Технические основы систем стандарта DVB-T2 (стр. 1 )

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ        2

1 Технические основы систем стандарта DVB-T2        3

1.1 Кодирование, модуляции и формирование кадров в DVB-T2        3

1.2 Структура кадра DVB-T2 и помехоустойчивость услуг        12

1.3 Шлюзы DVB-T2        16

1.4 Общая структура вещания DVB-T2        18

2 Основные параметры интерфейса T2-MI        20

3 Региональные вставки контента в федеральный мультиплекс        26

3.1 Алгоритм вставки регионального контента        26

3.2 Действующая схема региональных вставок в федеральный мультиплекс        32

4 Организация измерения параметров интерфейсаT2-MI        32

4.1 Контроль и мониторинг интерфейса T2-MI        32

4.2 Измеряемые параметры интерфейса T2-MI        35

4.2.1 Измерения синтаксиса пакетов T2 - MI        35

4.2.2 Проверки на T2-MI MIP        38

4.2.3 Проверка полноты сигнальной информации T2-MI        39

4.2.4 Проверка FEF и встроенных сигналов        40

4.2.5 Измерения на транспортном уровне T2-MI        42

4.3 Описание Dividual Enensis        45

4.4 Практические измерения T2-MI, результаты        48

5.1        Обзор вредных факторов        51

5.2 Электробезопасность при работе с ПК        51

5.3 Требования к рабочему месту оператора        55

5.4 Пожарная безопасность.        59

Заключение        61

БИБЛИОГРАФИЯ        62

ПРИЛОЖЕНИЕ А        65

ПРИЛОЖЕНИЕ Б        66

ВВЕДЕНИЕ

Целью написания данной работы является изучение стандартов цифрового телевидения, применяемых в настоящее время в РФ. В частности, стандарта DVB-T2, а так же интерфейса T2-MI.

Задачей, стоящей в работе является описание процесса вставки регионального контента в федеральный мультиплекс, передаваемый через интерфейс T2-MI.

Исходя из того, что в данный момент большая часть российского телевидения перешла на цифровое вещание, можно говорить об актуальности данной темы, поскольку именно цифровые стандарты передачи данных (к каковым относится и стандарт DVB-T2) повсеместно используются сейчас и будут продолжать использоваться в обозримом будущем.

1 Технические основы систем стандарта DVB-T2

1.1 Кодирование, модуляции и формирование кадров в DVB-T2

На сегодняшний день разработано восемь основных стандартов DVB [3]:

1) цифровое спутниковое телевидение (DVB-S, DVB-S2);

2) цифровое кабельное телевидение (DVB-C, DVB-C2);

3) цифровое эфирное телевидение (DVB-T, DVB-T2);

4) мобильное телевидение (DVB-H, DVB-SH).

Стандартом системы цифрового наземного телевизионного вещания второго поколения DVB-T2 предусматривается реализация набора коммерческих требований:

– обеспечение приема на существующие домашние антенны;

– переход на новый стандарт не должен требовать изменения инфраструктуры передающей сети;

– обеспечение, как минимум, 30–50-процентного прироста пропускной способности каналов относительно DVB-T при идентичных условиях передачи;

– улучшение работы одночастотных сетей (SFN);

– реализация возможности сосуществования в одном РЧ-канале услуг, передаваемых с разной степенью помехоустойчивости;

– повышение гибкости использования полосы и частот;

– наличие механизма снижения отношения пиковой и средней мощности передаваемого сигнала и др.

При разработке стандарта DVB-T2 все эти рекомендации были выполнены, и в 2010 г. решение о внедрении этого стандарта приняли администрации практически всех стран Европы, включая Российскую Федерацию.

Основные принципы формирования и трансляции сигнала DVB-T и DVB-T2 остались схожими, цифровой сигнал кодируется и преобразуется в OFDM-сигнал. OFDM — это технология модуляции посредством ортогональных несущих, т. е. модулируются множество несущих, расположенных в заданной полосе с фиксированным шагом по частоте. Если стандарт DVB-T был предназначен исключительно для передачи пакетов MPEG-2 (в последствии MPEG-4), то стандарт DVB-T2 способен транслировать самые разные по природе и структуре информационные потоки. Общая схема обработки сигналов в системе DVB-T2 существенно усложняется по сравнению с DVB-T (рисунок 1.1, [6]).

Рисунок 1.1 – Схема передающей стороны в системе DVB-T2

Сравнительная характеристика DVB-T и DVB-T2 приведена в приложении Б [1, 2].

Система DVB-T2 способна передавать несколько независимых мультимедийных потоков, каждый со своей схемой модуляции, скоростью кодирования и временными интервалами. Возникает относительно сложная структура обработки сигналов, как на логическом, так и на физическом уровне. Соответственно, в системе DVB-T2 появляется новая функция – предварительная обработка входных потоков (рисунок 1.2).

Рисунок 1.2 – Обобщенная структурная схема системы стандарта DVB-T2

На рисунке 1.2 TS (Transport Stream) – транспортный поток, GS (Generic Stream) – общий поток.

При разработке DVB-T2 проводились сравнения нескольких вариантов модуляции с одной или множественными несущими. В результате был выбран вариант OFDM c защитными интервалами (GI-OFDM), который используется в DVB-T.

В GI-OFDM каждый символ передается на большом количестве ортогональных несущих, модулируемых одновременно по фазе и амплитуде.

В частности, DVB-T предусматривает два режима — 2К и 8К. Эти цифры отражают размерность FFT (быстрого преобразования Фурье), используемого для формирования сигнала с множественными несущими. Фактическое количество несущих, используемых для передачи данных, несколько меньше. Для защиты сигналов (то есть каждой несущей, используемой для передачи данного символа) от искажения в условиях многолучевого распространения введено дублирование конца каждого символа в защитном интервале, предшествующем передаче этого символа. Принцип использования защитных интервалов показан на рисунке 1.3 [8].

Рисунок 1.3 – Использование защитных интервалов в DVB-T2

DVB-T2 использует QPSK, 16 QAM, 64QAM и также 256QAM [4]. Кроме того, сигнальное созвездие может быть повернуто в I/Q системе координат (повернутое созвездие).

Такой поворот может существенно повысить устойчивость сигнала к воздействию помех эфира. Благодаря повороту диаграммы на точно подобранный угол для каждого вида модуляции (29° для QPSK, 16,8° – для 16-QAM, 8,6° для 64-QAM и arctg(1/16) для 256-QAM) созвездие приобретает уникальные I, Q координаты (рисунок 1.4).

Рисунок 1.4 – Повернутое созвездие для 16-QAM модуляции

В таблице 1.1 приведены значения угла поворота созвездия в зависимости от типа модуляции.

Таблица 1.1 – Значения угла поворота созвездия для различных типов модуляции [3]

Тип модуляции	QPSK	16 QAM	64 QAM	256 QAM
Угол поворота созвездия	29°	16,8°	8,6°	arctg(1/16)

Каждый вектор такого созвездия приобретает свои индивидуальные координаты I и Q. Соответственно в случае потери информации об одной из координат ее можно будет восстановить. В результате перемежения компоненты I и Q передаются раздельно, что уменьшает вероятность их одновременной потери. В системе DVB-T каждая координата встречается несколько раз, поэтому в случае потери информации об одной из них определить, к какому квадранту относится точка, затруднительно. Соответственно поворот созвездия дает выигрыш в отношении «сигнал/шум» на несколько децибел.

В сетях наземного цифрового телевизионного вещания выбор параметров передачи тесно связан с выбором оптимального соотношения между помехоустойчивостью и пропускной способностью системы.

Перед началом вращения квадратурная (Q) координата каждого модуляционного символа циклически сдвигается, т. е. берется из предыдущего символа.

Если в стандарте DVB-T скорость передачи для различных режимов определена точно и ее значения отражены в таблицах нормативных документов, то для стандарта DVB-T2 такие таблицы приведены только для максимальных скоростей передачи. В общем случае пропускная способность системы стандарта DVB-T2 зависит от следующих параметров: размерности FFT, типа модуляции, параметров кодов LDPC и BCH, длительности защитного интервала, выбранной схемы пилот-сигналов, использования режима PLP или multiPLP. Правильный подбор комбинации всех описанных параметров позволит минимизировать потери в заданной зоне покрытия, оптимизировать значения мощностей передатчиков, пропускную способность и помехоустойчивость системы. При этом в стандарте DVB-T2 различных комбинаций параметров значительно больше, чем в стандарте DVB-T, что делает его более гибким для проектирования сетей цифрового телевизионного вещания.

Характеристики стандарта DVB-T2 приближаются к границе Шеннона, поэтому дальнейшее повышение помехоустойчивости и увеличение пропускной способности вряд ли возможно в рамках существующей модели цифрового наземного телевизионного вещания. Маловероятно, что в ближайшем будущем появится стандарт наземного телевидения третьего поколения семейства DVB. Скорее будет разработана принципиально новая модель эфирного цифрового вещания, а это является сложной задачей, требующей значительных временных затрат. Поэтому внедрение стандарта DVB-T2 для второго и последующих мультиплексов будет оправданным.