Digitale Fernsehtechnik in Theorie und Praxis - MPEG-Basiscodierung, DVB-, DAB-, ATSC-Übertragungstechnik, Messtechnik

von: Walter Fischer

Springer-Verlag, 2006

ISBN: 9783540292043 , 547 Seiten

Format: PDF, OL

Kopierschutz: Wasserzeichen

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Preis: 66,99 EUR

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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