Система DVB - T була створена не просто для цифрового наземного те-левидения, а для задоволення найрізноманітніших вимог, кото-рые висуваються в країнах, що переходять до цифрового наземному веща-нию. Це змушує передбачити роботу системи в різних режимах, але для збереження складності приймачів на прийнятному рівні - обес-печить максимальну спільність різних режимів.

Для роботи поодиноких передавачів і мереж можуть використовуватися режими роботи з різною кількістю тих, що несуть.

Система DVB - T для досягнення гнучкості повинна допускати обмін між швидкістю передачі даних і завадозахищеністю. Введення захисного інтервалу дозволяє ефективно боротися з несприятливими наслідками багатопроменевого прийому. Проте платою за великий защит-ный інтервал є зменшення швидкості передачі корисних даних. Для того, щоб зберегти велику швидкість передачі даних в ситуаци-ях, де не потрібно великі одночастотні мережі або не проявляється мно-голучевое поширення, передбачений цілий набір можливих значе-ний захисного інтервалу (1/4, 1/8, 1/16 і 1/32 від довжини корисного интер-вала). Швидкість внутрішнього коду, що виявляє і виправляє помилки, може бути встановлена рівною одній з величин наступного ряду: 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8. У системі DVB - T передбачена також возмож-ность зміни числа позицій модулюючого сигналу від 4 до 64.

Вибором комбінації параметрів, що відносяться до способу модуляції і числа коливань, що несуть, швидкості внутрішнього коду і величини защит-ного інтервалу, можна створити систему наземного мовлення, що працює в самих різних умовах передачі і прийому і задану область охоплення, що забезпечує.

Важливим чинником є висока міра спільності системи на-земного ТБ мовлення DVB - T з іншими системами цифрового телебачення: кабельного (DVB - C) і супутникового (DVB - S).

4.3 Рандомізація

Рандомізація даних є першою операцією, що виконується в системі DVB, - T (малюнок 8). Її мета - перетворити цифровий сигнал на квазислучайний і тим самим вирішити два важливі завдання. По-перше, це дозволяє створити в цифровому сигналі досить велике число перепадів рівня і забезпечити можливість виділення з нього тактових імпульсів (така властивість сигналу називається самосинхронізацією). По-друге, рандомізація призводить до більше рівномірного енергетичного спектру радіосигналу (як відомо, спектральна щільність потужності випадкового шуму постійна на усіх частотах, тому перетворення сигналу на квазівипадковий сприяє вирівнюванню його спектру)-. Завдяки рівномірному спектру підвищується ефективність роботи передавача і мінімізується дія радіосигналу цифрового телебачення, що заважає, по відношенню до аналогового ТБ сигналу, що випромінюється іншим передавачем в тому ж каналі.

4.4 Зовнішнє кодування і проміжне

У системі зовнішнього кодувания для захисту усіх 188 байтів транспортного пакету (включаючи байт синхронізації) використовується код Рида-Соломона. В процесі кодування до цих 188 байтам додається 16 перевірочних байтів. При декодуванні на приймальній стороні це дозволяє виправляти до восьми помилкових байтів в межах кожного кодового слова завдовжки 204 байти.

Перемежение є тимчасовим перемішуванням байтів даних, в приймачі початковий порядок дотримання байтів даних. Корисним в перемеженні є те, що довгі пакетні помилки, обумовлені шумами і перешкодами в каналі зв'язку і спотворюючи послідовно байти даних, що йдуть, в результаті зворотного перемеження в приймачі розбиваються на невеликі фрагменти і розподіляються за різними кодовими словами коду Рида-Соломона. У кожне кодове слово потрапляє лише мала частина пакетної помилки, з якою легко справляється система виявлення і виправлення помилок при порівняно невеликому об'ємі перевірочних даних.

Пряме і зворотні перемеження можуть виконуватися за допомогою практично однакових схем, нo тільки порядок зміни затримки в гілках схеми зворотного перемеження в приймальному пристрої має бути змінений на протилежний.

4.5 Внутрішнє кодування

Внутрішнє кодування в системі DVB - T засноване на згортальному коді. Воно принципово відрізняється від зовнішнього, яке є представником блокових кодів. При блоковому кодуванні потік інформаційних символів ділиться на блоки фіксованої довжини, до яких в процесі кодування додається деяку кількість перевірочних символів, причому кожен блок кодується незалежно від інших. При згортальному кодуванні потік даних також розбивається на блоки, але набагато меншої довжини, їх називають «кадрами інформаційних символів». Зазвичай кадр включає лише декілька бітів. До кожного інформаційного кадру також додаються перевірочні символи, внаслідок чого утворюються кадри кодового слова, але кодування кожного кадру робиться з урахуванням попередніх інформаційних кадрів. Для цього в кодері завжди зберігається деяке кількість кадрів інформаційних символів, доступних для кодування чергового кадру кодового слова (кількість інформаційних символів, використовуваних в процесі згортального кодування, часто називають «довжиною кодового обмеження»). Формування кадру кодового слова супроводжується введенням наступного кадру інформаційних символів. Таким чином, процес кодування зв'язує між собою послідовні кадри.

4.6 Внутрішнє переміщення і формування модуляційних символів

Внутрішнє перемежение в системі DVB - T тісно пов'язано з модуляцією коливань, що несуть. Воно фактично являється частотним перемеженням, що визначає перемішування даних, які модулюють різні коливання, що несуть. Це досить складний процес, але саме він є основою принципів модуляції OFDM в системі DVB - T. Внутрішнє перемежение складається з перемеження бітів і перемежения цифрових символів даних. Його першим етапом є демультиплексування вхідного потоку даних. Безпосередньо за перемеженим йде формування модуляційних символів.

4.7 Демультиплексування

Окремі ті, що несуть можуть модулюватися з використанням квадратурної фазової маніпуляції (QPSK - Quadrature Phase Shift Keying) або квадратурної амплітудної модуляції (QAM - Quadrature Amplitude Modulation). Сигнали, що модулюють що несе (точ-нее, синфазне і квадратурне коливання), при таких способах модуляції, є багаторівневими, вони описуються послідовностями багато композиційним символів, які називаються «модуляційними». У способі QPSK модулюючий сигнал є послідовністю чотирьохпозиційних символів, вибираних з алфавіту з чотирма дворозрядними двійковими словами (00, 01, 10, 11), які визначають фазу модульованого коливання. Для формування таких символів вхідний послідовний потік бітів потрібно розподілити, або демультиплексувати на два субпотоки, в кожному з яких тактова частота буде в два рази менша, ніж на вході. Для 16-позиційної квадратурної амплітудної модуляції 16 - QAM потрібно формувати модуляційнй символи у вигляді 4-розрядних двійкових слів, що визначають фазу і амплітуду модульованого коливання. В цьому випадку вхідний потік потрібно демультиплексировать відповідно на чотири субпотоки. При використанні модуляції 64 - QAM модуляційні символи являють собою 6-розрядні слова, тому вхідний потік демультиплексується на шість субпотоків.

4.8 Спектр радіосигналу OFDM

Загальна спектральна щільність потужності сигналу OFDM може бути знайдена як сума спектральної щільності потужності що окремих несуть. Вона могла б бути дуже близькою до постійної в смузі частот, яку займають ті, що несуть, але тривалість передаваного OFDM символу більша, ніж величина, зворотна відстані між тими, що несуть, на величину захисного інтервалу. У зв'язку з цим основна пелюстка спектральної щільності потужності що однієї несе дещо менше подвоєної відстані між тими, що несуть, тому спектральна щільність потужності сигналу OFDM в номінальній смузі частот (7,608258 Мгц в режимі 2k і 7,611607 Мгц в режимі 8k) не є постійною.

4.9 Багатопроменевий прийом

Багатопроменевий прийом - явище, типове для наземного ТБ мовлення. Якщо, разом з основним радіосигналом, приймається, наприклад, сигнал, що відбитий від якої-небудь перешкоди і прийшов до приймальної антени із затримкою, на екрані з'являється повтор, тобто копія зображення, зрушена по горизонталі. Якщо інтенсивність повтору велика (відбитий сигнал порівнянний з основним), то зображення стає неприйнятним. Боротися з повторами можна, наприклад, шляхом використання вузьконаправлених приймальних антен.

Можливий і частотний підхід до оцінки багатопроменевого прийому. В результаті інтерференції радіосигналів, що прийшли в точку прийому з різними затримками, деякі частотні компоненти радіосигналу ослабляються, а деякі - посилюються, що призводить до нерівномірності частотної характеристики каналу. Частотну характеристику за допомогою перебудовуваних фільтрів можна спробувати зробити постійною в частотному діапазоні, займаному спектром радіосигналу, якщо заздалегідь оцінити нерівномірність. Але такий шлях не завжди можливий. Уявимо, що повторний радіосигнал приходить в точку прийому з такою ж інтенсивністю, що і основний (такий повтор називають ехо-сигналом 0 дБ). Інтерференційна взаємодія основного сигналу і повтору приведе до того, що окремі компоненти сумарного сигналу виявляться повністю знищеними. Ехо-камера-сигнал, затриманий на чверть тривалості символу, призводить до пригнічення кожній що четвертою несе сигналу OFDM. Такі пригнічені компоненти не можуть бути скоректовані за рахунок смугової фільтрації, прийнятий сигнал зазнає безповоротні спотворення. Проте в системі СОFDМ пригнічені компоненти можуть бути повністю відновлені завдяки використанню частотного ущільнення у поєднанні з кодуванням, що виявляє і виправляє помилки. Це є слідством того, що дані, переносимі такою, що кожною несе, доступні для обробки в системі канального кодування. Кожна несна пакету ОFDM несе лише невелику частину даних, помилки в яких можуть бути виявлені і виправлені за допомогою системи канального кодування.

4.10 Формування даних і структура сигналів

Сигнал, що отримується в способі модуляції з частотним ущільненням, складається з багатьох що модульованих несуть, тому кожен символ OFDM може розглядатися як розділений на елементарні пакети, кожен з яких переноситься такою, що однією несе під час одного символу. Кількість бітів, переносима такою, що однією несе за час символу OFDM, залежить від способу модуляції тих, що несуть - це 2 біта для квадратурної фазової маніпуляції, 4 біта для квадратурної амплітудної модуляції 16 - QAM і 6 бітів для модуляції б4-QAM.

Передаваний сигнал організовується у вигляді кадрів. Кожен кадр складається з 68 символів OFDM. Чотири послідовні кадри утворюють суперкадр. При вибраній структурі кадру в одному суперкадрі завжди міститься ціле число пакетів завдовжки 204 байти (рандомізованих транспортних пакетів MPEG - 2, забезпечених для захисту від помилок перевірочними байтами коду Рида-Соломона).

Кожен символ тривалістю Фs утворюється шляхом модуляції що 1705 несуть в режимі 2k і що 6817 несуть в режимі 8k. Інтервал Фs складається з двох компонентів: інтервалу, під час якого передаються вхідні дані передавача, тобто корисна інформація (інтервал і називається «корисним»), і захисного інтервалу Tc Захисний інтервал є копією, або циклічним повторенням частини корисного інтервалу, яка вставляється перед корисним.

На додаток до даних в кадрі OFDM передаються опорні сигнали, структура яких відома приймачу, а також зведення про параметри передачі.

Опорні сигнали, звані «пилот-сигналами», виходять в результаті модуляції тих, що несуть псевдовипадковою послідовністю. Пилот-сигналы використовуються передусім для синхронізації. Вони розподілені в часі і в частотному спектрі сигналу ОFDM, їх амплітуди і фази відомі в точці прийому, тому їх можна використовувати також для отримання відомостей про характеристики каналу передачі.

Сигнали параметрів передачі використовуються для повідомлення приймача параметрів системи, що відносяться до канального кодування і модуляції,: спосіб передачі - ієрархічний або неієрархічний, параметри модуляції, величина захисного інтервалу, швидкість внутрішнього коду, режим передачі - 2k або 8k, номер кадру в суперкадрі. Ці відомості можуть використовуватися приймачем для швидкого налаштування. Сигнали параметрів передаються на 68 послідовних символах ОFDM, що означають як кадр OFDM. Кожен символ OFDM переносить один біт, що відноситься до сигналів параметрів передачі. Блок даних, що відповідає одному кадру OFDM, містить 68 бітів, призначення яких встановлюється таким чином:

- 1 біт - ініціалізація;

- 16 бітів - синхронізація;

- 37 бітів - сигнальна інформація;

- 14 бітів - перевірочні біти для виявлення і виправлення помилок, що виникають в каналі зв'язку.

4.11 Параметри системи DVB - Т

Для визначення швидкості, яку забезпечує система DVB, - T, скористаємося формулою:

, де

Rs - частота дотримання інформаційних символів рівна N / Ts.

N - число тих, що несуть. На практиці використовують 6817 тих, що несуть, а інші ті, що несуть використовують для інших даних (допоміжні).

Tv - тривалість корисного інтервалу, рівна 896 мкс.

b - кількість біт передаваних в одному символі за допомогою тієї, що однієї несе. Для модуляції QPSK; QAM - 16; QAM - 64 b = 9.

- швидкість згортального коду. У нашому випадку = 1/2. Чисельник показує, скільки даних доводиться на 2 біта (тобто виходить, що 1 біт перевірочний).

CRs - Швидкість зовнішнього коду Рида Соломона. Т. до. стандартний пакет даних дорівнює 188 байт і до нього додається 16 перевірочних байтів. Отже CRs = 188/204.

Ts - тривалість інформаційного символу рівна 1 мс.

Підставляючи усі дані у формулу, визначимо швидкість системи:

= = 22,4 Мбіт/ з

В даному випадку швидкість передачі даних системи DVB - T вийшов більше швидкості цифрового потоку. Необхідно використовувати компресор з коефіцієнтом стискування:

Висновок

У цьому курсовому проекті були визначені параметри наземної системи цифрового ТБ мовлення DVB - T. Система DVB - T багато значень цифрового потоку залежно від можливого вибору порогового значення відношення сигнал-шум.

Після розрахунку параметрів системи цифрового телевізійного мовлення можна стверджувати, що система DVB - T не підходить для реалізації цієї швидкості цифрового потоку. Для того, щоб збільшити швидкість цифрового потоку DVB - T, треба варіювати такими параметрами як b, і Tu/Ts (коефіцієнт стискування, відносна тривалість корисного інтервалу до загальної тривалості символу, швидкість внутрішнього коду).

Список літератури

1 Г.В. Мамчев Основи цифрового телебачення. Учбовий посібник. - Новосибірськ, 2010;

2 Г.В. Мамчев Основи радіозв'язку і телебачення. Навчальний посібник для Внз М., «Гаряча лінія - Телеком», 2007;

3 А.В. Смирнов «Основи цифрового телебачення. Учбовий посібник» 2009 года.

Размещено на Allbest.ru