Побудова мереж цифрового телебачення стандарту DVB-T

1.

Кафедра телекомунікацій
Дисципліна: «Проектування
телекомунікаційних безпроводових
систем-2»
Лекція №7 «Побудова мереж
цифрового телебачення стандарту
DVB-T»

2.

Питання для розгляду:
1. Цифрове ТВ стандарту DVB-T
1.1 Конференція ЖЕНЕВА-2006 (GE-06)
1.2 Переваги
впровадження
цифрового
телевизіонного мовлення
1.3 Етапи переходу України на ефірне цифрове ТБ
1.4 Плановані типи мереж цифрового ТБ
1.5 Перетворення сигналів і даних в передавачі DVB-T
1.6 Структура приймального тракту системи DVB-T
1.7 Параметри DVB-T радіосигналу в режимах 2К і 8К
1.8 Узагальнена схема мережі цифрового ТБ стандарту DVB-T
1.9 Забезпечення синхронізації передавачів одночастотної
мережі DVB-T
1.10 Схема організації синхронного телевізійного мовлення
стандарту DVB-T в Одеському регіоні

3.

1. Цифрове ТВ стандарту DVB-T
1.1 Конференція ЖЕНЕВА 2006 (GE-06, РКР-06, травень-червень 2006 г.)
Основне питання РКР: перехід с аналогового на цифрове наземне ТВ
мовлення
Кількість Держав, які брали участь в РКР-06: 104

4.

До якої угоди прийшли на РКР-06?
1) Стаття 12 С Угоди «Женева-06» ... для більшості
країн «Перехідний період закінчується ... 17 червня 2015
року»…
•Робота аналогових станцій після 2015 року практично
неможлива через перешкоди від цифрових телевізійних
станцій особливо в прикордонних зонах;
• Робота аналогових станцій захищається
від
перешкод до 2015 року на міжнародному рівні.
2) частотні плани для цифрового телебачення і
радіомовлення в смугах повинні знаходитися в смугах
174-230, 470-862 МГц

5.

Карта поширення стандартів цифрового ТБ в світі

6.

1.2 Переваги
впровадження
телевізійного мовлення
цифрового
Користувач
1. Більше програм для користувача
2. Інтерактивні послуги
3. Висока якість аудіо-та відеоінформації
4. Переносимість і мобільність
Мовник
1. Організація платформи платного телебачення
Держава
1. Эффективне використання спектру
2. Цифровий дивиденд

7.

1.3 Етапи переходу України на ефірне цифрове ТБ
2001 – Початок експериментального мовлення DVB-T в
Києві на 51 ТВК
2006 – Проведення конкурсного відбору та початок
експериментального цифрового мовлення DVB-T в м.Києві
на 41, 43, 51, 64 ТВК
2006 – Підписання Україною Угоди Женева-2006
2007 – Тестове мовлення DVB-H в м.Києві на 47 ТВК
2009 – Тестове мовлення DVB-T MX-4 в Одеській,
Київській, Житомирській областях
2010 – Перші тести DVB-T2 в Одесі на 35 ТВК
2011 листопад – початок роботи національної мережі
DVB-T2 по всій території України (ТОВ «Зеонбуд»)
2012 березень – кодування сигналу в національній мережі
DVB-T2
2014 вересень – зняття кодування сигналів в DVB-T2

8.

9.

1.4 Планируемые типы сетей цифрового ТВ
1) Багаточастотна (MFN, Multi-frequency
network) – традиційні мережі ефірного ТБ з
поодинокими передавачами, які передають
один і той же цифровий пакет ТВ програм на
різних несучих частотах.
2) Одночастотна (Синхронна) (SFN, Single
frequency network) – мережу ефірного ТБ, в якій
передавачі одночасно передають один і той же
цифровий пакет ТВ програм на одній і тій же
частоті.

10.

Приклад синхронної і многочастотной мереж ефірного ТБ
мовлення

11.

Зміна напруженості поля для одиночної ТВ станції і синхронної
ТВ мережі

12.

Переваги мереж синхронного мовлення :
1) Раціональне використання радіочастотного ресурсу;
2) Збільшення зони покриття (за рахунок використання ефекту
мережевого посилення)
Недоліки :
Необхідність
забезпечення
режиму
синхронної
роботи
передавачів :
- А) необхідність синхронізації несучих частот (Росходження
несучих частот передавачів повинна складати <1 Гц) - вирішується
шляхом подачі на кожен з передавачів сигналів від системи
супутникової навігації GPS;
- Б) необхідність випромінювання одного і того ж цифрового
мультиплексу усіма передавачами синхронної мережі в один і
той же момент часу (вирішується за допомогою введення в
транспортний потік MPEG TS спеціальних MIP-пакетів, в яких
міститься інформація про те, в який момент часу передавач повинен
випромінювати наступний мегафрейм + вирішується шляхом
введення на кожному з передавачів індивідуального часу затримки на
випромінювання)

13.

Сумарне покриття зони обслуговування без мережевого посилення

14.

Сумарне покриття зони обслуговування з мережевим посиленням

15.

Завдання, які вирішуються при побудові синхронних
мереж цифрового телевізійного мовлення
Вибір місць розташування та режиму
роботи мережі DVB-T;
• Вибір обладнання головної станції для
підготовки мультиплексу (пакету ТВ програм);
• Вибір обладнання локальних передавальних
станцій DVB-T;
• Вибір способу і обладнання для доставки
мультиплексу до локальних передавальних
станцій DVB-T;

16.

17.

Карта зон синхронного цифрового ТБ мовлення (відповідно до
плану «Женева-2006»)
Кількість зон - 81

18.

Приклад зони синхронного цифрового ТБ

19.

Приклад реального покриття цифровим ТБ стандарту DVB-T2 (Львівська
обл.)

20.

21.

Приклад
реального
покриття
цифровим ТБ стандарту DVB-T2
(Київська обл.)

22.

Приклад реального
(Тернопільська обл.)
покриття
цифровим
ТБ
стандарту
DVB-T2

23.

1.5 Перетворення сигналів і даних в передавачі DVB-T

24.

25.

Особливості систем кодування в передавачі:
1) Зовнішнє кодування:
Код Рида – Соломона (RS): на вхід кодера подається пакет
транспортного потоку (MPEG TS) тривалістю 188 байт
на виході - пакет тривалістю 204 байта; надмірність
кодування - 16 байт;
швидкість кодування : R = 188/204
2) Внутрішнє кодування:
Сверточний код зі швидкостями кодування: R = ½, 2/3,3/4,
5/6….

26.

Принцип перемежения (интерливінга) бітів
(байтів)
Вихідна послідовність:
Послідовність після переміщення:
Послідовність після деперемеження:

27.

Формування COFDM радіосигналу

28.

Особливості:
1) Поднесущие (Підканалы) є ортогональними по
відношенню один до одного;
2) Ортогональність піднесучих дозволяє системам
ТВ
добре
справлятися
з
вузькосмуговими
перешкодами, які можуть придушити частина
піднесуть. Завдяки коригуючих кодів інформацію
можна отримати з непошкоджених піднесучих.
3) Крім цього, в OFDM кожна піднесуча може
модулюватися
різної
схемою
модуляції,
наприклад, QPSK, 16-QAM або 64-QAM. При такому
підході можна адаптивно регулювати стійкість і
швидкість потоку даних для кожного ТВ каналу
окремо.

29.

Формування COFDM радіосигналу (варіант №2)
∆F
(с модуляцией QPSK,
16-QAM, 64-QAM)
∆F= 1/TU
TU – тривалість корисної частини ОFDM символу

30.

OFDM-символ – це сукупність канальних символів всіх N
частот, у перебігу певного проміжку часу (зазвичай рівного
тривалості символу окремого каналу).

31.

Спектр радіосигналу DVB-T в режимах 2К и 8К
ТВ радіоканалі спектр системи DVB-T за рахунок використання схеми
модуляції OFDM має дуже хорошу прямоугольность. Повна спектральна
щільність потужності модульованих несучих OFDM є сумою спектральних
густин потужності безлічі несучих.

32.

Спектрограмма радіосигналу DVB-T (відсутність перешкоди)

33.

Порівняння спектрів цифрового ТБ і аналогового ТБ
Радіосигнал аналогового ТБ:
Полоса радіочастот: 8 МГц;
Кількість ТВ программ: 1
Радіосигнал ЦТВ DVB-T2:
Полоса радіочастот: 8 МГц;
Кількість ТВ программ: 8

34.

Розподіл пілот-сигналів в спектрі DVB-T сигналу
Кожен символ OFDM містить 6817 несучих у режимі 8k і
1705 несучих в режимі 2k. Число несучих корисних даних є
незмінним від символу до символу і за вирахуванням
службових несучих становить 6048 несучих у режимі 8k і
1512 несучих у режимі 2k.

35.

Пілот-сигнали
–
спеціальним
чином
промодулірованной несучі, які призначені для
«полегшення» роботи декодера при визначенні
параметрів
каналу
зв'язку,
налаштування,
і
синхронізації.
TPS служить для передачі інформації про:
- режимі модуляції;
- канального кодування;
-використання чи невикористання
модуляції.
ієрархічної
Прийнявши і розшифрувавши TPS, абонентський
пристрій зможе коректно провести демодуляцію і
декодування прийнятого сигналу
В режимі 8К для ТPS – 68 несучих;
В режимі 2К для ТPS – 17 несучих.

36.

Захисний интервал
Для
боротьби
з
перешкодами,
обумовлених
многолучёвим РРВ в OFDM символ включений захисний
інтервал (Guard Interval, GI).
Особливості:
1) Протягом захисного інтервалу приймач «чекає»
приходу
всіх
багатопроменевих
компонент
OFDM
радіосигналу і після закінчення цього інтервалу починає
обробку ОFDM символу.
2) Тривалість цього захисного інтервалу може становити
1/4, 1/8, 1/16 або 1/32 від тривалості OFDM символу.
3) Чим більший захисний інтервал (GI), тим:
- більша відстань між передатчиками, працюючими в
синхронній мережі;
- Меньша швидкість передачі корисної інформації.

37.

4) В якості захисного інтервалу використовують так званий
циклічний префікс, який є копією закінчення сигналу
розміщеної
попереду.
Це
дозволяє
зберегти
ортогональність.

38.

Захисний інтервал (продовження)
GI
TU
TS
TS = TG + TU

39.

Корисна
частина
t

40.

1.6 Структура приймального тракту системи DVB-T

41.

1.7 Параметры DVB-T радиосигнала в режимах 2К и 8К

42.

43.

Градації швидкостей передачі в стандарті DVB-T
(ETSI TR 101 190)

44.

Методика розрахунку швидкості передачі інформації в
DVB-T

45.

Швидкість передачі сигналів і відношення сигнал/шум для
радіосигналу DVB-T ( ETSI TR 101 190)
Витерби

46.

Сигнальні сузір'я основних видів модуляції, використовуваних в
DVB-T

47.

Передатчики DVB-T в Україні ( на 2015 рік)
№ Област
Режим
Формат Кількість
ТВК
Зони
ь
(SFN/MFN) компресії програм
18
Київська
41
43
MFN
MFN
MPEG-2
MPEG-2
5
4
64
SFN
MPEG-2
5-6
Населений пункт
Київ: 1,3 кВт
Київ: 1,3 кВт
Київ: 1,5 кВт Лиса гора:
1,2 кВт

48.

Зона покриттия ТВ каналу №64 (мобільний прийом, який ведеться
на антену в посиленням 0 ДБД (наприклад, штиркової), встановлену на
висоті 1,5 м над поверхнею землі)

49.

Зона покриття ТВК №64 для стаціонарного прийому (антена з
посиленням 14 ДБД), встановлена на висоті 10 м від поверхні землі

50.

1.8 Узагальнена схема мережі цифрового ТБ стандарту DVB-T

51.

52.

1.9 Забезпечення
мережі DVB-T
синхронізації
передавачів
одночастотной
Основна ідея:
Синхронізація забезпечується за рахунок вставки в
транспортний потік (MPEG TS) MIP-пакетів. MIP,
переданий у складі N-го мегафрейма (8 фреймів при
8К та 32 фрейма при 2К), містить інформацію,
необхідну для синхронізації мегафрейма з номером
N+1. Таким, чином MIP пакет вказує точний час, коли
потрібно передавати в ефір наступний мегафрейм.
Передавачі приймають мегафрейм та чекаючи
зазначеного часу, передають мегафрейм в ефір.

53.

54.

Збільшення зони покриття синхронної мережі за допомогою
ретрансляторів(гэп-филлер)

55.

Структура мережі зв'язку цифрового ТБ з використанням мережі передачі даних
для доставки поширюється сигналу з мережі ефірних радіопередавачів(MPEG over IP)
Особливості:
1) Використання
протоколів
RTP/UDP а не
TCP/IP
2) Режим
«мультикаст».

56.

1.10 Схема організації синхронного телевізійного мовлення стандарту DVB-T в
Одеському регіоні
(59 ТВК, 74-а зона)

57.

58.

59.

Недоліки мереж синхронного ТВ мовлення:
1) неможливість незалежної вставки місцевої
програми в мультиплекс в конкретному населеному
пункті
2) Для місцевого мовника, орієнтованого на покриття
невеликого населеного пункту, перехід на цифровий
формат у режимі синхронної мережі, буде економічно
необґрунтованим