Veličiny a jednotky

Zde se seznámíme s veličinami, které používáme a objevují se na našich měřidlech, materiálu a v měřících protokolech, které vystavujeme

Síla signálu

Vyjadřuje se jednotkou dBm, a znamená absolutní zisk signálu, čím vyšší hodnota, tím lépe. Pro příjem je toto důležitá vlastnost a při poklesu tohoto čísla pod mezní hodnoty dochází k sekání obrazu, zpožďování nebo trhání zvuku, či úplný výpadek. Čím vyšší je náročnost na datový přenos, typicky Full HD programy, tím nižší chybovost signálu musí být. Analogií v reálném životě je, jak moc hlasitě slyšíme zvuk bez ohledu, zda ten či onen zvuk jen chceme poslouchat, či nás nezajímá, pokud je zvuk moc slabý, nevnímáme jej.

SNR, Signal to noise ratio (poměr signálu vůči rušení)

Dále se vyskytuje veličina SNR, která vyjadřuje poměr mezi žádoucím signálem a šumem, tedy nežádoucím signálem. Čím vyšší je šum, tím nižší hodnota SNR. Vyjadřuje se prostým číslem. Představme si dva lidi, kteří si spolu povídají. Ku příkladu šeptem v tiché místnosti se obě strany slyší dobře, protože i slabý zvuk snadno rozlišíme z ticha, ale naopak i přes silný řev si ony osoby v metru prakticky nerozumí, neboť je zde plno ruchu (šumu) který je nutný „překřičet“ a rozlišit řeč od ruchu, které intenzitou skoro splývají, se stává velmi náročné.

Ukázka těchto čísel v reálném měření, i přes lepší signál první stanice je výsledné SNR zanedbatelně lepší, jak u druhé stanice, jež je méně zarušená, což by v reálu snižovalo nároky na kvalitu anténního systému.
Zkušenější uživatelé možná poznali, že tato čísla byla získána z Wi-Fi routeru pro ilustrační účely.

C/N, carrier to noise ratio (poměr signálu nosné vlny vůči rušení)

Příbuzná jednotka se SNR, akorát místo celkové hodnoty signálu se uvažuje jen síla signálu nosné vlny.

Chybovost před a po korekci (CBER/VBER), aneb proč silný signál je jen poloviční vítězství

Vyjadřuje, jak je daný signál kvalitní (nezaměňovat se sílou signálu), i přes silný příjem může důsledkem např. interferencí, špatnými vlastnostmi antény či rozvodu a rušením dojít ke zvýšení chybovosti, což vyjadřuje kolikátý každý datový bit přenosu, je chybný. Při velké chybovosti dochází ke stejným problémům, jako při slabém signálu, tudíž rozpad obrazu, trhání audia, apod., viz. sekce typické poruchy  a závady.

Rozlišuje se hodnota před opravou a po ní. Tyto hodnoty jsou navzájem závislé a zpravidla silnějším signálem se i tato hodnota zlepšuje, nicméně se může vyskytnout vyšší chybovost i při silném signálu, proto je naše společnost vybavena měřidlem PROMAX  EXPLORER II+, které umí všechny výše zmíněné veličiny spolehlivě změřit a odhalit problémy ještě před samotným spuštěním televizoru.

Kvadraturní amplitudová modulace (QAM)

Umožňuje přenášet vyšší množství dat při zachování stejných přenosových kanálů a zvyšuje efektivitu přenosu. Na měřidle vypadá jako soustava bodů v mřížce. Nejčastěji se setkáme s modulacemi QPSK (což je de facto QAM-4) využívanou u satelitního přenosu, pak QAM-16 – používanou u pozemního vysílání v běžném rozlišení a QAM-64, který se používá u pozemních kanálů ve vysokém rozlišení.

QAM-256 se používá hlavně u kabelových TV a sítí, a to zpravidla k připojení k internetu standardem DOCSIS z důvodu dobrých přenosových vlastností a vysokých nároků na datové přenosy.

QAM se využívá také i v optických přenosech, mobilních sítích, Wi-Fi a mnoha dalších bezdrátových spojích, kde se očekává vysoká rychlost přenosu.

Pro využití vyšších modulací je nutný silnější a kvalitnější signál, neboť při slabém signálu stoupá množství chyb, proto jsou HD programy háklivější na signál a vypadávají jako první.

Konstelační model – vizualizace modulace QPSK (de facto QAM-4), zde zobrazeno na televizní obrazovce.

MER (modulation error ratio – poměr modulačních chyb)

Jedná se o poměr síly žádoucího signálu a pomyslného rušivého signálu, který deformuje konstelační body modulace QAM. Ideální signál s modulací QAM má všechny konstelační body zarovnané, nejsou rozmazané, mají správný fázový posuv, ani „neutíkají“ ven z mřížky.

Hodnotu MER si lze tedy představit jako sílu signálu, jakou by měl tentýž signál, kdyby neměl žádnou chybovost v modulaci. Viz. obrázek měřidla, kde máme „hrubý“ signál, respektive odstup od šumu 25,4 dBm, ale obsahuje chyby, a tak jeho reálná kvalita odpovídá signálu o síle 24,1 dBm, kdyby takový signál měl nulovou chybovost. V praxi je tato hodnota nejdůležitější, i při signálu 80 dBm a nízké hodnotě MER nebude příjem kvalitní

Skin efekt

Jedná se o vířivé proudy v obvodu střídavého proudu, tento efekt se projevuje tím, že zvyšuje zdánlivý odpor vodiče, v našem případě u rádiového přenosu v metalickém vodiči útlum. Je tím větší, čím vyšší je frekvence (kanál) a menší průřez vodiče. S tímto jevem se lze setkat v starých (zelených) rozvodech anténních pro nižší frekvence, kdy nízké frekvence lze naladit dobře, ale vysoké vůbec či se špatnými parametry signálu.

Proto v případě zachování starší zelené anténní kabeláže je nutno snížit kmitočet přijímaných stanic pro zabránění skin efektu.

Rádiové vysílání a jeho specifika

Elektromagnetické vlnění

Televizní vysílání jako mnohé bezdrátové přenosy (např. mobilní sítě, Wi-Fi, rádio, vysílačky, páteřní mikrovlnné spoje), používá k svému přenosu elektromagnetické spektrum rádiových vln, které od vynálezu bezdrátového telegrafu italským fyzikem Gugliemem Marconim se staly v součanosti jedním ze základních způsobů, jak předat bez kabelu informaci dále do světa.

Každý bezdrátový přenos lze popsat těmito veličinami

  • Vlnová délka (λ) [m]
  • Frekvence (f) [Hz]
  • Signál (P) [dBm]
 
Vlnovou délku lze vypočítat tímto vztahem λ = c / f, přičemž c odpovídá rychlosti světla (3*10^8 m/s)
 

Prakticky znamenají pro nás tyto hodnoty několik skutečností, se kterými je nutno počítat obecně s každým bezdrátovým spojem. Čím kratší vlnová délka je, tím rychleji se přenos utlumí jak volným šířením vzduchem, tak i překážkami, např. zdmi, děštěm, terénem, domy, náhodnými překážkami apod. Proto satelitní přenosy vyžadují přesné míření antény a jsou náchylnější na nepříznivé povětrnostní podmínky, např. déšť, sněžení a taky překážky v dráze signálu. Pro zajímavost se pro satelity používají frekvence v řádech tisíců MHz, oproti stovkám MHz u pozemních přenosů, které zvládají relativně snadno pronikat skrze zdi, stromy, menší terénní nerovnosti a obecně různé překážky.

Pokud však signálu do cesty postávíme prostředí, které signál buď odrazí, rozptýlí, nebo pohltí, např. jeřáb, kovové lešení či plechová fasáda, pak i toto způsobí ztrátu signálu, což se již některým mým zákazníkům stalo a doopravdy stačilo jen otočit rameno jeřábu o 90° a televize přestala hrát, proto místy odhalit příčinu bývá složité a jen dlouhá praxe je způsob, jak si v takových situacích poradit.