Общая характеристика систем цифрового наземного ТВ вещания

В настоящее время разработаны, исследованы и предложены для международной стандартизации и внедрения три системы цифрового наземного ТВ вещания (ЦНТВ): DVB-Т (Европа) с многочастотной схемой модуляции OFDМ (частотное распределение ортогональных несущих), ISDВ-Т (Япония) с многочастотной схемой модуляции ВSТ-OFDМ (частотное распределение ортогональных несущих в сегментах спектра), АТSС (США) с одночастотной схемой модуляции 8- VSВ (однополосная АИМ).

Система DVB-Т была разработана с заложенным свойством существенной гибкости, обеспечиваемым за счет опций выбора широкого набора параметров, с целью адаптации ко всем каналам и режимам работы, включая фиксированный, мобильный и переносной приемы, а также построение одночастотных сетей.

Среди всех систем цифрового наземного ТВ вещания система DVB-Т развивается наиболее динамично. Система DVB-Т завоевывает все больше сторонников, поскольку обеспечивает наиболее высокое качество среди всех возможных применений. Успехам семейства систем DVB-Т, -S, -C способствует широкая стандартизация всех субсистем и технологий, которые могут найти применение не только сегодня, но и в отдаленной перспективе с учетом прогресса других телекоммуникационных систем и изменения структуры и конъюнктуры рынка. Систему DVB-Т из-за ее универсальности и многофункциональности приняли в качестве национального стандарта многие страны мира: Австралия, Бельгия, Великобритания, Венгрия, Германия, Греция, Дания, Индия, Ирландия, Испания, Италия, Литва, Нидерланды, Новая Зеландия, Норвегия, Польша, Португалия, Сингапур, Словакия, Словения, Турция, Украина, Финляндия, Франция, Хорватия, Чехия, Швейцария, Швеция, Россия, Бразилия, Гонконг, Израиль, КНР, Куба, Тайвань, Чили.

Система 8- VSВ АТSС разработана специально таким образом, чтобы к каждому существующему в США передатчику аналоговой системы NТSС можно было подключить дополнительный цифровой передатчик с обеспечением сопоставимых зон охвата вещанием при фиксированном или, возможно, переносном приеме.

Система АТSC принята в США, Канаде, Корее, Тайване. Аргентина ранее приняла систему АТSС в качестве национального стандарта, но в начале 2000 года заявила о пересмотре данного решения и о выборе в перспективе либо DVB-Т, либо ISDB-Т.

Система ISDB-Т принята в Японии и предлагается для испытаний и стандартизации в других странах. Система ISDB-Т близка к системе DVB-Т, но обладает расширенными возможностями передачи служб мультимедиа и по использованию радиоспектра в виде нескольких сегментированных полос частот, для каждой из которых могут быть установлены свои типы модуляции и корректирующего кодирования.

Системы АТSС, DVB-Т и ISDB-Т в основном различаются уровнем подсистемы адаптации к каналу вещания, в частности, применяемыми в них методами и параметрами цикловой синхронизации, корректирующего кодирования и модуляции, а также алгоритмами кодирования звукового сигнала. Полосы и диапазоны частот радиоканала в базовых вариантах систем совпадают с принятыми для аналогового вещания в странах-разработчиках.

Все системы — АТSС, DVB-Т и ISDB-Т используют методы мультиплексирования и формирования транспортных пакетов, соответствующих требованиям стандарта МРЕG -2. Небольшие отличия связаны с выбором набора системных команд и обеспечиваемых функций, которые определяются передачей конкретных данных сервисной информации. Однако эти различия не носят принципиального характера, так как не препятствуют возможности создания единого декодера для всех видов систем. Поток транспортных пакетов перед передачей по каналу подвергается различным преобразованиям и аранжируется в кадры данных, специфические для каждой из систем.

Во всех системах цифрового наземного ТВ вещания используются такие виды борьбы с ошибками, как скремблирование, перемежение, внешнее кодирование Рида-Соломона, внутреннее кодирование сверточным кодом. Различия связаны с выбором параметров указанных преобразований потоков данных.

Еще одно отличие систем ЦНТВ связано с выбранными методами кодирования звука. Система АТSС использует систему звукового кодирования Dolby АС -3. Системы DVB-Т и ISDB-Т используют алгоритм кодирования звука МРЕG -2 уровня II, являющийся составной частью полного набора одноименных международных стандартов. Использование обеих систем звукового кодирования допускается Рекомендацией ВТ.1299 МСЭ-Р.

Управление доступом очень важно для надлежащей эксплуатации систем цифрового наземного ТВ вещания, но оно вообще не входит в базовые спецификации систем. Любая система с ограниченным доступом, совместимая с транспортным потоком МРЕG -2, может использоваться во всех трех системах. В системе DVB-Т предлагается единый интерфейс для систем с ограниченным доступом.

4.3. Система цифрового наземного ТВ вещания DVB-Т

4.3.1. Общая характеристика и структура системы DVB-Т

Система цифрового наземного ТВ вещания DVB-Т (Система В в МСЭР) определяется как функциональный блок оборудования, обеспечивающий адаптацию цифрового ТВ сигнала, представленного в основной полосе частот на выходе транспортного мультиплексора МРЕG -2, с характеристиками стандартного наземного радиоканала вещания, имеющего ширину полосы частот 8 МГц.

Система DVB-Т, как и любая другая система ЦНТВ, должна использовать существующие частотные планы и в течение достаточно длительного переходного периода обеспечивать вещание наряду с действующими аналоговыми ТВ системами (на Украине стандарта D,К/SЕСАМ), она должна обладать требуемой помехозащищенностью со стороны аналоговых систем и не должна создавать недопустимых помех для них. Для обеспечения всех необходимых требований по адаптации потока данных к радиоканалу вещания в составе передающего комплекта системы DVB-Т имеются устройства кодирования для канала, мультиплексирования и модуляции. Структурная схема подсистемы адаптации к каналу наземного вещания показана на рисунке 4.1.

Рисунок 4.1 — Структурная схема передающей части системы DVB-Т

На том же рисунке упрощенно показана также подсистема кодирования источников информации и их мультиплексирования в транспортный поток.

Выход транспортного мультиплексора является точкой стыка подсистем формирования и передачи транспортных пакетов. Таким образом, входным сигналом тракта адаптации является поток транспортных пакетов фиксированной длины 188 байт, из которых один (первый) байт служит для цикловой синхронизации. Для более равномерного распределения (дисперсии) энергии радиосигнала в полосе канала входной поток подвергается рандомизации (скремблированию). Система DVB-Т имеет два идентичных по структуре тракта рандомизации и помехоустойчивого кодирования. Такое построение позволяет использовать иерархические методы независимого кодирования двух потоков данных для организации их приоритетного приема в зонах вещания с различной площадью покрытия. Общая часть тракта подсистемы адаптации служит для преобразования потоков данных в комбинации битов, соответствующих модулированным посылкам, ввода сигналов цикловой синхронизации и управления, формирования защитных временных интервалов, преобразования цифровых сигналов в модулированный групповой спектр COFDM, переноса его в полосу канала вещания, усиления и излучения в эфир.

Построение подсистемы кодовой защиты в системе DVB-Т выполнено по традиционному для систем ЦНТВ каскадному принципу. Для защиты от ошибок в демодулируемом сигнале COFDM служит внутренний сверточный кодек с набором различных кодовых скоростей и относящийся к нему блок внутреннего перемежения-деперемежения битов. Для исправления пакетов ошибок и дополнительного снижения вероятности ошибки в декодированном сигнале служит внешний кодек Рида-Соломона и внешний перемежитель-деперемежитель байтов транспортного потока.

При разработке подсистемы кодирования для канала в системе DVB-Т были максимально учтены требования близости структуры и параметров к спутниковой (DVB-S) и кабельной (DVB-С) системам. Так, схемы внешнего кодирования и внешнего перемежения являются одинаковыми во всех трех системах DVB. Схемы внутреннего кодирования и рандомизации (скремблирования) соответствуют таковым в спутниковой системе DVB-S.