DVB-T Стандарт EN 300 744 Digital Video Broadcasting

DVB-T Стандарт EN 300 744 (Digital Video Broadcasting) DVB-T для цифрового эфирного ТВ-вещания в диапазоне ДМВ для Европы и других стран был принят в 1996 г.

Преобразование данный и сигналов в передатчике DVB-T

Преобразование сигналов и данных в приемнике DVB-T

Базовые положения и особенности построения DVB-T В DVB-T применяется новой система модуляции OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex- частотное уплотнение с ортогональными несущими). , благодаря которой DVB-T может встраиваться в существующее аналоговое окружение, обеспечивается максимальная эффективность частотного диапазона и устойчивый прием в условиях многолучевого распространения радиоволн. Для того, чтобы избежать межсимвольных искажений в DVB-T, перед каждым символом вводится защитный интервал. Но надо отметить, что защитный интервал - это не просто пауза между полезными символами, достаточная для угасания сигнала символа до начала следующего. Особенность системы DVB-T - возможность иерархической передачи и приема. Выбором комбинации параметров, относящихся к способу модуляции и числу несущих колебаний, скорости внутреннего кода и величине защитного интервала, можно создать систему наземного вещания, работающую в самых разных условиях передачи и приема и обеспечивающую заданную область охвата. Данное обстоятельство обуславливает выокоую гибкость системы.

Рандомизация – процесс превращения цифрового сигнала в квазислучайный. Цели рандомизации: ØСоздание в цифровом сигнале достаточно большого числа перепадов уровня и обеспечение возможности выделения из него тактовых импульсов ØПоявление равномерного энергетического спектра (повышает эффективность работы приемника и минимизируется действие ЦС на АС излучаемых разными передатчиками в одном канале)

Рис. 1. Адаптация транспортных пакетов MPEG-2 Рис. 2. Рандомизация данных

Внешнее кодирование и перемежение Рис. 3. Формирование пакетов данных с защитой от ошибок с памятью внешнего кода Рида. Соломона RS (204, 188) Рис. 4. Внешнее перемежение данных

Внутреннее кодирование Рис. 5. Внутреннее кодирование (а - сверточное кодирование со скоростью r=1/2, б - кодирование с вычеркиванием, в - таблица кодирования)

Демультиплексирование Процесс разбиения входного потока битов на несколько субпотоков называется демультиплексированием. Рис. 6. Внутреннее перемежение и формирование модуляционных символов (а - QPSK, б - 16 -QAM)

Перемежение является временным перемешиванием байтов данных предназначенным для борьбы с группами (пакетами) ошибок. Перемежение представляет собой сложный процесс, который включает следующие составляющие: перемежение битов , перемежение цифровых символов данных, формирование модуляционных символов. Перемежение битов - это блочный процесс, то есть оно осуществляется в пределах фиксированной области данных (конкретнее 126 бит, рис. 6). Оно осуществляется только над полезными данными, причем в каждом субпотоке перемежение соответствует своему правилу. В процессе перемежения в каждом субпотоке формируется входной битовый вектор , преобразуемый в выходной. Для образования цифрового символа данных выходы устройств перемежения субпотоков объединяются таким образом , что каждый символ из 126 битов включает в себя один бит с выхода каждого устройства, причем выход 10 дает старший бит. Пакет из цифровых символов (режим 2 К-1512, режим 8 К-6048) образует символ OFDM. Модуляционные символы в системе DVB-T являются комплексными, причем вещественная и мнимая часть имеют смысл (перемежение цифровых символов данных предшествует формированию модуляционных символов).

Виды модуляций используемых при формировании модуляционных символов Рис. 7. Модуляция QPSK и 16 -QAM (Уu, q' обозначает биты, соответствующие комплексному модуляционному символу Z) Рис. 8. Однородная модуляция 64 -QAM

Рис. 9. Однородная модуляция 64 -QAM

OFDM Рис. 10. Формирование радиосигнала OFDM

Рис. 11. Спектр мощности радиосигнала OFDM (защитный интервал Tu/4, fc - центральная частота)

Многосигнальный прием Рис. 12. Влияние многолучевого приема на частотную характеристику канала и спектр принимаемого сигнала OFDM Рис. 13. Влияние эхосигнала с уровнем 0 д. Б на спектр принимаемого радиосигнала OFDM

Структура сигналов OFDM Рис. 15. Структура кадра DVB-T Рис. 16. Структура сигнала OFDM на интервале передачи одного символа OFDM

Параметры системы DVB-T Таблица 1. Основные параметры системы DVB-T Параметр Режим 8 k Число несущих Длительность полезного интервала Tu, мкс Длительность защитного интервала Tg, мкс 2 k 6817 1705 896 224, 112, 56, 2814, Интервал между несущими, Гц 1116 Интервал между крайними несущими, МГц 4464 7, 61 Модуляция несущих Скорость внутреннего кода QPSK, 16 -QAM, 64 -QAM 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8

Модуляци я Таблица 2. Скорость передачи данных системой DVB-T CR 1 C/N, д. Б Скорость передачи данных, Мбит/с Tg/Tu=1/4 Tg/Tu=1/8 Tg/Tu=1/16 Tg/Tu=1/32 (гауссов канал) QPSK QPSK 16 -QAM 16 -QAM 64 -QAM 64 -QAM 1/2 2/3 3/4 5/6 7/8 3, 1 4, 9 5, 9 6, 9 7, 7 8, 8 11, 1 12, 5 13, 9 14, 4 16, 5 18, 0 19, 3 20, 1 4, 98 6, 64 7, 46 8, 29 8, 71 9, 95 13, 27 14, 93 16, 59 17, 42 19, 91 22, 39 24, 88 26, 13 5, 53 7, 37 8, 29 9, 22 9, 68 11, 06 14, 75 16, 59 18, 43 19, 35 22, 12 24, 88 27, 65 29, 03 5, 85 7, 81 8, 78 9, 76 10, 25 11, 71 15, 61 17, 56 19, 52 20, 49 23, 42 26, 35 29, 27 30, 74 6, 03 8, 04 9, 05 10, 56 12, 06 16, 09 18, 10 20, 11 21, 11 24, 13 27, 14 30, 16 31, 67

DVB-T 2. Концепция и отличия от DVB-T Рис. 17. Структура нч-кадра Рис. 18. Сравнительная таблица

Сравнительная характеристика технических параметров стандартов ATSC и DVB-T. 1)Алгоритмы сжатия данных: MPEG-2 (видео), Dolby 5. 1 AC-3 (аудио)- MPEG-2 (видео), MPEG-2 Layer II (аудио); 2)Вероятность ошибки бита: < 3 х10 -6 (на входе декодера MPEG-2)- <10 -11 (на входе декодера MPEG-2); 3)Число несущих: 1 - 2 K или 8 K (K=1024); 4)Модуляция несущих: АМ с частично подавленной боковой полосой - 8 уровней КАМ с 4, 16 или 64 уровнями (QPSK, 16 или 64 QAM); 5)Помехоустойчивое кодирование: Код Рида-Соломона и код Унгербоика с фиксированной скоростью - Код Рида-Соломона и сверточный код с пятью скоростями; 6)Пороговое отношение сигнал/шум: 14, 9 д. Б (теория), 15, 1 д. Б (практика) - 16, 5 д. Б (теория), 19, 2 д. Б (практика); 7)Скорость на выходе кодера MPEG-2: 19, 39 Мбит/с 5 -32 Мбит/с - большая скорость требует большего отношения С/Ш; 8)Прием на мобильный приемник: Не допускает (обсуждается отдельный стандарт на основе COFDM) - Только при режиме 2 K с низкоскоростной модуляцией и на скорости до 120 км/час; 9)Влияние ЦТВ на прием АТВ: Низкое – Среднее; 10)Влияние АТВ на прием ЦТВ: Низкое-Низкое; 11)Прием на комнатную антенну: Затруднен (для уверенного приема возможно использование одночастотных ретрансляторов) Затруднен при HDTV (для уверенного приема возможно использование одночастотных ретрансляторов); 12)Версии на 50 и 60 Гц: Поддерживаются – Поддерживаются;