Структура и параметры ofdm-сигнала.

Н а рис. а показаны отрезки времени, в течение которых на модулятор одной из несущих поступают символы передаваемого подпотока данных S1, S2, S3 и т.д. (в зависимости от используемого метода модуляции несущих количество бит в символе может быть различным). Перед началом передачи символа S2 формируется защитный интервал рис. б, в течение которого на входе демодулятора в приемнике еще могут присутствовать отраженные сигналы, содержащие предыдущий символ S1 (рис. в). Затем в течение интервала времени Тр2 передается символ S2. Аналогично формируется защитный интервал 2 перед символом S3 и т.д.

В процессе модуляции общую длительность символа OFDM Ts увеличивают и часть ее в начале символа отводят под защитный интервал TG (рис. 3.10). Поэтому полезная длительность символа определяется соотношением TU = TS – TG. Причем структура и заполнение защитного интервала должны сохранить ортогональность принимаемых несущих. Поэтому защитный интервал – это не просто пауза между полезными символами, достаточная для угасания сигнала символа до начала следующего. В защитном интервале передается фрагмент полезного сигнала, что и гарантирует сохранение ортогональности несущих принятого сигнала. Это обеспечивается только в том случае, если эхо-сигнал при многолучевом распространении задержан не более чем на длительность защитного интервала.

Чем больше время задержки, тем больше должна быть длительность защитного интервала. С другой стороны, для обеспечения максимальной скорости передаваемого потока данных защитный интервал должен быть как можно короче.

Преимущества ofdm-модуляции при наземной передаче радиосигнала.

1) Способность противостоять сложным условиям в канале (например, бороться с узкополосными помехами и частотно-избирательным затуханием.

2) Канальная эквализация (обработка звукового сигнала эквалайзером, например коррекция амплитуды или изменение отношения частот) упрощается вследствие того, что OFDM сигнал может рассматриваться как множество медленно модулируемых узкополосных сигналов, а не как один быстро модулируемый широкополосный сигнал.

3)Низкая символьная скорость делает возможным использование защитного интервала между символами, что позволяет справляться с временным рассеянием и устранять межсимвольные искажения.

последовательности модулятора разбиваются на пары – на 2-битовые символы, и при переходе от символа к символу начальная фаза сигнала изменяется на величину , которая определяется битами символа в соответствии с алгоритмом, приведенном в таблице.

Помехоустойчивость многопозиционных видов модуляции.

В современных системах цифрового наземного телевидения модуляцию несущей совмещают с помехоустойчивым кодированием, при котором вводится дополнительная избыточность, обеспечивающая повышение помехоустойчивости. Такую модуляцию, совмещенную с кодированием, называют кодированной модуляцией. В частности, сочетание помехоустойчивого кодирования с OFDM называют COFDM. Скорость передачи данных в канале связи с модуляцией типа COFDM зависит от вида модуляции несущих, установленных значений кодовой скорости и защитного интервала между символами.

Эффективность использования частотного ресурса.

Параметры несущего колебания меняются дискретно и во времени. Интервал времени, в течение которого эти параметры остаются постоянными, называется символьным интервалом, или интервалом канального символа. В течение каждого символьного интервала передается 1 бит или одновременно несколько бит, образующих канальный символ.

Если сообщения передаются двоичными символами, то скорость передачи данных не может превышать 2 бит/с на 1 Гц полосы пропускания канала связи.

Предел удельной скорости передачи данных с помощью двоичных символов, равный 2 бит/с/Гц, называется барьером Найквиста. Для повышения эффективности использования полосы частот канальный символ должен содержать по возможности больше бит передаваемой информации. Для этого в каждый момент времени сигнал в канале связи должен иметь не два, а больше возможных значений. Поэтому для повышения удельной скорости передачи данных (преодоления барьера Найквиста) необходимо перейти к многопозиционной (комбинированной) модуляции, при которой каждая электрическая посылка несет более 1 бита информации.

Стандартами цифрового кодирования предусматриваются три формата цветности, каждому из которых соответствует свой порядок следования блоков в макроблоке: 4:2:0 (макроблок состоит из шести блоков), 4:2:2 (...из 8 блоков), 4:4:4 (... из 12 блоков).

Следующие один за другим макроблоки объединяют в независимые друг от друга серии. Серия является основным элементом синхронизации для восстановления данных, составляющих изображение; в нее включены все блоки в горизонтальном направлении изображения с интервалом 16 строк, т.е. она имеет толщину в один макроблок. Порядок макроблоков в серии тот же, что и в обычном сканировании растра в телевидении: слева направо и сверху вниз. 7. Поток кадров изображения разбивается по типам, для них находятся векторы движения, которые необходимы для повышения предсказуемости величин элементов изображения. Векторы движения обеспечивают компенсацию перемещений в прошедших и последующих кадрах. 8. Для блоков с использованием компенсации движения находятся разностные ошибки предсказания движения.

В декодере выполняются декодирование кодов переменной длины, деквантование, обратное ДКП, компенсация движения и восстанавливается исходная последовательность кадров.

Примечание: ДКП - дискретно-косинусное преобразование (частный случай дискретного преобразования Фурье четной функции, содержащего только косинусоидальные члены). Сокращение избыточности получается благодаря когда телевизионное изображение разбивается на отдельные участки и производится кодирование сразу группы элементов, составляющих участок.