2009 ARRL TAPR Digital Comm Conference

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

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. 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. 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. 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. 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. 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 1.705 einzelne Träger (verwendet COFDM ...genannt Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing) um eine Bandbreite von nur 6 oder 8 MHz zu erzeugen.

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

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. 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. 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 1.200 MHz – mehr Platz für Simplex D-ATV vermutlich kein Platz für ein D-ATV Umsetzer-Paar dies ist ein eindeutiges Amateur-Band

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

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

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

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

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 Robbie’s Empfängerwahl ist die Alternative 5 (TV) Ken’s Empfängerwahl ist die Alternative 9 (Notebook)

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

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

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 QPSKsiehe 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. 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 FECviterbi: 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. 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. 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. Planung einer DVB-S D-ATV Station Nützliche Links: Advanced Television Systems Committee (ATSC) www.ATSC.org Digital Video Broadcasting organization (DVB) www.DVB.org Amateur Television of Central Ohio www.ATCO.TV British ATV Club - Digital Forum www.BATC.org.UK/forum/ Nick Sayer-N6QQQ blog on “putting together an ATSC DATV station” http://nsayer.blogspot.com/search/label/ham OCARC newsletter DATV Introduction article on “ATV – the Digital Fork in the Road” www.W6ZE.org/DATV/TechTalk74-DATV.pdf OCARC newsletter DATV article “Planning a Digital-ATV Station” www.W6ZE.org/DATV/TechTalk75-DATV.pdf OCARC newsletter DATV article “Understanding Symbol-rates, FEC, and RF Bandwidth for DVB-S” www.W6ZE.org/DATV/TechTalk76-DATV.pdf PE1JOK and PE1OBW on “The Ultimate Resource for Digital Amateur Television” www.D-ATV.com AGAF D-ATV components (Boards) www.datv-agaf.de and www.AGAF.de SR-Systems D-ATV components (Boards) www.SR-systems.de

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

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

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