Digitale Fernsehtechnik in Theorie und Praxis - MPEG-Basiscodierung, DVB-, DAB-, ATSC-Übertragungstechnik, Messtechnik
von: Walter Fischer
Springer-Verlag, 2006
ISBN: 9783540292043
Sprache: Deutsch
543 Seiten, Download: 6618 KB
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Mehr zum Inhalt
Digitale Fernsehtechnik in Theorie und Praxis - MPEG-Basiscodierung, DVB-, DAB-, ATSC-Übertragungstechnik, Messtechnik
Vorwort | 5 | ||
Geleitwort | 7 | ||
Inhaltsverzeichnisitled | 8 | ||
1 Einleitung | 15 | ||
2 Analoges Fernsehen | 21 | ||
2.1 Abtastung einer Schwarz-Weiß-Bildvorlage | 24 | ||
2.2 Horizontal- und Vertikal-Synchronimpuls | 26 | ||
2.3 Hinzunehmen der Farbinformation | 28 | ||
2.4 Übertragungsverfahren | 31 | ||
2.5 Verzerrungen und Störungen | 33 | ||
2.6 Signale in der Vertikalaustastlücke | 34 | ||
2.7 Messungen an analogen Videosignalen | 39 | ||
3 Der MPEG-2-Datenstrom | 45 | ||
3.1 Der Packetized Elementary Stream (PES) | 48 | ||
3.2 Das MPEG-2-Transportstrompaket | 52 | ||
3.3 Informationen für den Empfänger | 56 | ||
3.3.1 Synchronisierung auf den Transportstrom | 57 | ||
3.3.2 Auslesen der aktuellen Prograrnmstruktur | 58 | ||
3.3.3 Der Zugriff auf ein Programm | 60 | ||
3.3.4 Zugriff auf verschlüsselte Programme | 61 | ||
3.3.5 Programmsynchronisation (PCR, DTS, PTS | 63 | ||
3.3.6 Zusatz-Informationen im Transportstrom (PSI / SI / PSIP | 66 | ||
3.3.7 Nicht-private und private Sections und Tabellen | 66 | ||
3.3.8 Die Service Information gemäß DVB (SI | 76 | ||
3.4 PSIP gemäß ATSC | 89 | ||
3.5. ARIB-Tabellen gemäss ISDB-T | 91 | ||
3.6. DMB-T (China) Tabellen | 93 | ||
3.7 Weitere wichtige Details des MPEG-2 Transportstromes | 94 | ||
3.7.1 Die Transport Priority | 95 | ||
3.7.2 Die Transport Scrambling Control Bits | 95 | ||
3.7.3 Die Adaptation Field Control Bits | 95 | ||
3.7.4 Der Continuity Counter | 95 | ||
4 Digitales Videosignal gemäß ITU-BT.R601 (CCIR601 | 97 | ||
5 High Definition Television - HDTV | 103 | ||
6 Transformationen vom Zeitbereich in den Frequenzbereich und zurück | 107 | ||
6.1 Die Fouriertransformation | 108 | ||
6.2. Die Diskrete Fouriertransformation (DFT) | 111 | ||
6.3 Die Fast Fouriertransformation (FFT | 113 | ||
6.4. Praktische Realisierung und Anwendung der DFT und FFT | 114 | ||
6.5. Die Diskrete Cosinustransformation (DCT) | 115 | ||
6.6 Signale im Zeitbereich und deren Transformierte im Frequenzbereich | 118 | ||
6.7 Systemfehler der DFT bzw. FFT und deren Vermeidung | 121 | ||
6.8 Fensterfunktionen | 124 | ||
7 Videocodierung gemäß MPEG-2 | 127 | ||
7.1 Videokomprimierung | 127 | ||
7.1.1 Zurücknahme der der Quantisierung von 10 auf 8 Bit | 129 | ||
7.1.2 Weglassen der H- und V-Lücke | 129 | ||
7.1.3 Reduktion der Farbauflösung auch in vertikaler Richtung (4:2:0 | 131 | ||
7.1.4 Weitere Schritte zur Datenreduktion | 131 | ||
7.1.5 Differenz-Plus-Code-Modulation von Bewegtbildern | 132 | ||
7.1.6 Diskrete Cosinustransformation mit nachfolgender Quantisierung | 138 | ||
7.1.7 Zig-Zag-Scan und Lauflängencodierung von Null-Sequenzen | 144 | ||
7.1.8 Huffmann-Codierung | 145 | ||
7.2 Zusammenfassung | 146 | ||
7.3 Aufbau des Videoelementarstroms | 149 | ||
7.4 Modernere Videokomprimierungsverfahren | 151 | ||
8 Komprimierung von Audiosignalen gemäß MPEG und Dolby Digital | 153 | ||
8.1 Das digitale Audioquellensignal | 153 | ||
8.2 Geschichte der Audiokomprimierung | 155 | ||
8.3 Das psychoakustische Modell des menschlichen Ohres | 156 | ||
8.4 Grundprinzip der Audiocodierung | 161 | ||
8.5 Teilbandcodierung bei MPEG Layer I, II | 164 | ||
8.6 Transformationscodierung bei MPEG Layer III | 166 | ||
8.7 Mehrkanalton | 168 | ||
9 Videotext, Untertitel und VPS gemäß DVB | 169 | ||
9.1 Videotext und Untertitel | 170 | ||
9.2 Video Program System (VPS | 173 | ||
10 Digitale Videostandards im Vergleich | 177 | ||
10.1 MPEG-1 und MPEG-2, Video-CD und DVD, M-JPEG und | 177 | ||
10.2. MPEG-3, MPEG-4, MPEG-7 und MPEG-21 | 180 | ||
10.3 Physikalische Schnittstellen für digitale Videosignale | 184 | ||
10.3.1 "CCIR601" Parallel und Seriell | 185 | ||
10.3.2 Synchrone, parallele Transportstromschnittstelle (TS PARALLEL | 186 | ||
10.3.3 Asynchrone serielle Transportstromschnittstelle (TS- ASI | 188 | ||
11 Messungen am MPEG-2-Transportstrom | 191 | ||
11.1 Verlust der Synchronisation (TS-Sync-Loss | 192 | ||
11.2 Fehlerhafte Sync-Bytes (Sync_Byte_Error | 194 | ||
11.3 Fehlende oder fehlerhafte Program Association Table (PAT) (PAT_Error | 194 | ||
11.4 Fehlende oder fehlerhafte Program Map Table (PMT) (PMT_Error | 195 | ||
11.5 Der PID_Error | 196 | ||
11.6 Der Continuity_Count_Error | 197 | ||
11.7 Der Transport_Error | 199 | ||
11.8 Der Cyclic Redundancy Check-Fehler | 199 | ||
11.9 Fehler der Program Clock Reference (PCR_Error, PCR_accuracy | 200 | ||
11.10 Der Presentation Time Stamp Fehler (PTS_Error | 202 | ||
11.11 Fehlende oder fehlerhafte Conditional Access Table (CAT_Error | 203 | ||
11.12 Fehlerhafte Wiederholrate der Service Informationen (SI_Repetition_Error | 204 | ||
11.13 Überwachung der Tabellen NIT, SDT, EIT, RST | 205 | ||
11.14NichtreferenziertePID(unreferenced_PID | 206 | ||
11.15 Fehler bei der Übertragung zusätzlicher Service Informationen SI_other_Error | 206 | ||
11.16 Fehlerhafte Tabellen NIT_other, SDT_other_Error, EIT_other_Error | 207 | ||
11.17 Überwachung eines ATSC-konformen Transportstroms | 207 | ||
12 Bildqualitätsanalyse an digitalen TV-Signalen | 209 | ||
12.1 Methoden zur Bildqualitätsmessung | 211 | ||
12.1.1 Subjektive Bildqualitätsanalyse | 212 | ||
12.1.2 Double Stimulus Continual Quality Scale Method DSCQS | 213 | ||
12.1.3 Single Stimulus Continual Quality Scale Method SSCQE | 213 | ||
12.2 Objektive Bildqualitätsanalyse | 213 | ||
13 Grundlagen der Digitalen Modulation | 221 | ||
13.1 Einführung | 221 | ||
13.2 Mischer | 223 | ||
13.3 Amplitudenmodulation | 225 | ||
13.4 IQ-Modulator | 227 | ||
13.5 Der IQ-Demodulator | 235 | ||
13.6 Anwendung der Hilbert-Transformation bei der IQ-Modulation225 13.7. Praktische Anwendungen der Hilbert-Transformation | 239 | ||
13.7. Praktische Anwendungen der Hilbert-Transformation | 242 | ||
14 Übertragung von digitalen Fernsehsignalen über Satellit | 245 | ||
14.1 Die DVB-S-Systemparameter | 248 | ||
14.2 Der DVB-S-Modulator | 251 | ||
14.3 Faltungscodierung | 255 | ||
14.4 Signalverarbeitung im Satelliten | 261 | ||
14.5 Der DVB-S-Empfänger | 262 | ||
14.6 Einflüsse auf der Satellitenübertragungsstrecke | 265 | ||
14.7DVB-S2 | 269 | ||
15 DVB-S Messtechnik | 275 | ||
15.1 Einführung | 275 | ||
15.2 Messung der Bitfehlerraten | 276 | ||
15.3 Messungen an DVB-S-Signalen mit einem Spektrumanalyzer | 278 | ||
15.3.1 Näherungsweise Ermittelung der Rauschleistung N | 280 | ||
15.3.2 C/N, S/N und Eb/NO | 281 | ||
15.3.3 Ermittelung des EB/N0 | 282 | ||
15.4 Messung des Schulterabstandes | 283 | ||
15.5 DVB-S-Empfänger-Test | 283 | ||
16 Die Breitbandkabelübertragung gemäß DVB-C | 285 | ||
16.1 Der DVB-C-Standard | 286 | ||
16.2 Der DVB-C-Modulator | 288 | ||
16.3 Der DVB-C-Empfänger | 289 | ||
16.4 Störeinflüsse auf der DVB-C-Übertragungsstrecke | 291 | ||
17 Die Breitbandkabelübertragung nach ITU-T J83B | 295 | ||
18 Messungen an digitalen TV-Signalen im Breitbandkabel | 297 | ||
18.1 DVB-C/J83A,B,C-Messempfänger mit Konstellationsanalyse | 298 | ||
18.2 Erfassung von Störeinflüssen mit Hilfe der Konstellationsanalyse | 302 | ||
18.2.1 Additives weißes gauß'sches Rauschen (AWGN | 302 | ||
18.2.2 Phasenjitter | 305 | ||
18.2.3 Sinusförmiger Interferenzstörer | 306 | ||
18.2.4 Einflüsse des IQ-Modulators | 306 | ||
18.2.5 Modulation Error Ratio (MER) - Modulationsfehler | 309 | ||
18.2.6 Error Vector Magnitude (EVM | 311 | ||
18.3 Messung der Bitfehlerrate (Bit Error Rate BER | 311 | ||
18.4 Messungen mit einem Spektrumanalyzer | 312 | ||
18.5 Messung des Schulterabstandes | 314 | ||
18.6 Messung der Welligkeit im Kanal bzw. Kanalschräglage | 315 | ||
18.7 DVB-C/J83ABC-Empfänger-Test | 315 | ||
19 Coded Orthogonal Frequency Division Multiplex (COFDM | 317 | ||
19.1 Warum Mehrträgerverfahren? | 319 | ||
19.2 Was ist COFDM? | 322 | ||
19.3 Erzeugung der COFDM-Symbole | 327 | ||
19.4 Zusatzsignale im COFDM-Spektrum | 335 | ||
19.5 Hierarchische Modulation | 337 | ||
19.6 Zusammenfassung | 338 | ||
20 Die terrestrische Übertragung von digitalen TV-Signalen über DVB-T. | 339 | ||
20.1 Der DVB-T-Standard | 342 | ||
20.2 Die DVB-T-Träger | 343 | ||
20.3 Hierarchische Modulation | 349 | ||
20.4 DVB-T-Systemparameter des 8/7/6-MHz-Kanals | 351 | ||
20.5 DVB-T-Modulator und Sender | 361 | ||
20.6 Der DVB-T-Empfänger | 364 | ||
20.7 Störeinflüsse auf der DVB-T-Übertragungsstrecke | 369 | ||
20.8 DVB-T-Gleichwellennetze (SFN | 378 | ||
20.9 Mindestens notwendiger Empfängereingangspegel bei DVB-T | 386 | ||
21 Messungen an DVB-T-Signalen | 393 | ||
21.1 Messung der Bitfehlerraten | 395 | ||
21.2 Messungen an DVB-T-Signalen mit einem Spektrumanalyzer | 397 | ||
21.3 Konstellationsanalyse an DVB-T-Signalen | 401 | ||
21.3.1 Weißes Rauschen (AWGN =Additive White Gaussian Noise | 401 | ||
21.3.2 Phasenjitter | 402 | ||
21.3.3 Interferenzstörer | 403 | ||
21.3.4 Echos, Mehrwegeempfang | 403 | ||
21.3.5 Dopplereffekt | 403 | ||
21.3.6 IQ-Fehler des Modulators | 403 | ||
21.3.7 Ursache und Auswirkung von IQ-Fehlern bei DVB-T | 406 | ||
21.4 Messung des Crestfaktors | 416 | ||
21.5 Messung des Amplituden-, Phasen- und Gruppenlaufzeitganges | 416 | ||
21.6 Messung der Impulsantwort | 417 | ||
21.7 Messung des Schulterabstandes | 418 | ||
22 DVB-H - Digital Video Broadcasting for Handhelds | 423 | ||
22.1 Einführung | 423 | ||
22.2 Konvergenz zwischen Mobilfunk und Broadcast | 425 | ||
22.3 DVB-H - die wesentlichen Parameter | 427 | ||
22.4 DSM-CC Sections | 428 | ||
22.5 Multiprotocol Encapsulation (MPE | 429 | ||
22.6 DVB-H - Standard | 430 | ||
22.7 Zusammenfassung | 434 | ||
23 Digitales Terrestrisches Fernsehen gemäß ATSC (Nordamerika | 439 | ||
23.1 Der 8VSB-Modulator | 444 | ||
23.2 8VSB-Brutto- und Nettodatenrate | 453 | ||
23.3 Der ATSC-Empfänger | 454 | ||
23.4 Störeinflüsse auf der ATSC-Übertragungsstrecke | 454 | ||
24 ATSC/8VSB-Messtechnik | 457 | ||
24.1 Messung der Bitfehlerraten | 458 | ||
24.2 8VSB-Messungen mit Hilfe eines Spektrumanalysators | 459 | ||
24.3 Konstellationsanalyse an 8VSB-Signalen | 460 | ||
24.4 Ermittelung des Amplituden- und Gruppenlaufzeitganges | 462 | ||
25 Digitales Terrestrisches Fernsehen gemäß ISDB-T (Japan | 465 | ||
26 Digital Audio Broadcasting - DAB | 469 | ||
26.1 Vergleich DAB und DVB | 470 | ||
26.2 DAB im Überblick | 474 | ||
26.3 Der physikalische Layer von DAB | 480 | ||
26.4 DAB - Forward Error Correction - FEC | 490 | ||
26.5 DAB-Modulator und Sender | 495 | ||
26.6 DAB-Datenstruktur | 499 | ||
26.7 DAB-Gleichwellennetze | 504 | ||
26.8 DAB Data Broadcasting | 506 | ||
27 DVB-Datendienste: MHP und SSU | 509 | ||
27.1 Data Broadcasting bei DVB | 510 | ||
27.2 Object Carousels | 511 | ||
27.3 MHP = Multimedia Home Platform | 513 | ||
27.4 System Software Update - SSU | 515 | ||
28 DMB-T und T-DMB | 517 | ||
28.1DMB-T | 517 | ||
28.2 T-DMB | 517 | ||
29 Digitales Fernsehen weltweit - ein Ausblick | 521 | ||
Abkürzungsverzeichnis | 531 | ||
TV-Kanaltabellen | 547 | ||
Sachverzeichnis | 553 |