Новый стандарт вещания для телевидения высокой четкости DVB-T2

Поворот констелляционного созвездия

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

 

Рисунок 8. Поворот костеляционного созвездия 16QAM.

 

Каждая координата точки обрабатывается в модуляторе отдельно, и они передаются в OFDM-сигнале отдельно друг от друга, замешиваясь с u2 и u1 другого символа (то есть u2 и u1 могут передаваться на разных OFDM-несущих и в разных OFDM-символах).

В приемнике u2 и u1 опять объединяются, формируя исходное констеляционное созвездие, сдвинутое по кругу.Таким образом, если одна несущая или символ будут потеряны в результате интерференции, сохранится информация о другой координате, это позволит восстановить символ, хотя и с более низким уровнем сигнал/шум. При использовании симметричного (не повернутого) констелляционого созвездия разнесение u2 и u1 смысла не имеет потому, что символ может быть распознан только по сочетанию двух координат. Каждая из них в отдельности имеет двойников, и уникально только их сочетание.

 

Рисунок 9. Сравнение характеристик при повернутом кадре /не повернутом созвездии (относительная скорость кодирования = 4/5, канал Релея + 15% замирания).

 

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

Многоканальный прием

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

Уменьшение отношения пиковой и средней мощностей передачи

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

• Резервирование тона. В этом случае 1% несущих остается в резерве, не перенося никаких данных, но может использоваться передатчиком для введения сигналов, размазывающих пики.

• Активное расширение констелляционного созвездия. В этом случае часть крайних точек созвездия отводится дальше от центра так, что это уменьшает пики сигналов. Так как изменения касаются только крайних точек, уводимых в область, свободную от других точек, это не оказывает существенного влияния на способность ресивера декодировать данные.

 

 

 

 

Дополнительные функции

Будущее расширение кадров

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

 

Рисунок 10. Ввведение FEF между кадрами T2.

 

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

Частотно-временная сегментация

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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пропускная способность системы

Пропускная способность системы Т2 будет определяться выбором целого ряда системных параметров. Для этой цели предусмотрено множество опций, и о конкретной конфигурации приемники будут информироваться с помощью сигнализации. Выбор параметров представляет собой процедуру оптимизации работы системы, например, поиск компромисса между долей служебной информации и временем переключения с канала на канал или между пропускной способностью и устойчивостью к помехам.

Широкий набор конфигурируемых параметров также усложняет сравнение с другими системами. Так, например, если сравнивать Т2 с DVB-T, то для первого могут быть выбраны параметры, обеспечивающие такое же поведение сигнала в стандартном гауссовском канале, но предполагающие большую устойчивость Т2 в условиях сложного приема. Такой вариант уже соответствует значительно более высокой пропускной способности канала Т2 по сравнению с DVB-T. Однако можно выбрать и вариант с немного более низкими показателями для гауссовского канала, но по-прежнему (как ожидается) с несколько более высокими для каналов, со сложными условиями приема. В этом случае прирост пропускной способности будет еще больше.

Сравнительные характеристики систем с одинаковым поведением в гауссовском канале представлены в таблице 1. Как можно видеть, ожидаемый прирост пропускной способности относительно британского варианта DVB-T составит около 49%. Это результат теоретических оценок, так как в момент написания этого материала возможности проверить работу системы на реальном оборудовании в лаборатории или полевых условиях не было.

 

 

 

 

 

Таблица 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы

 

Ник Уэллс, Крис Нокс «DVB-T2: Новый стандарт вещания для телевидения высокой четкости»; Теле-Спутник - 11(157); Ноябрь 2008 г.