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

•запоминать все введенные настройки сигналов;

•использовать в качестве основного интерфейса передачи ТП DVB ASI

(Asynchronous Serial Interface - асинхронный последовательный интер­ фейс);

•дистанционное управление генератором должно осуществляться по­

средством интерфейса USB (Universal Serial Bus - универсальная после­ довательная шина) или Ethemet.

Измерительный цифровой приемник DVB-T/T2 должен отвечать следующим требованиям:

•иметь диапазон входных частот 170 ... 862 МГц;

•отображать основные режимы работы радиопередатчика стандарта

DVB-Т (размерность OFDM: 2k, 8k; виды первичной модуляции QPSK, QAМ-16, QAМ-64; скорость сверточного кодирования: 1/2, 2/3, 3/4, 5/6,

7/8; защитный интервал: 1/4,1/8,1/16,1/32);

•отображать основные режимы работы радиопередатчика стандарта

DVB-T2 (размерность OFDM: 1k, 2k, 4k, 8k, 16k, 32k; виды первичной

модуляции QPSK, QAМ-16, QAМ-64, QAМ-256; скорость кодирования:

1/2, 3/5, 2/3, 3/4, 4/5, 5/6; защитный интервал: 1/128, 1/32, 1/16, 19/256, 1/8, 19/128, 1/4);

•измерять параметры :

-уровень входного сигнала;

-отклонение центральной частоты от номинального значения;

-коэффициент ошибок модуляции МER (до -40 дБ);

-частоту ошибок на бит (BER) перед декодером Витерби (при исполь-

зовании стандарта DVB-T);

-частоту битовых ошибок (BER) перед декодером Рида-Соломона (при использовании стандарта вещания DVB-Т);

-частоту битовых ошибок (BER) перед декодером LDPC и ВСН (при эксплуатации системы телевизионного вещания DVB-Т2);

-скорость транспортного потока.

•использовать интерфейсы ASI и Ethemet.

Анализатор транспортного потока должен обеспечить выполнение

следующих функций:

•прием пакетов транспортного потока МPEG-2 разной длины (188/204

байтов);

•анализ структуры ТП МPEG-2 и таблиц сервисной информации

(SI/PSI);

•определение полной скорости ТП, эффективной скорости каждой про-

граммы ТП и каждого типа пакета (PID);

•максимальная скорость входного ТП должна быть не менее 216 Мбит/с;

•погрешность измерения скорости ТП должна быть не более ±100 бит/с;

•измерение фазового дрожания программных тактов PCR по любому

выбранному типу пакетов (PID), содержащему данные PCR;

•диапазон измерения фазового дрожания программных тактов должен

быть ±1000 нс;

•в качестве основного входного интерфейса использовать DVB ASI;

•дистанционное управление анализатором должно осуществляться по-

средством интерфейса USB или Ethemet. Основные требования к анализатору спектра:

-диапазон рабочих частот: 100 кГц... 4 ГГц;

-чувствительность прибора: минус 135 дБм;

-разрешающая способность по частоте: 100 Гц... 1 МГц;

-наличие встроенного предусилителя;

-использование входного аттенюатора с возможностью ручной или

автоматической регулировки в диапазоне от О до 51 дБ;

-обеспечение функции динамической регулировки затухания с авто­ матическим включением/выключением встроенного предусилителя в зави­

симости от уровня входного сигнала;

-диапазон измерения амплитуд от 20 до минус 135 дБм; максималь­

ный уровень входного сигнала 43 дБм;

-возможность одновременного отображения на экране двух спектро­

грамм с целью сравнения результатов текущего измерения и сохраненных

впамяти;

-гибкая система маркеров, настройка верхних и нижних линий пре­ дельных значений для тестирования на соответствие требованиям «го­

ден/не годен»;

-дополнительные опции: анализатор взаимных помех, сканер кана­

лов, приемник GPS, дополнительное программное обеспечение, устанав­ ливаемое в ПК, дЛЯ хранения и анализа данных, составления развернутых

отчетов.

5.2.2. Измерения основных параметров радиопередатчиков

Измерение выходной мощности радиопередатчика производят с

помощью ваттметра поглощаемой мощности по схеме, приведенной на

рис. 5.7.

На модуляторе радиопередатчика, работающего в системе DVB-T, по­

очередно устанавливают максимальные скорости передачи данных при

различных видах модуляции QPSK, QAМ-16, QAМ-64 и режимах вещания

2k, 8k. Для радиопередатчиков системы DVB-T2 устанавливают макси­

мальные скорости передачи данных при видах модуляции QAМ-16, QAМ-

256 и режимах вещания 8k, 32k. От генератора испытательных сигналов на

один из входов модулятора подается соответствующий транспортный по­ ток данных, содержащий псевдослучайные последовательности или тесто­

вые видеосюжеты. Для всех устанавливаемых режимов работы модулятора

значения измеренной мощности должно соответствовать одному из значе-

ний следующего ряда: 10; 25; 50; 100; 200; 500; 1000; 2000; 5000Вт при до­

пустимом отклонении выходной мощности радиопередатчика от номи­

нального значения - не более ±10%.

Проверка режимов передачи транспортных потоков проводится по

схеме рис. 5.7. Аттенюатор в схеме используется при превышении уровня сигнала высокой частоты номинального уровня используемых приборов.

Проверка проводится в следующем порядке:

-устанавливают максимальные скорости передачи данных как и в

режиме измерения выходной мощности радиопередатчика. При этом на

вход модулятора с помощью интерфейса ASI подают транспортные потоки данных соответствующих скоростей, отображающие телевизионные испы­ TaTeльHыe таблицы и тестовые видеосюжеты;

-передачу контролируют наблюдением установленного видеосюжета на экране цифрового измерительного приемника или дополнительно под­ ключаемого телевизионного приемника для контроля изображения;

-одновременно измерительным цифровым приемником контролиру­

ются параметры и скорости передачи.

Измерение коэффициента битовых ошибок BER перед декодером Витерби у радиопередатчиков, работающих в системе телевещании DVB-

Т, а также коэффициента ошибок BER после декодера LDPC у радиопере­

датчиков в системе DVB-Т2 производится одновременно с измерением па­

раметров передачи транспортных потоков данных. При этом измеренные

значения коэффициента ошибок BER должны быть не более 10-9.

Измерение коэффициента ошибок модуляции MER (Modulation Error Ratio) , показывающего насколько фактическое значение комплексной

амплитуды одной из несущих спектра сигнала OFDM отличается от номи­

нальной величины.

Измерение уровня мощности внеполосных составляющих спектра

выходного сигнала радиопередатчика проводится с помощью анализа­

тора спектра по схеме, приведенной на рис. 5.7.

Рис. 5. 7. Функциональная схема измерения основных параметров

цифрового радиопередатчика

Измерение отклонения центральной частоты радиопередатчика от номинального значения производится по схеме рис. 5.7. Измерение

осуществляют либо частотомером, входящим в состав измерительного приемника или анализатора спектра, либо с помощью отдельного прибора, обеспечивающего достаточную точность при измерении. Перед измерени­ ем в модуляторе включают режим работы, при котором на выходе радио­

передатчика присутствует только сигнал центральной частоты несущей

используемого канала.

Измерения осуществляют не ранее чем через один час после включе­

ния радиопередатчика и производит не менее 50 раз в течении месяца при ежесуточной работе радиопередатчика.

Относительное отклонение центральной частоты (/юм) от номиналь­

ного значения определяют по формуле: 1'1/= (fизм - fиом)//ном.

За значение нестабильности частоты принимают наибольшую раз­

ность между измеренным значением частоты и ее номинальным значе­

нием.

Для радиопередатчиков, предназначенных для использования в син­

хронных одночастотных сетях, измерение отклонения центральной часто­

ты радиопередатчика от номинального значения производится при син­

хронизации радиопередатчика и измерительных приборов от общего ис­

точника внешней синхронизации.

Допустимое отклонение центральной частоты радиопередатчика от

номинального значения в течение одного месяца при наличии внешней

синхронизации на более ±1 Гц.

Измерение пик-фактора проводится при работе передатчика в ре­

жимах, устанавливаемых в модуляторе при оценке выходной мощности

радиопередающего устройства, с помощью измерительного цифрового приемника, имеющего функцию оценки данного параметра.

Отношение максимальной мощности выходного сигнала цифрового радиопередатчика и эффективной мощности (пик-фактор) должно быть не

более 13 дБ.

Измерение наклона сигнального созвездия выходного сигнала ра­ диопередатчика, выполненного в соответствии со стандартом DVB-Т2, производит по схеме, приведенной на рис. 5.7.

На модуляторе радиопередатчика последовательно устанавливают ви­ ды модуляции QPSK, QAМ-16, QAМ-64, QAМ-256 с защитными интерва­ лами и относительными скоростями кода LDPC, обеспечивающих макси­ мальную скорость потока передачи данных. От генератора испытательных

сигналов подают соответствующий цифровой поток. Измерения наклона

диаграммы сигнального созвездия при каждом виде модуляции производят

с помощью анализатора векторных диаграмм, позволяющего измерить этот

параметр.

Радиопередатчик в системе цифрового телевизионного вещания DVB- Т2 должен иметь возможность поворота сигнального созвездия в зависи­ мости от вида модуляции в соответствии с табл. 5.2.

Измерение эквивалентных энергетических потерь. В отечествен­

Hыx временных нормах и стандарте на радиопередатчики для цифрового эфирного телевизионного вещания качество работы оценивается также вели­ чиной эквивалентных энергетических (шумовых) потерь END [51]. Фактиче­ ски эффективность функционирования системы телевизионного вещания

может быть однозначно отражена с помощью оценки величины вероятности

ошибки на выходе демодулятора (Рош)' Влияние искажений в радиопередат-

чике, приводящих к увеличению Рош, заменяется воздействием «белого» га­

уссовского шума, сопровождающимся таким же увеличением Рош. Послед­

ствию влияния искажений передатчика присвоен термин «эквивалентные

шумовые потери» (Equivalent Noise Degradation - END).

В общем случае величина END складывается из трех составляющих: END (р) - эквивалентные энергетические потери, обусловленные нелиней- ными искажениями; END o - эквивалентные энергетические потери, свя­ занные с искажениями в линейных элементах радиопередатчика; END м -

эквивалентные энергетические потери на выходе модулятора.

В правильно спроектированном радиопередатчике значения END о и END м существенно меньше других видов энергетических потерь, поэтому

основные усилия по оптимизации режима передатчика следует сосредото­

чить на уменьшении величины END (р) .

Снижение результирующего значения отношения сигнал/шум в сис­

теме телевизионного вещания за счет параметра END (р) не должно пре­ вышать 0,1 дБ.

5.3. КОНСТРУКЦИЯ цифрового телевизионного приемника

5.3.1. Описание обобщенной структурной

схемы цифрового телевизора

Прием сигнала системы DVB-T2 осуществляется эфирной коллектив­ ной, индивидуальной или комнатной антенной, подключенной к телевизо­ ру со встроенным декодером DVB-Т2, который иногда называют интегри­

рованным nриемником-декодером (Integrated Receiver-Decoder - IRD), либо

специальной приставкой (Set-Top-Box) для аналоговых телевизоров, со­ держащих дополнительную цифровую плату, с целью их адаптации к де­ кодированию и обработке цифрового сигнала.

Также прием сигнала системы DVB-Т2 можно производить на любой компьютер со встроенным декодером D VB- Т2.

Выполнение каких функций должен обеспечивать цифровой телеви­

зор, чтобы в итоге на экране воспроизводящего устройства могла просмат­

риваться цифровая телевизионная программа?

Для этого рассмотрим обобщенную структурную схему цифрового телевизора (рис. 5.8).

Прежде всего, следует выделить и усилить радиоблоком (тюнером)

высокочастотный радиосигнал, настроиться на выбранный канал и преоб­ разовать радиочастоту в более низкую - промежуточную частоту.

Далее сигнал промежуточной частоты демодулируется в радиоблоке и преобразуется в сигнал основной полосы. Вслед за демодуляцией во вход­ ном блоке идет Витерби-декодирование - процесс, обратный внутреннему

кодированию. При его выполнении выделяется цифровой поток, который

подвергается процедуре деперемежения для получения правильного по­

рядка следования данных по времени. С целью выделения транспортных 188-байтовых пакетов поток затем подвергается процедуре декодирования

Рида-Соломона. После этого этапа обработки цифровой сигнал принимает

вид транспортного потока.

Затем сигнал должен быть демультиnлексирован, то есть разделен на

отдельные составляющие составного информационного потока, сформи­

рованного мультиплексором.

Для демультиплексирования необходимо произвести так называемую

РID-фильтрацию, которая включает в себя:

-установление синхронизма работы декодера. Для этого система автома­ тически находит первый байт в заголовке транспортного пакета;

-поиск транспортных пакетов с идентификатором PID = О для построе­ ния таблицы соединения программ РАТ, а также поиск пакетов с иден­ тификатором PID = 1 для построения при необходимости таблицы ус­ ловного доступа САТ;

-использование таблицы РАТ дЛЯ построения таблиц планов программ РМТ, а также таблиц САТ для предоставления зрителю информации о

доступных для него программах в мультиплексированном потоке.

Зритель может выбрать необходимую программу, подав соответст­ вующую команду с пульта дистанционного управления (ПДУ), сигнал с которого обрабатывается микропроцессором. Получив команду приемник «узнает» в соответствии с этой командой и информацией из таблиц РАТ и РМТ идентификационные PID-номера транспортных пакетов, необходи­

мых для реконструкции пакетных элементарных потоков, составляющих

заданную зрителям программу.

Конструкция цифрового телевизора, предназначенного для функцио­

нирования в сети вещания стандарта DVB-T, должна предусматривать

возможность воспроизведения высококачественных телевизионных изо­

бражений при использовании различных дополнительных источников ви­ деоданных, например, плеера DVD. С этой целью цифровой телевизор должен быть оборудован специальным мультимедийным интерфейсом

высокого разрешения.

В 2002 г. был разработан стандарт аудио-видеоинтерфейса HDMI

(High Definition Миltiтеdiа Inteiface - мультимедийный интерфейс высо­

кого разрешения) с достаточной шириной полосы пропускания для переда­ чи как несжатого цифрового видео высокой четкости, так и многоканаль­ ного звука с незначительной компрессией или в несжатом формате по од­

ному кабелю и с избытком свободного пространства [52]. HDMI позволяет передавать несжатое аудио-видео содержимое между HD DVD-проигрыва­

телем (или другим источником видеоданных) и НD-совместимым телеви­ зором или монитором. В среднем интерфейс HDMI способен передавать поток данных со скоростью до 5 Гбит/с. Этого достаточно, чтобы удовле­ творить разрешению 1080р (телевидения высокой четкости с прогрессив­ ной разверткой) и дополнительно передавать сигналы большинства совре­ менных цифровых аудиоформатов.

Стандарт HDMI обладает дополнительными резервами, учитывающи­

ми будущую модернизацию аудио- и видеоформатов. Так, например, в по­ следней спецификации HDMI заявленная пропускная способность равна 10,2 Гбит/с.

С целью управления правами доступа к цифровым данным, то есть

исключения несанкционированного использования аудиовидеоданных в

канале пропускания интерфейсов, рекомендуется совместное применение цифрового интерфейса HDMI с протоколом HDCP (High-Bandwidth Digital Content Protection - протокол защиты широкополосных цифровых данных), разработанным корпорацией Intel. Причем за использование протокола HDCP необходимо производить лицензионные отчисления.

В англоязычной технической литературе структура современного циф­ рового телевизионного приемника классифицируется на несколько функ-