Pan Radosław Krawczyk z miejscowości Polne chciałby wiedzieć, w jaki sposób przelicza się MSymb/s na Mbit/s oraz ile wynosi tłumienie sygnału w kablach satelitarnych?

Ile bitów mieści się w symbolu?
– Przede wszystkim wyjaśnienie, dlaczego są stosowane dwie jednostki: MSymb/s oraz Mbit/s i dlaczego nie można ich zastąpić jedną wartością. W MSymb/s wyraża się pojemność kanału transmisyjnego, czyli zdolność do przenoszenia milionów symboli na sekundę. W telewizji cyfrowej stosuje się modulacje wielowartościowe tzn. w jednym symbolu mogą być zawarte informacje o kilku bitach. Gdyby zastosować bardzo prostą modulację BPSK (2-położeniowe kluczowanie fazy), wtedy w jednym symbolu byłby przenoszony jeden bit. W telewizji satelitarnej stosuje się jednak bardziej zaawansowane modulacje: QPSK (4-położeniowe kluczowanie fazy) oraz 8PSK (8-położeniowe kluczowanie fazy).
W przypadku telewizji satelitarnej podstawowym kanałem transmisyjnym jest jeden transponder satelitarny. Szerokość transpondera wynosi zazwyczaj 33 MHz, a odstęp kanałowy 38 MHz. Liczne obliczenia i pomiary praktyczne pokazują, że w transponderze o szerokości 33 MHz można zmieścić strumień sygnału 27,5 MSymb/s. Wynika to z jakości filtrów, stosowanych w transponderach i w odbiornikach satelitarnych. Niektórzy nadawcy próbują stosować nieco większe przepływności sygnału, np. 28 MSymb/s lub 29,9 MSymb/s, ale rezultaty nie są najlepsze.
Druga często stosowana szerokość transpondera to 26 MHz, spotykana zwłaszcza na satelitach firmy Astra – odpowiada jej przepływność symbolowa 22 MSymb/s. Ponadto istnieją transpondery satelitarne o innych szerokościach, zarówno szersze jak i węższe. Jest możliwe wykorzystywanie jednego transpondera przez kilku nadawców (tzw. SCPC), z których każdy wykorzystuje ułamkowy wycinek szerokości transpondera.
Platformy, z których korzystają polscy nadawcy, stosują w większości przypadków całe transpondery o przepływnościach symbolowych 27,5 MSymb/s lub rzadziej 22 MSymb/s, istniejące na satelitach Hot Bird i Astra.
Podstawowe pytanie brzmi: jak przeliczyć symbole na bity? Albo inaczej: ile bitów mieści się w jednym symbolu? Trzeba uwzględnić sposób nadawania, a zwłaszcza następujące parametry:
* system nadawania: DVB-S czy DVB-S2;
* liczbę faz modulacji: 4 (QPSK) czy 8 (8PSK);
* korekcję błędów FEC: np. 3/4 lub 2/3;
* inne czynniki, takie jak kodowanie Reeda-Salomona itp.
Ze względu na zawiły sposób obliczeń podaję gotowe wyniki, zestawione w tablicy, dla sposobów nadawania stosowanych przez większość polskich platform cyfrowych.

                   Liczba              FEC          Szybkość            Użyteczna         Liczba bitów
                     faz                              symbolowa            szybkość          na symbol
                 transmisji
DVB-S         4 (QPSK)           3/4       27,5 MSymb/s         38 Mbit/s              1,4
DVB-S2       8 (8PSK)            2/3       27,5 MSymb/s 5      4,4 Mbit/s              2

Z tablicy tej wynika, że starszy sposób nadawania satelitarnego (DVB-S z QPSK) pozwala na uzyskanie użytecznej szybkości transmisji 38 Mbit/s co odpowiada sprawności 1,4 bita na symbol. Nowszy sposób nadawania (DVB-S2 z 8PSK) jest bardziej wydajny, umożliwia użyteczną szybkość transmisji 54,4 Mbit/s, czemu odpowiadają 2 bity na symbol.
Następne pytanie dotyczy liczby bitów, która jest potrzebna do przesłania jednego programu. Cyfrowy sygnał telewizyjny o standardowej rozdzielczości, przy wykorzystaniu kompresji MPEG2, wymaga przeciętnie 3,5 Mbit/s. W tradycyjnym transponderze QPSK o użytecznej szybkości transmisji 38 Mbit/s można więc umieścić 10 do 11 programów TV. W transponderze wykorzystywanym w sposób nowoczesny, z modulacją 8PSK, o użytecznej szybkości transmisji 54,4 Mbit/s można umieścić 15 programów TV.
Jeżeli zastosować nowszy sposób kompresji MPEG4 zamiast MPEG2, to sygnał cyfrowy zajmuje o 40% mniej miejsca i w jednym transponderze można umieścić nawet 21 programów TV o standardowej rozdzielczości. Kompresja MPEG4 nie zwiększa liczby Mbit/s dostępnych w transponderze, ale zmniejsza liczbę Mbit/s przypadających na jeden program TV.
Pojemność transpondera można podwyższyć, stosując dynamiczne dostosowanie przydzielonego miejsca do treści programu TV. Niektóre programy, takie jak kreskówki dla dzieci lub rozmowy w studiu telewizyjnym (tzw. gadające głowy) zawierają mało szczegółów i można im przydzielić mniej Mbit/s.
Osobnym zagadnieniem jest liczba programów o wysokiej rozdzielczości HDTV, które można umieścić w jednym transponderze satelitarnym. Tego rodzaju programy potrzebują ok. 12 Mbit/s. Przez transpondery satelitarne są też przesyłane programy radiowe, które zajmują 0,2 – 0,4 Mbit/s.
W jednym transponderze są często umieszczone różne programy: telewizyjne HDTV i SDTV oraz programy radiowe. Sygnały tych wszystkich programów są nadawane kolejno, w wąskich szczelinach czasowych i tworzą wspólny strumień transportowy. Jeżeli suma sygnałów cyfrowych ze wszystkich programów jest mniejsza od zaplanowanych dla transpondera, wtedy są dodawane tzw. pakiety zerowe, które nie niosą żadnej konkretnej informacji ale sprawiają, że łączna szybkość transmisji oraz szybkość symbolowa pozostają stałe i wynoszą na przykład 38 Mbit/s oraz 27,5 MSymb/s. Jest to ważna sprawa dla wszystkich odbiorników i dekoderów satelitarnych, które „widzą” stale ten sam transponder i nie muszą aktualizować dostrojenia niezależnie od tego, że liczba faktycznie nadawanych programów ulega zmianom, bo np. w nocy niektóre programy są wyłączane.

Tłumienie sygnału w kablach satelitarnych
Tłumienie sygnału w kablach satelitarnych
Połączenie konwertera z odbiornikiem satelitarnym wykonuje się kablem koncentrycznym 75 omów. Powinien to być kabel wysokiej klasy, o małym tłumieniu. Tłumienie kabla rośnie z częstotliwością, największe jest przy maksymalnej stosowanej częstotliwości 2150 MHz. W tablicy zestawiłem tłumienność 3 typów kabli, najczęściej stosowanych w zestawach satelitarnych. Ogólna zasada jest taka, że czym grubszy kabel, tym mniejsze jego tłumienie. Ponadto istotna jest jakość użytych surowców i precyzja wykonania; należy wybierać kable atestowane (homologowane), pochodzące od renomowanych producentów.
Dla małych anten satelitarnych (ok. 60 cm) i przeciętnych konwerterów dopuszczalne jest tłumienie kabla do 15 dB, bez pogorszenia jakości odbioru. Można obliczyć, że stosując najcieńszy kabel wymieniony w tablicy, jego długość może dochodzić do 30 m, gdyż 30 m x 0,5 dB/m = 15 dB.
Dla większych anten satelitarnych (80 – 100 cm) dopuszczalne jest tłumienie kabla dochodzące do 20 dB. We własnym zakresie można obliczyć, jak typ kabla i jego długość wpływają na tłumienie sygnału satelitarnego.

   Średnica             Średnica                      Średnica                  Tłumienność
    rdzenia     zewnętrzna izolatora       zewnętrzna płaszcza       przy 2150 MHz
    0,6 mm             3,7 mm                      6,15 mm                   0,5 dB/m
    1,0 mm             4,8 mm                        7 mm                     0,35 dB/m
    1,65 mm           7,2 mm                       10 mm                     0,21 dB/m    

Wr�� do pyta� z poprzednich numer�w


 
Numer 405 Kwiecień 2024

Polecamy:




Xbest_banner_TV-Sat_WWW.JPG

Eutelsat 380x70 tvsat-hotbird.jpg


ZTV_PL_baner2021_final_07.02.2021.JPG

Radio_Santec_banner_380x70_09_2023.jpg


PFR plansza informacyjna poziom.jpg
Którą formę przekazu telewizji preferujesz?
 Naziemna DVB-T
 Satelitarna
 Kablowa
 Internetowa
                
 
 
Zdjęcie inżyniera