Информация взята с сайта Кафедры телевидения имени С.И. Катаева
Московского Технического Университета Связи и Информатики.Коржихин Е.О.
ОСОБЕННОСТИ ПОСТРОЕНИЯ ОДНОЧАСТОТНЫХ СЕТЕЙ В
НОВОМ СТАНДАРТЕ ЦИФРОВОГО ВЕЩАНИЯ DVB-T2
Аннотация. Одночастотная сеть (SFN) – сеть передающих станций, в которой вещание
осуществляется на одной частоте. Данная технология позволяет использовать множество
передатчиков, работающих на одной частоте и покрывающих смежные области. При этом
использование одного частотного канала происходит без существенного взаимного влияния
передатчиков друг на друга из-за технологических особенностей системы DVB-T. В докладе
проведён сравнительный анализ двух систем наземного цифрового телевизионного вещания –
DVB-T и DVB-T2, даны пояснительные рисунки принципов построения одночастотных сетей.
В 2009 году консорциум DVB выпустил новый стандарт наземного эфирного цифрового
телевидения, который называется DVB-T2. Эта спецификация позволяет получить более
высокую полезную скорость передачи в стандартной полосе эфирного ТВ вещания в среднем
на 30...60 %, по сравнению с предшественником DVB-T. Величина выигрыша зависит от
конкретных режимов модуляции и варианта построения вещательной сети. Максимальный
такой выигрыш будет достигнут в одночастотных сетях.
Модификация DVB-T2 является идеальным решением, предоставляющим высокий
уровень устойчивости сигнала и обеспечивающая необходимое увеличение пропускной
способности, при сохранении существующей инфраструктуры антенн. У DVB-T2 имеется
несколько существенных отличий от DVB-T. Например, для инкапсуляции видеопотока
может применяться не только транспортный поток MPEG-2, но и транспортный поток общего
назначения (GTS- generic transport stream). В GTS используется переменный размер пакета
вместо фиксированного, применяемого в MPEG-2. Это позволяет снизить объ?м
передаваемой служебной информации и сделать адаптацию транспортного потока (ТП) к сети
более гибкой. Кроме ТП, могут также передаваться любые другие цифровые потоки. Таким
образом, по сравнению с DVB-T, отсутствует привязка к какой-либо структуре данных на
транспортном уровне. Использование помехозащитного кода с низкой плотностью проверок
на ч?тность (LDPC- Low density Parity Check Codes) вместе с новыми размерностями быстрого
преобразования Фурье (FFT- Fast Fourier transform) и защитными интервалами, а также с
новыми режимами распределения пилот-сигналов позволяют адаптивно оптимизировать
параметры в зависимости от характеристик конкретного канала.2
Пакеты Т2-MI (DVB-T2 Modulator Interface) , которые описывают транспортный уровень,
имеются только на выходе модулятора, но не излучаются в эфир. Для случаев, когда
несколько репитеров принимают DVB-T2 сигнал с основного передатчика и ретранслируют
его в общую вторую сеть, а именно одночастотную сеть (SFN), они вещают с
синхронизированных во временной области ретрансляторов. Этот случай изображ?н на рис.1.
Существует 2 типа ретрансляторов:
- регенеративные ретрансляторы, т.е. происходит демодуляция DVB-T2 сигнала, заново
модулируется принятый транспортный поток в форму восстановленного DVB-T2
сигнала для последующей передачи в эфир;
- ретрансляторы со сдвигом, т.е. они сдвигают частоту, амплитуду, осуществляют
временную задержку и передают принятый DVB-T2 сигнал в эфир без полной
перемодуляции.
Рис.1 SFN с ретрансляцией от основного передатчика.
В этой ситуации ретрансляторы не имеют доступа к содержимому T2-MI пакетов,
которые передавались в эфир с основного передатчика на физическом уровне DVB-Т2.
Поскольку физический уровень сигнала определяется основным передатчиком, только по
синхронизации данных на ретрансляторе можно определить время излучения сигнала. Расч?т
времени осуществляется пут?м обработки специального пакета транспортного потока (TS)-
Т2-MIP (DVB-T2 Modulator Information Packet), который содержится в излучаемом в эфир
сигнале DVB-T2. Напомним, что T2-MIP- это совместимый с MPEG-2 TS-пакет, состоящий
из 4 байт заголовка и 184 байтов данных. Этот пакет TS декодируется в демодуляторе
каждого ретранслятора для извлечения требуемого времени распространения текущего
суперкадра сигнала DVB-T2.. Основываясь на этой информации, и на знании о времени
прихода текущего принятого суперкадра, каждый ретранслятор вычисляет то необходимое
время задержки суперкадра, по истечении которого суперкадр будет передан в эфир в
требуемое время.
Эта версия спецификации Т2-MI определяет только пакет Т2-MIP, идущий в
транспортном потоке, который аналогичен пакету, использующемуся в сетях DVB-T. Среди
существующих спецификаций нет эквивалента для таких механизмов синхронизации сетей
для обеспечения сервиса в таких сетях, как например GSE.
На рис.2 изображена схема построения таких сетей. Отметим также, что вставка Т2-MIP
осуществляется в шлюз Т2, и эта часть определяет структуру кадра и суперкадра Т2, и,
следовательно, временную взаимосвязь пакетов транспортного потока TS с физическим
уровнем модуляции.
Рис.2 Общая архитектура эфирного распределения T2-MIP в SFN подсети.
При этом условии предполагается, что при?мник и ретранслирующая станция будут
разбивать входящий DVB-T2 сигнал на составляющие части так, чтобы он мог быть
максимально похож на эквивалент T2-MI сигнала на модуляторе ретранслятора. Это
необходимо для того, чтобы каждый ретранслятор излучал в эфир максимально идентичный
сигнал на каждой станции в одночастотной сети.
Для одночастотных сетей введен новый режим MISO (multiple input single output – много
входов - один выход), который позволяет достичь до 60% выигрыша в полосе пропускания.
Нынешний опыт эксплуатации одночастотных сетей показал, что даже при сложении
синхронизированных сигналов, результирующий спектр COFDM подвержен искажениям (в
форме "провалов" огибающей несущих COFDM). В результате, для компенсации этих
"провалов", то есть сохранения требуемого отношения S/N (сигнал-шум), необходима более
высокая мощность передатчиков. Режим MISO позволяет избежать этих недостатков.
Передатчики в одночастотной сети в режиме MISO излучают не 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.
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.
Предполагается, что все DVB-T2 при?мники могут принимать такие обработанные сигналы.
Обработка MISO состоит из взятия входной ячейки данных и получения двух ячеек данных на
выходе, каждая из которых направляется на 2 группы передатчиков. 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. Новый алгоритм обработки сигнала значительно
улучшает перекрытие (покрытие) диапазона частот в одночастотных сетях небольшого
размера.
В новой системе DVB-T2 усложнена система перемежения, в не? 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 требует от
абонентского устройства наличие большой оперативной памяти, где при обратном
преобразовании (de-interleaving), необходимо хранить блок временного перемежения, или TI-
блок. Такая схема перемежения также улучшает работу устройств в одночастотной сети.
Для уменьшения отношения пиковой мощности к средней мощности (PAPR) в новом
стандарте предлагаются два способа – ACE (Active Constellation Extension – расширение
активного созвездия) и TR (Tone Reservation – резервирование тона). Чем меньше значение
PAPR, тем выше КПД передатчика по мощности и тем меньший запас по мощности 5
необходимо делать при расч?те энергетики передатчика. Оба способа могут использоваться
одновременно, однако первый предпочтительнее для созвездий с меньшим количеством
векторов (QPSK), второй – с большим (QAM). У каждого способа есть и свои недостатки,
например, использование АСЕ приведет к снижению отношения сигнал/шум на входе
приемного устройства, а применение TR вызовет небольшое уменьшение ?мкости канала,
поскольку предполагает использование части несущих для передачи специальных
корректирующих сигналов. Эти схемы улучшения энергетических показателей позволяют
лучше рассчитать и спроектировать одночастотные сети в проблемных районах, таких как
районы с городской застройкой или районы с гористым рельефом.
Литература
1. Digital Video Broadcasting (DVB); Modulator Interface (T2-MI) for a second generation digital
terrestrial television broadcasting system (DVB-T2), ETSI TS 102 773 V1.1.1, June 2009
2. Digital Video Broadcasting (DVB); Frame structure channel coding and modulation for a second
generation digital terrestrial television broadcasting system (DVB-T2), ETSI EN 302 755 V1.1.1,
September 2009
3. W. Zirwas «Single Frequency Network Concepts for cellular OFDM Radio Systems»
4. DVB Fact Sheet - DVB-T2 - 2nd Generation Terrestrial Broadcasting, April 2009
Ссылки
http://www.tv-mtuci.ru/ http://www.tv-mtuci.ru/attachments/article/36/%D0%9E%D1%81%D0%BE%D0%B1%D0%B5%D0%BD%D0%BD%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B8%20%D0%BF%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%8F%20%D0%BE%D0%B4%D0%BD%D0%BE%D1%87%D0%B0%D1%81%D1%82%D0%BE%D1%82%D0%BD%D1%8B%D1%85%20%D1%81%D0%B5%D1%82%D0%B5%D0%B9%20%D0%B2%20%D0%BD%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%BC%20%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%BD%D0%B4%D0%B0%D1%80%D1%82%D0%B5%20%D1%86%D0%B8%D1%84%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%B3%D0%BE%20%D0%B2%D0%B5%D1%89%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D1%8F%20DVB-T2.pdfОновлено о 09:12:20 Хочется услышать мнение и коментарии специалистов к этой статье.
Прочитав эту статью, интересно стало, как решит проблему интерференции, просто включение синхронизации передатчиков.
Останні повідомлення