Принципы построения одночастотных сетей наземного ТВ вещания стандарта первого поколения DVB-T

В одночастотной сети все передатчики синхронно модулируются одним и тем же сигналом и формируют выходной сигнал в одном и том же ТВ-канале. Благодаря устойчивости GOFDM-сигнала к многолучевому распространению зоны обслуживания отдельных передатчиков могут перекрываться, при этом на приемную антенну будут приходить сигналы от нескольких передатчиков. Ограничивающим фактором при организации одночастотной синхронной сети являются помехи от удаленных передатчиков. Если сигналы от удаленных передатчиков имеют задержку, превышающую защитный интервал, они будут восприниматься на приеме как мешающий шумоподобный сигнал. Снижение внутренних помех сети до приемлемой величины, определяемой защитным отношением для данного режима модуляции и кодирования, обеспечивается оптимизацией выбора количества и мест установки передатчиков, их мощности, высоты подвеса и характеристик направленности антенно-фидерных устройств. Для увеличения расстояния между передатчиками необходимо увеличить защитный интервал, что в свою очередь приводит к снижению эффективной скорости передаваемого потока, а с другой — уменьшение защитного интервала требует увеличения числа передатчиков. Платой за эффективное использование частотного ресурса является необходимость обеспечения синхронной работы всех передатчиков сети. Для сетей с большой зоной обслуживания используется режим 8 К и защитный интервал 1/4 , т.е. 224 мкс. Для нормального функционирования сети должна быть обеспечена синхронизация по частоте, времени и по передаваемой информации (структуре потока). В соответствии с рекомендациями TR 101190 расхождение частот несущих GOFDM-сигналов, излучаемых разными передатчиками сети, не должно превышать f/1000, где f — интервал между несущими. Таким образом, для режима 8К это 1 Гц. Одним из способов реализации этого требования является использование единого источника опорного колебания для всех генераторов передатчиков, входящих в сеть. Передатчики одночастотной сети должны одновременно излучать один и тот же сигнал. Сигналы всех передатчиков одночастотной сети должны быть с точностью до бита передаваемой информации идентичны друг другу, что накладывает дополнительные требования к транспортной сети: • максимальная задержка распространения сигнала в транспортной сети не должна превышать 1 секунду; • должен быть сохранен порядок следования пакетов потока и положение синхробайта в пакете; • должна быть обеспечена идентичность тактовых частот между выходом формирователя транспортного пакета (входом транспортной сети) и входом эфирного модулятора (выходом транспортной сети) с погрешностью не более тысячных долей Герца; • должны быть обеспечены циклы передачи сигналов кадровой синхронизации для всех ТВ-каналов мультиплекса (меток PCR). На рис. 1 представлена блок-схема организации типовой одночастотной синхронной сети, где основными узлами, обеспечивающими работу одночастотной сети, являются SFN и система SYNC. Узел формирования пакета программ (мультиплексор) принимает цифровые потоки, поступающие по различным каналам, и объединяет их в единый транспортный поток MPEG-4. Адаптер SFN формирует мегафреймы, содержащие n транспортных пакетов, соответствующих 8 DVB-T фреймам в режиме 8К, а также вводит инициализирующий пакет мегафрейма (Mega Frame Initialization Packet — MIP) с уникальным идентификатором пакета (Packet Identifier — PID). В этом пакете содержится управляющая информация о времени начала передачи следующего мегафрейма и об установленном режиме работы (вид модуляции, защитный интервал, скорость сверточного кода). На выходе адаптера SFN формируется транспортный цифровой поток в соответствии со стандартом. Передающий (Тх) и приемный (Rх) адаптеры распределительной сети обеспечивают передачу цифрового транспортного потока, сформированного адаптером SFN на передатчики наземного эфирного цифрового вещания. Максимальная задержка по времени передачи в распределительной сети компенсируется системой SYNC. Данная система обеспечивает компенсацию времени распространения в распределительной сети по информации, передаваемой в MIP, и меткам времени Глобальной системы позиционирования (ГСП) «ГЛОНАСС» или GPS Модулятор DVB-T обеспечивает фиксированную задержку сигнала между его входом и выходом передатчика. Информация, введенная в MIP, используется для управления режимами модулятора и текущей задержкой излучаемого сигнала. Тактовые частоты отдельных модуляторов синхронизированы по опорным сигналам системы глобального позиционирования. Глобальные системы позиционирования («ГЛОНАСС» и GPS) являются одними из множества источников опорного времени, но только они в настоящее время являются по-настоящему глобальными. Существующие приемники этих систем обеспечивают выдачу как опорной частоты 10 МГц, так и меток времени — 1 pps (один импульс в секунду). Метки времени 1 pps имеют длительность 100 нс и формируются делением сигнала опорной частоты 10 МГц. С учетом данных, приведенных выше, реализация задач по региональной модификации программ с использованием типовых вариантов построения одночастотных сетей возможна только при реализации схемы, приведенной на рис. 1.

Головная станция обеспечивает возможность формирования транспортного потока с сигналами синхронизации для одночастотной синхронной сети SFN первого мультиплекса (8 ТВ- + 3 РВ-программы). При использовании стандарта компрессии сигнала MPEG-4 скорость передачи (пиковая) на одну ТВ-программу со звуковым сопровождением может составлять 2.4-2.7 Мбит/с, одной РВ-программы (стерео) — 256 кбит/с. Таким образом, суммарная скорость потока, необходимая для передачи первого мультиплекса, не превосходит скорость 22.39 Мб/с (min 19,9 Мб/с). При работе с защитным интервалом 1/4 обеспечивается максимальное расстояние между передатчиками одночастотной синхронной сети 67 км при скоростях передачи: - 19.91 Мб/с при канальном кодировании 2/3; - 22.39 Мб/с при канальном кодировании 3/4; - 24.88 Мб/с при канальном кодировании 5/6; - 26.13 Мб/с при канальном кодировании 7/8. Канальное кодирование влияет не только на скорость в транспортном потоке, но и на качество сигнала, то есть, в зависимости от выбранного параметра, качество сигнала в одной и той же точке приема будет разное за счет дополнительных бит в транспортном потоке, направленных на восстановление ошибок. Для замены централизованно передаваемых ТВ-программ и всех РВ-программ на телепрограммы с местными информационными материалами в реальном масштабе времени используется декодирование программ на уровне SDI и их покадровая «сшивка». Затем программы мультиплексируются и передаются в региональную транспортную сеть. Формат программ, поступающих на региональную головную станцию (из федеральной распределительной сети и региональных студий), может быть любым: DVB-S/S2, DVB-C, SDI, ASI.

Рис. Структурная схема передающего тракта стандарта DVB-T

прогр. потоки

ТВ

ЗС

ДП

MPEG 2,

MPEG 4

∑

Расщепитель транспортного потока

Скремб.

Внешний

кодер

Внешний перемеж.

Внутрен.

кодер

Скремб.

Внешний кодер

Внешний перемеж.

Устр-во частотн. перемеж.

Модулятор OFDM

Уст-во внутрен-него переме-жения

трансп. поток

Распространение сигналов в открытой среде, которой является радиоэфир, сопровождается возникновением различных помех, источником которых служат сами распространяемые сигналы. Классический пример такого рода помех - эффект многолучевой интерференции сигналов, заключающийся в том, что в результате многократных отражений сигала от естественных преград один и тот же сигнал может попадать в приемник различными путями. Но подобные пути распространения имеют и разные длины, а потому для различных путей распространения ослабление сигнала будет неодинаковым. Следовательно, в точке приема результирующий сигнал представляет собой суперпозицию (интерференцию) многих сигналов, имеющих различные амплитуды и смещенных друг относительно друга по времени, что эквивалентно сложению сигналов с разными фазами.

Следствием многолучевой интерференции является искажение принимаемого сигнала. Многолучевая интерференция присуща любому типу сигналов, но особенно негативно она сказывается на широкополосных сигналах. Дело в том, что при использовании широкополосного сигнала в результате интерференции определенные частоты складываются синфазно, что приводит к увеличению сигнала, а некоторые, наоборот, - противофазно, вызывая ослабление сигнала на данной частоте.

Говоря о многолучевой интерференции, возникающей при передаче сигналов, различают два крайних случая. В первом случае максимальная задержка между различными сигналами не превосходит времени длительности одного символа и интерференция возникает в пределах одного передаваемого символа. Во втором случае максимальная задержка между различными сигналами больше длительности одного символа, а в результате интерференции складываются сигналы, представляющие разные символы, и возникает так называемая межсимвольная интерференция (Inter Symbol Interference, ISI).

Наиболее отрицательно на искажение сигнала влияет межсимвольная интерференция. Поскольку символ - это дискретное состояние сигнала, характеризующееся значениями частоты несущей, амплитуды и фазы, то для различных символов меняются амплитуда и фаза сигнала, поэтому восстановить исходный сигнал крайне сложно.

Чтобы избежать, а точнее, частично компенсировать эффект многолучевого распространения, используются частотные эквалайзеры, однако по мере роста скорости передачи данных либо за счет увеличения символьной скорости, либо из-за усложнения схемы кодирования, эффективность использования эквалайзеров падает.

В стандарте IEEE 802.11b с максимальной скоростью передачи 11 Мбит/с при использовании CCK-кодов схемы компенсации межсимвольной интерференции вполне успешно справляются с возложенной на них задачей, но при более высоких скоростях такой подход становится неприемлемым.

Поэтому при более высоких скоростях передачи применяется принципиально иной метод кодирования данных - ортогональное частотное разделение каналов с мультиплексированием (Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM). Идея данного метода заключается в том, что поток передаваемых данных распределяется по множеству частотных подканалов и передача ведется параллельно на всех этих подканалах. При этом высокая скорость передачи достигается именно за счет одновременной передачи данных по всем каналам, а скорость передачи в отдельном подканале может быть и невысокой. Поскольку в каждом из частотных подканалов скорость передачи данных можно сделать не слишком высокой, это создает предпосылки для эффективного подавления межсимвольной интерференции.

При частотном разделении каналов необходимо, чтобы ширина отдельного канала была, с одной стороны, достаточно узкой для минимизации искажения сигнала в пределах отдельного канала, а с другой - достаточно широкой для обеспечения требуемой скорости передачи. Кроме того, для экономного использования всей полосы канала, разделяемого на подканалы, желательно как можно более плотно расположить частотные подканалы, но при этом избежать межканальной интерференции, чтобы обеспечить полную независимость каналов друг от друга. Частотные каналы, удовлетворяющие перечисленным требованиям, называются ортогональными. Несущие сигналы всех частотных подканалов (а точнее, функции, описывающие эти сигналы) ортогональны друг другу.

Важно, что хотя сами частотные подканалы могут частично перекрывать друг друга, ортогональность несущих сигналов гарантирует частотную независимость каналов друг от друга, а, следовательно, и отсутствие межканальной интерференции (см.рисунок)

.

Рисунок Пример перекрывающихся частотных каналов с ортогональными несущими.

Рассмотренный способ деления широкополосного канала на ортогональные частотные подканалы называется ортогональным частотным разделением с мультиплексированием (OFDM). Одним из ключевых преимуществ метода OFDM является сочетание высокой скорости передачи с эффективным противостоянием многолучевому распространению. Если говорить точнее, то сама по себе технология OFDM не устраняет многолучевого распространения, но создает предпосылки для устранения эффекта межсимвольной интерференции.

Защита от межсимвольных искажений

Для защиты сигналов (то есть каждой несущей, используемой для передачи данного символа) от межсимвольных искажений (МСИ) в условиях многолучевого распространения введено дублирование конца каждого символа в защитном интервале, предшествующем передаче этого символа. Принцип показан на рис

Длина защитного интервала выбирается в зависимости от расчетной протяженности эфирного тракта (расстояния между соседними передатчиками в одночастотной сети) и других параметров передачи. Защитный интервал представляет собой добавку к информационной части символа OFDM, съедающую долю транспортного ресурса ТВ канала передачи. В DVB-T эта надстройка может занимать до 1\4 общего объема передаваемых данных.

Охранный интервал является избыточной информацией и в этом смысле снижает полезную (информационную) скорость передачи, но именно он служит защитой от возникновения межсимвольной интерференции. Эта избыточная информация добавляется к передаваемому символу в передатчике и отбрасывается при приеме символа в приемнике.

Наличие охранного интервала создает временные паузы между отдельными символами, и если длительность охранного интервала превышает максимальное время задержки сигнала в результате многолучевого распространения, то межсимвольной интерференции не возникает (см.рисунок).

Рисунок Устранение межсимвольной интерференции за счет использования охранных интервалов.

Реализация модуляции типа OFDM

Рисунок. Функциональная схема устройства модуляции типа OFDM

с раздельными модуляторами

Рис.…Функциональные схемы модуляции и демодуляции типа OFDM с помощью обратного и прямого преобразований Фурье

Схема преобразования спектра сигнала ОБПФ на радиочастоту на передающей стороне (см.рис а)

Основные эксплуатационные параметры стандарта DVB-T.

		Требуемое C/N для BER = 2×10-11 на выходе декодера Рида-Соломона			Битовая скорость (Мбит/с)
Модуляция	Скорость кодирования	Гауссов канал	Райсовский канал	Релеевский канал	Δ/TU =1/4	Δ/TU =1/8	Δ/TU =1/16	Δ/TU =1/32
QPSK	1/2	3,1	3,6	5,4	4,98	5,53	5,85	6,03
	2/3	4,9	5,7	8,4	6,64	7,37	7,81	8,04
	3/4	5,9	6,8	10,7	7,46	8,29	8,78	9,05
	5/6	6,9	8	13,1	8,29	9,22	9,76	10,05
	7/8	7,7	8,7	16,3	8,71	9,68	10,25	10,56
16QAM	1/2	8,8	9,6	11,2	9,95	11,06	11,71	12,06
	2/3	11,1	11,6	14,2	13,27	14,75	15,61	16,09
	3/4	12,5	13	16,7	14,93	16,59	17,56	18,1
	5/6	13,5	14,4	19,3	16,59	18,43	19,52	20,11
	7/8	13,9	15	22,8	17,42	19,35	20,49	21,11
64QAM	1/2	14,4	14,7	16	14,93	16,59	17,56	18,1
	2/3	16,5	17,1	19,3	19,91	22,12	23,42	24,13
	3/4	18	18,6	21,7	22,39	24,88	26,35	27,14
	5/6	19,3	20	25,3	24,88	27,65	29,27	30,16
	7/8	20,1	21	27,9	26,13	29,03	30,74	31,67

Методика расчета пропускной способности ТВ канала с шириной полосы частот 8 МГц в стандарте DVB-T

Системная тактовая частота работы процессоров ОБПФ и БПФ для ТВ канала с шириной полосы частот 8 МГц выбрана равной равной 64/7 MГц. Цикл работы процессоров при обработке в режиме 8k = 8х1024=8192 точек занимает 8192 7/64мкс=896 мкс и определяет длительность полезного интервала OFDM символа Т_u. Этому полезному интервалу соответствует частотный разнос поднесущих частот (шаг сетки частот) в групповом спектре OFDM-сигнала равный =1/ Т_u =1/896 мкс=1116 Гц. Используемая ширина полосы частот ТВ эфирного радиоканала шириной 8МГц равна 7,61 МГц, так что в групповом спектре OFDM-сигнала содержится N(8k)=7,61МГц/1116Гц = 6817 поднесущих частот для режима 8k, причем 6048 из них могут модулироваться в режимах 4ФМ, 16 КАМ или 64 КАМ символами данных, поступающими на вход передатчика. При этом общая символьная скорость передачи по ТВ каналу входных данных равна:

R_s=6048(поднесущих)х1116Гц (частота генерации OFDM-символов) =

6,75 Мегасимволов/сек.

Информационная составляющая битовой скорости передачи данных R_д в канале равна

R_д = R_s log₂M R_rs R_ск (T_u/T_s) , (1)

где: R_s – символьная скорость (6,75 Мегасимволов/сек.), — количество позиций модулируемого параметра поднесущей (М-4,16 или 64), R_rs — скорость внешнего кода Рида—Соломона, равная 188/204; R_ск — скорость внутреннего сверточного кода (1/2; 2/3; 3/4 …. 7/8); T_u –полезная, а T_s —полная длительность OFDM символа с учетом защитного интервала T_g, равного T_g = T_s - T_u = (1/4; 1/8; 1/16 или 1/32) T_u.

Например, при относительном защитном интервале T_g/T_u=1/8, модуляции 64-QAM (6 бит/символ) и кодовой скорости сверточного кода R_ск=3/4 информационная пропускная способность канала в соответствии с (1) равна:

R_д=6,75(мегасимволов/сек) х 6(бит на символ для модуляции 64КАМ) х

188/204(cкорость внешнего кода Рида-Соломона) х 3/4(скорость внутреннего сверточного кода) х 896/1008(относительная длительность полезного интервала T_u/T_s) =24,88Мбит/с.

Полученное значение совпадает с величиной пропускной способности канала отмеченной в таблице 1 красным шрифтом. В этом случае ,при скорости программного цифрового потока порядка 2,8Мбит/сек, количество программ в мультиплексе равно 8.

Сравнительные характеристики стандартов DVB-T и DVB-T2

	DVB-T	DVB-T2 (новые опции выделены красным шрифтом)
FEC	Свёрточный + код Рида-Соломона 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8	LDPC + BCH 1/2, 3/5, 2/3, 3/4, 4/5, 5/6
Режим	QPSK, 16QAM, 64QAM	QPSK, 16QAM, 64QAM, 256QAM
Защитный интервал	1/4, 1/8, 1/16, 1/32	1/4, 19/128, 1/8, 19/256, 1/16, 1/32, 1/128
Размер FFT	2k, 8k	1k, 2k, 4k, 8k, 16k, 32k
Распределенные пилот-сигналы	8% от общего количества частот	1%, 2%, 4%, 8% от общего количества частот
Непрерывные пилот-сигналы	2,6% от общего количества частот	0,35% от общего количества частот
Занимаемая полоса частот	6, 7, 8 МГц	1.7, 5, 6, 7, 8, 10 МГц
Типовая скорость передачи	24 Мбит/с	40 Мбит/с
Максимальная скорость передачи данных (при отношении сигнал/шум 20 дБ)	29 Мбит/с	47,8 Мбит/с
Требуемое отношение сигнал/шум (при скорости передачи данных 22 Мбит/с)	16,7 дБ	8,9 дБ

Рис. Зависимость битовой скорости цифрового потока в ТВ канале от выбора режима модуляции и кодовой скорости

В таблице представлены данные для режимов с максимальной скоростью передачи: Для стандарта DVB-T: 8k, 1/32, 64-QAM, для стандарта DVB-T2: 32k, 1/128, 256-QAM. Из таблицы видно, что при равных отношениях «сигнал/шум» скорость передачи в стандарте второго поколения DVB-T2 по сравнению с DVB-T увеличивается на 40–50 %. Это означает, что при том же радиусе зоны покрытия количество передаваемых программ можно увеличить на 50–60 %.

Требуемое отношение «сигнал/шум» при той же скорости передачи данных на 5–6 дБ меньше в стандарте DVB-T2. Соответственно при сохранении радиуса зоны обслуживания мощности передатчиков можно уменьшить в 3–4 раза или же увеличить зону покрытия территории.

Используемая полоса частот ТВ радиоканала в обычном режиме– 7,61МГц (кривая 3), а в расширенном (кривая4) – 7,76МГц.

Принципы построения одночастотных сетей

стандарта 2-го поколения DVB-T2

Основным отличием между системами DVB-T2 от DVB-T является то, что мультиплексор должен быть подключен к T2 шлюзу. Т2 шлюз - это специальный блок, обычно размещаемый на головной станции синхронной сети, в котором централизованно выполняются операции по преобразованию (адаптации) входного цифрового потока (или потоков), предусмотренные стандартом, в форму удобную для дальнейшей подачи на входы модуляторов передатчиков сети. T2 шлюз принимает один или несколько мультиплексов от мультиплексора, по одному на каждый физический канал (PLP) и упаковывает (инкапсулирует) их в немодулированные базовые кадры (ВВ кадры). PLP — это физический канал, который может передавать один или несколько сервисов. Каждый PLP может иметь различные скорости передачи данных и параметры защиты от ошибок. В Т2 шлюзе также выполняются операции по распределению пропускной способности системы по каналам физического уровня (PLP) системы, формируется соответствующая сигнализация о параметрах сигналов, передаваемых в отдельных PLP, и может вводится информация по синхронизации передатчиков сети. На выходе шлюза формируется интерфейс модулятора Т2-МI – последовательность Т2-МI пакетов, которые упаковываются (инкапсулируются) в стандартный транспортный поток MPEG и по спутниковым или наземным линиям связи поступают на входы модуляторов передатчиков сети.

T2 шлюз также позволяет осуществить вставку регионального или местного контента в сеть распределения при наличии соответствующей пропускной способности Т2-МI потока и при использовании одного или нескольких выделенных каналов физического уровня.

Применение Т2-шлюза обязательно при 1)организации одночастотных сетей - ОЧС(SFN), 2)использовании технологии MISO, 3)использовании режима передачи нескольких логических каналов физического уровня (PLP).

На системном уровне принципиальное отличие нового стандарта – это концепция магистральных потоков физического уровня (Physical Layer Pipe – PLP). Если стандарт

DVB-T был предназначен исключительно для передачи пакетов MPEG-2, то сеть DVB-T2 способна транслировать самые разные по природе и структуре информационные потоки (рис.1). Система DVB-T2 способна передавать несколько независимых мультимедийных потоков, каждый со своей схемой модуляции, скоростью кодирования и временными интервалами. Возникает относительно сложная кадровая структура как

на логическом, так и на физическом уровне – ничего подобного в DVB-T не было. Соответственно, в системе DVB-T2 появляется новая функция – предварительная обработка входныхпотоков (рис.2). В целом, общая схема обработки сигналов в

системе DVB-2T существенно усложняется (рис.2a).

На входы процессора предварительной обработки, который не входит в состав системы DVB-T2, из цифровых сетей передачи или от мультиплексоров могут одновременно поступать один или более транспортных потоков MPEG-2 TS и/или один или более обобщенных потоков GS, переносящие сигналы ТВ и РВ программ и других вещательных служб. В стандарте DVB-T2 различают три основных типа потоков: транспортный поток (Transport Stream – TS), обобщенный инкапсулированный поток (Generic Stream Encapsulation – GSE) или обобщенный непрерывный поток (Generic Continuous Stream – GCS). Каждый поток представляет собой последовательность пользовательских пакетов (UP–User Packet). Транспортный поток–это последовательность пакетов MPEG-2 фиксированной длины 188 байт, переносящие компрессированые по стандарту MPEG-4 данные. Поток GSE характеризуется пакетами переменной или фиксированной длины, которая указывается в заголовках этих пакетов. Поток GCS представляет собой непрерывный поток битов или пакеты размером более 64 Кбит. Таким образом, в отличие от системы DVB-T, в системе DVB-T2 нет ограничения на формат входного транспортного потока.

Процессор предварительной обработки распределяет входные данные (мультиплексы ТВ и РВ программ и другие информационные сигналы) между отдельными логическими потоками для их подачи на вход системы DVB-T2. Для этого входные транспортные потоки TS и GS разделяются (демультиплексируются) на отдельные логические потоки данных, которые поступают на входы физических каналов PLP0, PLP1, PLP2,… PLPN системы DVB-T2. Каждый из логических потоков, включающий, например, одну или несколько ТВ или РВ программ, передается в своем индивидуальном канале физического уровня (PLP) и может иметь свою скорость передачи данных и параметры защиты от ошибок. Например, по своим индивидуальным PLP в составе одного кадра могут передаваться ТВ программы стандартной и повышенной четкости (ТВЧ), программы радиовещания и другие сообщения. Всего в системе DVB-T2 может быть сформировано до 255 каналов физического уровня (PLP) .

После предварительной обработки входные данные поступают на вход передающей части системы DVB-T2 .

Рис. 2а Функциональная схема передающей части системы DVB-T2

В передающей части системы из входного кадра данных (КД) формируется РЧ сигнал путем применения последовательности следующих преобразований:

− рандомизации энергии (скремблирование) внутри КД (B);

− помехозащитного канального кодирования, включающего внешнее (БЧХ) (С) и внутреннее (LDPC) кодирование (E);

− битового перемежения, изменяющего порядок следования битов внутри КД (F);

− отображения битов КД на точки модуляционного созвездия (G);

− перемежения ячеек данных и перемежения блоков ячеек (временное перемежение) в рамках одного или нескольких КД;

− формирования символов и кадров OFDM: отображения ячеек данных всех каналов на несущие OFDM, перемежения данных несущих, ввода пилотных несущих, коррекции пик-фактора (H);

− формирования сигнала символа OFDM во временной области с помощью ОБПФ, формирования задержки при использовании разнесенной передачи, ввода защитного интервала (J);

− цифро-аналогового преобразования и фильтрации (K);

− переноса на частоту вещания (L);

− усиления по мощности и излучения РЧ сигнала в сеть (M).

L - Схема преобразования спектра сигнала ОБПФ на радиочастоту

Рисунок 2б. Функциональная схема приемной части системы DVB-T2

В приемной части системы из РЧ сигнала формируются кадр данных

(КД) в результате применения следующих преобразований:

− частотной селекции и демодуляции радиосигнала (P);

− аналого-цифрового преобразования (R);

− быстрого преобразование Фурье ( БПФ) (S);

− обратных преобразований (частотного перемежения, отображения

данных, перемежения ячеек, временного перемежения, отображения (U) и

битового перемежения) (V);

− помехозащитного канального декодирования, включающего внутреннее

(LDPC) (X) и внешнее (БЧХ) декодирование (Y);

− дескремблирования (Z).

Модуль входной обработки

Сформированные логические потоки поступают на входы физических каналов (PLP0, PLP1,… PLPN) модуля входной обработки системы DVB-T2, в которых производится их адаптация и инкапсуляция (вложение) в последовательность низкочастотных немодулированных ВВ-кадров основной полосы частот (BASE BAND FRAME) отдельно для каждого логического потока

Каждый ВВ кадр выполняет роль контейнера, в которых инкапсулированный в его поле данных логический поток транспортируется на приемную сторону в своем индивидуальном физическом канале (PLP). Пакеты входных потоков упаковываются в поле данных потоковых базовых кадров (ВВ-кадров) – отдельно для каждого потока. В ВВ-заголовке содержится информация о типе транспортного потока, размере пользовательского пакета и всего поля данных, наличии режимов удаления пустых пакетов и т.д. Размер полей данных и выравнивания определяется параметрами каскадного кода (таблица1).

Работа модуля входной обработки возможна при передаче входных данных в одном (режим А) или в нескольких (режим В) каналах физического уровня системы DVB-T2.

.

Рис. Режимы передачи одного (1 PLP) или нескольких (n PLP) каналов физического уровня в системе DVB-T2

Структурная схема модуля входной обработки для одного входного логического потока (режимА- один plp) представлена на рис.

Модуль входной обработки одиночного входного потока включает в себя устройства для адаптации входных данных (адаптации режима) и последующей адаптации потока. Задачей входного интерфейса является преобразование физического формата представления входного транспортного потока (например, в виде пакетов MPEG-2) в формат ВВ-кадра. Операция кодирования циклическим избыточным кодом CRC-8 применяется для обнаружения ошибок в приемнике на уровне пользовательских пакетов UP (User Packet). Длина поля данных ВВ–кадра зависит от выбранной кодовой скорости в канале физического уровня (PLP) и может изменяться от 32208 до 53840 битов (см.табл.1). Процедура адаптации режима завершается вставкой 10-байтового заголовка ВВ-кадра перед его полем данных .

Принцип инкапсуляции (вложения) данных в поле нагрузки ВВ-кадра показан на рисунке.

В заголовке кадра, размером 80 бит, содержится информация о формате входного транспортного потока, размере пользовательского пакета и другие сведения

Структура заголовка вв-кадра

Таблица. Описание полей заголовка ВB кадра.
Поле	Размер (байт)	Описание
MATYPE	2	Тип адаптации режима.
UPL	2	Длина пользовательского пакета в битах, в диапазоне [0, 65535].
DFL	2	Длина поля данных в битах, в диапазоне [0, 53760].
SYNC	1	Копия синхробайта пользовательского пакета. В случае с GCS, SYNC=0x00-0xB8 — предназначен для сигнализации протокола транспортного уровня и должно быть установлено в соответствии с [1], SYNC=0xB9-0xFF — пользовательский частный.
SYNCD	2	Расстояние в битах от начала поля данных до начала первого переданного UP, который начинается в поле данных. SYNCD = 0D означает, что первый UP совмещается с началом поля данных. SYNCD = 65535D означает, что в поле данных не начинается ни одного UP. Для GCS SYNCD зарезервирован для будущего использования и, если иное не определено, должен быть установлен в 0D.
CRC-8 MODE	1	Сумма по модулю 2 поля CRC-8 (1 байт) с полем MODE (1 байт). CRC-8 — код обнаружения ошибок, применяемый к первым 9 байтам заголовка BBHEADER . MODE (8 бит) должен быть: 0D — стандартный режим; 1D — режим высокой эффективности; остальные значения — зарезервировано для будущего использования.

Следующая подсистема адаптации потока обеспечивает получение постоянной длины ВВ-кадра, равной K_bch, путем вставки (K_bch-DFL-80) пустых битов в поле выравнивания. Для вещательных служб в поле данных укладывается целое число пакетов транспортного потока MPEG-2, поэтому в этом случае нет необходимости заполнять поле выравнивания.

Режим В. Использование нескольких каналов физического уровня (multi-PLP)

Требования к системе передачи DVB-T2 включают обеспечение различных уровней помехоустойчивости для разных услуг. Это можно реализовать использованием разных режимовм модуляции и степени помехоустойчивого кодирования. Каждая услуга при этом передается внутри кадра цельным блоком, занимая определенную группу ячеек в последовательности OFDM символов. Этот принцип иллюстрируется на рис

Пример 1. В одном радиоканале размещено 5 каналов физического уровня(5 PLP) с разной скоростью передачи

В режиме «B» несколько транспортных потоков передаются одновременно, причем каждый из них помещается в свой PLP. Это позволяет обеспечить сосуществование в одном радиочастотном канале услуг, передаваемых с разной степенью помехоустойчивости: режим модуляции и режим помехоустойчивого кодирования может выбираться для каждого PLP индивидуально (см. пример 2), т. е. оператор может выбирать большую скорость передачи или лучшую помехоустойчивость для каждой программы в формируемом пакете. Приемник же декодирует только выбранный PLP и отключается на время передачи PLP, которые не интересуют абонента, что обеспечивает энергетическую экономию.

Пример 2. Мультиплекс сервисов, включающий 2 программы ТВ + 2 программы ТВЧ+ 2 программы РВ+передача данных с различными параметрами передачи и зонами обслуживания

Пример 3. Варианты размещения ТВ программ в кадрах системы DVB-T2

При формировании на входе системы DVB-T2 нескольких логических потоков процедура адаптации их режима усложняется по сравнению с адаптацией одного потока на за счет выполнения в каждом из физических каналов (PLP0… PLPN) дополнительных операций синхронизации, удалению нулевых пакетов и компенсации задержек.