Цифровое телевидение стандарта DVB-T - файл n1.doc

Цифровое телевидение стандарта DVB-T
Скачать все файлы (746.5 kb.)

Доступные файлы (1):
n1.doc747kb.15.02.2014 16:33скачать

n1.doc

  1   2   3
прямоугольник 4Министерство образования и науки Республики Казахстан

Карагандинский государственный технический университет

Кафедра ТСС


КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине: Теория электрической связи
Тема: Цифровое телевидение стандарта DVB-T
Руководитель: Ким Ю.В.

(оценка)

Члены комиссии: (подпись, дата)

Студент: гр. РЭТ-09-3





(подпись, дата)


2прямоугольник 5011

КАРАГАНДИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «Технологии и системы связи»
Утверждаю

Зав.кафедрой__________ «____»___________20__г.

Задание №11

на курсовой проект (работу) по дисциплине:

Теория электрической связи

Студент: Копабаев И.Б. Группа РЭТ-09-3

Тема: Цифровое телевидение стандарта DVB-T

Исходные данные___________________________________________________







Содержание пояснительной записки

Сроки выполнения

Примерный объем

1

Введение

19/09/11

2

2

Техническое описание

29/09/11

1

3

Метод модуляции

15/10/11

2

4

Параметры OFDM

28/10/11

5

5

Пространство сигналов

11/11/11

6

6

Пространство сигналов 16- и 64-КАМ при иерархической модуляции

20/11/11

4

7

Канальное кодирование

23/11/11

4

8

Заключение

24/11/11

2



Список рекомендуемой литературы:
1. ATSC: "ATSC Digital Television Standard", ATSC Doc. A/53, September 16, 1995 ( http://www.atsc.org);

2. Л.Севальнев "Эфирное вещание цифровых ТВ-программ со сжатием данных" //ТЕЛЕ-Спутник, 1998, с.56-64 ;

3. Л.Севальнев "Стандарт цифрового эфирного телевидения DVB-T. Проекты Philips." // ТЕЛЕ-Спутник, №5,1999, с.43;


Дата выдачи задания 17.09.2011 Дата защиты 29.11.2011

Руководитель проекта Ким Ю.В.

Задание принял к исполнению_____________________________________

Дата, подпись студента




Содержание


Введение………………………………………………………………………….......

4

1

Техническое описание…………...……………………………………………...

6

1.1

Различие мощностей аналогового и цифрового сигнала стандарта DVB-T..

6

2

Метод модуляции…………………..……………..……………..……..………..

8

2.1

Групповой спектр радиосигнала OFDM……………..………………………...

9

2.2

Параметры OFDM…………..……………..……………..……………….……..

10

2.3

Модуляция несущих в групповом сигнале OFDM……………...……...……..

12

2.4

Пространство сигналов…………..……………..……………...………...……..

14

2.5

Пространство сигналов 16- и 64-КАМ при иерархической модуляции……..

17

2.6

Манипуляционные коды……………..…………..……………..…………...….

18

2.7

Структура кадра OFDM…………….……………..……………………………

19

3

Канальное кодирование……………..……………..……………..……………..

22

3.1

Внешнее канальное кодирование…………..……………..…………...……….

22

3.2

Внутреннее канальное кодирование…………..……………..………...…..…..

23

Заключение……………..……………..……………..……………..……………..…

24

Список используемой литературы……………..……………..……………………

25

Введение


DVB-T (англ. Digital Video Broadcasting — Terrestrial) — европейский стандарт эфирного (наземного) цифрового вещания, один из семейства стандартов DVB. Используется, прежде всего, в различных европейских, азиатских и африканских государствах, а также в Австралии как стандарт для передачи цифрового телевидения и радио. Североамериканский пандан к DVB называется ATSC, японский ISDB, в Китайской Народной Республике — DMB-T/H.Название стандарта DVB-T в разных странах часто имеет другие сокращения, например в Великобритании и Ирландии оно называется «Digital Terrestrial Television (DTT)» или в соответствии со стоимостью «Pay-TV» или «Freeview», в Испании «Televisiуn Digital Terrestre (TDT)», во Франции «Tйlйvision Numйrique Terrestre (TNT)».

Стандарт позволяет передавать сжатое видео, звук и данные в транспортном потоке MPEG, использующем COFDM-модуляцию.

В современном цифровом телевидении используется стандарт MPEG-2, разработанный в 1992 г. группой экспертов по движущимся изображениям (Moving Pictures Expert Group). Одно из основных отличий нового стандарта заключалось в алгоритме удаления избыточной информации, что позволяло получать изображения хорошего качества при относительно небольшом объеме передаваемой информации.

На основе этого алгоритма были разработаны три стандарта цифрового телевидения:

DVB (Digital Video Broadcasting) — европейский;

ATSC (Advanced Тelevision Systems Committee) — американский;

ISDB (Integrated Services Digital Broadcasting) — японский (также планируется использование этого стандарта в Бразилии).

Как и в случае с аналоговым телевидением, существуют несколько способов организации доставки цифрового сигнала каждому пользователю. В связи с этим в европейском стандарте выделяются наземное DVB-T (Terrestrial), спутниковое DVB-S (Satellite) и кабельное DVB-C (Cable) вещание, а также вещание для портативных устройств (DVB-H) (Handheld). Американский и японский стандарты сугубо наземные и не подразделяются на виды.

В России, как и в других европейских странах, вместо аналогового телевидения должно появиться цифровое вещание в стандарте DVB-T. Он разрабатывался в соответствии с уже действующими стандартами DVB-S и DVB-C, что позволяет использовать одинаково кодированную информацию для нормальной работы в каждом из трех стандартов.

DVB-T характеризуется высоким разрешением в 625 строк, использует чересстрочную развертку, при этом частота полукадров составляет 50 Гц. DVB-T в состоянии обеспечить удвоенное (по сравнению с базовым) разрешение по горизонтали и вертикали, а также может передавать изображение c соотношением сторон 16:9. DVB-T поддерживает звук в формате Dolby AC-3, используя для передачи аудиосигнала стандарт MUSICAM.

Разработчики стандарта DVB-T уделили особое внимание устойчивости приема сигнала и его невосприимчивости к переотраженным сигналам. Еще из школьного курса физики известно, что радиоволны метрового и дециметрового диапазона очень негативно относятся к каким-либо препятствиям на своем пути — они способны только отражаться от них, но никак не огибать. Поэтому, даже если из вашего окна открывается чудный вид на Останкино, никто не сможет гарантировать вам идеальный прием канала. Стоит только пройтись по комнате, как сразу же на экране телевизора появятся помехи. Это связано с тем, что телевизор начинает принимать не только основной сигнал от телебашни, но и волны, отраженные от человеческого тела. Для борьбы с этим эффектом в DVB-T используется специальный алгоритм: информация посылается с передатчика не непрерывным потоком, а разбивается на небольшие пакеты и передается с перерывами. В этом случае эффект эха помогает не только четко передать основной сигнал, но и многократно усилить его за счет повторения отраженными волнами. Кто бывал в горах или пещерах, знает: эхо от слова «Эй!» разобрать гораздо легче, чем крик «синхрофазотрон».

Кроме того, стандарт DVB-T хорошо «прячется» от помех, создаваемых аналоговым телевидением, что делает его особенно ценным для стран с большой территорией (в особенности для России). Нет необходимости, выбиваясь из последних сил, единовременно переводить всю огромную страну на цифровое вещание — можно делать это постепенно, комбинируя аналоговое и цифровое телевидение.

1 Техническое описание


DVB-T - обозначение стандарта цифрового наземного телевизионного вещания, разработанного в рамках проекта DVB

Стандарт DVB-T для цифрового эфирного ТВ-вещания в диапазоне ДМВ для Европы и других стран был принят в 1996 г. — на два года позже аналогичных стандартов для спутниковых (DVB-S) и кабельных (DVB-C) каналов связи. Эта задержка была вызвана необходимостью применения более сложных технических методов передачи цифровой информации при сохранении приемлемой стоимости цифрового эфирного телевизора, а также из-за не очень высокой коммерческой конъюнктуры ввиду отсутствия свободных ТВ-каналов в диапазоне ДМВ для большинства стран Европы.

Снизить стоимость цифрового телевизора возможно за счет применения в стандарте DVB-T апробированных технических решений и технологий, разработанных для систем цифрового спутникового и кабельного вещания. Это требует унификации ряда методов обработки цифровых сигналов в указанных системах. Данная задача была решена путем разработки коммерческих требований к цифровой системе эфирного вещания, на основании которых были выбраны необходимые технические решения.

Используемая в DVB-T модуляция OFDM разбивает цифровой поток данных на большое количество более медленных цифровых потоков, каждый из которых в цифровой форме модулируют ряд близко расположенных смежных несущих частот. Микросхемы устройств, осуществляющих модуляцию, могут работать с количеством несущих, равным какой-либо степени двойки, поэтому было выбрано ближайшее число 8192 = 213, режим получил название «8k». Для ускорения принятия стандарта требования к одночастотной сети снизили, ограничившись числом несущих 2048 = 211, режим «2k». В итоге была принята единая спецификация «2k/8k». В стандарте используются два значения длительности активной части символов (Т) — 224 мкс для режима «2k» и 896 мкс для режима «8k». Частотный разнос несущих составляет 4464 Гц и 1116 Гц, число несущих (N) 1705 и 6817, соответственно.
1.1 Различие мощностей аналогового и цифрового сигнала стандарта DVB-T
Различают пиковую и среднюю мощность сигналов. Пиковая мощность — это максимальная мощность за какой-либо промежуток времени, измеренная в полосе полезного сигнала. Средняя мощность — это усреднённая мощность за некоторый период времени, измеренная в полосе полезного сигнала. Отношение пиковой мощности к средней за один и тот же период времени сокращённо называется PAPR (Peak-to-Average Power Ratio) и выражается в децибелах. Чем меньше значение PAPR, тем эффективнее передатчик расходует подводимую к нему электрическую энергию (имеет более высокий КПД) и тем меньше происходит искажение сигнала. В DVB-T (и особенно в DVB-T2) используются специальные методы для обработки сигнала COFDM для снижения PAPR.

В аналоговом телевидении важнейшей характеристикой излучаемого сигнала служит пиковая мощность несущей изображения, измеренная в полосе 120 кГц. Эта полоса была определена нормативно-техническими документами и не совпадает с полосой канала (8 Мгц). Связано это с тем, что в более широкой полосе сигнал аналогового телевидения постоянно меняется, то есть средняя мощность сигнала аналогового телевидения непостоянна.

В полосе частот аналогового телевидения постоянно присутствуют различные гармоники изображения, амплитуда которых зависит от передаваемого изображения. Максимальная средняя мощность аналогового телевизионного сигнала достигается тогда, когда передаётся чёрное поле. Это происходит потому, что в аналоговом телевидении используется инверсная модуляция, то есть при максимальных уровнях изображения (белое поле) уровень излучаемого сигнала минимален. Поэтому измерение мощности аналоговых передатчиков проводят, как правило, при выключенном источнике аналогового сигнала или отключённой модуляции. Средняя мощность сигнала аналогового телевидения составляет величину от 20 до 30 % от пиковой мощности.

В цифровом телевидении для характеристики излучаемого сигнала используется средняя мощность. Разность между пиковой мощностью и средней мощностью сигнала цифрового телевидения (COFDM) составляет очень малую величину.

При сравнении мощностей аналогового и цифрового телевидения необходимо помнить, что сравниваются разные мощности: пиковая мощность для аналогового передатчика и средняя мощность для цифрового. Для упрощённого сравнения можно мощность аналогового передатчика делить на 5 и после этого сравнивать её с мощностью цифрового, то есть средняя мощность 1кВт цифрового сигнала COFDM соответствует примерно пиковой мощности 5 кВт аналогового сигнала.

Уровень сигнала уверенного приёма аналогового TV 48-54 дб/мкв. Приёмники DVB-T начинают уверенно принимать сигнал при 25-30 дб/мкв. Разница уровней, как минимум, 20 децибел (100 раз). Это значит, что передатчики цифрового телевидения могут быть мощностью в 100 раз меньше, с учётом вышеприведённого коэффициента 100/5 в 20 раз. Это не принимая во внимание отношения сигнал/шум, который у аналогового телевидения 50дб., у цифрового-20-30дб(зависит от параметров сигнала). Что также равносильно уменьшению мощности передатчика, так как уровень шумов в одной и той же точке пространства и на одной и той же частоте одинаков.

2 Метод модуляции


При цифровом эфирном ТВ-вещании основным разрушающим фактором для цифрового канала являются помехи от многолучевого приема. Этот вид помех весьма характерен для эфирного приема в городах с разноэтажной застройкой из-за многократных отражений радиосигнала от зданий и других сооружений.

При многолучевом приеме в декодер поступают две (или более) одинаковые по характеру чередования символов, но сдвинутые по времени цифровые последовательности. Поскольку анализ переданного значения символа "0" или "1" в декодере обычно производится в середине символа, то в случае, если задержка радиосигнала второго луча становится близкой или больше половины длительности символа, происходит резкий рост цифровых ошибок, вплоть до полного разрушения цифрового канала.

При стационарном эфирном ТВ-приеме бороться с многолучевостью можно путем применения остронаправленных многоэлементных ТВ-антенн, что обычно и делается в системах коллективного эфирного приема. Но это не решает проблемы полностью, так как при этом нельзя будет гарантировать уверенный прием цифровых ТВ-программ на переносные и перевозимые ТВ-приемники, в которых используются простые ТВ-антенны. Радикальным решением этой проблемы является применение в эфирных каналах ТВ-вещания модуляции COFDM (Coded Orthogonal Division Multiplexing), которая специально разработана для борьбы с помехами при многолучевом приеме.

При COFDM используется ортогональное частотное мультиплексирование совместно с помехоустойчивым канальным кодированием. Сочетание канального кодирования (аббревиатура С) с ортогональным частотным мультиплексированием (аббревиатура OFDM) обозначается как COFDM. Метод COFDM хорошо известен и широко используется в цифровых системах радиовещания (DAB) в Европе, Канаде, Японии и др.

При COFDM последовательный цифровой поток преобразуется в большое число параллельных потоков (субпотоков), каждый из которых передается на отдельной несущей. Группа несущих частот, которая в данный момент времени переносит биты параллельных цифровых потоков, называется "символом COFDM". Благодаря тому, что используется большое число параллельных потоков (обычно 1705 или 6817 субпотоков), длительность символа в параллельных потоках получается существенно больше, чем в последовательном потоке данных (соответственно 280 или 1120 мкс — в зависимости от числа используемых субпотоков). Это позволяет в декодере задержать оценку значений принятых символов на время, в течение которого изменения параметров радиоканала из-за действия эхо-сигналов прекратятся, и канал станет стабильным.

Таким образом, при COFDM временной интервал символа субпотока Ts делится на две части — защитный интервал D, в течение которого оценка значения символа в декодере не производится, и рабочий интервал символа Tu, за время которого принимается решение о значении принятого символа (рисунок 2.1). Отметим, что для правильной работы системы эхоподавления необходимо, чтобы защитные интервалы находились не в начале, а в конце символов S2, S3 ..., то есть в защитном интервале продолжается модуляция несущей предшествующим символом (рисунок 2.1 б, г).

Для обеспечения оптимального обмена между топологией (конфигурацией построения) сети ТВ-вещания и эффективностью использования радиоспектра применяются разные значения защитного интервала. Благодаря этому система может использоваться для вещания как в одночастотной сети с большой зоной покрытия, так и для малых зон, обслуживаемых одним передатчиком.

Для одночастотной радиосети типичным видом эхо-сигналов являются сигналы от соседних по территориальному размещению радиопередатчиков, передающих одинаковые символы COFDM. Эти сигналы не отличаются от классических эхо-сигналов, и их можно оценивать как эхо-сигналы, если они будут поступать в приемник за время защитного интервала D. Таким образом, выбор длительности защитного интервала будет непосредственно влиять на вид проектируемой одночастотной радиосети. Увеличение длительности защитного интервала позволяет увеличить расстояние между соседними радиопередатчиками. С другой стороны, длительность защитного интервала целесообразно выбирать небольшой, так как, с точки зрения теории информации, защитный интервал не используется для передачи полезной информации и его введение уменьшает объем передаваемой информации.
2.1 Групповой спектр радиосигнала OFDM
Такие параметры модема OFDM, как число несущих в групповом спектре, величина их частотного разноса, длительность защитного и рабочего интервала информационного символа, взаимосвязаны и выбираются путем компромиссных решений.

При разработке стандарта DVB-T выбор этих параметров оказался наиболее сложным и дискуссионным вопросом.

Частотный разнос Df между соседними несущими f1, f2 ... fn в групповом радиоспектре OFDM (рисунок 2.2) выбирается из условия возможности выделения в демодуляторе индивидуальных несущих. При этом возможно применение двух методов частотного разделения (демультиплексирования) несущих. Во-первых, с помощью полосовых фильтров и, во-вторых, с помощью ортогональных преобразований сигналов.

  1   2   3
Учебный текст
© perviydoc.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации