В зависимости от того, какие именно параметры изменяются, различают амплитудную (АМн), фазовую (ФМн), частотную (ЧМн) и квадратурную (КАМн) манипуляцию [47,48].
Амплитудная манипуляция (АМн) заключается в дискретном изменении уровня амплитуды несущей. В простейшем случае одному уровню сигнала может соответствовать наличие несущей, а другому — отсутствие несущей (бинарная манипуляция). Многопозиционная АМн при количестве значений сигнала более 2 обеспечивает более высокие скорости передачи информации. Получение помехоустойчивой многопозиционной системы с АМн сопряжено с трудностями. Кроме того, при этом получаются значительные перепады излучаемой мощности.
Частотная манипуляция (ЧМн) осуществляется путем дискретного изменения частоты несущей при постоянной ее амплитуде. Возможно применение бинарной и многопозиционной ЧМн.
В случае фазовой манипуляции используется когерентное детектирование, требующее фазовой синхронизации приемника с передатчиком. На практике применяют относительную фазовую манипуляцию, при которой фаза несущей для каждого принятого символа сравнивается не с некоторой абсолютной начальной фазой, а с фазой несущей для предыдущего принятого символа. Относительная фазовая (или фазоразностная) модуляция (ОФМ или ФРМ) является практическим методом реализации приёма сигналов с фазовой манипуляцией.
Квадратурная манипуляция КАМн (или QAM) заключается в одновременной амплитудной модуляции двумя сигналами двух квадратурных составляющих несущей с одной частотой и получении суммарного сигнала.
На рис.7.19 поясняется принцип получения квадратурной манипуляции.
Рис.7.19. Получение сигнала КАМн 275
Несущее колебание формируется генератором Г. Непосредственно с генератора снимается синфазная составляющая, а после фазовращателя на 90° — квадратурная составляющая. Два модулирующих колебания с цифро- аналоговых преобразователей через фильтры нижних частот поступают на два балансных модулятора. Далее две модулированные несущие суммируются.
На рис.7.20 приведено «созвездие» 16-позиционной КАМн. Амплитуда каждой несущей может иметь четыре состояния, их комбинации, соответственно, могут иметь 16 состояний. В результате один элементарный сигнал позволяет одновременно передавать 4 бита информации.
Рис.7.20. «Созвездие» 16-позиционной КАМн
На рис.7.21 приведены примеры «созвездий» КАМн по различным протоколам: а — V.32 (16 точек, скорость 9600 бит/с), б — V.32bis (128 точек, скорость 14400 бит/с), в — V.34 (640 точек, скорость 28800 бит/с.
Рис.7.21. Примеры созвездий, используемых при квадратурной манипуляции: а — 16 точек; 6-128 точек, в — 640 точек
• В цифровом ТВ для передачи по спутниковым трактам и в наземном вещании при тяжёлых условиях приёма используется двукратная, или четырёх фазовая модуляция 4-ОФМ, обеспечивающая наилучший компромисс по соотношению мощность-полоса. Другое название этого вида модуляции — квадратурная относительная фазовая модуляция (КОФМ или QPSK) QPSK— это аббревиатура от Quadra Phase Shift Keying — квадратичное фазовое кодирование.
Правило кодирования фазовых сдвигов:
Каждый символ позволяет передать два бита информации (АВ) путем введения определенных фазовых сдвигов в квадратурные несущие колебания. Фазовая манипуляция обеспечивает высокую помехоустойчивость канала связи.
В системах наземного ТВ-вещания существуют наиболее тяжёлые условия приёма сигналов, особенно на подвижных объектах. Для достижения необходимого качества приёма в ряде систем применяют очень сложные методы модуляции и канального кодирования.
Радикальным решением проблемы передачи больших потоков данных в каналах с рассеянием сигналов является использование метода частотного разделения каналов (ЧРК). Информация распараллеливается между большим числом частотно разнесенных каналов — несущих с низкими парциальными скоростями модуляции. Широкополосные многочастотные сигналы, представляют ансамбль, состоящий из большого числа ортогональных частотно-разделенных несущих, причем сигнал одновременно передается на всех этих несущих (рис.7.22).
Рис.7.22. Ортогональное частотное разделение несущих
В телевизионном вещании по стандарту DVB-T количество несущих может достигать 6817. При использовании N несущих распараллеливание информации позволяет увеличить тактовый интервал в N раз, что кардинальным образом уменьшает вероятность возникновения межсимвольных искажений. Описанный метод получил название OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex — ортогональное частотное разделение мультиплекса).
Сигнал OFDM, использующийся в DVB-T/H, состоит из 1705, 3409 или 6817 тысяч отдельных несущих, в режимах 2к, 4к и 8к соответственно. Каждая из несущих (за исключением пилот-сигналов) модулирована модуляциями QPSK или QAM. Модуляция OFDM является амплитудно-фазовой, т.е. при изменении передаваемой информации изменяется амплитуда и фаза передаваемых несущих.
Общий поток передаваемых цифровых данных разделяют на N параллельных подпотоков, каждый из которых передается на своей поднесущей. В каждом подпотоке скорость передачи данных уменьшается в N раз. Это позволяет увеличивать длительность символов и вводить защитные промежутки между ними, что приводит к значительному уменьшению влияния запаздывающих сигналов при многолучевом распространении. Для передачи информации на каждой несущей применяют квадратурную манипуляцию амплитуды или фазы.
Для повышения помехоустойчивости применяют дополнительное кодирование информации. Такую модуляцию называют COFDM.
Поскольку при OFDM передаваемая информация разбита на большое число низкоскоростных подканалов, то длительность тактового интервала для каждой несущей намного больше типичной задержки отражённых сигналов при многолучевом распространении. Это преобразует подверженный селективному федингу широкополосный канал системы с одной несущей в большое число независимо федингующих узкополосных каналов с частотным разделением. Для уменьшения межсимвольной интерференции применяют защитные интервалы.
Рассмотрим метод получения сигналов OFDM. Для получения сигнала OFDM не требуется много отдельных генераторов несущих с субканальными разделительными фильтрами. Выбор частотных интервалов между несущими осуществляется так, чтобы соседние несущие колебания были ортогональны на отрезке времени, в течении которого передается один символ. Это позволяет избежать взаимного влияния соседних подканалов. Спектры всех субканалов перекрываются между собой, но их разделение обеспечивается не полосовой фильтрацией, а специальной обработкой модулирующих данных в основной полосе частот.
Рис.7.23. Спектр одной несущей OFDM
Рис.7.24. Спектр комбинации несущих OFDM
При числе несущих в несколько тысяч возникает вопрос о практической реализации схемы их получения и модуляции. Математически требуется перемножение некоторых коэффициентов (информационных символов Ск (nt), полученных после распараллеливания информации) на гармонические колебания разных ортогональных частот и суммирование полученных произведений. Эти операции представляют собой не что иное, как вычисление обратного преобразования Фурье. Поэтому в модеме реализована идея прямого синтеза группового спектра OFDM с использованием сигнального процессора, работающего по алгоритму обратного быстрого преобразования Фурье (БПФ). В результате перемножения получаются комплексные сигналы
которые после суммирования образует полный сигнал
Этот метод представлен графически на рис.7.25.
Для получения сигнала из 6817 синусоидальных несущих, необходимо рассчитать 6817 коэффициентов ак и Ьк разложения в ряд Фурье и использовать их в обратном преобразовании Фурье для получения сигнала в базовом диапазоне. Для расчета коэффициентов ак и Ьк используются биты информации транспортного потока MPEG-2, прошедшего канальное кодирование.
Передаваемые сигнал OFDM организован в кадры. Четыре кадра образуют суперкадр. Каждый кадр состоит из 68 символов, каждый символ — из 6817 несущих (в режиме 8к), из которых часть используется для синхронизации и управления. Число несущих, передающих информацию, равно 6048. Для режима 2к из 1705 несущих такими являются 1512.
Итоговая формула обратного преобразования Фурье, которая применяется для конструирования сигнала OFDM, в соответствии со стандартом ETSI EN 300744 имеет следующий вид [46]: где
Рис.7.25. Принцип получения квадратурных составляющих многочастотного сигнала: С(п) — последовательность символов, образующих цифровой поток, Ск(п) — последовательность символов, передаваемых на к-й поднесущей.
Первая строка определения функции Н используется в случае, если для / выполняется двойное неравенство:
Во всех остальных случаях эта функция равна нулю. В приведенных формулах применены следующие обозначения: к — номер несущей, / — номер символа OFDM, т — номер фрейма (кадра), к min, max — количество несущих, Ts — длительность символа, Ти — величина, обратная интервалу между несущими (равная единице, деленной на частоту), А — длительность защитного интервала, со — центральная частота, к’=к — (
Обзор Smart TV: WebOS, Tizen OS, Android TV. Что выбрать?
Настройка каналов кабельного телевидения Метросети на телевизорах марки Samsung
В современных системах передачи цифровых сигналов при модуляции несущей по методу OFDM осуществляют дополнительное кодирование информации с целью повышения помехоустойчивости. Модуляцию, OFDM совмещенную с канальным кодированием, называют COFDM. расширение спектра сигнала и две ступени помехоустойчивого кодирования при использовании COFDM обеспечивают высокую помехоустойчивость при передаче информации.
В методе COFDM используются внутреннее и внешнее кодирование и внутренние и внешнее перемежение данных. При внешнем кодировании поток информационных символов делится на блоки, к которым добавляются проверочные символы.
При внутреннем кодировании поток информационных данных разбивается на кадры меньшей длины (несколько бит) и кодирование каждого кадра производится с учетом предыдущих информационных кадров. Перемежение данных производится с целью борьбы с пакетными ошибками (ошибками в непрерывной последовательности символов). Внешнее перемежение осуществляется путем изменения порядка следования байтов в пакетах. Внутреннее перемежение осуществляется перемешиванием данных, которые модулируют разные несущие колебания. В результате пере- межения данных пакетные ошибки распадаются на участки, содержащие немного искаженных символов, которые могут быть исправлены при декодировании.
В наземном эфирном телевидении передача сигнала предусматривается по стандартным каналам ТВ-вещания с использованием COFDM. Возможны два режима: в режиме 8 к используется 6817 несущих, в режиме 2 к — 1705. В случае применения быстрых преобразований Фурье для модуляции и демодуляции многочастотных колебаний размеры массивов, подвергающихся преобразованию, должны быть кратны целой степени числа 2. Поэтому полагалось бы использовать массивы 8 к с 8192 несущими, или 2 к с 2048 несущими. На практике число несущих меньше, часть несущих не используется, поскольку между полосами соседних каналов должен быть оставлен некоторый зазор.
В каждом символе OFDM для режимов модуляции 8 к и 2 к выделяется, соответственно, 769 и 193 опорных несущих, которые по сравнению с остальными несущими передаются с повышенной на 2,5 дБ мощностью. На опорных несущих передаются сигналы для автоподстройки опорных частот демодулятора, сигналы тактовой синхронизации, сигналы управления демодулятором и другая наиболее важная для обеспечения приема информация.
Режим 2 к пригоден для вещания одиночным передатчиком и для построения малых одночастотных сетей с ограниченными расстояниями между передатчиками. Режим 8 к необходим в тех случаях, когда осуществляется построение больших одночастотных сетей. При нем также обеспечивается более высокая помехоустойчивость к импульсным помехам.
Источник: studref.com
Смена модуляции (Samsung)
Данная инструкция составлена на примере интерфейса телевизора марки Samsung. Настройка на телевизорах других марок аналогична, некоторые пункты меню могут иметь другие названия.
1. Перейдите в главное меню телевизора нажав кнопку MENU на пульте. Выберите пункт «Канал» / «Настройка каналов» / Иконка спутниковой антенны (в зависимости от марки Вашего ТВ):
2. Далее выберите пункт «Настройка вручную» / «Ручная настройка»:
3. Выберите тип настраиваемых телеканалов — «Цифровые» / «Настройка цифровых каналов»:
4. Нажмите кнопку «Создать» / «Добавить» частоту:
5. Укажите следующие параметры: Частота 258000 KHz; Модуляция 256 QAM; Скорость передачи 6875 KS/s. И нажмите кнопку «Поиск» / «Пуск» / «Сканировать»:
После сканирования каналы автоматически сохранятся. К списку ранее настроенных каналов должна добавиться линейка телеканалов «МАТЧ». Если у Вас возникли трудности в настройке, Вы можете обратиться в службу технической поддержки по телефону: 500-655.
ООО «Кабельные системы»
Адрес: 675000, Россия, Амурская область
г.Благовещенск, ул. Кантемирова 23
Интернет магазин «Кабельные системы» shop.dvsat.ru
В ассортименте качественные и надежные материалы для сетей связи
Источник: dvsat.ru
Способы модуляции, используемые в цифровом телевидении
При выборе метода модуляции очень важно учитывать характеристики канала передачи. Для каналов спутниковой и кабельной цифровых систем телевидения в качестве оптимальных (обеспечивающих заданное качество при минимальной сложности ТВ-приемников) были выбраны способы модуляции одной несущей. Причем в системах цифрового спутникового ТВ- вещания, использующих каналы связи с полосой 27 МГц, для непосредственного ТВ-вещания целесообразно применять модуляцию типа QPSK. При этом обеспечиваются достаточно выгодное соотношение мощности и полосы пропускания бортового оборудования искусственного спутника Земли (ИСЗ), возможность работы в условиях характерной для транспондеров (приемопередатчиков) нелинейности, обусловленной амплитудной и фазовой характеристиками бортового усилителя, и простота реализации декодеров, встроенных в спутниковые приемники.
В противоположность наземным (вещательным и кабельным) каналам на спутниковый канал линейные помехи оказывают меньшее влияние. Модуляция типа QPSK применяется совместно со схемой, опережающей коррекции ошибок FEC (Forward Error Correction), основанной на взаимодействии двух алгоритмов: кода коррекции ошибок Рида — Соломона и сверточного кода. В приемных устройствах в этом случае используются последовательная демодуляция и мягкое декодирование Витерби. Применение QPSK- модулянии позволяет обеспечить устойчивый прием при соотношении сигнал-шум на входе спутникового ТВ-приемника до 6 дБ.
Для цифровых кабельных ТВ-систем, не имеющих ограничений по мощности, позволяющих регулировать отношение сигнал/шум и использующих каналы связи с полосой пропускания 8 МГц, предложено применить модуляцию типа QAM. За счет применения в кабельных цифровых ТВ-системах модуляции типа QAM отсутствует необходимость во внутреннем коде системы опережающего исправления ошибок.
Каналы связи наземного телевидения со стандартными полосами частот 6, 7 и 8 МГц значительно отличаются от каналов спутникового и кабельного телевидения. Практически в любом канале связи наземного телевидения возникают помехи из-за многолучевого приема, обусловленного рельефом местности, и отражений, вызванных как статическими объектами, например зданиями, так и динамическими объектами, например самолетами.
Каналы связи наземного телевидения отличает высокий уровень промышленных помех. Из-за переполнения частотного диапазона, в котором возможно наземное вещание, велика вероятность интерференционных помех за счет взаимодействия с сигналами совмещенных и соседних каналов. При выборе способа модуляции в наземном цифровом телевидении следует учитывать способность работы в условиях приема на комнатные антенны и антенны портативных ТВ-приемников, а также возможность функционирования в одночастотных сетях. При этом прием сигналов цифрового телевидения в мобильных условиях рассматривается не как обязательное требование, а как желательная возможность.
Способность работы в условиях быстроменяющихся характеристик канала связи также не является абсолютным условием. В данном случае примером одночастотной сети может служить сеть радиопередатчиков малой мощности, располагающихся в зонах плохого приема сигнала основного передатчика и работающих на той же самой частоте, что и основной. Из всех известных способов модуляции сформулированным выше требованиям отвечают два вида многопозиционной модуляции: 8-VSB и OFDM.
К способам многопозиционной модуляции, используемым в системах цифрового телевидения, относятся квадратурная амплитудная модуляция (QAM — Quadrature Amplitude Modulation), квадратурная фазовая манипуляция, или четырехпозиционная фазовая манипуляция (QPSK — Quadrature Phase Shift Keying), частотное уплотнение с ортогональными несущими (OFDM — Orthogonal Frequency Division Multiplexing) и восьмиуровневая амплитудная модуляция с частично подавленной несущей и боковой полосой частот (8-VSB — Vestigial Side Band).
Источник: bstudy.net