Кафедра телекомунікацій Дисципліна Проектування телекомунікаційних безпроводових систем-2 Лекція

Кафедра телекомунікацій Дисципліна: «Проектування телекомунікаційних безпроводових систем-2» Лекція № 7 «Побудова мереж цифрового телебачення стандарту DVB-T»

Питання для розгляду: 1. Цифрове ТВ стандарту DVB-T 1. 1 Конференція ЖЕНЕВА-2006 (GE-06) 1. 2 Переваги впровадження цифрового телеви- зіонного мовлення 1. 3 Етапи переходу України на ефірне цифрове ТБ 1. 4 Плановані типи мереж цифрового ТБ 1. 5 Перетворення сигналів і даних в передавачі DVB-T 1. 6 Структура приймального тракту системи DVB-T 1. 7 Параметри DVB-T радіосигналу в режимах 2 К і 8 К 1. 8 Узагальнена схема мережі цифрового ТБ стандарту DVB-T 1. 9 Забезпечення синхронізації передавачів одночастотної мережі DVB-T 1. 10 Схема організації синхронного телевізійного мовлення стандарту DVB-T в Одеському регіоні

1. Цифрове ТВ стандарту DVB-T 1. 1 Конференція ЖЕНЕВА 2006 (GE-06, РКР-06, травень-червень 2006 г. ) Основне питання РКР: перехід с аналогового на цифрове наземне ТВ мовлення Кількість Держав, які брали участь в РКР-06: 104

До якої угоди прийшли на РКР-06? 1) Стаття 12 С Угоди «Женева-06» . . . для більшості країн «Перехідний період закінчується. . . 17 червня 2015 року» … • Робота аналогових станцій після 2015 року практично неможлива через перешкоди від цифрових телевізійних станцій особливо в прикордонних зонах; • Робота аналогових станцій захищається від перешкод до 2015 року на міжнародному рівні. 2) частотні плани для цифрового телебачення і радіомовлення в смугах повинні знаходитися в смугах 174 -230, 470 -862 МГц

Карта поширення стандартів цифрового ТБ в світі

1. 2 Переваги впровадження цифрового телевізійного мовлення Користувач 1. Більше програм для користувача 2. Інтерактивні послуги 3. Висока якість аудіо-та відеоінформації 4. Переносимість і мобільність Мовник 1. Організація платформи платного телебачення Держава 1. Эффективне використання спектру 2. Цифровий дивиденд

1. 3 Етапи переходу України на ефірне цифрове ТБ 2001 – Початок експериментального мовлення DVB-T в Києві на 51 ТВК 2006 – Проведення конкурсного відбору та початок експериментального цифрового мовлення DVB-T в м. Києві на 41, 43, 51, 64 ТВК 2006 – Підписання Україною Угоди Женева-2006 2007 – Тестове мовлення DVB-H в м. Києві на 47 ТВК 2009 – Тестове мовлення DVB-T MX-4 в Одеській, Київській, Житомирській областях 2010 – Перші тести DVB-T 2 в Одесі на 35 ТВК 2011 листопад – початок роботи національної мережі DVB-T 2 по всій території України (ТОВ «Зеонбуд» ) 2012 березень – кодування сигналу в національній мережі DVB-T 2 2014 вересень – зняття кодування сигналів в DVB-T 2

1. 4 Планируемые типы сетей цифрового ТВ 1) Багаточастотна (MFN, Multi-frequency network) – традиційні мережі ефірного ТБ з поодинокими передавачами, які передають один і той же цифровий пакет ТВ програм на різних несучих частотах. 2) Одночастотна (Синхронна) (SFN, Single frequency network) – мережу ефірного ТБ, в якій передавачі одночасно передають один і той же цифровий пакет ТВ програм на одній і тій же частоті.

Приклад синхронної і многочастотной мереж ефірного ТБ мовлення

Зміна напруженості поля для одиночної ТВ станції і синхронної ТВ мережі

Переваги мереж синхронного мовлення : 1) Раціональне використання радіочастотного ресурсу; 2) Збільшення зони покриття (за рахунок використання ефекту мережевого посилення) Недоліки : Необхідність забезпечення режиму синхронної роботи передавачів : - А) необхідність синхронізації несучих частот (Росходження несучих частот передавачів повинна складати <1 Гц) - вирішується шляхом подачі на кожен з передавачів сигналів від системи супутникової навігації GPS; - Б) необхідність випромінювання одного і того ж цифрового мультиплексу усіма передавачами синхронної мережі в один і той же момент часу (вирішується за допомогою введення в транспортний потік MPEG TS спеціальних MIP-пакетів, в яких міститься інформація про те, в який момент часу передавач повинен випромінювати наступний мегафрейм + вирішується шляхом введення на кожному з передавачів індивідуального часу затримки на випромінювання)

Сумарне покриття зони обслуговування без мережевого посилення

Сумарне покриття зони обслуговування з мережевим посиленням

Завдання, які вирішуються при побудові синхронних мереж цифрового телевізійного мовлення

Карта зон синхронного цифрового ТБ мовлення (відповідно до плану «Женева-2006» ) Кількість зон - 81

Приклад зони синхронного цифрового ТБ

Приклад реального покриття цифровим ТБ стандарту DVB-T 2 (Львівська обл. )

Приклад реального покриття цифровим ТБ стандарту DVB-T 2 (Київська обл. )

Приклад реального (Тернопільська обл. ) покриття цифровим ТБ стандарту DVB-T 2

1. 5 Перетворення сигналів і даних в передавачі DVB-T

Особливості систем кодування в передавачі: 1) Зовнішнє кодування: Код Рида – Соломона (RS): на вхід кодера подається пакет транспортного потоку (MPEG TS) тривалістю 188 байт на виході - пакет тривалістю 204 байта; надмірність кодування - 16 байт; швидкість кодування : R = 188/204 2) Внутрішнє кодування: Сверточний код зі швидкостями кодування: R = ½, 2/3, 3/4, 5/6….

Принцип перемежения (интерливінга) бітів (байтів) Вихідна послідовність: Послідовність після переміщення: Послідовність після деперемеження:

Формування COFDM радіосигналу

Особливості: 1) Поднесущие (Підканалы) є ортогональними по відношенню один до одного; 2) Ортогональність піднесучих дозволяє системам ТВ добре справлятися з вузькосмуговими перешкодами, які можуть придушити частина піднесуть. Завдяки коригуючих кодів інформацію можна отримати з непошкоджених піднесучих. 3) Крім цього, в OFDM кожна піднесуча може модулюватися різної схемою модуляції, наприклад, QPSK, 16 -QAM або 64 -QAM. При такому підході можна адаптивно регулювати стійкість і швидкість потоку даних для кожного ТВ каналу окремо.

Формування COFDM радіосигналу (варіант № 2) ∆F (с модуляцией QPSK, 16 -QAM, 64 -QAM) ∆F= 1/TU TU – тривалість корисної частини ОFDM символу

OFDM-символ – це сукупність канальних символів всіх N частот, у перебігу певного проміжку часу (зазвичай рівного тривалості символу окремого каналу).

Спектр радіосигналу DVB-T в режимах 2 К и 8 К ТВ радіоканалі спектр системи DVB-T за рахунок використання схеми модуляції OFDM має дуже хорошу прямоугольность. Повна спектральна щільність потужності модульованих несучих OFDM є сумою спектральних густин потужності безлічі несучих.

Спектрограмма радіосигналу DVB-T (відсутність перешкоди)

Порівняння спектрів цифрового ТБ і аналогового ТБ Радіосигнал аналогового ТБ: Полоса радіочастот: 8 МГц; Кількість ТВ программ: 1 Радіосигнал ЦТВ DVB-T 2: Полоса радіочастот: 8 МГц; Кількість ТВ программ: 8

Розподіл пілот-сигналів в спектрі DVB-T сигналу Кожен символ OFDM містить 6817 несучих у режимі 8 k і 1705 несучих в режимі 2 k. Число несучих корисних даних є незмінним від символу до символу і за вирахуванням службових несучих становить 6048 несучих у режимі 8 k і 1512 несучих у режимі 2 k.

Пілот-сигнали – спеціальним чином промодулірованной несучі, які призначені для «полегшення» роботи декодера при визначенні параметрів каналу зв'язку, налаштування, і синхронізації. TPS служить для передачі інформації про: - режимі модуляції; - канального кодування;

Захисний интервал Для боротьби з перешкодами, обумовлених многолучёвим РРВ в OFDM символ включений захисний інтервал (Guard Interval, GI). Особливості: 1) Протягом захисного інтервалу приймач «чекає» приходу всіх багатопроменевих компонент OFDM радіосигналу і після закінчення цього інтервалу починає обробку ОFDM символу. 2) Тривалість цього захисного інтервалу може становити 1/4, 1/8, 1/16 або 1/32 від тривалості OFDM символу. 3) Чим більший захисний інтервал (GI), тим: - більша відстань між передатчиками, працюючими в синхронній мережі; - Меньша швидкість передачі корисної інформації.

4) В якості захисного інтервалу використовують так званий циклічний префікс, який є копією закінчення сигналу розміщеної попереду. Це дозволяє зберегти ортогональність.

Захисний інтервал (продовження) GI TU TS TS = T G + T U

Корисна частина t

1. 6 Структура приймального тракту системи DVB-T

1. 7 Параметры DVB-T радиосигнала в режимах 2 К и 8 К

Градації швидкостей передачі в стандарті DVB-T (ETSI TR 101 190)

Методика розрахунку швидкості передачі інформації в DVB-T

Швидкість передачі сигналів і відношення сигнал/шум для радіосигналу DVB-T ( ETSI TR 101 190) Витерби

Сигнальні сузір'я основних видів модуляції, використовуваних в DVB-T

Передатчики DVB-T в Україні ( на 2015 рік) № Режим Формат Кількість Область ТВК Зони (SFN/MFN) компресії програм 18 Київська 41 43 MFN MPEG-2 5 4 64 SFN MPEG-2 5 -6 Населений пункт Київ: 1, 3 к. Вт Київ: 1, 5 к. Вт Лиса гора: 1, 2 к. Вт

Зона покриттия ТВ каналу № 64 (мобільний прийом, який ведеться на антену в посиленням 0 ДБД (наприклад, штиркової), встановлену на висоті 1, 5 м над поверхнею землі)

Зона покриття ТВК № 64 для стаціонарного прийому (антена з посиленням 14 ДБД), встановлена на висоті 10 м від поверхні землі

1. 8 Узагальнена схема мережі цифрового ТБ стандарту DVB-T

1. 9 Забезпечення синхронізації передавачів одночастотной мережі DVB-T Основна ідея: Синхронізація забезпечується за рахунок вставки в транспортний потік (MPEG TS) MIP-пакетів. MIP, переданий у складі N-го мегафрейма (8 фреймів при 8 К та 32 фрейма при 2 К), містить інформацію, необхідну для синхронізації мегафрейма з номером N+1. Таким, чином MIP пакет вказує точний час, коли потрібно передавати в ефір наступний мегафрейм. Передавачі приймають мегафрейм та чекаючи зазначеного часу, передають мегафрейм в ефір.

Збільшення зони покриття синхронної мережі за допомогою ретрансляторів(гэп-филлер)

Структура мережі зв'язку цифрового ТБ з використанням мережі передачі даних для доставки поширюється сигналу з мережі ефірних радіопередавачів(MPEG over IP) Особливості: 1) Використання протоколів RTP/UDP а не TCP/IP 2) Режим «мультикаст» .

1. 10 Схема організації синхронного телевізійного мовлення стандарту DVB-T в Одеському регіоні (59 ТВК, 74 -а зона)

Недоліки мереж синхронного ТВ мовлення: 1) неможливість незалежної вставки місцевої програми в мультиплекс в конкретному населеному пункті 2) Для місцевого мовника, орієнтованого на покриття невеликого населеного пункту, перехід на цифровий формат у режимі синхронної мережі, буде економічно необґрунтованим