Digitale Terrestre
LIVELLI MINIMI E SOGLIE
DTT: Parametri e Valori limite
A
nalizziamo i parametri e i valori limite che determinano la buona
ricezione di un segnale digitale terrestre. I contenuti sono tratti dal
libretto ‘Conosciamo il Digitale’ realizzato da Ray Way, Eurosatellite e Rover.
PARAMETRI E VALORI LIMITE
Il sistema di trasmissione
DVB-T offre la capacità di
trasportare un segnale digitale
con vari schemi di modulazione,
evidenziati in Figura 1. Si va da
una capacità di circa 7 Mbit/s a
circa 35 Mbit/s per trasmettere
da 1 a 4/5 programmi,
eventualmente in alta
definizione. Quanto si ottiene
in capacità di trasmissione, lo
si paga in termini di robustezza
del segnale. Se l’obiettivo è
Figura 1. L’immagine mostra gli schemi di modulazione che il DVB-T può utilizzare
realizzare una rete SFN, bisogna
quando trasporta un segnale digitale. La modalità maggiormente utilizzata in Italia
dedicare parte della capacità
è stata evidenziata in rosso
all’intervallo di guardia, come
evidenziato dalla lunghezza degli
istogrammi. Il sistema scelto
è quello evidenziato: unisce
una buona capacità di correzione degli errori,
Per avere una discreta stabilità di ricezione, occorre operare
data dal valore di FEC piuttosto elevato, ad
almeno in condizione di QEF (Quasi Error Free) ossia Ricezione
una capacità di banda adeguata; un risultato
‘quasi’ esente da errore. Il termine ‘quasi’ non deve ingannarci; il
ottenuto utilizzando la modulazione 64 QAM
suo significato è preciso e indica che non si tollera più di un errore
che, come vedremo, necessita di un adeguato
per ogni ora di flusso digitale demodulato. Questo si traduce in
margine di MER e BER.
un massimo numero di errori tollerati all’ingresso di antenna, che
Limite inferiore per una buona ricezione
LIMITE INFERIORE PER UNA BUONA RICEZIONE
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Sistemi Integrati - Tv Digitale Volume 1 - 2012
Figura 2.
L’immagine illustra
qual è il C/N
necessario per
una ricezione al
limite della soglia
di aggancio, in
condizioni QEF,
secondo le tre
diverse condizioni
di ricezione
Rayleigh, Rice
e Gaussian.
La modalità
maggiormente
utilizzata in Italia
è stata evidenziata
in rosso
LIVELLI MINIMI E SOGLIE
può arrivare fino a 1x10-2, cioè
un bit errato su 100 trasmessi.
Normalmente, in condizioni
ottimali di ricezione, l’unica
fonte di degradazione del
segnale è il rumore termico,
per intenderci quello che
provocava l’effetto neve in
analogico. Nel caso della
ricezione da satellite questo è
Figura 3. Livelli minimi e soglie. I campi non sono verificati in tutti i punti dell’area servita. Vengono
l’unico disturbo che troviamo,
così inserite correzioni statistiche contro le variazioni del segnale nello spazio e aggiunta una
non essendoci ostacoli lungo la
correzione statistica per variazioni del segnale nel tempo
tratta che provochino riflessioni,
e nemmeno interferenze, a parte
casi rari. Anche per il DVB-T il nemico principale
normative appropriate). Dato il particolare comportamento del
in ricezione è il rumore termico: la Figura 2
DVB-T, che genera interruzioni di servizio anziché scadimenti di
illustra, tramite l’altezza delle barre, qual è il C/N
qualità, si aumenta il campo di un certo ammontare per garantire la
(rapporto segnale/rumore) necessario per una
copertura statistica di tutti gli utenti. Un analogo incremento viene
ricezione al limite della soglia di aggancio, cioè
apportato per cautelarsi contro le variazioni di campo dei segnali
senza alcun margine di rumore, ma in condizioni
interferenti, molto pericolosi perché sicuramente fuori intervallo
QEF. Lo fa vedere per tre diverse condizioni
di guardia oltreché forti, in funzione delle condizioni aleatorie
di ricezione (Rayleigh - Rice - Gaussian),
di propagazione. Per questo motivo occorre garantire un certo
che prendono il nome dai tre scienziati che
margine, almeno di 5÷10 dB, da aggiungere ai valori minimi dei vari
studiarono la statistica utilizzata per calcolare
parametri misurabili in ricezione.
questi valori.
Da prove eseguite in laboratorio con numerosi decoder
commerciali è stato verificato che quasi tutti iniziano a decodificare
‘QEF’ a circa 29 dBµV: un valore molto basso; a questo valore
occorre aggiungere le correzioni; come spiegheremo in seguito,
Dato che non si può prevedere esattamente
questo valore raggiunge circa 39 dBµV come minimo assoluto, ma è
il campo elettromagnetico disponibile presso
conveniente mantenersi sui 49 dBµV.
le case di ciascun utente, sono state fatte
delle previsioni di campo, seguendo particolari
norme internazionali, calcolando il campo
elettromagnetico effettivo su una griglia di
200 x 200 metri. Tali previsioni vengono quindi
Il campo elettromagnetico si misura in dBµV/m e la potenza
verificate, all’atto dell’attivazione dei singoli
ricevuta in dBµV. Entrambe sono unità di misura che rendono
impianti trasmettitori, eseguendo misure punto
molto facili i vari calcoli quando bisogna calcolare i vari livelli in
per punto (anche in questo caso seguendo
una catena di distribuzione: basta sommare o sottrarre guadagni o
Livelli minimi e soglie
Campi elettromagnetici
e livello di ricezione
CAMPI ELETTROMAGNETICI E LIVELLO DI RICEZIONE
Figura 4. Il grafico
mette in relazione la
frequenza di ricezione di
un’antenna in MHz con
il fattore d’antenna in
dB. Il fattore d’antenna è
calcolato per un’antenna
con guadagno di 10
dB. Nell’esempio viene
indicato il procedimento
da seguire per effettuare
il calcolo. Nel caso
l’antenna guadagni
meno di 10 dB, anziché
sottrarre bisogna
aggiungere la differenza
fra il guadagno
dell’antenna e 10 dB
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attenuazioni incontrate dal segnale lungo il suo
percorso. In realtà è sufficiente una tabella che
riporta i valori minimi richiesti dai vari sistemi,
ai quali si aggiungono le attenuazioni dei cavi
e si sottraggono i valori delle amplificazioni,
espressi in dB; così si calcolano i valori dei
segnali di ingresso, espressi sempre in dBµV. Il
fattore di antenna è utile in quanto i valori di
pianificazione sono dati in termini di campo
elettromagnetico, cioè in dBµV/m. Ecco che
l’antennista installatore, conoscendo il guadagno
dell’antenna o utilizzando il grafico di Figura
4, è in grado di prevedere, con sufficiente
approssimazione, la potenza di segnale
disponibile all’ingresso del decoder, o strumento
di misura che dir si voglia.
In sintesi: la cifra in dBµV/m indica la quantità
di campo elettromagnetico che ‘piove sui tetti’,
mentre il fattore d’antenna indica quanta
‘pioggia elettromagnetica’ riusciamo a catturare
con quell’antenna.
Nota: per antenne il cui guadagno è maggiore
di 10 dB, bisogna sottrarre al valore letto nel
grafico la differenza di guadagno.
Per esempio:
F = 470 MHz
G antenna = 13,5 dB
F antenna letto nel grafico = 14 dB
Allora bisogna sottrarre la differenza
di guadagno:
13,5 dB - 10 dB = 3,5 dB
ha valori anche molto elevati. Questo è un
comportamento normale. Nel grafico di Figura
5 è evidente il comportamento di non coerenza
tra i due parametri, molto evidente nel caso di
disturbi impulsivi o di echi in anticipo.
Bisogna sempre effettuare entrambe le misure
e ricordare che la qualità è essenzialmente legata
al BER. Si può effettuare qualunque regolazione
dell’impianto, dall’orientamento dell’antenna
a qualunque altra regolazione, tenendo sotto
controllo il MER e BER, preoccupandosi assai
meno della potenza ricevuta. Bisogna utilizzare
il MER come indicatore per controllare la bontà
di amplificatori e soprattutto di convertitori,
basandosi sul peggioramento misurato fra
ingresso e uscita dei vari elementi dell’impianto.
In questo articolo sono stati utilizzati acronimi
adottati nel Regno unito, dove sono stati
realizzate le prime rete DVB-T in Europa, già nel
1998:
– bBER = ‘b’ sta per ‘before’ (prima), cioè
misurato prima del correttore Viterbi e
chiamato anche CBER o preBER;
– aBER = ‘a’ sta per ‘after’ (dopo), cioè misurato
dopo il correttore Viterbi e chiamato anche
VBER o postBER.
Il libretto completo è disponibile all’indirizzo:
http://www.roverinstruments.com/news.
php?lingua=1&idnews=64
CORRELAZIONE FRA MER E BER
e quindi:
F antenna = 13,5 dB – 3,5 dB = 10,5 dB
Viceversa, se l’antenna guadagna meno di 10 dB,
devo aggiungere la differenza.
Correlazione fra Mer e Ber
Anche se il MER è un buon indice di qualità, ci
sono importanti eccezioni. Sono proprio questi
sono i casi che complicano il lavoro, creando
confusione per la perdita di coerenza tra i
dati, i quali sembrano non più confrontabili.
Iniziamo col dire che, in presenza di solo rumore
termico, il MER e il C/N praticamente coincidono
perfettamente.
Il BER prima di Viterbi (bBER) è un indice
che può servire per determinare la qualità
complessiva di un segnale, ma a volte succede
che al miglior MER non corrisponda il minore
BER, o che questo non cali anche se il MER
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Figura 5. La figura riporta
i risultati di una serie di
misure effettuate nel 1999,
dopo l’attivazione di una rete
SFN sperimentale. L’esempio
dimostra che in molti casi
succede di avere un valore di
MER buono e di BER peggiore
della norma