Pomiary sygnałów DVB-T2 i DVB-S/S2 w instalacjach telewizyjnych

Technika pomiaru sygnału naziemnej telewizji cyfrowej DVB-T2 nie różni się zbytnio od pomiaru sygnału w standardzie DVB-T. Wynika to bezpośrednio z charakterystyki częstotliwościowej obu typów sygnału. Ze względu na to, że sygnał cyfrowy COFDM to tak naprawdę kilka tysięcy ortogonalnych podnośnych zmodulowanych w QAM, aby prawidłowo zmierzyć jego poziom należy dokonać pomiaru gęstości mocy całego kanału o szerokości 7 MHz w paśmie VHF lub 8 MHz w paśmie UHF. Do kompresji audio/wideo w sygnale DVB-T2 przyjęto standard kompresji H.265/HEVC. System DVB-T wykorzystywał standard MPEG-4 (H.264/AVC). Ta podstawowa różnica ma kluczowe znaczenie w momencie, gdy decydujemy się na pomiar sygnału cyfrowego miernikiem umożliwiającym podgląd danego kanału. W przypadku kiedy miernik nie posiada wbudowanego dekodera wideo HEVC (H.265), a umożliwia pomiar DVB-T2, nie zobaczymy podglądu danego kanału na wyświetlaczu miernika, a jedynie sam pomiar.

Na rynku instalacji telewizyjnych spotkać możemy różnej jakości mierniki. Od najtańszych i najprostszych wskaźników pokazujących kolejno zapalające się diody informujące o sile danego sygnału po mierniki mierzące najważniejsze parametry sygnału cyfrowego bez/z podglądem danego kanału. Dodatkowo, dużą zaletą korzystania z profesjonalnego urządzenia pomiarowego jest wydany przez producenta certyfikat kalibracji. Dokument ten wydawany w procesie produkcji miernika potwierdza zachowanie spójności pomiarowej. Jest to dokument wydawany tylko dla fabrycznie nowych przyrządów pomiarowych.

Poziom sygnału RF Level wyrażony w dBμV to nie jedyny parametr, jaki wziąć należy pod uwagę podczas wykonywania pomiarów cyfrowej telewizji naziemnej jak i satelitarnej. Równie ważnymi, o ile nie ważniejszymi, są współczynnik błędu modulacji MER (Modulation Error Ratio), Link Margin oraz bitowa stopa błędów BER (Bit Error Rate).

Współczynnik błędu modulacji MER - MER traktować można nie jako miarę jakości sygnału, ale jako miarę marginesu, jaki pozostawia nam instalacja do całkowitego zaniku sygnału. Pominięcie tego parametru podczas pomiarów może zaowocować szeregiem niespodzianek, z których najpopularniejszą jest okresowy zanik sygnału cyfrowego spowodowany np. przez przejeżdżającą obok ciężarówkę lub gorszą pogodę. Zapewnienie marginesu bezpieczeństwa (odpowiednio dużego odstępu od klifu) poprzez pomiar MER, pozwoli uniknąć tego typu sytuacji. Typowe oraz minimalne wartości parametru MER dla uzyskania prawidłowego odbioru uzależnione są od technik modulacji. Dla modulacji 256-QAM za wartość minimalną przyjąć należy 28,5 dB, z kolei wartości typowe to 31,5 dB i wyżej.

Link Margin - Link Margin to miara wskazująca margines bezpieczeństwa (odpowiednio dużego odstępu od klifu) poprzez pomiar MER. Gdy Link Margin jest równy lub bliski zeru, dekoder nie jest w stanie odzyskać utraconych danych, co skutkuje utratą sygnału. Wysoki Link Margin jest ważny, ponieważ zapewnia tolerancję sygnału na czynniki degradujące, takie jak zakłócenia czy starzenie się instalacji. Podczas pomiarów telewizji naziemnej czy satelitarnej, należy zwracać uwagę nie tylko na MER, ale również na Link Margin. Granica pomiędzy sygnałem idealnym a jego zupełnym brakiem jest bardzo wąska. Dlatego nawet w przypadku niewielkiej degradacji sygnału, na ekranie telewizora można zaobserwować artefakty i zamrożenia obrazu. Im wyższa jego wartość, tym większa tolerancja sygnału na degradujące go elementy. Odpowiednio ustawiony wzmacniacz, wysokiej jakości okablowanie, minimalna liczba połączeń pośrednich i inne dobre praktyki zapewnią Link Margin, co zabezpieczy instalację przed przyszłymi skutkami utraty sygnału.

Bitowa stopa błędów BER - Czwartym istotnym parametrem, który należy wziąć pod uwagę podczas dokonywania pomiarów sygnału naziemnej telewizji cyfrowej jest BER. Parametr ten znany doskonale wszystkim instalatorom anten satelitarnych ilustruje jakość odbieranego sygnału. Mówi o tym jaka cześć bitów, które docierają do odbiornika została przekłamana na skutek występujących w kanale transmisyjnym zakłóceń i interferencji. Istnieje kilka rodzajów współczynnika BER. Pomimo, że z punktu widzenia wykonawcy instalacji interesujący jest tylko jeden z nich - bBER - warto mieć świadomość tego, co jest w stanie zmierzyć miernik (większość urządzeń pomiarowych oferuje pomiar dwóch rodzajów bitowej stopy błędów BER). Sygnał cyfrowy przed przesłaniem poddawany jest kodowaniu nadmiarowemu. Oznacza to, że oprócz użytecznych informacji nadajnik wysyła również bezużyteczne, z punktu widzenia odbiorcy dane, pozwalające na naprawę przekłamanych po drodze bitów. O liczbie tych bitów decyduje parametr FEC (Forward Error Correction). Najczęściej wynosi on 3/4 lub 5/6, co oznacza odpowiednio 25% lub 17% danych nadmiarowych w stosunku do całego przesyłanego sygnału. Oczywiście im większy FEC, tym mniej błędów otrzymamy po stronie odbiornika. Należy mieć jednak na uwadze fakt, że zbyt duże wartość tego parametru powodować mogą niepotrzebne ograniczenia przepustowości danego kanału transmisyjnego. W pierwszej kolejności w odbiorniku sygnał poddawany jest procesowi dekodowania, a następnie korekcji błędów Viterbiego, w której do eliminacji błędów są wykorzystywane dane nadmiarowe. Sygnał po korekcji charakteryzuje się znacznie mniejszą liczbą błędów. Sygnały przed i po korekcji Viterbiego to dwa różne sygnały z punktu widzenia liczby występujących w nich błędów.

W poniższych tabelach podano przykładowe wartości pomiaru parametru MER zarówno dla naziemnej telewizji cyfrowej DVB-T2 jak i telewizji satelitarnej DVB-S/S2.

Modulacja	Parametr	MER FEC 2/3	MER FEC 3/4	MER FEC 5/6	Link Margin
DVB-T2 256 QAM	Min	25	26,5	28,5	3
DVB-T2 256 QAM	Typowa	28	29,5	31,5	6

W powyższej tabeli przedstawione zostały minimalne oraz typowe wartości parametru MER, w zależności od typu modulacji dla naziemnej TV cyfrowej DVB-T2.

Modulacja	Parametr	MER FEC 2/3	MER FEC 3/4	MER FEC 5/6	Link Margin
DVB-S QPSK	Min.	9	10	11	3
DVB-S QPSK	Typowa	12	13	14	6
DVB-S2 8PSK	Min.	11	12	13	3
DVB-S2 8PSK	Typowa	14	15	16	6

W powyższej tabeli przedstawione zostały minimalne oraz typowe wartości parametru MER, w zależności od typu modulacji dla satelitarnej TV cyfrowej DVB-S/S2.

Oprócz pomiaru poszczególnych parametrów cyfrowych sygnałów telewizyjnych, które mają istotny wpływ na poprawne wykonanie i działanie instalacji RTV/SAT, jednym z podstawowych kryterium przy wyborze miernika jest prostota obsługi i funkcjonalność. Z pewnością dużo wygodniejszym urządzeniem będzie miernik mający jedno wejście wspólne dla sygnałów DVB-T2 oraz DVB-S/S2. Rozwiązanie to pozwala wyeliminować uciążliwe przełączanie bądź przekładanie kabla przy pomiarze bezpośrednio z multiswitcha. Kolejną ważną funkcją jest pomiar sygnału RF w bardzo szerokim zakresie, co pozwala wyeliminować problem z przesterowaniem sygnału na poszczególnych elementach w instalacji jak i samego miernika.

Na powyższych screenach pokazany został pomiar sygnału naziemnej telewizji cyfrowej DVB-T2 oraz telewizji satelitarnej DVB-S2 (Satelita HotBird 13.0E, Transponder 11508 V). Widzimy główne parametry: POWER (poziom sygnału RF), margines szumu (Noise Margin), współczynnik błędu modulacji (MER), błędy przed korektą Viterbiego (CBER) i po (VBER). Wszystkie pomiary przedstawione są na jednym ekranie. Analizator rozkładu widma szczególnie w TV naziemnej pozwala na wizualizację silnych, zakłócających sygnałów LTE (funkcja umożliwiająca porównanie w czasie rzeczywistym), które mogą negatywnie wpłynąć na jakość sygnału DVB-T2, powodując interferencje i zakłócając prawidłowy odbiór naziemnej telewizji cyfrowej.

Wzmacniacze kanałowe pełnią ważną funkcję w każdej zbiorczej instalacji telewizyjnej. Montowane są na wejściu instalacji w celu wzmocnienia i wyrównania wszystkich multipleksów DVB-T2. Sama konfiguracja wzmacniacza kanałowego jest prosta i dosyć intuicyjna. Zazwyczaj wzmacniacze kanałowe konfigurowane są przy pomocy pokrętła (przycisków) zlokalizowanego na przedniej obudowie urządzenia lub przy pomocy dowolnego urządzenia mobilnego wyposażonego w system Android (ewentualnie komputer z systemem Windows). Wybór sposobu konfiguracji uzależniony jest od producenta danego produktu. Dobra praktyka instalatorska w pierwszej kolejności zaleca pomiar sygnału telewizji naziemnej DVB-T2 mierzonego bezpośrednio z anteny, a następnie pomiar tego sygnału dla każdego multipleksu na wyjściu wzmacniacza. Idealnym rozwiązaniem jest skorzystanie z certyfikowanego miernika sygnału telewizyjnego marki ALPSAT AS07STCA-4K R10206.

Na powyższym zdjęciu został zaprezentowany pomiar naziemnej telewizji cyfrowej DVB-T2/HEVC miernikiem ALPSAT AS07STCA-4K R10206 na wyjściu wzmacniacza kanałowego PROFINO Revolution 6711 R89062 dla przykładowego kanału 23 w paśmie UHF. Analogiczny pomiar należy wykonać dla pozostałych MUX-ów w instalacji. W takiej sytuacji najlepszym rozwiązaniem jest skorzystanie z analizatora widma sygnału lub funkcji Tilt Limit, która umożliwia słupkowy pomiar do 12 MUX-ów naziemnej TV cyfrowej. Na wzmacniaczu został ustawiony poziom wyjściowy RF 90 dBuV dla każdego z 5 multipleksów. Taki poziom sygnału RF w zupełności wystarcza do rozprowadzenia i poprawnego odbioru na kilkadziesiąt odbiorników w instalacji.

Porównanie najważniejszych funkcji mierników typu COMBO do pomiarów naziemnej telewizji cyfrowej DVB-T2 oraz satelitarnej DVB-S/S2.


Kod	R10155	R10206	R10210
Certyfikat kalibracji	NIE	TAK	NIE
Analizator widma	NIE	TAK	TAK
Analizator widma sygnału w czasie rzeczywistym do wykrywania zakłóceń z sygnałów mobilnych	NIE	5G, LTE 4G, GSM, DCS, UMTS 3G	NIE
Pomiar parametrów	RF Level, MER, aBER	RF Level, MER,Link Margin, bBER, aBER	RF Level, MER, aBER
Eksport pomiarów do pliku .csv	NIE	TAK	NIE
Aktualizacja opprogranoiwania	Plik	Automatycznie przez port RJ-45	Plik
RF - poziom sygnału	44...85 dBμV	25...100 dBμV	30...90 dBμV
Akumulator - pojemność	2600 mAh	7000 mAh	5000 mAh