Dvb cofdm 2k 8k что это
Dvb cofdm 2k 8k что это
Таким образом, видно, что спектр группового сигнала OFDM можно разместить в эфирном радиоканале аналогового телевидения с полосой пропускания 8 МГц, обеспечивая между соседними радиоканалами защитные частотные интервалы по
0,39 МГц. Это важный момент, так как согласованность спектра группового сигнала OFDM с существующими радиоканалами эфирной сети ТВ-вещания упрощает внедрение цифровой системы телевидения.
Стандартом для каждого режима модуляции предусмотрены 4 относительных значения защитных интервалов, равные 1/4; 1/8; 1/16 и 1/32 длительности рабочего интервала. Соответствующие им абсолютные значения длительностей защитных интервалов и информационных символов в мкс и периодах тактовой частоты Т0 = 7/64 мкс приведены в табл. 1.
В этой же таблице указан максимальный территориальный разнос между ТВ-передатчиками одной ТВ-программы в синхронной одночастотной сети эфирного вещания, который может выбираться при проектировании сети в пределах от 67,2 до 8,4 км и от 16,8 до 2,1 км соответственно для режимов модуляции 8К и 2К.
Остановимся на причинах, по которым в стандарте эфирного вещания были приняты два варианта режимов модуляции (8К и 2К), поскольку эти факторы необходимо учитывать при проектировании такой сети вещания.
Режим модуляции 8К позволяет в одночастотной сети эфирного вещания использовать территориальный разнос между передатчиками одинаковых ТВ-программ до 67 км. При этом получается большая зона покрытия, приемлемые мощности ТВ-передатчиков и стандартные высоты антенно-мачтовых сооружений. Экономические преимущества такой сети становятся особенно заметными при организации ТВ-вещания в странах с большими территориями, за счет сокращения общего числа передающих ТВ-станций сети. По этим причинам в стандарт был введен режим модуляции 8К.
Технически модем 8К реализуется путем выполнения в модуляторе инверсного дискретного преобразования Фурье и прямого дискретного преобразования Фурье — в демодуляторе телевизора, для чего требуются процессоры с двоичной емкостью 213 = 8192 = 8К. Однако имеющееся в то время первое поколение таких процессоров не подходило для этих целей ни по быстродействию, ни по стоимости, что не позволяло начать одновременно с принятием стандарта разработку аппаратуры с режимом модуляции 8К [2]. По этой причине было принято решение ввести в стандарт второй — технически более простой режим 2К, для которого уже имелись необходимые процессоры с двоичной емкостью 211 = 2048 = 2К.
В итоге был принят общий стандарт с модуляцией 2К и 8К с разным числом несущих. Спецификация стандарта 2К позволяла начать внедрение цифрового эфирного вещания сразу, а спецификация стандарта 8К могла быть реализована позднее, после разработки соответствующего процессора. Отметим, что с появлением процессоров 8К [8] и необходимости построения сети эфирного вещания с большой зоной покрытия, что характерно для Российской Федерации, предпочтение необходимо отдать режиму модуляции 8К и использовать его при создании отечественной сети цифрового эфирного вещания.
Модуляция несущих в групповом сигнале OFDM. Стандартом [3] предусмотрено, что в модеме OFDM могут быть использованы следующие виды модуляции несущих группового сигнала: квадратурная фазовая модуляция (4-ФМ), 16- и 64-уровневая квадратурная амплитудная модуляция (16-КАМ или 64-КАМ) с равномерным или неравномерным расположением вершин векторов сигнала в кодовом пространстве сигналов.
Выбор конкретного вида модуляции из указанных производится в зависимости от требуемой скорости передачи данных с учетом избыточности, необходимой для их помехоустойчивого кодирования. Эту избыточность легко оценить, исходя из того, что при помехоустойчивом кодировании в модеме используются сверточные коды с относительными скоростями: 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8, в результате чего скорость цифрового потока после помехоустойчивого кодирования увеличится в число раз, равное единице, деленной на относительную скорость кода. То есть, например, при использовании сверточного кода 3/4, скорость цифрового потока возрастает в 4/3=1,33 раза.
Данные, необходимые для выбора вида модуляции в зависимости от требуемой скорости цифрового потока для различных значений относительной скорости сверточного кода и относительной длительности защитного интервала в информационном символе, приведены в табл. 2 [ 3 ]. Данные этой таблицы не зависят от режима модуляции 8К или 2К, так как при переходе от режима 8К к режиму 2К с уменьшением числа несущих в 4 раза одновременно в 4 раза увеличивается скорость передачи данных на каждой несущей.
В табл. 2 также указаны необходимые значения отношения сигнал/шум в эфирном радиоканале для двух случаев эфирного приема — на стационарную, многоэлементную ТВ-антенну и на простую антенну переносного телевизора. Приведенные значения отношения сигнал/шум обеспечивают получение коэффициента ошибок 2 x 10-4 на выходе декодера сверточного кода. Окончательный выбор перечисленных параметров системы цифрового вещания делается путем анализа нескольких альтернативных вариантов.
Таблица 2. Скорость передачи данных при неиерархической модуляции 8К и 2К
Отношение сигнал/шум в радиоканале, дБ
Полезная скорость, Мбит/с
Стационарная антенна (F1)
Переносная антенна (Р1)
Поясним порядок пользования данными табл. 2 на примере.
Отметим, что при модуляции 64-КАМ для рассматриваемого случая имеется несколько альтернативных вариантов с приемлемыми значениями скоростей цифровых потоков (см. табл. 2): 29.27; 30.16; 29.03; 30.74; 31.67 Мбит/с, отличающихся значениями относительной скорости сверточного кода: С(5/6) и С(7/8) и относительными длительностями защитных интервалов (D/Tu): 1/8; 1/16;1/32. При этом, поскольку параметр D/Tu определяет максимальное расстояние между ТВ-передатчиками в сети вещания (см. табл. 1), а параметр C зависит от выбора мощности ТВ-передатчиков сети, то их значения выбираются путем анализа нескольких вариантов построения проектируемой сети.
Пространство сигналов. При квадратурной фазовой (4-ФМ) и амплитудной модуляции (16-КАМ и 64-КАМ) сигнал несущей получается путем модуляции и суммирования двух квадратурных сигналов: coswt и sinwt. Эти сигналы при анализе систем квадратурной модуляции удобно представлять в виде двух квадратурных векторов I и Q, полагая, что вектор I совпадает с осью абсцисс и называется синфазным вектором, а вектор Q совпадает с осью ординат и называется квадратурным вектором. При этом фаза вектора I принимается за нулевую фазу и относительно нее производится оценка фазовых положений векторов модулированного сигнала. Поскольку при математическом анализе квадратурно модулированных сигналов используются комплексные функции, в которых сигнал coswt является действительной частью функции, а сигнал sinwt — мнимой частью функции и, кроме того, общепринятым считается, что по оси абсцисс откладываются действительные числа, а по оси ординат — мнимые, то в системе координат I и Q вектору I соответствует сигнал coswt, а вектору Q — сигнал sinwt.
Пространство сигналов модулированной несущей представляет собой дискретные положения вершин суммарного вектора (I+Q) в системе координат I и Q.
В системе OFDM при использовании модуляции 4-ФМ вектора I и Q имеют одинаковые и постоянные амплитуды, дискретно меняются только фазы, которые могут принимать значения 0° или 180° — для вектора I и 90° или 270° — для вектора Q. При этом вершины суммарного вектора (I+ Q) при переходе от одного фазового положения в другое описывают окружность (рис. 3а).
По сравнению с 4-ФМ применение КАМ позволяет увеличить скорость передачи данных в 2 раза — для 16-КАМ и в 4 раза — для 64-КАМ.
При применении КАМ вектора I и Q принимают указанные выше фиксированные значения фазы, что и при 4-ФМ, и, кроме того, дискретно модулируются по амплитуде. При этом в стандарте [3] предусмотрены два вида дискретизации амплитуд векторов I и Q — с равномерным и неравномерным шагом дискретизации амплитуды.
Отметим сходство модуляции 4-ФМ с КАМ. При 4-КАМ вершины суммарного вектора (I + Q) лежат в вершинах квадрата (см. рис. 3б), который вписывается в окружность 4-ФМ (см. рис. 3а), т.е. пространства сигналов 4-ФМ и 4-КАМ совпадают. Таким образом, если выбрать одинаковые манипуляционные коды, то сигналы 4-ФМ и 4-КАМ можно будет формировать и демодулировать одними и теми же устройствами, что полезно использовать при создании унифицированного модема OFDM для нескольких видов модуляции.
Применение иерархического метода модуляции позволяет повысить живучесть системы цифрового вещания при неблагоприятных условиях эфирного приема (например, прием при низкой напряженности радиополя, наличие помех от других радиослужб, прием на комнатную антенну и т.п.).
При иерархической модуляции целесообразно использовать более высокие профили стандарта MPEG-2, т.е. вместо основного профиля стандарта MPEG-2 применить профиль с масштабируемым отношением сигнал/шум или специально масштабируемый профиль, при которых живучесть системы при неблагоприятных условиях приема повышается за счет снижения отношения сигнал/шум и четкости ТВ-изображения [6].
В итоге при неблагоприятных условиях, когда не удается демодулировать второй цифровой поток, ТВ-изображение на экране телевизора сохраняется, хотя и воспроизводится с ухудшенным качеством (повышенным уровнем шумов и пониженной четкостью). С улучшением условий приема качества изображения полностью восстанавливается.
Пространство сигналов 16- и 64-КАМ при иерархической модуляции. Переход к иерархической модуляции осуществляется за счет применения двух значений шага дискретизации при дискретизации амплитуд векторов I и Q. Меньшее значение шага дискретизации d1 остается таким же, как и при неиерархической модуляции, а большее значение шага дискретизации d2 выбирается в 2 или 4 раза больше d1, т.е. d2= a x d1, где a = 2 или 4 [3].
Пространство сигналов 16- или 64-КАМ строится следующим образом. Первые от начала координат точки по положительным и отрицательным направлениям осей I и Q имеют фиксированные амплитуды, равные d2/2. Остальные точки на указанных осях имеют фиксированные значения амплитуд, следующих с шагом дискретизации d1.
Эти кодовые комбинации будут обладать максимальной помехоустойчивостью, и их необходимо использовать при передаче наиболее значимой части информации.
Манипуляционные коды. При указанных видах квадратурной модуляции в пространстве сигналов I и Q имеется соответственно 4; 16 и 64 фиксированных положений вектора (I + Q). Каждому такому положению вектора соответствует определенная кодовая комбинация, состоящая из 2 бит при 4-ФМ и соответственно из 4 и 6 бит при 16/64-КАМ, и эти комбинации бит называются манипуляционным кодом. При выборе манипуляционного кода необходимо исходить из двух основных требований: обеспечения максимальной помехоустойчивости модема OFDM и простоты технической реализации операций кодирования-декодирования.
При используемых в сети эфирного цифрового вещания отношениях сигнал/шум наиболее вероятным от действия помех будет сбой истинного положения вектора несущей (см. рис. 3а, б) в одно из ближайших соседних положений по горизонтали или вертикали. Например, несущая из положения (0,0) перейдет в положение (0,1) или (1,0), так как сбой по диагональным направлениям, например, переход из положения (0,0) в положение (1,1), требует более высокого уровня помехи. В этих условиях число цифровых ошибок будет минимальным, если соседние по горизонтальным и вертикальным направлениям пространства сигналов 4-ФМ и 16/64-КАМ комбинации манипуляционного кода будут отличаться друг от друга только в одном символе. Например, если переданное значение кодовой комбинации было (0,0) (см. рис. 3а, б), а после сбоя положения несущей из-за действия помех, она была принята и декодирована как (0,1) или (1,0), то произойдет только одна цифровая ошибка, так как другой бит будет декодирован без ошибки. Ясно, что ошибки декодирования при сбое положения несущей будут возникать только в тех битах, за счет которых одна комбинация отличается от другой.
Отметим, что существует ряд оптимальных манипуляционных кодов, в которых при движении по горизонтальным и вертикальным направлениям пространства сигналов ФМ или КАМ соседние кодовые комбинации отличаются друг от друга только в одном бите. Поэтому для обеспечения совместимости модемов OFDM, выпускаемых разными фирмами-изготовителями, необходимо стандартизировать один из оптимальных манипуляционных кодов, выбрав такой код, при котором получается более простой техническая реализация модема. С этой целью целесообразно унифицировать отдельные функциональные узлы аппаратуры эфирного, спутникового и кабельного ТВ- вещания и использовать в этих системах одинаковые манипуляционные коды, что и было отражено в стандарте [3].
Отметим, что манипуляционный код модема OFDM для варианта модуляции 4-ФМ приведен на рис. 3а, и он совпадает с манипуляционным кодом для спутниковых каналов связи [4]. Кроме того, принцип построения манипуляционных кодов при 16- и 64-КАМ и соответствующие им пространства сигналов были рассмотрены в журнале, манипуляционные коды соответствуют случаю неиерархической модуляции 16- и 64-КАМ модема OFDM.
Пространство сигналов модема OFDM при иерархической модуляции 64-КАМ для случая a = 2 показано на рис. 6. Отметим также, что в случае иерархической модуляции 64-КАМ для a = 4 порядок расположения кодовых групп по вертикальным и горизонтальным направлениям остается таким же, как на рис. 6, необходимо только изменить шаг дискретизации амплитуд векторов I и Q согласно данным рис. 5б.
Структура кадра OFDM. При выборе структуры кадра необходимо обеспечить, во-первых, быстрое вхождение в синхронизм демодулятора цифрового телевизора, с тем чтобы не вызвать чувства раздражения у телезрителей в моменты переключения телевизора с одной программы на другую. Во-вторых, формат кадра OFDM должен быть согласован с форматом транспортного пакета MPEG-2 (длительность пакета 204 байта), с тем чтобы взаимные преобразования этих форматов в модеме могли быть выполнены простыми техническими средствами.
В результате учета этих требований в стандарте OFDM была принята двухступенчатая структура передачи данных в виде супер-кадра, состоящего из 4 кадров OFDM. При этом в одном супер-кадре содержится целое число транспортных пакетов MPEG-2, что позволяет производить взаимные преобразования форматов транспортных пакетов и супер-кадра OFDM без введения в модем OFDM стаффинг-синхронизации. В то же время наличие в супер-кадре 4 кадров повышает в 4 раза скорость передачи сигналов синхронизации, за счет чего обеспечивается приемлемое время вхождения в синхронизм демодулятора телевизора.
Для работы приемного устройства необходимо совместно с информационными символами передавать опорные сигналы, во-первых, сигналы для фазовой автоподстройки опорных частот демодулятора, во-вторых, — сигналы тактовой синхронизации функциональных блоков демодулятора, в-третьих, — сигналы для оценки состояния эфирного радиоканала, в-четвертых, — сигналы управления демодулятором, содержащие информацию о используемых режимах модуляции. Для этих целей в каждом символе OFDM для режимов модуляции 8К и 2К выделено, соответственно, 769 и 193 опорных несущих, которые по сравнению с информационными несущими передаются с повышенной на 2,5 дБ мощностью.
Для фазовой автоподстройки опорной сетки когерентных частот демодулятора [8] используются так называемые фиксированные опорные несущие, частотные позиции которых в каждом символе OFDM постоянны.
Всего для этой цели в режимах 8К и 2К используется соответственно 177 и 45 фиксированных несущих. Номера выделенных для этих целей несущих заданы в виде таблицы [3], в которой первый и последний номер совпадает со значениями Кmin и Кmax (рис. 7). Фиксированные несущие модулируются опорной псевдослучайной последовательностью.
Для повышения живучести системы OFDM и снижения числа цифровых ошибок в демодуляторе ведется оценка текущего состояния амплитудно-частотной характеристики сквозного радиоканала модема, на основании чего производится расчет текущей переходной характеристики радиотракта и выбирается оптимальный временной интервал («временное окно») для декодирования информационных сигналов. Для этой цели используются так называемые рассредоточенные опорные несущие, частотные позиции которых смещаются при переходе от одного символа OFDM кадра к другому символу OFDM (см. рис. 7). Причем эти изменения номеров рассредоточенных несущих производятся с периодом 4 символа OFDM, т.е., например, частотные позиции рассредоточенных несущих в символе OFDM c номером 0 и номером 3 совпадают. В результате такого периодического сдвига частот рассредоточенных опорных несущих происходит более точное частотное сканирование сквозной АЧХ радиотракта модема. Для этой цели используются в режимах 8К/2К соответственно 524 и 131 рассредоточенных опорных несущих, которые модулируются опорной псевдослучайной последовательностью.
Кроме того, для передачи сигналов управления демодулятором в режимах 8К и 2К используются соответственно 68 и 17 рассредоточенных несущих, положения которых в кадре OFDM заданы в виде таблицы [3].
Перемежение данных вводится для защиты от пакетов цифровых ошибок размером больше 1 байта. С этой целью производится перестановка двух соседних байтов транспортного пакета на глубину перемежения 12 байтов. При этом, чтобы не нарушить в демодуляторе цикловую синхронизацию, стартовые синхрогруппы в транспортных пакетах перемежению не подвергаются и остаются на своих временных позициях.
модема OFDM вводится с целью защиты передаваемой информации, во-первых, от селективных замираний несущих в групповом сигнале OFDM при работе в синхронной одночастотной сети ТВ-вещания. Во-вторых, для защиты от помех при многолучевом приеме в переносных ТВ-приемниках, работающих с простыми домашними дипольными антеннами.
Необходимо отметить, что заимствованный из системы цифрового спутникового вещания сверточный код не является полностью оптимальным для условий приема демодулятора OFDM. По этой причине при разработке стандарта [3] предлагались и другие коды [8]. Однако сравнительные оценки корректирующих способностей различных кодов и такие же оценки стоимости создания новых технологий и специализированных интегральных схем для реализации новых методов кодирования показали целесообразность унификации и стандартизации сверточного кодирования для эфирного и спутникового вещания, что и было сделано в стандарте [3].
Дальнейшая обработка данных при внутреннем кодировании вводится для защиты от селективных замираний несущих группового спектра OFDM, для чего производится побитное и побайтовое перемежение данных с тем, чтобы соседние биты и байты не передавались на соседних несущих. Эти процедуры описаны в стандарте [3] соответствующими алгоритмами, на основании которых аппаратно-программным способом они могут быть реализованы.
Принятый для эфирного цифрового вещания метод COFDM является более сложным по сравнению с методами квадратурной фазовой и амплитудной модуляции, используемыми в цифровых системах спутникового и кабельного вещания, что повышает стоимость бытового цифрового телевизора.
Проведенные на этапе создания стандарта цифрового эфирного вещания стоимостные оценки показали, что на первом этапе внедрения стоимость демодулятора OFDM совместно со стоимостью демодулятора MPEG-2 для бытового телевизора может быть доведена производителями серийной аппаратуры для 450 экю (
3. Система наземного цифрового телевидения DVB-T
3.2 Выбор параметров передачи сигналов DVB-T
3.2.1 Характеристики наземного канала.
Когда известен метод модуляции для цифрового телевидения, становятся существенными характеристики канала. Методы модуляции для Европейских DVB систем ( спутникового и кабельного) были определены с учётом оптимальных эксплуатационных показателей в соответствующих каналах при минимальной сложности приемника, то есть с единственным несущим колебанием квадратурной фазовой модуляции ( QPSK) для спутникового, и единственного несущего колебания QAM для кабельного ТВ.
Когда возникла необходимость определить систему для наземного цифрового телевизионного вещания, основные параметры наземного канала, обязательно должны быть приняты во внимание. Свойства этого канала значительно отличается от спутниковых и кабельных каналов:
· наземный канал может повреждаться вследствие многолучевого приёма ( отражения сигнала от почвы и зданий )
· количество индустриальных помех может быть высоко
Характеристики наземного канала изменяются довольно значительно из-за влияния окружающей среды. Характеристики могут быть описаны математически номером, уровнем, и фазой отраженного сигнала.
Для оценки наземных телевизионных систем необходимо определить несколько моделей канала, которые могут использоваться при моделировании.
В случае с DVB-T использовались три модели:
· Гауссов канал, где прямой полученный сигнал только повреждается белым шумом
· канал « Ricean », где прямой сигнал повреждался энным числом отраженных сигналов изменяющегося уровня и фазы
Гауссов и более реалистичный канал « Ricean » наиболее характерны для случая приема антенной на крыше, в то время как канал Рэлея характеризует комнатный приём.
3.2.2 Требования к цифровому наземному телевидению.
Основными требованиями для цифровой наземной системы телевещания являются следующие:
2) Качество звукового сопровождения: окружающий звук, стереозвук и дополнительные возможности (например, для слабослышащих людей).
3) Система должна быть максимально близка к спутниковым и кабельным системам.
4) Пропускная способность должна рассматриваться для неких контейнеров данных, которые могут содержать различные виды услуг, передаваемых одновременно.
5) Система должна быть предназначена для стационарного приема так же, как и для статичного комнатного приема.
6) Обслуживание должно быть оптимизировано под использование уже существующих РПЦ.
7) Система должна позволить максимальную гибкость в частотном планировании.
8) Система должна быть разработана таким образом, чтобы позволить существование одночастотных сетей.
(несколько передатчиков, работающих одновременно на одной частоте на одну и ту же зону охвата)
9) Система должна позволить использование одночастотных сетей (покрывающих и теневые зоны) даже на начальном этапе внедрения.
10) Система должна обеспечить локальную и национальную зону покрытия при приемлемых экономических и частотных условиях.
11) Система должна быть пригодна для борьбы с интерференцией, а также минимизировать свою собственную интерференцию в существующие наземные аналоговые службы.
12) Система должна обеспечить для вещания большую информационную емкость и широкий охват территорий.
13) Должна быть возможность организации двухуровневых систем.
3.2.3 Выбор передающей системы.
Пункт 3 важен, поскольку максимальная общность между различными средствами связи позволяет применять более дешевые ресиверы при более простой передаче. Он будет влиять на кадрирование данных и кодирование системы, но не обязательно на модуляцию, поскольку последняя должна быть адаптирована к имеющейся передающей среде.
Мобильный прием не требуется, но может рассматриваться как «дополнительное реализуемое расширение». Способность справляться с быстро изменяющимися свойствами канала не так уж необходима, однако система должна иметь возможность справиться с некоторыми временными искажениями, вызванными перемещающимися объектами.
Все другие требования могут быть реализованы тщательным выбором параметров передающей системы.
3.2.4 COFDM
Особенностью COFDM является передача сигнала на большом количестве несущих колебаний (частотное разделение каналов). Таким образом, каждое несущее колебание имеет умеренную скорость передачи информации. Несущие колебания ортогональны, поэтому можно декодировать сигнал даже в случае, если есть небольшое перекрывание частот отдельных несущих колебаний. Хотя скорость передачи данных каждого несущего колебания невысока, межсимвольная интерференция имела бы место, если бы не специальные меры. Чтобы избежать межсимвольной интерференции, перед каждым символом имеется защитный интервал. Защитные интервалы состоят из циклических продолжений полезных символов. Это гарантирует, что ортогональность несущих колебаний может быть восстановлена в принятом сигнале, даже при наличии эхо-сигналов. Это справедливо, пока они (эхо-сигналы) не выходят за предел защитного интервала. Ясно, что даже если, защитный интервал и сохранит ортогональность полученных несущих, эхо-сигнал всё равно вызовет замирание сигнала.
3.2.5 Выбор параметров для DVB -T.
Рисунок 3.1 Формирование сигнала DVB-T
Рисунок 3.2 Декодирование сигнала DVB-T
Поскольку цифровые кабельные и спутниковые передающие системы уже были определены в DVB и приняты как Европейские стандарты, DVB-T система основана на спецификациях для спутника и кабеля по тем параметрам, которые напрямую не связаны с характеристиками канала передачи.
3.2.6 Внешнее перемешивание и кодирование.
Следующие части для DVB-T системы были определены тождественно к кабельным и спутниковым техническим требованиям:
— кадрирование данных, внешнее перемешивание и внешнее кодирование от ошибок
3.2.7 Внутреннее кодирование и интерливинг.
3.2.8 Выбор параметров OFDM.
3.2.9 Защитный интервал и число несущих.
Таблица 3.1 Основные параметры DVB-T
3.2.10 Иерархическая передача.
Дополнительным требованием для наземной передачи телевизионных сигналов по сравнению с кабелем и передачей через спутник, является необходимость двухуровневой иерархической передачи, то есть два MPEG-2 транспортных потока передаются в комбинированном сигнале, где один из транспортных потоков будет приниматься с более низким ОСШ, чем другой. Эти два транспортных потока могут нести ту же самую программу, или полностью различные программы, поскольку ресивер только декодирует один из транспортных потоков, в зависимости от условий приема. Это требует определения двухуровневого кодирования и модуляции.
3.2.11 Опорные сигналы.
3.2.12 Указатель параметров передачи ( TPS ).
Канал TPS (указатель параметров передачи) добавлен как часть сигнала OFDM. Этот сигнал несет информацию о параметрах передачи вроде режима, длины защитного интервала, модуляции, и разрядности кода. Он может использоваться ресивером для более устойчивого приема. Сигнал TPS передается с помощью BPSK (бинарная манипуляция смещения фазы) ряда несущих колебаний, распределенных по всему OFDM символу. Один OFDM символ несет один бит сигнала TPS, в то время как весь TPS сигнал передается в более чем 68 OFDM символах.
3.2.13 Кадровая структура.
Сигнал передается в виде OFDM-кадров. Точное число активных несущих (несущих, переносящих полезную информацию), пилот сигналов, и TPS несущих было выбрано, исходя из следующих требований:
· Максимальная емкость данных
· общая кадровая структура для режима 2К и режима 8К
· достаточный частотный защитный интервал между двумя смежными каналами 8 МГЦ
· достаточное число пилот сигналов для заданных эксплуатационных показателей
· целое число MPEG-2 пакетов, переносятся одним кадром (или суперкадром) независимо от режима передачи. Синхронизация кадров осуществляется сигналом TPS. Один кадр состоит из 68 OFDM символов, причем это число равно числу битов в сигнале TPS. Четыре OFDM кадра составляют один суперкадр. Он будет всегда содержать целое число MPEG-2 пакетов, независимо от режима передачи.
3.2.14 Использование системы DVB-T для каналов с различной шириной полосы.
3.3. Особенности модуляции COFDM.
OFDM отличается передачей сигнала с использованием большого количества несущих колебаний. Несущие являются ортогональными, что делает возможной демодуляцию модулированных колебаний даже в условиях частичного перекрытия полос отдельных несущих. Однако многолучевое распространение радиосигнала в точку приема (довольно типичное для наземного телевидения) приводит к ослаблению и даже полному подавлению некоторых несущих вследствие интерференции прямого и задержанного сигналов. Решению этой проблемы помогает кодирование с целью обнаружения и исправления ошибок в канале передачи данных. COFDM – кодированный OFDM.
3.3.1 Рандомизация
Рандомизации предшествует операция адаптации цифрового потока, представляющего собой последовательность транспортных пакетов MPEG-2. Пакеты, имеющие общую длину 188 байтов, объединяются в группы по восемь пакетов. Непосредственно рандомизация осуществляется путем сложения по модулю 2, то есть посредством логической операции «исключающее ИЛИ» (XOR) цифрового потока данных и двоичной псевдослучайной последовательности PRBS (Pseudo Random Binary Sequence).
Генератор последовательности PRBS построен на базе 15-разрядного регистра сдвига, охваченного цепью обратной связи. Для того, чтобы формируемая последовательность лишь походила на случайную и в приемнике можно было бы восстановить передаваемые данные, в начале каждого восьмого пакета производится инициализация генератора PRBS. Первый после инициализации бит псевдослучайной последовательности PRBS складывается с первым битом первого байта транспортного потока, следующего за инвертированным байтом синхронизации. Байты синхронизации транспортных пакетов не должны рандомизироваться. Восстановление исходных данных на приемной стороне осуществляется с помощью такого же генератора PRBS, который инициализируется в начале каждой группы из восьми пакетов адаптированного транспортного потока (на начало группы указывает инвертированный синхробайт пакета).
3.3.2 Внешнее кодирование и перемежение
В системе внешнего кодирования для защиты всех 188 байтов транспортного пакета (включая байт синхронизации) используется код Рида-Соломона. В процессе кодирования к этим 188 байтам добавляется 16 проверочных байтов. При декодировании на приемной стороне это позволяет исправлять до восьми ошибочных байтов в пределах каждого кодового слова длиной 204 байта. Формирование пакетов данных с защитой от ошибок с памятью внешнего кода Рида-Соломона RS (204, 188) Внешнее перемежение осуществляется путем изменения порядка следования байтов в пакетах, защищенных от ошибок.
Перемежение является временным перемешиванием байтов данных, в приемнике исходный порядок следования байтов данных восстанавливается. Полезным в перемежении является то, что длинные пакетные ошибки, обусловленные шумами и помехами в канале связи и искажающие последовательно идущие байты данных, в результате обратного перемежения в приемнике разбиваются на небольшие фрагменты и распределяются по разным кодовым словам кода Рида-Соломона. В каждое кодовое слово попадает лишь малая часть пакетной ошибки, с которой легко справляется система обнаружения и исправления ошибок при сравнительно небольшом объеме проверочных данных.
3.3.3 Внутреннее кодирование
Внутреннее кодирование в системе вещания DVB-T основано на сверточном коде. Оно принципиально отличается от внешнего, которое является представителем блоковых кодов. При блоковом кодировании поток информационных символов делится на блоки фиксированной длины, к которым в процессе кодирования добавляется некоторое количество проверочных символов, причем каждый блок кодируется независимо от других. При сверточном кодировании поток данных также разбивается на блоки, но гораздо меньшей длины, их называют «кадрами информационных символов». Обычно кадр включает в себя лишь несколько битов. К каждому информационному кадру также добавляются проверочные символы, в результате чего образуются кадры кодового слова, но кодирование каждого кадра производится с учетом предыдущих информационных кадров. Для этого в кодере всегда хранится некоторое количество кадров информационных символов, доступных для кодирования очередного кадра кодового. Формирование кадра кодового слова сопровождается вводом следующего кадра информационных символов. Таким образом, процесс кодирования связывает между собой последовательные кадры.
3.3.4 Внутреннее перемежение и формирование модуляционных символов
Внутреннее перемежение в системе DVB-T тесно связано с модуляцией несущих колебаний. Оно фактически является частотным перемежением, определяющим перемешивание данных, которые модулируют разные несущие колебания. Это довольно сложный процесс, но именно он является основой принципов модуляции OFDM в системе DVB-T. Внутреннее перемежение складывается из перемежения битов и перемежения цифровых символов данных. Его первым этапом является демультиплексирование входного потока данных. Непосредственно за перемежением следует формирование модуляционных символов.