Skip to main content
4 Νοεμβρίου 2010 03:00

Η διαμόρφωση QAM στις υπηρεσίες της δορυφορικής διανομής σημάτων

Γράφει: Παύλος Κερασίδης

Featured | Μπορεί οι πολυδιακόπτες να έχουν “κερδίσει” τις δορυφορικές διανομές στη χώρα μας, ωστόσο μεγάλες επαγγελματικές διανομές στηρίζονται στην τεχνολογία QAM. Τέτοια δίκτυα, συναντάμε κυρίως στο εξωτερικό, όπου μέσω ενός κέντρου με μονάδες QAM μπορεί να τροφοδοτείται ολόκληρο χωριό μέσω ενός συστήματος δορυφορικός κεραιών.

Σε μεγάλα σύγχρονα συγκροτήματα κατοικιών (πολυκατοικίες, χωριά) είναι απορριπτέα η επιλογή εγκατάστασης ξεχωριστού συστήματος λήψης κεραιών για κάθε νοικοκυριού, για ποικίλους λόγους, όπως οικονομία, εμφάνιση, ευχρηστία. Σε αυτές τις περιπτώσεις γίνεται εξ’ αρχής σχεδιασμός κεντρικού δικτύου διανομής σημάτων, είτε αυτά είναι επίγεια, είτε δορυφορικά. Η τεχνολογία QAM πολλές φορές, ιδιαίτερα στο εξωτερικό, χρησιμοποιείται για την τροφοδοσία τέτοιων δικτύων.
Η διανομή με διαμόρφωση QAM, όπως και με μεταλλαγή από συχνότητα IF σε IF, φαίνεται να είναι κάπως παρεξηγημένες, γιατί δεν είναι ευρέως διαδεδομένες και εφαρμοσμένες, ενώ προσφέρουν μεγάλη ευελιξία και δυνατότητες. Για τη διανομή QAM είναι λογικό, εφόσον αρμόζει περισσότερο σε εγκαταστάσεις μεγάλου μεγέθους, κάτι που δεν ισχύει όμως για τη διανομή IF -> IF, η οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε μεγάλες, αλλά και σε μικρότερες εγκαταστάσεις.
Ένας τρόπος διανομής δορυφορικών προγραμμάτων είναι χρησιμοποιώντας τη διαμόρφωση QAM. Σε αντίθεση με τους πολυδιακόπτες, που προσφέρουν στη διανομή όλα τα προγράμματα που δορυφόρου που κάνουμε λήψη, στη διανομή QAM χρησιμοποιείται μια μονάδα για κάθε δορυφορικό πακέτο. Έτσι, λοιπόν, έχουμε ένα κέντρο επεξεργασίας σημάτων, που αποτελείται από ισάριθμες με τα κανάλια μονάδες και η έξοδός του οδηγείται στο δίκτυο διανομής (εικόνα 1). Όσον αφορά τη λήψη, διαφέρει από τις οικιακές μόνο στον τύπο του LNB, όπου χρησιμοποιείται Quatro (τέσσερις έξοδοι – κάθε έξοδος μια δορυφορική μπάντα), όπως και στους πολυδιακόπτες. Για να γίνει κατανοητή η λειτουργία της διανομής αυτής, πρέπει να αναφερθούμε στο θεωρητικό μέρος της διαμόρφωσης QAM. Είναι και μια πολύ καλή ευκαιρία να ρίξουμε και μια πολύ μικρή ματιά στις βασικές αρχές των τηλεπικοινωνιών και των διαμορφώσεων, ώστε να δημιουργηθεί σφαιρική άποψη για το θέμα.

Περί διαμορφώσεων..
Ένα ημιτονικό σήμα καθορίζεται από τρία χαρακτηριστικά: το πλάτος, τη συχνότητα και τη φάση. Όταν κάποιο από αυτά τα στοιχεία αλλάξει, διαφοροποιείται και το ημιτονικό σήμα. Εάν υποθέσουμε ότι το αρχικό σήμα αντιστοιχεί σε μια κατάσταση 1, τότε η διαφοροποίηση του σήματος, μετά την αλλαγή ενός χαρακτηριστικού του, αντιστοιχεί στην κατάσταση 0 και αντίστροφα. Οι καταστάσεις αυτές είναι η δυαδική αναπαράσταση των ψηφίων 1 και 0. Έτσι, αλλάζοντας μία παράμετρο του ηλεκτρικού σήματος, μπορούμε να αναπαραστήσουμε ψηφιακά δεδομένα. Οποιοδήποτε από τα τρία χαρακτηριστικά που αναφέρθηκαν, μπορεί να διαφοροποιηθεί, προσφέροντας τουλάχιστον τρεις μηχανισμούς για διαμόρφωση ψηφιακών δεδομένων σε ένα αναλογικό σήμα: Amplitude Shift Keying – ASK (με διαμόρφωση πλάτους), Frequency Shift Keying – FSK (με διαμόρφωση συχνότητας) και Phase Shift Keying – PSK (με διαμόρφωση φάσης). Αλλάζοντας το πλάτος, αλλά και τη φάση ενός σήματος, έχουμε ένα τέταρτο μηχανισμό διαμόρφωσης, που καλείται Quadrature Amplitude Modulation (Τεταρτημοριακή Διαμόρφωση Πλάτους), τη διαμόρφωση QAM (σχέδιο 1).

Διαμόρφωση QPSK
Τα σήματα που εκπέμπονται από τους δορυφόρους και λαμβάνονται από τα δορυφορικά κάτοπτρα, είναι διαμορφωμένα κατά QPSK. Στο σχέδιο 2 παρατηρούμε μια φέρουσα συχνότητα, διαμορφωμένη κατά PSK, η οποία μπορεί να ονομαστεί και 2-QPSK, γιατί χρησιμοποιούνται δύο διαφορετικές φάσεις (0 και 180 μοίρες). Στο σχέδιο 3 βλέπουμε αριστερά την αντιστοίχιση των bits στις δύο διαφορετικές καταστάσεις φάσης και, δεξιά, το διάγραμμα constellation, που αναπαριστά σε τριγωνομετρικούς άξονες τις δύο φάσεις.
Η QPSK, η οποία ονομάζεται και 4-QPSK, χρησιμοποιεί τέσσερις διαφορετικές φάσεις για να διαμορφώσει τη φέρουσα συχνότητα, διπλασιάζοντας έτσι τον αριθμό των bits, που αντιστοιχούν σε μια κατάσταση (σχέδιο 4). Με αυτόν τον τρόπο αξιοποιείται καλύτερα το δεδομένο εύρος ζώνης, που απαιτείται για την εκπομπή PSK. Μπορούν να αυξηθούν οι φάσεις, περνώντας σε διαμόρφωση 8-QPSK (κάθε εναλλαγή κατάστασης αναπαριστάται από 3 bits), με το μειονέκτημα ότι γίνεται δυσκολότερα η λήψη του σήματος από το δέκτη, ο οποίος πλέον έχει να ξεχωρίσει 8 διαφορετικές φάσεις, με μεγαλύτερες πιθανότητες σφάλματος.

Διαμόρφωση QAM
Στην QPSK, όπως και στις άλλες διαμορφώσεις, αλλάζουμε ένα χαρακτηριστικό του ημιτονικού σήματος. Γιατί όμως, να μην αλλάξουμε δύο συγχρόνως; Οι περιορισμοί του εύρους ζώνης της διαμόρφωσης FSK, δεν επιτρέπουν το συνδυασμό της με άλλες διαμορφώσεις. Όμως, ο συνδυασμός των ASK και PSK έχει νόημα να γίνει, προσφέροντας διαφοροποιήσεις στο πλάτος, αλλά και στη φάση ταυτόχρονα. Αυτό ακριβώς κάνει η διαμόρφωση QAM. Παραλλαγές της QAM υπάρχουν αρκετές. Θεωρητικά, μπορεί να γίνει οποιοσδήποτε συνδυασμός αλλαγής πλάτους με αλλαγή φάσης.

Bits/Symbol

Καταστάσεις

Διαμόρφωση

2

4

QAM

4

16

16-QAM

6

64

64-QAM

8

256

256-QAM

Το σχέδιο 5 προβάλλει τα διαγράμματα των διαμορφώσεων 4-QAM και 8-QAM. Και στις δύο περιπτώσεις, οι αλλαγές πλάτους είναι λιγότερες από τις αλλαγές φάσεις. Επειδή οι αλλαγές στο πλάτος του σήματος είναι πιο ευάλωτες στο θόρυβο από τις αλλαγές στη φάση, στη διαμόρφωση QAM είναι πάντα λιγότερες από τις αλλαγές στη φάση.
Στο σχέδιο 6, βλέπουμε το διάγραμμα διαμόρφωσης 8-QAM, με άξονες το πλάτος και τη συχνότητα του σήματος. Παρατηρήστε εκτός από τις εμφανείς αλλαγές στο πλάτος του σήματος, τις αλλαγές στη φάση του.
Η QAM στην οθόνη των πεδιομέτρων
Ορισμένα σύγχρονα, υψηλών απαιτήσεων πεδιόμετρα, πραγματοποιούν μετρήσεις QAM. Μία παραστατικότατη και πολύ χρήσιμη λειτουργία είναι η γραφική αναπαράσταση του Constellation Diagram της διαμόρφωση QAM. Έτσι, λοιπόν, όπως βλέπετε και στην εικόνα 2, από το διάγραμμα μπορούν να προκύψουν συμπεράσματα για την ποιότητα του σήματος. Στην εικόνα 2, συγκεκριμένα, απεικονίζεται ένα σήμα διαμόρφωσης 64-QAM και τα σημεία αναπαριστούν τις 64 φέρουσες συχνότητες. Όπως βλέπετε, σε αντίθεση με την εικόνα 3 (άριστο σήμα), οι φέρουσες είναι μετατοπισμένες από το κεντρικό σημείο όπου έπρεπε να βρίσκονται. Όταν λοιπόν ο δέκτης λάβει αυτό το σήμα, υπάρχει μεγάλη πιθανότητα σφάλματος, εφόσον μπορεί να αντιστοιχίσει λάθος συντεταγμένες σε μία ή περισσότερες φέρουσες (παρατηρήστε κυρίως τα φωτεινά σημεία κάτω αριστερά της εικόνας 2, που βγαίνουν έξω από τα περιθώρια).

Η διαμόρφωση QAM στην πράξη
Όπως προαναφέρθηκε, σε κάθε μονάδα ενός κέντρου QAM (εικόνα 1), συντονίζουμε ένα δορυφορικό πακέτο. Στην έξοδο, επομένως, του κέντρου όπου ξεκινάει η διανομή, έχουμε ένα αριθμό πακέτων, όσα και οι μονάδες του κέντρου. Τώρα, στις πρίζες (είτε είναι τερματικές, είτε διέλευσης), ο τελικός χρήστης πρέπει να τοποθετήσει ένα δέκτη QAM, ώστε να μπορέσει να παρακολουθήσει τα προγράμματα της διανομής. Οι δέκτες φυσικά, διαφέρουν από τους κοινούς δέκτες QPSK, εφόσον μπορούν να αποδιαμορφώνουν σήματα QAM.

Πλεονεκτήματα
– Από τα σημαντικότερα θετικά της διανομής QAM, είναι ότι τα σήματα μεταφέρονται από τις υψηλές συχνότητες των δορυφορικών σημάτων, σε χαμηλότερες συχνότητες επιγείων καναλιών. Αυτό το χαρακτηριστικό επιτρέπει την προσαρμογή ενός κέντρου QAM σε υπάρχουσα εγκατάσταση, χωρίς κανένα πρόβλημα και συμβιβασμό, σε αντίθεση με τους πολυδιακόπτες.
– Ένα κέντρο QAM είναι πλήρως επεκτάσιμο. Μπορούν οποτεδήποτε, πολύ εύκολα, να προστεθούν επιπλέον μονάδες, που θα προσφέρουν στην εγκατάσταση πρόσθετα δορυφορικά πακέτα.

Μειονεκτήματα
– Το κόστος ενός κέντρου QAM με ένα ικανοποιητικό αριθμό μονάδων (10 ψηφιακά πακέτα), είναι υψηλό για να τοποθετηθεί σε μικρές πολυκατοικίες ή ξενοδοχεία.
– Μπορεί να είναι μεν επεκτάσιμο το κέντρο, αλλά δεν παύει να περιορίζει τον αριθμό των ψηφιακών πακέτων προς διανομή, εφόσον για κάθε πακέτο απαιτείται μια ξεχωριστή μονάδα.
– Για τη λήψη των προγραμμάτων από τους τελικούς χρήστες, απαιτείται δέκτης QAM και όχι QPSK. Το αρνητικό εδώ, δεν έχει να κάνει με το κόστος, αλλά με τις δυνατότητες επιλογής, που για τους QAM δέκτες είναι μειωμένες.

Κλείνοντας…
Είναι αλήθεια ότι τα μειονεκτήματα της διανομής QAM την καθιστούν λίγο δύσκολη στην εφαρμογή, αλλά από την άλλη, είναι μια λύση η οποία πρέπει να λαμβάνεται υπόψιν κατά το σχεδιασμό ενός δικτύο. Δεν είναι απίθανο για παράδειγμα, σε ένα οικισμό με μεγάλες αποστάσεις και αρκετούς χρήστες, η διανομή QAM να δώσει λύση, τη στιγμή που οι πολυδιακόπτες δε θα μπορούσαν.

ΑΛΛΑ ΑΡΘΡΑ ΣΕ ΑΥΤΗ ΤΗΝ ΚΑΤΗΓΟΡΙΑ

Η ΑΓΟΡΑ ΣΗΜΕΡΑ

Amiko MIRA X-4200
Ο Amiko MiraX HiS-4200 είναι ένας κορυφαίος Linux 4K UHD media streamer, που σας επιτρέπει να απολαμβάνετε τα αγαπημένα σας προγράμματα σε 4K UHD. Αυτός ο media streamer υποστηρίζει μεταξύ άλλων τ...
KAL KL-60
Η εταιρεία KAL Electronics ανακοινώνει την παραλαβή του νέου τηλεχειριστηρίου KL-60. Πρόκειται για ένα προγραμματιζόμενο τηλεχειριστήριο 4:1, το οποίο προγραμματίζεται μέσω μονάδας υπέρυθρων από τ...
Promax ATLaS NG
Η Promax έχει δημιουργήσει μία σειρά εκπαιδευτικών video για τον κορυφαίο αναλυτή φάσματος ATLaS NG. Στα συγκεκριμένα video, περιγράφονται όλες οι λειτουργίες του αναλυτή, καθώς και ο τρόπος που δ...
SatLink COL5141A
Ο κωδικοποιητής COL5141A 4 σε 1 της SatLink είναι μια επαγγελματική συσκευή κωδικοποίησης και πολυπλεξίας ήχου και video με ισχυρή λειτουργικότητα. Διαθέτει διεπαφές εισόδου 4 καναλιών CVBS video ...
AVM FRITZ!DECT 350
Προσαρμόστε το FRITZ!DECT 350 σε πόρτες ή παράθυρα και αμέσως θα ανιχνεύσει αν είναι ανοικτά ή κλειστά. Αποτελώντας έναυσμα για την επακόλουθη λειτουργία προϊόντων FRITZ!DECT και συμβατών συσκευών...
KAL K-320
Η εταιρεία KAL Electronics ανακοινώνει την παραλαβή του K-320, ενός ασύρματου ανιχνευτή κίνησης υποδοχής με εμβέλεια ανίχνευσης κίνησης 3 έως 7 μέτρων και γωνία κάλυψης 100°. Είναι ιδανικός για τη...
Τα νέα της Mistral – Οδηγίες για μια καλή εγκατάσταση: Ενισχυτής κεραίας 2U30
Συνεχίζοντας την περιγραφή των προϊόντων της Mistral, θα γίνει περιγραφή των ενισχυτών κεραίας. Οι ενισχυτές κεραίας χωρίζονται σε δύο κατηγορίες: 1) Οι ενισχυτές με ακροδέκτες χωρίς θωράκιση, ...
Tesla XT850
Η εταιρεία AstraSat ανακοινώνει την παραλαβή του νέου Tesla MediaBox XT850. Πρόκειται για ένα Android TV Box που είναι ταυτόχρονα και DVB-T2 HEVC (H.265) δέκτης, συμβατός με το νέο πρότυπο επίγεια...
SatLink ST-6502
Η εταιρεία Tronix ανακοινώνει την παραλαβή του νέου modulator ST-6502 της SatLink. Πρόκειται για έναν διαμορφωτή ενός καναλιού σε mini μέγεθος, ο οποίος έχει σχεδιαστεί για οικιακή ψυχαγωγία, ξενο...
Fracarro UX-WB LTE
Η εταιρεία AstraSat ανακοινώνει την παραλαβή του νέου LNB της οικογένειας UX της ιταλικής Fracarro. Πρόκειται για το UX-WB LTE, ένα wideband LNB με 2 ξεχωριστές εξόδους, που η μία μεταφέρει όλα τα...
AVM Geofencing
Η τελευταία ενημέρωση του FRITZ!App Smart Home προσθέτει μια λειτουργία που ζητείται συχνά: Το geofencing. Σας επιτρέπει να εκτελείτε ενέργειες στο έξυπνο σπίτι σας όταν εισέρχεστε ή εξέρχεστε από...
Amiko A11 Link
Αναζητείτε έναν προηγμένο τρόπο για να απολαύσετε το αγαπημένο σας περιεχόμενο, είτε πρόκειται για ζωντανή τηλεόραση, είτε για ταινίες ή ραδιόφωνο; Μην ψάχνετε άλλο! Το Amiko A11 Link 4K TV Stick ...

ΣΕ ΑΥΤΟ ΤΟ ΤΕΥΧΟΣ

Ψηφιακή Τηλεόραση, τεύχος Ιουλίου 2024
Κυκλοφορεί το νέο τεύχος Ιουλίου 2024 του περιοδικού "Ψηφιακή Τηλεόραση" μαζί με το "Security Report" Το νέο τεύχος Ιουλίου του περιοδικού «Ψηφιακή Τηλεόραση» κυκλοφορεί πάντα μαζί με το περιοδ...
Διανομή σήματος HDMI στο σπίτι
Για τη θέαση τηλεοπτικών προγραμμάτων υψηλής ανάλυσης μέσω ενός δέκτη, IPTV Box, αποκωδικοποιητή συνδρομητικής πλατφόρμας ή οποιασδήποτε άλλης εξωτερικής πηγής, απαιτείται μόνο η σύνδεσή τους στην...
CRETA ELECTRONIX 2024
Μετά την τεράστια επιτυχία των κλαδικών εκθέσεων Salonica Electronix 2023 και Athens Electronix 2024, που πραγματοποιήθηκαν για τρίτη φορά σε Θεσσαλονίκη και Αθήνα, αντίστοιχα, και έσπασαν κάθε ρε...
Fracarro D-Matrix 4S FTA
Την πιο πρόσφατη μονάδα της οικογένειας των Headend της ιταλικής Fracarro, δοκιμάσαμε για να παρουσιάσουμε στο τεύχος αυτού του μήνα. Πρόκειται για το D-Matrix 4S FTA, ένα Compact Headend που έρχε...
Amiko MIRA X-4200
Ένα νέο μοντέλο της σειράς OTT της Amiko δοκιμάσαμε για να παρουσιάσουμε στο τεύχος αυτού του μήνα. Πρόκειται για το MIRA X-4200, ένα Set-Top Box που βασίζεται σε λειτουργικό σύστημα Linux και προ...
Sat & Zap, Ιούλιος 2024
Αρκετά νέα κανάλια στις 28 ανατολικά, ενώ και πάλι το Ιράν εμφανίζεται με νέα κανάλια εξωτερικού, μη εγκεκριμένα φυσικά από το θεοκρατικό καθεστώς… Al Mayadeen HD Hot Bird 13G – 13 East 11....