Ключові положення. В загальному випадку, обробляння сигналів на вході системи цифрового телевізійного мовлення передбачає такі етапи (див

💸 Как сделать бизнес проще, а карман толще?

Тот, кто работает в сфере услуг, знает — без ведения записи клиентов никуда. Мало того, что нужно видеть свое раписание, но и напоминать клиентам о визитах тоже. Проблема в том, что средняя цена по рынку за такой сервис — 800 руб/мес или почти 15 000 руб за год. И это минимальный функционал. Нашли самый бюджетный и оптимальный вариант: сервис VisitTime.
⚡️ Для новых пользователей первый месяц бесплатно. А далее 290 руб/мес, это в 3 раза дешевле аналогов. За эту цену доступен весь функционал: напоминание о визитах, чаевые, предоплаты, общение с клиентами, переносы записей и так далее.
✅ Уйма гибких настроек, которые помогут вам зарабатывать больше и забыть про чувство «что-то мне нужно было сделать».
Сомневаетесь? нажмите на текст, запустите чат-бота и убедитесь во всем сами!

В загальному випадку, обробляння сигналів на вході системи цифрового телевізійного мовлення передбачає такі етапи (див. рис. 6.1):

- канальне кодування з прямою корекцією помилок (FEC) та модуляція.

Рисунок 6.1 ‑ Узагальнена структурна схема системи цифрового
телевізійного мовлення (DVB)

Перетворення в цифровий формат передбачає перетворення аналогових відеосигналу та звукового супроводу до послідовностей бітів за допомогою аналого-цифрового перетворювача (АЦП).

Для зменшення вимог до величини смуги частот, необхідної для передавання аудіовізуальної інформації, проводиться стиснення інформації щодо передаваних аудіо- та відеосигналів. Реалізується це за допомогою кодерів MPEG окремо для відео- та аудіосиналів, що формують послідовність пакетів з аудіо- та відеоінформацією. Таку послідовність називають пакетованим елементарним потоком (PES). Таких потоків зазвичай стільки, скільки складових в телевізійній програмі (наприклад, один відеопотік, один або декілька аудіопотоків, субтитри). В подальшому сукупність потоків PES утворить програмний потік (PS), що за своєю суттю є однією телевізійною програмою.

В подальшому для передавання декількох програмних потоків в одному частотному каналі відбувається їх об'єднання в єдиний потік, що називають транспортним потоком (TS). Цей потік також є пакетованим й довжина пакету відповідає 188 байтів. Об'єднання програмних потоків здійснюється в транспортному мультиплексорі (MUX).

Наступним етапом обробляння є додавання інформації для корекції помилок в приймачі та подальша модуляція. Методи корекції FEC та модуляція можуть відрізнятись від стандарту до стандарту. Так, наприклад, для супутникового мовлення в стандарті DVB-S використовують модуляцію ФМ-4 в діапазоні 10, 7...12, 75 ГГц. В інших середовищах можуть використовувати й більш високошвидкісні методи модуляції, зазвичай базовані на методі КАМ-М.

Цифрове телевізійне мовлення через кабель (DVB-C). Систему DVB-C визначають як функціональний блок, який виконує адаптацію цифрового потоку з виходу транспортного мультиплексора MPEG-2 до характеристик каналу кабельного мовлення.

Тракт адаптації системи DVB-C до каналу кабельного мовлення показаний на рис. 6.2. Обробляння транспортного потоку MPEG-2 включає такі операції:

– зовнішнє кодування і зовнішнє перемеження;

– формування символів, що характеризують положення точок сигнального сузір'я, і диференційне кодування;

– фільтрація синфазної і квадратурної складових сигналу КАМ-М;

Рисунок 6.2 – Структурна схема тракту адаптації системи DVB-C

Цифровий потік на виході транспортного мультиплексора організовано в пакети довжиною 188 байтів, 4 байта з яких відведено для передавання інформації заголовка пакету і 184 байта ‑ для транспортного мультиплексу. Може виникнути ситуація, коли впродовж певного інтервалу часу в пакетах транспортного потоку MPEG-2 передаватиметься значна серія нулів або одиниць. У цьому випадку синхронізація, необхідна для подальшого обробляння вхідних даних, може бути порушена. У зв'язку з цим проводиться операція рандомізації, що забезпечує близьку до випадкової статистику переходів 1/0 і 0/1. Крім виконання функції рандомізації, скремблер забезпечує циклову синхронізацію. Циклом вважають послідовність з 8 пакетів транспортного потоку.

При зовнішньому кодуванні у системі DVB-C використовують код Ріда-Соломона RS (204, 188,

), отриманий з базового коду RS (255, 239,

). Для запобігання потрапляння в декодер пакетних помилок здійснюють згорткове (зовнішнє) перемеження за принципом Форні. Після зовнішнього перемежувача цифровий потік, що має байтову структуру, перетвориться в послідовність символів, на основі яких формують складові

модулюючого сигналу
КАМ-М, і здійснюється диференційне кодування.

У системі DVB-C використовують квадратурну амплітудну модуляцію (КАМ) з 16, 32, 64, 128 або 256 точками сигнального сузір'я. Причому КАМ-64 зазвичай застосовують в кабельних розподільчих мережах на базі коаксіального кабеля, в той час як КАМ-256 ‑ в мережах на базі оптичного кабеля.

Для зниження впливу міжсимвольної інтерференції необхідно, щоб у відліковий момент, коли в приймачі виноситься рішення про те, який символ передавався, значення решти всіх символів були рівні 0. Для цього необхідно на передавальній і на приймальні сторонах проводити обробляння цифрового сигналу спеціальними фільтрами, що мають АЧХ типу корінь квадратний з піднесеного косинуса, кожен з яких називається фільтром Найквиста. У системі цифрового кабельного телевізійного мовлення DVB-C прийнято використання коефіцієнта скруглення спектра формувального фільтра

. Сформований сигнал КАМ-М підлягає квадратурній модуляції з перенесенням його на необхідну частоту в діапазоні 48-862 МГц за ширини смуги частот 8 МГц.

Інформаційні характеристики системи DVB-C. Важливою характеристикою системи цифрового телевізійного мовлення є забезпечувана швидкість цифрового потоку та кількість програм в одному частотному каналі. Швидкість цифрового потоку, забезпечувана у системі цифрового телевізійного мовлення DVB-C, відповідає такій:

де

‑ кількість бітів, яку переносить один елементарний сигнал;

Символьна швидкість визначається наступним чином:

Параметри системи DVB-C, що використовуються під час розрахунку швидкості цифрового потоку, є такі:

- кількість біт на елементарний сигнал (k): 4 (КАМ-16), 5 (КАМ-32),
6 (КАМ-64), 7 (КАМ-128), 8 (КАМ-256);

- метод модуляції: КАМ-16, КАМ-32, КАМ-64, КАМ-128, КАМ-256.

Якщо провести розрахунок, тоді з'ясується, що при ширині смуги частот каналу 8 МГц буде забезпечуватись швидкість цифрового потоку від приблизно 25 до 52 Мбіт/с. При швидкості цифрового потоку на одну телевізійну програму при методі стиснення MPEG-4 AVC приблизно 2, 5 Мбіт/с (для SDTV) це означає, що в одному частотному каналі можливо передати приблизно від 12 до 20 програм телебачення стандартної чіткості (720× 576I). Порівняно з аналоговим кабельним телебаченням, де в одному частотному каналі передають одну телевізійну програму, це є суттєвою перевагою як для користувачів послуг кабельного телебачення, так й для провайдерів цих послуг.

Оцінка якості роботи системи DVB-C. Для оцінки якості роботи системи цифрового телевізійного мовлення використовують цілий ряд параметрів, застосування кожного з яких залежить від спотворення, вплив якого оцінюють.
В подальшому будемо розглядати тільки основні три параметри, що дозволяють отримати оцінки якості роботи системи цифрового телевізійного мовлення в цьому стандарті.

Вимірювання коефіцієнта помилок бітів. Коефіцієнт помилки бітів (BER) є основним показником якості роботи системи цифрового ТВ мовлення.
Він визначається відношенням між числом помилкових бітів і числом передаваних бітів:

де

‑ послідовність бітів цифрового потоку, що її передають;

‑ послідовність бітів цифрового потоку, що її прийняли.

Коефіцієнт BER розглядають як приблизну оцінку вірогідності появи помилкових бітів. Це наближення є точним при тривалому часі спостереження і достатньо значної кількості бітових помилок.

У системі DVB-C використовується один коректуючий кодер, базований на алгоритмі Ріда-Соломона. Застосування згорткового кодування не є доцільним у кабельній розподільчій мережі, тому що рівень завад у кабелі вкрай малий і застосування додаткового кодування буде приводити до недоцільного зниження інформаційної швидкості.

Тому у системі DVB-C оцінюється тільки два варіанти коефіцієнта BER:

- коефіцієнт BER перед декодером Ріда-Соломона (BER_preRS);

- коефіцієнт BER після декодера Ріда-Соломона (BER_postRS).

Причому, якщо на вході декодера Ріда-Соломона буде забезпечено коефіцієнт помилки біта, що відповідає приблизно

, тоді з виходу цього кодера
вірогідність помилки буде відповідати

. Саме за цієї вірогідності DVB-C буде працювати в QEF-режимі.

Вимірювання відношення сигнал/шум. Важливою енергетичною характеристикою, що контролюють у системах цифрового мовлення, є відношення сигнал/ шум у приймачі. Враховуючи наявність порогового ефекту, що проявляється в “розсипанніˮ ТВ зображення на окремі структурні елементи при декодуванні відеосигналу MPEG чи в неможливості декодування взагалі, забезпечення певного відношення сигнал/шум є вкрай важливим для забезпечення
якості функціонування системи цифрового мовлення на необхідному рівні.

Пороговим відношенням сигнал/шум вважається відношення сигнал/шум, за якого виконуються умови квазібезпомилкового режиму (QEF).

В системі DVB-C прийнято оцінювати аналог відношення сигнал/шум ‑ відношення енергії біта до спектральної густини потужності адитивного білого гаусівського шуму (E_b/N₀).

Вимірювання коефіцієнта помилки модуляції (MER). Цей параметр використовують під час оцінки спотворень за сигнальним сузір’ям. При впливі спотворень положення сигнальних точок в прийнятому сигналі відрізняється від їх номінального положення. Якщо відхилення точок занадто велике, то в демодуляторі може бути прийнято невірне рішення про сигнал, що приймається, і рівень помилок у системі різко зростає. Крім того, за відхиленням точок може бути визначена величина спотворення.

При визначенні значення коефіцієнта MER здійснюється визначення
відстані, на яку відхилилася точка сигнального сузір'я порівняно з номінальним положенням (рис. 6.3). При векторному поданні сигналів ФМ-М та КАМ-М
ця відстань теж є вектором, яку називають вектором помилки (EVM).

Зазвичай визначають максимальне або середньоквадратичне значення
вектора EVM.

За відомим значенням вектора помилки EVM і середньоквадратичного значення модульованого сигналу (

) визначають величину коефіцієнта
помилки модуляції MER:

– при використанні пікового значення вектора EVM

– при використанні середньоквадратичного (RMS) значення вектора EVM

Для вказівки величини помилки модуляційного сузір'я застосовують логарифмічне подання (у дБ) коефіцієнта:

Рисунок 6.3 ‑ До визначення вектора помилки EVM