Технические основы систем стандарта DVB-T2 (стр. 2 )

В DVB-T2 используется три каскада перемежений. Это практически гарантирует, что искаженные элементы, в том числе при пакетных ошибках, после деперемежения в декодере будут рассосредоточены по LDPC FEC-кадру. Это должно позволить декодеру LDPC выполнить восстановление.

Эти каскады:

а) битовый перемежитель: рандомизирует биты в пределах FEC-блока;

б) временной перемежитель: перераспределяет данные FEC-блока по символам в рамках кадра DVB-T2. Это повышает устойчивость сигнала к импульсному шуму и изменению характеристик тракта передачи.

с) частотный перемежитель: он рандомизирует данные в рамках OFDM-символа с целью ослабить эффект селективных частотных замираний.

Подсистема BICM выполняет внешнее кодирование (BCH), внутреннее кодирование (LDPC) и битовое перемежение. Входным потоком данной подсистемы являются ВВ-кадры, а выходным – FEC-кадры.

Каждый BB-кадр (Kbch битов) должен подвергаться процессу кодирования для формирования FEC-кадра (Nldpc битов). Биты контроля четности внешнего кода BCH (BCHFEC) добавляются к BB-кадру, биты контроля четности внутреннего кода LDPC (LDPCFEC) добавляются за полем BCHFEC (рисунок 1.5).

Рисунок 1.5 – Формат кадра перед битовым перемежением

При этом, на рисунке 1.5: Nldpc=64 800 битов для нормального FEC-кадра, Nldpc=16 200 битов для короткого FEC-кадра.

В таблицах 1.2 и 1.3 приведены параметры кодирования FEC для нормального FEC-кадра и короткого FEC-кадра.

Таблица 1.2 – Параметры кодирования для нормального FEC-кадра

Относитель-ная скорость кодирования LDPC	Размер блока данных до кодиро-вания BCH, Kbch	Размер блока данных после кодирования BCH, Nbch, размер блока до кодирования LDPC, Kldpc	Количество исправляе-мых кодом BCH ошибок	Размер блока проверочных битов после кодирования кодом BCH, Nbch-Kbch	Размер блока данных после кодирова-ния LDPC, Nldpc
1/2	32 208	32 400	12	192	64 800
3/5	38 688	38 880	12	192	64 800
2/3	43 040	43 200	10	160	64 800
3/4	48 408	48 600	12	192	64 800
4/5	51 648	51 840	12	192	64 800
5/6	53 840	54 000	10	160	64 800

Таблица 1.3 – Параметры кодирования для короткого FEC-кадра

Идентификатор относите-льной скорости кодирова-ния LDPC	Размер блока данных до кодиро-вания BCH, Kbch	Размер блока данных после кодирования BCH, Nbch, размер блока до кодирования LDPC, Kldpc	Количество исправляе-мых кодом BCH ошибок	Размер блока провероч-ных битов после кодирова-ния BCH, Nbch-Kbch	Эффектив-ная скорость кодиро-вания LDPC	Размер блока данных после кодирова-ния LDPC, Nldpc
1/4	3 072	3 240	12	168	1/5	16 200
1/2	7 032	7 200	12	168	4/9	16 200
3/5	9 552	9 720	12	168	3/5	16 200
2/3	10 632	10 800	12	168	2/3	16 200
3/4	11 712	11 880	12	168	11/15	16 200
4/5	12 432	12 600	12	168	7/9	16 200
5/6	13 152	13 320	12	168	37/45	16 200

Относительная скорость кодирования, равная 1/4, используется только для кодирования L1-пресигнализации и не используется для кодирования данных [5].

Скорость кодирования LDPC как для короткого (Nldpc=16 200 битов), так и для нормального (Nldpc=64 800 битов) FEC-кадра определяется отношением Kldpc/Nldpc. Скорость кодирования LDPC для нормального FEC-кадра определяется значениями, указанными в колонке «относительная скорость кодирования LDPC» в таблице 1.2.

Скорость кодирования LDPC для короткого FEC-кадра указана в колонке «эффективная скорость кодирования LDPC» в таблице 1.3. Таким образом, для короткого FEC-кадра идентификатор относительной скорости кодирования LDPC не равен эффективной скорости кодирования LDPC.

Тестовая имитация работы помехозащиты на базе LDPC показала существенное повышение помехозащищенности по сравнению с защитой, используемой в DVB-T, то есть сверточным кодированием в сочетании с кодом Рида-Соломона. Выигрыш в уровне С/N за счет нового FEC может составлять до 3 дБ для типичного уровня ошибок и при одинаковой доле контрольных символов. По существу, это улучшение позволяет повысить пропускную способность канала примерно на 30% (например, за счет применения более высокого уровня констелляции).

1.2 Структура кадра DVB-T2 и помехоустойчивость услуг

Структура кадра DVB-T2 показана на рисунке 1.6. На верхнем уровне структура кадра состоит из суперкадров, которые делятся на DVB-Т2 кадры (в дальнейшем сокращенно – T2 кадры), состоящие из символов, состоящие из кадров OFDM.

DVB-T2 заимствует концепцию PLP (или канала физического уровня), введенную в спецификации DVB-S2 [7]. PLP – это физический канал, который может передавать один или несколько сервисов. Каждый PLP может иметь различные скорости передачи данных и параметры защиты от ошибок. Например, можно разделить SD и HD сервисы на разные PLP. Д ругим примером является стандарт DVB-NGH (New Generation Handheld), который будет основан на возможности использования нескольких PLP для включения вещания мобильного телевидения поверх DVB-T2.

Рисунок 1.6 – Структура кадра DVB-T2: суперкадры, кадры и OFDM символы

Стандарт DVB-T2 определяет несколько профилей:

тип A: однопоточный вход, т. е.mono-PLP; тип B: многопоточный вход, т. е. multi-PLP.

В режиме multi-PLP каналы PLP фрагментированы по времени. Режим multi-PLP подразделяется на несколько режимов:

тип 1: для каждого PLP выделено по одному временному интервалу в кадре T2. При этом от приемника требуется меньшая производительность (рисунок 1.7); тип 2: для каждого PLP выделено по два и более временных интервала в кадре T2. При этом увеличивается временное разнесение. Если не ставится целью экономия затрат производительности приемника, то количество временных интервалов должно быть как можно больше (рисунок 1.8).

Рисунок 1.7 – Формат PLP-канал 1 типа

Рисунок 1.8 – Формат PLP-канал 2 типа

Частотно-временное разнесение (TFS) создает большой мультиплекс, объединяя радиочастотные каналы (до 6 каналов), чтобы создать один "виртуальный" канал для возможности эффективного статистического мультиплексирования. TFS в текущей спецификации DVB-T2 является необязательным.

Суперкадр может иметь часть для будущего расширения кадра FEF (Future Extension Frame).

Кадр физического уровня T2 (рисунок 1.9) начинается с преамбулы Р1, являющейся OFDM символом с дифференциальной фазовой модуляцией DBPSK (Differential phase shift keying), защитными интервалами с двух сторон (в сумме 1/2 длительности символа).

Символ P1 служит для синхронизации, идентификации потока DVB-T2, а также содержит информацию о Т2 кадре, а именно, число номинальных несущих в OFDM (1k–32k) и формат передачи следующей за Р1 преамбулы Р2 (режимы MISO или SISO).

Вся остальная информация о Т2 кадре (длина, модуляция, скорость кодирования и т. п.) передается в преамбуле Р2, которая может занимать несколько OFDM-символов.

Далее следует поле данных (информационные OFDM символы). Замыкает Т2 кадр специальный завершающий OFDM-символ.

Рисунок 1.9  – Структура символа P1

Коммерческие требования к DVB-T2 включали обеспечение различных уровней помехоустойчивости для разных услуг. Это может обеспечиваться использованием разных схем модуляции и степени помехоустойчивого кодирования. В DVB-T2 это достигается путем группировки OFDM символов внутри кадра, так, что каждая услуга передается цельным блоком, занимающим в кадре определенный слот (рисунок 1.10).

Общий PLP – это информация, общая для группы из нескольких PLP (например, таблицы программ и сервисов PSI/SI 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 фрагментов (от 2 до 6480).

Рисунок 1.10  – Структура объединения услуг в T2 кадре

1.3 Шлюзы DVB-T2

Основным отличием между системами DVB-T2 от DVB-T является то, что мультиплексор должен быть подключен к T2 шлюзу, т. е. для формирование транспортного потока T2-MI требуется наличие специального оборудования его формирования – DVB-T2 шлюз. Этот T2 шлюз принимает один или несколько мультиплексов, то есть по одному на PLP, от мультиплексора и инкапсулирует их в немодулированные кадры.
Далее T2 шлюз посылает этот контент модулятору DVB-T2 с помощью протокола интерфейса модулятора T2-MI.