Учебники / Цифровое телевизионное вещание под редакцией Г. В. Мамчев, 2014

Используя величину Rs, нетрудно найти скорость передачи данных Rsu в разных режимах и при различных сочетаниях параметров системы

DVB-T: Rsu=Rs·b·CRJ·CRs·(Tu/Ts) (здесь Ь - количество бит, переда­

ваемых в одном символе с помощью одной несущей, CR/ - скорость внут­ реннего сверточного кода; CRs - скорость внешнего кода Рида-Соломона,

равная 188/204; (ТU/Ts ) - отношение длительности полезного интервала к

общей длительности символа. Результаты такого подсчета скорости пере­ дачи полезных данных приведены в табл. 4.3.

В табл. 4.3 дополнительно приведены расчетные значения отношения

сигнал/шум C/N на выходе канала связи с гауссовым шумом при неиерар­ хической передаче (при других характеристиках шума канала требуемые значения C/N будут конечно, другими). Этот показатель является порого­ вым, если отношение сигнал/шум выше приведенной в таблице величины,

тогда внутренний декодер способен довести частоту ошибок до величины,

блюдается одна нескорректированная ошибка за час работы на входе де­

мультиплексора МPEG-2 в приемнике.

Как видно из табл. 4.3, в системе DVB-T скорость передачи полезных данных может меняться в значительных пределах: от 4,98 до 31,67 Мбит/с (это перекрывает весь диапазон потребностей, начиная с телевидения огра-

Если стандарт DVB-T был предназначен исключительно для передачи пакетов транспортного потока МPEG-2, то сеть DVB-T2 способна транс­ лировать самые разные по природе и структуре информационные потоки. При этом система DVB-T2 способна одновременно передавать несколько независимых мультимедийных потоков, каждый со своей схемой модуля­ ции, скоростью кодирования и временнь'IМИ интервалами. Каждый цифро­

вой поток помещается в свой магистральный поток - так называемый ка­

нал физического уровня PLP (англ. Physical Layer Pipe).

Создаваемые магистральные PLP могут содержать один из следую­ щих потоков, представляющих собой последовательность пользователь­

ских пакетов UP (User Packet):

•Транспортный поток TS (Transport Stream), то есть последователь­

ность пакетов МPEG-2-TS фиксированный длины в 188 байт, пер­

вый из которых всегда синхробайт со значением 4716 (О1000 111 ).

•Обобщенный инкапсулированный поток GES (Generic Encapsulated Stream), содержащий пакеты переменной или фиксированной дли­

ны, которая указана в заголовках этих пакетов.

•Обобщенный непрерывный поток GCS (Generic Continuous Stream),

представляющий последовательность пакетов без указания их дли­ ны или пакеты максимально возможной длины 64 кбит.

•Обобщенный поток, объединенный в пакеты фиксированной длины

GFPS (Generic Fixed Packet Stream), обеспечивающий совместимость

с системой DVВ-S2, который может быть заменен потоком GES. Пакеты каждого магистрального потока объединяются в потоковые

(Base Band) низкочастотные кадры (ВВ-кадры) - отдельно для каждого по­ тока (рис. 4.35). Осуществляется инкапсуляция данных информационных потоков в низкочастотные ВВ-кадры. Непосредственное формирование

потоковых низкочастотных кадров реализуется в модуле входной обработ­

ки данных.

Стандарт DVB-Т2 ориентирован на передачу телевизионных потоков, в

которых иногда используются пустые пакеты (для выравнивания скорости

потока, разного рода задержки для сохранения постоянной скорости пото­

ка). Поэтому в DVВ-T2 предусмотрены средства удаления этой избыточной информации, но с возможностью ее восстановления на приемном конце.

Kbch

Рис. 4.35. Структура низкочастотного потокового ВВ-кадра:

Kbch - это исходный блок данных перед ВСН

в

/ / ""

/1k ОFDМ-симво~"

~~

Рис. 4.38. Упрощенная иллюстрация структуры преамбулы Pl Т2-кадра

Для радиоканала шириной 8 МГц общая длительность преамбулы Pl, включающая временн6й интервал полезной части, то есть символ «А», (l12MKC) плюс два защитных интервала «С» и «В», временная протяжен­ ность которых составляет 59 мкс и 53 мкс соответственно, достигает 224 мкс. Подобная структура символа Pl, с одной стороны, позволяет легко его

выявить, а с другой, исключает возможность имитации символа каким­

либо фрагментом основного кадра.

Символ Pl решает несколько основных задач. В первую очередь он ис­ пользуется для инициализации работы системы D VB- Т2, то есть для перво­

начального сканирования принятого телевизионным приемником сигнала с

целью быстрого определения наличия сигналов Т2-кадров, для которого

достаточно только обнаружения Pl.CТPYKTypa символа Pl (см. рис. 4.38) по­

зволяет принять его даже при наличии расстройки приемника относитель­

но принимаемой частоты. Расстройка может доходить до 500 кГц.

Особо следует отметить высокую различимость сигнала Pl, которая используется для выделения преамбулы Pl среди других сигналов, содер­

жащихся в одном суперкадре.

Важнейшими задачами преамбулы Pl, содержащей 7 информацион­

ных бит с начальными данными о Т2-кадре являются обеспечение работы

системы синхронизации приемника по времени и по частоте, а также за­

пуск приемным устройством процесса декодирования основных парамет­

ров радиопередатчика, несущих информацию о числе номинальных несу­ щих в ОFDМ-сигнале (lk ... 32k), и описания формата передачи следующей за Pl преамбулы Р2, которая передает всю остальную информацию о Т2кадре (способ модуляции, скорость кодирования, сигнал сигнализации уровня Ll и т.п.). Кроме того, преамбула Р2, занимающая по длительности несколько ОFDМ-символов, указывает на режим функционирования син­ хронной сети телерадиовещания: MIMO или SISO (Single Input - Single

система с одной передающей и одной приемной антеннами). Далее следует поле данных (информационные ОFDМ-символы). За­

мыкает Т2-кадр специальный завершающий ОFDМ-символ. В зависимости от параметров OFDM в Т2-кадре может быть от 60 до 2098 OFDM- символов при полосе передачи радиоканала 8 МГц. Максимальная дли­ тельность Т2-кадра составляет 250 мс.

Tsf

~I/-;-2~-:а-д-р-О---т--Т-2--К-ад-р-l--+I·-Т-2--К-а-др-2---+I-FE---'F1···1Т2-кадрN~I;~-I

Рис. 4.39. Структура кадров в системе DVB-T2

Т2-кадры объединяются в суперкадры (рис. 4.39). Допускается, что помимо Т2-кадров, в суперкадр входят поля, зарезервированные для даль­ нейшего использования (РЕР - Future Extension Frames). Они могут чере­

доваться в произвольном порядке. Максимальная длительность суперкад­

ра - 128 с. Если в суперкадре нет РЕР, его максимальная длительность Tsf = 64 с, что соответствует 256 Т2-кадрам по 250 мс.

Стандарт DVB-T2 чрезвычайно гибок с точки зрения мультиплекси­ рования множества потоков в единый трансляционный сигнал. Коммерче­ ские требования к DVB-Т2 включают обеспечение различных уровней по­ мехоустойчивости для разных услуг. Поэтому внутри кадра Т2 осуществ­ ляется группировка ОFDМ-символов, так что каждая услуга передается

цельным блоком, занимающим в кадре определенный слот, то есть форми­ руется выходной multi-РLР-поток.

Таким образом, в системе DVB-Т2 группирование ОFDМ-символов

неразрывно связано с распределением модулируемых несущих между ло­

гическими потоками информации, то есть PLP. Причем в DVB-T2 возмож­

на одновременная передача нескольких транспортных потоков, каждый из которых помещается в индивидуальный PLP. Фактически допускается два режима работы: «Режим А» - с передачей одной PLP и «Режим В»­

с передачей нескольких. При этом фрагменты различных магистральных

потоков могут быть сосредоточены как внутри одного Т2-кадра, так и в рамках суперкадра. С этой точки зрения стандарт выделяет три типа пото­ ков: РLР-общий, а также потоки данных типа 1 и 2. Общий PLP - это ин­

формация, общая для группы из нескольких PLP (например, таблицы про­

грамм и сервисов PSI/SI, то есть Program Specific Information/Service Infor-

mation, для нескольких транспортных потоков). Потоки PLP типа 1 в Т2-

кадре не подразделяются на фрагменты - иными словами, в каждом Т2-

кадре может быть только один фрагмент каждого PLP типа 1. Наконец,

потоки типа 2 могут в пределах Т2-кадра разделяться на несколько фраг­

ментов (от 2 до 6480), следующих в кадре попеременно.

4.6.3. Архитектура системы DVB-Т2

Общая схема обработки данных в системе DVВ-Т2 существенно услож­ няется по сравнению с телевизионной сетью стандарта DVВ-T (рис. 4.40).

Система DVB-T2 способна передавать несколько независимых муль­

тимедийных потоков, каждый со своей схемой модуляции, скоростью ко­

дирования и временныIии интервалами. Возникает относительно сложная

структура обработки сигналов как на логическом, так и на физическом уровнях. Соответственно, в системе DVB-T2 появляется новая функция предварительной обработки входных потоков, заключающаяся в размеще­ нии каждого входного цифрового потока в соответствующем магистраль­ ном потоке, то есть в канале физического уровня (PLP).

В состав устройства входной предобработки входит специализиро­ ванный процессор, не входящий в структуру системы DVB-T2. Процессор обеспечивает выполнение функций сплиттера сервисов или демультиплек­ сора как транспортных потоков (TS), так и общих потоков (GS - Generic Stream) для разделения сервисов на входы системы DVB-T2, которые яв­

ляются одним или несколькими логическими потоками данных. После чего

эти потоки переносятся в отдельных каналах физического уровня (PLP). Выход системы цифрового телевидения - это, как правило, совокуп­

ность сигналов отдельных символов для передачи по одному радиоканалу.

Опционально, система DVB-Т2 может создать второй набор выходных

сигналов, которые подаются на радиопередатчики второй группы, функ­

ционирующие в режиме MISO.

Входные потоки данных подлежат ограничению так, чтобы за время

одного кадра физического уровня (Т2-кадр) общий объем входных данных (в пересчете на количество формируемых ячеек после, если это необходи­ мо, удаления нулевых пакетов, а также после кодирования и модуляции) не превысил доступную пропускную способность Т2-кадра (выраженную в ячейках данных и постоянную во времени) для текущих параметров. Как

правило, это достигается организацией каналов PLP так, чтобы все каналы PLP внутри группы всегда использовали одинаковые модуляцию и коди­

рование (MODCOD) и глубину перемежения, а также чтобы одна или не­

сколько групп PLP с одинаковыми MODCOD и глубиной перемежения ис-

-------------------------------------------~

Рис. 4.40. Функциональная схема обработки передаваемых данных

в системе DVB-T2

ходили из одного статистически мультиплексированного источника с по­

стоянной скоростью данных. Каждая группа может содержать один общий PLP, но группы PLP не должны содержать PLP, общие для нескольких групп. Когда сигнал системы DVB-T2 переносит данные только одного PLP, общего PLP нет. Предполагается, что телевизионный приемник все­ гда сможет принять один PLP данных, который будет ассоциироваться с общим PLP, если таковой имеется.

В целом, группа статистически мультиплексированных сервисов может

использовать переменные кодирования и модуляцию для различных серви­

сов при условии, что они формируют постоянный общий объем данных.

4.6.4. Описание структурной схемы обработки информации на передающей стороне системы DVB-Т2

Упрощенная структурная схема обработки информации на пере­ дающей стороне системы DVB-Т2 разбита на несколько частей, которые

представлены на рис. 4.41 .. .4.46.

Рис. 4.41. Структурная схема модуля входной обработки данных одного информационного потока (режим «А»)

Рис. 4.42. Структурная схема блока адаптации данных нескольких каналов PLP (режим «В»)