7.1.4 Leistungsmerkmale des Standards

7.1.4.1 Nettodatenraten

Die Nettodatenrate Ru ergibt sich aus der Symbolrate RS und den beiden Coderaten R1 und R2:

• R1 = 188 / 204 = 0.922 die Coderate des RS-Codes
• R2 die Coderate des Faltungscodes mit evtl. Punktierung

Bild 7.7 Nettodatenraten [Mbit / s] im Satellitenkanal

7.1.4.2 Störabstand im Übertragungskanal

Das Ziel des Fehlerschutzes ist es, nach der Decodierung eine Bitfehlerwahrscheinlichkeit (BER) von ¾10 hoch -11 zu erreichen. Dazu darf am Ausgang des Viterbi-Decoders die BER ¾ höchstens 2 mal 10 hoch-4 betragen, wobei diese von der Coderate und dem Signal-Rausch-Abstand (C/N) am Empfängereingang abhängt. In Bild 7.8 sind die benötigten Rauschabstände für verschiedene Punktierungen aufgelistet.

Bild 7.8 Innere Coderate und benötigter Rauschabstand

Dabei bedeuten

• Eb / N0 = Energie pro Informationsbit / Rauschleistungsdichte
• C / N = Trägerleistung / Rauschleistung

  (7.4)

Hier wird von einer idealen QPSK Bandbreiteneffizienz von 2 Bit/s ausgegangen. Den allgemeinen Zusammenhang zwischen Eb/N0 und C/N leiten wir in Kapitel 9.1.2.1 her. Der Wert von C/N hängt bei Up- und Downlink jeweils ab von

• der Senderleistung
• der Genauigkeit der Ausrichtung aller beteiligten Antennen
• dem Durchmesser der Empfangsantennen
• den Meteorologische Bedingungen
• der Rauschzahl der Empfänger

7.1.4.3 Antennendurchmesser

Die Daten aus Bild 7.9 zeigen die erforderlichen Antennengrössen in Abhängigkeit von verschiedenen Zuverlässigkeiten. Die Daten beziehen sich auf die hydrometeorologische Zone E (u.a. Deutschland und Schweiz), die Downlinkfrequenz 12 GHz und eine EIRP von 51 dBW.

Bild 7.9 Benötigte Antennendurchmesser für einige beispielhafte Systemauslegungen

Die Service-Zuverlässigkeiten beziehen sich auf die Dauer eines durchschnittlichen Jahres.

7.1.4.4 Systembeispiel: Astra-Transponder 88

Auf Transponder 88 von Astra 1E wird ein Digitalpaket mit folgenden Parametern ausgestrahlt:

Bandbreite:	33 MHz
Symbolrate:	27.500 Mbaud/s
Bit pro Symbol:	2
Bandbreiteneffizienz:	1.66 Bit/s Hz
Bruttobitrate:	55.0 Mbit/s
Coderate R1, R2:	188/204, 3/4
Nettobitrate:	38.0 Mbit/s
Sender:	8
Datendienste:	1

Die Nettobitrate teilt sich wie in den untenstehenden Tabellen dargestellt auf.

Tabelle 7

Tabelle 8

Die totale Nettotransponderdatenrate beträgt 37.289 Mbit/s.

7.2 Kabelfernsehen

Das Spektrum der analogen Fernsehübertragungen im Breitbandkabel reicht von 45 MHz bis 862 MHz. Die Bandbreite eines Kanals beträgt dabei 7, 8 oder 12 MHz. Die systembegrenzenden Störsignale sind die Intermodulations-Produkte, die meistens aufgrund nichtlinearer Signalverarbeitung (Verstärkung und Filterung) durch gegenseitige Wechselwirkung der Bildträger verschiedener Kanäle entstehen.
Die Spezifikation der Technik zur Übertragung von DTVB-Signalen im Kabel (DVB-C Standard) wurde im November 1994 unter der Bezeichnung ETS 300 429 bei der ETSI normiert.

7.2.1 Der DVB-C Standard

Bei der Festlegung des DVB-C Standards berücksichtigte man vorallem folgende Nutzeranforderungen:

• Die vorhandenen Breitbandkabelnetze müssen in ihrer bisherigen Struktur weiterzu- verwenden sein.
• Die Einspeisung der digitalen Signale darf bei den analogen keine merkbaren Stö- rungen hervorrufen.
• Es sollen möglichst viele Daten in einem Kabelkanal übertragen werden können, da- mit die Kompatibilität auch mit den breitbandigsten Satellitenkanälen gewährleistet ist.
• Die Kosten für den Nutzer sollen gering sein und Kabel- und Satellitendecoder sol- len gleichzeitig auf dem Markt eingeführt werden. Somit ist eine weitgehende Baugleichheit der Kabeldecoder mit den Satellitendecodern gefordert.

Bild 7.10 Blockschaltbild des DVB-Kabelencoders

Auf einen inneren Fehlerschutz wird verzichtet, da die Übertragung im Kabelnetz gegenüber der Satellitenübertragung eine höhere und konstantere Qualität besitzt. Deshalb ist es auch möglich, mehr als 2 Bits zusammenzufassen und in einer höherwertigen QAM zu übertragen.
Im Symbolwortumsetzer werden je nach gewählter QAM m Bits zu einem Wort zusammengefügt und auf zwei Ausgängen ausgegeben. Da im Sender der Träger unterdrückt wird, muss der Differentielle Encoder die Signale so codieren, dass im Empfänger die Feststellung der absoluten Phasenlage wieder möglich ist. In Abhängigkeit der Qualität des Kabelnetzes kann eine der folgenden Modulationsarten gewählt werden: 16-QAM (m=4 bit), 32-QAM (m=5 bit), 64-QAM (m=6 bit) und zukünftig möglicherweise auch 256-QAM (m=8 bit) [für die 256-QAM, die noch nicht im DVB-Standard enthalten ist, wird allerdings ein innerer Fehlerschutz erforderlich sein]. Der Roll-Off-Faktor für DVB-C beträgt 0.15.
Da der DVB-C Standard für den Decoder nur den Verarbeitungsalgorithmus festlegt, sind die verschiedenen Lösungen der Signalverarbeitung sehr unterschiedlich implementiert. Bei der Decodierung werden analog zum Satellitenstandard die im Encoder vorgenommenen Kanalanpassungen wieder rückgängig gemacht und der reine MPEG2-Strom steht an einer Schnittstelle den nachfolgenden Funktionsblöcken zur Verfügung.

7.2.2 Der DVB-CS Standard

Der DVB-CS Standard (ETS 300 473) ist eine Adaption des Kabelstandards auf Grossgemeinschaftsantennen-Anlagen (Satellite Master Antenna Television [SMATV]). Die Anpassung ist notwendig, da viele SMATV-Anlagen besonders bezüglich der Reflexionssignal-Unterdrükkung dem DVB-C Standard nicht genügen. Somit sind im Empfänger zusätzliche Entzerrer notwendig, welche die dem Hauptsignal überlagerten Reflexionen wieder entfernen. Die Entzerrer arbeiten meistens im Basisband, was zu einer komplexen Struktur der Geräte führen kann. Weitere Anpassungen sind nicht nötig, wie Simulationen und Forschungsprojekte gezeigt haben.

7.3 Terrestrisches Fernsehen

Beim analogen terrestrischen Fernsehen ist der Frequenzbereich in Kanäle unterteilt, die eine Bandbreite von 7 oder 8 MHz besitzen. Wegen der grossen Reichweite analoger Signale, die zwar weit entfernt vom Sender als schwache Signale keinen guten Empfang mehr ermöglichen, aber immer noch stark genug sind, um einen anderen Sender auf der gleichen Frequenz zu stören, ist es (ausser in Ballungszentren mit schwachen regionalen Sendern) nicht möglich, flächendeckend mehr als 7 oder 8 Programme in akzeptabler Qualität auszustrahlen, obwohl mehr als 60 Kanäle zur Verfügung stehen. Ausser durch benachbarte Sender werden Störungen vorallem durch Mehrwegempfang verursacht. Die verschiedenen Echos verursachen Geisterbilder, Doppelkonturen und Verzerrungen. Zusätzlich beeinträchtigen Rauschen und Funkenstörungen (Bursts) den Empfang. Anders wirken sich Echos auf das digitale Fernsehen aus. Dort erhöht sich die Bitfehlerrate durch Symbolübersprechen.

7.3.1 Der DVB-T Standard

Dem DVB-T Standards liegen u.a. folgende Nutzeranforderungen zugrunde:

• das System für terrestrisches Digitalfernsehen soll möglichst ähnlich zum Kabel- und Satellitensystem sein.
• die Übertragung soll mittels Datencontainern mit möglichst grosser Kapazität erfol- gen. Die Kanalbandbreite soll so gewählt werden, dass ein Nachbarkanalabstand von 8 MHz unterstützt wird.
• Das System ist auf bestmögliche Flächendeckung bei stationärem Betrieb ausgelegt.
• Es sollen nationale Gleichwellennetze möglich sein.
• Der Heimempfänger soll kostengünstig sein.
• Als Option soll eine hierarchische Modulation möglich sein.

7.4 Weitere DVB-Standards

7.4.1 Der DVB-SI Standard

Der Service-Informations Standard (DVB-SI, ETS 300 468) spezifiziert die Verarbeitung von Zusatzdaten, die jeden Transport Stream begleiten. Dies sind zum Beispiel der Programmname, Informationen zur laufenden Sendung, Startzeiten des nächsten Films bei Near VideoOnDemand und systemeigene Informationen (PMT, NIT etc.). Diese Daten werden von der Set-Top-Box verarbeitet und entweder automatisch angezeigt oder sie können vom Zuschauer in verschiedenen Menuseiten abgerufen werden.

7.4.2 Der DVB-CI Standard

Dieser Standard beschreibt das Common Interface (CI), das die Verbindung zwischen dem Conditional Access (CA) Modul und dem Decoder Modul darstellt. Dieses Interface ermöglicht das Austauschen des CA-Moduls gegen ein anderes oder den Anschluss eines kompatiblen Moduls oder PCs. Dies kann beispielsweise für den Empfang von Programmen nötig sein, die in verschiedenen Verschlüsselungssystemen (z.B. SECA und IRDETO) gesendet werden, falls nicht Multicrypt verwendet wird.
Dieses Modul erlaubt somit einerseits eine flexible Codierung der Daten, da das Zugriffsverfahren angepasst werden kann, andererseits stellt es jedoch ein erhöhtes Sicherheitsrisiko dar, da durch seine Spezifikation (die öffentlich zugängig ist) Hackern die Herstellung von sogenannter Piratensoftware oder von Piratendecodern erleichtert wird.

7.4.3 Der DVB-TXT Standard

Da beim analogen Fernsehen der Teletext (oder Videotext) in den nicht sichtbaren Bildzeilen übertragen wird, die Zusatzdaten bei digitalem Fernsehen nach DVB jedoch in verschiedenen Tables mitgeführt werden (die entsprechenden Zeilen werden digital gar nicht übertragen, was die Datenmenge reduziert), ist im Decoder die Umsetzung dieser Zusatzdaten (hier Teletext) an die Stelle der ursprünglichen Zeilen notig, damit diese vom Videotextdecoder im TV-Gerät verstanden werden. Diese Behandlung der Teletextdaten wird vom DVB-TXT Standard (ETS 300 472) genormt.

7.4.4 Der DVB-TM Standard

Dieser Standard ist ein Zusatz zum DVB-T Standard und spezifiziert die drahtlose terrestrische Übertragung in kleinen Funkzellen, die von der Grösse her etwa vergleichbar mit Grossgemeinschafts-Kabelanlagen sind. Diese Versorgungsart ist z.B. dann interessant, wenn die Verlegung von Breitbandkabeln zu aufwendig oder zu teuer ist, das zu versorgende Gebiet jedoch im Schatten der terrestrischen Abstrahlung liegt.

7.4.5 Der DVB-PI Standard

Dieser Standard ermöglicht es, in professionellen Kabelkopfstationen Kanäle aus verschiedenen Digitalpaketen herauszunehmen und für die Verbreitung im Kabel ein neues Paket zusamenzustellen. Die Aufgabe dieser Anlagen ist dabei das Demultiplexen der Satellitenpakete, die Neuanordnung der gewünschten Kanäle (die verschiedene Zeitbasen besitzen) und der Remultiplex zu einem neuen Paket.

7.4.6 Der DVB-IRD Standard

Der DVB-IRD Standard spezifiziert die Schnittstelle im Empfänger zwischen dem MPEG-Modul und dem CA-Modul. Diese Schnittstelle erlaubt eine genormte Verschlüsselungstechnik, so dass mit Hilfe des Common Interface jede Set-Top-Box jede Codierung verarbeiten kann.

7.4.7 Der DVB-Subtitling Standard

Diese Spezifikation ist vergleichbar der des DVB-TXT. Der Unterschied besteht darin, dass Zusatzdaten als wählbare Untertitel im Bild eingeblendet werden können. In diesem Fall ist jedoch die Set-Top-Box für die Darstellung zuständig, da eine Untertiteleinblendung getrennt vom Teletext bei Fernsehgeräten nicht vorhanden ist.

7.4.8 Der DVB-RCC Standard

Dieser Standard beschreibt die Spezifikation für Interaktionskanäle (Rückkanäle) in Kabelnetzen.

7.4.9 Der DVB-RTC Standard

Im DVB-RTC Standard ist die Spezifikation für Interaktionskanäle via Telefon und ISDN festgelegt.

7.4.10 Der DVB-NIP Standard

Dieser Standard spezifiziert netzwerkunabhängige Protokolle für Interaktivität (Protokolle, die Kommunikation in Form von Datenfluss ermöglichen).

7.4.11 Der DVB-IPN Standard

In diesem Standard ist der Übergang von der DVB- zur Telekom-Welt definiert.

7.4.12 Der DVB-MC Standard

Spezifikation für die Verwendung von Mikrowellen-Trägerfrequenzen < 10 GHz für DVB.