Модуляция в стандарте DVB-S

Основным видом модуляции в стандарте DVB-S принята ФМ-4 (QPSK), хотя в отдельных случаях при ограниченном частотном ресурсе могут использоваться ФМ-8 и даже КАМ-16 (перевозимые репортажные станции).

Диаграммы состояний четырехпозиционной и восьмипозиционной QPSK приведены на рис. 5.2.

Диаграммы состояний четырехпозиционной (слева) и восьмипозиционной (справа) QPSK

Рис. 5.2. Диаграммы состояний четырехпозиционной (слева) и восьмипозиционной (справа) QPSK

Обобщенная функциональная схема модулятора QPSK приведена на рис. 5.3.

Обобщенная функциональная схема модулятора QPSK

Рис. 5.3. Обобщенная функциональная схема модулятора QPSK

Применение помехоустойчивого кодирования позволяет значительно снизить требуемое для работы демодулятора с ФМ-4 отношение Eb/N0 (рис. 5.4). Здесь Eb/N0 отношение энергии бита к плотности мощности шума. Энергия бита Еь энергия, необходимая для передачи одного бита информации, равная произведению мощности передатчика на длительность бита.

Пропускная способность радиоканала, работающего по стандарту DVB-S, зависит от полосы пропускания ствола, вида модуляции и относительной скорости кодирования.

Зависимость вероятности ошибки от E/N для ФМ-4 при разных относительных скоростях кодирования

Рис. 5.4. Зависимость вероятности ошибки от Eb/N0 для ФМ-4 при разных относительных скоростях кодирования

Система передачи цифрового ТВ-сигнала

Рассмотрим для примера комплект оборудования цифровой компрессии телевизионного сигнала спутникового стандарта MPEG-2/DVB-S. Данное оборудование имеет возможность подключения источника ТВ-сигнала с различными интерфейсами — композитными (аналоговыми) и цифровыми на выходе волоконно-оптических линий связи центральной земной станции.

Если на выходе выделенной линии использованы аналоговые интерфейсы, то на входе оборудования компрессии устанавливаются аналого-цифровые преобразователи (АЦП) видеосигнала и сигнала звукового сопровождения. АЦП видеосигнала осуществляет 8-битовое преобразование входного композитного аналогового сигнала стандарта SECAM в цифровой сигнал формата SDI (Serial Digital Interfase — последовательный цифровой интерфейс). АЦП сигнала звукового сопровождения преобразует аналоговые звуковые сигналы двух стереопар в два цифровых потока AES/EBU (двухканальный цифровой звуковой сигнал, применяемый в качестве источника для кодеров стандарта MPEG-2).

Подготовленные ТВ-программы в формате SD1 поступают на вход видеокодера, обеспечивающего сжатие информации и формирование цифровых транспортных потоков (рис. 5.5), звукоданные AES/EBU — на вход звукового кодера сжатия. Кодеры сжатия, от устойчивой работы которых в значительной степени зависит качество и надежность работы всей системы, являются важнейшей составной частью комплекса сети цифрового вещания. Для повышения надежности кодеры сжатия обеспечиваются «горячим» резервом с автоматическим переключением на резервный комплект. Переключение входного сигнала производится с помощью быстродействующего матричного переключателя, который по команде управляющего компьютера изменяет свою конфигурацию таким образом, что цифровой сигнал отказавшего кодера поступает в резервный.

В резервном кодере при этом автоматически задаются необходимые начальные установки — скорость потока, разрешающая способность и т.д. Каждый кодер, как правило, имеет два равноценных выхода сжатого сигнала в формате пакетированного элементарного потока (ПЭП), которые подсоединяются к входам основного и резервного мультиплексоров.

Структурная схема передающей части системы цифрового вещания

Рис. 5.5. Структурная схема передающей части системы цифрового вещания

Выбор способа передачи звука связан еще с одним аспектом построения сети — выбором места расположения аппаратуры цифровой компрессии. Современные вещательные комплексы, как правило, располагаются в нескольких пространственно разнесенных зданиях, в частности комплекс подготовки программ и передающий центр (особенно в системах спутникового вещания) могут быть разнесены на многие десятки километров. Компрессия занимает некоторое промежуточное положение между подготовкой программ и их передачей, поэтому аппаратура компрессии может быть с успехом размещена и в комплексе подготовки программ, и в передающем центре. При большом расстоянии до передающего центра размещение аппаратуры компрессии в составе комплекса подготовки программ более экономично, так как передавать по линиям связи в этом случае придется не исходные Т В-программы, а сжатые в несколько раз цифровые потоки. Если же аппаратура компрессии размещена на передающем центре, то передача внедренного звука, безусловно, будет более экономичным решением, чем раздельная передача видео- и звукоданных.

Сжатые сигналы поступают на вход мультиплексора. Здесь формируется суммарный транспортный поток стандарта DVB/AST (ASI — Asynchronous Serial Interface — асинхронный последовательный интерфейс) в соответствии с требованиями нормативов 1SO/I ЕС 13818с длиной пакета 188 байт. В пакет кроме звуковых и видеосигналов включаются также специальная программная и сервисная информация в виде таблиц PSI/SI (Program Specific Information/Service Information), сообщения системы условного доступа, сигналы электронного путеводителя по программам (ЭПП) и др.

В непосредственной близости от мультиплексора должно находиться оборудование условного доступа.

Данные пользователя обычно поступают на земные станции в формате IP (Internet Protocol) и переводятся в формат транспортного потока (чаще всего DVB-ASI) в инкапсуляторе. Последний может размещаться вблизи мультиплексора или связываться с мультиплексором соединительной линией, допускающей прохождение сигналов в формате AS 1 (150—250 м для коаксиального кабеля или 20—40 км для оптической линии). Инкапсулятор для ввода информации из Интернета в транспортный поток может находиться как у Интернет-провайдера, так и на передающем центре.

Транспортный поток М PEG-2 с выхода мультиплексора подается на спутниковый модулятор QPSK (Quadrature Phase Shift Keying — квадратурная фазовая модуляция ФМ-4). В модуляторе осуществляется помехоустойчивое кодирование на основе блочных кодов Рида — Соломона (Reed Solomon Code) и сверточого кода Витерби (Vitcrbi Code R = 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8) в соответствии с DVB спецификацией ETS 300421. Сверточные коды основаны на преобразовании входной бесконечной последовательности двоичных символов в выходную бесконечную последовательность двоичных символов, в которой на каждый символ входной последовательности приходится более одного символа. Увеличение количества передаваемых символов характеризует скорость кода R = k/п, где к — число битов входной последовательности, преобразуемых в п бит выходной последовательности. Важный параметр сверточных кодов — кодовое ограничение. Этот параметр показывает, сколько групп по к бит содержится в сдвиговом регистре, т. е. одновременно участвует в формировании выходной последовательности.

Выходная частота QPSК модулятора 70± 16 МГц или 180±34МГц подается на высокочастотное передающее оборудование. Конфигурация передающего оборудования предполагает наличие резервирования.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >