Система цифрового вещания DAB

Содержание

Слайд 2

Основные характеристики системы Система предназначена для доставки высококачественных цифровых звуковых программ

Основные характеристики системы

Система предназначена
для доставки высококачественных цифровых звуковых программ и

данных,
передаваемых наземными и спутниковыми передатчиками, и принимаемых автомобильными, переносными и стационарными приемниками цифровых сигналов
Слайд 3

Основные характеристики системы Передача ведется в диапазонах частот: 174 — 240

Основные характеристики системы

Передача ведется в диапазонах частот:
174 — 240 МГц (T-DAB)
1452

— 1492 МГц (T-DAB и S-DAB),
Полоса частот радиоканала: 1,536 МГц
Слайд 4

Основные характеристики системы Система DAB способна обеспечить качество звучания компакт-диска. В

Основные характеристики системы

Система DAB способна обеспечить качество звучания компакт-диска.
В радиоканале могут

быть переданы одновременно несколько программ с разным уровнем качества;
Возможна одновременная передача большого объема сопутствующей программам дополнительной информации.
Слайд 5

Основные характеристики системы Система удобна для применения в крупных городах, а

Основные характеристики системы

Система удобна для применения в крупных городах, а также

густонаселенных районах, где выгодно построение одночастотной сети SFN.
Слайд 6

Основные характеристики системы Предполагается применение системы на региональном уровне и просто

Основные характеристики системы

Предполагается применение системы
на региональном уровне
и просто в

качестве отдельно работающих радиостанций.
Основное преимущество DAB — высокое качество радиоприема в движущемся автомобиле
Слайд 7

Структурная схема передающей части системы

Структурная схема передающей части системы

Слайд 8

Структурная схема приемной части системы

Структурная схема приемной части системы

Слайд 9

Каналы передачи цифровых потоков В системе DAB формируются три канала передачи

Каналы передачи цифровых потоков

В системе DAB формируются три канала передачи цифровых

потоков:
MSC - канал пользователя
(Main Service Channel)
FIC - канал быстрой информации
(Fast Information Channel)
SC - канал синхронизации
(Synchronization Channel)
Слайд 10

Каналы передачи цифровых потоков Цифровой поток канала пользователя MSC используется для

Каналы передачи цифровых потоков

Цифровой поток канала пользователя MSC используется для передачи:

звуковых сигналов радиовещания и цифровых данных PAD (Programme Associated Data), связанных с программами ЗВ.
Скорость передачи данных PAD может варьироваться в пределах 65–667 кбит/с
Слайд 11

Каналы передачи цифровых потоков Цифровой поток канала MSC состоит из логических

Каналы передачи цифровых потоков

Цифровой поток канала MSC состоит из логических кадров

(фреймов) CIF (Common Interleaved Frame) с временным перемежением, являющихся частью кадра передачи.
Логический кадр CIF состоит из 55296 бит, передаваемых каждые 24 мс.
Слайд 12

Каналы передачи цифровых потоков Наименьшая адресуемая часть кадра CIF содержит целое

Каналы передачи цифровых потоков

Наименьшая адресуемая часть кадра CIF содержит целое число

так называемых единиц емкости CU (Capacity Units).
Одна такая единица CU содержит 64 бита.
Целое число CU составляет единицу передачи в канале MSC, называемую субканалом.
Слайд 13

Каналы передачи цифровых потоков Таким образом, канал MSC состоит из множества

Каналы передачи цифровых потоков

Таким образом, канал MSC состоит из множества субканалов.


В каждом субканале может передаваться одна или несколько компонент канала пользователя.
Информация, передаваемая в субканалах, подвергается сверточному кодированию и временному перемежению.
Слайд 14

Каналы передачи цифровых потоков Диапазон изменения скоростей цифрового потока канала MSC

Каналы передачи цифровых потоков

Диапазон изменения скоростей цифрового потока канала MSC без

учета избыточных битов помехоустойчивого кодирования лежит в пределах
0,6–1,8 Мбит/с
(зависит от выбранного уровня защиты информации).
Предельная пропускная способность канала MSC составляет 2,304 Мбит/с.
Слайд 15

Каналы передачи цифровых потоков Организация субканалов и канальных компонент называется конфигурацией

Каналы передачи цифровых потоков

Организация субканалов и канальных компонент называется
конфигурацией мультиплексирования

(MСI – Multiplex Configuration Information)
Слайд 16

Каналы передачи цифровых потоков Информация о мультиплексировании MCI включает: сведения об

Каналы передачи цифровых потоков

Информация о мультиплексировании MCI включает:
сведения об организации

субканалов,
перечень каналов U, входящих в вещательный канал ЦРВ,
связь между субканалами и компонентами каналов U,
управление реконфигурацией мультиплексирования.
Слайд 17

Каналы передачи цифровых потоков Цифровой поток канала быстрой информации FIC используется

Каналы передачи цифровых потоков


Цифровой поток канала быстрой информации FIC
используется

для быстрого доступа к информации в приемнике.
Слайд 18

Каналы передачи цифровых потоков По каналу FIC передаются: - информация о

Каналы передачи цифровых потоков

По каналу FIC передаются:
- информация о мультиплексировании

MCI данных в канале пользователя MSC,
- часть сервисной информации SI (Service Information),
- информация управления условным доступом (CA),
- данные быстрого доступа FIDC (Fast Information Data Channel), например сигналы гражданской обороны и т.п.
Слайд 19

Каналы передачи цифровых потоков В канале FIC не используется временное перемежение

Каналы передачи цифровых потоков

В канале FIC не используется временное перемежение цифровых

данных, поэтому он не имеет задержки по времени, возникающей при выполнении этой процедуры.
Данные канала FIC подвергаются скремблированию и защищены сверточным кодом.
Слайд 20

Каналы передачи цифровых потоков В этом канале формируются блоки быстрой информации

Каналы передачи цифровых потоков

В этом канале формируются блоки быстрой информации FIB

(Fast Information Blocks).
Длина каждого блока FIB составляет 256 бит, из них 16 бит – это дополнительные биты помехоустойчивого кодирования CRC-кода.
Слайд 21

Каналы передачи цифровых потоков Цифровой поток канала синхронизации SC используется внутри

Каналы передачи цифровых потоков

Цифровой поток канала синхронизации SC используется внутри передающей

части системы для:
синхронизации кадра передачи,
оценки состояния субканалов,
идентификации передатчика.
Слайд 22

Каналы передачи цифровых потоков Цифровой поток канала пользователя MSC со скоростью

Каналы передачи цифровых потоков

Цифровой поток канала пользователя MSC со скоростью
не

более 2,304 Мбит/c
в мультиплексоре кадра передачи объединяется с потоком канала FIC и символами канала синхронизации SC
Слайд 23

Кадр мультиплексного потока

Кадр мультиплексного потока

Слайд 24

Каналы передачи цифровых потоков После объединения суммарный цифровой поток со скоростью

Каналы передачи цифровых потоков

После объединения суммарный цифровой поток
со скоростью 2,4

Мбит/с
поступает на COFDM-модулятор (COFDM-кодер).
Далее COFDM-сигнал переносится преобразователем частоты в полосу частот радиоканала, усиливается и излучается в эфир.
Слайд 25

Защита цифровых данных в субканалах системы DAB

Защита цифровых данных в субканалах системы DAB

Слайд 26

Защита цифровых данных в субканалах системы DAB Помехоустойчивому кодированию (канальному кодированию)

Защита цифровых данных в субканалах системы DAB

Помехоустойчивому кодированию (канальному кодированию) подвергаются

цифровые данные каналов MSC и FIC.
Для этой цели использован сверточный код с процедурой перфорирования (выкалывания),
(Rate Compatible Puncturing Convolutional Codes).
Слайд 27

Защита цифровых данных в субканалах системы DAB Эта процедура позволяет применять

Защита цифровых данных в субканалах системы DAB

Эта процедура позволяет применять коды

с различной избыточностью без изменения декодера приемника,
учесть чувствительность разных элементов цифрового потока к ошибкам,
применяя режимы с равной (EEP) и
неравной (UEP) защитой цифровых данных от ошибок
Слайд 28

Защита цифровых данных в субканалах системы DAB Перфорирование состоит в систематическом

Защита цифровых данных в субканалах системы DAB

Перфорирование состоит в систематическом удалении

из процесса передачи некоторых битов с выхода основного кодера.
При этом:
структура кода не меняется,
количество информационных символов не меняется
Слайд 29

Все семейство используемых сверточных кодов образовано из одного материнского кода. Производные


Все семейство используемых сверточных кодов образовано из одного материнского кода.


Производные коды формируются из материнского кода путем выкалывания некоторых битов на выходе сверточного кодера.

Защита цифровых данных в субканалах системы DAB

Слайд 30

Защита цифровых данных в субканалах системы DAB На приемной стороне необходимо

Защита цифровых данных в субканалах системы DAB

На приемной стороне необходимо знать,

какие именно биты были исключены при кодировании (индекс выкалывания).
Для всего такого семейства сверточных кодов требуется один декодер
Слайд 31

Защита цифровых данных в субканалах системы DAB Благодаря этой процедуре реализованы

Защита цифровых данных в субканалах системы DAB

Благодаря этой процедуре реализованы разные

уровни защиты от ошибок в блоках цифровых данных канала MSC.
Уровень защиты меняется от самого низкого (к информационным битам добавляется только один проверочный бит) до максимального (три проверочных бита приходятся на каждый информационный).
Слайд 32

Защита цифровых данных в субканалах системы DAB Всего предусмотрено пять уровней

Защита цифровых данных в субканалах системы DAB

Всего предусмотрено пять уровней защиты.

Неравной защите от ошибок подвергаются разные части логических кадров CIF.
Слайд 33

Защита цифровых данных в субканалах системы DAB Количественная связь между корректирующей

Защита цифровых данных в субканалах системы DAB

Количественная связь между корректирующей способностью

сверточного кода и защитным уровнем задается таблично для всех возможных значений скорости Rзв.
Пример
Слайд 34

Защита цифровых данных в субканалах системы DAB Помехоустойчивое кодирование применяется для

Защита цифровых данных в субканалах системы DAB

Помехоустойчивое кодирование применяется для борьбы

с одиночными ошибками.
Для борьбы с групповыми ошибками используется временное перемежение сверточно закодированных данных.
Оно выполняется только в канале пользователя MSC.
Слайд 35

Защита цифровых данных в субканалах системы DAB Для эффективной борьбы с

Защита цифровых данных в субканалах системы DAB

Для эффективной борьбы с последствиями

селективных замираний используется перемежение цифровых данных потока по несущим частотам радиоканала
Слайд 36

Защита цифровых данных в субканалах системы DAB Вследствие такого перемежения отдельные

Защита цифровых данных в субканалах системы DAB


Вследствие такого перемежения отдельные

части цифрового потока одной и той же программы передаются на нескольких несущих частотах, расположенных равномерно во всей полосе частот радиоканала.
Слайд 37

Модуляция поднесущих частот в системе DAB

Модуляция поднесущих частот в системе DAB

Слайд 38

В системе DAB используется модуляция OFDM, точнее, ее разновидность COFDM (Coded

В системе DAB используется модуляция OFDM, точнее, ее разновидность COFDM (Coded

Orthogonal Frequency Division Multiplex).
Здесь исходный цифровой поток в кодированной последовательности распределяется на большое число поднесущих частот.

Модуляция поднесущих частот в системе DAB

Слайд 39

Модуляция поднесущих частот в системе DAB При этом в каждом таком

Модуляция поднесущих частот в системе DAB

При этом в каждом таком канале

скорость цифрового потока уменьшается в n раз, где n – число поднесущих частот.
Слайд 40

Модуляция поднесущих частот в системе DAB В OFDM имеется возможность применить

Модуляция поднесущих частот в системе DAB

В OFDM имеется возможность
применить «расщепление» наземного

канала передачи во времени и по частоте.
В результате радиочастотный канал организуется
в виде набора узких частотных полос
и в виде коротких во времени смежных «временных сегментов».
Слайд 41

Модуляция поднесущих частот в системе DAB

Модуляция поднесущих частот в системе DAB

Слайд 42

Модуляция поднесущих частот в системе DAB Каждая частотно-временная ячейка имеет свою

Модуляция поднесущих частот в системе DAB

Каждая частотно-временная ячейка имеет свою собственную

поднесущую
Набор поднесущих в определенном временнòм сегменте
называется символом OFDM.
Слайд 43

Модуляция поднесущих частот в системе DAB

Модуляция поднесущих частот в системе DAB

Слайд 44

Модуляция поднесущих частот в системе DAB Для устранения взаимных помех между

Модуляция поднесущих частот в системе DAB
Для устранения взаимных помех между
поднесущими расстояние

(промежуток) между ними выбирается равным
обратной величине длительности символа: Δf = 1/Tu
Слайд 45

Модуляция поднесущих частот в системе DAB Между символами OFDM имеется так

Модуляция поднесущих частот в системе DAB

Между символами OFDM имеется так называемый

защитный интервал длительностью Tg.
Его длительность не превышает ¼ полезной длительности символа Tu
Назначение – борьба с помехами, вызванными эхо-сигналами.
Слайд 46

Модуляция поднесущих частот в системе DAB Поскольку эхо-сигналы представляют собой задержанные

Модуляция поднесущих частот в системе DAB

Поскольку эхо-сигналы представляют собой задержанные во

времени
копии основного сигнала, начало данного символа OFDM подвергается
«загрязнению» задержанным окончанием предыдущего (взаимные помехи
между символами).
Слайд 47

Модуляция поднесущих частот в системе DAB Для устранения этого эффекта между

Модуляция поднесущих частот в системе DAB

Для устранения этого эффекта между двумя

соседними
символами OFDM вводится защитный интервал
Слайд 48

Модуляция поднесущих частот в системе DAB Его длительность должна удовлетворять условию

Модуляция поднесущих частот в системе DAB

Его длительность должна удовлетворять условию
Tg

≥ (d/c),
d – расстояние между передатчиками,
с – скорость распространения волны.
Если это условие выполнено, то приемники не испытывают помех от наложения сигналов, поступающих от соседних передатчиков одночастотной сети.
Слайд 49

Модуляция поднесущих частот в системе DAB Благодаря введению защитного интервала декодер игнорирует часть отраженных сигналов

Модуляция поднесущих частот в системе DAB

Благодаря введению защитного интервала декодер игнорирует

часть отраженных сигналов
Слайд 50

Модуляция поднесущих частот в системе DAB В системе DAB каждая из

Модуляция поднесущих частот в системе DAB

В системе DAB каждая из поднесущих

частот модулируется по фазе, образуя DQPSK-сигнал
После суммирования всего множества этих модулированных по фазе поднесущих частот получаем OFDM-символ.
Слайд 51

Число бит, переданных одним OFDM символом, равно 2n, так как каждый

Число бит, переданных одним OFDM символом, равно 2n, так как каждый

символ модуляции содержит здесь
2 бита.
Сигнальное созвездие ФМ-4 (QPSK)
Каждая точка отображает
гармонический сигнал с определенной фазой

Модуляция поднесущих частот в системе DAB

Слайд 52

Модуляция поднесущих частот в системе DAB Структурная схема OFDM модулятора

Модуляция поднесущих частот в системе DAB

Структурная схема OFDM модулятора

Слайд 53

Параметры передачи

Параметры передачи

Слайд 54