DVB-T2 антенна

Стандарт

Для стандарта DVB-T2 были разработаны следующие характеристики:

• Модуляция COFDM с группами QPSK, 16-QAM, 64-QAM или 256-QAM.
• OFDM режимы 1k, 2k, 4k, 8k, 16k и 32k. Длина символа для режима 32k составляет около 4 мс.
• Относительные длины защитных интервалов: 1/128, 1/32, 1/16, 19/256, 1/8, 19/128 и 1/4. (Для режима 32k максимум 1/8)
• FEC с каскадным применением корректирующих кодов LDPC и БЧХ.
• DVB-T2 поддерживает частотные полосы пропускания канала: 1.7, 5, 6, 7, 8 и 10 МГц. Причем, 1,7 Мгц предназначена для мобильного телевидения
• передача в режиме MISO (англ. Multiple-Input Single-Output) с использованием схемы Аламоути, т.е. приёмник обрабатывает сигнал от двух передающих антенн

 Сравнение DVB-T и DVB-T2

В следующей таблице приведено сравнение доступных режимов в DVB-T и DVB-T2.

Максимальная скорость передачи данных при ширине полосы 8 МГц, 32K поднесущих, с защитным интервалом 1/128, схема размещения поднесущих PP7:

 Структура системы DVB-T2

Обобщенная схема обработки передаваемых сигналов в системе DVB-T2.

Стандарт DVB-T был предназначен исключительно для передачи транспортного потока MPEG-2, но в отличии от DVB-T, в стандарте DVB-T2 заложена возможность передачи нескольких независимых разных по природе и структуре транспортных потоков. Каждый цифровой поток помещается в свой магистральный поток - так называемый канал физического уровня (англ. Physical Layer Pipe) PLP. Для этого введена функция предварительной обработки входных данных.

Входная предварительная обработка

Создание канала физического уровня (PLP), который может содержать один из следующих потоков:

• транспортный поток (TS) - последовательность пакетов фиксированной длины
• обобщенный инкапсулированный поток (GSE) - пакеты переменной или фиксированной длины, которая указана в заголовках этих пакетов
• обобщенный непрерывный поток (GCS) - последовательность пакетов без указания их длины или максимальной длиной 64 кбит.
• обобщенный поток, объединенный в пакеты фиксированной длины (GFPS) - формат для совместимости с DVB-S2, может быть заменен на GSE

Входная обработка

Данные собираются в группы, называемые потоковыми (англ. Baseband) кадрами (BB-кадры), определяемых параметрами модуляции и кодирования (MODCOD), в версиях «нормальной» или «короткой» длины. Возможна передача одного или нескольких потоков PLP

Один PLP (режим 'A'): Адаптации режима Входной интерфейс Свёрточное кодирование CRC-8 Добавление BB-заголовка Адаптация потока вставка заполнения скремблирование BB-кадра

Несколько PLP (режим 'B') Адаптации режима Входной интерфейс Синхронизация входного потока Компенсирующая задержка Удаления нулевых пакетов Кодирование CRC-8 Добавление BB-заголовка Адаптация потока планирование PLP задержка кадра внутриканальная сигнализация скремблирование BB

Структура схема системы DVB-T2.

Кодирование и модуляция с битовым перемежением (BICM)

• Прямая коррекция ошибок (FEC): каждый BB-кадр превращается в FEC-кадр из N_ldpc битов, путем добавления данных о четности. Нормальные FEC-кадры содержат 64800 бит, в то время как короткие FEC-кадры содержат 16200 бит. Отношение эффективного кодирования 32 208/64 800 (1/2), 38 688/64 800 (3/5), 43 040/64 800 (2/3), 48 408/64 800 (3/4), 51 648/64 800 (4/5), 53 840/64 800 (5/6)
  • Внешнее кодирование: код Код Боуза — Чоудхури — Хоквингема (БЧХ), способен исправить 10 или 12 ошибок в FEC-кадре. Используется для вычисления чётности данных информационного поля. Полином генератора БЧХ имеет 160-ю, сто шестьдесят восьмую или сто девяносто вторую степень.
  • Внутренняя кодирование: Код с малой плотностью проверок на чётность (LDPC)
• Битовое перемежение
  • Перемежение блока битов чётности
  • Перемежение страниц
• Демультиплексирование битов по ячейкам кодовых слов
• Преобразование Грея ячеек кодовых слов в cигнальное созвездие: используются преобразования QPSK (4-QAM), 16-QAM, 64-QAM или 256-QAM.
• Вращение созвездия и циклическая квадратурная (Q) задержка: дополнительно, поворот созвездия против часовой стрелки может достигать 30 градусов. Кроме того, квадратурной (мнимой) части ячеек циклически сдвигается на одну ячейку
• Перемежение ячеек
• Временное перемежение - применяется для устойчивости к импульсным помехам, различные компоненты информации перемежаются с периодом около 70 мс.

Формирование кадра

Передаваемый поток организуется в суперкадры, которые состоят из кадров T2 (до 255) и частей кадра перспективного расширения (FEF). FEF используют для резервирования места для информации, которая может появится в будущем и передаваться в COFDM.

• Преобразование ячеек: ячейки преобразуются в OFDM символы. Кадр T2 состоит из:
  • символа P1 - используется для синхронизации
  • одного и более символов P2 - передает параметр конфигурации сигнализации L1
  • символов регулярных данных - содержат данные PLP (существует три вида: общие PLP, PLP типа 1 и PLP типа 2), вспомогательные потоки и фиктивные символы для заполнения
  • символа закрытия кадра (для некоторых параметров)
• Частотное перемежение : случайное чередование делается на каждого символа OFDM (кроме P1)

Генерация OFDM

• Режим MISO (англ. multiple input single output – много входов, один выход) введен для одночастотных сетей: предварительная обработка Аламоути необязательно применяются к парам OFDM ячейка символ.
• Внедрение пилот-сигнала и резервирование ложного тона. Добавляются три класса пилот-тонов: постоянные (с фиксированным положением), рассеянные (циклически движущееся положение) или краевые (граничное положение). Есть 8 различных конфигураций для рассеянного пилот-тона (PP1 ... PP8). Кроме того, ряд фиктивных несущих не модулировано и зарезервировано, чтобы уменьшить динамический диапазон выходного сигнала DVB-T2 (это уменьшает нелинейные искажения в усилителях мощности во время передачи).
• Обратное дискретное преобразование Фурье (IDFT): классическое IDFT используется для переключения из частотной области во временную область, после того, скорректированную позицию несущей, относящиеся к центральной частоты передачи. Доступно от 1k (1024) до 32k (32768) несущих. Существует также расширенный режим, который позволяет заполнить дополнительные данные в доступной полосе пропускания, используя больше активных несущих и сокращая количество нулевых несущих защитного диапазона.
• Уменьшение отношения пиковой мощности к средней (PAPR) - повышает КПД передатчика по мощности.
• Добавление защитного интервала: циклический префикс вставляется перед символом IDFT, чтобы выделить сигнал при наличии эхо-сигналов в канале передачи. Допускаются интервалы длиной от 1/128 до 1/4 от длины IDFT .
• Добавление символа P1: символом P1 является отдельно созданным символом 1k OFDM, всегда вставляется в заголовке T2-кадра. Она передает несколько бит информации (распространение, скремблирование и DBPSK модуляцией), служит для синхронизации (по времени и по частоте) и идентификации потока на приемной стороне.
• Цифро-аналогового преобразования (ЦАП) : T2 образцы преобразуется в аналоговый BB комплекса (I и Q) сигнала с частотой дискретизации, что зависит от пропускной способности канализации. Например, в 8 МГц широкие каналы, сложные времена образец 7/64 мкс.

Техническое описание DVB-T2

DVB-Т2 принципиально отличается как архитектурой системного уровня (МАС-уровня — Media Access Control), так и особенностями физического уровня, вследствие чего приёмники DVB-T несовместимы с DVB-T2.

В DVB-T2 используется OFDM модуляция с большим количеством поднесущих, обеспечивающая устойчивый сигнал. Подобно DVB-T, DVB-T2 предусматривает большое количество различных режимов, это делает DVB-T2 очень гибким стандартом. Для выполнения коррекции ошибок в DVB-T2 применяется такое же кодирование, которое было выбрано для DVB-S2. Сочетание кодирования с низкой плотностью проверок на чётность (LDPC) и кодирования Боуза-Чоудхури-Хоквингема (BCH) обеспечивает очень устойчивый сигнал и превосходное качество в условиях с высоким уровнем шумов и помех.

Имеется несколько опций таких параметров, как число несущих, длительность защитного интервала и размещение пилот-сигналов. Это позволяет снизить до минимума долю служебной информации для любого заданного канала передачи. Новый метод, названный «поворот сигнального созвездия» обеспечивает существенный прирост устойчивости в сложных эфирных условиях. Для обеспечения требуемых условий приёма (например, комнатная антенна/антенна на крыше) предусмотрен механизм раздельной настройки устойчивости сигнала в пределах канала для каждой предоставляемой службы. Тот же самый механизм позволяет настроить передачи так, чтобы дать возможность приёмнику экономить энергию посредством декодирования только одной программы, а не всего пакета программ.

Ключевые особенности характеристик DVB-T2:

• увеличенная не менее чем на 30 % пропускная способность и улучшенные характеристики SFN по сравнению с DVB-T;
• определяемая службой устойчивость передачи;
• передача программ на мобильные и стационарные приёмники;
• широкое использование инфраструктуры DVB-T;
• снижение эксплуатационных расходов на стороне передачи за счёт уменьшения отношения пиковой мощности к средней мощности.

Улучшения, предусмотренные в DVB-T2:

• модуляция OFDM с дополнительными режимами IFFT;
• кодирование LDPC обеспечивает эффективную защиту от ошибок;
• использование и интеграция базовой структуры кадра DVB-S2;
• поворот сигнального созвездия с Q-задержкой;
• передача MISO;
• уменьшение пик-фактора.

 

Сервисные возможности

Стандарт DVB-T2 позволяет предоставлять различные цифровые сервисы и услуги:

• телевидение высокой чёткости HDTV;
• 3D-телевидение в стандарте DVB 3D-TV;
• интерактивное гибридное телевидение в стандарте Hbb TV;
• телегид;
• стереозвук;
• объёмный звук;
• мультизвук (выбор языка вещания);
• цифровое радио;
• передача данных в стандарте DVB-DATA;
• широкополосный доступ в Интернет;
• доступ к государственным услугам в электронном виде (в России);
• система оповещения о чрезвычайных ситуациях (в России).

Использование

 Европа

• Великобритания: один мультиплекс, пробный запуск в декабре 2009 года, полностью запущен в апреле 2010 года.
• Италия: один мультиплекс, пробный запуск в октябре 2010 года.
• Швеция: два мультиплекса, полный запуск в ноябре 2010 года.
• Финляндия: пять мультиплексов, пробный запуск в январе 2011 года, полностью — в феврале 2011 года.
• Испания: два мультиплекса, полный запуск в 2010 году.

Россия

Распоряжением Правительства РФ от 3 марта 2012 года № 287-р единственным для России стандартом цифрового эфирного телевидения является только стандарт DVB-T2. Распоряжением Правительства РФ от 24 мая 2010 года № 830-р исполнителем работ в рамках мероприятий федеральной целевой программы «Развитие телерадиовещания в Российской Федерации на 2009—2015 годы» определена «Российская телевизионная и радиовещательная сеть».

16 марта 2012 года решением Государственной комиссии по радиочастотам для вещания стандарта DVB-T2 приняты к использованию радиочастоты метрового (174-230 МГц) и дециметрового диапазонов частот (470—790 МГц) на 6-12 и 21—60 каналах соответственно.

Украина

• Тестовое вещание цифрового телевидения в стандарте DVB-T2 с киевской телевышки началось 18 августа 2011 года.
• 1 ноября 2011 года на территории Украины началось вещание в стандарте DVB-T2.
• С февраля 2012 года сигнал DVB-T2 кодируется по всей территории Украины