Вопрос 3

1. Какие операции проходят данные в системах ATSC и DVB, поясните их назначение.

2. Нарисуйте структурную схему тракта цифрового телевидения. Поясните назначение элементов схемы.

Решение

В настоящее время в мире разработаны и находятся в эксплуатации три системы цифрового телевизионного вещания. Система ATSC (Advanced Television Systems Commitet- tee) разработана американскими специалистами с целью передачи высококачественного изо­бражения (ТВЧ), звука и дополнительных данных в полосе частот соответствующей ширине канала аналогового телевидения.

DVB (Digital Video Brodcasting) разработана специалистами ведущих европейских фирм производителей профессионального видео оборудования.

ISDB разработана специалистами японской фирмы NHK.

У всех трех систем есть много общего. Каждая из них использует транспортные пакеты Данных MPEG-2, т.е. цель каждой из систем - согласование цифровых данных с параметрами канала связи. Сигналы этих систем должны некоторое время сосуществовать с сигналами аналоговых передатчиков, работающих на тех же частотах (необходимо абонентам дать не­которое время для обновления парка телевизионных приемников).

Все три системы имеют похожие алгоритмы помехоустойчивого кодирования, которые должны обеспечить борьбу, как с одиночными, так и с пакетными ошибками.

Преобразование данных и сигналов в передатчике ATSC.

Структурная схема передающей части системы ATSC показана на рисунке 5. Из входных транспортных пакетов MPEG-2 исключаются синхробайты и оставшиеся данные рандомизируются. К оставшимся 187 байтам добавляются 20 байт кода Рида-Соломона. К полученным кодовым словам применяется межсекторное перемежение. Перемежение проис­ходит в области из 52 секторов. Таким образом в одном секторе будут находится байты из 52 разных кодовых слов кода Рида-Соломона. Т.к. в каждом кодовом слове возможно исправле­ние 10 ошибочных байт, межсекторное перемежение позволит при приеме исправить макси­мальную пакетную ошибку в 520 байт. Межсекторное перемежение, по сути, является вре­менным: 52 сегмента данных - это 1/6 часть поля, что соответствует приблизительно 4мс. Перемежение это мощное средство борьбы с пакетными ошибками, не уменьшающее ско­рость кода.

Рисунок 5 - Обработка данных и сигналов в системе ATSC

Решетчатое кодирование (внутреннее) со скоростью 2/3, к двум входным битам добав­ляется один проверочный (этот блок используется только при модуляции 8T-VSB). Эти три бита определят уровень модулирующего сигнала в блоке формирователя модуляционных символов. Далее уже к многоуровневым сигналам добавляются синхросигналы сегментов и синхросегменты полей данных (образуются сегменты и поля данных). Для формирования в радиосигнале пилот сигнала в получившиеся сигналы добавляется постоянная составляющая уровнем 1,25 единицы. И уже этот сигнал модулирует промежуточную частоту в блоке VSB- модуляции.

Обработка данных и сигналов в системе DVB

Структурная схема передающей части представлена на рисунке 6.

Рисунок 6 - Структурная схема передающей части.

В качестве входных данных используются транспортные пакеты MPEG-2. Расщепление потока данных происходит только при иерархической передаче. Далее данные потоков выс­шего и низшего (пунктир) приоритетов обрабатываются одинаково, исключение составляет случай с использованием неоднородной модуляции 64-QAM. В этом случае данные низшего потока обрабатываются со скоростью в два раза большей, чем данные высшего потока.

Данные подвергаются рандомизации и внешнему кодированию. Здесь к 188 байтам транспортных пакетов добавляются по 16 проверочных байт кода Рида-Соломона, что позво­лит исправить до 8 ошибочных байт в каждом кодовом слове на приемном конце.

Внешнее перемежение циклическое, осуществляется в области из 12 кодовых слов внешнего кода. Это позволит исправить пакетную ошибку в 12*8=96 байт.

Система DVB предназначена для удовлетворения самых различных требований в стра­нах, переходящих на цифровое вещание. Поэтому она обладает высокой гибкостью. Так, на­пример скорость внутреннего кода может варьироваться и принимать следующие значения: II2/3, 3/4, 5/6 и 7/8. Внутреннее кодирование осуществляется на базе сверточного кодирования со скоростью 1/2 (рисунок 7).

Рисунок 7 - Внутреннее кодирование с вычёркиванием

Каждому входному биту сверточного кода будут соответствовать два выходных (х и у), а преобразователь согласует выходные данные с выбранной скоростью внутреннего ко­дирования согласно.

Внутреннее перемежение тесно связано с модуляцией несущих. Оно фактически явля­ется частотным перемежением, определяющим перемешивание данных, которые модулиру­ют разные несущие. Процесс внутреннего перемежения для модуляции 16-QAM показан на рисунке 3.4.