4. Принцип формирования информационного пакета программного потока данных

Стандарт MPEG-2 предоставляет возможность формирования трех видов цифровых потоков: элементарного пакетированного потока программного пакетированного информационного потока и транспортного пакетированного потока.

Определение "элементарный" означает, что цифровой поток состоит из одного вида информации: звукоданных, видеоданных или данных пользователя.

Программный пакетированный информационный поток формируется внутренним мультиплексором, объединяющим в определенной последовательности элементарные пакетированные потоки сжатых видеоданных и элементарные пакетированные потоки сжатых звукоданных. На входы этого же мультиплексора подаются без сжатия служебные данные и синхрослова (рис. 10.19).

Рис. 10.19. Принцип формирования информационного пакета

программного потока данных

Цифровые данные в стандарте DVB-S передаются пакетами, что необходимо для обеспечения постоянной скорости передачи и занятия постоянной ширины частотной полосы.

Процесс объединения происходит тактовыми сигналами, подаваемыми на адресные входы мультиплексора в определенной последовательности, и осуществляется на системном уровне. Программный поток может иметь до 32 элементарных потоков звукоданных, до 16 элементарных потоков видеоданных и до 16 потоков служебных данных. Программный информационный поток не имеет кодов защиты от ошибок и предназначен для передачи цифровой информации по каналу связи, свободном от помех, например, внутри телестудии.

Если канал приема/передачи не свободен от ошибок, то вместо программного формируется транспортный пакетированный цифровой поток. Пакет транспортного потока состоит из информационной части и головной.

Внутренний мультиплексор из элементарных потоков формирует информационную часть — блок цифрового пакета фиксированной длины в 187 байт и синхрослово в один байт.

Информационная часть затем дополняется головной частью и байтами кода Рида — Соломона, обеспечивающими защиту от ошибок блока информационных байт (рис. 10.20).

Головная часть (до 200 байт) содержит управляющие коды и включает в себя:

а) один байт стартового кода, подготавливающий приемное устройство к началу приема данных;

б) коды коррекции ошибочных бит: сверточные и т.п.;

в) биты данных пользователя;

г) биты идентификации, предназначенные для распознавания видео- и аудиоинформации в пакете;

д) биты флага данных, несущие информацию о скремблировании (закрытости) канала, его приоритете;

е) данные, указывающие на длину заголовка пакета, содержащего до 200 байт. Они отмечают количество байт, которые могут присутствовать до начала передачи информационной части пакета.

О передаче цифровой телевизионной информации

Формирование пакетированного транспортного потока и его передача по спутниковому каналу осуществляются в соответствии с принятым общеевропейским стандартом DVB-S (Digital Video Broadcasting — Satelite — "Цифровая спутниковая система для применения в диапазонах частот 11/12 ГГц с изменяемой конфигурацией, позволяющей адаптироваться к широкому набору значений полосы пропускания и мощности транспондеров").

Стандарт DVB-S состоит из двух частей: первая включает в себя стандарт MPEG-2, а вторая предусматривает компоновку и обработку цифрового потока MPEG-2 для повышения его помехоустойчивости при передаче по спутниковому каналу.

Передача в телевизионных цифровых каналах по спутниковому каналу, как отмечалось, осуществляется способом ОКН — каждый канал на своей несущей (Single Channel Per Carrier — SCPC) в полосе спутникового канала или способом НКН — несколько каналов на несущей спутникового канала (Multi Channel Per Carrier — МСРС).

При передаче способом ОКН (SCPC) цифровой поток каждого телевизионного канала формируется в соответствии с рис. 10.20.

Подготовленные таким образом цифровые пакетированные потоки подаются на сверточные кодеры, а затем — на "свои" модуляторы, где цифровыми данными модулируются поднесущие (квадратурно-фазовой манипуляцией, QPSK), частота которых может составлять 70, 140 или 480 МГц. После этого поднесущие подаются на выходной каскад (модулятор), выполненный на лампе бегущей волны, который модулирует свои несущие, выделенные им в широкой частотной полосе спутникового канала (рис. 10.21).

Рис. 10.21. Структурная схема формирования цифровых транспортных

потоков при передаче способом ОКН: 1 — сверточные кодеры

При передаче способом НКН (МСРС) цифровые пакетированные данные каждого телевизионного канала подаются на внешний мультиплексор, который формирует общий пакетированный цифровой транспортный поток для передачи на несущей спутникового канала. На этот мультиплексор подаются также при необходимости и коды условного доступа, позволяющие "закрыть" один или несколько каналов от несанкционированного приема (рис. 10.22).

Рис. 10.22. Структурная схема формирования потока для передачи

способом НКН

Для повышения помехоустойчивости вторая часть стандарта DVB-S предусматривает двухступенчатое кодирование передаваемого транспортного потока: вначале он кодируется кодом Рида— Соломона с последующим блок-перемежением (блок-простаиванием) данных, затем после мультиплексора (внутреннего для ОКН и внешнего для НКН) дополнитеьно применяется сверточное кодирование структурой 1/2 или 2/3; 3/4; 5/6; 7/8 (FEC).

Применение сверточного кодирования необходимо, так как при фазовой манипуляции несущей могут возникнуть неоднозначности ее фазы при воздействии помех в канале связи и, вследствие этого, появление ошибочных бит.

Перед сверточным кодированием для равномерности спектра излучаемого сигнала в передаваемом цифровом потоке применяется цифровая дисперсия его информационных данных (исключая синхрослова, которые не подлежат дисперсии) за счет сложения их с псевдослучайной импульсной последовательностью, период повторения которой составляет 1503 байт. Благодаря дисперсии обеспечивается электромагнитная совместимость излучаемого сигнала с другими службами связи. Кроме того, такие сигналы на приемной стороне дают возможность восстановить тактовые сигналы в ресивере — реализовать принцип самосинхронизации.

Сформированный таким образом транспортный пакетированный помехоустойчивый поток позволяет эффективно использовать и выделенную частотную полосу спутникового канала и мощность передатчика спутника, а применяемая при передаче двойная (двухступенчатая) защита от ошибок обеспечивает "почти отсутствие ошибок" (Quasi Error Free) на приемной стороне — в ресивере на входе декодера MPEG-2 появляется не более одной ошибки за час приема.