγραμμάτων. Αυτό είναι ιδιαίτερα χρήσιμο σε περιπτώσεις ξενοδοχειακών συστημάτων και μικρών καλωδιακών δικτύων. Το μοναδικό μειονέκτημα της χρήσης διαμόρφωσης QAM είναι όπως είπαμε και παραπάνω η ανάγκη αλλαγής τους δέκτη λήψης με ένα δέκτη QAM. Τον τελευταίο καιρό όμως με την έλευση της διαμόρφωσης QAM στην επίγεια ψηφιακή τηλεόραση (θέτοντας στην ουσία στο περιθώριο την διαμόρφωση COFDM), η αγορά ενός δέκτη QAM αποτελεί τελικά κάποια επένδυση και για το μέλλον. Στο Λονδίνο, που είναι και από τις πρώτες πόλεις της Ευρώπης που διαθέτουν επίγεια ψηφιακή τηλεόραση υπάρχουν 4 πολυπλεγμένες φέρουσες QAM, Οι δύο πρώτες φιλοξενούν τα free view κανάλια του BBC σε διαμόρφωση 16-QAM ενώ η τρίτη και η τέταρτη όλα τα υπόλοιπα ιδιωτικά κανάλια (μεταξύ των οποίων είναι και τα ITV, Channel 4 & 5) σε διαμόρφωση 64-QAM. Ελπίζουμε κάποια στιγμή να δούμε κα στην χώρα μας το QAM στην επίγεια τηλεόραση έτσι ώστε να έχουμε ψηφιακή ποιότητα εικόνας και περισσότερα προγράμματα στους δέκτες μας.

Home Page
  Εκτύπωση     Αποστολή     Σχολιασμός  
Το άρθρο αυτό δεν έχει σχολιαστεί από κανέναν επισκέπτη
Γράψτε το σχόλιο σας
Τίτλος σχολίου

Κυρίως μήνυμα

Ονοματεπώνυμο

e-mail



Παρακαλώ συμπληρώστε το εξαψήφιο κείμενο
όπως το βλέπετε στην εικόνα (πεζά / κεφαλαία).



Για να εμφανιστούν τα σχόλια σας, θα πρέπει να εγκριθούν από τους αρμόδιους διαχειριστές του web site.
SMATV

  Εφαρμογή της IPTV σε κεντρική εγκατάσταση.

  DiSEqC: ένα σύστημα «πολλών… επιπέδων»

  Λήψη ψηφιακών υπηρεσιών και μετρήσεις με πεδιόμετρο

Σύνθετη αναζήτηση
Χρήστης:
Κωδικός:
Αυτή την στιγμή υπάρχουν on-line οι παρακάτω χρήστες
Διαχειριστές 0
Επισκέπτες 66
Σύνολο Χρηστών 66
Current language: Greek Select Language: English
Επανασυντονισμός δέκτη

  
Δ Τ Τ Π Π Σ Κ
25 26 27 28 29 30 1
2 3 4 5 6 7 8
9 10 11 12 13 14 15
16 17 18 19 20 21 22
23 24 25 26 27 28 29
30 31 1
2
3
4
5
Προσωπικά δεδομένα : Όροι χρήσης
© Sat.gr. All rights reserved. 2007