Цифровое телевизионное вещание. Системы и стандарты

1. Цифровое телевизионное вещание

Системы и стандарты

2. Система передачи данных

3. Система передачи данных

Источники данных
Кодеры источников
Мультиплексирование
Канальное кодирование
Модуляция
ЦАП, перенос на несущую частоту, усиление мощности,
излучение
Прием, усиление, перенос на ПЧ, АЦП
Демодуляция
Канальное декодирование
Демультиплексирование
Декодеры источников
Отображение данных

4. Структура канального кодирования и модуляции

Адаптация входного потока
Рандомизация (скремблирование)
Помехоустойчивое кодирование (FEC)
Перемежение
Отображение данных на ячейки
модуляции
• Модуляция несущей (несущих)
• Формирование временного сигнала

5. Мультиплексирование данных в цифровом телевидении

MPEG-2 TS
GSE
Пакетная передача данных
Неструктурированный поток данных

6. Мультиплексирование данных в стандарте MPEG-2

International Standard ISO/IEC 13818-1
ITU-T Recommendation H.222.0

7. Кодирование движущихся изображений и связанной с ними звуковой информации: Системная часть

8. Кодирование движущихся изображений и связанной с ними звуковой информации: Системная часть

Основные функции системного уровня:
• Синхронизация нескольких сжатых потоков при
декодировании
• Перемешивание нескольких сжатых потоков в
едином потоке
• Инициализация буферизации при запуске
декодирования
• Непрерывное управление буферизацией
• Временная идентификация
• Мультиплексирование и сигнализация различных
компонент в системном потоке

9. Общие сведения

Мультиплексированный битовый поток – это либо Транспортный поток, либо
Программный поток. Кроме того в стандарте описаны элементарный поток и
пакетизированный элементарный поток
Оба типа потоков состоят из PES-пакетов (packetized elementary stream) и пакетов,
содержащих другую необходимую информацию
Оба типа потоков поддерживают мультиплексирование сжатых видео и аудио
потоков (и других данных) одной программы с общей временной базой
Транспортный поток также поддерживает возможность мультиплексирования сжатых
видео и аудио потоков нескольких программ с независимыми временными базами
Программный поток более подходит для сред передачи и хранения «почти без
ошибок», а транспортный поток предназначен для сред передачи с ошибками
Мультиплексированный битовый поток построен из двух уровней: внешнего
системного и внутреннего уровня компрессии. Системный уровень обеспечивает
функции, необходимые для использования одного или нескольких
компрессированных потоков данных в системе. Кодирование видео и звука
определяется соответствующими стандартами, а кодирование других типов данных
не определяется этими стандартами, но поддерживается на системном уровне

10. Общие сведения

11. Структура ПЭП пакета

12. Структура ПЭП пакета

1. [packet_start_code_prefix, 24 бита] Старт-код начала пакета. Содержит
зарезервированное значение 0b000000000000000000000001 (0x000001).
2. [stream_id, 8 бит] Идентификатор ES потока, определяющий его тип и
номер. Номер потока может принимать любое значение, с учетом
зарезервированных, приведенных в [16: 2.5.3.6, table 2-24].
3. [PES_packet_length, 16 бит] Длина пакета в байтах, начиная с первого бита
следующего поля и заканчивая последним битом текущего пакета.
4. Дополнительные поля заголовка пакета (необязательны).
5. [stuffing_bytes, переменная длина] Байты стаффинга (0xFF),
предназначенные для дополнения пакета до требуемой длины. Допускается
использование не более 32 стаффинговых байтов в заголовке пакета.

13. Структура ПЭП пакета. Часть 1. Дополнительные поля заголовка пакета.

4.1. Фиксированное значение 0b10
4.2. [PES_scrambling_control, 2 бита] Поле управления скремблированием ПЭП пакета. Указывает
режим скремблирования полезной нагрузки пакета (табл. 2.2). Заголовок пакета при этом не
скремблируется
4.3. [PES_priority, 1 бит] Приоритет данных, содержащихся в поле полезной нагрузки ПЭП пакета.
Значение 0b1 свидетельствует о высоком приоритете. Данное поле может быть использовано при
мультиплексировании
4.4. [data_alignment_indicator, 1 бит] Индикатор выравнивания первого старт-кода полезной
нагрузки
4.5. [copyright, 1 бит] Флаг, указывающий, защищено содержимое пакета авторским правом
(значение 0b1) или нет (0b0)
4.6. [original_or_copy, 1 бит] Флаг, указывающий на передачу в полезной нагрузке пакета
оригинального контента (0b1) или его копии (0b0)
4.7. 6 ФЛАГОВ, указывающих на наличие (значение 0b1) или отсутствие (0b0) «необязательных
полей»
4.8. [PES_header_data_length, 8 бит] Длина заголовка пакета (вместе с байтами стаффинга) в байтах
4.9. «Необязательные поля»

14. Структура ПЭП пакета. Часть 2. 4.7. Дополнительные поля

4.7.1. [PTS_DTS_flags, 2 бита] 2 флага, указывающих на наличие полей, содержащих
временные метки PTS (первый бит) и DTS (второй бит). Значение флага 0b01 недопустимо
4.7.2. [ESCR_flag, 1 бит] Флаг, указывающий на наличие полей ESCR (англ. Elementary Stream
Clock Reference): ESCR_base и ESCR_extension
4.7.3. [ES_rate_flag, 1 бит] Флаг, указывающий на наличие поля скорости элементарного
потока ES_rate
4.7.4. [DSM_trick_mode_flag, 1 бит] Флаг, указывающий на наличие поля trick_mode_control
4.7.5. [additional_copy_info_flag, 1 бит] Флаг, указывающий на наличие поля
additional_copy_info с дополнительной информацией об авторских правах
4.7.6. [PES_CRC_flag, 16 бит] Флаг, указывающий на наличие поля PES_CRC, содержащего
контрольную сумму полезной нагрузки пакета.

15. Структура ПЭП пакета. Часть 3. 4.9 Необязательные поля.

4.9.1. [presentation_time_stamp, 33 бита] Поле, содержащее временную метку PTS воспроизведения декодером кадра
4.9.2. [decoding_time_stamp, 33 бита] Поле, содержащее временную метку DTS декодирования декодером кадра
4.9.3. [ESCR_base, 33 бита] Метка времени, определяющая время поступления последнего байта текущего поля на
вход эталонного системного декодера STD (англ. System Target Decoder) ПЭП потоков (P-STD). 4.9.4. [ESCR_extension, 9
бит] Поле расширения, используемое для обеспечения обратной совместимости со стандартом MPEG-1
4.9.5. [ES_rate, 22 бита] Обязательное поле, определяющее скорость элементарного потока для текущего и всех
последующих пакетов данного потока, пока оно не будет переопределено. Данное значение используется для
определения времени поступления пакета на вход P-STD декодера
4.9.6. [DSM_trick_mode, 8 бит] Поле, определяющее режим trick mode видеопотока (см. [16: 2.4.3.7, table 2-9]). Оно
определено только для элементарных потоков, содержащих видеоинформацию
4.9.7. [additional_copy_info, 7 бит] Поле с дополнительной информацией об авторских правах
4.9.8. [PES_CRC, 16 бит] Контрольная сумма полезной нагрузки ПЭП пакета. Используется многочлен вида: x16 + x12 +
x5 + 1. 4.9.9. Дополнительные поля, в данной работе не рассматриваемые

16. Общие сведения (продолжение)

Оба типа потоков обеспечивают синтаксис кодирования, который
необходим и достаточен для синхронизации декодирования и
воспроизведения видео и аудиоинформации, гарантируя, что буферы
данных в декодере не переполняются и не опустошаются
Синтаксис включает временные метки декодирования и воспроизведения
(DTS, PTS) кодированных видео и звука, а также временные метки,
относящиеся к передаче самого потока данных (SCR, PCR)
Оба типа потока данных – пакетно-ориентированные мультиплексоры
Программный поток позволяет комбинировать один или несколько потоков
PES-пакетов с общей временной базой в единый поток
Пакеты программного потока могут иметь переменный и сравнительно
большой размер
Транспортный поток объединяет одну или несколько программ с одной или
несколькими независимыми временными базами в единый поток
Размер транспортного пакета – 188 байт
Системная спецификация не описывает архитектуру или реализацию
кодеров, декодеров, мультиплексоров, демультиплексоров, но налагает
функциональные ограничения и ограничения по производительности на
них (например, кодер должен обеспечивать заданную минимальную
точность системных часов)

17. Структура потока

18. Транспортный поток

• Предназначен для передачи или хранения данных в средах, в
которых возможны существенные ошибки (битовые ошибки или
потери пакетов)
• Скорость потока может быть фиксированной или переменной.
Скорость определяется значениями и положением PCR (Program
Clock Reference)
• Транспортный поток может быть построен из элементарных потоков
данных, из программных потоков, из транспортных потоков, в свою
очередь состоящих из нескольких программ
• Транспортный поток построен так, чтобы минимизировать сложность
ряда операций:
– Получение кодированных данных одной программы, их декодирование
и воспроизведение
– Извлечение пакетов одной или нескольких программ и создание ТП с
этими программами
– Извлечение контента одной программы и создание программного
потока с этой программой
– Создание ТП из программного потока для передачи через среду с
потерями и извлечение программного потока

19. Транспортный поток

20. Операции с потоками

Временная модель
• Задержка от входа кодера (захвата данных) до
выхода декодера (их воспроизведения) постоянна –
это сумма времени кодирования, буферизации на
кодере, мультиплексирования, передачи или
хранения, демультиплексирования, буферизации на
декодере, декодирования и воспроизведения
• Все кадры видео и отсчеты звука представляются
ровно один раз (если обратное не оговорено при
кодировании специально), и межкадровые
интервалы и скорости записи и воспроизведения
звука на декодере и на кодере абсолютно
одинаковы

21. Операции с потоками (продолжение)

Логическое строение транспортного
потока MPEG-2 при ТВ вещании
• При трансляции ТВ сигнала несколько сюжетов
образуют передачу
• Последовательность передач с расписанием
составляют программу
• Одна или несколько программ укладываются в
мультиплекс, доставляются на передающую
систему, которая передает мультиплекспакет
телезрителям
• Система ограничения доступа следит за тем, чтобы
конкретный телезритель мог получить доступ
только к разрешенному пакету программ

22. Временная модель

Физическое строение
транспортного потока MPEG-2

23. Логическое строение транспортного потока MPEG-2 при ТВ вещании

Физическое строение транспортного потока
MPEG-2. Часть 1
1. [sync_byte, 8 бит] Байт синхронизации, содержащий фиксированное
шестнадцатеричное число 0x47 (0b 0100 0111)
2. [transport_error_indicator, 1 бит] Флаг-указатель ошибки передачи пакета. Значение 0b1
свидетельствует о наличии неисправляемой ошибки, возникшей в процессе его
передачи
3. [payload_unit_start_indicator, 1 бит] Флаг-указатель начала структурной единицы (ПЭП
пакета или секции таблиц сервисной информации - PSI). Принимает значение 0b1,
если поле полезной нагрузки TS пакета начинается с первого бита структурной
единицы и 0b0 - в противном случае
4. [transport_priority, 1 бит] Флаг-указатель приоритета данных, содержащихся в поле
полезной нагрузки TS пакета. Значение 0b1 свидетельствует о высоком приоритете
5. [PID, 13 бит] Идентификатор пакета (англ. Packet identifier), предназначенный для
определения потока данных, к которому принадлежит данный пакет, что позволяет
демультиплексору восстанавливать исходные потоки. Всего возможно 8192 значения
PID, 16 из которых зарезервированы на системные цели, остальные могут
присваиваться потокам произвольно, за исключением случаев, когда его битовая
запись содержит в себе битовую запись байта синхронизации.

24. Физическое строение транспортного потока MPEG-2

Физическое строение транспортного потока
MPEG-2. Часть 2
6. [transport_scrambling_control, 2 бита] Указатель скремблирования – флаг,
указывающий режим скремблирования TS пакета
7. [adaptation_field_control, 2 бита] Индикатор наличия или отсутствия полей
адаптации 9.1-9.6 в поле полезной нагрузки пакета. Поля адаптации
предназначены для передачи управляющей и вспомогательной информации,
такой как PSI (англ. Program Specific Information), сигналов синхронизации и
проч., а также частных пользовательских данных
8. [continuity_counter, 4 бита] Счетчик непрерывности, предназначенный для
определения факта потери пакета при передаче. Он увеличивается на
единицу при поступлении каждого последующего пакета с определенным
значением PID и обнуляется после поступления 15 пакета. Обнаружив потерю
пакета, принимающая сторона может принять меры по его замене, если этого
позволяют временные характеристики
9. Поле адаптации, содержащее дополнительные необязательные поля.

25. Физическое строение транспортного потока MPEG-2. Часть 1

Физическое строение транспортного потока MPEG-2.
Часть 3.
Поля адаптации
9.1 [adaptation_field_length, 8 бит] Указатель длины поля в байтах
9.2. [discontinuity_indicator, 1 бит] Указатель непрерывности базового
системного времени. Значение 0b1 свидетельствует об изменении базы
отсчета базового системного времени или о разрыве значения поля
continuity_counter
9.3. [random_access_indicator, 1 бит] Указатель случайного доступа
9.4. [elementary_stream_priority_indicator, 1 бит] Указатель приоритета данных
элементарного потока. Значение 0b1 свидетельствует о высоком приоритете
элементарного потока, составляющего данный транспортный пакет
9.5. Пять флагов, указывающих на наличие (0b1) или отсутствие (0b0) полей
9.6
9.6 Дополнительные поля OPTIONAL_FIELDS

26. Физическое строение транспортного потока MPEG-2. Часть 2

Физическое строение транспортного потока MPEG-2. Часть 4.
ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ПОЛЯ OPTIONAL_FIELDS
9.6.1. [PCR_fields, 42 бита] Поле-ссылка на системные программные часы
PCR (англ. Program Clock Reference, реже – Master Clock)
9.6.2. [OPCR_fields, 42 бита] Поле-ссылка OPCR (англ. Original Program Clock
Reference), являющееся копией PCR исходного SPTS потока. Используется
при ремультиплексировании SPTS потоков. Данное поле присутствует при
наличии поля PCR_ fields
9.6.3. [splice_countdown, 8 бит] Указатель количества транспортных пакетов с
одинаковым значением PID до точки стыковки
9.6.4. [transport_private_data_lenght, 8 бит] Указатель длины поля 9.6.5 в байтах
9.6.5. [transport_private_data, переменная длина] Поле с частными
пользовательскими данными
9.6.6. [adaption_field_extension_fields, 8 бит] Указатель длины расширения поля
адаптации в байтах
9.6.7. Дополнительные служебные данные

27. Физическое строение транспортного потока MPEG-2. Часть 3. Поля адаптации

Протокол
Generic Stream Encapsulation
ETSI TS 102 606
V1.1.1 (2007-10)

28. Физическое строение транспортного потока MPEG-2. Часть 4. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ПОЛЯ OPTIONAL_FIELDS

Протокол GSE
Протокол GSE (Generic Stream Encapsulation) позволяет эффективно
инкапсулировать пакеты IP и другие пакеты сетевого уровня для передачи
на «обобщенном» физическом уровне. Такой «обобщенный» физический
уровень представляет собой режим транспорта, который позволяет
переносить последовательности бит данных или пакеты данных,
возможно сгруппированные в кадры данных, но без специальных
временных ограничений.
Первое поколение стандартов DVB поддерживало только передачу
данных с использованием MPEG-2 TS. MPE (Multi Protocol Encapsulation,
ETSI EN 301 192) – стандарт DVB для инкапсуляции аудио/видео и другого
контента в пакеты MPEG-2 TS. Второе поколение стандартов DVB сохраняет
обратную совместимость для переноса пакетов MPEG-2 TS, а также
позволяет передавать произвольные пакеты переменной длины (Generic
Streams, GS).

29. Протокол Generic Stream Encapsulation

Протокол GSE
• Протокол GSE был задуман как уровень адаптации,
обеспечивающий функции инкапсуляции и фрагментации для
пакетов сетевого уровня. GSE обеспечивает эффективную
инкапсуляцию IP датаграмм в пакетах переменной длины, которые
затем напрямую упаковываются на физическом уровне в кадры
данных.
• GSE максимизирует эффективность передачи IP датаграмм,
уменьшая размер заголовков в 2-3 раза по сравнению с
использованием протокола MPE через MPEG-TS. Это достигается
без ущерба для функциональности, обеспечиваемой протоколом,
за счет пакетов переменной длины, удобных для IP трафика.
Например, в интерактивной системе DVB-S2 размер заголовков
уменьшается в среднем примерно с 10% для MPE/MPEG-TS до 2-3%
для GSE. Таким образом общая полезная пропускная способность
увеличивается примерно на 5-15%. Реальный выигрыш, конечно,
зависит от конкретных характеристик системы и трафика.

30. Протокол GSE

• В дополнение к уменьшению размера заголовков GSE
обеспечивает более эффективную работу для интерактивных
систем, которые используют передовые методики физического
уровня, как, например, ACM - адаптивное кодирование и
модуляция. Переменная скорость передачи в канале, присущая
ACM, делает формат GSE более удобным, чем MPEG-2 TS. GSE
обеспечивает методы гибкой фрагментации и инкапсуляции,
которые позволяют использовать «умный» планировщик,
оптимизирующий производительность системы как с помощью
увеличения общей пропускной способности, таки и уменьшая
среднюю задержку пакетов при передаче. В дополнение
гибкость GSE приводит к уменьшению потерь пакетов при
замираниях, так как позволяет планировщику на передатчике
динамически менять параметры передачи (например, тип
модуляции, скорость канального кодирования) для
определенных пакетов сетевого уровня.

31. Протокол GSE

GSE также обеспечивает дополнительные возможности, которые
увеличивают гибкость и применимость протокола. Основные
функции/характеристики протокола GSE:
1) Поддерживает инкапсуляцию множества протоколов (IPv4, IPv6, MPEG,
ATM, Ethernet, 802.1pQ VLANs и др.).
2) Прозрачен для функций сетевого уровня, включая кодирование IP и
сжатие заголовков IP.
3) Поддерживает несколько режимов адресации: 6-байтовый MAC-адрес
(включая мультикаст и юникаст), безадресный режим MAC,
опциональный режим 3-хбайтного адреса.
4) Механизм передачи в кадрах данных фрагментированных IP
датаграмм или других пакетов сетевого уровня для поддержки
ACM/VCM.
5) Поддерживает аппаратную фильтрацию.
6) Расширяемость: дополнительные протоколы связи подключаются с
помощью уникальных значений типа протокола (например,
протоколы безопасности, компрессия IP заголовков и пр.).
7) Низкая сложность протокола в целом.

32. Протокол GSE

Инкапсуляция GSE в стеке протоколов DVB

33. Протокол GSE

Формат заголовка GSE

34. Инкапсуляция GSE в стеке протоколов DVB

Системы цифрового ТВ вещания
• ATSC (advanced television systems committee) – 1996,
принят в США, Канаде, Мексике
• DVB (digital video broadcast) – 1997, принят в
Европе, России, Австралии, Новая Зеландия, ЮАР,
Египте
• ISDB (integrated services digital broadcasting) – 1997,
принят в Японии, Бразилии (SBTVD – бразильская
версия стандарта ISDB)
• DTMB (digital terrestrial multimedia broadcast) –
2006, принят В Китае

35. Формат заголовка GSE

Системы цифрового ТВ вещания

36. Системы цифрового ТВ вещания

Семейство стандартов DVB (1)
CD версии 12.0, сентябрь 2009 – 167 документов
• Передача (30)
–
–
–
–
–
–
–
–
DVB-S, DVB-S2 (satellite, спутниковое вещание)
DVB-C, DVB-C2 (cable, кабельное вещание)
DVB-T, DVB-T2 (terrestrial, наземное вещание)
DVB-CS (SMATV, satellite master antenna television, система распределения
ТВ и звуковых сигналов для домашних хозяйств, расположенных в одном
или соседних домах)
DVB-H (handheld, вещание для ручных устройств)
DVB-SH (satellite services for handheld devices)
DVB-MDS (MVDS, multipoint video distribution systems, > 10 ГГц; MMDS,
microwave multipoint distribution systems, < 10 ГГц)
DVB-DSNG (digital satellite news gathering and other contribution applications)

37. Системы цифрового ТВ вещания

Семейство стандартов DVB (2)
• Мультиплексирование (17)
–
–
–
–
–
–
–
–
DVB-SI (service information)
DVB-DATA (data broadcasting)
DVB-SSU (system software update)
DVB-SRM (system renewability messages)
DVB-CMT (XML and classification schemes)
DVB-TVA (carriage and signalling of TV-Anytime information)
DVB-GSE (Generic Stream Encapsulation)
DVB-FF (File Format Specification for the Storage and Playback)
• Кодирование источника (5) (DVB-MPEG, use of Video and Audio
Coding in Broadcasting applications based on the MPEG-2 TS)
• Субтитры (1) (DVB-SUB)

38. Семейство стандартов DVB (1)

Семейство стандартов DVB (3)
• Интерактивность (16) (DVB-NIP, RCC, RCP, RCD, RCL, RCG, RCCS, RCS,
RCT, RCGPRS)
• Middleware (23) (Multimedia Home Platform, MHP; Globally Executable
MHP, GEM; Portable Content Format , PCF)
• Content Protection & Copy Management (15) (DVB-CPCM)
• Интерфейсы (11) (DVB-PDH, SDH, ATM, HAN, HLN, CI, PI, IRDI)
• Использование Интернет-протокола (34) (в том числе DVB-IPTV,
DVB-IPDC)
• Условный доступ (6) (conditional access)
– DVB-CSA (Common Scrambling Algorithm)
– DVB-SIM (SimulCrypt)
• Измерения (9) (DVB-M)

39. Семейство стандартов DVB (2)

Система передачи данных

40. Семейство стандартов DVB (3)

Стандарт DVB-S (1)
• Система включает следующие этапы обработки:
– Адаптация транспортного потока и рандомизация для
равномерного распределения энергии
– Внешнее кодирование (кодер Рида-Соломона)
– Внешнее перемежение
– Внутренне кодирование (punctured convolutional code)
– Формирование полосы сигнала (baseband shaping) для модуляции
– Модуляция
• Система оптимизирована для использования одной несущей на
транспондер и мультиплексирования с временным разделением (Time
Division Multiplex, TDM)
• Возможно использование мультиплексирование с частотным
разделением (FDM) на множестве несущих

41. Система передачи данных

Стандарт DVB-S (2)
Если отношение сигнал/шум и сигнал/помеха принимаемого сигнала
выше порогового значения, то помехоустойчивое кодирование (FEC) в
системе должно обеспечивать «квазибезошибочный» (QEF) прием, то
есть менее одной неисправленной ошибки в час, что соответствует
BER = 10-10 – 10-11 на входе демультиплексора ТП MPEG-2

42. Стандарт DVB-S (1)

Стандарт DVB-S (3)
Формирование полосы сигнала и модуляция

43. Стандарт DVB-S (2)

Стандарт DVB-S (4)
До модуляции сигналы I и Q должны быть отфильтрованы
косинусквадратичным фильтром с параметром спада = 0,35

44. Стандарт DVB-S (3)

Стандарт DVB-S (5)
Полезная скорость передачи в зависимости от полосы транспондера
RU – полезная скорость передачи
RS – символьная скорость соответствует полосе модулированного
сигнала по уровню -3 дБ

45. Стандарт DVB-S (4)

Стандарт DVB-T (1)
канальное кодирование и модуляция для цифровых многопрограммных
ТВ систем пониженного, стандартного, повышенного и высокого
разрешения (LDTV, SDTV, EDTV, HDTV)
• Система определяет функциональность блока оборудования,
осуществляющего адаптацию ТВ сигнала от выхода транспортного
мультиплексора MPEG-2 к характеристикам наземного канала
распространения
• Система включает следующие этапы обработки:
– Адаптация транспортного потока и рандомизация для
равномерного распределения энергии
– Внешнее кодирование (кодер Рида-Соломона)
– Внешнее перемежение
– Внутренне кодирование (punctured convolutional code)
– Внутренне перемежение
– Отображение и модуляция
– OFDM

46. Стандарт DVB-S (5)

Стандарт DVB-T (2)
Так как система создана для ЦНТВ и должна работать в полосах
спектра МВ и ДВМ (VHF/UHF), выделенных для передачи аналогового
ТВ, она должна обеспечивать достаточную степень защиты от
интерференции (соканальной и соседнего канала), как аналоговых,
так и цифровых служб, должна обладать высокой спектральной
эффективностью (включая поддержку одночастотных сетей)
Система определена для стандартных в телевидении полос каналов
вещания – 6, 7 и 8 МГц. Параметры для всех полос одинаковы, кроме
«элементарного периода» Т. Также добавлена «нетрадиционная»
полоса 5 МГц
Внешнее кодирование и внешнее перемежение такое же, как в DVB-S
и DVB-C
Внутренне кодирование такое же, как в DVB-S

47. Стандарт DVB-T (1) канальное кодирование и модуляция для цифровых многопрограммных ТВ систем пониженного, стандартного,

Стандарт DVB-T (3)
Два базовых режима:
– 2К – более подходит для одного передатчика или малой SFN с
ограниченным расстоянием между передатчиками
– 8К – может использоваться как для одного передатчика, так и для
малых и больших SFN
Дополнительный режим 4К (для систем DVB-H)

48. Стандарт DVB-T (2)

Стандарт DVB-T (4)

49. Стандарт DVB-T (3)

DVB-T - рандомизация
• Порождающий полином PRBS: 1 + x14 + x15
• Инициализация – каждые 8 ТП
• Первый синхробайт группы из 8 ТП инвертируется: 0х47 ->
0xB8 (адаптация)
• Синхробайты не рандомизируются

50. Стандарт DVB-T (4)

DVB-T – адаптация, рандомизация, внешнее
кодирование, внешняя компоновка
а) пакет мультиплексированных данных MPEG-2
б) рандомизированные байты данных
в) рандомизированные байты данных, дополненные пакетами РидаСоломона
г) структура данных после внешней компоновки (степень
перемешивания I = 12 байт)

51. DVB-T - рандомизация

DVB-T – внешнее кодирование и
внешнее перемежение
• Укороченный код Рида-Соломона RS(204, 188, t=8), получен
из систематического кода RS(255, 239, t=8)
• Сверточное побайтовое перемежение с глубиной I = 12
M = N/I = 17, N = 204

52. DVB-T – адаптация, рандомизация, внешнее кодирование, внешняя компоновка

DVB-T – внешнее перемежение

53. DVB-T – внешнее кодирование и внешнее перемежение

DVB-T – внешнее перемежение

54. DVB-T – внешнее перемежение

DVB-T – внутреннее кодирование
• Материнский
сверточный код со
скоростью 1/2 и 64
состояниями
• Скорости кода:
1/2,
2/3,
3/4,
5/6,
7/8

55. DVB-T – внешнее перемежение

DVB-T – внутреннее перемежение (1)
Демультиплексирование на
v бит (2, 4 или 6)
Битовое перемежение
– Размер блока – 126 бит
– Перемежение – 12 раз на
символ OFDM в режиме 2К и
48 раз в режиме 8К
– Функции перемежения
разные для 6 перемежителей

56. DVB-T – внутреннее кодирование

DVB-T – созвездия сигнала и
отображение (2)
=2
=4

57. DVB-T – внутреннее перемежение (1)

DVB-T – внутреннее перемежение (2)
Символьное перемежение
– Отображение v-битовых слов на полезные несущие в символе OFDM
– Режим 2К – 1512 активных несущих, размер блока – 1512 символов – 12 групп из
126 слов битового перемежителя
– Режим 8К – 6048 активных несущих , размер блока – 6048 символов – 48 групп из
126 слов битового перемежителя
Режим 2К
Режим 8К

58. DVB-T – созвездия сигнала и отображение (2)

DVB-T – созвездия сигнала и
отображение (1)
• Модуляция: QPSK, 16-QAM, 64-QAM, неоднородная 16QAM ( = 2, = 4), неоднородная 64-QAM ( = 2, = 4)
• Отображение Грея

59. DVB-T – внутреннее перемежение (2)

DVB-T – кадровая структура OFDM (1)
Длительность кадра - TF
В кадре – 68 символов
В суперкадре – 4 кадра
В каждом символе – К несущих
– К = 6817 для режима 8К
– К = 1705 для режима 2К
Длительность символа TS = TU +
Защитный интервал – циклическое продолжение полезной части
символа, вводится перед ней
Все символы содержат данные и опорную информацию
Символы состоят из ячеек, каждая из которых соответствует одной
несущей
Кроме полезных данных кадр OFDM содержит рассеянные и
повторяющиеся пилотные несущие и несущие ПСП (TPS)

60. DVB-T – созвездия сигнала и отображение (1)

DVB-T – кадровая структура OFDM (2)
Пилотные несущие используются для кадровой, частотной,
временной синхронизации, для оценки характеристики канала,
идентификации режима передачи, для отслеживания фазового шума
Расстояние между соседними несущими – 1/TU
Элементарный период Т – 7/64 мкс (8 МГц), 1/8 мкс (7 МГц), 7/48 мкс
(6 МГц)

61. DVB-T – кадровая структура OFDM (1)

DVB-T – кадровая структура OFDM (3)
Для канала 8МГц

62. DVB-T – кадровая структура OFDM (2)

DVB-T – кадровая структура OFDM (4)
Опорные сигналы
• Различные ячейки в пределах кадра OFDM модулируются с опорной
информацией, переданное значение которой известно приемнику
• Ячейки, содержащие опорную информацию, передаются на
"усиленном" уровне мощности
• Информация в этих ячейках передается в виде рассеянных или
повторяющихся пилотных ячеек
• Каждая повторяющаяся пилотная ячейка совпадает с рассеянной
пилотной ячейкой каждого четвертого символа
• Количество несущих, соответствующее передаче полезных данных,
остается постоянным от символа к символу: в режиме 2k — 1512
несущих, и в режиме 8k — 6048 несущих
• Значение рассеянной или повторяющейся пилотной информации
вычисляется из PRBS, которая представляет собой ряды значений, по
одному на каждую из переданных несущих

63. DVB-T – кадровая структура OFDM (3)

DVB-T – кадровая структура OFDM (5)
Опорные сигналы
• Рассеянные пилотные несущие:
{k = Kmin + 3 x (l mod 4) + 12p | p - неотрицательное целое, k [Kmin; Kmax]}
• Повторяющиеся пилотные несущие: 177 (режим 8К), 45 (режим 2К)

64. DVB-T – кадровая структура OFDM (4)

DVB-T – кадровая структура OFDM (5)
Transmission Parameter Signalling (TPS)
• Несущие TPS предназначены для передачи параметров канального
кодирования и модуляции
• TPS передается параллельно на 17 несущих TPS в режиме 2К и на 68
несущих в режиме 8К
• Каждая несущая TPS в одном и том же символе передает один и тот же
дифференциально кодированный информационный бит
• Несущие TPS передают следующую информацию
–
–
–
–
–
–
модуляцию, включая значение созвездия QAM
информацию об иерархии
защитный интервал
скорости внутреннего кода
режим передачи (2К или 8К)
номер кадра в суперкадре
Каждый блок TPS (соответствующий одному кадру OFDM) содержит 68 бит
(1 бит инициализации, 16 синхронизирующих бит, 37 информационных бит (из них
14 зарезервированы), 14 избыточных бит для защиты от ошибок)

65. DVB-T – кадровая структура OFDM (5)

DVB-T – количество пакетов RS в
суперкадре OFDM

66. DVB-T – кадровая структура OFDM (5)

DVB-T – полезная скорость битового
потока (Мбит/сек)

67. DVB-T – количество пакетов RS в суперкадре OFDM

DVB-T – характеристики спектра
Теоретический спектр передаваемого сигнала DVB
для защитного интервала 1/4 и полосы канала 8МГц

68. DVB-T – полезная скорость битового потока (Мбит/сек)

Стандарт DVB-С (1)
Система включает следующие этапы обработки:
– Адаптация транспортного потока и рандомизация для
равномерного распределения энергии
– Внешнее кодирование (кодер Рида-Соломона)
– Внешнее перемежение
– Отображение байт на QAM-символы
– Дифференциальное кодирование двух старших бит (созвездие,
инвариантное к повороту)
– Формирование полосы сигнала (baseband shaping) для модуляции
– Модуляция 16, 32, 64, 128, 256 QAM

69. DVB-T – характеристики спектра

Стандарт DVB-С (2)

70. Стандарт DVB-С (1)

Стандарт DVB-С (3)

71. Стандарт DVB-С (2)

Стандарт DVB-С (4)
До модуляции сигналы I и Q должны быть отфильтрованы
косинусквадратичным фильтром с параметром спада = 0,15

72. Стандарт DVB-С (3)

Стандарт DVB-C (4)
• RU – полезная скорость передачи