литература / Лекция 6 СиТЦТРВ

Параметры системы стандарта DVВ-Т

Основные параметры, характеризующие передачу данных в стандарте DVВ-Т, приведены в табл.8.4. Число несущих, передающих полезную информацию, зависит только от режима и равно 1512 для режима 2k и 6048 для режима 8k. Число «полезных» несущих в обоих режимах отличается ровно в четыре раза. Если учесть, что и длительность полезного интервала при переходе от режима к режиму также меняется в четыре раза, то такой важный параметр, как частота следования символов данных R_S, оказывается в двух режимах одинаковым и равным 6,75 миллионам символов в секунду (R_S=1512/224 мкс = 6048/896 мкс = 6,75 МГц = 6,75 Мегасимвол/с).

Используя величину R_S, нетрудно найти скорость передачи данных в разных режимах и при различных сочетаниях параметров стандарта DVВ-Т: R_SU=R_S*b*CR_I*CR_S*(T_U/T_S) (здесь b - количество битов, передаваемых в одном символе с помощью одной несущей, CR_I - скорость внутреннего сверточного кода; CR_S - скорость внешнего кода Рида-Соломона, равная 188/204; (T_U/T_S) - отношение длительности полезного интервала к общей длительности символа. Результаты такого подсчета скорости передачи полезных данных приведены в табл. 8.5.

Таблица … Основные параметры стандарта DVВ-Т.

Эффективность стандарта DVB-T

Величиной, характеризующей эффективность системы цифрового телевидения, является пропускная способность, определяющая количество информации, которое может быть передано системой стандарта DVB-T в единицу времени.

Верхняя граница пропускной способности системы цифрового телевидения при заданном отношении сигнал/шум и доступной ширине полосы пропускания радиоканала устанавливается классической теоремой Шеннона. На практике достигается лишь приближение к пределу, определяемому теоремой Шеннона. Это происходит из-за того, что теорема Шеннона учитывает величину пропускной способности для канала с аддитивным белым гауссовым шумом. Однако, в реальном радиоканале могут быть замирания, отражения сигнала в сочетании с аддитивным белым гауссовым шумом и другие виды воздействий на работу систем цифрового телевидения, которые необходимо принимать во внимание при проектировании реальных систем телевизионного вещания. Фактически большинство состояний радиоканала может быть описано тремя математическими моделями:

- канал Гаусса (радиоканал без отражений с равномерным «белым» шумом);

- канала Райса (радиоканал с отражениями, но с преобладанием прямого сигнала);

- канал Релея (радиоканал без прямого сигнала, только с отраженными).

При этом следует отметить, что модель Релея соответствует варианту радиоприема на стационарную антенну, а канал Райса - на переносную антенну.

Применяемые методы канального кодирования, модуляции, не смотря на постоянное совершенствование, позволяют достичь лишь некоторого дальнейшего приближения к границе Шеннона.

Основные положения нового стандарта цифрового наземного телевидения DVB-T2

Концепция стандарта DVB-T2

Вторая версия стандарта цифрового наземного телевидения DVB-T2. разработанная в рамках консорциума DVB в 2008 году для пере- дачи программ ТВЧ, обеспечивает, как минимум, 30%-ный прирост пропускной способности эфирных каналов, возможно и 50%-ное увеличение по сравнению с системой DVB-T.

DVB-T2 является последним в семействе стандартов DVB эфирного наземного цифрового телевидения, так как физически невозможно реализовать более высокую скорость передачи информации в единице спектра.

Какой именно выигрыш можно получить, зависит от применяемых режимов модуляции несущих и построения сети. Максимальным такой выигрыш будет в одночастотных сетях. При разработке нового стандарта было обеспечено выполнение следующих предварительно сформулированных коммерческих требований:

• Сигналы системы стандарта DVB-T2 должны приниматься на существующие домашние фиксированные и портативные антенны.

• Переход на новый стандарт не должен сопровождаться изменением инфраструктуры передающей телевизионной сети

• Новый стандарт должен улучшить работу одночастотных сетей телевизионного вещания.

• Стандарт DVB-T2 допускает возможность сосуществования в одном радиочастотном канале сигналов, передаваемых с разной степенью помехоустойчивости. Например, часть сигналов, передаваемых по одному радиоканалу шириной 8 МГц, может быть предназначена для телеприема на направленные антенны, установленные на крышах зданий, а часть для приема на комнатные - портативные антенны.

• Снижение эксплуатационных расходов в DVB-T2 за счет уменьшения отношения пиковой к средней мощности передаваемого сигнала, то есть уменьшение пик-фактора, повышающего КПД цифрового радиопередатчика.

• Отказ от классической схемы FEC-кодирования (сверточный код в совокупности с кодом Рида-Соломона) и замена его на более эффективный код с низкой плотностью проверки на четность (Low Density Parity Code - LDPC), относящийся к турбокодам, и короткий циклический код БЧХ.

• За счет использования более эффективной схемы FEC-кодирования увеличена кратность модуляции несущих до QАМ-256, повышающая скорость передачи данных (одним символом передается 8 бит). Несмотря на то, что этот тип модуляции более чувствителен к ошибкам, обусловленным шумом, эксперименты показали, что FEC-кодирование с помощью LDPC обеспечивает, как минимум, 30%-ное увеличение эффективности использования радиоканала по сравнению с системой стандарта DVB-T при типовых условиях передачи.

• Применение более широкого ряда размерностей быстрого преобразования Фурье (FFT), а именно: 1k, 2k, 4k, 8k 16k, 32k, приводящее к уменьшению времени защитного интервала по отношению к длительности символа данных примерно на 18%, что повышает эффективность передачи полезной информации.

• Более «экономная» передача служебной информации (пилот- сигналов) за счет применения нескольких оптимизированных вариантов размещения пилот-сигналов, приводящего к уменьшению числа используемых при этом несущих частот.

• Усложнение системы перемежения данных за счет введения режима перемежения по времени, что позволит увеличить устойчивость передаваемого сигнала к импульсным помехам, которые характерны для городской территории. Применение способа поворота сигнального созвездия QАМ-модуляции с цикличной Q-задержкой, обеспечивающее выигрыш в отношении сигнал/шум.

• Использование технологии разнесенного приема в синхронной сети телерадиовещания за счет реализации режима MISO (Multiple Inputs - Single Output, то есть множественный (двойной) вход - один выход) с кодированием по модифицированной схеме Аламоути, позволяющим улучшить качество цифрового телерадиовещания в областях перекрытия зон обслуживания разных передатчиков за счет обработки телевизионным приемником сигналов от двух передающих антенн.

Большая часть технических решений, использованная при создании стандарта DVB-T2, была направлена на максимальное увеличение пропускной способности радиоканала, практически достигающей 50 Мбит/с. Таким образом, в DVB-T2 обеспечивается фактический рост пропускной способности в 1,4 раза при практически равных условиях передачи (отношение сигнал/шум 20 и 22 дБ соответственно в стандартах DVB-T и DVB-T2). Ряд опций в совокупность требований к системе стандарта DVB-T2 были введены для возможности оптимизации ее параметров в зависимости от характеристик конкретного радиоканала, для повышения гибкости и надежности ее работы в практических условиях приема.

Несмотря на применение одного и того же способа модуляции (OFDM) новый стандарт DVB-T2 не является совместимым с предыдущим стандартом DVB-T.

Таблица 1. Сравнительные характеристики форматов DVB-T и DVB-T2.

В DVB-T2 сохранены основные идеи обработки цифрового сигнала, реализованные в DVB-T: скремблирование, перемежение, помехоустойчивое кодирование, тип модуляции, но при этом каждый вид обработки данных усовершенствован и дополнен.

Две ключевые технологии DVB-T2 заимствованы из стандарта DVB-S2, а именно:

•  системная архитектура транспортных потоков, в первую очередь инкапсуляция цифровых данных в низкочастотные Base Band - кадры (BB);

•  использование помехозащитного кода с низкой плотностью проверок на четность Low Density Parity Check Codes (LDPC).