Кодирование в системе DVB-T2 - Дипломная работа

С каждым днем технологии улучшаются, качество передачи растет. На сегодняшний день мир перешел с системы DVB-T на систему DVB-T2. В системы DVB-T2 применены коды с малой плотностью проверки на четность (LDPC), что делает ее, по заверениям разработчиков, устойчивой не только к узкополосным помехам, но и дает возможность принимать сигналы в условиях замираний в канале, т.е. время движения по городу.В нем сохранены основные идеи обработки сигнала (скремблирование, перемежение данных, кодирование), но при этом каждый этап усовершенствован и дополнен. В системе DVB-T2 для инкапсуляции информации может применяться не только транспортный поток MPEG, но и транспортный поток общего назначения (GSE), что позволяет снизить объем передаваемой служебной информации и сделать адаптацию транспортного потока к сети более гибкой. В стандарте DVB-T вся полоса используется для передачи одного транспортного потока. В этом случае передатчики в одночастотной сети передают не в точности один и тот же сигнал, что позволяет избежать на приемной стороне так называемых «провалов». Важно отметить, что при идентичных параметрах передачи (64-QAM, относительная скорость кодирования 3/4, защитный интервал 1/4) отношение «сигнал/шум» в стандарте DVB-T составляет 18,6 ДБ, а в стандарте DVB-T2 - 15,4 ДБ.• T2 в первую очередь ориентирован на передачу на фиксированные и портативные антенны. • Т2 обеспечивает, как минимум, 30%-ный прирост пропускной способности каналов относительно DVB-T при идентичных условиях передачи. • T2 допускает возможность сосуществования в одном РЧ-канале услуг, передаваемых с разной степенью помехоустойчивости. Например, часть услуг, транслируемых по одному каналу шириной 8 МГЦ, может быть предназначена для приема на направленные антенны, установленные на крышах, а часть - для приема на комнатные портативные антенны. В Т2 это достигается путем группировки OFDM-символов внутри кадра, так что каждая услуга передается цельным блоком, занимающим в кадре определенный слот.При многолучевом приеме в декодер поступают две (или более) одинаковые по характеру чередования символов, но сдвинутые по времени цифровые последовательности. Поскольку анализ переданного значения символа "0" или "1" в декодере обычно производится в середине символа, то в случае, если задержка радиосигнала второго луча становится близкой или больше половины длительности символа, происходит резкий рост цифровых ошибок, вплоть до полного разрушения цифрового канала. Радикальным решением этой проблемы является применение в эфирных каналах ТВ-вещания модуляции COFDM (Coded Orthogonal Division Multiplexing), которая специально разработана для борьбы с помехами при многолучевом приеме. Таким образом, при COFDM временной интервал символа субпотока Ts делится на две части - защитный интервал D, в течение которого оценка значения символа в декодере не производится, и рабочий интервал символа Tu, за время которого принимается решение о значении принятого символа (рис. Отметим, что для правильной работы системы эхоподавления необходимо, чтобы защитные интервалы находились не в начале, а в конце символов S2, S3 ..., то есть в защитном интервале продолжается модуляция несущей предшествующим символом (рис.1б,г).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%.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. 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.Тестовая имитация работы помехозащиты на базе LDPC показала существенное повышение помехозащищенности по сравнению с защитой, используемой в DVB-T, то есть сверточным кодированием в сочетании с кодом Рида-Соломона. Для возможности удлинить защитный интервал без увеличения его доли в общем объеме данных в Т2 были введены два новых режима - 16К и 32К - с соответствующем увеличением числа ортогональных несущих. В первоначальном виде, LDPC коды это линейные блочные коды характеризующиеся разреженной, т.е. низкоплотностной матрицей проверок на четность H столбцы которой имеют фиксированное число ненулевых элементов - dv и строки которой имеют фиксированное число ненулевых элементов - dc. Например матрица LDPC кода проверки четности с dv=3, dc=6: По определению, если каждая строка матрицы содержит ровно K?N, и каждый столбец ровно J?R единиц, то код называется регулярным. Такой граф

Оглавление

Введение

1. Обзор системы DVB-Т2. Сравнение с DVB-Т

2. Преимущества DVB-T2 перед DVB-T

2.1 Дифференцированная помехоустойчивость отдельных услуг и структура кадра T2

2.2 Многоканальный прием

2.3 Уменьшение отношения пиковой и средней мощностей передачи

2.4 Пропускная способность системы

2.5 Использование помехоустойчивого кодирования (FEC) и BASEBAND (BB) кадры

3. LDPC коды в системе DVB-T2

3.1 Методы кодирования LDPC кодов

3.2 Алгоритмы декодирования LDPC-кодов

3.3 Алгоритм ”Сумма произведений”

4. FEC кодирование

4.1 Внутреннее кодирование (LDPC)

4.2 Внутреннее кодирование для НОРМАЛЬНОГОFEC-кадра

5. Перемежение

5.1 Перемежение символов в каналах с пакетами ошибок в кодовых словах

5.2 Временное перемежение в DVB-T2

6. Разработка модели системы приема-передачи данных на основе сверхширокополосных сигналов

6.1 Структура сверхширокополосной системы на основе OFDM сигналов

6.2 Особенности моделирования канала связи

6.3 Результаты моделирования системы и канала связи

7. Моделирование системы

Заключение

Библиография

Приложение А. Программная реализация без применения Релеевских замираний канала

В настоящее время очень популярно цифровое телевидение. С каждым днем технологии улучшаются, качество передачи растет. На сегодняшний день мир перешел с системы DVB-T на систему DVB-T2. Одним из отличий систем является методы кодирования. В системы DVB-T2 применены коды с малой плотностью проверки на четность (LDPC), что делает ее, по заверениям разработчиков, устойчивой не только к узкополосным помехам, но и дает возможность принимать сигналы в условиях замираний в канале, т.е. время движения по городу. Однако далеко не всегда примененные методы кодирования способны исправить все ошибки в принятом сигнале. Обычно при построении устройств обработки на приемной стороне стоит проблема выбора компромисса между точностью обработки информации и быстродействием схемы. Поскольку LDPC коды являются наиболее сложными с точки зрения программно-аппаратного декодирования, то исследование их способности исправлять ошибки при различных канальных условиях является важной научной задачей, решение которой дает ответ об оптимальном подходе к построению процессорной части приемного устройства.

Целью данной работы является исследование функционирования схем LDPC декодера с целью определения оптимального направления построения радиоприемных устройств на базе одно- или многоядерных систем с относительно низки или очень высокими тактовыми частотами.

1.