Η διαμόρφωση QAM στα καλωδιακά δίκτυα
Featured | Η διαμόρφωση QAM χρησιμοποιείται κατά κόρον σε καλωδιακά δίκτυα τηλεόρασης, ιδιαίτερα στο εξωτερικό, αλλά και στη χώρα μας. Η ψηφιακή αυτή διαμόρφωση μπορεί να μεταφέρει αυτούσια τα ψηφιακά μπουκέτα της δορυφορικής TV, στις συχνότητες των επίγειων σημάτων, μέσω του ομοαξονικού καλωδίου.
Μια λύση που χρησιμοποιείται κυρίως στα ομοαξονικά καλωδιακά δίκτυα του εξωτερικού, είναι η διαμόρφωση QAM. Παρακάμπτοντας πολλά από τα εμπόδια της δορυφορικής διαμόρφωσης QPSK, όπως την υψηλή συχνότητα, αλλά και τις δυσκολίες που προκύπτουν από την ανάγκη αποστολής τάσης και τόνου, η QAM είναι πολύ καλή λύση για μεγάλα καλωδιακά δίκτυα.
Τι είναι η διαμόρφωση QAM
Το QAM (Quadrature Amplitude Modulation) είναι το ψηφιακό ανάλογο της διαμόρφωσης κατά πλάτος, που χρησιμοποιείται στα αναλογικά σήματα. Η φιλοσοφία της, στηρίζεται στη διαδικασία ψηφιακής μεταλλαγής συχνοτήτων (QPSK-QAM). Έτσι, ένα δορυφορικό κανάλι με εύρος ζώνης 36MHz στη δορυφορική μπάντα (950-2150), μετατρέπεται σε ένα κανάλι διαμόρφωσης QAM (16 έως 256 σύμβολων), με εύρος από 5,5 έως 9MHz. Τα σήματα QAM χρησιμοποιούν την μπάντα της επίγειας TV (47- 550MHz), ώστε η μεταφορά τους στο καλωδιακό δίκτυο να επιτυγχάνεται ιδιαίτερα εύκολα.
Η διαδικασία μεταλλαγής QPSK σε QAM, διαμορφώνει κατά πλάτος μια δορυφορική συχνότητα, που περιλαμβάνει έναν αριθμό καναλιών, χωρίς να αλλοιωθεί κανένα απολύτως από τα χαρακτηριστικά και τις πληροφορίες που μεταφέρει. Απλά, η συχνότητα υποβιβάζεται στην S-Band και το εύρος ζώνης της είναι πλέον στα 7MHz. Με αυτόν τον τρόπο, μπορεί να μεταδοθεί σε ιδιαίτερα μεγάλες αποστάσεις, μέσω ομοαξονικού καλωδίου.
Άλλωστε, ένα σήμα QPSK δεν μπορεί να μεταδοθεί σε απόσταση μεγαλύτερη από 150m, σε ομοαξονικό καλώδιο, με εμπέδαση στα 75Ω. Αντίθετα, στο ίδιο μέσο, ένα σήμα QAM μπορεί να μεταδοθεί πολλά χιλιόμετρα και να ενισχυθεί πολλές φορές, χωρίς κανένα πρόβλημα.
Όπως πιθανό γνωρίζετε, η μπάντα που μεταδίδονται τα διαμορφωμένα σε QAM σήματα, είναι η S-Band, γνωστή και ως καλωδιακή μπάντα. To εύρος της έως το κανάλι S-20 είναι 7MHz, ενώ από το S-21 και μετά, αυξάνεται στα 8MHz, όπως και τα UHF.
Η χωρητικότητα αυτής της μπάντας είναι 36 κανάλια. Δηλαδή, μπορούμε να εγκαταστήσουμε σε ένα δίκτυο έως 36 modules και να μεταδώσουμε 36 transpoders από οποιοδήποτε δορυφόρο μας ζητηθεί ή ακόμη να μεταδώσουμε και ένα συνδυασμό από transpoders, από πολλούς δορυφόρους ταυτόχρονα.
Επειδή στη QAM αποδιαμόρφωση δεν χρειάζονται υψηλές στάθμες σήματος, αφού οι δέκτες μπορούν να λειτουργήσουν με πολύ χαμηλά σήματα, της τάξης των 40-50dΒ, μας δίνεται η δυνατότητα να ρυθμίσουμε σύμφωνα με τις ανάγκες μας, τις ενισχυτικές διατάξεις, χωρίς να δημιουργηθούν προβλήματα.
Στο σημείο που πρέπει να δώσουμε ιδιαίτερη προσοχή, είναι σε τυχόν ανακλάσεις μέσα στο δίκτυο, που προκαλούνται είτε από διαμορφωτές κακής ποιότητας, που έχουμε τοποθετήσει στο κέντρο λήψης είτε από εξωτερικές παρεμβολές, που συνήθως εισβάλλουν στο δίκτυό μας από τις επίγειες κεραίες και συχνότερα από τις κεραίες FM.
Οι ανακλάσεις μπορούν να αλλοιώσουν τα δεδομένα μιας ή περισσοτέρων συχνοτήτων, με αποτέλεσμα να αλλοιωθεί η ποιότητα του σήματος και να μην είναι εφικτή η αποδιαμόρφωσή του.
Αποδιαμόρφωση QAM
Η αποδιαμόρφωση των σημάτων γίνεται με ειδικό καλωδιακό αποκωδικοποιητή (cable). Παρότι εξωτερικά δεν διαφέρει σε τίποτα από έναν κοινό δορυφορικό δέκτη, έχει εντελώς διαφορετικό tunner, αλλά και επεξεργαστή Vitterbi.
Όσο για τις ρυθμίσεις, πρέπει να τις προσαρμόσουμε σύμφωνα με αυτές που έχουμε δώσει στα modules. Έτσι, στο πεδίο της συχνότητας, πρέπει να δηλώσουμε τη συχνότητα εξόδου S-band, που έχουμε ζητήσει από το module του κέντρου μας.
Για παράδειγμα, αν έχουμε δηλώσει στο module συχνότητα εξόδου 287.25MHz ( S-19), αυτή τη συχνότητα πρέπει να δώσουμε και στις ρυθμίσεις συντονισμού καναλιών του καλωδιακού μας δέκτη, προσθέτοντας ένα μηδενικό στο τέλος, δηλαδή 287.250.
Η σύνδεση των μονάδων
Το πιο απλό κομμάτι του άρθρου, είναι αυτό της συνδεσμολογίας των μονάδων και της ενσωμάτωσής τους, στο καλωδιακό δίκτυο τηλεόρασης.
Για κάθε τύπο module υπάρχουν έτοιμες βάσεις, με όσες θέσεις χρειαζόμαστε. Αυτό που πρέπει να γνωρίζουμε, είναι ότι για κάθε 5 modules που τοποθετούμε, χρειαζόμαστε και ένα τροφοδοτικό. Επίσης, πρέπει το όλο σύστημα να αερίζεται επαρκώς κατά τη λειτουργία του, αφού αρκετές φορές έχουμε παρατηρήσει δυσλειτουργίες σε ανάλογα συστήματα, που οφείλονταν σε πολύ υψηλές θερμοκρασίες, που αναπτύχθηκαν λόγω κακού εξαερισμού.
Οι μεταλλάκτες QAM έχουν δύο εισόδους και δύο εξόδους, με κατευθυντικά χαρακτηριστικά. Έτσι, το σήμα SAT-IF μπορεί να εισαχθεί απευθείας στην είσοδο της πρώτης μονάδας, η οποία με τη σειρά της, το περνά μέσα από το ζεύκτη στην επόμενη κ.ο.κ.
Στην έξοδο, επαναλαμβάνεται η ίδια διαδικασία, για να δημιουργηθεί η σύζευξη των καναλιών. Το άθροισμα των καναλιών που προκύπτει από τη σύζευξη, συνδέεται με τον ίδιο τρόπο και οδηγείται στον ενισχυτή, ο οποίος με τη σειρά του, τροφοδοτεί το δίκτυο διανομής.
Όλα τα εξαρτήματα που απαιτούνται για τις συνδέσεις, παρέχονται μέσα στις συσκευασίες των μονάδων.
Προγραμματισμός μονάδων QAM (Modules)
Υπάρχουν πολλές εταιρίες στο χώρο των δορυφορικών, που κατασκευάζουν QAM modules. Σε γενικές γραμμές, όλες στηρίζονται στην ίδια φιλοσοφία και οι παράμετροι που ζητούν για το συντονισμό τους, είναι κοινές.
Η πρώτη παράμετρος που θα μας ζητηθεί να δηλώσουμε, είναι η συχνότητα εισόδου του module. Φυσικά, στο module δεν πρέπει να δηλωθεί η συχνότητα του transponder, αλλά η υποβιβασμένη IF συχνότητα που στέλνει το LNB, η οποία εξαρτάται από το αν η μπάντα είναι High ή Low. Βέβαια, κάποιες πρόσφατες υλοποιήσεις για διευκόλυνση των τεχνικών, επιτρέπουν την εισαγωγή της συχνότητας του transponder.
Όσον αφορά την πόλωση και την μπάντα, αναλόγως με τον transponder που θέλουμε να οδηγήσουμε, βάζουμε και στα modules τις αντίστοιχες γραμμές καλωδίων (πολώσεις), που έρχονται από τα LNB. Ευνόητο είναι ότι τα LNBs που θα χρησιμοποιήσουμε, πρέπει να είναι Quattro, δηλαδή σε κάθε έξοδό τους, να εξάγουν το 1/4 της μπάντας του δορυφόρου.
Τέλος, στα πεδία του Symbol Rate και FEC, δηλώνουμε τις τιμές του transponder.
Η τελευταία παράμετρος που θα μας ζητηθεί να δηλώσουμε, είναι η συχνότητα εξόδου. Στα περισσότερα modules, το εύρος εξόδου ανέρχεται στα 45–550MHz. Παρόλα αυτά, καλό θα είναι να αποφεύγουμε να δίνουμε συχνότητες εκτός της μπάντας S, καθώς υπάρχει κίνδυνος παρεμβολών και ανακλάσεων, από επίγεια σήματα.
Ρυθμίσεις- Μετρήσεις
Για να προβούμε σε σωστές ρυθμίσεις, απαραίτητος είναι ένας αναλυτής φάσματος, με μέτρηση QAM.
Η απολαβή, όπως αναφέραμε παραπάνω, δεν παίζει σημαντικό ρόλο, καθώς οι δέκτες μπορούν να αποδιαμορφώσουν σήματα QAM με μικρές στάθμες, ακόμη και στα 40dΒ, γι’ αυτό δεν πρέπει να μας ανησυχεί ιδιαίτερα το πώς θα ανεβάσουμε υψηλά την απολαβή των μονάδων QAM.
Εκεί όμως που πρέπει να δώσουμε μεγάλη προσοχή, είναι στις μετρήσεις BER, MER και C/N.
Ιδιαίτερα το C/N πρέπει να είναι σε καλά επίπεδα, ώστε να έχουμε καλή ποιότητα σήματος, αλλά και τα διαγράμματα των BER και MER πρέπει να βρίσκονται σε φυσιολογικά επίπεδα. Στις εικόνες 6 και 7 φαίνεται πώς πρέπει να είναι το τα constellations διαγράμματα των ΒER και MER, καθώς και το πώς πρέπει να είναι η διάταξη των κουκίδων, πάνω στο όργανο μέτρησης. Στην εικόνα 6 φαίνεται καθαρά πώς αρχίζει να αλλοιώνεται το σήμα μας, ενώ στην εικόνα 7 έχουμε ένα σωστό διάγραμμα.
Η μέτρηση BER μας δηλώνει το ρυθμό των χαμένων – εσφαλμένων (bit). Όταν αυτός αυξηθεί σε μεγάλο βαθμό, τότε δεν μπορούν να ανακτηθούν τα δεδομένα (bit) που έχουν χαθεί, με αποτέλεσμα να μην είναι εφικτή η ορθή λήψη του σήματος.
Θετικά και αρνητικά
Η τεχνολογία QAM είναι ο καλύτερος τρόπος μετάδοσης δορυφορικού σήματος και συνιστάται ανεπιφύλακτα για χρήση σε εκτεταμένα δίκτυα διανομής, αλλά και σε δίκτυα, τα οποία δεν έχουν πρόβλεψη για συλλογική δορυφορική λήψη. Τα πλεονεκτήματα αυτής της μεθόδου, είναι:
- Εύκολη και γρήγορη τοποθέτηση.
- Δεν επεμβαίνουμε στη δομή του δικτύου.
- Μπορούμε να επιλέξουμε κανάλια, από όποιον δορυφόρο θέλουμε.
- Μπορούμε να μεταφέρουμε το δορυφορικό σήμα σε πολύ μεγάλες αποστάσεις, μέσω ομοαξονικού καλωδίου.
- Αποφεύγουμε την πληθώρα καλωδίων, μερεμέτια κ.τ.λ.
- Αποφεύγουμε την αισθητική ρύπανση.
Ωστόσο, η QAM έχει τους περιορισμούς της. Ο βασικότερος είναι ότι απαιτείται ειδικός καλωδιακός δέκτης, με αποτέλεσμα οι επιλογές STB να είναι περιορισμένες. Επίσης στο κέντρο γίνεται επιλογή των transponder, με αποτέλεσμα να είναι περιορισμένος ο αριθμός των μεταδιδόμενων καναλιών, σε σχέση με ένα σύστημα με πολυδιακόπτες, που μπορεί να αποδώσει όλο το δορυφόρο.
