12628991_1117488PR01

Семестр 2. Тема №1. Мультиплексированные потоки, скремблирование, перемежение

1. Определить свой номер варианта Nvar в соответствии с номером в списке группы Ngr. Если 1 ≤ Ngr ≤ 15, то Nvar = Ngr. Если 16 ≤ Ngr ≤ 30, то Nvar = Ngr – 15. Если 31 ≤ Ngr ≤ 45, то Nvar = Ngr – 30.

2. Исследовать работу скремблера/дескремблера

2.1.Составить и нарисовать структурную схему кодера/декодера для шифровки потока методом скремблирования с псевдослучайной последовательностью (ПСП) длительностью 15 битов. Описать принцип работы устройства.

2.2.Сформировать ключ скремблирования/дескремблирования. Для этого номер своего варианта преобразовать в 4-разрядное двоичное число.

2.3.На основе ключа сформировать ПСП длительностью в один полный ее период. Для этого загрузить ключ в триггеры генератора ПСП. Старший бит помещается в триггер 4 (Приложение рис.1.2). Заполнить таблицу состояний триггеров в течение 15 тактов. В триггер 1 на каждый такт загружается состояние сумматора, получившееся в предыдущем такте. В триггеры 2,3,4 загружаются состояния после предыдущего такта триггеров 1,2,3, соответственно. Убедиться, что устройство вернулось в исходное состояние.

2.4.Определить количества нулей и единиц в последовательности на выходе триггера 4, длительности самых длинных серий нулей и единиц в этой последовательности.

2.5.Сформировать произвольную последовательность битов такой же длительности.

2.6.Выполнить скремблирование последовательности по п. 2.5. Проверить, есть ли в ней более длинные серии нулей и единиц, чем найденные в п. 2.4.

2.7.Выполнить дескремблирование полученной в п. 2.6 последовательности. Проверить, совпадает ли результат с последовательностью по п. 2.5.

2.8.Циклически сдвинуть ПСП на один такт. Снова выполнить дескремблирование последовательности, полученной в п.2.6. Определить расстояние Хэмминга между полученной последовательностью и последовательностью по

п.2.5. Сделать вывод о возможности дескремблирования без знания ключа.

3.Исследовать работу перемежителя

3.1.Нарисовать структурную схему перемежителя/деперемежителя DVB2. Записать краткое пояснение работы в обоих режимах.

3.2. Записать номера 10 битов входной последовательности, идущих подряд на выходе перемежителя после бита, номер которого во входной последовательности взять в соответствии с номером своего варианта в табл.1.1. Нумерация битов входной последовательности начинается с единицы.

Таблица 1.1

4. Ответить на вопрос по своему варианту из табл.1.2. Ответ должен быть достаточно полным, но не превышать по объему одну страницу. Описывая структуру файла или потока, необходимо вначале указать назначение и область применения данного объекта.

Таблица 1.2

5. Ответить на вопрос. Видеофайлы каких форматов есть на сайтах, с которых можно скачать или просмотреть кинофильмы?

Приложение

1. Скремблированием называют операцию побитового сложения по модулю 2 цифрового сигнала с псевдослучайной последовательностью (ПСП) битов

где X(N), P(N) и Y(N) - двоичные символы, соответственно, входного цифрового сигнала, ПСП и скремблированного цифрового сигнала, - символ операции

суммирования по модулю 2 (Исключающее ИЛИ). Правила суммирования по модулю 2:

Для дескремблирования необходимо сложить по модулю 2 каждый бит скремблированного цифрового сигнала с тем же битом той же ПСП. В (1.1) при этом X(N) и Y(N) меняются местами.

В результате скремблирования характеристики цифрового сигнала становятся близкими к характеристикам случайного сигнала: устраняются длинные серии нулей и единиц, количества этих символов примерно выравниваются, а переходы между ними происходят в случайном порядке. Благодаря этому обеспечивается восстановление тактовой частоты в приемнике. Кроме того, выравнивается энергетический спектр сигнала, что также способствует повышению помехоустойчивости. Еще одна функция скремблирования – шифровка сигнала для ограничения доступа к передаваемой информации.

На рис. 1.1 показана структурная схема скремблера/дескремблера, применяемого при передаче открытых (бесплатных) программ в системах цифрового ТВ вещания. Генератор ПСП состоит из регистра сдвига и сумматора по модулю 2. Длина ПСП равна 215 – 1 = 32767 битов. С помощью элемента И запрещается скремблирование заголовков пакетов транспортного потока.

Рисунок 1.1. Структурная схема скремблера/дескремблера DVB

Схема генератора ПСП для данного задания показана на рис.1.2. Длина ПСП равна 24 – 1 = 15. Обозначены 1, 2, 3, 4 - D-триггеры, - сумматор по модулю 2.

Рисунок 1.2. Генератор ПСП длиной 15 битов

D-триггер при подаче на его тактовый вход положительного перепада напряжения переходит в состояние, бывшее в этот момент на его информационном входе. Тактовые входы триггеров и генератор тактовых импульсов на рис. 8.2 не показаны. Таким образом, при подаче каждого тактового импульса происходит сдвиг данных вправо в регистре из триггеров 1,2,3,4, а в триггер 1 записывается состояние с выхода сумматора. Новые состояния с триггеров 3 и 4 сразу поступают на сумматор, но новое состояние с его выхода попадет в триггер 1 только в следующем такте.

2. Перемежение в DVB-S2 и DVB-C2 выполняется после внутреннего кодирования и только в случаях, когда применяется модуляция отличная от QPSK, то есть с числом позиций более 4. Перемежение производится путем перестановки битов в пределах блока FECFRAME на выходе кодера LDPC. Данные побитно записываются в колонки ЗУ перемежителя, а считываются построчно. На рис.1.3 показан пример для модуляции 8QPSK в системе DVB-S2 при размере блока 64800 бит. MSB и LSB означают, соответственно, старший и младший двоичные разряды. Количества строк и столбцов перемежителя для разных видов модуляции и размеров блока FECFRAME даны в стандартах. В DVB-T2 имеются некоторые отличия.

Рисунок 1.3. Перемежение в блоке FECFRAME