Обзор системы

Общая модель системы T2 представлена на рисунке 1. Вход(ы) системы может быть одним или несколькими транспортными потоками MPEG-2 [i.1] и/или одним или несколькими общими потоками [i.2]. Входной препроцессор, который не является частью системы T2, может включать в себя сплиттер сервисов или демультиплексор транспортных потоков (TS) для разделения сервисов на входы системы T2, которые являются одним или несколькими логическими потоками данных. После чего эти потоки переносятся в отдельных каналах физического уровня (PLP).

Выход системы — это, как правило, один сигнал для передачи по одному RF каналу. Опционально, система может создать второй набор выходных сигналов, которые должны быть переданы на второй набор антенн в так называемом режиме передачи MISO.

Версии 1.1.1 и 1.2.1 данного документа, [i.7] и [i.8], определяли единственный профиль, который включает в себя временное разнесение, но не включает частотно-временное разнесение (TFS). Особенности, которые позволят возможные будущие реализации TFS (для приемников с двумя тюнерами/интерфейсами), могут быть найдены в приложении E. Не предполагается, что приемник с одним тюнером должен поддерживать TFS.

Версия 1.3.1 настоящего документа [i.9] добавляет профиль T2-Lite. Данный профиль предназначен для предоставления возможности реализации простых приемников для приложений с низкой пропускной способностью, таких как мобильное вещание, хотя оно также может быть принято обычными стационарными приемниками. Детальное описание профиля T2-Lite может быть найдено в приложении I. Версия 1.3.1 настоящего документа [i.9] также вводит термин «профиль T2-base» для предыдущего единственного профиля. Профиль T2-base состоит из всех разрешенных конфигураций в соответствии с настоящим документом, за исключением небольшого поднабора конфигураций, которые являются специфическими для профиля T2-Lite, как определено в приложении I. Конфигурация, соответствующая всем требованиям приложения I, — это конфигурация профиля T2-Lite.

T2-сигнал состоит из сигнала, соответствующего определенному профилю (T2-base или T2-Lite), включая элементы FEF. Различные профили могут быть объединены в одном ВЧ сигнале при передаче T2 сигнала, используя один профиль внутри элементов FEF другого T2 сигнала, использующего другой профиль.

Когда T2-сигнал передается с использованием определенного профиля, элементы FEF этого сигнала не должны переносить T2-сигналы, использующие этот же профиль.

В будущем могут быть добавлены и другие профили.

Рисунок 1 — Высокоуровневая блок-схема системы T2

Входные потоки данных подлежат ограничению так, чтобы за время одного кадра физического уровня (T2-кадр) общий объем входных данных (в пересчете на количество производимых ячеек после, если это необходимо, удаления нулевых пакетов, а также после кодирования и модуляции) не превысил доступную пропускную способность T2-кадра (выраженную в ячейках данных и постоянную во времени) для текущих параметров кадра. Как правило, это достигается организацией каналов PLP так, чтобы каналы PLP внутри группы PLP всегда использовали одинаковые модуляцию и кодирование (MODCOD) и глубину перемежения, а также, чтобы одна или несколько групп PLP с одинаковыми MODCOD и глубиной перемежения исходили из одного статически мультиплексированного источника с постоянной скоростью данных. Каждая группа PLP может содержать один общий PLP, но группы PLP не должны содержать PLP, общего для нескольких групп. Когда сигнал DVB-T2 переносит только один PLP, общего PLP нет. Предполагается, что приемник всегда сможет принять один PLP данных, который будет ассоциироваться с общим PLP, если таковой имеется.

В целом, группа статически мультиплексированных сервисов может использовать переменные кодирование и модуляцию (VCM) для различных сервисов при условии, что они создают постоянный общий объем данных (т.е. выраженный в скорости ячеек, включая FEC и модуляцию).

Когда несколько входных транспортных потоков MPEG-2 TS передаются через группу PLP, разделение входных транспортных потоков TS на потоки TSPS (переносимых через PLP данных) и поток TSPSC (переносимый через соответствующий общий PLP), как описано в приложении D, должно выполняться непосредственно перед блоком входной обработки, показанном на рисунке 1. Эта обработка должна рассматриваться как неотъемлемая часть расширенной системы DVB-T2.

Максимальная скорость ввода для любого TS, включая нулевые пакеты, должна быть равна 72 Мбит/с. Максимально достижимая пропускная способность, после удаления нулевых пакетов (если это необходимо), равна более чем 50 Мбит/с (в канале 8МГц). Эти скорости изменены для профиля T2-Lite (смотрите приложение I).

Архитектура системы

Структурная схема системы T2 показана на рисунке 2, который разделен на несколько частей. Рисунок 2(a) показывает входную обработку для входного режима ‘A’ (один PLP), а рисунки 2(b)и 2(c) показывают случай входного режима ‘B’ (несколько PLP). Рисунок 2(d) показывает модуль BICM, и рисунок 2(e) показывает модуль формирователя кадров. Рисунок 2(f) показывает модуль формирования OFDM.

Оставшаяся часть данного документа описывает входной режим ‘B’. Входной режим ‘A’ является просто частным случаем входного режима ‘B’ и представлен на рисунке 2(a) в качестве примера простейшей конфигурации системы DVB-T2. Для простоты, ISSY и внутриполосная сигнализация не показаны, но могут использоваться в режиме с одним PLP, и настоящий документ предписывает их использование в определенных конфигурациях с одним PLP.

Термин «модулятор» используется в настоящем документе для обозначения оборудования, производящего полный процесс модуляции, начинающийся с входных потоков и заканчивающийся сигналом, готовым для переноса вверх по частоте и для дальнейшей передачи, и включающий в себя входной интерфейс, формирование немодулированных кадров BBFRAME и т.д. (т.е. выполняющего адаптацию режима). Однако другие документы могут иногда говорить, что адаптация режима выполняется T2-шлюзом, и в этом контексте термин «модулятор» относится к оборудованию, принимающему на входе кадры BBFRAME и выполняющему далее обработку с помощью модуля адаптации потока. Во избежание путаницы между двумя этими случаями следует проявлять осторожность.

Расчетная производительность

Если принимаемый сигнал выше порога C/N+I, то методика прямой коррекции ошибок (FEC), принятая в системе, призвана обеспечить «псевдобезошибочное качество» (QEF). Определение QEF, принятое для DVB-T2, означает «менее чем одну некорректируемую ошибку на час передачи на уровне декодера одного ТВ сервиса, передаваемого со скоростью 5 Мбит/с», что примерно соответствует вероятности ошибки в пакетах транспортного потока PER -7 перед демультиплексором.

Перевод раздела 4 «DVB-T2 System architecture» стандарта ETSI EN 302 755 версии 1.4.1.

Текст ГОСТ Р 56458-2015 Телевидение вещательное цифровое. Защитные отношения для целей планирования сетей цифрового наземного телевизионного вещания второго поколения (DVB-T2)

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ

Защитные отношения для целей планирования сетей цифрового наземного телевизионного вещания второго поколения (DVB-T2)

ETSI EN 302 755 V1.3.1 (2012-04)

Digital Video Broadcasting (DVB); Frame structure channel coding and modulation for a second generation digital terrestrial television broadcasting system (DVB-T2)

ETSI TS 102 831 V1.2.1 (2012-08)

Digital Video Broadcasting (DVB); Implementation guidelines for a second generation digital terrestrial television broadcasting system (DVB-T2)

Стандарт» иформ 201S

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Автономной некоммерческой организацией «Научно-технический центр информатики» (АНО «НТЦИ»)

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 480 «Связь»

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 15 июня 2015 г. № 679-ст

4 Настоящий стандарт разработан с учетом основных нормативных положений следующих стандартов Европейского института по стандартизации в области телекоммуникаций (ETSI): ЕТСИ ЕН 302 755 V1.3.1 (2012-04) «Телевидение вещательное цифровое. Структура кадра, канальное кодирование и модуляция системы цифрового телевизионного вещания второго поколения (DVB-T2)» [ETSI EN 302 755 V1.3.1 (2012-04) «Digital Video Broadcasting (DVB); Franre structure channel coding and modulation for a second generation digital terrestrial television broadcasting system (DVB-T2)». NEQ); ЕТСИ TC 102 831 V1.2.1 (2012-08) «Телевидение вещательное цифровое. Инструкции по применению системы цифрового телевизионного вещания второго поколения (DVB-T2)» (ETSI TS102 831VI .2.1 (2012-08) «Digital Video Broadcasting (DVB); Implementation guidelines for a second generation digital terrestrial television broadcasting system (DVB-T2)». NEQ]

5 8ВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в ГОСТ Р 1.0—2012 (раздел 8). Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (ло состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе «Национальные стандарты». а официальный текст изменении и поправок — в ежемесячном информационном указателе л Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя *Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомления и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет )

Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ТЕЛЕВИДЕНИЕ ВЕЩАТЕЛЬНОЕ ЦИФРОВОЕ

Защитные отношения для целей планирования сетей цифрового наземного телевизионного

вещания второго поколения (DVB-T2)

Digital video broadcasting.

Protection ratios for second generation digital terrestrial television broadcasting (OV8-T2) networks planning

Дата введения — 2015—09—01

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливают минимально допустимые значения защитных отношений е сетях цифрового наземного телевизионного вещания второго поколения (DVB-T2).

Требования настоящего стандарта следует учитывать при планировании сетей DVB-T2, при испытаниях на этапах разработки и изготовления оборудования DVB-T2, при проведении мероприятий по радиоконтролю на этапах планирования и эксплуатации РЭС.

2 Нормативные ссылки

8 настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 24375—80 Радиосвязь. Термины и определения

ГОСТ Р 52210—2004 Телевидение вещательное цифровое. Термины и определения

ГОСТ Р 53540—2009 Цифровое телевидение. Широкоформатные цифровые системы. Основные параметры. Аналоговые и цифровые представления сигналов. Параллельный цифровой интерфейс

Примечание — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов а информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии а сети Интернет или по ежегодному информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты» за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных а данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять безучета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение. а котором дана ссылка на него, рекомендуется применять а части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины, определения и сокращения

3.1 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 24375. ГОСТ Р 52210. ГОСТ Р 53540. а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1.1 защитное отношение: Минимальное значение отношения уровня полезного сигнала к уровню мешающего сигнала, обычно выражаемое в децибелах, при котором обеспечивается требуемое качество приема.

3.1.2 фиксированный прием: Прием сигнала на фиксированную направленную антенну, установленную:

— для приема в условиях городской застройки — на высоте не менее 2 м от уровня крыши зданий:

— для приема за городом (в сельской местности) — на высоте 10 м от уровня земли.

3.1.3 портативный прием: Неподвижный (стационарный) прием или прием на очень низкой скорости на переносное оборудование двух классов:

• класс А: Портативный прием вне помещений с внешней или интегрированной антенной на высоте не менее 1.5 м от земли, на скорости до 3 км/ч или в стационарном режиме;

— класс В: Портативный прием внутри помещений с внешней или интегрированной антенной на высоте не менее 1.5 мот земли, на скорости до 3 км/ч или в стационарном режиме, на первом этаже в комнате с окном во внешней стене.

Предполагается, что во время трансляции вокруг приемника не перемещаются крупногабаритные объекты.

3.1.4 мобильный прием: Прием сигналов в движущемся транспортном средстве (автомобиль, автобус и т. д.) на перевозимое оборудование двух классов:

— класс С: Прием в движущемся транспортном средстве (автомобиль, автобус и т. д.) на перевозимое оборудование, в котором приемник связан с внешней антенной транспортного средства, расположенной на высоте не менее 1.5 м от земли.

— класс D: Прием в движущемся транспортном средстве (например, автомобиль, автобус и т. д.) на перевозимое оборудование, в котором приемник связан с интегрированной антенной, расположенной на высоте не менее 1.5 м от поверхности земли.

Предполагается, что приемник движется и/или вокруг него перемещаются крупногабаритные объекты.

3.1.5 совмещенныеканалы: Каналы с одинаковыми частотными границами.

3.1.6 перекрывающиеся каналы: Каналы, имеющие общую полосу частот.

3.1.7 смежные каналы: Радиоканалы, полосы частот которых имеют одну общую граничную частоту.

В настоящем стандарте применены следующие сокращения:

БПФ — быстрое преобразование Фурье:

КС6Н — коэффициент стоячей волны по напряжению:

С/Ш — отношение сигнал/шум;

BER — коэффициент битовых ошибок (Bit Error Ratio);

ET3I — Европейский институт по стандартизации в области телекоммуникаций (European Telecommunications Standards Institute);

QAM — квадратурная амплитудная модуляция (Quadrature Amplitude Modulation);

QPSK — четырехпоэиционная фазовая манипуляция (Quadrature Phase Shift Keying).

4 Нормы на защитные отношения

Приведенные ниже значения защитных отношений относятся к частному базовому режиму DVB-T2 с параметрами согласно таблице 1.

Таблице 1— Базовый режим OVB-T2 для измерения защитных отношений

Рубрика: 4. Электротехника

Дата публикации: 03.04.2014

Статья просмотрена: 6485 раз

Библиографическое описание:

Аверченко А. П., Женатов Б. Д., Бессонов В. А. Одночастотные сети в цифровом стандарте DVB-T2 [Текст] // Технические науки: проблемы и перспективы: материалы II Междунар. науч. конф. (г. Санкт-Петербург, апрель 2014 г.). — СПб.: Заневская площадь, 2014. — С. 40-42. — URL https://moluch.ru/conf/tech/archive/89/5495/ (дата обращения: 19.11.2019).

Россия, переходит к цифровому телевизионному вещанию. Изначально была признана целесообразность внедрения в Российской Федерации европейской системы цифрового телевизионного вещания DVB (Digital Video Broadcasting). В 2011 года вышла новая версия стандарта DVB-T2 ETSI EN 302 755 — второе поколение европейского стандарта эфирного цифрового вещания DVB-T. 7 июля 2011г. в Москве на заседании Правительственной комиссии по телерадиовещанию была признана Перспективность внедрения DVB-T2 в России.

Стандарт DVB-T2 способен транслировать самые разные по природе и структуре информационные потоки. Общая схема обработки сигналов в системе DVB-T2 представлена на рисунке 1.

Рис. 1. Схема передающей стороны в системе DVB-T2

В DVB-T2 для организации одночастотных сетей (Single Frequenсу Network — SFN) введен новый режим MISO (multiple input single output — много входов — один выход), который позволяет достичь до 60 % выигрыша в полосе пропускания. При эксплуатации одночастотных сетей даже при сложении синхронизированных сигналов, результирующий спектр COFDM подвержен искажениям (в форме «провалов» огибающей несущих COFDM). Как результат, для компенсации этих искажений, то есть для поддержания требуемого отношения сигнал/шум, необходима более высокая мощность передатчиков. Режим MISO позволяет избежать этих недостатков. Передатчики в одночастотной сети в режиме MISO излучают в точности один и тот же сигнал. Благодаря этому при сложении сигналов с разных передатчиков отсутствуют значительные «провалы» огибающей, и к тому же, не требуется увеличение мощности передатчиков. [1, с. 110]

В данном случае используется несколько передатчиков, покрывающие смежные области, работающие на одной частоте и передающие одинаковые программы. При этом используется всего один канал без взаимного влияния передатчиков друг на друга, что в свою очередь приводит к значительной экономии частотного ресурса. SFN — сеть при использование аналогового вещания реализовать фактически невозможно. Уменьшить интерференцию в аналоговых системах можно используя технологию смещения несущей частоты, однако даже это не избавляет от появления областей существенного влияния соседних каналов, в которых качество сигнала значительно ухудшается даже в случае чрезвычайно хорошо запланированных зон покрытия и применения направленных антенных систем.

При построении цифровой SFN особые требования предъявляются к точности/стабильности частоты. В сетях SFN все передатчики должны быть синхронизированы на одной частоте, что обычно обеспечивается сигналом спутниковой навигационной системы GPS. Сигнал, излучаемый спутниками GPS, может быть получен почти всюду в мире и содержит очень точную информацию времени. Точность/стабильность частоты при этом будет иметь величину порядка ± 0,5 Гц.

Каждый передатчик SFN должен передать тот же самый транспортный поток (TS — цифровой поток данных, содержащий программы) и излучать его синхронно c другими передатчиками. Внутри транспортного потока (при генерации в мультиплексоре) цифровой поток данных разделяют на «мегаструктуры», и в них добавляются данные MIP (пакет инициализации мегаструктуры) для того, чтобы синхронизировать излучение каждого передатчика в сети. Синхронизация достигается благодаря сигналу частотой 1 Гц (1 pps — 1 импульс в секунду), принимаемого приемниками GPS. Что позволяет сигналы всех передатчиков излучать синхронно на одной частоте и иметь одинаковые биты данных.

Для одночастотной сети вещания главным достоинством цифровой модуляции COFDM является успешная борьба с эхосигналами, которые могут возникать из-за отражений от окружающих предметов или при работе нескольких передатчиков на одном и том же радиочастотном канале.

С целью уменьшения взаимного влияния передатчиков в одночастотных сетях вводят защитный интервал. Стандартом DVB-T2 предусмотрено семь возможных вариантов значений защитных интервалов, равных 1/4, 19/256, 1/8, 19/128, 1/16, 1/32, 1/128 длительности активной части символа. Соответствующие абсолютные значения приведены в таблице 46 [1, с.84] для различных режимов 1k, 2k, 4k, 8k, 16k, 32k. Выбор величины защитного интервала определяется территориальным разносом передатчиков в одночастотной сети. Помехоустойчивое кодирование и защитные интервалы снижают информационную скорость передачи, и это следует учитывать при выборе параметров системы.

В DVB-T2 в три раза увеличилось число поднесущих, по сравнению с DVB-T, что позволяет продлить защитный интервал до 532 мкс (вместо 224 мкс, в DVB-T). А как следствие происходит увеличение и максимального расстояния между соседними передатчиками в одночастотной сети, которое приблизительно ровняется 160 км против 67 в первом стандарте. Также отсутствуют задержки в распространении сигнала в сети передатчиков из-за привязки к сигналу в 1 PPS. Вся система может синхронизироваться по глобальному времени (GMT), и задержка может быть больше.

Дополнительная стадия обработки, известная как обработка MISO, позволяет начальным коэффициентам в частотной области быть обработанными модифицированным кодированием Alamouti, которое делит сигнал T2 между двумя группами передатчиков на одной частоте таким образом, что эти две группы не интерферируют друг с другом. Все символы сигнала DVB-T2 могут быть подвергнуты MISO обработке на уровне ячеек. Измененное кодирование Alamouti используется для того, чтобы произвести два набора ячеек данных, за исключением того, что кодирование не поддерживает символ преамбулы P1 и для сигнала произведена соответствующая обработка пилотов. Этот алгоритм обработки сигнала значительно улучшает перекрытие диапазона частот в одночастотных сетях небольшого размера.

В системе DVB-T2 усложнена система перемежения, в неё вводится перемежение по времени, что позволяет увеличить устойчивость сигнала к импульсным помехам, которые характерны для городской местности. Информация перемежается не только внутри одного символа модуляции, но и внутри одного суперкадра. Такая схема перемежения также улучшает работу устройств в одночастотной сети.

В стандарте DVB-T2 появились два режима работы: System A и System B. System A не предусматривает работу сети в SFN-режиме. System В — более сложный режимом работы DVB-T2 передатчика, реализация которого требует использования более сложных технологий и устройств (multi-PLP потоков, T2-Gateway). Именно этот режим и предусматривает создание SFN-сетей. При этом для организации SFN-сетей не требуется такое специализированное устройство, как SFN-адаптер необходимый для построения SVN- сетей на базе модуляторов первого поколения. Его функции включает в себя DVB-T2 Gateway — устройство, на вход которого подаётся MPEG TS, а на выходном интерфейсе T2 Modulator Interface (T2-MI) формируется выходной multi-PLP поток. T2-MI — это интерфейс, предназначенный для передачи информации от T2 Gateway к модуляторам, представлен на рисунке 2.

T2-MI специально разработанный интерфейс для того, чтобы модулятор мог работать с технологией multi-PLP. T2-MI-пакеты содержат в себе транспортные потоки и всю необходимую информацию для синхронной работы модуляторов. В определённых местах T2-MI-пакетов содержится вся необходимая информация для передатчиков по режимам работы передатчиков и их параметрам. Параметры работы передатчиков могут быть указаны для каждого передатчика в отдельности. Генерация потока T2-MI происходит следующим образом: каждый раз, когда расположение BB-кадра (BaseBand Frame) определено, он может быть вставлен в T2-MI-пакет с соответствующей информацией в заголовке и немедленно отправлен через T2-MI-интерфейс. BB-кадр — это основная единица в логической кадровой структуре DVB-T2. В BB-кадре может содержаться любое наполнение и/или внутренняя сигнализация.

При создании одночастотной сети на базе DVB-T2 максимально допустимое расстояние между соседними передатчиками возросло с 67 до 160 км. Все передатчики должны быть синхронизированы приемниками GPS. Требования к стабильности частоты сигнала передатчиков: ± 0,5 Гц. Благодаря системе MISO улучшаются условия приёма в зонах с одинаковыми расстояниями до соседних передатчиков, что обуславливает возникновение селективных по частоте замираний. Таким образом, используя вышеперечисленные особенности, можно создавать более эффективные одночастотные-сети и использовать их более гибко.

1. ETSI EN 302 755 V1.2.1 (2011–02) Цифровые системы (DVB-T2) для телевидения радиовещания и передачи данных.

2. W. Zirwas «Single Frequency Network Concepts for cellular OFDM Radio Systems»

3. DVB Fact Sheet — DVB-T2–2nd Generation Terrestrial Broadcasting, April 2009