Тв сигнал dtmb что это

Опубликовано: 17.04.2024

Все о работе с видео

Учебные курсы

Подпишитесь на бесплатную почтовую рассылку по созданию видео.

В любой момент вы cможете отказаться от подписки, если она вас не устроит.

Свежие статьи

В наше время во всем мире идет активный переход с аналогового на цифровое телевидение.

Системы аналогового телевидения были рассмотрены в статье Стандарты видео: NTSC, PAL, SECAM. Эти системы появились в середине прошлого века и постепенно уходят в историю, уступая место более современным цифровым системам телевидения.

Цифровые камеры генерируют видеопоток большой скорости (например, HD-камеры дают поток 233 Мбит/сек.), чем и объясняется высокое качество картинки. Главная задача при хранении и передачи такого объема данных - это эффективное сжатие.

После успешного решения задачи сжатия видеосигналов в десятки раз для передачи изображений (MPEG) начался активный переход на цифровое вещание.

Преимущества цифрового телевидения:

Более высокое качество изображения и звука.

Большая устойчивость сигнала к помехам по сравнению с аналоговым.

Уменьшение мощности потребления электроэнергии при замене аналогового передатчика цифровым (экономия энергопотребления).

Увеличение числа программ на одном частотном канале.

Использование единого стандарта кодирования (MPEG), который решит проблему несовместимости стандартов NTSC, PAL, SECAM.

Телепередача может сопровождаться звуком сразу на нескольких языках, а также субтитрами.

Поскольку цифровой сигнал меньше подвержен помехам, качественный прием телепрограмм возможен не только на стационарную, но и на комнатную антенну.

Для приема цифрового телевещания нужен цифровой телевизор - современный ЖК-приемник или плазма.

Но поскольку многие зрители еще пользуются обычным аналоговым телеприемником, для перехода на цифровое TV они могут использовать специальную цифровую приставку.

Такая приставка (ее называют Set-top-Box - коробка, установленная сверху) играет роль декодера и переводит цифровой сигнал в аналоговый, понятный старому телевизору.

В России и Беларуси 2015 год - это год перехода на цифровое эфирное телевещание стандарта DVB-T.

На данном этапе в мире существуют следующие стандарты цифрового телевидения:

DVB - разработан в Европе

ATSC - разработан в США

ISDB - разработан в Японии

Все эти стандарты дают возможность, используя эфирные, кабельные, спутниковые и мобильные каналы связи, передавать оцифрованные сигналы аналогового стандарта вместе с многоканальным звуком. Основное различие между тремя стандартами в методах модуляции и частотных диапазонах каналов передачи.

Стандарт DVB является самым распространенным в мире, его используют более 270 стран, находящихся в Европе, Австралии, Новой Зеландии, Азии и Африке (синий цвет на карте).

Стандарт можно разделить на следующие разновидности по способу передачи:

DVB-S (satellite) – спутниковое телевидение;

DVB-T (Terrestrial) – наземное эфирное телевидение;

DVB-C (Cable) – кабельное телевидение;

DVB-H (Mobile) – мобильное телевидение.

Считается, что европейская система DVB имеет большую устойчивость к помехам по сравнению с американской, и имеет скорость цифрового передатчика от 5 до 32 Мбит/с (для сравнения - 19 Мбит/с в системе ATSC).

DVB позволяет передавать в одном канале одновременно телепрограммы и потоки данных. Телепрограммы могут иметь стандартное разрешение (720х576) и высокое разрешение HDTV.

Стандарт цифрового телевидения ATSC является разработкой американской организации Advanced Television Systems Committee - отсюда и название ATSC.

С 1996 года внедряется на террирории США, Канады Южной Кореи и некоторых других стран (оранжевый цвет на карте).

Основная задача цифрового стандарта - замена аналогового стандарта NTSC. Также поддерживает вещание через кабельные, эфирные, спутниковые сети.

Особенностью ATSC является поддержка самого большого количества форматов в телевещании: 18 форматов, из которых 6 являются HDTV.

Видеосигналы сжимаются по алгоритмам MPEG2/MPEG4, аудиосигналов - по методу Dolby Digital AC-3, обеспечивая шестиканальный звук формата 5.1.

Стандарт ISDB (Integrated Service Digital Broadcasting) разработан японской организацией ARIB и полностью заменил стандарты аналогового TV.

Используется в Японии, Южной и Центральной Америке, на Филлипинах, Шри-Ланке (зеленый цвет на карте).

Также разделяется на спутниковое телевидение - ISDB-S, эфирное - ISDB-T, кабельное - ISDB-C и спутниковое вещание для мобильных устройств.

Стандарт DTMB (DMB-T/H - эфирное/мобильное) используется в Китае (фиолетовый цвет на карте).

В 2019 году официально было объявлено, что телевидение в России переходит на цифровой стандарт вещания. Хотя для огромного числа телезрителей это создало определенный дискомфорт, процесс перехода на «цифру» было уже не остановить. И если немного глубже вникнуть в этот вопрос, становится очевидным, что переход на цифровое телевидение просто необходим.

Что такое цифровое ТВ?

Самый простой ответ на первую часть данного вопроса — телевидение, вещаемое посредством передачи в эфир цифрового сигнала. Сам же цифровой сигнал представляет собой закодированные в виде нулей и единиц данные, передающиеся "дозировано" в виде блоков (для сравнения, аналоговый сигнал — непрерывный). Однако нельзя говорить, что в системе цифрового телевещания не используются аналоговые сигналы. На самом деле без них ничего бы вообще не работало. Аналоговый сигнал является исходным (если рассматривать эфирное ТВ), который перед отправкой просто кодируется специальным оборудованием в нули и единицы. Но всю эту техническую сторону момента мы рассматривать не будем.

Ввиду того, что «цифра» существенно отличается от «аналога», для ее приема также требуется специальное устройство — цифро-аналоговый преобразователь, именуемый «ТВ-тюнером» или просто «ТВ-приставкой». Тот, в свою очередь, преобразует (декодирует) цифровой сигнал в формат, "понятный" телевизору. Мы еще обязательно вернемся к этому вопросу немного позже.

Параметры цифрового ТВ в России

Системы цифрового телевидения работают в соответствии со стандартами телевещания. Их несколько. Для справки приведем описания 4-х наиболее распространенных стандартов:

DVB-T и DVB-T2. Это европейские стандарты телевещания первого и второго поколения, соответственно. В России, как и в большинстве стран мира, используется стандарт DVB-T2.
ATSC. Американский стандарт цифрового ТВ. Используется в США, Канаде, Южной Корее и некоторых странах Латинской Америки.
ISDB. Японский стандарт «цифры». Помимо самой Японии, также используется в большинстве стран Центральной и Южной Америки, немногих стран Азии и Африки.
DTMB. Это самый "молодой" китайский стандарт цифрового вещания. Помимо Китая, стандарт также принят в Пакистане, Лаосе, Камбоджи, Кубе и некоторых других странах. По заявлению самих китайцев, DTMB превосходит по всем параметрам все три предыдущих стандарта.

Касательно основных параметров используемого в России европейского стандарта DVB-T2:

Вещание осуществляется на метровых (МВ/HF) и дециметровых (ДМВ/UHF) радиочастотах в диапазонах 174…230 МГц и 470…790 МГц, соответственно.
Зарезервированные под вещание частотные каналы: 6…12 под метровый диапазон и 21…60 под дециметровый диапазон.
Разрешение передаваемой видеокартинки: 720х576 пикселей (т.е. видео в SD качестве).

Доступные в России бесплатные телеканалы в «цифре»

Большинство телеканалов, вещаемых сегодня в России в «цифре», являются платными. Бесплатно доступно лишь 20 из них. Все они составляют список «Общероссийских обязательных общедоступных телеканалов». Сюда относятся: Первый канал, Россия-1, Россия-24, Россия-К, Матч ТВ, НТВ, ТВ Центр, Карусель, ОТР, Пятый канал, Муз-ТВ, РЕН ТВ, Спас, ТНТ, СТС, Домашний, Мир, Звезда, Пятница! и ТВ-3.

Перечисленные телеканалы транслируются по всей территории РФ. Для их просмотра не требуется ни с кем заключать никаких договоров. Все, что требуется — это телеприемник, поддерживающий цифровое ТВ (либо оборудованный ТВ-приставкой), и любая (даже самодельная) дециметровая или всеволновая антенна (и та может не понадобиться).

Многие интернет-провайдеры сегодня предлагают доступ ко многим платным цифровым каналам бесплатно при заключении договора на пользование услугами интернет. Однако для просмотра этих каналов используется не антенна, а сетевой компьютерный кабель, который подключается к телевизору или ТВ-приставке. Зачастую доступ к этим телеканалам можно получить из специального мобильного приложения или с провайдерского веб-сайта.

Преимущества и недостатки цифрового ТВ

Перед аналоговым телевидением у «цифры» множество преимуществ, хотя существуют и некоторые недостатки. К положительным качествам цифрового ТВ относятся:

Высокое качество изображения и звука, несравнимое с таковым у аналогового ТВ.
Более высокая помехоустойчивость при меньшем энергопотреблении передатчиков сигнала.
Возможность передачи нескольких телеканалов в одном и том же частотном диапазоне (мультиплексирование сигнала). Для справки: благодаря мультиплексированию удалось освободить множество радиочастот, которые ранее были отведены под вещание определенных телеканалов. Теперь их планируется использовать для построения сотовых сетей и в других целях.
Создание интерактивных телевизионных систем, в которых зрителю могут быть предоставлены различные услуги, как «Видео по запросу», «Запись телепередач» (с использованием оборудования компании-оператора) и другие.
Возможность передачи вместе с телесигналом дополнительной информации (например, титры к фильмам или телепрограмма).
Возможность смены аудиодорожек "на лету". Подобная услуга обычно предоставляется зрителям платных телеканалов, и чаще используется для смены языка перевода фильмов, сериалов и т.д.
Широкие возможности в плане редактирования транслируемых телепередач в режиме реального времени (например, наложение трехмерной графики).
Возможность вещания на одних и тех частотах радиопередач (также благодаря мультиплексированию) и другие преимущества.

Их недостатков цифрового телевидения особенно выделяются:

Меньшее расстояние передачи цифрового сигнала (если сравнивать аналоговые и цифровые передатчики одинаковой мощности). Вследствие этого для построения сети цифрового вещания требуется использование большего числа передающих устройств и, как следствие, больших денежных вложений.
При недостаточном уровне сигнала получаемая картинка как бы «распадается на части» (полностью или частично не видна часть изображения), "зависает" (при этом после "отвисания" недополученный видео/аудиопоток теряется, вследствие чего телепередача словно перематывается на несколько секунд вперед) либо вовсе пропадает. В случае с аналоговым ТВ при слабом уровне сигнала возникают визуальные помехи, ухудшается звук и т.д., но смысл происходящего на экране остается понятным.
Низкая устойчивость к электромагнитным полям, наблюдаемым во время грозы. Если телеприемник расположен на значительном расстоянии от передатчика, то во время грозы сигнал может прерываться полностью.
Для владельцев старых телевизоров — необходимость приобретения ТВ-приставки. Впрочем, они не очень дорогие.

Отметим еще один спорный момент (недостаток это или нет — решать вам). Чтобы в полной мере насладиться качеством цифрового ТВ, обычный телевизор не подойдет. Старые телеприемники (независимо от характеристик ТВ-приставки) попросту не способны отображать видеокартинку в том качестве, в котором ведется трансляция. Но в любом случае качество картинки не будет хуже, чем у «аналога».

Как начать смотреть цифровое ТВ?

Выше не раз упоминалось, что для просмотра цифрового телевидения требуется специально предназначенное для этого оборудование. Самый простой способ начать просмотр «цифры» — приобретение телевизора, поддерживающего стандарт телевещания DVB-T2. Понятно, что новый телеприемник многим не по карману или просто незачем. К счастью, для просмотра цифровых телеканалов можно приобрести ТВ-приставку (тюнер), цена которого значительно ниже, нежели стоимость нового телевизора. Кроме самого телеприемника, также может потребоваться антенна. Это особенно касается тех, кто проживает на значительном расстоянии от ближайшего телепередатчика.

Рассмотрим все эти моменты подробней.

Как узнать, поддерживает ли телевизор «цифру»?

Чтобы определить, поддерживает ли имеющийся телеприемник цифровое телевидение, достаточно изучить техническую документацию к нему. В ней нужно найти информацию о поддерживаемых телевизором системах (стандартов) телевидения. Если в документации встречается «DVB-T2», это означает, что ТВ-приемник подходит для приема «цифры».

При отсутствии документации можно попробовать найти обозначение «DVB-T2» где-нибудь на корпусе телеприемника (обычно там, где расположены гнезда для подключения кабелей). Но это не самый лучший способ. Информацию об имеющемся телевизоре всегда можно найти в интернете (например, в одном из интернет-магазинов или на сайте компании-производителя). Нужно лишь вписать в любую поисковую систему его модель.

Что делать, если телевизор не поддерживает цифровое ТВ?

Ответ прост — приобретение ТВ-приставки. С переходом на цифровое ТВ на отечественный рынок хлынули тюнеры, позволяющие принимать цифровой сигнал стандарта «DVB-T2», поэтому сложностей с их приобретением возникнуть не должно. ТВ-приставки в настоящее время даже продаются во многих почтовых отделениях (особенно это касается отдаленных от крупных городов населенных пунктов). Средняя стоимость самой простой (без " наворотов") ТВ-приставки находится в районе 1500 руб. Можно найти и дешевле, посетив любой из действующих китайских интернет-магазинов вроде «Алиэкспресса».

Обязательное требование, которому должна отвечать ТВ-приставка — это поддержка стандарта «DVB-T2». Обратите внимание, если тюнер был создан под стандарт первого поколения (DVB-T), он не подойдет.

Какая нужна антенна для приема цифрового ТВ-сигнала?

Для приема «цифры» подойдет всеволновая или дециметровая антенна. Какими именно характеристиками она должна обладать, зависит от расстояния между телевизором и передающей ТВ-башней:

От 3 до 10 км. Подойдет самая простая комнатная антенна без усилителя (т.е. ей не требуется отдельного электропитания). Но в городских условиях при плотной застройке лучше использовать наружную антенну. В обоих случаях антенну следует направить в сторону передатчика.
От 10 до 30 км. Для уверенного приема сигнала потребуется антенна с усилителем, которую можно установить в доме, но лучше — за окном (в этом случае нужно использовать антенну наружного исполнения).
От 30 до 50 км. Также требуется антенна с усилителем. Устанавливать ее придется снаружи и как можно выше.

В многоквартирных домах уже стали устанавливаться общедоступные (коллективные) дециметровые антенны, которые способны обеспечить качественным сигналом всех жителей. В этом случае в квартиру должен быть спущен с крыши кабель, который достаточно подключить напрямую к телевизору.

Системные требования:
ОС Windows Vista и выше, 1024 Мб ОЗУ, 350 Мб свободного пространства HDD

Оценка эффективности LDPC-кодов стандарта DTMB. ч1

Горбунова Валентина,
7 апреля 2017г.

Версия для печати
PDF версия
#P1091

Самостоятельная работа по дисциплине

«Системы и сети связи с подвижными объектами».

Тема: Оценка эффективности LDPC-кодов стандарта DTMB. ч1

студентка 319 группы

Основной целью данной работы является сравнение эффективности кодирования LDPC кодов китайского стандарта телевидения и других стандартов, используемых в современном мире .

Задачи, решаемые на начальном этапе:

1. Знакомство со стандартами систем цифрового телевизионного вещания;

2. Характеристика стандарта DTMB ;

3. Извлечение и распаковка проверочных матриц Н из стандарта DTMB gb -20600-2006;

4. Извлечение генераторных матриц G ;

5. Проверка правильности извлечения матриц по правилу G × H T º 0;

Уже довольно продолжительное время мы живем в эпоху цифровых технологий. Телевещание плавно переходит от аналогового к цифровому, и хотелось бы по подробней знать процесс формирования и в частности стандарты цифрового вещания и приема. В этом и заключается актуальность моей работы.

Преимущества цифрового телевидения по сравнению с аналоговым телевидением очевидны.

· Повышение помехоустойчивости в передаче и записи телевизионного сигнала.

· Существенное увеличение числа телевизионных программ, передаваемых в том же частотном диапазоне.

· Создание телевизионных систем высокой чёткости.

· Повышение качества изображения и звука в телевизионных приёмниках.

· Уменьшение мощности передатчиков.

· Архивирование и запись телевизионных программ .

· Передача в телевизионном радиосигнале различной дополнительной информации, в том числе телепрограммы (EPG)

· Возможность выбора языка вещания (звуковой дорожки) и субтитров.

· Расширение функциональных возможностей используемой аппаратуры

Основным недостатком можно считать з амирания и рассыпания принимаемой картинки на «квадратики» при недостаточном уровне сигнала, данные либо принимаются качественно на 100% , либо принимаются плохо и картинки не видно вообще или с «квадратиками».

Принципиальной особенностью разработки стандартов является учет технологических особенностей различных участков телевизионного канала, жестких международных норм на параметры каналов передачи телевизионных сигналов, принципов планирования сетей вещания. Цифровое сжатие сигналов динамических изображений и звукового сопровождения телевидения в сочетании с цифровым канальным кодированием и модуляцией позволяют существенно повысить эффективность использования частотного ресурса по сравнению с аналоговыми телевизионными системами

1. Основные стандарты в цифровом телевидении.

DVB — европейский стандарт цифрового телевидения. Сейчас действует на нашей территории.

ATSC — американский стандарт цифрового телевидения.

ISDB — японский стандарт цифрового телевидения.

DTMB — китайский стандарт цифрового телевидения.

Рисунок 1 - Стандарты цифрового эфирного телевизионного вещания

Таблица 1. Стандарты наземного цифрового телевизионного вещания.

Европейский стандарт цифрового телевидения DVB-Т.

Это стандарт европейского цифрового телевизионного вещания, который был ориентирован на пер е ход к телевидению высокой четкости. Он входит в группу европейских телевизионных стандартов DVB.

Основные технические характеристики стандарта:

· Диапазон рабочих частот – 470–862 МГц.

· Выходная мощность передатчиков – 10…10 000 Вт.

· Ошибки BER - 10 -11 …-10 -13

Главным преимуществом стандарта DVB-T2 (T2) по сравнению с DVB-T1 (T1) является то, что на одной несущей передатчика можно будет передавать три программы телевидения высокой четкости и дополнительные независимые каналы физического уровня PLP. Таким образом, количество передаваемых каналов увеличится. Мощность передатчиков снизится в 5–8 раз. Увеличивается QAM до 256. Полоса приема телевизоров останется прежней – 8 МГц.

Американский стандарт цифрового телевидения ATSK.

Основной технической задачей цифрового телевидения ATSC была передача HDTV-программы с заданной помехоустойчивостью в наземном радиоканале с ограниченной полосой частот 6 МГц. В стандарте ATSC в качестве критерия качества видеоизображения вводится понятие ≪ порога видимости ≫ (ПВ), определяемое пороговым значением отношения сигнал/шум на входе приемника. Так, для системы эфирного вещания 8-VSB теоретическим порогом определена величина С/Ш = 14 ,9 дБ, что примерно на 20 дБ ниже величины ПВ для аналогового телевидения.

Японский стандарт цифрового телевидения ISDB-T.

В системе ISDB-T используется принцип многочастотной модуляции с передачей цифрового потока на OFDM несущих в нескольких полосах частот (так называемая частотно сегментированная передача — BST-OFDM). Система ISDB-T может быть использована в каналах ТВ-вещания UHF-диапазона с полосами B = 6 , 7 или 8 МГц. Оригинальным свойством системы является разделение каждого канала вещания на сегменты, в каждом из которых передаются BST-OFDM-кадры, содержащие заданное число транспортных пакетов стандарта MPEG-2, зависящее от вида модуляции несущих, скорости сверточного кода и используемых режимов работы.

Китайский стандарт цифрового телевидения DTMB .

Стандарт цифрового вещания DTMB обеспечивает возможность эфирной передачи мультимедийных данных и воспроизведения ТВ-сигналов на малоразмерных приемниках. Говоря о качестве китайского DTMB-стандарта, можно с уверенностью заявить, что он имеет технические преимущества перед другими стандартами наземного цифрового телевидения США, Европы, Японии. Китайский DTMB-стандарт называется системой D, и является четвертым по международным стандартам. Этот стандарт введен позже, чем три предыдущие, но с использованием новейших технологий, чтобы обеспечить значительное превосходство уровня производительности. DTMB-стандарт отличается от других тремя преимуществами:

- более стабильной работой системы,

- большой информационной емкостью,

- большим охватом территории.

Это доказано независимо от испытательной лаборатории, будь то на Кубе, в Перу или других странах.

Здесь предварительная коррекция ошибок осуществляется с использованием внешнего кодера BCH, формирующего укороченный код из кода BCH (1023 , 1013) , и внутреннего кодера LDPC с тремя возможными скоростями: 2/5 — LDPC (7488 , 3048) ; 3/5 — LDPC (7488 , 4572) ; 4/5 — LDPC (7488 , 6096) . Основные параметры обработки сигналов в системе приведены в таблице 2. Основные результаты испытаний системы DTMB показали, что технологии канального кодирования, используемые в системе DTMB, обеспечивают коэффициент ошибок в цифровом сигнале на приеме менее 1х10 -12 .

Таблица 2. Основные параметры системы DTMB.

2. Извлечение и распаковка матриц G и H стандарта DTMB .

Перейдем непосредственно к тому, чем я занимаюсь при подготовке дипломного проектирования. Извлечение матриц из стандарта GB -20600-2006 – это одна из основных задач, выполняемых в ходе работы. Как уже было сказано выше, в стандарте используется внутренний LDPC-код с тремя возможными скоростями.

Что же в принципе из себя представляют коды LDPC ? Это — линейные блоковые систематические коды, задаваемые с помощью порождающей матрицы и с итеративным декодированием. Проверка четности — простой метод для обнаружения ошибок в передаваемом пакете данных. С ее помощью нельзя восстановить данные. Можно только обнаружить одиночную ошибку. Поэтому при кодировании и декодировании LDPC для определения разряда, в котором произошла ошибка, используют специальные проверочные матрицы, позволяющие найти синдромы ошибок в любом разряде кодового слова. Когда в проверяющей матрице LDPC количество единиц мало, это позволяет эффективнее организовать процесс хранения матрицы в декодере.

LDPC-коды более предпочтительны в ка налах с меньшими вероятностями ош ибок. С развитием методов передачи информации каналы передачи улучшаются, что дает хорошую перспективу для развития LDPC-кодов.

В ходе проделанной работы с помощью среды MATLAB было извлечено и распаковано 6 матриц стандарта DTMB : 3 проверочных матрицы H и 3 генераторных G .

В стандартной форме генераторная матрица G принимает вид:

I – это единичная матрица размером b ´ b , где b = 127, 0 ≤ i ≤ ( k − 1) ， 0 ≤ j ≤ ( c − 1),

i – количество строк в матрице, j – количество столбцов

1) LDPC （ 7493,3048): k =24 ， c =35, b =127, скорость кодирования 2/5;

2) LDPC （ 7493,4572): k =36 ， c =23, b =127, скорость кодирования 3/5;

3) LDPC （ 7493,6096): k =48 ， c =11, b =127, скорость кодирования 4/5.

В стандарте GB20600-2006 генераторная матрица представлена в следующем виде:

LDPC(7493, 3048) Gi,j=G[i][j]

G[ 0][ 0] : 44DB4147E6075A92E878EB68C44DD51F

G[ 0][ 1] : 5DCE86622D846BF272215A792AF31A3E

G[ 0][ 2] : 46FF69A29D3DF1D4842461B239256C26

G[ 0][ 3] : 5B08E84D7F8CF21F635110B336F35E68

G[ 0][ 4] : 146E63996295F4FB4D20C152E02FDFB5

G[ 0][ 5] : 2D50534737BF9622761D1AA8F2F79375

G[ 0][ 6] : 6B950681A1ED864F3D9F039B5912E996

G[ 0][ 7] : 1E255600F55C1019EB29FB0D0E64A790

G[ 0][ 8] : 0FC54A167377330271E132DA4084DC17

G[ 0][ 9] : 531C85189E7CD79C4A03AF0062C97B66

G[ 0][10] : 74BA0C55A448EB03E6B92BE48318D494

здесь каждая ячейка матрицы состоит из 32 символов, записанных в 16-СС. Для извлечения и распаковки такой матрицы каждое число в ячейке необходимо было перевести в 2-СС и осуществить циклический сдвиг вправо на 1 бит 127 раз.

Посмотрим одну из полученных матриц с помощью представления на графике:

Рисунок 2. a ) LDPC （ 7493,4572) ; б) увеличенный масштаб для более наглядного наблюдения.

В стандартной форме проверочная матрица H имеет вид:

1) LDPC （ 7493,3048): c =35 ， t = 5 8;

2) LDPC （ 7493,4572): c =23 ， t = 5 8;

3) LDPC （ 7493,6096): c =11 ， t = 5 8,

где c и t – общее количество строк и столбцов в стандарте GB -20600-2006 для матрицы Н соответственно.

Так же для наглядного представления проверочной матрицы, которую необходимо было распаковать, приведу пример из стандарта GB20600-2006:

A[ 0][32] = 67 A[ 0][33] = 41 A[ 0][34] = 21 A[ 0][35] = 74

A[ 0][43] = 3 A[ 0][51] = 13 A[ 0][53] = 117 A[ 1][ 1] = 1

A[ 1][33] = 67 A[ 1][34] = 41 A[ 1][35] = 21 A[ 1][47] = 29

A[ 1][51] = 92 A[ 1][55] = 23 A[ 1][58] = 79 A[ 2][ 1] = 32

A[ 2][ 2] = 1 A[ 2][34] = 67 A[ 2][35] = 41 A[ 2][45] = 3

A[ 2][50] = 34 A[ 2][55] = 117 A[ 2][57] = 68 A[ 3][ 1] = 104

A[ 3][ 2] = 32 A[ 3][ 3] = 1 A[ 3][35] = 67 A[ 3][42] = 115

A[ 3][52] = 84 A[ 3][55] = 28 A[ 3][58] = 68 A[ 4][ 2] = 104

После распаковки матрицы Н бал получен следующий результат:

Рисунок 3. LDPC （ 7493,4572) проверочная матрица Н; R = 0,6.

В правильности полученных результатов удалось убедиться с помощью правила G × H T º 0.

Цели и задачи на 2 часть самостоятельной работы:

1. Декодирование LDPC кодов стандарта DTMB ;

2. Моделирование кодов из стандарта DTMB в среде MATLAB ;

Содержание

1 Обзор
- 1.1 DTMB в Китае
- 1.2 DTMB канал доступен в Китае
- 1.3 DTMB в Гонконге
- 1.4 DTMB в Макао
- 1.5 DTMB в другом месте
2 По сравнению с CMMB
3 Страны и территории, использующие DTMB
- 3,1 Азия
- 3,2 Карибский бассейн
- 3.3 Африка
4 Описание
- 4.1 Модуляция
- 4.2 Функциональная схема
- 4.3 Особенности
5 См. Также
6 Ссылки
7 Дальнейшее чтение
8 Внешние ссылки

Обзор

Ранее известный как DMB-T / H ( Digital Multimedia Broadcast-Terrestrial / Handheld ), DTMB представляет собой слияние стандартов ADTB-T (разработанных Шанхайским университетом Цзяо Тонг ), DMB-T (разработанных Университетом Цинхуа ) и TiMi. (Наземная интерактивная мультисервисная инфраструктура); последний - стандарт, предложенный Академией радиовещания в 2002 году.

Поначалу ни у Шанхайского университета Цзяо Тонга, ни у Цинхуа не было достаточно политической силы, чтобы их собственная технология стала уникальным стандартом, поэтому окончательное решение заключалось в выборе двойного стандарта, объединенного со стандартом TIMI 3, в ответ на потребность в обратной совместимости. .

DTMB был создан в 2004 году и окончательно стал официальным стандартом DTT в 2006 году.

DTMB в Китае

2005 испытание
18.08.2006 официальное принятие в качестве стандарта DTT
Переход с аналогового на цифровое в 2008 году
2015-2018 аналоговое отключение
1 апреля 2021 года цифровое наземное телевидение Китайской Народной Республики полностью перешло на высокое разрешение .

Канал DTMB доступен в Китае

Национальный:
CCTV-1, 2, 4, 7, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, CGTN английский
Провинции:

Главный канал провинциального телевидения в каждой провинции

Канал высокой четкости:
Варьируется
Городской или местный канал:
Варьируется

DTMB в Гонконге

18.08.2006 официальное принятие в качестве стандарта DTT
31.12.2007 переключение с аналогового на цифровое
30.11.2020 аналоговое отключение

DTMB в Макао

18.08.2006 официальное принятие в качестве стандарта DTT
15.07.2008 переход с аналогового на цифровое

DTMB в другом месте

DTMB стартовал в Лаосе в 2007 году.
Камбоджа приняла стандарт DTMB в 2012 году.
Коморские Острова выбрали DTMB в 2013 году.
Куба приняла DTMB в 2013 году.
В 2017 году Пакистан и ZTE подписали контракт на развертывание DTMB-вещания в стране к 2020 году.
Восточный Тимор принял DTMB, и работа по его внедрению началась в 2019 году.

По сравнению с CMMB

Страны и территории, использующие DTMB

Камбоджа
Китай
- включая его SAR :
- Гонконг
- Макао
Восточный Тимор (испытание)
Лаос
Пакистан

Карибский бассейн

Куба

Африка

Коморские острова

Описание

Помимо основных функций традиционной телевизионной службы, DTMB позволяет использовать дополнительные услуги с использованием новой системы телевизионного вещания. Система DTMB совместима со стационарным приемом (в помещении и на улице) и мобильным цифровым наземным телевидением.

Мобильный прием : совместим с цифровым телевещанием стандартной четкости ( SD ), цифровым аудиовещанием, мультимедийным вещанием и услугой вещания данных.
Фиксированный прием : в дополнение к предыдущим услугам также поддерживает цифровое вещание высокой четкости ( HDTV ).

Модуляция

Стандарт DTMB использует множество передовых технологий для повышения их производительности, например, псевдослучайный шумовой код (PN) в качестве защитного интервала, который обеспечивает более быструю систему синхронизации и более точную оценку канала, проверка четности с низкой плотностью (LDPC) на наличие ошибок. коррекция, модуляция Синхронизация во временной области - мультиплексирование с ортогональным частотным разделением ( TDS-OFDM ), которое позволяет комбинировать вещание в SD, HD и мультимедийные услуги и т. д.

Эта система обеспечивает гибкость предлагаемых услуг для поддержки комбинации одночастотных сетей (SFN) и многочастотных сетей (MFN). Различные режимы и параметры могут быть выбраны в зависимости от типа услуги и сетевой среды.

Последовательность псевдослучайного шаблона определяется во временной области, а информация дискретного преобразования Фурье (ДПФ) определяется в частотной области. Два кадра мультиплексируются во временной области, что приводит к синхронизации во временной области (TDS).

Функциональная схема

Эта система передачи выполняет преобразование входного сигнала в выходные данные сигнала наземного ТВ.

Данные проходят через кодер, процесс защиты от ошибок FEC (прямое исправление ошибок), через процесс отображения совокупности, а затем перемежение обрабатывает информацию для создания блоков данных. Блок данных и информация TPS мультиплексируются и проходят через процессор данных для формирования структуры тела. Он объединяет информацию от тела и головы для формирования кадра, который проходит через фильтр SRRC (квадратный корень с приподнятым косинусом), чтобы стать сигналом в полосе пропускания канала 8 МГц. Наконец, сигнал модулируется, чтобы поместить его в соответствующую полосу частот.

Стандарты цифрового телевидения

В табл. 1 приведены основные характеристики цифровых стандартов телевидения.

Полный перечень цифровых стандартов приведен в [1, 2, 12].

Стандарт DVB-T2

Основные технические характеристики стандарта:

Диапазон рабочих частот – 470–862 МГц.
Выходная мощность передатчиков – 10…10 000 Вт.
Охлаждение передатчиков жидкостное и воздушное.
Ошибки BER - 10 -11 …-10 -13
Ошибки MER, db m -1;
k – число информационных битов, k=2 m -1-1;
M – число проверочных разрядов, m=-k;
T – число ошибок (или d_min – расстояние по Хеммингу или d_e – дистанция по Евклиду).

Код исправляет единичные ошибки. Для исправления пакетов ошибок применяют систему перемежения. Идея метода заключатся в рассеянии символов кодового слова. Символы должны находиться друг от друга на таком расстоянии, чтобы быть подверженными независимым замираниям [1, 2, 12]. При независимых замираниях пораженные символы будут принадлежать к разным кодовым словам. Появляется возможность с помощью исходного кода исправлять ошибки. В литературе известны некоторые виды пере-межения. В нем кодовые слова размещаются в виде строк прямоугольной матрицы, а их считывание осуществляется по столбцам (рис. 4).

Примечание. Способ перехода от максимального расстояния по Хеммингу d_min к дистанции d_e по Евклиду в теории кодирования не найден.

В помехоустойчивые коды всегда вводятся избыточные биты n-k (redundant bits). Они используются как средство контроля (биты четности – parity bits, контрольные биты – check bits). Отношение числа избыточных битов к числу информационных (n-k)/k называются избыточностью (redundancy) кода. Отношение числа битов данных к общему числу бит-k/n – степень кодирования (code rate). Максимальная величина избыточного кодирования кода не должна превышать T= r/1-r, где r = r-k/n. [2]

Детектор приемника должен начать работу после приема первого символа кодовой последовательности.

Кодер источника u заменяет на своем выходе информационные слова u кодовым словом v. Приемник производит обратное преобразование. В результате на декодер поступает двоичное принятое слово – r.

Кодер двоичного блока (n, k) отображает множество 2 k возможных двоичных слов в множестве 2 х n мерных кодовых слов.

Длительность кодового слова равна интервалу времени, в течение которого на входе канала появляется блок из K информационных символов.

Все столбцы проверочной матрицы должны быть попарно различными. Строки порождающей матрицы должны содержать как минимум три единицы, так как строки порождающей матрицы являются кодовыми словами.

При кодировании есть понятие: хороший код. Хорошим кодом называется такой код, который обладает наибольшим числом информационных символов при фиксированном значении кода и минимальном расстоянии d_min.

Циклическим кодом называется код, множество кодовых комбинаций которого представляется совокупностью многочленов степени n-1 и менее, делящихся на некоторый многочлен G(x) степени n-k, являющийся сомножителем бинома X n +1.

При операциях с циклическими кодами кодовое слово B = b_n-1, b_n-2 …b₁b₀ ) представляют в виде многочлена B(X) степени n-1 + b_n-2x n-2 + b_{1 x} + b₀₁.

Многочлен g(x) принято называть порождающим или образующим многочленом циклического кода.

Проверочная матрица определяется как: H(x) = (x n +1)/g(x) 8 Для кода Хемминга (7,4)

Примечание. Многочлен X n +1 делится на X m тогда и только тогда, когда n делится на m.

Коды, в которых возможно исправление ошибок, называются совершенными. Многочлен P(x) степени m называется неприводимым в поле GF(2), если он не делится ни на какой многочлен с коэффициентами из GF(2), степени меньше m, но больше 0.

Неприводимый многочлен P(x) называется примитивным, если наименьшая степень n, при которой многочлен Xn+1 делится на многочлен без остатка, равна n = 2 m -1.

Блочные коды создаются на основе порождающей матрицы G(x) или по порождающему многочлену g(x).

В этих кодах каждое кодовое слово представляется полиномом, коэффициент которого является элементом кодового слова.

В состав помехоустойчивого кода Хемминга (n, k, t) входят только те кодовые слова, чьи полиномы делятся на один и тот же полином g(x) степени n-k. Этот полином называется порождающим. C(x) = a (x) g(x). Степень полинома проверяется по проверочной матрице H(x).

G(x). H t (x) = 0 свидетельствует об отсутствии ошибок, a(x) не превышает k-1.

Контроль ошибок определяется с помощью синдромов:

Синдром - это результат проверки четности, выполненный над сигналом r для определения его принадлежности к заданному набору слов. При отсутствии ошибок синдром равен нулю.

Процесс кодирования блокового кода состоит в разбиении информационной последовательности на сообщения длины k и отображении этих сообщений в кодовых словах. C = C₀, C₁…C_n-1. Длина слова определяется как С = UG.

Информационные биты размещаются всегда в начале каждого слова. (X n-1 , X n-2 , X n-3 последние n-k X n=r=1 , X n-k-2 , X n-k-3 будут проверочными).

Проверочный многочлен - H(x) = (x n +1)/g(x).

Обнаружение ошибок декодирования блочных кодов широко представлено в [1, 3-6]. Двоичные коды Хемминга 2 m -1; 2 m -m-1 могут быть построены на основе корней а примитивного элемента поля GF(2 m ). α2 m-2 , α2 m-3 . α.

Коды BCH

Описание работы этого кода мы возьмем из [12], это соответствует созданию кодексов для вышеупомянутых стандартов 10.

Коды BCH в отличие от других блочных кодов задаются через корни порождающего полинома g(x) степени n-k.

Циклический код BCH длины n над полем GF(q) называется кодом BCH c конструктивным расстоянием 5, если для некоторого целого числа b 0, его порождающий многочлен равен:

то есть GF(g)-полином над полем такой, что элементы α b , α b+1 , α b+2 , αb, являются его корнями. Следовательно, корнями будут все сопряженные с α b+δ-2 , по степени 2 элементы поля.

Коды ВСН, длина которых составляет порядка нескольких сотен бит, превосходят своим качеством все другие блочные коды с той же длиной блока и степенью кодирования. G (х) = НОК<>, то есть GF(g)-ncwniHOM над полем такой, что элементы являются его корнями. Следовательно, корнями будут все сопряженные с α по степени 2 элементы поля.

Циклический код ВСН строится на основе расширенного поля GF(2m). Корни его α, α 2 , где α - примитивный элемент поля GF(2 m ) обладает минимальном расстоянием dmin, не меньшим S+1. Следовательно, код ВСН является циклическим кодом и его порождающий полином имеет 2t последовательных корней для элементов полей.

Описание построения кодовых слов в кодах ВСН и LDPC дано в [1, 7, 8, 12].

В проекте DVB-T2 основываются на полях Галуа GF(2 16 ) - длинная последовательность; короткая - GF(2 14 ). Последовательность кода ВСН входит в код LDPC, который обеспечивает многоуровневую звездную диаграмму на выходе. Каждый полном циклического корректирующего кода может быть представлен в виде полиномов с меньшими степенями:

F(x) = (x-β₁)(x-β₂). (x-β_k), где β являются корнями полинома F(x).

Порождающий полином g(x) можно представить в виде корней β.

Многочлен минимальной степени m(β) = 0 называется неприводимым.

Если многочлен с f(b) = 0 делится на m(β), то он будет минимальным многочленом.

Многочлен Х 2m-1 +1 имеет своими корнями все 2 m -1 ненулевых элементов GF(2 m ).

Для выбора порождающих многочленов циклических кодов BCH, а также для определения корректирующих свойств циклических кодов предполагается знание корней многочлена, которые могут быть взяты в качестве порождающих многочленов кодов.

Известны примитивные и непримитивные коды BCH. К непримитивным относятся коды Рида - Соломона.

Примитивные коды BCH.исправляют t ошибок n = g m - 1 над полем Галуа GF(g).

В непримитивном коде BCH элемент α заменяется на β поля GF(g m ) и длина блока составит -β над полем Галуа GF(g).

Для любых целых положительных чисел m t₀≤n/2 существует код BCH длиной n = 2 m - 1, исправляющий все комбинации из t₀, содержащие не более mt₀ проверочных символов.

В коде BCH ошибки определяются номерами позиции. На основании его определяют синдром ошибок [6-8, 12]. Таким образом, порождающий многочлен двоичного кода имеет вид

а длина кода n равна:

Конструктивное кодовое расстояние равно 2td+1.

Нижняя граница BCH будет d2l+1, если многочлен п(ч) имеет последова-тельныt корни: α b , α b+1 . α b+2 .

Декодирование ВСН-кодов

Декодирование BCH-кодов осуществляется в приемники его декодерами.

Сигнал с помехой в эфире поступает на приемник: r(x) = v(x) +e(x) или r(x) = cx(x)g(x)+ S(x), где S(x) - синдром ошибки.

Существует в настоящее время ряд алгоритмов декодирования циклических кодов.

Общим для всех блочных является то, что схема составляется из двух ветвей (каналов).

В главной ветви находится сам декодер - n-разрядный регистр. Во второй (сигнальный канал L1) - находятся определители синдромов ошибок и блок их исправления.

Выходы обоих каналов идут на схему сложения по модулю 2. Результирующий поток подлежит дальнейшей обработке. Схема декодера приведена на рис. 7 [6].

Главным принципом при декодировании BCH в стандарте DVB-T2 является использование элементов позиций кодового слова в порядке коэффициентов ассоциированного многочлена.

Номер декодирования внутри FECFRAME определяется как:

где N_idpc – номер кода LDPC

E mat – номер I матрицы битов четно-сти.

C_0de – скорость кода (бит/с).

F_cikP – частота декодера блока.

P_dec – номер внутри декодера (в Q = 360).

α_dtc – эффективный фактор декодера.

Позиции ошибок [6-8, 12] могут быть найдены из решения системы уравнений в поле GF(2 m ), эти уравнения можно получить, введя многочлен ошибок e(x) и учитывая нули кода для b≤j≤b+2tg - 1.

Синдромы определены как значения принятого полинома r(x) в нулях кода.

Они вычисляются путем деления полученного многочлена на g(x).

Синдромы определяют как значения принятого полинома r(x) в нулях кода:

Многочлен локатора ошибок:

Архитектура BCH кодов представлена на рис. 6, 7.

Многочлен локатора ошибок

При вычислении синдромов необходимо вначале вычислить значение принятого полинома в нулях кода.

Известен ряд методов решений этого уравнения [2, 12].

Архитектура BCH-кодов представлена на рис. 6.

Коды LDPC

Коды LDPC - это коды с низкой плотностью проверок на четность [3, 6-8, 12] с размерами M и N, где N - число битов, M - число проверок в кодовом слове. Код LDPC - это код, проверочная матрица N которого размерности MxN, содержит dc M единиц в каждом столбце и d Nbch-Kbch m(x)+d(x).

Внутренний кодер FEC FRAMA образует разницу четности битов:

для каждого блока информационных битов. Принято, что P₀ = P₁ =…P_Nidpc-K_idpc = 0.

Аккумуляция первого информационного бита с таким же номером бита четности должна в сумме по модулю 2 дать 0. Это означает, что ошибки нет.

Внешние биты, подключенные к нулевым вместе с битами четности, образуют биты I [13]. Способ построения матрицы H заключается в делении слов на группы по Q = 360 бит. Номера четных бит прокалываются и не передаются дальше.

Номер ошибочно переданного бита определяется на основе ряда вычислений.

1. Определение группы четности.

2. N_прок четных битов определяется как P_π0, Р_{π_π1} где π - задержка, определяемая скоростью кода.

Здесь π_р - постоянный оператор про-калывателя для скорости кода внешнего модулятора.

3. Определение битов четности для группы прокола P_π = N-360xN_p.

Нулевые биты (K_bch - K_sig) удаляются без передачи. Разрешающее слово информационного бита следует за 168 BCH и (N_idpc-K_pun), битами четности LDPC

Есть и другие алгоритмы нахождения и исправления ошибок в стандарте DVB-T2. Они изложены в [6-9, 12] и занимают большой объем материала. Поэтому в этой статье мы не будем их повторять.

Литература

Карякин В.Л. Цифровое телевидение. Уч. Пособ. для вузов, 2-е изд. - М., 2013.
Серов А.В. Эфирное цифровое телевидение DVB-T/H. - CПб., 2010.
Питерсон У., Уэлдон Э. Коды, исправляющие ошибки. - М., 1976.
Финк Л.М. Теория передачи дискретных сообщений. - М., 1970.
Вернер М. Основы кодирования. - М., 2006.
Морелос-Сарагоса Р. Искусство помехоустойчивого кодирования. - М., 2006.
Голубая книга. А-133-DVB Blue Book. 2009.
Голубая книга. ETSI- DVB Blue Book. 2009.
Блох В.И. DVB-T2: Новый стандарт вещания для ТВЧ // B/C. - 2011. - № 4.
Блох В.И. Помехоустойчивое кодирование для передачи цифрового телевидения // Приложение к Broadcasting. - 2011. - № 6.
Хлебников В. Олимпиада 2008. Китай // 625. - 2009, 08.
Дворкович В.П., Дворкович А.В. Цифровые видеоинформационные системы. - М., 2012.
Блох В.И. Передача цифрового телевидения по радиоканалам // Приложение к Broadcasting. - 2012.

Читайте также: