Potenza, C/N, MER e BER: cosa sono, come si misurano, quali sono i valori ottimali

Dieci domande sui parametri “indicatori” dei segnali terrestri e satellitari: cosa sono, come si misurano, quali sono i valori ottimali per ricevere perfettamente i programmi televisivi in formato DVB-T/T2/S/S2. Avete qualche ulteriore dubbio? Scriveteci e i nostri esperti vi risponderanno.

Quali parametri incidono sulle prestazioni dell’impianto DTT/SAT e la ricezione dei programmi televisivi?

Esistono vari parametri “indicatori” del livello e della qualità della ricezione dei segnali DVB-T/T2 e DVB-S/S2.

I più importanti sono la potenza del segnale, il C/N (rapporto segnale/rumore), il margine di rumore, il BER (Bit Error Rate), il cBER, il vBER e il MER (Modulation Error Rate).

Quanto “potente” deve essere il segnale per una ricezione ottimale?

Le norme tecniche di settore (Guida CEI 100-7) fissano un valore minimo e uno massimo che assicurano una ricezione ottimale dei canali televisivi terrestri e satellitari, ma solamente quando anche gli altri parametri (C/N, BER, MER, ecc.) sono corretti.

Per i segnali DTT (DVB-T/T2 COFDM) l’intervallo è compreso tra 47 e 67 dBµV (decibel-microvolt) mentre per quelli SAT (DVB-S/S2 QPSK) è di 47-77 dBµV, con misurazione diretta alla presa TV/SAT.

La scelta di stabilire un intervallo così ampio è dettata dal fatto che il segnale subisce varie attenuazioni lungo il percorso che va dall’antenna (VHF, UHF, LNB parabola) alla presa TV di casa. Queste attenuazioni sono generate dal cavo coassiale, dai partitori/deviatori, dagli switch DiSEqC e dai multiswitch.

Grazie a questo intervallo, il progettista può fissare un valore ottimale iniziale (antenna) vicino o superiore al tetto massimo (vedi schermata sopra) e calcolare poi “quanto segnale” arriverà alle prese TV di casa dopo le varie attenuazioni.

Se il valore “finale” (presa TV) rientra nell’intervallo con un certo margine di sicurezza (es.: 60 dBµV), significa che il progettista ha svolto un lavoro a regola d’arte. Viceversa, se il valore finale è vicino al limite minimo o, peggio, al di sotto, in fase di progettazione, taratura o manutenzione si dovrà cercare di mantenere più alto il valore iniziale incrementando il guadagno del centralino Tv, sostituendolo con uno più potente (più dBµV in uscita), aumentando il diametro della parabola, ecc.

Cos’è il C/N? È importante per la qualità dei segnali digitali?

Assolutamente sì. Il C/N è il rapporto tra la portante (carrier) e il rumore (noise) e permette di capire se la quantità di segnale “utile” è sufficientemente più grande del rumore presente. Più elevato è questo valore (espresso in dB), migliore è la qualità del segnale.

Le norme CEI stabiliscono un valore minimo di 11 dB per il DVB-S/S2 e 24 dB per il DVB-T/T2. Sotto questa soglia potrebbero verificarsi squadrettamenti o blocchi temporanei nelle immagini anche se è bene sapere che i valori misurati (e quelli “limite”) possono variare di qualche decibel a seconda del tipo di modulazione (QPSK, 8PSK, 16APSK, 32APSK) e di FEC (Forward Error Correction – meccanismo di rilevazione e correzione degli errori – 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, ecc.).

Il rapporto C/N è riferito ad un’unica portante tra le 7812 (UHF/COFDM) del canale televisivo considerato perché calcolato dopo la modulazione. Il S/N (Signal to Noise), spesso erroneamente equiparato al C/N, si riferisce invece a tutte le portanti e viene calcolato prima della modulazione.

Cos’è il BER?

Il BER (Bit Error Ratio) è un valore di fondamentale importanza nella progettazione e manutenzione di un impianto di ricezione digitale. Misura il rapporto tra il numero di bit errati che arrivano al decoder o al televisore e il totale di quelli trasmessi. Viene rappresentato in questi modi:

2×10^-5 (3 errori ogni 100.000 bit ricevuti)

4×10^-3 (4 errori ogni 1000 bit ricevuti)

Se il tasso di errore è al di sotto di un certo limite (< 2×10^-4), ovvero i bit errati sono pochi rispetto al totale (nel nostro caso 2 errori ogni 10000 bit ricevuti), il segnale non subisce alcun degrado in termini di qualità con il risultato che le immagini e i suoni saranno fedeli a quelli codificati alla sorgente.

Il BER varia in base alla modulazione e al FEC utilizzati nelle trasmissioni DVB-T/T2/S/S2 e può essere misurato in due diversi punti della catena di decodifica del segnale, prima oppure dopo il circuito di correzione Viterbi (b-BER, c-BER, pre-BER, a-BER, v-BER, ecc. – vedi sotto).

La misura del BER effettuata nel punto di ingresso del circuito di correzione Viterbi risulta più comoda durante la ricerca dei guasti o in fase di taratura perché risponde in tempo reale agli interventi effettuati (es.: spostamento antenna, regolazione guadagno, ecc.).

Al contrario, la misurazione del BER “post Viterbi” sarà meno soggetta a variazioni a causa del pronto intervento del circuito di correzione.

Cos’è il “margine di rumore”?

Il margine di rumore è un valore espresso in dB che indica di quanto il valore del MER (vedi sotto) di un segnale può peggiorare prima di portare il valore del VBER (vedi sotto) alla condizione QEF, ovvero “Quasi Error Free” di 2×10^-4. In altre parole ci indica quanto il segnale è distante dal QEF in termini di MER.

Si tratta quindi di una specie di “tolleranza minima” sulla quale può contare l’impianto di ricezione DTT/SAT prima che il segnale diventi instabile, pari a 2 dB per il DVB-S/S2 e 6 dB per il DVB-T/T2, a causa degli eventi atmosferici (pioggia, neve, nebbia, ecc.), dei disturbi esterni (ponti mobili 4G/5G, ripetitori Wi-Fi, ecc.) e del rumore elettromagnetico.

Se il margine di rumore fosse pari a 0 dB non avremmo alcun “bonus” in caso di degrado del livello del segnale e sarebbe sufficiente una perdita di livello di soli 0,5 dB per rischiare il blocco delle immagini o lo sganciamento della portante.

Cos’è il MER?

Il MER è un valore espresso in dB che quantifica l’errore di modulazione, ovvero la presenza di variazioni della modulazione che si tramuta in una errata identificazione dei simboli trasmessi. La quantità di questi errori è misurata dal BER (vedi sopra).

Il MER misurato direttamente sull’antenna (oppure sull’LNB) corrisponde in genere al rapporto segnale/rumore (S/N) e può essere migliorato solo riposizionandola, cambiandone l’orientamento o sostituendola. Durante il tragitto lungo il cavo coassiale, il centralino Tv e gli eventuali switch/partitori/derivatori, il valore del MER può solo peggiorare a causa di un’errata amplificazione o per disadattamenti d’impedenza.

Grazie al MER è possibile stabilire la qualità del segnale presente nella zona di ricezione, la qualità e le prestazioni degli amplificatori (confronto MER-antenna con MER-uscita ampli), la bontà della rete di distribuzione (confronto MER-uscita ampli con MER-presaTV). Inoltre fornisce un’analisi sintetica della costellazione (vedi sotto) ed è strettamente legato al margine di rumore (vedi sopra).

Di norma, per una corretta codifica del segnale si richiede un valore minimo di 21-22 dB anche se è preferibile stare sui 24-25 dB. Tuttavia non è possibile stabilire un unico valore di riferimento perché tutto dipende, anche in questo caso, dal tipo di modulazione e dal valore del FEC adottati dai mux terrestri oppure dai transponder satellitari.

Cosa sono il cBER e il vBER?

Rappresentano due diverse misurazioni del BER (vedi sopra) effettuate nel momento dell’ingresso del flusso di bit nel circuito di correzione Viterbi (in questo caso di parla di b-BER, c-BER, CBER oppure di pre-BER) e in uscita (a-BER, v-BER, VBER, pv-BER) dove il flusso sarà corretto con la cadenza stabilita dal FEC (Forward Error Correction).

Esistono altri parametri o strumenti per determinare la qualità di un segnale Tv digitale?

Sì. Gli strumenti di misurazione (vedi sotto) permettono di visualizzare sul loro display lo spettro completo o parziale delle bande interessate (VHF+UHF per il terrestre, Ku per il satellite) e il diagramma di costellazione.

L’analizzatore di spettro mostra il livello delle portanti digitali, ovvero i transponder satellitari oppure i mux DTT sotto forma di “panettoni”.

Il confronto tra i vari panettoni (altezza, forma, ecc.) è molto utile per verificare eventuali attenuazioni o disturbi nell’impianto di ricezione e distribuzione, il malfunzionamento dell’LNB (ad esempio l’assenza delle portanti in una specifica banda o polarità) o l’errato puntamento della parabola (panettoni “bassi” per via della scarsa potenza del segnale).

Il diagramma di costellazione, riferito ad uno specifico mux o transponder, è la rappresentazione grafica dei gruppi di bit ricevuti in un intervallo di tempo. Se il segnale è ottimale, ovvero senza rumori ed interferenze, i punti del diagramma appaiono ben definiti e tutti sovrapposti nella propria area a formare quasi un unico punto. In caso contrario, attorno ai punti si creano aloni e dispersioni che permettono di scoprire il tipo di rumore che affligge il segnale così da apportare i necessari correttivi.

Come si misurano tutti questi parametri?

Per misurare i parametri di un segnale digitale e avere sotto pieno controllo il funzionamento di un impianto di ricezione e distribuzione televisiva è fondamentale utilizzare un misuratore di campo, di tipo professionale (se utilizzato di frequente per il lavoro di antennista o elettricista) oppure consumer/hobbistico.

La spesa per l’acquisto di un misuratore di campo professionale può superare i 2000-3000 euro (valutare eventualmente il noleggio) ma la robustezza dello strumento, la precisione e l’affidabilità delle misurazioni sono ai massimi livelli.

I misuratori “consumer” di livello hobbistico sono invece molto più economici (dai 60-70 euro in su) ma anche meno robusti e precisi. Tuttavia possono andare bene per un utilizzo saltuario come la manutenzione ordinaria del proprio impianto SAT/DTT, qualche installazione, modifica o upgrade a casa di amici. Se siete interessati a questi strumenti vi invitiamo a leggere il nostro articolo di approfondimento con una selezione dei modelli più interessanti.

Se non ho uno strumento, come posso sapere se il mio segnale DTT/SAT è ottimale?

Se non possedete un misuratore di campo e non siete disposti ad acquistarlo, l’unico modo per misurare il livello e la qualità del segnale ricevuto è utilizzare le schermate OSD di decoder e TV.

Di solito queste schermate non contengono alcun parametro numerico ma solo due barre colorate che si “riempiono” man mano che aumenta il livello del segnale e la sua qualità.

In alcuni rari casi, la schermata OSD mostra anche i parametri numerici relativi alla potenza del segnale, il rapporto C/N, i valori di BER e MER ma la veridicità di questi dati è tutta da dimostrare.