Что такое защитный интервал dvb t2

Опубликовано: 14.10.2021


Рубрика: 4. Электротехника

Дата публикации: 03.04.2014

Статья просмотрена: 8139 раз

Библиографическое описание:

Аверченко, А. П. Одночастотные сети в цифровом стандарте DVB-T2 / А. П. Аверченко, Б. Д. Женатов, В. А. Бессонов. — Текст : непосредственный // Технические науки: проблемы и перспективы : материалы II Междунар. науч. конф. (г. Санкт-Петербург, апрель 2014 г.). — Т. 0. — Санкт-Петербург : Заневская площадь, 2014. — С. 40-42. — URL: https://moluch.ru/conf/tech/archive/89/5495/ (дата обращения: 20.04.2021).

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

В материале изложены основные характеристики стандарта DVB-T2 и продемонстрированы возможности этой новой технологии, которую в Великобритании предполагается использовать при запуске ТВЧ в конце 2009 — начале 2010 года.

Введение
Как подтвердила практика, вторая версия спутникового стандарта DVB-S2 по сравнению с первой обеспечивает увеличение пропускной способности канала до 30%. В связи с этим, для передачи ТВЧ повсеместно используется DVB-S2 .
При попытке внедрить ТВЧ в эфирные сети их ограниченные ресурсы окажутся перегруженными еще быстрее. И так как ТВЧ в любом случае потребует смены абонентских приставок, был поднят вопрос о разработке нового эфирного стандарта, который позволил бы повысить пропускную способность эфирных каналов.
В феврале 2006 года в рамках консорциума DVB был создан исследовательский комитет (Study Mission), который должен был оценить потенциал различных технологий. Через полгода работа комитета была закончена, и DVB приступил к разработке стандарта DVB-T2. Вначале консорциум определил набор коммерческих требований, определяющих рамки данной разработки:
• Трансляции Т2 должны приниматься на существующие домашние антенны, и переход на новый стандарт не должен требовать изменения инфраструктуры передающей системы. Это требование не позволило включить в стандарт технологию MIMO, которая потребовала бы новых приемных и передающих антенн.
• T2 в первую очередь должен быть ориентирован на передачу на фиксированные и портативные антенны.
• Т2 должен обеспечить, как минимум, 30%-ный прирост пропускной способности каналов относительно DVB-T при идентичных условиях передачи.
• T2 должен улучшить работу одночастотных сетей (SFN).
• T2 должен допускать возможность сосуществования в одном РЧ-канале услуг, передаваемых с разной степенью помехоустойчивости. Например, часть услуг, транслируемых по одному каналу шириной 8 МГц, может быть предназначена для приема на направленные антенны, установленные на крышах, а часть — для приема на комнатные портативные антенны.
• Т2 должен повысить гибкость использования полосы и частот.
• Должен присутствовать механизм,о возможности снижающий отношение пиковой и средней мощности передаваемого сигнала. Это позволит снизить эксплуатационные расходы.

Возможность внедрения ТВЧ в эфирные сети сейчас рассматривают сразу несколько стран. В Великобритании наблюдается особенно острый дефицит спектра для ТВЧ с учетом того, что весь спектр, который освободится после отключения аналоговых каналов, уже забронирован под передачу трансляций в стандартном разрешении. В то же время, Великобритания планирует отдать один канал под пакет ТВЧ. И чтобы максимально его загрузить, надо максимально эффективно использовать транспортный ресурс канала. В связи с этим и планируется запустить пакет в DVB-T2, который обеспечивает, как минимум, 30%-ный прирост пропускной способности. Предполагаемое время запуска ТВЧ в эфирнойсети — конец 2009 — начало 2010 года.
Стандарт был окончательно принят в июне этого года Предполагается, что в начале следующего года должен появиться дизайн VLSI для чипсета, а еще примерно год понадобится для выпуска ресиверов.

Базовые принципы
Основной принцип разработки стандартов семейства DVB заключается в том, что они должны, максимально, быть совместимы друг с другом. То есть преобразование сигнала при его переводе из одного формата в другой (например, из DVB-S2 в DVB-T2) должно быть максимально простым. Соответственно, при разработке новых стандартов, по возможности, должны использоваться те же механизмы, что и в существующих стандартах.
Поэтому две ключевые технологии T2 позаимствованы из стандарта DVB-S2. Это:
1. Системная архитектура транспортных потоков, в первую очередь, инкапсуляция данных в низкочастотные Base Band (BB) пакеты (рассмотрены в следующем разделе).
2. Использование помехозащитного кода с низкой плотностью проверок на четность Low Density Parity Check Codes — LDPC.
Большая часть решений, использованная при разработке Т2, была направлена на максимальное увеличение пропускной способности каналов. Ряд опций — новые размерности FTT и защитных интервалов, а также новые режимы введения пилот-сигналов, были введены для возможности оптимизации параметров в зависимости от характеристик конкретного канала.

Спецификация DVB-T2
Схемы помехоустойчивого кодирования (FEC) и Base Band (BB) кадры
Как показано на рис. 1, передаваемые данные пакетируются в BB-кадры, заголовок которых содержит информацию о характере данных. Затем данные закрываются LDPC FEC, аналогичным тому, который применяется в DVB-S2. Для устранения ошибок, оставшихся после LDPC-декодирования, данные дополнительно защищаются коротким кодом Боуза-Чоудхури-Хоквингема (Bose-Chaudhuri-Hocquenghem) BCH.

Полная длина кадра с наложенным помехозащитным кодированием составляет 64800 бит. Этот кадр является базовым блоком системы T2. В рамках стандарта T2 доля контрольных бит помехозащитных кодов может колебаться от 15 до 50%. В качестве опции допускается и более короткий вариант FEC-кадра — длиной в 16 200 бит. Он может применяться для уменьшения задержек приема низкоскоростных услуг.
Данные, передаваемые внутри ВВ-кадра, как правило, представляют собой последовательность транспортных пакетов MPEG-2. В то же время, поля сигнализации в заголовке BB-кадра полностью совместимы с системой инкапсуляции IP-пакетов по новому DVB-протоколу под названием Generic Stream Encapsulation.
Тестовая имитация работы помехозащиты на базе LDPC показала существенное повышение помехозащищенности по сравнению с защитой, используемой в DVB-T, то есть сверточным кодированием в сочетании с кодом Рида-Соломона. Выигрыш в уровне С/N за счет нового FEC может составлять до 3 дБ для типичного уровня ошибок и при одинаковой доле контрольных символов. По существу, это улучшение позволяет повысить пропускную способность канала примерно на 30% (например, за счет применения более высокого уровня констелляции).

Модуляция
При разработке Т2 проводились сравнения нескольких вариантов модуляции с одной или множественными несущими. В результатe был выбран вариант OFDM c защитными интервалами (GI-OFDM), который используется в DVB-T.
В GI-OFDM каждый символ передается на большом количестве ортогональных несущих, модулируемых одновременно по фазе и амплитуде. В частности, DVB-T предусматривает два режима — 2К и 8К. Эти цифры отражают размерность FFT (быстрого преобразования Фурье), используемого для формирования сигнала с множественными несущими. Фактическое количество несущих, используемых для передачи данных, несколько меньше. Для защиты сигналов (то есть каждой несущей, используемой для передачи данного символа) от искажения в условиях многолучевого распространения введено дублирование конца каждого символа в защитном интервале, предшествующем передаче этого символа. Принцип показан на рис. 2.

Длина защитного интервала выбирается в зависимости от расчетной протяженности эфирного тракта и других параметров сети передачи. Более длинные защитные интервалы требуются в одночастотных сетях, где сигналы с соседних передатчиков могут приходить на приемник со значительным запаздыванием относительно основного сигнала. Защитный интервал представляет собой надстройку, съедающую долю транспортного ресурса. В DVB-T эта надстройка может занимать до 1\4 общего объема передаваемых данных. Для возможности удлинить защитный интервал без увеличения его доли в общем объеме данных в Т2 были введены два новых режи-ма — 16К и 32К — с соответствующем увеличением числа ортогональных несущих. Рис. 3 иллюстрирует переход к режиму с большим числом поднесущих. В данном случае абсолютная величина защитного интервала сохраняется, но его доля в общем объеме снижается.

Максимальная длительность защитного интервала в Т2 достигается в режиме 32К при отношении GI и длины всего символа 19/128. Длительность GI при этом превышает 500 мкс, чего вполне достаточно для строительства крупной общегосударственной одночастотной сети.
Таким образом, Т2 предлагает более широкий ряд размерностей FFT и защитных интервалов. А именно:
• размерности FFT: 1K, 2K, 4K, 8K, 16K, 32K;
• относительная длительность защитных интервалов: 1/128, 1/32, 1/16, 19/256, 1/8, 19/128, 1/4.
Как уже отмечалось, в OFDM каждая несущая модулируется по фазе и амплитуде. Высшая модуляция стандарта DVB-T, 64 QAM, обеспечивает передачу 6 бит одним символом (модулируемым элементом одной несущей1).
Высшая модуляция в Т2 увеличена до 256 QAM, она позволяет передавать одним символом 8 бит. Несмотря на то, что этот тип модуляции более чувствителен к ошибкам, обусловленным шумом, тестовая имитация показала, что LDPC FEC обеспечивает 30%-ное увеличение эффективности использования канала по сравнению с DVB-T при типовых условиях передачи.
Появившиеся в Т2 новые режимы — 16К и 32К — имеют значительно более крутой спад внеполосных составляющих, чем режим 2К. Как показано на рис. 4, это обстоятельство позволяет размещать несущие ближе к стандартной спектральной маске, которая накладывается на сигналы DVB-Т в полосе 8 МГц. Это расширение полосы позволяет передать еще 2% дополнительных данных.

Распределенные пилот-сигналы
В системах OFDM используются распределенные пилот-сигналы. Они представляют собой модулированные элементы, определенным образом разнесенные по несущим и во времени. Приемнику известны параметры модуляции пилот-сигналов, и он может использовать их для оценки состояния канала.2 В DVB-T каждый двенадцатый модулированный элемент является пилот-сигналом, то есть они занимают 8% в общем объеме данных. Эта пропорция используется при любых вариантах защитных интервалов, и размещения пилот-сигналов должно быть таковым, чтобы позволить выровнять сигналы с защитным интервалом 1\4. Однако для меньших защитных интервалов добавка пилот-сигналов в количестве 8% оказывается избыточной. Поэтому в T2 введены восемь разных вариантов размещения. Каждому варианту относительной длительности защитного интервала соответствует несколько возможных опций размещения пилот-сигналов. Они динамически выбираются в зависимости от текущего состояния канала, что позволяет оптимизировать их количество. На рис. 5 показаны два возможных варианта размещения.

Более плотное размещение пилот-сигналов может использоваться для снижения требуемого уровня С/N на входе приемника или для улучшения синхронизации. В последнем случае пилот-сигналы модулируются псевдослучайной последовательностью.

Дифференцированная помехоустойчивость отдельных услуг и структура кадра T2
Коммерческие требования к Т2 включали обеспечение различных уровней помехоустойчивости для разных услуг. Это может обеспечиваться использованием разных схем модуляции и степени помехоустойчивого кодирования. В Т2 это достигается путем группировки OFDM-символов внутри кадра, так что каждая услуга передается цельным блоком, занимающим в кадре определенный слот. Этот принцип иллюстрируется на рис. 6

Начало кадра Т2 индицируется коротким OFDM-символом P1, представляющим собой 1K OFDM-символ с повторами начала и конца символа на соседних несущих (то есть со сдвигом по частоте), как это показано на рис. 7. Такая структура символа P1 с одной стороны позволяет легко его выявить, а с другой исключает возможность имитации символа каким-либо фрагментом основного кадра.

Он обеспечивает простой и надежный механизм выявления трансляции Т2-ресивером, сканирующим спектр в режиме поиска, а также быстрый захват ресивером частоты и 6-битной сигнализации (например, для определения размерности FFT в кадре T2).
Стандартная продолжительность кадра Е2 — около 200 мс, а надстройка, требующаяся для передачи информации о структуре кадра, как правило, занимает менее 1%.

Перемежение
В T2 используется три каскада перемежений. Это практически гарантирует, что искаженные элементы, в том числе при пакетных ошибках, после деперемежения в декодере будут раскиданы по LDPC FEC-кадру. Это должно позволить кодеру LDPC выполнить восстановление.
Перечислим эти каскады:
а) битовый перемежитель: рандомизирует биты в пределах FEC-блока;
б) временной перемежитель: перераспределяет данные FEC-блока по символам в рамках кадра Т2. Это повышает устойчивость сигнала к импульсному шуму и изменению характеристик тракта передачи.
с) частотный перемежитель: он рандомизирует данные в рамках OFDM-символа с целью ослабить эффект селективных частотных замираний.

Поворот констелляционного созвездия
В Т2 используется новаторская техника поворота констеляционного созвездия на определенный круговой угол. Такой поворот может существенно повысить устойчивость сигнала при типичных проблемах эфира. За счет поворота диаграммы на точно подобранный угол каждая точка созвездия приобретает уникальные координаты (u1 и u2), не повторяемые остальными точками. Принцип показан на рис. 8.

Каждая координата точки обрабатывается в модуляторе отдельно, и они передаются в OFDM-сигнале отдельно друг от друга, замешиваясь с u2 и u1 другого символа (то есть u2 и u1 могут передаваться на разных OFDM-несущих и в разных OFDM-символах).
В приемнике u2 и u1 опять объединяются, формируя исходное констеляционное созвездие, сдвинутое по кругу.Таким образом, если одна несущая или символ будут потеряны в результате интерференции, сохранится информация о другой координате, это позволит восстановить символ, хотя и с более низким уровнем сигнал/шум. При использовании симметричного (не повернутого) констелляционого созвездия разнесение u2 и u1 смысла не имеет потому, что символ может быть распознан только по сочетанию двух координат. Каждая из них в отдельности имеет двойников, и уникально только их сочетание.

Тестовая имитация показала, что выигрыш в С/N за счет применением этой техники может доходить до 5 дБ.

Многоканальный прием
Т2 включает факультативную возможность использования кода Аламоути3, который создает возможность приема от двух передатчиков. В тех случаях, когда ресивер «видит» сигнал сразу от двух передатчиков, например, при приеме на ненаправленную антенну в небольшой одночастотной сети, его применение может значительно улучшить работу системы. Это кодирование совместно с изменением формата пилот-сигналов дает возможность без потерь разделить и отдельно декодировать сигналы, принятые из двух разных эфирных каналов. Причем наложение кода не ухудшает приема, если антенне доступен только один канал. Предварительные расчеты показали, что эта техника позволяет увеличить зону покрытия небольших одночастотных сетей до 30%.

Уменьшение отношения пиковой и средней мощностей передачи
Значительную долю расходов на передачу составляет стоимость электричества, питающего передатчики. OFDM-сигналы характеризуются относительно высоким отношением пиковой и средней мощностей. В связи с этим в Т2 включены две технологии, позволяющие снизить это отношение примерно на 20%. А это, в свою очередь, существенно снижает расходы на электропитание. Речь о следующих двух технологиях:
• Резервирование тона. В этом случае 1% несущих остается в резерве, не перенося никаких данных, но может использоваться передатчиком для введения сигналов, размазывающих пики.
• Активное расширение констелляционного созвездия. В этом случае часть крайних точек созвездия отводится дальше от центра так, что это уменьшает пики сигналов. Так как изменения касаются только крайних точек, уводимых в область, свободную от других точек, это не оказывает существенного влияния на способность ресивера декодировать данные.

Дополнительные функции
Будущее расширение кадров
Спецификация Т2 включает два дополнительных инструмента, которые в перспективе можно будет использовать для расширения кадра. Во-первых, структура кадра Т2 предусматривает возможность введения сигнализации для еще несуществующих типов кадров, которые будут предназначены для пока еще не определенных типов сигналов (рис. 10).

То есть содержание этих кадров FEF (Future Extension Frames) пока не определено. Включение соответствующей сигнализации в спецификацию Т2 позволит ресиверам первого поколения распознать и проигнорировать FEF-фрагменты. Но забронированное уже сегодня место обеспечит обратную совместимость первых систем передачи с будущими, в которых эта сигнализация будет переносить информацию о новых типах содержимого.

Частотно-временная сегментация
Т2 также включает сигнализацию, необходимую для будущего применения частотно-временного деления на слоты (TFS — Time Frequency Slicing). Хотя основная спецификация предусматривает прием без применения TFS, в сигнализацию включены отметки, которые позволят будущим ресиверам, оснащенным двумя тюнерами, работать с TFS-сигналами. Такой сигнал будет занимать несколько РЧ-каналов, и разные фрагменты каждой из услуг будут в общем случае передаваться на разных частотах. Ресивер будет скачками перестраиваться с канала на канал, собирая фрагменты данных, относящихся к принимаемой услуге. Это позволит формировать пакеты с размерами, значительно превышающими допустимые для одного РЧ-канала, что, в свою очередь, даст возможность выигрыша за счет статистического мультиплексирования значительного количества каналов и гибкости частотного планирования.

Пропускная способность системы
Пропускная способность системы Т2 будет определяться выбором целого ряда системных параметров. Для этой цели предусмотрено множество опций, и о конкретной конфигурации приемники будут информироваться с помощью сигнализации. Выбор параметров представляет собой процедуру оптимизации работы системы, например, поиск компромисса между долей служебной информации и временем переключения с канала на канал или между пропускной способностью и устойчивостью к помехам.
Широкий набор конфигурируемых параметров также усложняет сравнение с другими системами. Так, например, если сравнивать Т2 с DVB-T, то для первого могут быть выбраны параметры, обеспечивающие такое же поведение сигнала в стандартном гауссовском канале, но предполагающие большую устойчивость Т2 в условиях сложного приема. Такой вариант уже соответствует значительно более высокой пропускной способности канала Т2 по сравнению с DVB-T. Однако можно выбрать и вариант с немного более низкими показателями для гауссовского канала, но по-прежнему (как ожидается) с несколько более высокими для каналов, со сложными условиями приема. В этом случае прирост пропускной способности будет еще больше.
Сравнительные характеристики систем с одинаковым поведением в гауссовском канале представлены в таблице 1. Как можно видеть, ожидаемый прирост пропускной способности относительно британского варианта DVB-T составит около 49%. Это результат теоретических оценок, так как в момент написания этого материала возможности проверить работу системы на реальном оборудовании в лаборатории или полевых условиях не было.

Заключение
В этом материале изложены основные положения нового стандарта DVB-T2. Он разрабатывался на базе не только DVB-T, но также и DVB-S2 технологии, которые уже подтвердили свою эффективность на практике. Дополнительно, в DVB-T2 появилось несколько новых механизмов, учитывающих особенности эфирной передачи. Кроме того, была расширена линейка базовых параметров, что позволяет оптимизировать размер служебно-контрольной надстройки кадров. Ожидается, что все это в комплексе приведет к значительному увеличению пропускной способности и одновременно повысит устойчивость системы. То есть позволит построить оптимальную сеть для передачи ТВЧ.

Консорциум DVB (расположен в Европе) разработал технологию DVB-T2, как расширение существующего стандарта DVB-T для обеспечения более эффективного использования частотного ресурса за счет интеграции передовых технологий обработки сигналов. При использовании нового стандарта ожидается до 50% увеличения скорости передачи данных при работе в той же полосе частот.

Основные особенности DVB-T2

Спецификация разработана прежде всего для приема на фиксированные наружные антенны и имеет такие же характеристики частотного спектра, как и у DVB-T, что предполагает возможность обратной совместимости с существующей инфраструктурой вещания.

Как и DVB-T, DVB-T2 использует модуляцию OFDM (ортогональное частотное уплотнение) и предоставляет набор режимов с разным количеством несущих (1k, 2k, 4k, 8k, 16k, 32k, 16k раширенный, 32k расширенный) и созвездиями модуляции (QPSK, 16QAM, 64QAM, 256QAM). Для защиты от ошибок DVB-T2 использует LDPC (проверка на чётность с низкой плотностью) и кодирование BCH (БЧХ — Боуза-Чоудхури-Хоквингхема). Новая техника, известная как повернутые созвездия, была введена для обеспечения дополнительной устойчивости в определенных условиях.

повернутое созвездие 16QAM

Стандарт DVB-T2 также требует внимательного обслуживания передающего оборудования. В частности в режиме 32k, генерируются высокие пики по мощности и, таким образом, сводится к минимуму эффективность усилителя (или он может даже выйти из строя). Для ограничения этих пиков без потери информации в спецификацию стандарта была введена специальная характеристика, называемая уменьшением PAPR (отношения пиковой мощности к средней).

Сравнение DVB-T2 и DVB-T

DVB-T2DVB-T
FECLDPC + BCHCC + RS
Скорость кодирования1/2, 3/5, 2/3, 3/4, 4/5, 5/61/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8
СозвездиеQPSK, 16QAM, 64QAM, 256QAMQPSK, 16QAM, 64QAM
Защитный интервал1/4, 19/256, 1/8, 19/128, 1/16, 1/32, 1/1281/4, 1/8, 1/16, 1/32
Размер FFT1K, 2K, 4K, 8K, 8K ext., 16K, 16K ext., 32K, 32K ext.2K, 8K
Распределенные пилот-сигналы1%, 2%, 4%, 8% от общего количества несущих8% от общего количества несущих
Непрерывные пилот-сигналы0,35% от общего количества несущих2,6% от общего количества несущих
Занимаемая полоса частот1,7; 5; 6; 7; 8; 10 МГц5; 6; 7; 8 МГц
Максимальная скорость50,34 Мбит/с31,66 Мбит/с

Архитектура системы DVB-T2

архитектура системы DVB-T2

Структура кадра DVB-T2

DVB-T2 заимствует концепцую PLP (или канала физического уровня), введенную в спецификации DVB-S2. PLP — это физический канал, который может передавать один или несколько сервисов. Каждый PLP может иметь различные скорости передачи данных и параметры защиты от ошибок. Например, можно разделить SD и HD сервисы на разные PLP. Другим примером является стандарт DVB-NGH (New Generation Handheld), который будет основан на возможности использования нескольких PLP для включения вещания мобильного телевидения поверх DVB-T2.

Стандарт DVB-T2 определяет несколько профилей:

  • Тип A: однопоточный вход, т.е. mono-PLP;
  • Тип B: многопоточный вход, т.е. multi-PLP. В режиме multi-PLP каналы PLP фрагментированы по времени. Режим multi-PLP подразделяется на несколько режимов:
    • Тип 1: Для каждого PLP выделено по одному временному интервалу в кадре T2. При этом от приемника требуется меньшая производительность. T2 кадр B1
    • Тип 2: для каждого PLP выделено по два и более временных интервала в кадре T2. При этом увеличивается временное разнесение. Если не ставится целью экономия затрат производительности приемника, то количество временных интервалов должно быть как можно больше. T2 кадр B2
    • Частотно-временное разнесение (TFS) создает большой мультиплекс, объединяя радиочастотные каналы (до 6 каналов), чтобы создать один "виртуальный" канал для возможности эффективного статистического мультиплексирования. TFS в текущей спецификации DVB-T2 является необязательным. TFS

При необходимости можно определить тип (1 или 2) для каждого PLP, а затем соединить в T2 кадре PLP разных типов.

T2 кадр начинается с преамбул P1 и P2. Ниже показана структура T2 кадра.

Структура T2 кадра

Интерфейс модулятора DVB-T2

T2 шлюз инкапсулирует данные в немодулированный (BaseBand) кадр. Эти BB кадры отправляются на DVB-T2 модулятор с помощью специального протокола интерфейса модулятора DVB-T2 MI, структура которого показана ниже.

Структура T2-MI

Тестирование DVB-T2

В первых демонстрациях DVB три HD канала вещались в одном мультиплексе, каждый кодировался со скоростью 11 Мбит/с последней версией кодера H.264. Сигнал декодировался последними разработанными BBC демодулятором и декодером H.264, а затем показывался на HD мониторе.

chassis

На второй презентации ENENSYS Technologies, NXP Semiconductors и Pace были отмечены за самые надежные характеристики оборудования DVB-T2. Целью этой сквозной демонстрации было показать, как стандарт позволяет обрабатывать вводимые шумы и интерференцию и в таких условиях успешно обрабатывать сигнал DVB-T2, обеспечивая отличный прием.

Первая действующая передача с несколькими PLP была выполнена во время PlugFest, организованным Mediabroadcast в июне 2010 года.

Технические испытания DVB-T2 в Великобритании

crystal palace broadcast tower

BBC и Ofcom работали над реализацией различных изменений, необходимых для модернизации первого мультиплекса в регионе Гранады. В эти работы входили и технические испытания DVB-T2, которые были направлены на проверку стандарта DVB-T2 и определение предпочтительного режима передачи для утверждения в Великобритании. Испытания, которые включали в себя как лабораторные тесты, так и передачи в эфире, также служили и для обеспечения сигналом DVB-T2 разрабатываемого приемного оборудования, которое также необходимо было протестировать.

Для этого передатчик был недавно установлен для тестового вещания в стандарте DVB-T2 с телевизонной башни Хрустального дворца. За этим последовало успешное завершение сквозных лабораторных тестов от источника сигнала к экрану приемника, что стало возможным благодаря тесному сотрудничеству между Arqiva и ENENSYS. ENENSYS предоставил аппаратный модулятор DVB-T2, работающий в режиме реального времени, который был подключен к передающему оборудованию Arqiva.

Эта амбициозная программа будет также поддерживать сообщество производителей DVB-T2, предоставляя тестовое эфирное вещание для тестирования и разработки новых продуктов. Прототипы приемников DVB-T2 в ближайшее время станут доступны и будут готовы для использования в пилотном техническом проекте в течение ближайших недель или месяцев.

Утверждение нового стандарта DVB-T2

Британский телекоммуникационный регулирующий орган Ofcom решил обновить один мультиплекс наземного цифрового телевидения (Multiplex B) для работы сервиса Freeview HD, используя стандарты DVB-T2 и MPEG-4. Модернизированный мультиплекс будет способен доставлять HD сервисы BBC, ITV и Channel4. Ожидается, что со временем будет возможна доставка шести HD сервисов. Первые сервисы были запущены во время цифрового перехода (DSO) 2 декабря 2009 года.

В Финляндии DNA Oy получила лицензию на работу двух мультиплексов DVB-T2. Испытание было начато в декабре 2009 года в городе Лахти. Запуск в Финляндии был выполнен в ноябре 2010 года.

В Швеции начали запуск 1 ноября 2010 года с пятью HD каналами.

В Италии Europa7 запустила семь HD каналов весной 2010 года.

В Замбии ZNBC запустила 10 платных ТВ сервисов 1 июля 2011 года.

В некоторых странах, например, в Австрии, Турции, Сербии, Чехии, Индии, ЮАР, Кении, Шри-Ланке, Сингапуре, Словакии, России, Таиланде, Вьетнаме,Малайзии, Австралии уже утвердили или серьезно рассматривают DVB-T2.

УДК 001.08

Современные цифровые технологии открывают обществу качественно новые возможности получения и передачи информации. Эфирное телевидение является одним из основных способов получения информации в настоящее время. Эфирное цифровое телевидение, в отличие от других видов цифрового телевидения, осуществляет доставку сигнала к потребителю без лишних проводов. Однако тут же возникает вопрос качественной доставки сигнала к потребителю в условиях жесткой ограниченности спектра и большого количества помех. Именно для решения данных проблем и был разработан стандарт DVB-T2.

У DVB-T2 есть несколько основных отличий от DVB-T. В частности, для инкапсуляции информации может применяться не только транспортный поток (ТП) MPEG-2, но и транспортный поток общего на­значения (generic transport stream). В ТП общего наз­начения используется переменный размер пакета, а не фиксированный, как в MPEG-2. Это позволяет сни­зить объем передаваемых служебных данных и сде­лать адаптацию транспорта к сети более гибкой. Кро­ме транспортных потоков могут также передаваться любые другие цифровые потоки. Таким образом, по сравнению с DVB-T привязки к какой-либо структуре данных на уровне транспорта более не существует.

Далее, введено распределение несущих COFDM меж­ду логическими потоками информации, так называемы­ми PLP (physical layer pipes - каналы физического уров­ня). В DVB-T вся полоса отдавалась для передачи одного транспортного потока. В DVB-T2 возможна одновре­менная передача нескольких транспортных потоков, каждый из которых помещается в свой PLP. Воз­можны два режима работы: с передачей одного PLP -'Режим А" и с передачей нескольких PLP - "Режим В".

Использование такого механизма может, в частнос­ти, позволить уменьшить энергопотребление абонен­тского устройства, поскольку оно может выключаться в тот момент, когда передаются PLP, не нужные або­ненту.

Для одночастотных сетей введен режим MISO (mul­tiple input single output - много входов, один выход), который позволяет достичь до 70% выигрыша в поло­се пропускания. Опыт эксплуатации одночастотных сетей показал, что даже при сложении синхронизиро­ванных сигналов результирующий спектр COFDM претерпевает искажения (в форме "провалов" огиба­ющей несущих COFDM). В результате, для компенса­ции этих "провалов", то есть сохранения требуемого отношения сигнал/шум, необходима более высокая мощность передатчиков. Режим MISO позволяет избе­жать этой неприятности. Основная идея здесь состо­ит в том, что передатчики в одночастотной сети в режиме MISО излучают не в точности один и тот же сигнал. Благодаря этому при сложении сигналов с разных передатчиков "провалов" огибающей не воз­никает и увеличение мощности передатчиков не требуется.

Еще одно новшество состоит во введении режима модуляции 256QAM - передачи 8 бит на несущей. Это позволяет увеличить емкость канала на треть. Казалось бы, такой режим приведет к гораздо более жес­тким требованиям к отношению сигнал/шум. Однако помехоустойчивость LDPC-кодов настолько высока, что они справляются с компенсацией ошибок, возни­кающих при использовании 256QAM, без увеличения отношения сигнал/шум.

Введен расширенный режим для количества несущих 8k, l6k и 32k. Он заключается в том, что в случае, когда нет строгих требований по совместимости со станци­ями в соседнем канале, можно добавить дополнитель­ные несущие с краев спектра COFDM. При увеличенном количестве несущих спектр имеет более крутой спад на краях, и добавление несущих не приводит к выходу за пределы допустимой маски формы спектра. Добавление несущих позволяет выиграть 1. 2% емкости канала.

Также была реализована функция многоканального приема. Т2 включает факультативную возможность приема от двух передатчиков. В тех случаях, когда ресивер «видит» сигнал сразу от двух передатчиков, например, при приеме на ненаправленную антенну в небольшой одночастотной сети, его применение может значительно улучшить работу системы. Это кодирование совместно с изменением формата пилот-сигналов дает возможность без потерь разделить и отдельно декодировать сигналы, принятые из двух разных эфирных каналов. Причем наложение кода не ухудшает приема, если антенне доступен только один канал. Предварительные расчеты показали, что эта техника позволяет увеличить зону покрытия небольших одночастотных сетей до 30%.

Для защиты сигналов, то есть каждой несущей, используемой для передачи данного символа, от искажения в условиях многолучевого распространения введено дублирование конца каждого символа в защитном интервале, предшествующем передаче этого символа.

Длина защитного интервала выбирается в зависимости от расчетной протяженности эфирного тракта и других параметров сети передачи. Более длинные защитные интервалы требуются в одночастотных сетях, где сигналы с соседних передатчиков могут приходить на приемник со значительным запаздыванием относительно основного сигнала. Защитный интервал представляет собой надстройку, съедающую долю транспортного ресурса. В DVB-T эта надстройка может занимать до 1/4 общего объема передаваемых данных. Для возможности удлинить защитный интервал без увеличения его доли в общем объеме данных в Т2 были введены два новых режима - 16k и 32k - с соответствующем увеличением числа ортогональных несущих. То есть абсолютная величина защитного интервала сохраняется, но его доля в общем объеме снижается. Например в FFT равном 8k защитная надбавка составляет 25% длительности символа, а в режиме 32k только 6% длительности.

Таким образом, Т2 предлагает более широкий ряд размерностей FFT и защитных интервалов. А именно:

- размерности FFT: 1k, 2k, 4k, 8k, 16k, 32k;

- относительная длительность защитных интервалов: 1/128, 1/32, 1/16, 19/256, 1/8, 19/128, 1/4.

Максимальная длительность защитного интервала в Т2 достигается в режиме 32k при отношении защитной надбавки и длины всего символа 19/128. Длительность защитной надбавки при этом превышает 500 мкс, что вполне достаточно для построения крупной общегосударственной одночастотной сети.

Поскольку количество несущих возраста­ет в той же самой полосе частот, то увеличивается и ве­роятность межсимвольной интерференции. Для того чтобы она не быта слишком большой, необходимо со­ответственно увеличить длительность символа модуля­ции. Казалось бы, это не позволит повысить скорость передачи данных: одновременно с увеличением чиста несущих возрастает и время их передачи. Однако тре­бования к абсолютной длительности защитного интер­вала при этом не меняются, так как время прихода отра­женного сигнала от длительности символа никак не зависит. Защитный интервал 1/128 в режиме 32k будет иметь такую же абсолютную длительность t=28 мкс, что и 1/32 в режиме 8k, а значит, обеспечивать точно такую же защиту от отраженных сигналов. Применение новых защитных интервалов вместе с новыми значениями быстрого преобразования Фурье позволяет получить выигрыш 2. 17% емкости канала и увеличить расстояние между станциями.

В канальном кодировании в DVB-T использовались сверточные коды совместно с кодами Рида-Соломона. В DVB-T2 предлагается использование более эффектив­ных кодов LDPC вместо сверточных кодов и кодов ВСН вместо кодов Рида-Соломона.

Код с малой плотностью проверок на чётность (LDPC- Low-density parity-check code) - используемый в передаче информации код, частный случай блокового линейного кода с проверкой чётности. Особенностью является малая плотность значимых элементов проверочной матрицы, за счёт чего достигается относительная простота реализации средств кодирования.

Коды Боуза-Чоудхури-Хоквингема (BCH) составляют один из больших классов линейных кодов, исправляющих ошибки. Причем метод построения этих кодов задан явно. Для дополнительного снижения частоты ошибки используется внешний уровень кодозащиты ВСН, работающий при малой плотности ошибок. В большинстве режимов код позволяет исправлять до 12 ошибок, но в некоторых - до 8 или до 10 ошибок.

Эф­фективность этих кодов была известна давно, но ранее не удавалось

создать дешевую реализацию на базе мик­роэлектроники. Тестовая имитация работы помехозащиты на базе LDPC показала существенное повышение помехозащищенности по сравнению с защитой, используемой в DVB-T, то есть сверточным кодированием в сочетании с кодом Рида-Соломона. Выигрыш в уровне С/N за счет нового FEC может составлять до 3 дБ для типичного уровня ошибок и при одинаковой доле контрольных символов. По существу, это улучшение позволяет повысить пропускную способность канала примерно на 30%, например, за счет применения более высокого уровня констелляции.

Вводятся также изменения в схему перемежения. Практическое использование DVB-T показало недо­статочно хорошую устойчивость к импульсным поме­хам. В частности, в городской среде использование режима 64QAM с малыми значениями FEC (Forward Error Correction - Прямая коррекция ошибок) может ока­заться более эффективным, чем использование 16QAМ с большими значениями FEC.

В T2 используется три каскада перемежений. Это практически гарантирует, что искаженные элементы, в том числе при пакетных ошибках, после деперемежения в декодере будут раскиданы по LDPC FEC-кадру. Это должно позволить кодеру LDPC выполнить восстановление.

Перечислим эти каскады:

1) битовый перемежитель: рандомизирует биты в пределах FEC-блока;

2) временной перемежитель: перераспределяет данные FEC-блока по символам в рамках кадра Т2. Это повышает устойчивость сигнала к импульсному шуму и изменению характеристик тракта передачи;

3) частотный перемежитель: он рандомизирует данные в рамках OFDM-символа с целью ослабить эффект селективных частотных замираний.

Для противодействия импульсным помехам в DVB-Т2 дополнительно вводится временное перемежение, то есть различные компоненты информации переме­жаются по оси времени с периодом около 70 мс. То есть данные, перед передачей по каналу связи, переставляются в заданном порядке, а в приемной части восстанавливается исходный порядок, т.е. выполняется деперемежение. При этом пакетная ошибка, возникшая в канале связи, превращается в набор рассредоточенных во времени одиночных ошибок, которые проще обнаруживаются и исправляются с помощью кодов, исправляющих ошибки. Бла­годаря этому информация, потерянная в один период времени, может быть восстановлена с использовани­ем информации, передаваемой в другой период вре­мени.

В DVB-T перемежение осуществлялось только в пре­делах одного символа модуляции, и, следовательно, в течение только периода времени передачи этого сим­вола. Если информация вследствие помех в канале связи была утеряна в какой-то момент времени, то ее невозможно было восстановить на основании инфор­мации, переданной в другой момент времени.

В DVB-T2 система перемежения усложнена, вводит­ся перемежение по времени, что позволяет увеличить устойчивость передачи к импульсным помехам, кото­рые так характерны для больших городов. То есть ин­формация перемежается не только внутри одного символа модуляции, но и внутри одного суперкадра. Конечно, это требует от абонентского устройства на­личия большой оперативной памяти, где при обрат­ном преобразовании (de-interleaving) необходимо бу­дет хранить блок временного перемежения, или Т1-блок, а не один символ, как в DVB-T. В DVB-T2 вводятся две новые структуры, которые "отвечают" за перемежение - кадр перемежения и блок временного перемежения (Т1-блок). По сути, эти структуры определяют границы, в которых будет про­изводиться перемежение.

Кадр перемежения состоит из целого числа Т1-блоков. Число это можно изменять. Однако рекомендует­ся использовать комбинацию одного кадра перемеже­ния и одного Т1-блока, поскольку именно в этом случае перемежение будет выполняться в течение бо­лее длительного периода времени. Количество FEC-блоков в одном Т1-блоке может не быть постоянным. Каждый кадр перемежения проецируется на один или несколько Т2-кадров.

Часть несущих, так называемые пилотные несущие, или маркеры синхронизации служат для синхронизации тактовых частот модулятора и демодулятора, синхронизации несущих частот спектра, кадровой синхронизации, оценки состояния канала и уровня фазовых шумов. Различают непрерывные (continual) пилот-сигналы, передаваемые на одной и той же несущей, и распределенные (scattered), передаваемые на нескольких несущих, равномерно распределенных в спектре сигнала и меняющихся от символа к символу. Пилотные несущие модулируются специально формируемой псевдо случайной последовательностью. Для повышения помехоустойчивости они передаются с уровнем в 16/9 раза (примерно на 2,5 дБ) выше, чем остальные несущие.

В системах OFDM используются распределенные пилот-сигналы. Они представляют собой модулированные элементы, определенным образом разнесенные по несущим и во времени. Приемнику известны параметры модуляции пилот-сигналов, и он может использовать их для оценки состояния канала. В DVB-T каждый двенадцатый модулированный элемент является пилот-сигналом, то есть они занимают 8% в общем объеме данных. Эта пропорция используется при любых вариантах защитных интервалов, и размещения пилот-сигналов должно быть таковым, чтобы позволить выровнять сигналы с защитным интервалом 1/4. Однако для меньших защитных интервалов добавка пилот-сигналов в количестве 8% оказывается избыточной. В DVB-T2 определено восемь различных способов размещения - РР1. 8 (РР - pilot pattern). Каждому варианту относительной длительности защитного интервала соответствует несколько возможных опций размещения пилот-сигналов. Они динамически выбираются в зависимости от текущего состояния канала, что позволяет оптимизировать их количество. Выбор опти­мального способа позволяет уменьшить количество пе­редаваемой служебной информации на 1. 2%.

Более плотное размещение пилот-сигналов может использоваться для снижения требуемого уровня С/N на входе приемника или для улучшения синхронизации. В последнем случае пилот-сигналы модулируются псевдослучайной последовательностью.

Еще одно любопытное нововведение - вращающиеся созвездия (rotated constellation). После того как сигнал COFDM сформирован, производится "вращение" соз­вездия в комплексной плоскости. Чтобы продемонстри­ровать принцип, можно упрощенно изобразить эту схе­му только для четырех точек комплексной плоскости созвездия, то есть для режима QPSK как это показано на рисунке 2.6. Модуляционный символ поворачивается в комплексной плоскости на определенный угол, зависящий от числа уровней модуляции (29° для QPSK, 16,8° - для 16-QAM, 8,6° для 64-QAM и arctg (1/16) для 256-QAM). Более того, перед началом вращения квадратурная Q координата каждого модуляционного символа циклически сдвигается в рамках одного кодового слова т.е. берется из предыдущего символа этого слова, Q-компонента первого символа становится равной Q-компоненте последнего.

Исполь­зование вращающихся созвездий может дать выигрыш до 7,6 дБ в отношении сигнал/шум.

Значительную долю расходов на передачу составляет стоимость электричества, питающего передатчики. OFDM-сигналы характеризуются относительно высоким отношением пиковой и средней мощностей. В связи с этим в Т2 включены две технологии, позволяющие снизить это отношение примерно на 20%. А это, в свою очередь, существенно снижает расходы на электропитание.

Для уменьшения отношения пиковой мощности к средней (PAPR) предлагаются два способа - АСЕ (Active Constellation Extension - расширение активного созвездия) и TR (Tone Reservation - сохранение тона). Чем меньше значение RAPR, тем выше КПД передатчика по мощности. Оба способа могут использоваться одновре­менно, однако первый предпочтительнее для созвездий с меньшим количеством векторов (QPSK), второй - с большим (QAM). У каждого способа есть и недос­татки. Использование АСЕ приведет к сниже­нию отношения сигнал/шум на входе приемного устройства, а применение TR вызовет уменьшение емкости канала, так как предполагает использование части несущих для передачи специаль­ных корректирующих сигналов.

Спецификация Т2 включает два дополнительных инструмента, которые в перспективе можно будет использовать для расширения кадра. Во-первых, структура кадра Т2 предусматривает возможность введения сигнализации для еще несуществующих типов кадров, которые будут предназначены для пока еще не определенных типов сигналов

То есть содержание этих кадров FEF (Future Extension Frames) пока не определено, а определена только структура заголовка. Включение соответствующей сигнализации в спецификацию Т2 позволит ресиверам первого поколения распознать и проигнорировать FEF-фрагменты. Но забронированное уже сегодня место обеспечит обратную совместимость первых систем передачи с будущими, в которых эта сигнализация будет переносить информацию о новых типах содержимого.

Т2 также включает сигнализацию, необходимую для будущего применения частотно-временного деления на слоты (TFS - Time Frequency Slicing). Хотя основная спецификация предусматривает прием без применения TFS, в сигнализацию включены отметки, которые позволят будущим ресиверам, оснащенным двумя тюнерами, работать с TFS-сигналами. Такой сигнал будет занимать несколько радиочастотных каналов, и разные фрагменты каждой из услуг будут в общем случае передаваться на разных частотах. Ресивер будет скачками перестраиваться с канала на канал, собирая фрагменты данных, относящихся к принимаемой услуге. Это позволит формировать пакеты с размерами, значительно превышающими допустимые для одного радиочастотного канала, что, в свою очередь, даст возможность выигрыша за счет статистического мультиплексирования значительного количества каналов и гибкости частотного планирования.

Сравнивая основные параметры при передаче сигналов в стандартах DVB-T и DVB-T2, можно сказать, что устойчивость к помехам, качество картинки, скорость передачи сигнала и другие показатели у сигнала в стандарте DVB-T2 примерно в 1,48 раза лучше DVB-T. Также неоспоримым преимуществом нового стандарта является то, что емкость сетей цифрового телевидения увеличивается как минимум на 30 % при той же инфраструктуре сети и частотных ресурсах.

1 Локшин Б.А. Цифровое вещание: от студии к телезрителю. М.: Компания Сайрус Систем, 2001.
2 Ник Уэллс, Крис Нокс. DVB-T2: Новый стандарт вещания для телевидения высокой четкости // Теле-Спутник. 2008. №11.
3 Серов А.В. Эфирное цифровое телевидение DVB-T/Н. СПб.: БХВ-Петербург. 2010.
4 Шахнович И. DVB-T2 новый стандарт цифрового телевизионного вещания // Связь и телекоммуникации. 2009. №6.
5 Walter Fischer. Digital video and audio broadcasting technology. A practical engineering guide. Springer. 2010.

2.12.2013, 21:18 Назарова Ольга Петровна
Рецензия: Представлен анализ по стандартам. Рекомендуется к печати.

Вся Российская Федерация уже перешла на цифровое эфирное телевидение. Многие старые телевизоры его не поддерживают, что объясняет взлет продаж цифровых приставок и новых телевизоров.

В этой статье мы познакомим вас с новейшим стандартом DVB-T2, расскажем, для чего он нужен и как извлечь из него максимум пользы для просмотра ТВ.

Что означает аббревиатура

Сокращение DVB-T2 расшифровывается как «Digital Video Broadcasting Second Generation Terrestrial» и переводится как «Стандарт Эфирного Цифрового Телевидения 2-го поколения» .

По сравнению с устаревшим DVB-T данный стандарт повыcил на 40% емкость сетей, при этом сохранив ключевую инфраструктуру и диапазоны частот.

Особенности формата

Отличительные особенности стандарта 2-го поколения:

  • трансляция сигнала как на стационарные, так и на мобильные приемники;
  • возможность использования существующей инфраструктуры DVB-T для передачи сигнала;
  • уменьшение эксплуатационных затрат благодаря изменению соотношения пиковой и средней мощности.

Что означает надпись «DVB-T2» на телевизоре или приставке

Наличие данной пометки на телевизоре означает способность показывать эфирные цифровые каналы. Для их приема вам не потребуется покупать дополнительную приставку.

Оборудование DVB-T2

Аналогично обстоит дело и с приставкой. Надпись «DVB-T2» указывает на возможность приема устройством цифрового телевидения.

Смежные форматы вещания

Кроме DVB-T2, в РФ действуют следующие форматы вещания:

  • DVB-C — стандарт кабельного ТВ. Звук и изображение передаются посредством QAM-модуляции при кодировании канала;
  • DVB-S — стандарт спутникового ТВ, разработанный в 1995 г.;
  • DVB-S2 — усовершенствованный стандарт DVB-S.

Чем цифровое ТВ лучше аналогового

  • высокое качество картинки (четкость, отсутствие ряби);
  • возможности просмотра каналов в HD-качестве;
  • улучшенное аудио;
  • широкий выбор телеканалов;
  • наличие встроенной телепрограммы;
  • возможность записи и отложенного просмотра телепередач*;
  • присутствие функции постановки программы на паузу*;
  • установка запрета на выбранные телеканалы (родительский контроль)*.

* — данные возможности реализованы не на всех моделях цифровых телевизоров и приемников.

Чем DVB-T2 отличается от устаревшего DVB-T

Говоря техническим языком, DVB-T транслировал 1 транспортный поток, тогда как стандарт 2-го поколения способен передавать несколько. Каждый такой поток, размещаясь в так называемом мультиплексе, формирует канал физического уровня (PLP).

Переводя на простой язык, главные отличия DVB-T2 от DVB-T заключаются в следующем:

  • повышенная четкость ТВ-изображения при сниженной нагрузке на телевещателей;
  • увеличенное число каналов в рамках одного частотного диапазона (можно транслировать больше телеканалов);

Где можно поймать «цифру»

Если вы проживаете в крупном городе, то никаких проблем с приемом сигнала на антенну возникнуть не должно. В каждом мегаполисе есть вышки, осуществляющие цифровое вещание по близлежащем территориям.

Какое оборудование нужно для подключения

  • дециметровая (ДМВ) или всеволновая (МВ+ДМВ) антенна;
  • современный цифровой телевизор или внешний DVB-T2 тюнер.

Подключение через приставку
Подключение DVB-T2 к новому телевизору

Но в первую очередь проверьте, в каком году был сделан ваш телевизор:

  1. Если вы располагаете современной плоской панелью, которая была выпущена после 2013 г., с большой долей вероятности дополнительный внешний приемник вам не потребуется . Для надежности рекомендуем проверить наличие поддержки стандарта DVB-T2.
  2. Если ваш телевизор был произведен в 2012 г. и раньше, необходимо прочесть прилагаемое к нему руководство пользователя. Большая часть такого оборудования не поддерживает стандарт 2-го поколения. Это означает, что нужно выбрать новый ресивер DVB-T2, стоящий около 700-1200 руб. Он подключается к телевизору через разъемы HDMI или RCA .

Индивидуальная или коллективная – разницы нет, главное, чтобы она работала в дециметровом диапазоне.

Если ваш телевизор родом из 90-х, может потребоваться купить адаптер для SCART-разъема . К одной антенне возможно подсоединить несколько приставок.

Порядок подключения и настройки цифрового ТВ

После того как вы подготовили все, что нужно (приставка, антенна, телевизор), начинайте настраивать цифровое ТВ. Алгоритм следующий:

  1. Подключите антенну к приставке, а ее в свою очередь – к телевизору. Рекомендуется выполнять соединение через HDMI-разъем , так как он обеспечивает самую высокую четкость картинки и чистоту звука. Если таковой отсутствует, воспользуйтесь кабелем RCA , который должен быть в комплекте с ресивером.
  2. Включите все оборудование и активируйте на телевизоре режим «AV». Вам будет показано меню приставки.
    Выбор режима AV
  3. По умолчанию тюнер ни на что не настроен, и вам необходимо самостоятельно поймать телеканалы, транслируемые в вашей местности. Проще всего сделать это посредством функции «Автопоиск».
    Автопоиск на приставке
  4. Автоматический поиск займет некоторое время. При этом должно пойматься сразу 10-20 телеканалов.

Где еще можно смотреть каналы DVB-T2

Смотреть цифровые каналы можно не только на телевизоре, но и на:

  1. На компьютере.
    Для просмотра каналов здесь потребуется встроенный или внешний USB-тюнер. Последний подсоединяется к компьютеру, затем нужно инсталлировать драйвер. После этого начнется сканирование каналов. По завершении процедуры можно смотреть ТВ-передачи в высоком качестве.
  2. В автомобиле.
    Здесь есть 2 варианта. Если в машине уже установлен телевизор, то нужно купить приставку, поддерживающую кодек H.264, и преобразователь напряжения. Если же никакого ТВ нет, потребуется установить в авто экран с подключенным к нему тюнером с поддержкой H.264.
  3. На смартфоне и планшете.
    Здесь так же, как и в случае с компьютером, понадобится приобрести тюнер, совместимый с операционной системой Android. Он подключается к micro-USB порту.

Теперь вы обладаете всей необходимой информацией о стандарте DVB-T2 и вам будет легко подключить и настроить необходимое оборудование.

Читайте также: