Перейти к контенту

Стандарты цифрового вещания и приема


Рекомендуемые сообщения

DVB-T

Европейский стандарт цифрового наземного вещания DVB-T (Digital Video Broadcasting-Terrestrial), разрабатывался с учетом его совместимости с уже действующим стандартом цифрового спутникового вещания DVB-S и соответствующим стандартом для кабельных сетей DVB-C. Европейский стандарт цифрового наземного вещания DVB-T (Digital Video Broadcasting-Terrestrial), разрабатывался с учетом его совместимости с уже действующим стандартом цифрового спутникового вещания DVB-S и соответствующим стандартом для кабельных сетей DVB-C. Эта совместимость позволяет использовать один и тот же информационный пакет для работы во всех трех стандартах. К тому же, общие методы кодирования снижают расходы на разработку и производство применяемых в оборудовании микросхем. Для компрессии потока в DVB-T используется MPEG-2.

DVB-T базируется на европейских телевизионных стандартах с чересстрочной разверткой при частоте полукадров 50 Гц и разрешении 625 строк. Опционально предусмотрены телевидение высокой четкости (ТВЧ) с удвоенным разрешением по вертикали и горизонтали, и передача широкоформатного изображения 16/9. Поддерживается звук в формате Dolby AC-3.

Для передачи аудио принят стандарт MUSICAM. Стандарт DVB-T предлагает три варианта ширины канала — 8 МГц, 7 МГц и 6 МГц.

В качестве системы модуляции используется принятая в стандарте цифрового радиовещания DAB (Digital Audio Broadcasting) система COFDM (Coded Ortogonal Frequency Division Multiplexing), разработанная специально для борьбы с помехами от многолучевого приема (являющегося, в частности, причиной возникновения сразу несколько контуров на экране телевизора). Использование COFDM определено и японским стандартом цифрового эфирного вещания. COFDM является мощным средством борьбы с помехами, к тому же он предоставляет гибкие возможности регулирования уровня помехозащищенности в зависимости от скорости передачи данных.

В связи с этим, стандарт DVB-T позволяет применять обычное устаревшее антенно-распределительное оборудование, без всяких доработок, тогда как американский стандарт ATSC предъявляет существенно большие требования к направленности антенны. Кроме того, использование COFDM решает задачу устойчивого приема на движущуюся антенну вплоть до скорости 300 км/ч.

Ссылка на комментарий
Поделиться на других сайтах

dvb-c - стандарт цифрового телевизионного вещания по кабелю.

 

В основе стандартов dvb (в том числе и стандарта dvb-c) лежит стандарт кодирования движущихся изображений и звукового сопровождения mpeg-2 (см. табл.1). в настоящее время используется основной профиль без масштабирования.

cd2qm6O6.jpg

Уровень High-1440 (1440?1152 элементов) соответствует телевидению высокого разрешения (высокой четкости) с форматом экрана 4:3 (стандартный экран), а уровень High (1920?1152 элементов) - телевидению высокого разрешения (HDTV) с форматом экрана 16:9 (широкоформатное изображение). Вертикальные столбцы таблицы соответствуют новой градации (т.е. MPEG-2) цифровых телевизионных систем – профилям. С переходом на более высокие профили, т.е. при продвижении по таблице направо, увеличивается количество используемых методов кодирования, появляются новые свойства телевизионной системы, но, естественно, усложняется аппаратура и алгоритмы обработки сигналов.Как видно из таблицы, на главном уровне (Main), соответствующем телевидению обычного разрешения, скорость передачи двоичных символов в канале связи достигает 15 Мбит/с. Сравнив эту величину с исходной величиной 216 Мбит/с, соответствующей параллельному стыку по Рекомендации 601 МККР, можно видеть, что осуществляется сжатие потока информации примерно в 15 раз. Режим “Main Profile@Main Level (MP@ML)” в настоящее время широко используется в системах DVB (Стандарт DVB-C).

 

На более высоких уровнях главного профиля, соответствующих HDTV, скорость передачи в канале связи возрастает до 60 или 80 Мбит/с. Следует подчеркнуть, что для всех уровней разрешения данного профиля используется один и тот же набор методов кодирования. В этом заключается совместимость разных уровней. На более высоких уровнях кодеры и декодеры должны иметь большее быстродействие и больший объем ЗУ. Аппаратура более высоких уровней разрешения может работать на более низких уровнях разрешения.

 

Высшие профили стандарта MPEG-2 характеризуются наличием масштабируемости, которая была упомянута выше. Кроме того, на высших профилях возможно применение компонентного кодирования сигналов не только через строку (4:2:0), но и в каждой строке (4:2:2). Предусмотрен также специальный профиль (4:2:2, в табл.1 не показан), предназначенный для студийного оборудования, в частности для видеомонтажа.

 

Особенности передачи цифровых сигналов по сетям кабельного телевидения

Ожидаемое внедрение цифрового телевидения в системы кабельного телевидения (СКТ) ставят вопрос об их пригодности для этой цели и об оценке необходимых усовершенствований и доработок. В силу того, что в правильно спроектированной СКТ довольно высокое отношение сигнал/шум – S/N (по ГОСТ Р 52023-2003 не менее 43 dB), но в то же время значительно уже полоса канала в сравнении со спутниковой системой, в связи с чем наиболее оптимальным является использование многопозиционной модуляции QAM (Quadrature Amplitude Modulation – квадратурная амплитудная модуляция). Хорошее S/N согласно теоремы Шеннона снижает вероятность ошибок BER (Bit Error Rate – частота ошибочных бит) и позволяет обойтись одной ступенью помехоустойчивого кодирования. Однако пакетные ошибки не исключены, поэтому перемежение остается составной частью помехоустойчивого кодирования.

 

Анализ помех и искажений, типичных для линейного тракта, позволяет предположить, что цифровые сигналы окажутся менее чувствительными к интермодуляционным искажениям (CSO и СТВ), чем аналоговые, благодаря значительно меньшему тр*цензура*емому защитному отношению S/D (цифровой сигнал/цифровая помеха) в совпадающем и соседних каналах и более гладкому спектру. В то же время цифровые QAM сигналы более чувствительны к амплитудным и особенно фазовым искажениям в тракте, поэтому вопросы согласования, коррекции характеристик остаются достаточно острыми.

 

В литературе еще не достаточно данных о взаимном влиянии большого числа цифровых потоков в кабельной сети, т.к. благодаря эффективному сжатию, в одном частотном канале удается передать до 4-6 ТВ программ, и после перевода на цифровой формат даже очень загруженная сеть с 25-35 транслируемыми программами переходит в категорию сетей с 5-7 реально занятыми физическими каналами, в которых проблемы взаимных помех не столь актуальны.

 

В построении головных станций (ГС) переход на цифровой формат предъявляет новые требования к аппаратуре обработки и формирования сигналов. Появляется возможность формировать многопрограммные цифровые потоки, не декодируя принятые MPEG-2 сигналы, а выделяя на них нужные компоненты на уровне транспортного потока и ремультиплексируя эти компоненты в новый транспортный поток. Также на уровне транспортного потока при этом могут решаться вопросы скремблирования, смены системы условного доступа. Принятый в стандартах DVB единый подход к канальному кодированию существенно облегчает обработку и преобразование сигналов DVB, т.к. число дополнительных операций при преобразованиях оказывается минимальным. В этом смысле стандарт DVB-C достаточно близок к спутниковому стандарту DVB-S.

 

Стандарт DVB-C

Структура системы DVB-C (Стандарт DVB-C) максимально гармонизирована со структурой спутниковой системы DVB-S, но в качестве типа модуляции в ней используется не QPSK, а M-QAM с числом позиций М от 16 до 256 (т.е. от 16 QAM до 256 QAM).

 

Входными сигналами на ГС являются транспортные пакеты MPEG-2 и такты, получаемые через интерфейс в основной полосе от: спутниковой линии, технологических линий, локальных программных источников и т.п. Методы инверсии каждого восьмого байта для цикловой синхронизации, рандомизации, перемежения и кодирования RS-кодом не имеют отличий от аналогичных методов и устройств в системах DVB-S и DVB-Т. Преобразователь байтов и кортежи (короткие последовательности битов, равные значности моделирующего кода) осуществляет формирование битовых структур, удовлетворяющих условию последующего получения символов QAM.

 

С целью получения созвездия, не зависящего от вращения несущей, к двум старшим разрядам каждого символа QAM применяется дифференциальное кодирование. На этом формирование кортежей заканчивается и осуществляется найквистовская согласованная фильтрация для формирования спектра в квадратурных каналах I и О. Затем сигналами I и О моделируются квадратурные несущие, и сигнал QAM переносится по спектру в полосу рабочего кабельного канала, для сопряжения с которым служит физический интерфейс. На приеме в соответствующем порядке выполняются обратные операции по демодуляции и декодированию сигнала в цифровой приставке Set-Top-Box (STB).

 

Характерной особенностью рассмотренного тракта адаптации является отсутствие внутреннего сверточного кодека и наличие формирования спектра в основной полосе. Защита от пакетированных ошибок производится исключительно за счет перемежения на выходе кодера Рида-Соломона.

 

После сверточного перемежения непрерывную последовательность байтов необходимо разделить на короткие последовательности битов, каждая из которых соответствует символу QAM, т.е. определенной точке на квадратурной диаграмме модулированного сигнала. Такие последовательности двоичных символов называются кортежами. Длина кортежа m=log2(M), где М – число позиций сигнала M - QAM (т.е. 2 m?QAM).

 

Циклическая задача отображения байтов в кортежи для одного цикла может быть выражена формулой:

8k = n?m,

где: k – число преобразуемых байтов по 8 бит;

n – число кортежей длиной m бит.

 

Различным вариантам модуляции M - QAM соответствуют значения коэффициентов, показанные в табл.2.

cd2qm6O5.jpg

Минимальный цикл преобразования в 1 байт соответствует видам модуляции 16 QAM и 256 QAM При 256 QAM байты и кортежи совпадают.

 

В табл.3 приведены примеры расчетных значений символьной и информационной скоростей при разных кратностях модуляции в канале с полосой 8 МГц. Максимальная скорость достигает 38,1 Мбит/с, что соответствует пропускной способности ствола спутникового ретранслятора с полосой 33 МГц в типовом режиме Fсимв = 27,5 Мсимв/с, CR = 3/4

cd2qm6O4.jpg

Что несет с собой стандарт DVB-C?

Такой вопрос наиболее часто задают кабельные операторы при переходе на цифровые технологии. При внедрении стандарта DVB-C реализуются следующие преимущества:

Существенная экономия частотного ресурса. Действительно, если в одном физическом канале размещаются 4-8 ТВ программ, то это означает, что для передачи 60-ти программ (где взять такой контент?) потр*цензура*ется всего около 10-ти каналов. Такой частотный выигрыш особенно ощутим при внедрении стандарта DVB-C на устаревших сетях с пропускной способностью до 240…300 МГц. В таких сетях легко размещаются свыше 100 цифровых каналов, а при активизации реверсного канала – и услуги интерактивного сервиса.

Существенно повышается качество транслируемых программ. Действительно, трансляция аналоговых сигналов неизбежно влечет за собой снижение их качества в части неизбежного накопления искажений (шумы, интермодуляционные искажения, фоновая помеха, наводимые сигналы, кросс-модуляция и т.д.). Цифровые же сигналы (DVB-C) сохраняют свое качество вне зависимости от протяженности магистрали. Для них достаточно превышения тр*цензура*емого уровня сигнала (что всегда выполняется на практике в силу более высокой чувствительности STB в сравнении с телевизором) и порогового значения C/N, которое много ниже регламентируемых 43 dB согласно ГОСТ Р 52023-2003.

При использовании стандарта DVB-C появляется возможность значительно увеличить зону обслуживания СКТ за счет более низкого шумового порога (не более 36 dB). Расчеты показывают, что при использовании стадарта DVB-C возможно увеличение зоны обслуживания в 10 и более раз. Причем, такое увеличение зоны охвата наиболее эффективно именно на устаревших сетях с верхней частотой 240…300 МГц. На таких частотах погонные потери коаксиального кабеля почти в 2 раза меньше, чем на частоте 862 МГц, с которой проектируются современные СКТ. При меньших погонных потерях тр*цензура*ется меньшее число усилителей, что и гарантирует поддержание высокого значения S/N.

 

Более того, снижение числа физических каналов снижает энергетическую нагрузку самой СКТ, что эквивалентно значительному улучшению S/N, CTB и CSO.

Появляется возможность эффективного кодирования пакетов программ формированным по тем или иным экономическим соображениям, что позволяет операторам СКТ получать дополнительные прибыли за счет формирования платных каналов. При использовании DVB-C так же облегчается и возможность использования фильтров пакетирования за счет снижения физических каналов и появления частотных пробелов, которые и необходимы при использовании фильтров пакетирования.

Ссылка на комментарий
Поделиться на других сайтах

Стандарт мобильного ТВ DVB-H

В декабре 2004 г. Европейская Ассоциация по Телекоммуникационным Стандартам (European Telecommunications Standards Institute, ETSI) окончательно утвердила спецификации DVB-H (Digital Video Broadcast Handheld, DVB "ручной, портативный") и признала его основным стандартом для мобильных TV-сервисов Европы.

DVB-H один из нескольких стандартов мобильного телевидения, конкурирующих на рынке медиа услуг, на который сегодня возлагает большие надежды бизнес мобильной индустрии. Прошедший в 2006 году чемпионат мира по футболу подтвердил прогнозы относительно перспективной востребованности этого вида услуг и сильно подстегнул активность соответствующих деловых кругов, начиная от топ менеджеров до создателей бизнес моделей и ТВ-программного спецконтента, а также, конечно, и производителей оборудования.
DVB-H обладает несомненными преимуществами в смысле возможностей мультиадресации и по качеству воспроизведения перед используемыми для аналогичных целей сетей мобильной связи GPRS и, до введения в эксплуатацию мобильных сетей третьего поколения 3G.

Система телевещания в стандарте DVB-H для мобильных терминалов уже существует не первый год и успешно развивается. В первую очередь технология DVB-H стремится занять свою нишу в уже существующих эфирных сетях, например стандарта DVB-T, как его эволюция.

Оба эти стандарта образуют систему с симбиозом цифрового телевидения и мобильной связи.

При этом используются следующие особенности стандарта DVB-H, отличающие его от базового стандарта DVB-T и позволяющие получить необходимое качество, согласующееся с возможностями мобильного приемного терминала: -уменьшенная разрешающая способность (320х240 пикселей), поскольку нет смысла на небольшом экране пытаться воспроизвести картинку с хорошим разрешением, поэтому можно передавать в 10-15 раз больше телепрограмм, чем при DVB-T; -cтандарт DVB-H отличается от DVB-T тем, что он оптимизирован для мобильного приёма с помощью технологии временных интервалов: программа передаётся на терминал не постоянно, а короткими пакетами с плотной упаковкой данных, затем приёмник на время выключается и идёт воспроизведение сигнала из буфера. Таким образом экономится энергия батарей, а сама система становится менее чувствительной к помехам. более помехоустойчивый код R-S (255,191); -учитываются проблемы, не возникающие в стационарных ресиверах, а именно искажения, вносимые т.н. эффектом Доплера, возникающие при использовании переносных устройств, например, в движущемся транспорте, а также импульсные помехи от других компонентов мобильного аппарата; предусмотрена возможность использования DVB инкапсулятора для работы со стандартным IP каналом с более простой организацией обратного канала. -более оптимальный для мобильного приема режим 4К;

Сигнал ТВ потока DVB-H вводится в общий канал в режиме 4k дополнительно к 2k и 8k уже имеющимся для DVB-T.

Сигналу DVB-H присваивается высокий приоритет – High Priority (HP), а DVB-T - Low Priority (LP) низкий приоритет. Поток с HP-приоритетом идёт на мобильные терминалы, а поток с LP-приоритетом – это поток с HP + дополнительные сведения об изображении, которые позволяют доставить на стационарные приёмники качественное изображение с хорошим разрешением.

Данное технологическое решение обеспечивает сосуществование в одном ТВ радиоканале составляющих DVB-H/DVB-T, поступающих в мобильные терминалы через общий передатчик стандарта DVB-T, что позволяет избежать недостатка эфирных частот при устойчивом приёме обоих видов вещательных сигналов, обеспечивает примерно равные зоны покрытия, учитывая малые размеры приёмной антенны мобильного терминала.

Ссылка на комментарий
Поделиться на других сайтах

DVB-T2: Новый стандарт вещания для телевидения высокой четкости

В материале изложены основные характеристики стандарта DVB-T2 и продемонстрированы возможности этой новой технологии, которую в Великобритании предполагается использовать при запуске ТВЧ в конце 2009 — начале 2010 года.

Введение

Как подтвердила практика, вторая версия спутникового стандарта DVB-S2 по сравнению с первой обеспечивает увеличение пропускной способности канала до 30%. В связи с этим, для передачи ТВЧ повсеместно используется DVB-S2 .
При попытке внедрить ТВЧ в эфирные сети их ограниченные ресурсы окажутся перегруженными еще быстрее. И так как ТВЧ в любом случае потр*цензура*ет смены абонентских приставок, был поднят вопрос о разработке нового эфирного стандарта, который позволил бы повысить пропускную способность эфирных каналов.
В феврале 2006 года в рамках консорциума DVB был создан исследовательский комитет (Study Mission), который должен был оценить потенциал различных технологий. Через полгода работа комитета была закончена, и DVB приступил к разработке стандарта DVB-T2. Вначале консорциум определил набор коммерческих требований, определяющих рамки данной разработки:
• Трансляции Т2 должны приниматься на существующие домашние антенны, и переход на новый стандарт не должен требовать изменения инфраструктуры передающей системы. Это требование не позволило включить в стандарт технологию MIMO, которая потребовала бы новых приемных и передающих антенн.
• T2 в первую очередь должен быть ориентирован на передачу на фиксированные и портативные антенны.
• Т2 должен обеспечить, как минимум, 30%-ный прирост пропускной способности каналов относительно DVB-T при идентичных условиях передачи.
• T2 должен улучшить работу одночастотных сетей (SFN).
• T2 должен допускать возможность сосуществования в одном РЧ-канале услуг, передаваемых с разной степенью помехоустойчивости. Например, часть услуг, транслируемых по одному каналу шириной 8 МГц, может быть предназначена для приема на направленные антенны, установленные на крышах, а часть — для приема на комнатные портативные антенны.
• Т2 должен повысить гибкость использования полосы и частот.
• Должен присутствовать механизм,о возможности снижающий отношение пиковой и средней мощности передаваемого сигнала. Это позволит снизить эксплуатационные расходы.
Возможность внедрения ТВЧ в эфирные сети сейчас рассматривают сразу несколько стран. В Великобритании наблюдается особенно острый дефицит спектра для ТВЧ с учетом того, что весь спектр, который освободится после отключения аналоговых каналов, уже забронирован под передачу трансляций в стандартном разрешении. В то же время, Великобритания планирует отдать один канал под пакет ТВЧ. И чтобы максимально его загрузить, надо максимально эффективно использовать транспортный ресурс канала. В связи с этим и планируется запустить пакет в DVB-T2, который обеспечивает, как минимум, 30%-ный прирост пропускной способности. Предполагаемое время запуска ТВЧ в эфирнойсети — конец 2009 — начало 2010 года.
Стандарт был окончательно принят в июне этого года Предполагается, что в начале следующего года должен появиться дизайн VLSI для чипсета, а еще примерно год понадобится для выпуска ресиверов.

Базовые принципы
Основной принцип разработки стандартов семейства DVB заключается в том, что они должны, максимально, быть совместимы друг с другом. То есть преобразование сигнала при его переводе из одного формата в другой (например, из DVB-S2 в DVB-T2) должно быть максимально простым. Соответственно, при разработке новых стандартов, по возможности, должны использоваться те же механизмы, что и в существующих стандартах.
Поэтому две ключевые технологии T2 позаимствованы из стандарта DVB-S2. Это:
1. Системная архитектура транспортных потоков, в первую очередь, инкапсуляция данных в низкочастотные Base Band (BB) пакеты (рассмотрены в следующем разделе).
2. Использование помехозащитного кода с низкой плотностью проверок на четность Low Density Parity Check Codes — LDPC.
Большая часть решений, использованная при разработке Т2, была направлена на максимальное увеличение пропускной способности каналов. Ряд опций — новые размерности FTT и защитных интервалов, а также новые режимы введения пилот-сигналов, были введены для возможности оптимизации параметров в зависимости от характеристик конкретного канала.

Спецификация DVB-T2
Схемы помехоустойчивого кодирования (FEC) и Base Band (BB) кадры
Как показано на рис. 1, передаваемые данные пакетируются в BB-кадры, заголовок которых содержит информацию о характере данных. Затем данные закрываются LDPC FEC, аналогичным тому, который применяется в DVB-S2. Для устранения ошибок, оставшихся после LDPC-декодирования, данные дополнительно защищаются коротким кодом Боуза-Чоудхури-Хоквингема (Bose-Chaudhuri-Hocquenghem) BCH.
dvb1.gif
Полная длина кадра с наложенным помехозащитным кодированием составляет 64800 бит. Этот кадр является базовым блоком системы T2. В рамках стандарта T2 доля контрольных бит помехозащитных кодов может кол*цензура*ся от 15 до 50%. В качестве опции допускается и более короткий вариант FEC-кадра — длиной в 16 200 бит. Он может применяться для уменьшения задержек приема низкоскоростных услуг.
Данные, передаваемые внутри ВВ-кадра, как правило, представляют собой последовательность транспортных пакетов MPEG-2. В то же время, поля сигнализации в заголовке BB-кадра полностью совместимы с системой инкапсуляции IP-пакетов по новому DVB-протоколу под названием Generic Stream Encapsulation.
Тестовая имитация работы помехозащиты на базе LDPC показала существенное повышение помехозащищенности по сравнению с защитой, используемой в DVB-T, то есть сверточным кодированием в сочетании с кодом Рида-Соломона. Выигрыш в уровне С/N за счет нового FEC может составлять до 3 дБ для типичного уровня ошибок и при одинаковой доле контрольных символов. По существу, это улучшение позволяет повысить пропускную способность канала примерно на 30% (например, за счет применения более высокого уровня констелляции).

Модуляция
При разработке Т2 проводились сравнения нескольких вариантов модуляции с одной или множественными несущими. В результатe был выбран вариант OFDM c защитными интервалами (GI-OFDM), который используется в DVB-T.
В GI-OFDM каждый символ передается на большом количестве ортогональных несущих, модулируемых одновременно по фазе и амплитуде. В частности, DVB-T предусматривает два режима — 2К и 8К. Эти цифры отражают размерность FFT (быстрого преобразования Фурье), используемого для формирования сигнала с множественными несущими. Фактическое количество несущих, используемых для передачи данных, несколько меньше. Для защиты сигналов (то есть каждой несущей, используемой для передачи данного символа) от искажения в условиях многолучевого распространения введено дублирование конца каждого символа в защитном интервале, предшествующем передаче этого символа. Принцип показан на рис. 2.
dvb2.gif
Длина защитного интервала выбирается в зависимости от расчетной протяженности эфирного тракта и других параметров сети передачи. Более длинные защитные интервалы тр*цензура*ются в одночастотных сетях, где сигналы с соседних передатчиков могут приходить на приемник со значительным запаздыванием относительно основного сигнала. Защитный интервал представляет собой надстройку, съедающую долю транспортного ресурса. В DVB-T эта надстройка может занимать до 1\4 общего объема передаваемых данных. Для возможности удлинить защитный интервал без увеличения его доли в общем объеме данных в Т2 были введены два новых режи-ма — 16К и 32К — с соответствующем увеличением числа ортогональных несущих. Рис. 3 иллюстрирует переход к режиму с большим числом поднесущих. В данном случае абсолютная величина защитного интервала сохраняется, но его доля в общем объеме снижается.
dvb3.gif
Максимальная длительность защитного интервала в Т2 достигается в режиме 32К при отношении GI и длины всего символа 19/128. Длительность GI при этом превышает 500 мкс, чего вполне достаточно для строительства крупной общегосударственной одночастотной сети.
Таким образом, Т2 предлагает более широкий ряд размерностей FFT и защитных интервалов. А именно:
• размерности FFT: 1K, 2K, 4K, 8K, 16K, 32K;
• относительная длительность защитных интервалов: 1/128, 1/32, 1/16, 19/256, 1/8, 19/128, 1/4.
Как уже отмечалось, в OFDM каждая несущая модулируется по фазе и амплитуде. Высшая модуляция стандарта DVB-T, 64 QAM, обеспечивает передачу 6 бит одним символом (модулируемым элементом одной несущей1).
Высшая модуляция в Т2 увеличена до 256 QAM, она позволяет передавать одним символом 8 бит. Несмотря на то, что этот тип модуляции более чувствителен к ошибкам, обусловленным шумом, тестовая имитация показала, что LDPC FEC обеспечивает 30%-ное увеличение эффективности использования канала по сравнению с DVB-T при типовых условиях передачи.
Появившиеся в Т2 новые режимы — 16К и 32К — имеют значительно более крутой спад внеполосных составляющих, чем режим 2К. Как показано на рис. 4, это обстоятельство позволяет размещать несущие ближе к стандартной спектральной маске, которая накладывается на сигналы DVB-Т в полосе 8 МГц. Это расширение полосы позволяет передать еще 2% дополнительных данных.
dvb4.gif
Распределенные пилот-сигналы
В системах OFDM используются распределенные пилот-сигналы. Они представляют собой модулированные элементы, определенным образом разнесенные по несущим и во времени. Приемнику известны параметры модуляции пилот-сигналов, и он может использовать их для оценки состояния канала.2 В DVB-T каждый двенадцатый модулированный элемент является пилот-сигналом, то есть они занимают 8% в общем объеме данных. Эта пропорция используется при любых вариантах защитных интервалов, и размещения пилот-сигналов должно быть таковым, чтобы позволить выровнять сигналы с защитным интервалом 1\4. Однако для меньших защитных интервалов добавка пилот-сигналов в количестве 8% оказывается избыточной. Поэтому в T2 введены восемь разных вариантов размещения. Каждому варианту относительной длительности защитного интервала соответствует несколько возможных опций размещения пилот-сигналов. Они динамически выбираются в зависимости от текущего состояния канала, что позволяет оптимизировать их количество.
Более плотное размещение пилот-сигналов может использоваться для снижения тр*цензура*емого уровня С/N на входе приемника или для улучшения синхронизации. В последнем случае пилот-сигналы модулируются псевдослучайной последовательностью.

Дифференцированная помехоустойчивость отдельных услуг и структура кадра T2
Коммерческие требования к Т2 включали обеспечение различных уровней помехоустойчивости для разных услуг. Это может обеспечиваться использованием разных схем модуляции и степени помехоустойчивого кодирования. В Т2 это достигается путем группировки OFDM-символов внутри кадра, так что каждая услуга передается цельным блоком, занимающим в кадре определенный слот. Этот принцип иллюстрируется на рис. 6
dvb6.gif
Начало кадра Т2 индицируется коротким OFDM-символом P1, представляющим собой 1K OFDM-символ с повторами начала и конца символа на соседних несущих (то есть со сдвигом по частоте), как это показано на рис. 7. Такая структура символа P1 с одной стороны позволяет легко его выявить, а с другой исключает возможность имитации символа каким-либо фрагментом основного кадра.
dvb7.gif
Он обеспечивает простой и надежный механизм выявления трансляции Т2-ресивером, сканирующим спектр в режиме поиска, а также быстрый захват ресивером частоты и 6-битной сигнализации (например, для определения размерности FFT в кадре T2).
Стандартная продолжительность кадра Е2 — около 200 мс, а надстройка, тр*цензура*ющаяся для передачи информации о структуре кадра, как правило, занимает менее 1%.

Перемежение
В T2 используется три каскада перемежений. Это практически гарантирует, что искаженные элементы, в том числе при пакетных ошибках, после деперемежения в декодере будут раскиданы по LDPC FEC-кадру. Это должно позволить кодеру LDPC выполнить восстановление.
Перечислим эти каскады:
а) битовый перемежитель: рандомизирует биты в пределах FEC-блока;
б) временной перемежитель: перераспределяет данные FEC-блока по символам в рамках кадра Т2. Это повышает устойчивость сигнала к импульсному шуму и изменению характеристик тракта передачи.
с) частотный перемежитель: он рандомизирует данные в рамках OFDM-символа с целью ослабить эффект селективных частотных замираний.

Поворот констелляционного созвездия
В Т2 используется новаторская техника поворота констеляционного созвездия на определенный круговой угол. Такой поворот может существенно повысить устойчивость сигнала при типичных проблемах эфира. За счет поворота диаграммы на точно подобранный угол каждая точка созвездия приобретает уникальные координаты (u1 и u2), не повторяемые остальными точками.

Каждая координата точки обрабатывается в модуляторе отдельно, и они передаются в OFDM-сигнале отдельно друг от друга, замешиваясь с u2 и u1 другого символа (то есть u2 и u1 могут передаваться на разных OFDM-несущих и в разных OFDM-символах).
В приемнике u2 и u1 опять объединяются, формируя исходное констеляционное созвездие, сдвинутое по кругу.Таким образом, если одна несущая или символ будут потеряны в результате интерференции, сохранится информация о другой координате, это позволит восстановить символ, хотя и с более низким уровнем сигнал/шум. При использовании симметричного (не повернутого) констелляционого созвездия разнесение u2 и u1 смысла не имеет потому, что символ может быть распознан только по сочетанию двух координат. Каждая из них в отдельности имеет двойников, и уникально только их сочетание.

Тестовая имитация показала, что выигрыш в С/N за счет применением этой техники может доходить до 5 дБ.

Многоканальный прием
Т2 включает факультативную возможность использования кода Аламоути3, который создает возможность приема от двух передатчиков. В тех случаях, когда ресивер «видит» сигнал сразу от двух передатчиков, например, при приеме на ненаправленную антенну в небольшой одночастотной сети, его применение может значительно улучшить работу системы. Это кодирование совместно с изменением формата пилот-сигналов дает возможность без потерь разделить и отдельно декодировать сигналы, принятые из двух разных эфирных каналов. Причем наложение кода не ухудшает приема, если антенне доступен только один канал. Предварительные расчеты показали, что эта техника позволяет увеличить зону покрытия небольших одночастотных сетей до 30%.

Уменьшение отношения пиковой и средней мощностей передачи
Значительную долю расходов на передачу составляет стоимость электричества, питающего передатчики. OFDM-сигналы характеризуются относительно высоким отношением пиковой и средней мощностей. В связи с этим в Т2 включены две технологии, позволяющие снизить это отношение примерно на 20%. А это, в свою очередь, существенно снижает расходы на электропитание. Речь о следующих двух технологиях:
• Резервирование тона. В этом случае 1% несущих остается в резерве, не перенося никаких данных, но может использоваться передатчиком для введения сигналов, размазывающих пики.
• Активное расширение констелляционного созвездия. В этом случае часть крайних точек созвездия отводится дальше от центра так, что это уменьшает пики сигналов. Так как изменения касаются только крайних точек, уводимых в область, свободную от других точек, это не оказывает существенного влияния на способность ресивера декодировать данные.

Дополнительные функции
Будущее расширение кадров
Спецификация Т2 включает два дополнительных инструмента, которые в перспективе можно будет использовать для расширения кадра. Во-первых, структура кадра Т2 предусматривает возможность введения сигнализации для еще несуществующих типов кадров, которые будут предназначены для пока еще не определенных типов сигналов (рис. 10).
dvb10.gif
То есть содержание этих кадров FEF (Future Extension Frames) пока не определено. Включение соответствующей сигнализации в спецификацию Т2 позволит ресиверам первого поколения распознать и проигнорировать FEF-фрагменты. Но забронированное уже сегодня место обеспечит обратную совместимость первых систем передачи с будущими, в которых эта сигнализация будет переносить информацию о новых типах содержимого.

Частотно-временная сегментация
Т2 также включает сигнализацию, необходимую для будущего применения частотно-временного деления на слоты (TFS — Time Frequency Slicing). Хотя основная спецификация предусматривает прием без применения TFS, в сигнализацию включены отметки, которые позволят будущим ресиверам, оснащенным двумя тюнерами, работать с TFS-сигналами. Такой сигнал будет занимать несколько РЧ-каналов, и разные фрагменты каждой из услуг будут в общем случае передаваться на разных частотах. Ресивер будет скачками перестраиваться с канала на канал, собирая фрагменты данных, относящихся к принимаемой услуге. Это позволит формировать пакеты с размерами, значительно превышающими допустимые для одного РЧ-канала, что, в свою очередь, даст возможность выигрыша за счет статистического мультиплексирования значительного количества каналов и гибкости частотного планирования.

Пропускная способность системы
Пропускная способность системы Т2 будет определяться выбором целого ряда системных параметров. Для этой цели предусмотрено множество опций, и о конкретной конфигурации приемники будут информироваться с помощью сигнализации. Выбор параметров представляет собой процедуру оптимизации работы системы, например, поиск компромисса между долей служебной информации и временем переключения с канала на канал или между пропускной способностью и устойчивостью к помехам.
Широкий набор конфигурируемых параметров также усложняет сравнение с другими системами. Так, например, если сравнивать Т2 с DVB-T, то для первого могут быть выбраны параметры, обеспечивающие такое же поведение сигнала в стандартном гауссовском канале, но предполагающие большую устойчивость Т2 в условиях сложного приема. Такой вариант уже соответствует значительно более высокой пропускной способности канала Т2 по сравнению с DVB-T. Однако можно выбрать и вариант с немного более низкими показателями для гауссовского канала, но по-прежнему (как ожидается) с несколько более высокими для каналов, со сложными условиями приема. В этом случае прирост пропускной способности будет еще больше.
Сравнительные характеристики систем с одинаковым поведением в гауссовском канале представлены в таблице 1. Как можно видеть, ожидаемый прирост пропускной способности относительно британского варианта DVB-T составит около 49%. Это результат теоретических оценок, так как в момент написания этого материала возможности проверить работу системы на реальном оборудовании в лаборатории или полевых условиях не было.
dvb-t.gif
Заключение
В этом материале изложены основные положения нового стандарта DVB-T2. Он разрабатывался на базе не только DVB-T, но также и DVB-S2 технологии, которые уже подтвердили свою эффективность на практике. Дополнительно, в DVB-T2 появилось несколько новых механизмов, учитывающих особенности эфирной передачи. Кроме того, была расширена линейка базовых параметров, что позволяет оптимизировать размер служебно-контрольной надстройки кадров. Ожидается, что все это в комплексе приведет к значительному увеличению пропускной способности и одновременно повысит устойчивость системы. То есть позволит построить оптимальную сеть для передачи ТВЧ.

 

Ссылка на комментарий
Поделиться на других сайтах

Грядет новый стандарт телевещания — DVB-S2X

 

Консорциум DVB утвердил долгожданное расширение спецификации стандарта DVB-S2, используемого для передачи цифрового видеосигнала через спутник. Новые расширения обещают повышение эффективности передачи сигнала.

 

Новая расширенная спецификация, известная как DVB-S2X, обещает повышение эффективности передачи сигнала для профессиональных приложений на 20-30%, а в некоторых случаях, по оптимистическим прогнозам консорциума DVB, можно ожидать повышение эффективности на 50%.

 

Исполнительный директор консорциума DVB Питер Зиберт комментирует: «Мы чрезвычайно воодушевлены тем фактом, что Управляющий совет утвердил новую спецификацию DVB-S2X, и я бы хотел поздравить всех членов консорциума, которые внесли свой посильный вклад и приблизили тот день, когда стало возможным улучшить стандарт DVB-S2. Спутниковая индустрия с нетерпением ждала изменений в стандартизации, которые помогут улучшить её доходность, возможности совместимости и обеспечить дальнейший рост».

 

«На протяжении всего процесса технической стандартизации я был впечатлён тем, как европейские, американские и дальневосточные компании, работающие в различных сферах бизнеса – таких, как телерадиовещание, VSAT и DSNG – объединяли свои усилия, подобно музыкантам симфонического оркестра, чтобы разработать совершенную общую систему», - добавил председатель TM-S2 Альберто Морелло.

 

Стандарт DVB-S2X предоставляет более широкий выбор факторов спада, а также дополнительные опции модуляции и прямой коррекции ошибок (FEC), позволяющие более эффективно использовать спутниковый канал

Ссылка на комментарий
Поделиться на других сайтах

DVB-S2X – всё, что вам следует знать о новом стандарте

Недавно утверждённая модификация DVB-S2X, повышающая производительность и добавляющая новые функции в стандарт DVB-S2, уже вызвала повышенный интерес на рынке – как со стороны компаний, входящих в концерн DVB, так и организаций, не входящих в него. Совсем недавно был опубликован информационный бюллетень DVB‑S2X, в связи с этим мы решили рассказать читателям Mediasat о новом стандарте.

Что такое DVB-S2X?


Стандарт DVB-S2X является расширением стандарта DVB-S2, которое привносит в него дополнительные технологические возможности и функции. DVB-S2X был официально опубликован как ETSI EN 302 307, часть 2, в то время как собственно DVB-S2 является частью 1. Данный стандарт обеспечивает повышенную производительность и дополнительные функции для работы ключевых приложений DVB-S2, включая DTH-платформы, раздачу сигнала, VSAT и DSNG. Спецификация стандарта также обеспечивает возможность использования дополнительного рабочего диапазона для покрытия потребностей развивающихся рынков, таких как рынок мобильных приложений.
1433915092.jpg
Предпосылки создания стандарта


Стандарт DVB-S2 был разработан примерно 10 лет назад с чётким прицелом на потребности DTH-платформ. С тех пор появились совершенно новые требования к телевещанию, и задача создателей DVB-S2X состояла в разработке необходимых технических характеристик для их удовлетворения. Данная работа была проведена спутниковой подгруппой Технического модуля концерна DVB под руководством доктора Альберто Морелло (RAI), который в прошлом возглавлял группу разработчиков DVB-S2. Стандарт DVB-S2X характеризуется более эффективными показателями спектральной эффективности соотношения сигнал/шум (C/N), являющегося типичным для профессиональных приложений, таких как передающие линии или IP-каналы. Он также поддерживает очень низкие показатели C/N, до -10 dB для мобильных приложений (применяющихся для работы в открытом море, в авиации, в поездах и т.д.).

Как же это работает?


Стандарт DVB-S2X основан на принципах хорошо зарекомендовавшего себя стандарта DVB-S2. Он использует проверенную схему прямой коррекции ошибок (FEC) LDPC в сочетании BCH FEC в качестве внешнего кода, обеспечивая тем самым следующие дополнительные элементы:

Меньшие опции затухания на уровне 5 и 10 процентов (в дополнение к 20%, 25% и 35%, доступным в DVB-S2).

Более точная градация и увеличение количества видов модуляции и кодирования.

Новый пакет опций для линейных и нелинейных каналов.

Дополнительные опции скремблирования для критических ситуаций с помехами от совмещённого канала.

Склеивание каналов – до 3.

Поддержка операций с очень низким коэффициентом SNR – до -10 dB SNR.

Опция «Супер-кадр» (Super-frame option).

Результатом всего этого является следующая спектральная эффективность DVB-S2X (в сравнении с DVB-S2):
1433947942.jpg
Используемый диапазон соотношения C/N увеличен вплоть до отметки -10 dB за счёт дополнительных опций кадрирования, кодирования и модуляции, что позволит предоставлять услуги спутниковой связи для мобильных (морских или авиационных) или очень маленьких направленных спутниковых антенн. Для VSAT приложений стандарт DVB-S2X открывает возможность поддержки передовых технологий для создания в будущем широкополосных интерактивных сетей, иными словам – стандарт предусматривает ослабление внутрисистемных помех, перемещение луча и многоформатные передачи. Результатом этого может стать значительное увеличение ёмкости и гибкости широкополосных интерактивных спутниковых сетей, что возможно благодаря использованию опциональной структуры супер-кадрирования.

Введение стандарта DVB-S2 уже привело к значительному улучшению показателей спектральной эффективности для работы DTH-приложений, поэтому DVB-S2X не смог принести каких-либо значимых новых преимуществ на физическом уровне в этом плане, которые были бы подобны переходу от DVB-S к DVB-S2 (где-то на уровне 30%). Тем не менее стандарт DVB-S2X обеспечивает для DTH более точную настройку физического и верхнего протоколов DVB-S2, предлагая довольно привлекательный пакет (для проектов нового поколения, которые, в любом случае, потр*цензура*ют обновления ресиверов).

Наиболее важными функциями для DTH является связывание каналов и более точная детализация модуляции, а также опции FEC в сочетании с более резким затуханием. Связывание до трех спутниковых каналов будет поддерживать более высокие совокупные скорости передачи данных, а также сделает возможным дополнительное статистическое мультиплексирование для высокоскоростных сервисов, таких как Ultra HD. Обязательное использование Переменного кодирования и модуляции (VCM) в ресиверах предлагает возможность увеличения спектральной эффективности для Ultra HD каналов, гарантируя при этом стабильность работы во время сильных ливней за счёт одновременной передачи высокозащищённых SD-компонентов.

Более точная детализация модуляции и FEC опции позволяют достичь более высокой операционной гибкости. Для профессиональных и DSNG приложений схемы модуляции с повышенной эффективностью предлагают показатели такой эффективности на уровне около 6 bps/Hz (с 256 APSK). Поддерживаемые показатели C/N до 20 dB позволяют улучшить усиление на 50%.
1433896386.jpg
Проникновение на рынок


Спецификация стандарта DVB-S2X была опубликована в Синей книге DVB. Вскоре после этого практически все поставщики профессионального передающего и приёмного спутникового оборудования объявили о своей поддержке новой модификации.

Следующие шаги


Стандарт DVB-S2X был представлен практически одновременно с появлением новой системы эффективной видеокомпрессии – HEVC. Ожидается, что в новых спутниковых ресиверах будет предусмотрена поддержка обеих технологий для более эффективной поддержки HD и в особенности Ultra HD каналов.

 

Ссылка на комментарий
Поделиться на других сайтах

Присоединиться к обсуждению

Вы можете ответить сейчас, а зарегистрироваться позже. Если у вас уже есть аккаунт, войдите, чтобы ответить от своего имени.
Внимание:Ваше сообщение не будет отображаться другим пользователям, пока не будет одобрено модератором.

Гость
Ответить в этой теме...

×   Вы вставили отформатированный текст.   Удалить форматирование

  Допустимо не более 75 смайлов.

×   Ваша ссылка была автоматически заменена на медиа-контент.   Отображать как ссылку

×   Ваши публикации восстановлены.   Очистить редактор

×   Вы не можете вставить изображения напрямую. Загрузите или вставьте изображения по ссылке.

×
×
  • Создать...

Важная информация

Читаем Условия использования