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2009 ARRL TAPR Digital Comm Conference Planung einer D-ATV-Station für DVB-S von Ken Konechy W6HHC Robbie Robinson KB6CJZ

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Präsentation zum Thema: "2009 ARRL TAPR Digital Comm Conference Planung einer D-ATV-Station für DVB-S von Ken Konechy W6HHC Robbie Robinson KB6CJZ"—  Präsentation transkript:

1 2009 ARRL TAPR Digital Comm Conference Planung einer D-ATV-Station für DVB-S von Ken Konechy W6HHC Robbie Robinson KB6CJZ deutsche Bearbeitung und Übersetzung von Hans Hass DC8UE

2 2 Planung einer DVB-S D-ATV Station Warum starten wir unser D-ATV Projekt ? Seit mehreren Jahren sind wir beide an interessanten Gesprächen beteiligt, wie:... wir Amateure sollten vom analogen ATV zu Digital-ATV (genannt D-ATV) wechseln, um mit der Technologie Schritt zu halten...

3 3 Planung einer DVB-S D-ATV Station Warum sollten wir zu Digital-ATV wechseln? Die Bildqualität ist die meiste Zeit nahezu perfekt Digital ermöglicht die Korrektur von Fehlern bei Störungen und Reflektionen Digitale Techniken ermöglicht den Einsatz von fortgeschrittenen Modulations-Arten – Kompression – geringere Bandbreite Digitale TV-Komponenten für Amateure werden allgemein verfügbar werden Analoge TV-Geräte werden vom Markt verschwinden

4 4 Planung einer DVB-S D-ATV Station Einführung in die kommerzielle DTV Norm DVB-C (Kabel) – Europa/Asien/Pazifik DVB-S (Satellit) – Europa/Asien/Pazifik DVB-T (terrestrisch) – Europa/Asien/Pazifik ATSC (terrestrisch) – USA/Kanada

5 5 Planung einer DVB-S D-ATV Station DVB-C (Kabel) – Europa/Asien/Pazifik das Kabel hat eine sehr geringe Dämpfung das Kabel ist nahezu Rausch-frei das Kabel ist nahezu Reflexions-frei benutzt fortgeschrittene Modulations-Techniken angefangen bei QPSK bis hin zu 256QAM stellt keine gute Wahl für Amateure bei der Entscheidung für D-ATV dar

6 6 Planung einer DVB-S D-ATV Station DVB-S (Satellit) – Europa/Asien/Pazifik verwendet einfache QPSK Modulation kann NICHT mit der Mehrwege-Ausbreitungs- Problematik umzugehen verwendet mehrere Stufen der Forward Error Correction (FEC) für einen sehr robusten Schutz gegen viele Fehlerarten HF-Bandbreite kann bis unter 2 MHz reduziert werden wird bereits von vielen D-ATV-Gruppen in Europa und in den USA zum Umstieg auf D-ATV eingesetzt.

7 7 Planung einer DVB-S D-ATV Station DVB-T (terrestrisch) – Europa/Asien/Pazifik wurde geplant, um die zerstörerischen Effekte von Mehrwege-Reflektionen zu vermeiden verwendet 16QAM-Modulation für eine effektive Nutzung der Bitrate pro Träger einzelne Träger (verwendet COFDM...genannt Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing) um eine Bandbreite von nur 6 oder 8 MHz zu erzeugen.

8 8 Planung einer DVB-S D-ATV Station ATSC (terrestrisch) – USA / Kanada 8-VSB ist eine 8-stufige Rest-Seitenband-Modulation verwendet MPEG-2 zur Video-Kompression, wie bei DVB-S verwendet den AC3-(Dolby)-Algorithmus für die Audio-Kompression verwendet mehrere Forward Error Correction (FEC) Stufen für einen sehr robusten Schutz gegen viele Fehlerarten ATSC SetTopBoxen sind in den USA sehr preiswert

9 9 Planung einer DVB-S D-ATV Station Nachteile von D-ATV Schwacher Signal-Empfang Wie Henry (AA9XW) im Amateur Television of Central Ohio News (ATCO) erklärte: Ja, digitales ATV ist rauschfrei, bis es gegen die blau Wand prallt. Es tendiert zu unter 1 dB Spanne zwischen Perfekt und Nichts. Daher sollte man kein allzu großes DX erwarten, da man das Signal im Rauschen ohne Bandpass-Filter (BPF) und Spektrum-Analyzer nicht finden kann. Hohe Kosten der D-ATV Ausrüstung – analoges ATV profitiert derzeit von preiswerten Closed-Circuit Geraucht-Geräten – es gibt zur Zeit noch keinen Markt für gebrauchte kommerzielle D-ATV-Sender

10 10 Planung einer DVB-S D-ATV Station Der heutige Stand von D-ATV Block-Schaltbild eines typischen Amateur-D-ATV-Senders

11 11 Planung einer DVB-S D-ATV Station Der heutige Stand von D-ATV – Fortsetzung Prototyp eines DVB-S D-ATV-Senders ähnlich dem vorigen Block-Schaltbild (beigestellt von Thomas Sailer (HB9JNX AE4WA), und anderen)

12 12 Planung einer DVB-S D-ATV Station Der heutige Stand von D-ATV – Fortsetzung Vergleich von analogen und D-ATV Bildern bei Empfang von schwachen Signalen mit der gleichen Antenne

13 13 Planung einer DVB-S D-ATV Station Welches Band sollte ich für D-ATV verwenden? 440 MHz – sehr überfüllt – scheint ein schwieriges Band für D-ATV zu sein – HF-Verstärker sind sehr preiswert 920 MHz – zeigt sich eng für D-ATV – viele Störungen durch ISM Part 15 Geräte MHz – mehr Platz für Simplex D-ATV – vermutlich kein Platz für ein D-ATV Umsetzer-Paar – dies ist ein eindeutiges Amateur-Band

14 14 Planung einer DVB-S D-ATV Station Welches Band sollte ich für D-ATV verwenden? Fortsetzung 2,400 MHz – hat wahrscheinlich Platz für einen D-ATV Umsetzer – 2,4 GHz teilt sich den Platz mit diversen kommerziellen Diensten – ISM Part 15-Anwendungen teilen sich die QRG mit den Amateuren 3,400 MHz – hat wahrscheinlich Platz für ein D-ATV Umsetzer-Paar – 3,4 GHz wird ausschließlich mit der U.S. Air Force geteilt 5,800 MHz – Schmales Band, kein Platz für ein D-ATV Relais-Paar – 5,8 GHz wird mit kommerziellen Diensten & ISM Part 15 geteilt 10,000 MHz – HF-Verstärker sind sehr teuer – Ein eindeutiges Amateur-Band, wird nur mit der Regierung geteilt

15 15 Planung einer DVB-S D-ATV Station Welches Band sollte ich für D-ATV verwenden? Fortsetzung Erster Feststations-/-Portabel-Sender auf 1,2 GHz Spätere Aufrüstung auf einen D-ATV Umsetzer – mit Ausgang auf 2,4 GHz oder 3,4 GHz

16 16 Planung einer DVB-S D-ATV Station ATSC oder DVB-S Modulation ? DVB-S QPSK Modulation die Video Kompression ist MPEG-2 die Audio Kompression ist MPEG-2

17 17 Planung einer DVB-S D-ATV Station ATSC oder DVB-S Modulation ? DVB-S – Fortsetzung Block-Schaltbild eines DVB-S-Senders für D-ATV

18 18 Planung einer DVB-S D-ATV Station ATSC oder DVB-S Modulation ? geschätzte Kosten für einen DVB-S Sender

19 19 Planung einer DVB-S D-ATV Station ATSC oder DVB-S Modulation ? ATSC verwendet 8-VSB Modulation benutzt die MPEG-2 Video Kompression benutzt die AC3 (Dolby) Audio Kompression das SR-Systems ATSC-Board verwendet wegen der hohen Lizenz-Kosten kein AC3 (Dolby) Audio

20 20 ATSC – Fortsetzung Block-Schaltbild für einen D-ATV-ATSC-Sender Planung einer DVB-S D-ATV Station ATSC oder DVB-S Modulation ?

21 21 Planung einer DVB-S D-ATV Station ATSC oder DVB-S Modulation ? ATSC – Fortsetzung das SR-Systems ATSC-Board verwendet wegen der hohen Lizenz-Kosten kein AC3 (Dolby) Audio bislang war kein Amateur in den USA erfolgreich bei der Verwendung von MPEG-2-Audio beim Einsatz einer terrestrischen ATSC SetTopBox N6QQQ berichtet über einen erfolgreichen Einsatz eines kabeltauglichen Digital-TV-Empfängers N6QQQ berichtet über einen erfolgreichen Einsatz eines USB- oder PCI-ATSC-Tuners

22 22 Planung einer DVB-S D-ATV Station Mögliche D-ATV-Empfangs-Alternativen ATSC

23 23 Planung einer DVB-S D-ATV Station Mögliche D-ATV-Empfangs-Alternativen DVB-S

24 24 Planung einer DVB-S D-ATV Station die Wahl unserer D-ATV-Station wir entschieden uns für die DVB-S-Sender-Technologie ATSC würde ein Versuch-und-Irrtums-Szenario wegen der MPEG-2 Audio-Problematik herauf beschwören die DVB-S-Auswahl profitiert von der weitgestreuten Erfahrung und dem Wissen der europäischen Amateure Robbies Empfängerwahl ist die Alternative 5 (TV) Kens Empfängerwahl ist die Alternative 9 (Notebook)

25 25 Planung einer DVB-S D-ATV Station Verständnis von Symbol-Rate, FEC, & BW für DVB-S QPSK Modulation: Video-Signalstrom Daten-Bit-Rate Symbol-Rate Forward-Error-Correction Inflation der Daten-Rate haben alle Einfluss auf die HF Bandbreite

26 26 Planung einer DVB-S D-ATV Station Video Daten-Rate und Kompression das D-ATV Block-Schaltbild zeigt verschiedene Daten- und Symbol-Raten für DVB-S QPSK-Modulation (für 2,25 Msymbols-pro-Sekunde beträgt die Bandbreite 3 MHz)

27 27 Planung einer DVB-S D-ATV Station Video Daten-Rate und Kompression – Fortsetzung Kamera-Video-Datenrate und MPEG-2 Daten-Strom

28 28 Planung einer DVB-S D-ATV Station Symbol pro Bit Packungsdichte für verschiedene digitale Modulations-Technologien

29 29 Planung einer DVB-S D-ATV Station benötigte Symbol-Rate für eine Netto-Daten-Bitrate benötigte Symbol-Rate = Bedeutung: NDBR = Netto-Daten-Bit-Rate (genannt: die Informations-Rate) die gleiche wie die MPEG-2-Ausgangs-Rate, aufgeführt in Tabelle 2 Me= Modulations Effizienz (der Wert ist 2 für QPSK siehe Tabelle 3) CRv= Korrektur-Einstellung für den Viterbi Algorithmus (1/2, 3/4, usw.) CRrs= Korrektur-Einstellung für den Reed-Solomon-Algorithmus (188/204)

30 30 Planung einer DVB-S D-ATV Station Symbol-Raten und HF-Bandbreite für QPSK, bei einem MPEG-2-Ausgang von 2 Mbits/sec und 1/2 FEC viterbi: benötigte Symbol-Rate = benötigte Symbol-Rate = 2,17 Msymbols/sec HF-Bandbreite = 1,33 x Symbol-Rate HF-Bandbreite = 1,33 x 2,17 Msymbols/sec = 2,9 MHz

31 31 Planung einer DVB-S D-ATV Station von DVB-S unterstützte Netto-Daten-Bit-Rate bei: – einer bestimmten FEC Einstellung – resultierenden HF Bandbreiten – einer bestimmten Symbol-Rate

32 32 Planung einer DVB-S D-ATV Station Zusammenfassung und Pläne Diese Papier versucht einige D-ATV-Konzepte zu erklären und Amateuren ein Verständnis zu geben, worum es geht. Es ist unsere Hoffnung, damit den Übergang vom analog-ATV zum digital-ATV ein wenig einfacher zu gestalten. Wir planen zunächst die DVB-S Boards von SR-Systems zu bestellen, um damit – zunächst zu Hause zu testen und erste Messungen durchzuführen – praktische Feld-Tests hinsichtlich der Bild-Qualität durchzuführen, bei der Übertragung zum EOC (Emergency Operation Center). Informationen über D-ATV zu verbreiten – um weitere Personen zu überzeugen, sich mit D-ATV zu beschäftigen

33 33 Planung einer DVB-S D-ATV Station Nützliche Links: Advanced Television Systems Committee (ATSC) Digital Video Broadcasting organization (DVB) Amateur Television of Central Ohio British ATV Club - Digital Forum Nick Sayer-N6QQQ blog on putting together an ATSC DATV station OCARC newsletter DATV Introduction article on ATV – the Digital Fork in the Road OCARC newsletter DATV article Planning a Digital-ATV Station OCARC newsletter DATV article Understanding Symbol-rates, FEC, and RF Bandwidth for DVB-S PE1JOK and PE1OBW on The Ultimate Resource for Digital Amateur Television AGAF D-ATV components (Boards) and SR-Systems D-ATV components (Boards)

34 34 Planung einer DVB-S D-ATV Station Erste Tests: 1 mWatt D-ATV-Station Test-Aufbau

35 35 Planung einer DVB-S D-ATV Station Erste Tests: das erste D-ATV-Bild zeigt Ken (W6HHC)

36 36 Planung einer DVB-S D-ATV Station Erste Tests: Robbie (KB6CJZ) überprüft die Signal-Qualität


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