Основы цифрового телевидения в стандарте DVB-T/T2 Методическое пособие к учебному курсу г. Новосибирск 2012 Оглавление Оглавление................................................................................................................................. 3 1. Транспортный поток MPEG-2 ................................................................................................ 4 2. Входной сигнал передатчика DVB-T2 ................................................................................... 6 2.1 Введение пакетов MPEG-2 транспортного потока ....................................................... 8 2.2 Интерфейс подачи транспортного потока .................................................................... 9 3. Выходной сигнал DVB-T передатчика ................................................................................ 11 3.1 Основные сведения ...................................................................................................... 11 3.2 Модуляция QPSK .......................................................................................................... 12 3.3 Модуляция 16-QAM ...................................................................................................... 12 3.4 Модуляция 64-QAM ...................................................................................................... 13 3.5 Поворот констиляционного созвездия в Т2. ............................................................... 14 3.6 Иерархический режим .................................................................................................. 16 3.7 Структура данных ......................................................................................................... 18 Основные измеряемые величины .......................................................................................... 21 3.8 Анализ входного сигнала ............................................................................................. 21 3.9 Анализ выходного сигнала ........................................................................................... 22 4. Структурная схема передающей станции DVB-T ............................................................. 24 4.1 Основные схемы сетей ................................................................................................ 24 4.2 Построение одночастотной сети DVB-T2 стандарта.................................................. 31 4.3 Цифровой телевизионный передатчик ....................................................................... 33 5. Система мониторинга сети цифрового телевизионного вещания ................................... 47 6. Измерительные приборы .................................................................................................... 50 6.1 Генератор, анализатор и граббер транспортного потока DTU-245........................... 50 6.2 Измерительный приемник Enensys ............................................................................. 54 Измерительный приемник ETL фирмы Rohde-Schwarz ................................................... 57 План практических работ ........................................................................................................ 61 ПРИЛОЖЕНИЕ ......................................................................................................................... 62 Методическое пособие 1. Транспортный поток MPEG-2 Транспортный поток состоит из TS пакетов длиной 188 или 204 байт. Каждый из TS пакетов состоит из заголовка и поля данных, например, аудио, видео, телетекст. Заголовок каждого пакета содержит информацию о содержании этого пакета и используется демультиплексером или декодером для выделения требуемого потока данных. Заголовок начинается с символа синхронизации (0x47 в шестнадцатеричном формате), используемого для распознавания начала пакета (см. Рис. 1). Далее идут три однобитовых флага (ошибки передачи, начало пакета ПЭП (пакетированный элементарный поток), приоритетной передачи) и 13-ти битовый идентификатор типа пакета PID (Program IDentifier) указывающий на принадлежность пакета тому или иному потоку данных. PID служит основным признаком, по которому демультиплексер сортирует приходящие пакеты на приемной стороне. Из общего числа 8192 возможных значений PID 16 выделены на общесистемные цели, номер 8191 (О*1FFF) закреплен за байтами стаффинга, остальные могут назначаться пользователем произвольно (см. Рис. 2) Рис. 1 Структура транспортного потока. Рис. 2 Представление таблицы соединения программ (PID пакета с NIT равен 16, а PID пакета с информацией PMT о программе 1 равен 21) Например, транспортный поток может содержать пакетизированные элементарные видеопотоки (PES) в пакетах с PID 100, аудио-PES в пакетах с PID 101 и данные синхронизации, принадлежащие к этим потокам в пакетах с PID 102. Но для вторых видео-PES данные синхронизации могут быть в пакетах с PID 200. Итак, в одном транспортном потоке может передаваться много элементарных потоков PES. Но как декодер узнает, какие пакеты (PID-коды) принадлежат определенной программе? Именно для этой цели транспортный поток содержит сервисную информацию (Service Information, SI). Сервисная информация содержится в нескольких специальных таблицах. Эти таблицы передаются как отдельные потоки, подобно видео- и аудио-потокам. Большинство потоков таблиц сервисной информации имеют фиксированный известный ID, так что декодер всегда может найти их. Ниже приведены наиболее важные SI таблицы с их PID-кодами. Наименование таблицы PID Таблица привязки программы PAT, Program Association Table 00h Таблица сетевой информации NIT, Network Information Table 10h Таблица групп программ BAT, Bouquet Association Table 11h Таблица описания сервисной информации SDT, Service Descriptor Table 11h Таблица событий EIT, Event Information Table 12h Таблица запущенных программ RST, Running Status Table 13h Таблица смещения времени TOT, Time Offset Table 14h Таблица структуры программ переменный код PMT, Program Map Table 4 10h..1FFEh ООО «НПП Триада-ТВ» г. Новосибирск 2011 Основы цифрового телевидения в стандарте DVB-T/H Наиболее важными являются PAT и PMT таблицы. Таблица PAT содержит названия всех программ в данном потоке и пакетные идентификаторы (PID-коды) для PMT этих программ (таблиц структуры программ). Если ресивером принимается неизвестный транспортный поток, то он вначале дожидается TS пакетов с PID=0, содержащих таблицу PAT, затем, в свою очередь, PAT таблица сообщает ресиверу коды PID таблицы структуры программ PMT в этом потоке. Таблицы PAT и PMT используются для привязки определенными пакетных идентификаторов PID к конкретным программам и к компонентам программ, т.е. к видео, аудио и данным. PMT таблицы включаются в поток для каждой телепрограммы и содержат пакетные идентификаторы компонентов телепрограммы – видео, звука, данных синхронизации. Каждая программа имеет собственную таблицу PMT. Если мы желаем, к примеру, принимать 3-ю программу в транспортном потоке, приемник будет использовать информацию 3-ей PMT таблицы, которая, в свою очередь, сообщает ресиверу о типе программы и PID-кодах аудио-, видеоданных, телетекста, информации условного доступа и подобной информации, принадлежащей этой программе. Другие таблицы сервисной информации SI дают дополнительную информацию о вещателе, транспортном потоке, программах и о событиях в программах. Дополнительно с PID=0010 hex передается NIT (Network Information Table) - таблица сетевой информации, которая содержит параметры системы передачи данных - Идентификатор сети, частоту транспондера, орбитальную позицию и т.п. С PID=0010 hex в поток включается BAT (Bouquet Association Table) - таблица групп программ с информацией о группировке программ по определенной тематике - спорт, фильмы, музыка, новости. Существует также EIT (Event Information Table) - таблица Событий ТВ с PID=0012 hex, которая содержит информацию о событиях в программе - начале фильма, продолжительности и TDT - Таблица Дата/Время с PID=0014 hex позволяют компьютеру ресивера построить EPG (Electronic Programmed Guides) - электронное расписание программ. Анализаторы транспортного потока, которые позволяют оператору в процессе настройки мультиплексоров фильтровать ненужные сервисы. Для инжекции в транспортный поток необходимой оператору сервисной информации используются PSI/SI генераторы. Поскольку сервисная информация передается в TS как последовательная серия иерархических таблиц, PSI/SI генераторы называют ещё «карусельными» генераторами. Передача информации пакетами фиксированной длины и система идентификаторов имеют свои преимущества. Пропускная способность в этом случае используется в максимальной степени и может динамически перераспределяться между программами. Можно добавить новые PEP или удалить ненужные, не меняя в целом структуры потока. Для извлечения необходимой информации приемнику декодеру не нужно знать детальную структуру потока. Достаточно указать только PID , который находится в заголовке на одном и том же месте. После PID идут последовательно 8 битов – 2-битовый указатель скремблирования TS 2-битовый индикатор наличия полей адаптации в пакете. Поле адаптации занимает часть области полезных данных и служит для ввода управляющих, синхронизирующих и вспомогательных символов, передаваемых не в каждом пакете. 4-битовый счетчик непрерывности – позволяет декодеру обнаруживать потерю пакетов последовательных данных и принимать меры по его замене. Область полезных данных транспортного пакета значительно меньше, чем обычная длина пакета ПЭП. Поэтому, последний для укладки в пакеты TS, должен определенным образом разрезаться. Если в пакете присутствует поле адаптации, оно имеет структуру, показанную на Рис. 3. ООО «НПП Триада-ТВ» г. Новосибирск 2009 5 Методическое пособие Поле PCR Поле OPCR Поле данных пользователя Стаффинг PCR Резерв Поле расширения PCR 33 6 9 Длина поля данных Указатель непрерывности Указатель случайного доступа Приоритет ЭП Флаг PCR Флаг OPCR Флаг точки входа Флаг данных пользователя Длина поля 1 1 1 1 1 11 адаптации OPCR 33 Поле Резерв расширения ОPCR 6 9 Поле данных пользователя 8 Рис. 3 Первый байт указывает длину поля, затем следуют три однобитовых указателя – непрерывности, случайного доступа и приоритета случайного потока. Первый указатель свидетельствует о непрерывности счета времени во временных метках и необходим на приеме для мониторинга TS. PCR – Program Clock Reference – метка времени. Транспортный поток содержит программные компоненты с разной предысторией, в том числе с несколько различающимися тактовыми частотами, поэтому для правильного их воспроизведения требуется привести все сигналы к единой временной базе. Для управления такими потоками вводится механизм синхронизации (PCR) . PCR представляет собой 33-битовое число, отсчитываемое в периодах частоты 90 кГц, получаемой делением на 300 частоты тактового генератора 27 МГц. Это число показывает ожидаемое время завершения считывания в декодере поля PCR из транспортного потока, после чего декодер может приступить к сравнению пришедшего и местного отсчетов и выработке корректирующего сигнала. 2. Входной сигнал передатчика DVB-T2 Транспортный поток для DVB-Т2 передатчика (далее по тексту T2-MI) значительно отличается от транспортного потока для DVB-T передатчика. Основное отличие в том, что размер пакета не фиксирован и значительно превышает 188/204 байт. Для T2-MI потока применяется понятие кадра. Полная длина кадра с наложенным помехозащитным кодированием составляет 64800 бит (8100 байт). 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 (2 025 байт). 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 BBкадра полностью совместимы с системой инкапсуляции IP-пакетов по новому DVB-протоколу под названием Generic Stream Encapsulation. 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. 6 ООО «НПП Триада-ТВ» г. Новосибирск 2011 Основы цифрового телевидения в стандарте DVB-T/H Формат T2-MI пакета представлен на рисунке 4. Первые 48 бит занимает заголовок. Рис. 4 Формат T2-MI пакета. Первый байт указывает на тип пакета. На рисунке 5 представлены различные типы пакетов. Например, если указан тип 20 Н, значит DVB-T2 метка времени. Рис. 5 Типы T2-MI пакетов. Packet_count – выполняет функции аналогичные счетчика непрерывности, отличие в том, что счетчик непрерывности 4 бита, а Packet_count 8 бит. Контролируется более длиная последовательность пакетов. Superframe_idx - должно быть постоянным для всех T2-MI пакетов, которые несут данные, относящиеся к одному суперкадру Т2. Размер индекса составляет 4 бита и значение индекса должно увеличиваться для каждого последующего суперкадра на 1. RFU - биты зарезервированы для будущего использования Payload_len (16 bits) – указывает размер пакета Payload_len bits – полезная нагрузка Crc32 – контрольная сумма Рис. 6 Параметры передачи. ООО «НПП Триада-ТВ» г. Новосибирск 2009 7 Методическое пособие Рис. 7 Состав транспортного потока. Если посмотреть состав транспортного потока T2-MI на анализаторе типа DTU-245, то обнаружится только одна программа и две таблицы. Присутствует таблица PAT, с ссылкой на PMT таблицу. В составе транспортного потока имеется всего один сервис (программа), не смотря на то, что в реальности имеется несколько программ. DVB анализатор транспортного потока не может полноценно раскрыть состав T2-MI потока, так как все программы упакованы в один PES поток. Для обработки и передачи T2-MI потока требуется специализированное оборудование. Пример транспортного потока T2-MI представлен на рисунке 7. 2.1 Введение пакетов MPEG-2 транспортного потока Вставка (инкапсуляция) в Т2-MI поток пакетов в MPEG-2 осуществляется в соответствии с стандартом EN 301 192. Этот стандарт позволяет внесение данных непосредственно в полезную нагрузку с минимум дополнительных данных. T2-MI пакеты вставляются последовательно, в полезную нагрузку MPEG-2 транспортный поток. Каждая новая Т2-MI пакет идет сразу после предыдущего. MPEG-2 TS пакет может содержать несколько T2-MI пакетов. В случае, если имеются, которые являются слишком большими, чтобы поместиться в один пакет MPEG-2 TS пакет, то должен быть разбит на несколько пакетов TS по мере необходимости. Так как длина каждого T2-MI пакет может быть разной (размер указан в поле “payload_len” заголовка пакета Т2-MI), начало полезной нагрузки пакета MPEG-2 TS не обязательно совпадают с начала T2-MI пакета. Для синхронизации в устройство, получающее T2-М.И., заголовке TS должно быть указание "payload_unit_start_indicator" где начинается T2-MI пакет в текущий пакет TS. Например, значение 0016 в поле указателя указывает, что Т2-MI пакета начинается сразу после указателя поля. 8 ООО «НПП Триада-ТВ» г. Новосибирск 2011 Основы цифрового телевидения в стандарте DVB-T/H 2.2 Интерфейс подачи транспортного потока Для подключения источника и приемника транспортного потока стандартом DVBT предусмотрены три способа: параллельный интерфейс SPI (Synchronous Parallel Interface) последовательный интерфейс ASI (Asynchronous Serial Interface) синхронный последовательный интерфейс SSI (Synchronous Serial Interface) IP интерфейс. Последний практически не используется в практике, так как требует повышенную стабильность тактовых генераторов. Применяется иногда для однонаправленной передачи транспортного потока на небольших расстояниях. Синхронный параллельный интерфейс SPI Рекомендуется для коротких и средних расстояний. Данные передаются параллельной шиной 8 бит, а две дополнительные шины интерфейса используются для подтверждения действительных данных (DVALID) и сигнализации о начале транспортного пакета (PSYNC) (Рис. ) Такты Источник Данные D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 Приемник DVALID PSINC Рис. 8 Асинхронный последовательный интерфейс (ASI) Наиболее распространенным интерфейсом для транспортного потока на сегодняшний день следует признать асинхронный последовательный интерфейс (ASI), в котором скорость передачи постоянна и не зависит от скорости источника. Поддержание постоянства скорости обеспечивается введением при необходимости стаффинговых байтов. Скорость 270 Мбит/сек должна поддерживаться постоянной довольно в жестких пределах ±0.0001. Канальный кодер использует сбалансированный по постоянному току табличный 8бит/10бит код, который размещает каждые 8 бит полезной информации в 10-ти битовое кодовое слово, подобранное таким образом, чтобы минимизировать постоянную составляющую. Код не инвариантен к логическому инвертированию передаваемых битов, поэтому изменение полярности сигнала недопустимо! Коаксиальный вариант интерфейса представляет собой кабель 75 Ом обычно с соединителями BNC. К кабелю предъявляются следующие требования: потери из-за затухания и рассогласования в полосе 5-270 МГц не более 15 дБ, максимальное время нарастания/спада импульса от 20 до 80 % не более 1,2 нс, допустимый фазовый джиттер не более 10% от длительности импульса. Номинальное выходное напряжение передатчика составляет 800 мВp-p ±10%, на входе приемника амплитуда сигнала должна поддерживаться в пределах 200-880 мВp-p (Рис. ). ООО «НПП Триада-ТВ» г. Новосибирск 2009 9 Методическое пособие U,В 0,44 t 0 F=270МГц -0,44 Ti Рис. 9 Транспортный поток в ASI интерфейсе дБ 0 -20 -40 -60 0 10 100 200 300 F, МГц 400 500 ООО «НПП Триада-ТВ» г. Новосибирск 2011 Основы цифрового телевидения в стандарте DVB-T/H 3. Выходной сигнал DVB-T передатчика 3.1 Основные сведения Для передачи информации в системе вещания DVB-T используется модуляция OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing – мультиплексирование с разделением на ортогональные частоты). В рабочей полосе частот OFDM сигнал представляет собой набор несущих, каждая из которых модулирована по амплитуде и фазе. Суммарная мощность несущих соответствует 0 дБ. Полоса частот анализатора спектра 4 кГц, следовательно, для сигнала 8 МГц уровень линии находится на уровне около 33 дБ (8МГц/4кГц=2000раз=33дБ). Рис. 10 Спектр сигнала DVB-T Стандартом предусмотрено использование нескольких способов модуляции несущих – QPSK(или 4-QAM), 16 –QAM, 64 –QAM. ООО «НПП Триада-ТВ» г. Новосибирск 2009 11 Методическое пособие 3.2 Модуляция QPSK Для примера возьмем одну из 6817 несущих (режим 8К). Эта несущая будет иметь одно значение амплитуды, но при этом могут быть четыре варианта фазы этой несущей. Соответственно возможно одной несущей в конкретный момент времени (в течении 896 мкс) передать информацию о состоянии двух битов. Рис. 11 Вектор несущей в режиме QPSK 3.3 Модуляция 16-QAM В случае модуляции 16-QAM каждая несущая может иметь 3 значения амплитуды и 12 значений фазы. В конкретный момент времени каждая несущая несет информацию 4 бита. Соседние по горизонтали и вертикали символы отличаются только в одном бите. Следовательно, если при демодуляции происходит ошибка из-за помех и за демодулированный символ принимается соседний (а такие ошибки наиболее вероятны), то это приводит к ошибке только в одном бите. Рис. 12 Возможный вектор несущей в режиме 16QAM 12 ООО «НПП Триада-ТВ» г. Новосибирск 2011 Основы цифрового телевидения в стандарте DVB-T/H 3.4 Модуляция 64-QAM В случае модуляции 64-QAM каждая несущая может иметь 9 значения амплитуды и 48 значения фазы. В конкретный момент времени каждая несущая несет информацию 6 бит. Рис.13 Возможный вектор несущей в режиме 64-QAM ООО «НПП Триада-ТВ» г. Новосибирск 2009 13 Методическое пособие 3.5 Поворот констиляционного созвездия в Т2. 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. 14. Рис.14 Поворота констеляционного созвездия 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 от- 14 ООО «НПП Триада-ТВ» г. Новосибирск 2011 Основы цифрового телевидения в стандарте DVB-T/H дельности имеет двойников, и уникально только их сочетание. Рис.15 Пример реального сигнала (снимок экрана измерительного приемника) ETL фирмы RohdeSchwarz) Рис.16 Сравнительная характеристика Тестовая имитация (рисунок 16) показала, что выигрыш в С/N за счет применением этой техники может доходить до 5 дБ. ООО «НПП Триада-ТВ» г. Новосибирск 2009 15 Методическое пособие 3.6 Иерархический режим Иерархический режим нужен для одновременной передачи двух транспортных потоков. Например, один транспортный поток предназначен для мобильных телевизоров. В этом случае требуется достаточно низкая скорость передачи и используется самый помехоустойчивый режим - QPSK. Второй транспортный поток предназначен для стационарного приема и имеет больше скорость, но значительно меньше помехоустойчивость. При иерархической передаче применяется неоднородная квадратурная модуляция. Особенности иерархической передачи (16-QAM) иллюстрируют диаграммы рисунка 2. Каждая точка диаграммы определяется четырьмя битами, из которых y0,q' и y1,q' являются битами высшего приоритета, а y2,q' и y3,q' - низшего. Как видно, четыре явно выраженные группы по четыре точки характеризуются одинаковыми битами высшего приоритета. Расположение точек векторной диаграммы зависит от параметра модуляции, обозначаемого в системе DVB-T буквой α. Этот параметр равен отношению расстояния между соседними точками в двух разных квадрантах к расстоянию между точками в одном квадранте. Стандарт DVB-T предусматривает три значения параметра. При использовании однородной модуляции параметр устанавливается равным 1, в случае неоднородной: a=2 или a=4. Рис.4 16 ООО «НПП Триада-ТВ» г. Новосибирск 2011 Основы цифрового телевидения в стандарте DVB-T/H В этом случае по высокому приоритету передается информация 00. По низкому приоритету передается информация 10. Информация, передаваемая по высокому и по низкому приоритету, может различаться. Транспортный поток, передаваемый по высокому приоритету, обязательно будет иметь модуляцию QPSK. Максимальная скорость передачи по высокому приоритету составляет 10,56 MB/c, максимальная скорость передачи по низкому приоритету составляет 21,11 MB/c. Рис.5 α = 0 (нет) α=1 α=2 α=4 16QAM 64QAM ООО «НПП Триада-ТВ» г. Новосибирск 2009 17 Методическое пособие 3.7 Структура данных Информация от передатчика DVB-T передается порциями – символами. Символ – это многочастотный сигнал, у которого во время всей его длительности (TS) амплитуды и фазы несущих остаются неизменными. Интервал TS состоит из двух компонентов: интервала TU, во время которого передаются входные данные передатчика, то есть полезная информация (интервал TU и называется «полезным»), и защитного интервала TG. Защитный интервал представляет собой копию, или циклическое повторение части полезного интервала, которая вставляется перед полезным. Применение защитного интервала позволяет существенно повысить устойчивость приема в условиях многолучевого распространения сигнала. Отраженные сигналы попавшие в защитный интервал не вызывают межсимвольной интерференции. Искажения внутри символа, обусловленные многолучевым распространением радиоволн, эффективно компенсируются встроенным эквалайзером приемника благодаря информации, которая содержится в пилот-тонах, передаваемых в OFDM сигнале. Рис.6 Выходной сигнал передатчика DVB-T во временной области Передаваемый сигнал организуется в виде кадров Рис.7). Каждый кадр состоит из 68 символов OFDM, нумеруемых от 0 до 67. Четыре последовательных кадра образуют суперкадр. При выбранной структуре кадра в одном суперкадре всегда содержится целое число пакетов длиной 204 байта (рандомизированных транспортных пакетов MPEG-2, снабженных для защиты от ошибок проверочными байтами кода Рида-Соломона). 18 ООО «НПП Триада-ТВ» г. Новосибирск 2011 Основы цифрового телевидения в стандарте DVB-T/H Рис.7 Структура кадра DVB-T Каждый символ длительностью TS образуется путем модуляции 1705 несущих в режиме 2k и 6817 несущих в режиме 8k. В дополнение к данным в кадре OFDM передаются опорные сигналы, структура которых известна приемнику, а также сведения о параметрах передачи. Опорные сигналы, называемые пилот-сигналами, получаются в результате модуляции несущих псевдослучайной последовательностью. Пилот-сигналы используются, прежде всего, для синхронизации. Они распределены во времени и в частотном спектре сигнала OFDM, их амплитуды и фазы известны в точке приема, поэтому их можно использовать также для получения сведений о характеристиках канала передачи. В системе используются два типа пилот-сигналов: непрерывные и распределенные. Непрерывные пилот-сигналы передаются на одних и тех же несущих в каждом символе OFDM, распределенные - рассеяны равномерно во времени и в частотном диапазоне. Непрерывные пилот-сигналы могут использоваться для синхронизации и оценки фазовых шумов канала, распределенные - для оценки характеристик канала посредством временной и частотной интерполяции. Использование временной интерполяции в промежутках между распределенными пилот-сигналами при достаточной мощности принимаемого сигнала может помочь для улучшения приема на движущихся объектах, например, на поездах и автомобилях. Сигналы параметров передачи используются для сообщения приемнику параметров системы, относящихся к канальному кодированию и модуляции: способ передачи - иерархический или неиерархический, параметры модуляции, величина защитного интервала, скорость внутреннего кода, режим передачи - 2k или 8k, номер кадра в суперкадре. Эти сведения могут использоваться приемником для быстрой настройки. В T2 введены восемь разных вариантов размещения пилот сигналов. 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. В DVB-T2 стандарте, время защитного интервала больше зависит от количества несущих, чем от выбранных пропорций. В таблице приведена длина защитного интервала. Так для 32К режима защитный интервал 1/128 и 1/8 отличается всего 68-60=8 мкс. ООО «НПП Триада-ТВ» г. Новосибирск 2009 19 Методическое пособие Так как при увеличении числа поднесущих увеличивается длительность символа, и, как следствие, происходит увеличение длительности защитного интервала. Таким образом, возрастает защита от отраженных лучей, как следствие — распространение на большие расстояния. Кроме того, использование режимов с большим числом поднесущих более эффективно с точки зрения использования частотного ресурса, так как при этом форма спектра группового сигнала максимально приближенную к прямоугольной. Минусом режимов 16k и 32k является меньшая устойчивость системы к эффекту Доплера. Таким образом, можно сделать вывод о том, что вещание с параметрами 16k и 32k применимо для вещания на большие зоны на стационарные приемники, либо на антенны коллективного приема. Сравнение характеристик DVB-T и Т2 при равных условиях приема. Максимальная скорость транспортного потока в режиме DVB-T составляет 31,7 Mb, в режиме DVB-T2 – 49,55 Mb. Увеличение скорости в 1,4 раза при практически равных условиях (соотношение сигнал/шум 20 и 22 дБ соответственно) 20 ООО «НПП Триада-ТВ» г. Новосибирск 2011 Основы цифрового телевидения в стандарте DVB-T/H Основные измеряемые величины 3.8 Анализ входного сигнала Оперативный контроль цифрового потока осуществляется в режиме реального времени и должен подтверждать, что транспортный поток удовлетворяет действующим нормативным документам. В частности, должны присутствовать правильно закодированные данные PSI и SI, которые позволяют идентифицировать отдельные составляющие транспортного потока. Во избежание срыва синхронизации дрожание временных меток не должны выходить за определенные пределы. К приоритету первого, высшего уровня отнесены параметры, необходимые для декодирования потока – потеря синхронизации, ошибка синхробайта, ошибка PAT и т.п. Приоритет второго уровня составляют параметры, важные для обеспечения устойчивой работы системы в целом, которые рекомендуется отслеживать непрерывно. К приоритету третьего уровня отнесены параметры, представляющие интерес для отдельных приложений. На Рис.8 показано окно программы анализатора транспортного потока в режиме декодирования ошибок. В данном примере обнаружены ошибки первого уровня: PAT_error_2 – секция с таблицей ID 0x00 не появляются, по меньшей мере, каждые 500 мс под PID 0. PМT_error_2 – секция с таблицей ID 0x02 не появляются по меньшей мере каждые 500 мс. PID_error –PID 289 не обнаружен в течении 5с. Не обнаружены ошибки второго уровня. Есть ошибки третьего уровня: NIT_aktual_error – секция с таблицей ID 0x40 не появляются по меньшей мере каждые 10 с. SI_repetition_error – частота повторения SI таблиц с PID 112 более 500 мс. EIT_actual_error – секция с таблицей ID 0x4E не появляются по меньшей мере каждые 2 с. EDT_error – секция с таблицей ID 0x70 не обнаружена более 30 с. Рис.8 Ошибки первого, второго и третьего уровня ООО «НПП Триада-ТВ» г. Новосибирск 2009 21 Методическое пособие 3.9 Анализ выходного сигнала Основные характеристики качества передатчика DVB-Т/Т2 MER характеристика боковых полос MER (Modulation Error Ratio - коэффициент ошибок модуляции) представляет меру, показывающую насколько фактическое значение комплексной амплитуды несущей спектра сигнала OFDM, отличается от ее номинального значения (Рис.9). На звездной диаграмме (Рис.10), черным цветом обозначено номинальное положение комплексной амплитуды одной из несущих (для простоты выбрана QPSK модуляция), синим – фактическое положение. В общем случае они не совпадают из-за нелинейных искажений амплитуды и фазы в усилительном тракте, и из-за внесения шума преобразования в модуляторе. Красным показан вектор сигнала ошибки между номинальным и фактическим значением комплексной амплитуды данной несущей. Суммирование в уравнении на Рис.9 ведется по количеству символов в данном кадре. Усредняя значения MER для каждой несущей, вычисляется интегральное значение MER. На экране прибора это выглядит следующим образом, чем меньше облако из точек (см. Рис.11 и Рис.12), чем более точно они попадают в центр сектора, тем меньше ошибка каждой отдельной несущей и соответственно меньше среднеквадратичная ошибка по всем несущим. Четыре точки на оси I являются маркерными. Q I Q dQ n 2 2 MER 10 log nI 1 dI 2 dQ 2 dI i I 1 Рис.9 Определение ошибки для одной несущей Рис.10 Определение ошибки для одной несущей Рис.11 MER=35 дБ Рис.12 MER=28 дБ 22 ООО «НПП Триада-ТВ» г. Новосибирск 2011 Основы цифрового телевидения в стандарте DVB-T/H Характеристика боковых полос регламентируется стандартом для двух случаев в смежном канале находится передатчик аналогового ТВ. На рис приведен случай, когда рядом с цифровым находится передатчик SEKAM D/K. Здесь принято условие, что мощность пиковая аналогового и общая (RMS) цифрового передатчика равны. Если мощности различны, то вводится коррекция в маске на величину 10*log (Pаналог пик /P dvb). критический случай – когда в смежном канале находится маломощный передатчик другой службы ( не ТВ и радио) или канал освобожден для приема (Рис.13) 30 40 50 60 A, dB 70 80 90 100 110 120 130 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 Критическая маска Система K/SECAM и K/PAL 2 1 0 1 F, MHz 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Рис.13 Характеристика боковых полос 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 G/PAL NICAM MHz dB G/PAL A2 MHz dB I/PAL NICAM MHz MHz K/SECAM K/PAL dB dB L/SECAM/ NICAM MHz dB Критическая маска MHz dB -12 -10,75 -9,75 -5,75 -5,185 n.a. -4,65 -3,9 +3,9 +4,25 +5,25 +6,25 +10,25 +12 -12 -10,75 -9,75 -5,75 -5,185 -4,94 n.a. -3,9 +3,9 +4,25 +5,25 +6,25 +10,25 +12 -12 -10,75 -9,75 -5,75 -4,685 n.a. -3,925 -3,9 +3,9 +4,25 +5,25 +6,25 +10,25 +12 -100 -72,4 -72,4 -60,9 -79,9 n.a. n.a. -32,8 -32,8 -59,9 -69,9 -72,4 -72,4 -100 -12 -10,75 -9,75 -4,75 -4,185 n.a. -4,65 -3,9 +3,9 +4,25 +5,25 +6,25 +11,25 +12 -12 -6 -4,2 -3,8 +3,8 +4,2 +6 +12 -100 -76,9 -76,9 -74,2 -60,9 n.a. -56,9 -32,8 -32,8 -64,9 -76,9 -76,9 -76,9 -100 -100 -76,9 -76,9 -74,2 n.a. -69,9 n.a. -32,8 -32,8 -64,9 -76,9 -76,9 -76,9 -100 -12 -10,75 -9,75 -4,75 -4,185 n.a. -4,65 -3,9 +3,9 +4,25 +5,25 +6,25 +11,25 +12 -100 -78,7 -78,7 -73,6 -59,9 n.a. n.a. -32,8 -32,8 -66,1 -78,7 -78,7 -78,7 -100 ООО «НПП Триада-ТВ» г. Новосибирск 2009 -100 -72,4 -72,4 -60,9 -79,9 n.a. n.a. -32,8 -32,8 -59,9 -69,9 -72,4 -72,4 -100 -120 -95 -83 -32,8 -32,8 -83 -95 -120 23 Методическое пособие 4. Структурная схема передающей станции DVB-T 4.1 Основные схемы сетей Простейшая несинхронная сеть Для организации цифрового вещания в режиме многочастотной сети требуется кроме цифрового передатчика наличие спутникового приемника с ASI выходом или другой источник транспортного потока (Рис.14). Рис.14 Несинхронная сеть Со спутника принимается сигнал, содержащий пакет программ, спутниковым приемником с цифровым (например ASI) выходом. Далее транспортный поток подается на ASI вход цифрового модулятора. С цифрового модулятора ВЧ сигнал стандарта DVB-T на усилителе мощности усиливается до номинальной мощности и подается на АФУ. Прием программ возможен на цифровой телевизор или обычный аналоговый телевизор с приставкой (SetTopBox). В этом варианте используется минимальное количество различных блоков и минимальна стоимость реализации проекта. Содержание пакета программ изменить (добавить или убрать программу из пакета) нет возможности. 24 ООО «НПП Триада-ТВ» г. Новосибирск 2011 Основы цифрового телевидения в стандарте DVB-T/H Несинхронная сеть с формированием пакета программ В случае потребности изменить состав транспортного потока или надо собрать поток из нескольких источников потребуется использовать ремультиплексор/мультиплексор. Далее по тексту будет использоваться название мультиплексор т.к. в современном оборудовании функция ремультиплексора обязательно имеется в составе мультиплексора (Рис.15) Рис.15 Несинхронная сеть с формированием пакета программ С нескольких спутниковых приемников транспортный поток поступает на мультиплексор. С помощью мультиплексора возможно изменить содержание транспортного потока. Например, с первого приемника мы получаем транспортный поток, содержащий программы «A1», «B1», «C1». Со второго приемника получаем транспортный поток, содержащий программы «A2», «D2», «E2», «F2», «G2». Мультиплексором возможно из первого транспортного потока удалить программу «A1», «B1» и оставить только «C1», а из второго транспортного потока взять «A2», «D2», «E2», «F2» и удалить «G2». На выходе мультиплексора получим объединенный транспортный поток, содержащий программы «A2», «D2», «E2», «F2», «C1». Далее транспортный поток подается на ASI вход цифрового модулятора. С цифрового модулятора ВЧ сигнал стандарта DVB-T на усилителе мощности усиливается до номинальной мощности и подается на АФУ. Прием программ возможен на цифровой телевизор или обычный аналоговый телевизор с приставкой (SetTopBox). ООО «НПП Триада-ТВ» г. Новосибирск 2009 25 Методическое пособие Несинхронная сеть с добавлением несимметричного Интернета Рис.16 С нескольких спутниковых приемников транспортный поток поступает на мультиплексор. Низкочастотный видео сигнал и НЧ стерео звук поступает на MPEG-2 кодер. Сформированный транспортный поток, содержащий вашу программу, подается на мультиплексор. С помощью мультиплексора, возможно, изменить содержание транспортного потока и добавить свою программу в пакет. Сформированный транспортный поток далее подается на инкапсулятор. В инкапсуляторе в транспортный поток вводится TCP/IP поток. Далее транспортный поток подается на ASI вход цифрового модулятора. С цифрового модулятора ВЧ сигнал стандарта DVB-T на усилителе мощности усиливается до номинальной мощности и подается на АФУ. Прием программ возможен на цифровой телевизор или обычный аналоговый телевизор с приставкой (SetTopBox). Для скоростного интернета требуется установить в компьютер DVB-T карту. Запросы к провайдеру отправляются по GPRS. 26 ООО «НПП Триада-ТВ» г. Новосибирск 2011 Основы цифрового телевидения в стандарте DVB-T/H Синхронная одночастотная сеть Рис.17 схема распределения DVB-T с использованием SFN адаптации. Рис.18 Пример построения одночастотной сети На Рис.17 SFN адаптер формирует мегафрейм состоящий из 8 кадров TS для режима 8К, и 32 кадров для режима 2К, вставляет MIP (megaframe Initialization Packet). Место MIP внутри мегафрейма может быть произвольным. Время длительности мегафрейма зависит только от ширины полосы частот передачи и длительности защитного интервала. Значения длительности мегафреймов приведены ниже в таблице ООО «НПП Триада-ТВ» г. Новосибирск 2009 27 Методическое пособие Система синхронизации обеспечивает синхронность излучения в эфир сигналов передатчиков. Это обеспечивается привязкой излучения к сигналам 1 PPS получаемым из сети GPS. DVB-T модулятор должен обеспечивать фиксированную задержку обработки сигнала, от входа, до его излучения. Информация, имеющаяся в MIP, может быть использована для прямого управления работой передатчика (например, задержка излучения, уровень мощности передатчика, смещение рабочей частоты и т.д.). Основное требование к модуляторам – все излучаемы сигналы различных передатчиков должны совпадать с точностью до бита. Принцип временной синхронизации передатчиков Рис.19 Интервал времени между последним импульсом 1 PPS , который предшествовал началу мегафрейма M+1 и временем действительного начала мегафрейма M+1 (первый бит первого пакета), называется STS (synchronization time stamp). Его величина записывается в MIP мегафрейма. Максимальная задержка – это время между началом мегафрейма на входе SFN-адаптера и началом его излучения в антенне передатчика. Величина максимальной задержки должна быть больше суммы «наибольшая задержка в распределительной сети + + задержка на обработку сигналов в модуляторе + + время прохождения ВЧ сигнала через усилитель мощности + + время прохождения сигнала в антенном фидере». Максимальная задержка, допустимая в сети SFN не должна превышать 1 сек. Максимальная задержка задается дискретно с шагом 100 нс. Одновременное начало излучения передатчиков в эфир не является необходимым для сетей SFN. Главное чтобы эти излучения происходили синхронно! Поэтому в каждом передатчике заложена возможность менять время начала излучения сигнала индивидуально. Величина этой задержки обозначается td. Она также изменяется дискретно 100 нс. Использование возможности менять индивидуально начало излучения сигналов передатчиков позволяет варьировать геометрию областей приема. 28 ООО «НПП Триада-ТВ» г. Новосибирск 2011 Основы цифрового телевидения в стандарте DVB-T/H Описание мегафрейма Выходной сигнал SFN адаптера представляет собой MPEG-2 TS, в котором индивидуальные пакеты организованы в кадры, а кадры в мегафреймы. Каждый мегафрейм содержит только один MIP. Его положение может варьироваться случайным образом от одного мегафрейма к другому мегафрейму. Каждый MIP содержит указатель (pointer) который используется для определения начала следующего мегафрейма. Рис.20 Структура MIP MIP представляет собой MPEG-2 TS пакет длиной 188 байтов, с 4 байтами заголовка и 184 байтами поля значений. Название Обязательные параметры Pointer Указатель periodic_flag Флаг периодичности synchronization_time_stamp Мерка времени синхронизации maximum_delay Максимальная задержка tps_mip Дополнительные параметры tx_identifier Идентификатор передатчика tx_time_offset_function Задержка сигнала передатчика tx_frequency_offset_function Сдвиг частоты tx_power_function Мощность bandwidth_function Полоса частот Описание Двух байтовое целое число, указывающее на количество транспортных пакетов между MIP пакетом и первым пакетом следующего мегафрейма Флаг, указывающий какой способ введения MIP пакетов, применяется в данный момент, периодический или непериодический. «0» - непериодический, «1»- периодический. Все системы синхронизации SFN должны поддерживать оба способа. Период времени, указанный в 100 нс, между последним импульсом 1PPS, полученным от GPS приемника, и началом следующего после оттого импульса мегафреймом (то есть началом первого бита первого пакета) Период времени между началом передачи мегафрейма с передающей антенны и началом передачи мегафрейма с MIP инсертера, который передается с меткой времени синхронизации. Максимальная задержка должна быть больше чем сумма максимальной задержки в сети распространения транспортного потока, в модуляторах, передатчиках и антенных фидерах. Данные TPS которые служат для установки режима модуляции в формирователе сигнала. Передаются следующие данные: Constellation – вид модуляции(QPSK, 16QAM, 64QAM) Hierarchy & Interleaving information – иерархический режим и метод перемежения (native, in-depth) Code rate, HP, LP – скорость – вид сверточного кодирования, Guard interval – защитный интервал Transmission mode – режим передачи (2k, 4k, 8k) CELL ID - идентификатор ячейки DVB-H signalling – наличие сигнализации DVB-H Bandwidth of the RF channel – полоса сигнала (6, 7, 8 МГц) The priority of the transport stream – приоритет транспортного потока («0» - низкий приоритет, «1» - высокий приоритет) Идентификатор передатчика, для которого передаются дополнительные параметры Сдвиг передачи сигнала во времени относительно опорного значения задержки. Сдвиг частоты рабочей частоты передатчика относительно центральной частоты канала Выходная мощность передатчика. Указывает полосу сигнала, если она отличается от 6, 7, 8 МГц. ООО «НПП Триада-ТВ» г. Новосибирск 2009 29 Методическое пособие Защитный интервал Защитный интервал в OFDM-сигнале необходим для того, чтобы уменьшить до минимума паразитное взаимовлияние (интерференцию) между соседними символами. Рис.21 30 ООО «НПП Триада-ТВ» г. Новосибирск 2011 Основы цифрового телевидения в стандарте DVB-T/H 4.2 Построение одночастотной сети DVB-T2 стандарта Транспортный поток поступает с различный источников на мультиплексор (MUX). На выходе мультиплексора формируется DVB транспортный поток с требуемым составом программ и нормированным битрейтом. Сформированный транспортный поток поступает на T2-Gateway. Gateway преобразует транспортный поток в T2-MI поток, также в T2-MI пакеты вводятся временные метки. Полученный T2-MI поток распространяется по сети к передающим станциям. Не важно по какой сети будет доставлен поток. Это может быть спутниковый канал связи, оптика или релейная линия связи. Доставка возможна по TCP/IP сетям. Доставленный транспортный поток подается на вход модулятора, маломощный ВЧ сигнал подается на усилитель мощности, далее на фильтр и АФУ. Доставка транспортного потока возможна эфирным переприемом. В этом случае с приемника транспортный поток должен быть реконструирован с помощью T2-MIP extractor для восстановления полноценного T2-MI потока, т.к. при формировании ВЧ сигнала не вся служебная информация передается в эфир. Пример построения одночастотной сети представлен на рисунке. ООО «НПП Триада-ТВ» г. Новосибирск 2009 31 Методическое пособие Блок-схема вариантов доставки DVB-T2 контента до потребителя. Входной сигнал аналоговый или транспортный поток поступает на блок SS1 (кодер и мультиплексор) на выходе этого блока имеет , как показано на блок-схеме, “Interface A” представляющий собой DVB-T транспортный поток. Далее DVB-T транспортный поток поступает на блок SS2 (T2-Gateway). Этот блок преобразует “Interface A” в “Interface В”, т.е. DVB-T транспортный поток в T2-MI поток. Как правило Gateway может объеденять неслолько потоков в один T2-MI поток (дополнительные возможности зависят от конкретной модели оборудования). Сформированый T2-MI поток после Gateway через канал связи доставляется до передатчиков. Каналя доставки могут быть самые различные. T2-MI поток поступает на вход DVB-T2 модулятора (блок SS3). С модулятора ВЧ сигнал подается на усилитель мощности и далее АФУ. На этом этапе получаем “Interface С”. Далее ВЧ сигнал может поступить на вход приемника где демодулирован до транспортного потока и в дальнейшем декодирован до НЧ сигнала. Также на вход приемника может поступить ВЧ сигнал с нескольких передатчиков работающих в режиме SFN. Также приемник может демодулировать до транспортного потока без декодирования. 32 ООО «НПП Триада-ТВ» г. Новосибирск 2011 Основы цифрового телевидения в стандарте DVB-T/H 4.3 Цифровой телевизионный передатчик Модулятор DVB-T/H ПЧ 36МГц Выход ВЧ ASI HP 1 ASI HP 2 Приемник ASI Преобразователь частоты Цифровой блок формирования сигнала ASI LP 1 ASI LP 2 ЦАП Приемник ASI 10МГц 1 PPS Модуль управления Рис.22 Структурная схема модулятора DVB-T/H На Рис.22 показана структурная схема модулятора DVB-T Полярис ТВЦ 0.01. Сигналы входных транспортных потоков высокого и низкого приоритетов поступают на входы приемников ASI. Здесь производится восстановление сигнала тактовой частоты ASI потока, компенсация искажений, возникающих при прохождении сигнала через длинный кабель, выполняется декодирование полученных данных декодером 8/10. Каждый приемник имеет два входа: основной и резервный. Декодированные потоки данных поступают в цифровой блок формирования сигнала, реализованный на сложной FPGA матрице. Здесь происходит преобразование полученных данных в OFDM сигнал на промежуточной частоте 36 МГц, который затем переводится в аналоговую форму с помощью цифро-аналогового преобразователя. Затем производится перенос сигнала на рабочую частоту и усиление до мощности 10 мВт. Сигналы 1 PPS и 10 МГц, которые служат для синхронизации одночастотной сети, поступают непосредственно на цифровой блок формирования сигнала. Модуль управления формирует необходимые управляющие сигналы для узлов формирователя и непрерывно следит за их работой. Кроме того, модуль управления обеспечивает дистанционный контроль через интерфейс Ethernet и локальное управление модулятором через жидкокристаллический дисплей и клавиатуру. На Рис.23 показана схема формирования OFDM сигнала в соответствии с EТ300744. HP Рандомизация Кодер Рида-Соломона Внешнее перемежение Внутреннее кодирование Внутреннее перемежение LP Рандомизация Кодер Рида-Соломона Внешнее перемежение Формирование модуляционных символов Внутреннее кодирование Опорные сигналы Модуляция OFDM Формирование защитного интервала к ЦАП Рис.23 Схема формирования OFDM сигнала ООО «НПП Триада-ТВ» г. Новосибирск 2009 33 Методическое пособие Усилитель мощности цифрового передатчика Для цифрового ТВ принцип построения усилительного тракта практически не отличается от аналогового ТВ. Оконечные усилители построены по блочному принципу. Как правило, до мощностей передатчика 200 Вт используется единственный выходной блок усилителя. Построение передатчиков мощностью 500 Вт и более, происходит путем суммирования мощностей усилительных блоков. Суммирование производится с минимальным влиянием усилителей друг на друга. В качестве базовых кассет, с помощью которых ведется наращивание мощности передатчика, используются: Полярис TVA 100 – 100 Вт rms Полярис TVA 200 – 200 Вт rms Полярис TVA 500 – 500 Вт rms Усилитель Полярис TVA 500 (Рис.24) состоит из: Блока усилителя мощности, обеспечивающего 500 Вт средней мощности цифрового сигнала; Блока питания встроенного в корпус усилителя мощности; Схемы контроля управления и защиты (ПЗ-15); Вентиляторы; Вид спереди Усилителя мощности TVA200 (TVA250). Вид сзади. Рис.24 Внешний вид УМ Полярис TVA 250 34 ООО «НПП Триада-ТВ» г. Новосибирск 2011 Основы цифрового телевидения в стандарте DVB-T/H Устройство и принцип работы УМ Полярис TVA 500 выход вход У1 У3 У2 У4 ПЗ-15 атт ПУ ф-в Пр.У ИП Рис.25 Структурная схема УМ Полярис TVA 500. Схема усиления У1 У3 У2 У4 ПЗ-15 атт ф-в ПУ Пр.У ИП Рис.26 Структурная схема УМ Полярис TVA 500. Схема питания и управления Усилитель мощности представляет собой линейный усилитель с регулируемым коэффициентом усиления (изменение Кр ~ 20 дБ) и фазы (изменение ~ 80). Входная мощность 1 5 мВт. Выходная средняя мощность 500 Вт. Входной сигнал поступает на управляемый p-i-n диодный аттенюатор с диапазоном регулирования около 20 дБ и последовательно на электронный фазовращатель. Предварительный усилитель состоит из двух каскадов, первый выполнен на одиночной микросхеме AH202, второй – на транзисторе MRF6V2010. Предоконечный каскад построен на двух транзисторах MRF374 в классе AB включенных по балансной схеме. Оконечный усилитель выполнен на основе 4-х балансных ячейках, каждая из которых состоит из двух полевых транзисторов MRF6VP3450 по схеме с общим стоком в классе АВ. Деление и суммирование мощности в ячейке выполнено на квадратурных трехдецибельных направленных ответвителях, выполненных печатным способом. Деление и суммирование мощности четырех ячеек выполняется на квадратурных трехдецибельных направленных ответвителях. «Пары» складываются кольцевым мостом. Все устройство ООО «НПП Триада-ТВ» г. Новосибирск 2009 35 Методическое пособие сложения выполнено печатным способом на единой плате, которая также содержит рефлектометр падающей и отраженной мощности и контрольный ответвитель общего балласта. Суммированный сигнал через рефлектометр поступает на выходной разъем. Рефлектометр регистрирует сигналы падающей и отраженной волны, подаваемые на плату защиты и индикации. Все каскады защищены от перегрузки по току, система защиты ПЗ-15, при превышении порога по току, блокирует входной аттенюатор и напряжение смещения, затем плавно открывает аттенюатор и выдает напряжение смещения. Если причина перегрузки не устранена, усилитель снова заблокируется. Входными параметрами для системы защиты являются: напряжения с детекторов выходной и отраженной мощности, токи каскадов и температура радиатора. Все каскады питаются от внутреннего импульсного источника питания БПС-3000.32. Питание источника осуществляется от трехфазной сети переменного тока 380 вольт. Сеть подключается к разъему на задней стенке кассеты. Охлаждение кассеты производится протяжкой воздуха через радиаторный канал двумя вентиляторами фирмы EBM производительностью 640 м3/час каждый. Забор воздуха осуществляется с передней панели и выбрасывается через заднюю панель. Вентиляторы работают на отсос. За температурой радиаторов следят цифровые термодатчики. При достижении температуры радиатора 60С срабатывает система защиты и блокирует усилитель до снижения температуры Кассета усилителя имеет электронную регулировку коэффициента усиления и фазы. Увеличение, уменьшение усиления и фазового набега производится нажатием соответствующих кнопок на передней панели. Диапазон регулировки усиления около 20 дБ, регулировки фазы - 35. Кассета усилителя на лицевой панели имеет два светодиода: индикатор наличия напряжения питания – «ПИТАНИЕ» и индикатор срабатывания защиты – «ЗАЩИТА». В центре панели расположен жидкокристаллический 2х строчный 16ти символьный индикатор, отображающий текущие параметры усилителя. При достижении, каким либо параметром порога, происходит срабатывание защиты и последующая блокировка усилителя (индикация этого параметра начинает мерцать). На задней панели расположен разъем для подключения системы дистанционного контроля. Основной частью усилителя являются платы с двумя установленными транзисторами. Именно характеристиками оконечной ячейки определяются основные параметры усилителя мощности (линейность и КПД). В настоящее время есть два основных разработчика транзисторов для ТВ передатчиков – NXP (Philips) и Freescale (Motorola). И те и другие поставляют LDMOS транзисторы, обеспечивающие наибольшее усиление и линейность. В усилителях серии «Полярис» используются транзисторы фирмы Freescale. 36 ООО «НПП Триада-ТВ» г. Новосибирск 2011 Основы цифрового телевидения в стандарте DVB-T/H Рис.27 Топология ячейки 470-800 МГц на транзисторах MRF6VP3450 Рис.28 Топология ячейки 170-230 МГц на транзисторах MRF6VP2600 ООО «НПП Триада-ТВ» г. Новосибирск 2009 37 Методическое пособие Коррекция нелинейности Стандарт DVB накладывает существенные требования на линейность тракта усиления. Зачастую выполнить эти требования с помощью настройки и оптимизации режимов и цепей согласования усилительных ячеек не представляется возможным. В связи с этим, для повышения тракта усиления сигнала, используется корректор нелинейности (или предкорректор). Фактически предкорректор – это программа, установленная в модуляторе, которая позволяет изменить коэффициент передачи усилителя в зависимости от амплитуды сигнала. Принцип действия предкорректора иллюстрируется типовым примером ниже. При больших амплитудах входного сигнала, коэффициент передачи усилителя Кр – уменьшается. Это вызывает появление искажений. Для компенсации этого уменьшения коэффициента передачи необходимо пропорционально увеличить амплитуду входного сигнала на входе усилительного тракта. Эту задачу и решает предкорректор. Аналогично производятся предыскажения фазы входного сигнала для компенсации амплитудно-фазовых искажений в усилителе. Рис.29 В настоящее время коррекция нелинейности осуществляется вручную при настройке передатчика, а также автоматически – при наличии в модуляторе блока адаптивного нелинейного корректора. 38 ООО «НПП Триада-ТВ» г. Новосибирск 2011 Основы цифрового телевидения в стандарте DVB-T/H Фильтрация выходного сигнала Фильтрация выходного сигнала осуществляется с помощью канальных фильтров. В зависимости от требования, может использоваться фильтр с критической или некритической маской. Рис.30 Внешний вид канального фильтра с критической маской мощностью 1 и 2кВт Рис.37 Характеристики канального фильтра с критической маской ООО «НПП Триада-ТВ» г. Новосибирск 2009 39 Методическое пособие Система жидкостного охлаждения С развитием технологии LDMOS , мощность транзисторов, используемых в оконечных каскадах усилителей , постоянно увеличивается. В настоящее время пиковая мощность аналогового ТВ сигнала, отдаваемая транзистором, достигает 400-600 Вт, соответственно мощность OFDM сигнала достигает 90-120 Вт. С другой стороны КПД оконечных каскадов усилителей DVB передатчиков не превышает 15-20 процентов. Это обусловлено высоким пикфактором цифрового сигнала (4-5) и высокими требованиями к линейности усиления. В связи с этим, на одно из первых мест выходит проблема обеспечения нормального теплового режима транзисторов. Использование жидкостного охлаждения является наиболее эффективным способом отвода тепла, выделяемого мощными транзисторами. В цифровых передатчиках Полярис мощностью выше 1000 Вт (rms) применяется жидкостная система охлаждения. Применение жидкости в качестве теплоносителя позволяет: уменьшить размеры передатчика значительно уменьшить акустический шум уменьшить температуру активных элементов уменьшить выделение тепла от передатчиков в аппаратном зале сократить расходы на монтаж системы охлаждения 110 100 Температура фланца транзистора 90 80 70 60 50 40 30 20 40 30 20 10 10 0 10 20 30 Температура окружающей среды 40 50 Жидкостное охлаждение Воздушное охлаждение Рис.31 40 ООО «НПП Триада-ТВ» г. Новосибирск 2011 60 Основы цифрового телевидения в стандарте DVB-T/H Основные технические характеристики системы жидкостного охлаждения Параметр Значение Мощность передатчика, кВт Рассеиваемая мощность средняя, кВт Расход охлаждающей жидкости, л/сек Температура воздуха на входе охладителя, º С Температура жидкости на входе охладителя, º С Температура жидкости на выходе охладителя, º С Тип жидкости 1 7,5 0.8 45 55 52 Дистиллированная вода 2500 Расход воздуха, не более, куб.м/час 5 35 3.6 45 52 50 Раствор этиленгликоля 30 000 В качестве охлаждающей жидкости используется дистиллированная вода (для одноконтурной системы охлаждения с установкой теплообменников внутри помещения) водный раствор этиленгликоля (антифриз HOT STREAM), содержащий антикоррозийные, антипенные и другие добавки (для двухконтурной системы охлаждения с установкой теплообменников снаружи помещения) Основные преимущества антифриза HOT STREAM высокая морозоустойчивость способность противостоять коррозии стали, чугуна, меди, алюминия и др. способность предотвращать появление накипи совместимость с пластиковыми и металлопластиковыми трубами пожаробезопасен срок эксплуатации не менее 5 лет Принцип работы двухконтурной системы жидкостного охлаждения расширительный бак (1), насос основной и резервный (2), трехходовой клапан с сервомотором (3), охладитель жидкости (5) Рис.32 Один из насосов (второй в резерве) нагнетает охлаждающую жидкость в блоки передатчика. Через теплообменник каждого блока усилителя проходит примерно 150 мл жидкости в секунду. При работе передатчика на номинальной мощности охлаждающая жидкость, проходя через передатчик, нагревается примерно на 2 градуса. ООО «НПП Триада-ТВ» г. Новосибирск 2009 41 Методическое пособие Нагретая жидкость от усилительных блоков делится на два потока. Часть жидкости попадает непосредственно на трехходовой клапан, остальная поступает на внешний охладитель. Охлажденная жидкость возвращается на трехходовой клапан. От положения задвижки трехходового клапана зависит количество жидкости, прошедшее через внешний модуль и поступившей непосредственно с выхода кассет усилителей, т.е. пропорции жидкости в малом и большом контуре. Охлажденная жидкость через расширительный бак возвращается в насосы. Таким образом, жидкость движется по замкнутому контуру. Излишки жидкости находятся в расширительном баке под атмосферным давлением. В зимнее время после длительного простоя передатчика температура охлаждающей жидкости в теплообменнике может быть очень низкой, например -30 градусов С. Поступление в передатчик жидкости с такой температурой недопустимо т.к. возникнет конденсация паров воды из атмосферы и возможно обледенение. В таком случае система управления с помощью сервомотора перекрывает поток жидкости через большой контур (через охладитель жидкости). По мере нагрева охлаждающей жидкости до номинальной температуры сервомотор начинает открывать трехходовой клапан, что приведет к подмешиванию сильно охлажденной жидкости с горячей от кассет. В результате на насосы и в дальнейшем на вход кассет поступит жидкость с номинальной температурой, а температура жидкости во внешнем охладителе повысится. В зависимости от температуры окружающей среды, температуры жидкости после кассет и после внешнего охладителя система управления установит задвижку трехходового клапана в такое положение, чтобы на его выходе жидкость имела стабильную оптимальную температуру. В летнее время при высокой температуре окружающей среды система управления полностью перекроет движение жидкости по малому контуру, и вся жидкость пойдет через внешний охладитель. Система может работать в автоматическом и ручном режиме управления. Одноконтурная система охлаждения Работа одноконтурной системы охлаждения аналогична двухконтурной. Главное отличие – отсутствие трехходового клапана. В связи с этим жидкость всегда протекает через теплообменник. Для исключения вероятности замерзания жидкости теплообменник должен быть установлен внутри помещения. расширительный бак (1), насос основной и резервный (2), охладитель жидкости (3) Рис.33 Одноконтурная система охлаждения 42 ООО «НПП Триада-ТВ» г. Новосибирск 2011 Основы цифрового телевидения в стандарте DVB-T/H Серия передатчиков Полярис ТВЦ Модельный ряд цифровых передатчиков серии «Полярис ТВЦ» Полярис ТВЦ 1 Полярис ТВЦ 10 Полярис ТВЦ 100 Полярис ТВЦ 200 Полярис ТВЦ 500 Полярис ТВЦ 1000 Полярис ТВЦ 2000 Полярис ТВЦ 5000 1 Вт, 10 Вт, 100 Вт, 200 Вт, 500 Вт, передатчики, состоящие из одного или двух блоков, с воздушным охлаждением усилителей мощности. 1000 Вт, 2000 Вт, 5000 Вт. Передатчики выполняются в стоечном варианте с применением системы жидкостного охлаждения. 1000 Вт со встроенным гидромодулем и охладителем, а 2000 Вт и 5000 Вт с отдельной насосной станцией и внешним модулем охлаждения жидкости. Передатчики Полярис ТВЦ 1 и ТВЦ 10 ТВЦ 1 ТВЦ 10 Выполнен в одном блоке высотой 1U в конструктиве 19” Содержит в себе модулятор DVB-T/H и усилительный модуль 1 Вт или 10 Вт. Передатчики Полярис ТВЦ 100 и ТВЦ 200 Формирователь ТВЦ 100 ТВЦ 200 TVA 100 TVA 200 Состоит из двух блоков общей высотой 3U в конструктиве 19” Модулятор DVB-T/H Усилитель TVA 100 или TVA 200 с принудительным, воздушным охлаждением. ООО «НПП Триада-ТВ» г. Новосибирск 2009 43 Методическое пособие Передатчик Полярис ТВЦ 500 Формирователь ТВЦ 500 TVA 500 В минимальной комплектации состоит из 2-х блоков Модулятор DVB-T/H Усилитель TVA 500 с принудительным, воздушным охлаждением. Передатчик Полярис ТВЦ 1000 Формирователь ТВЦ 1000 3х ТVA 500 Выполнятся в стойке в двух вариантах: с воздушным охлаждением и с жидкостным охлаждением усилителей мощности. Модулятор DVB-T/H – 2шт. Усилитель TVA 500 с жидкостным охлаждением – 2 шт. Блок управления CBD-01 Блок балласта/эквивалента Сумматор Гидромодуль малый (в жидкостном варианте). 44 ООО «НПП Триада-ТВ» г. Новосибирск 2011 Основы цифрового телевидения в стандарте DVB-T/H Передатчики Полярис ТВЦ 2000 и ТВЦ 5000 Полярис ТВЦ 2000 Полярис ТВЦ 5000 Передатчики выполняются с системой жидкостного охлаждения на основе усилителей мощности TVA500 и внешнего гидромодуля СТжО-10к с выносными охладителями. Модулятор DVB-T/H – 2 шт. Усилитель TVA 500 с жидкостным охлаждением – 6 шт. (2000Вт). 16 шт. (5000 Вт.) Блок управления CBD-01 Блоки балласта/эквивалента Сумматоры Гидромодуль СТжО-10к Охладители внешние – 2 шт. (2000Вт). 4 шт. (5000 Вт.) ООО «НПП Триада-ТВ» г. Новосибирск 2009 45 Методическое пособие Основные характеристики передатчиков № Параметр Величина 1. Напряжение питания, В (47-53 Гц) 2. Потребляемая мощность не более, кВт 3. Диапазон рабочих частот, ТВ канал 220 10 380 10 0,09 0,22 0,74 1,4 3,5 7,1 14 25 21-60 4. Вход данных 1 High Priority 1 BNC-75 5. Вход данных 2 Low Priority 1 BNC-75 6. Вход данных 3 High Priority 2 BNC-75 7. Вход данных 4 Low Priority 2 BNC-75 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. Вход частотной синхронизации Вход временной синхронизации Порт дистанционного контроля Иерархический режим передачи Режим DVB-H Поддержка одночастотной сети SFN FFT размерность Полоса частот, МГц 16. МЕR , не хуже 17. Защитный интервал в пределах 18. Скорость кода BNC-50 BNC-50 RJ-45 Возможен Возможен Возможна 2k 4k 8k 5, 6, 7, 8 -33 -34 дБ -35 -36 дБ 1/4, 1/8, 1/16, 1/32 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 19. Модуляционная схема 20. Управление и индикация 21. Выходное сопротивление, Ом 46 Примечание ТВЦ 1, 10, 100, 200, 250 ТВЦ 300, 500, 1000, 2000, 5000 ТВЦ 1 ТВЦ 10 ТВЦ 100 ТВЦ 200 ТВЦ 500 ТВЦ 1000 ТВЦ 2000 ТВЦ 5000 ДМВ (470-860 МГц) Асинхронный последовательный интерфейс DVB-ASI. Асинхронный последовательный интерфейс DVB-ASI. Асинхронный последовательный интерфейс DVB-ASI. Асинхронный последовательный интерфейс DVB-ASI. GPS 10MГц CMOS Level GPS 1PPS CMOS Level Ethernet =1, =2, =4 Без коррекции С коррекцией 7/8 QPSK 16-QAM 64-QAM Местное/дистанционное 50 Местное – клавиатура/индикатор, дистанционное – Ethernet. ООО «НПП Триада-ТВ» г. Новосибирск 2011 Основы цифрового телевидения в стандарте DVB-T/H 5. Система мониторинга сети цифрового телевизионного вещания Система предназначена для организации дистанционного мониторинга и управления оборудованием, входящим в состав сети телевещания. Система обеспечивает регистрацию всех событий, которые произошли с оборудованием, работающим в сети. В состав системы мониторинга входит центральный сервер, который собирает данные о состоянии устройств, установленных на передающих центрах: передатчиков ТВ сигналов, приемников DVB-T, датчиков пожарной и охранной сигнализации. Для обмена данными между центральным сервером и устройствами используется протокол SNMP. На каждом передающем центре устанавливаются компактные промышленные компьютеры, к которым непосредственно подключено оборудование. Каждый компьютер оснащен агентом SNMP и собственным WEB сервером. Информация, полученная центральным сервером, хранится в базе данных. Доступ к этой информации осуществляется через WEB интерфейс. WEB Workstations Server SNMP TRAPs Передающий центр N Устройство 1 Устройство N Рис. 34. Структура системы мониторинга Предусмотрен следующий сценарий работы с системой мониторинга. Пользователь на своем рабочем компьютере открывает главную WEB страницу центрального сервера. Набирает свой login и пароль доступа. На главной странице он видит карту региона, в котором работает вещательная сеть (Рис.35). На карте показаны передающие центры. По цвету условных обозначений передающих центров можно быстро оценить текущее состояние оборудования вещательной сети. Каждый значок передающего центра на карте представляет собой гиперссылку, по которой можно перейти на список оборудования, установленного на этом центре (Рис.36). ООО «НПП Триада-ТВ» г. Новосибирск 2009 47 Методическое пособие Рис.35 Главная страница центрального сервера Рис.36 Список оборудования на передающем центре Рис.37 WEB сервер передатчика 48 ООО «НПП Триада-ТВ» г. Новосибирск 2011 Основы цифрового телевидения в стандарте DVB-T/H Со страницы со списком оборудования на передающем центре пользователь может перейти на страницу одного из устройств. Здесь выводятся данные об этом устройстве, список сообщений о событиях, произошедших за последние 24 часа. Здесь также есть гиперссылка на встроенный WEB сервер устройства. Загрузив страницу со встроенного WEB сервера, пользователь может получить полную информацию обо всех параметрах устройства на текущий момент времени и если имеет соответствующие права доступа, изменить настройки устройства. На Рис.37 показана одна из страниц встроенного WEB сервера передатчика Полярис ТВЦ 250. Рис.38 Список событий ООО «НПП Триада-ТВ» г. Новосибирск 2009 49 Методическое пособие 6. Измерительные приборы 6.1 Генератор, анализатор и граббер транспортного потока DTU-245 Компактный прибор для анализа , мониторинга, записи и вывода ASI транспортного потока MPEG-2 /SDI потока. USB-2 адаптер с независимыми DVB-ASI / serial digital video (SDI) входным и выходным портами. Питание по USB – не требуется питание от сети. Удобный, компактный USB адаптер для захвата, анализа, мониторинга и генерации ASI и SDI потоков цифрового видео. Возможность записи и анализа MPEG-2 транспортного потока прямо на месте. Внешний вид прибора на Рис.39. Структурная схема прибора представлена на Рис.40. Рис.39 Внешний вид DTU-245 Рис.40 Структурная схема DTU-245 Технические характеристики DTU-245: ASI/SDI Интерфейс ASI Физический уровень Битовая скорость (полудуплекс) Битовая скорость (дуплекс) Размер пакетов Размер прибора 75-? BNC EN50083-9 0...214 Mbps 0...160 Mbps 188 или 204 87 x 104 x 30 mm В комплект прибора прилагается программное обеспечение: Программа анализатора транспортного потока - StreamXpert Программа генератора транспортного потока - StreamXpress Программа для записи транспортного потока в файл *.TS - DtGrabber+ Программа для просмотра принимаемого транспортного потока – DtTV Более подробная информация на сайте производителя www.dektec.com или www.dektec.ru 50 ООО «НПП Триада-ТВ» г. Новосибирск 2011 Основы цифрового телевидения в стандарте DVB-T/H Программа генератора транспортного потока StreamXpress Программа StreamXpress предназначена для управления прибором DTU-245 в режиме генератора транспортного потока. Для работы этой программы требуется загрузить (указать) файл, содержащий транспортный поток. Такой файл имеет расширение TS. В окне File указывается путь к файлу транспортного потока. В средней части окна программы показан состав программы, PID информация, скорость транспортного потока и размер пакетов. В нижней части кнопки управления генератора. Функции этих клавиш совпадают с функциями клавиш популярных программ проигрывателей. В правой нижней части экрана графические индикаторы загрузки буфера памяти. Рис.41 Окно программы StreamXpress ООО «НПП Триада-ТВ» г. Новосибирск 2009 51 Методическое пособие Программа анализатора транспортного потока StreamXpert Программа StreamXpert предназначена для управления прибором DTU-245 в режиме анализатора транспортного потока. Для работы этой программы требуется подключить аппаратную часть прибора. Рис.42 Окно программы StreamXpert В верхней части окна программы StreamXpert требуется указать, с каким типом оборудования она будет работать, в противном случае работать не будет. Выбор режима. 52 Пауза/ Обновить/ сброс списка ошибок Скорость вывода графика в Trace bar Используется в режиме записи транспортного потока В этой области указываем с каким устройством будет работать программа ООО «НПП Триада-ТВ» г. Новосибирск 2011 Основы цифрового телевидения в стандарте DVB-T/H Программа записи транспортного потока DtGrabber+ Программа DtGrabber+ предназначена для управления прибором DTU-245 в режиме записи транспортного потока. Для работы этой программы требуется подключить аппаратную часть прибора. В окне Record File Settings указать путь и имя файла, в который будет записываться транспортный поток. В верхней части указывается наличие сигнала, наличие синхронизации, скорость транспортного потока на входе. В нижней части указывается время записи, размер созданного файла, состояние буфера памяти. ООО «НПП Триада-ТВ» г. Новосибирск 2009 53 Методическое пособие Рис.43 Окно программы DtGrabber+ 6.2 Измерительный приемник Enensys С помощью этого прибора можно измерить уровень сигнала. Значение представляется в дБм и дБmV. Чувствительности прибора достаточно для проведения полевых измерений. Также прибор показывает значение SNR в (дБ). Значение MER и BER, также различную служебную информацию. В окне Transport Stream показаны номера PIDов транспортного потока. В окне Services показаны названия программ (выводятся названия только для текущего PLP). На рисунке показан состав программ только для PLP 0 хотя присутствуют 4 PLP. В окне Monitoring показано изменение основных качественных показателей во времени. 54 ООО «НПП Триада-ТВ» г. Новосибирск 2011 Основы цифрового телевидения в стандарте DVB-T/H В окне T2 L1 после нажатия клавиши Refreash PLPs infos выводятся параметры различных PLP. Например, такие как вид модуляции, поворот звездной диаграммы, скорость кода, FEC тип и др. В окне PIDs показаны все номера PID составляющих транспортного потока и битрейт этих составляющих. ООО «НПП Триада-ТВ» г. Новосибирск 2009 55 Методическое пособие Прибор позволяет декодировать изображение и звук. Прибор подключается двумя USB кабелями к компьютеру. Один кабель требуется для питания. На задней панели находятся разъемы RF in для подключения антенны, ASI out – выход транспортного потока, входы 10МГц и 1PPS для точной синхронизации, на разъем ASI in можно подать транспортный поток и произвести анализ или декодирование. Также имеется Ethernet вход для потокового видео. Прибор очень удобен для работы в полевых условиях. К недостаткам следует отнести большое потребление (достаточно быстро расходует аккумулятор ноутбука) в режиме декодирования изображения. Очень невнятный (постоянно изменяются значения) режим импульсной характеристики (Echoes). Пример представлен на картинке. Отсутствует режим измерения спектра. 56 ООО «НПП Триада-ТВ» г. Новосибирск 2011 Основы цифрового телевидения в стандарте DVB-T/H Измерительный приемник ETL фирмы Rohde-Schwarz Рис. 44 Главная страница измерительного прибора. Выбор режима работа Т или T2. В окне TV Standard выбираем режим OFDM DVB-T2 или Т. Включить это окно нажатием клавиши Digital TV Setting. Переключение режимов происходит очень медленно, запаситесь терпением и не трогайте клавиш, иначе придется все повторять и ждать еще дольше. Окно убирается нажатием клавиши ESC. После изменения номера канала прибор возвращается в режим DVB-T и придется снова включать режим T2. В некоторых случаях (если прибор не смог автоматически определить параметры сигнала) придется убрать пометку Use Auto и указать все самому. Главная страница измерительного прибора. На ней указывается, какой канал (частота) принимается. В левом нижнем углу указывается уровень сигнала на входе приемника, в данном случае -10,8 дБм (можно изменить в каких величинах будет представляться этот параметр) . Уровень BER. Значение среднеквадратичной ошибки MER =-36,0 дБ.. Также в правом верхнем углу значение MER представлено в увеличенном виде (можно выбрать другой параметр в разделе “Zoom”). Если параметр укладывается в пределы “Limit” надпись будет зеленой, в противном случае покраснеет. Настроить минимальный и максимальный уровень можно в меню “Edit Table”. В нижней части таблицы показаны основные параметры модуляции в краткой форме. ООО «НПП Триада-ТВ» г. Новосибирск 2009 57 Методическое пособие Главная страница в режиме Т2. Основное отличие от режима Т2 в том, что появилась вторая (нижняя) таблица. Так как различные PLP могут отличаться по виду модуляции, соответственно различаться помехозащищенность, измерения MER и BER проводятся персонально. На картинке измерения проведены по PLP 0. Звездная диаграмма – практически бесполезная характеристика. Искажения формы и размера точек происходят уже при значительных помехах. Оценка качества проводится “на глаз”. Как правило, остальные параметры уже далеко за пределами нормы. В режиме Звездная диаграмма можно выбрать какую именно составляющую требуется рассмотреть. На картинке указывается, что требуется рассмотреть звездную диаграмму PLP-0. Убирается это меню клавишей ESC. 58 ООО «НПП Триада-ТВ» г. Новосибирск 2011 Основы цифрового телевидения в стандарте DVB-T/H Режим измерения спектра сигнала. По умолчанию прибор позволяет рассматривать любые частоты в пределах +/- 4,48МГц от центральной частоты. Если требуются другие параметры, то органы управления аналогичны любому анализатору спектра (SPAN, SWEEP, AMPT). Включение и управление маркеров – “MKR”. Параметров фильтров – “WB”. Если на главной странице будет выбран режим “Modulation Analiysis” затем “MER (f)” , то измерение MER представлено отдельно для разных несущих. Также в виде красной линии указывается среднее значение отклонений. На этой картинке видно, что значение ошибки на нижних частотах канала значительно больше. Такая неравномерность является признаком фазовых искажений усилительного тракта передатчика. Используя корректор цифрового модулятора и программу M1K-Tweaker можно устранить этот недостаток. Клавишей “Mer Sign Pos/Neg” можно выбрать как представлять значения на экране. На примере режим Neg вниз лучшее значение, вверх худшее. Рекомендую использовать режим Pos (чем выше линия тем лучше параметр), но это как кому удобней. Основные параметры (уровень сигнала, канал, частота, полоса канала, BER и MER) представлены на всех вариантах страниц. АЧХ и ФЧХ в пределах канала. Удобно использовать для настройки корректора цифрового модулятора. В программе M1K-Tweaker в окне линейного корректора указываем обратную характеристику. После включения режима коррекции хорошо видно результат. ООО «НПП Триада-ТВ» г. Новосибирск 2009 59 Методическое пособие Импульсная характеристика. Для выбора этой функции следующий путь “Channel Analizer” – “Echo Pattern”. Импульсная характеристика (или эхохарактеристика) позволяет оценить уровень отраженного сигнала и различие во времени от основного. Актуально для настройки одночастотной сети. Зеленые линии указывают на границы защитного интервала. В данном случае передатчик один и отраженного сигнала практически нет. Прибор автоматически определяет до 10 значений отраженного сигнала. Измерение внеполосных излучений. В этом режиме прибор показывает соответствует спектр нормам по внеполосным или нет. Красным цветом указываются те участки которые не соответствуют нормам. Для правильного измерения требуется предварительно в режиме трекинг-генератора измерить АЧХ полосового фильтра. Прямое измерение внеполосных излучений недопустимо т.к. динамического диапазона прибора недостаточно. Красной линией показана маска в которую должен уложится спектр. К сожалению, измерение внеполосных излучений возможно только в режиме DVB-T. В режиме DVB-T2 кнопка “OutOfBand Emissions” отсутствует. На приборе установлена программа TX Check. Эта программа предназначена для измерения качественных показателей и печати протокола. Протокол сохраняется в виде файла с закрытой структурой (нет возможности изменить содержимое не повредив структуры файла). Программа не требует инсталяции и может быть скопирована на любой компьютер. Нормы указываются в файле профиля. Снятие протокола проводится в одно нажатие. В стандарте T2 протокол снимается примерно за 5 минут. 60 ООО «НПП Триада-ТВ» г. Новосибирск 2011 Основы цифрового телевидения в стандарте DVB-T/H План практических работ Структурная схема испытательного стенда Рис. 45 Структурная схема испытательного стенда Настройка и управление мультиплексором Контроль качества сигнала на входе передатчика Несинхронная сеть. Измерение параметров передатчика Настройка корректора нелинейных искажений. Настройка корректора линейных искажений. Синхронная сеть. Управление MIP инсертером. Синхронная сеть. Проверка синхронизма при приеме двух сигналов с различными задержками и амплитудами. Gap filler. Управление сетью через дистанционный контроль. ООО «НПП Триада-ТВ» г. Новосибирск 2009 61 Методическое пособие ПРИЛОЖЕНИЕ Основные параметры системы OFDM Режим модуляции 8К Длительность рабочего интер896 вала Tu, мкс Частотный разнос 1116 несущих, Гц Число несущих в спектре группово6817 го сигнала, n Ширина радиоспектра группово7,61 го сигнала несущих, МГц Относительная длительность 1/4 1/8 1/16 1/32 защитного интервала, Td/Tu Длительность защитного интер224 112 56 28 вала Td, в мкс, Длительность символа сообще1120 1008 952 924 ния Ts= Td+Tu в мкс, Максимальное удаление ТВпередатчиков в 67,2 33,6 16,8 8,4 одночастотной сети вещания d = c x Td, км Примечание - Скорость распространения радиоволн с = 300 000 км/с. 62 2К 224 4464 1705 7,61 1/4 1/8 1/16 1/32 56 28 14 7 280 252 238 231 16,8 8,4 4,2 2,1 ООО «НПП Триада-ТВ» г. Новосибирск 2011 Основы цифрового телевидения в стандарте DVB-T/H Скорость передачи в неиерархическом режиме Требуемое C/N (для BER = 2 × 10-4 после Скорость передачи (Mbit/s) декодера Витерби) модуляция код Гауссов канал Канал Риса Канал Рэлея Td/ΤU 1/4 Td/ΤU 1/8 Td/ΤU 1/16 Td/ΤU 1/32 QPSK 1/2 3,1 3,6 5,4 4,98 5,53 5,85 6,03 QPSK 2/3 4,9 5,7 8,4 6,64 7,37 7,81 8,04 QPSK 3/4 5,9 6,8 10,7 7,46 8,29 8,78 9,05 QPSK 5/6 6,9 8,0 13,1 8,29 9,22 9,76 10,05 QPSK 7/8 7,7 8,7 16,3 8,71 9,68 10,25 10,56 16-QAM 1/2 8,8 9,6 11,2 9,95 11,06 11,71 12,06 16-QAM 2/3 11,1 11,6 14,2 13,27 14,75 15,61 16,09 16-QAM 3/4 12,5 13,0 16,7 14,93 16,59 17,56 18,10 16-QAM 5/6 13,5 14,4 19,3 16,59 18,43 19,52 20,11 16-QAM 7/8 13,9 15,0 22,8 17,42 19,35 20,49 21,11 64-QAM 1/2 14,4 14,7 16,0 14,93 16,59 17,56 18,10 64-QAM 2/3 16,5 17,1 19,3 19,91 22,12 23,42 24,13 64-QAM 3/4 18,0 18,6 21,7 22,39 24,88 26,35 27,14 64-QAM 5/6 19,3 20,0 25,3 24,88 27,65 29,27 30,16 64-QAM 7/8 20,1 21,0 27,9 26,13 29,03 30,74 31,67 Скорость передачи в иерархическом режиме Требуемое C/N (BER = 2 × 10-4 после де- Скорость передачи (Mbit/s) кодера Витерби) модуляция QPSK в неравномерной 16QAM QPSK в неравномерной 16QAM прим Гауссов канал Канал Риса Канал Рэлея Td/ΤU 1/4 Td/ΤU 1/8 Td/ΤU 1/16 Td/ΤU 1/32 1/2 4,8 5,4 6,9 4,98 5,53 5,85 6,03 2/3 7,1 7,7 9,8 6,64 7,37 7,81 8,04 3/4 8,4 9,0 11,8 7,46 8,29 8,78 9,05 код α + 1/2 2 13,0 13,3 14,9 4,98 5,53 5,85 6,03 2/3 15,1 15,3 17,9 6,64 7,37 7,81 8,04 3/4 16,3 16,9 20,0 7,46 8,29 8,78 9,05 5/6 16,9 17,8 22,4 8,29 9,22 9,76 10,05 7/8 17,9 18,7 24,1 8,71 9,68 10,25 10,56 1/2 3,8 4,4 6,0 4,98 5,53 5,85 6,03 2/3 5,9 6,6 8,6 6,64 7,37 7,81 8,04 3/4 7,1 7,9 10,7 7,46 8,29 8,78 9,05 + 1/2 4 17,3 17,8 19,6 4,98 5,53 5,85 6,03 2/3 19,1 19,6 22,3 6,64 7,37 7,81 8,04 3/4 20,1 20,8 24,2 7,46 8,29 8,78 9,05 5/6 21,1 22,0 26,0 8,29 9,22 9,76 10,05 7/8 21,9 22,8 28,5 8,71 9,68 10,25 10,56 Результаты для QPSK в неравномерной 64-QAM с α = 4 не приводятся в связи с низкой устойчивостью 64-QAM сигнала. ООО «НПП Триада-ТВ» г. Новосибирск 2009 63 Методическое пособие 64 ООО «НПП Триада-ТВ» г. Новосибирск 2011 Основы цифрового телевидения в стандарте DVB-T/H Наши координаты: 630087, Россия, г. Новосибирск, ул. Новогодняя, стр. 26/1, ООО "НПП Триада-ТВ" Телефон/Факс: +7 (383) 204-89-83 +7 (383) 204-89-84 E-mail: [email protected] www.triadatv.ru ООО «НПП Триада-ТВ» г. Новосибирск 2009 65
