1

Lucrarea nr. 5

Masurarea calităţii transmisiei în sistemele TV analogice şi digitale

1. SISTEME DVB

Sistemele de transmisie digitală a semnalului video (DVB) pe diverse canale

de comunicaţie sunt : terestre (DVB-T, DVB-T2), satelitare (DVB-S, DVB-S2),

cablu (DVB-C, DVB-C2) şi către dispozitivele portabile handheld (DVB-H).

1.1 Sistemul DVB-T

1.1.1 Bazele sistemului

Sistemul este definit ca un bloc funcţional al unui echipament ce execută

adaptarea semnalelor TV în banda de bază de la ieşirea multiplexorului de

transport MPEG-2, cu caracteristicile canalului terestru. Asupra fluxului de date

sunt aplicate următoarele prelucrări (vezi Fig. 1.1.1):

adaptarea semnalului de la multiplexorul de transport MPEG şi randomizarea

acestuia pentru dispersia energiei;

codarea externă (utilizând codul Reed-Solomon);

întreţeserea externă (utilizând întreţeserea convoluţională);

codarea internă (utilizând codare convoluţională punctured);

întreţeserea internă;

rearanjarea datelor şi modulaţia;

transmisia OFDM.

Sistemul este compatibil cu semnale TV codate MPEG-2.

Deoarece sistemul a fost proiectat pentru ca serviciile de televiziune digitală

terestră să funcţioneze în cadrul spectrului UHF existent pentru transmisiuni

analogice, este necesar ca sistemul să ofere o protecţie suficientă împotriva

nivelurilor mari de interferenţă co-canal (CCI) şi de interferenţă de canal adiacent

(ACI) provenite din serviciile existente PAL/SECAM. De asemenea sistemul mai

trebuie să ofere o eficienţă maximă a spectrului când este folosit în cadrul benzilor

2

UHF. Această cerinţă poate fi îndeplinită utilizând reţele cu o singură frecvenţă

(SFN).

În cadrul benzii UHF lărgimea unui canal este de 8 MHz. Este posibilă şi

utilizarea unei lărgimi de bandă de 7 MHz. În acest scop toţi parametri sistemului

sunt modificaţi proporţional cu schimbarea frecvenţei de ceas a sistemului de la

64/7 MHz la 8,0 MHz. Structura cadrului şi prelucrările ce se efectuează asupra

fluxului de date, menţionate mai sus, sunt păstrate, modificându-se numai

cantitatea de date a sistemului prin micşorare cu un factor de 7/8 datorită

respectivei reduceri a lărgimii de bandă a semnalului.

Pentru a îndeplini aceste cerinţe, este specificat un sistem OFDM cu un cod

corector al erorii de concatenare. Pentru a spori gradul de asemănare cu

specificaţiile de bază satelitare şi de cablu, codarea şi întreţeserea externă sunt

comune, iar codarea internă este comună cu specificaţiile de bază satelitare. În

vederea obţinerii undei relaţii optime între topologia reţelei şi eficienţa frecvenţei

se foloseşte un interval de siguranţă flexibil. Aceasta va face ca sistemul să suporte

diferite configuraţii de reţea, cum ar fi de exemplu o reţea SFN de suprafaţă mare

cu un singur transmiţător, în care se menţine totuşi o eficienţă maximă a frecvenţei.

Sunt definite două moduri de funcţionare: modul 2k şi modul 8k.

Modul 2k este potrivit pentru cazul operării unui singur transmiţător şi

pentru reţele SFN mici cu distanţe limitate între transmiţătoare.

Modul 8k poate fi folosit atât în cazul operării unui singur transmiţător cât şi

în cazul reţelelor SFN mici sau mari.

Sistemul permite folosirea de niveluri diferite de modulaţie QAM şi rate

diferite de codare internă pentru a obţine un raport optim între rata de bit şi

robusteţe. De asemenea sistemul permite utilizarea a două niveluri de codare

ierarhică de canal şi de modulaţie, luând în considerare şi constelaţii uniforme şi

multi-rezoluţie. În acest caz diagrama bloc funcţională a sistemului va fi extinsă

pentru a include modulele reprezentate cu linie întreruptă în Fig. 1.1.1. Spliterul

separă fluxul de date de transport de intrare în două fluxuri MPEG de transport

3

independente, respectiv un flux cu prioritate mare şi unul cu prioritate mică. Aceste

două fluxuri de biţi sunt rearanjate în conformitate cu constelaţia de semnal de

către circuitul rearanjare şi modulaţie care prin urmare are un număr corespunzător

de intrări.

Pentru a garanta că semnalele emise de către astfel de sisteme ierarhice pot

fi recepţionate cu un receptor simplu, natura ierarhică este redusă la codarea şi

modulaţia ierarhică de canal fără a folosi codarea ierarhică a sursei. De aceea un

serviciu de program poate să fie distribuit simultan la o rată mică de bit, în cazul

versiunii severe şi la o rată de bit mai mare în cazul versiunii mai puţin severe.

Altfel, toate programele pot fi transmise pe fluxuri separate cu diferite grade de

severitate. În ambele cazuri, repetorul necesită doar un singur set de elemente

inverse: de-întreţeserea internă, decodorul intern, de-întreţeserea externă,

decodorul extern şi adaptarea multiplexării. Singura cerinţă suplimentară pentru

receptor este aceea de a fi capabil să efectueze demodularea/de-rearanjarea pentru

a obţine un singur flux selectat dintre cele emise.

Preţul plătit pentru economia făcută în cazul receptorului este acela că la

recepţie nu se poate comuta de pe un nivel pe altul, de exemplu pentru a selecta cel

mai sever nivel în cazul în care recepţia devine proastă, în timp ce se efectuează

decodarea semnalelor curente de imagine şi de sunet. Este necesară o pauză (cadrul

video se blochează pentru aproximativ 0,5 secunde, iar semnalul audio se întrerupe

timp de circa 0,2 secunde) în timp ce decodorul intern şi celelalte decodoare sunt

reconfigurate în mod convenabil iar achiziţia de date este blocată.

4

Figura 1.1.1: Diagrama bloc funcţională a sistemului DVB-T

1.2 Sistemul DVB-S

Se prezintă sistemul de modulaţie şi de codare de canal pentru servicii de

transmisie digitală de programe de televiziune (TV-clasică / HDTV) via satelit ,

necesare pentru distribuţia primară şi secundară în benzile FSS (Fixed Satellite

Service) şi BSS (Broadcast Satellite Service). Sistemul este proiectat pentru a

oferii servicii de tip „Direct la Consumator” (DTH) pentru Decodorul Integrat în

Receptor al consumatorului (IRD), precum şi pentru sisteme de antene colective

(Satellite Master Antenna Television - SMATV) şi pentru staţii de distribuţie

CATV, cu posibilitatea re-modulaţie.

Sistemul foloseşte modulaţie QPSK (Quaternary Phase Shift Keying) şi o

tehnică de protecţie la erorii bazată pe un cod convoluţional şi pe un cod Reed-

Solomon (RS) scurtat.

Sistemul este adaptat pentru a fi utilizat pe diferite benzi ale transponderului

de satelit. Este asigurată compatibilitatea cu serviciile TV codate MPEG-2, cu o

5

structură de transmisie sincronă cu pachetul multiplex. Exploatarea flexibilităţii

semnalului multiplex permite utilizarea capacităţii de transmisie pentru o varietate

de configuraţii de servicii TV, inclusiv pentru serviciile audio şi de date. Toate

componentele de servicii sunt multiplexate în timp (TDM) pe o singură purtătoare

digitală.

1.2.1 Definirea Sistemului de transmisie

Sistemul este definit ca un bloc funcţional al unui echipament ce execută

adaptarea semnalelor TV în banda de bază, de la ieşirea multiplexorului de

transport MPEG-2, la caracteristicile canalului de satelit. Asupra fluxului de date

sunt efectuate următoarele prelucrări (vezi Fig. 1.2.1):

adaptarea semnalului de la multiplexorul de transport MPEG şi randomizarea

acestuia pentru dispersia energiei;

codarea externă (utilizând codul Reed-Solomon);

- întreţeserea convoluţională;

- codarea internă (utilizând cod convoluţional punctured);

- formarea semnalului în banda de bază pentru modulaţie;

- modulaţia.

Figura 1.2.1: Diagrama bloc funcţională a sistemului DVB-S.

6

Serviciile DTH via satelit sunt afectate în particular de limitările de putere,

de aceea, robusteţea la zgomot şi interferenţe va fi obiectivul principal al

proiectării, în dauna eficienţei spectrului. Pentru a obţine o eficienţă crescută a

puterii fără a strica excesiv eficienţa utilizării spectrului, sistemul va folosii

modulaţia QPSK şi concatenarea codurilor convoluţionale şi RS. Codul

convoluţional poate fi configurat flexibil, permiţând optimizarea performanţei

sistemului pentru o bandă dată a transponderului de satelit.

Deşi sistemul este optimizat pentru o singură purtătoare TDM per

transponder, se poate folosii şi pentru aplicaţii cu mai multe purtătoare FDM.

Sistemul este compatibil direct cu semnalele TV codate MPEG-2. Cadrul de

transmisie este sincronizat cu pachetele multiplex de transport MPEG-2. Dacă

semnalul recepţionat este deasupra pragului C/N şi C/I, tehnica de corecţie a erorii

FEC (Forward Error Correction) adoptată de sistem este elaborată pentru a oferii o

ţintă de calitate aproape fără erori (QEF) "Quasi Error Free". Prin QEF se înţelege

că putem avea cel mult un eveniment eronat necorectat într-o oră de transmisie,

corespunzător cu raportul erorii de bit BER = 10-11 10-10 de la intrarea

demultiplexorului MPEG-2.

7

Figura 1.2.2: Diagrama bloc conceptuală a sistemului DVB-S la emisie şi la

recepţie.

1.2.2 Adaptarea la caracteristicile transponderului de satelit

Serviciile de transmisie digitală a programelor TV folosesc ambele benzi

FSS şi BSS de satelit. Alegerea benzii transponderului este o funcţie a satelitului,

iar alegerea ratelor de date necesare este a serviciului. Rata de simbol va fi ajustată

la caracteristicile transponderului dat.

1.2.3.1. Exemple de rate de bit versus banda transponderului

Rata de simbol RS de transmisie poate fi ajustată la caracteristicile unui

transponder dat, pentru a obţine capacitatea maximă de transmisie compatibilă cu

degradarea acceptabilă a semnalului datorită limitărilor de bandă a transponderului.

Tabelul 1.2.1 dă exemple de capacităţi realizabile de rate de bit utile ale unui

transponder de satelit cu lărgimea de bandă BW ce corespunde la BW/RS = 1,28.

8

Pot fi adoptate şi alte valori BW/RS pentru diferite cerinţe ale serviciilor, în

funcţie de optimizarea relaţiei între capacitatea de transmisie şi degradarea Eb/N0.

Tabelul 1.2.1: Exemple de rate de bit versus banda transponderului.

BW

(-3dB)

[MHz]

BW

(-3dB)

[MHz]

RS

(BW/RS=1.28)

[Mbaud]

Ru

(QPSK +

Convolut.1/2)

[Mbit/s]

Ru

(QPSK +

Conv.2/3)

[Mbit/s]

Ru

(QPSK

+

Conv.

3/4)

[Mbit/s]

Ru

(QPSK

+

Conv.

5/6)

[Mbit/s]

Ru

(QPSK

+

Conv.

7/8)

[Mbit/s]

54 48,6 42,2 38,9 51,8 58,3 64,8 68,0

46 41,4 35,9 33,1 44,2 49,7 55,2 58,0

40 36,0 31,2 28,8 38,4 43,2 48,0 50,4

36 32,4 28,1 25,9 34,6 38,9 43,2 45,4

33 29,7 25,8 23,8 31,7 35,6 39,6 41,6

30 27,0 23,4 21,6 28,8 32,4 36,0 37,8

27 24,3 21,1 19,4 25,9 29,2 32,4 34,0

26 23,4 20,3 18,7 25,0 28.1 31,2 32,8

Nota 1: Ru simbolizează rata de bit utilă după MUX-ul MPEG-2. RS (rata de

simbol) corespunde lărgimii de bandă la -3 dB a semnalului modulat.

Nota 2: Cifrele din tabelul de mai sus corespund unei degradări Eb/N0 de 1 dB (în

raport cu canalul AWGN) în cazul unui factor de roll-off de 0,35 şi o rată de

cod de 2/3, incluzând şi efectele introduse de IMUX, OMUX şi TWTA.

1.2.3 Cerinţe referitoare la erori

Un modem conectat în bucla IF, trebuie să satisfacă valorile Eb/No raportate

la BER prezentate în tabelul de mai jos.

9

Tabelul 1.2.2: Performanţa buclei IF a sistemului.

Rata de codare internă

Eb/No necesar pentru

BER=2x10-4 după Viterbi

QEF după Reed-Solomon

1/2 4,5

2/3 5,0

3/4 5,5

5/6 6,0

7/8 6,4

Valorile Eb/N0 se referă la ratele de bit utile înainte de codarea RS şi includ

o limită de implementare de 0,8 dB a modemului şi banda de zgomot creşte

datorită codorului extern (10 log 188/204 = 0.36 dB).

QEF semnifică faptul că avem cel mult un eveniment eronat necorectat într-

o oră, pentru un BER )10,10( 1110 la intrarea demultiplexorului MPEG-2.

1.2.4 Exemple de posibile utilizări ale sistemului

Un exemplu de posibile performanţe ale sistemului DVB-S pentru o lărgime

de bandă nominală la -3dB a transponderului de 33 MHz este prezenta în tabelul de

mai jos.

Tabelul 1.2.3: Exemplu de performanţă a sistemului pentru o lărgime de bandă

a transponderului de 33 MHz.

Rata de bit Ru

(după MUX)

[Mbit/s]

Rata de bit R’u

(după RS)

[Mbit/s]

Rata de

simbol

[Mbaud]

Rata de

codare internă

convoluţională

Rata de

codare

externă RS

C/N

(33 MHz)

[dB]

23.754 25.776 25.776 1/2 188/204 4.1

31.672 34.368 25.776 2/3 188/204 5.8

35.631 38.664 25.776 3/4 188/204 6.8

39.590 42.960 25.776 5/6 188/204 7.8

10

41.570 45.108 25.776 7/8 188/204 8.4

1.3 Sistemul DVB-C

Descrierea ce urmează are ca scop prezentarea aspectelor ce realizează

armonizarea cu sistemul DVB-S prezentat în subcapitolul 1.2 şi are la bază faptul

că la intrarea sistemului avem tot semnal codat MPEG-2. De aemenea este utilizată

o tehnică adecvată de corecţie a erorii de tip FEC. Acest sistem poate fi folosit în

mod transparent împreună cu sistemul de modulaţie/codare de canal utilizat pentru

televiziunea digitală prin satelit (vezi sub-capitolul 1.2). Sistemul are la bază

modulaţia de amplitudine în cuadratură (QAM) şi permite constelaţiile 16, 32, 64,

128 sau 256-QAM.

FEC-ul este proiectat pentru a îmbunătăţi BER de la 10-4 până la 10-10 sau

chiar 10-11, asigurând o operare de tip QEF.

1.3.1 Structura sistemului de cablu

Sistemul transmisie a programelor TV prin cablu este definit ca fiind blocul

funcţional al unui echipament, ce efectuează adaptarea semnalelor TV în banda de

bază pentru caracteristicile canalului de cablu (vezi Fig. 1.3.1). În staţia de emisie,

semnalele TV sursă în banda de bază pot fi considerate ca fiind:

semnale de la satelit;

surse de programe locale.

Prelucrările descrise în paragrafele următoare se vor aplica în conformitate

cu diagrama bloc prezentată în Fig. 1.3.1.

Blocurile reprezentate în Fig. 1.3.1 au următoarele funcţiile de bază:

Interfaţa fizică BB - realizează adaptarea structurii datelor la formatul semnalului

sursă. Formarea cadrelor se face în strânsă legătură cu structura fluxului de

transport MPEG-2, inclusiv octeţii de sincronizare.

11

Randomizare şi inversare Sync1 – realizează inversarea primului octet de

sincronizare (Sync1) din structura fluxului de transport MPEG-2 şi realizează

randomizarea fluxului de date în scopul obţinerii măştii specifice a spectrului.

Codor Reed-Solomon (RS) - acest etaj aplică un cod RS scurtat fiecărui pachet de

transport randomizat, pentru a genera un pachet protejat la erori. Menţionăm că

acest cod va fi aplicat şi octetului de sincronizare.

12

Figura 1.3.1: Diagrama bloc a elementelor staţiei de cablu

13

Întreţesere convoluţională – acest etaj efectuează o întreţesere

convoluţională de adâncime I = 12 a pachetelor protejate la erori.

Periodicitatea octeţilor de sincronizare rămâne neschimbată.

Conversia octet – m-tuplu – acest etaj efectuează o conversie a octeţilor

generaţi de circuitul de întreţesere în simboluri QAM.

Codarea diferenţială – pentru a obţine o constelaţie invariantă la rotiri se

aplică o codare diferenţială asupra primilor doi biţi MSB ai fiecărui simbol.

Formarea benzii de bază – acest etaj realizează corespondenţa între m-

tuplurile codate diferenţial şi semnale I şi Q precum şi o filtrare cu

ridicatcosinis a semnalelor I şi Q înainte de modulaţia QAM.

Modulaţia QAM şi interfaţa fizică (IF) – acest etaj efectuează modulaţia

QAM precum şi interfaţarea semnalului modulat cu canalul RF de cablu.

Receptorul de cablu – sistemul de recepţie efectuează prelucrarea inversă a

semnalului pentru a reconstitui semnalul în banda de bază.

1.3.2 Codarea de canal

Faţă de sistemul DVB-S menţionăm că în cadrul DVB-C, pentru a

obţine un nivel necesar adecvat de protecţie la erori pentru transmisia pe

cablu a datelor digitale, se foloseşte o corecţie de tip FEC bazată pe o codare

Reed-Solomon. Spre deosebire de sistemul de transmisie prin satelit, pentru

transmisia pe cablu nu se va aplica codare convoluţională. Corectarea

eventualelor grupuri de erori se realizează prin întreţeserea de octeţi.

1.3.2.1 Randomizarea pentru dispersia energiei

Această operaţiune se face la fel ca la sistemul DVB-S şi DVB-T .

1.3.2.2 Codarea Reed-Solomon şi întreţeserea convoluţională

Această operaţiune se face la fel ca la sistemul DVB-S şi DVB-T .

14

1.3.4 Modulaţia

Modulaţia sistemului este de tip QAM cu 16, 32, 64, 128 sau 256 de

puncte în diagrama constelaţiei.

Diagramele constelaţiilor pentru 16QAM, 32QAM şi 64QAM sunt

date în Fig. 1.3.2. Diagramele constelaţiilor pentru 128QAM şi 256QAM

sunt date în Fig. 1.3.3. Aceste diagrame de constelaţii reprezintă semnalul

transmis în sistemul de cablu.

Punctele din cadranul 1 vor fi convertite în cadranele 2, 3 şi 4 prin

schimbarea celor doi biţi MSB (Ik şi Qk) şi prin rotirea celor q biţi LSB

conform următoarei reguli prezentate în tabelul de mai jos.

Tabelul 1.3.1: Conversia punctelor din constelaţie din cadranul 1 în alte

cadrane ale diagramei de constelaţie

Cadranul MSB-urile Rotaţia LSB-urilor

1 00

2 10 2/

3 11

4 01 2/3

Receptoarele vor suporta cel puţin modulaţia 64QAM.

15

Figura 1.3.2: Diagramele constelaţiilor 16, 32 şi 64-QAM

16

17

Figura 1.3.3: Diagramele constelaţiilor 128 şi 256-QAM

1.4 Sistemul DVB-H

In acest subcapitol este prezentat sistemul de transmisie a semnalului

video şi a altor servicii multimedia pentru terminale handheld, utilizând

reţele digitale terestre (sistemul DVB-H ). In acest scop sunt identificate şi

exploatate toate funcţionalităţile compatibile stabilite în cadrul standardelor

anterioare de transmisie digitală a semnalului video pe diverse canale de

comunicaţie (DVB-T, DVB-S, DVB-C). In plus sunt oferite şi soluţii pentru

problemele specifice terminalelor handheld.

18

1.4.1 Bazele funcţionale ale sistemului DVB-H

Cu toate că sistemul de transmisie DVB-T şi-a dovedit capacitatea de

a servi atât terminalele fixe cât şi pe cele portabile, terminalele handheld

(definite ca echipamente mici alimentate cu baterii) necesită caracteristici

specifice ale sistemului de transmisie care le deserveşte şi anume:

deoarece alimentarea acestor terminale se face de la baterii, care au o putere

limitată, sistemul de transmisie va trebui să ofere posibilitatea întreruperii

ciclice a alimentării unor etaje din receptor pentru a creşte durata de utilizare

a bateriei;

fiind adresat utilizatorilor mobili, sistemul de transmisiune va trebui să

permită accesul fără întreruperi la serviciile DVB-H şi atunci când

utilizatorii trec dintr-o celulă într-alta (aşanumita situaţie handover);

în ceea ce priveşte deservirea unor situaţii variate de utilizare (în interiorul

sau în afara clădirilor, ca pietoni sau aflaţi în vehicule în mişcare), sistemul

de transmisie va trebui să ofere suficientă flexibilitate pentru a permite

recepţia serviciilor DVB-H la viteze variate, în timp ce se optimizează

puterea de acoperire a transmiţătorului;

Un sistem DVB-H complet este definit prin combinarea elementelor

în nivelurile fizice şi de legătură precum şi prin informaţia de service. DVB-

H foloseşte următoarele elemente de tehnologie pentru nivelul de legătură şi

pentru nivelul fizic :

La nivel de legătură:

partiţionarea în timp (time slicing) pentru a reduce consumul mediu de

putere al terminalului şi pentru a face nesesizabil handover-ul;

corecţia anticipată a erorii (FEC) pentru datele multi-protocol încapsulate

(MPE-FEC) pentru o îmbunătăţire a performantelor C/N şi Doppler în

19

canalele mobile, precum şi pentru îmbunătăţirea toleranţei la interferenţele

de impuls.

La nivelul fizic:

Nivelul fizic este la fel ca la DVB-T, dar apar totuşi unele diferenţe:

DVB-H semnalizează în biţii TPS pentru a intensifica şi grăbii descoperirea

de servicii. Identificatorul celulei este de asemenea transmis mai departe prin

biţii TPS pentru a asigura handover-ul şi scanarea mai rapidă a semnalului

pentru receptoarele în mişcare;

modul 4k pentru a realiza o optimizare între mobilitate şi dimensiunea unei

celule SFN, permiţând recepţia cu o singură antenă în mediul SFN la viteze

mari, adăugând astfel flexibilitate în proiectarea reţelei ;

etaj de întreţesere de simbol pentru modurile 2k şi 4k pentru viitoare

îmbunătăţiri ale robusteţii în medii mobile şi în condiţii zgomot de impuls.

Trebuie menţionat faptul că atât time-slicing cât şi MPE-FEC, aşa

cum sunt ele implementate în nivelul de legătură, nu au nici o legătură cu

nivelul fizic DVB-T. Este de asemenea important de menţionat că unul

dintre obiectivele sistemului DVB-H îl constituie şi transmiterea

datagramelor IP sau a altor datagrame de reţea încapsulate în secţiunile

MPE.

1.4.2 Un exemplu structural al sistemului DVB-H

Un exemplu de utilizare a sistemului DVB-H pentru transmisia de

servicii IP este dat în Fig. 1.4.1. În acest exemplu şi serviciile MPEG-2

tradiţionale şi serviciile DVB-H time-sliced sunt transmise folosind acelaşi

multiplexor. Terminalul handheld decodează/utilizează doar serviciile IP.

Un model de construcţie a unui sistem complet DVB-H cap la cap

utilizând o reţea de telefonie mobilă este prezentat în Fig. 1.4.2.

20

Serviciile de televiziune pot fi distribuite de către DVB-H fără a fi

nevoie de un canal de interacţiune, sau în configuraţia arătată în Fig. 1.4.2,

un canal de interacţiune poate fi oferit uşor folosind o reţea celulară cum ar

fi reţeaua GSM.

.

Figura 1.4.1: O descriere conceptuală de utilizare a sistemului DVB-H.

21

Figura 1.4.2 : Un exemplu de structură de sistem pentru colaborarea între

operatorii

de telefonie mobilă şi de televiziune

1.4.3 Structura conceptuală a unui receptor DVB-H

Structura conceptuală a unui receptor DVB-H este prezentată în Fig.

1.4.3. Acesta este alcătuit dintr-un demodulator şi un terminal DVB-H.

Demodulatorul DVB-H este format dintr-un demodulator DVB-T, un

modul de time slicing şi un modul de MPE-FEC.

Demodulatorul DVB-T recuperează pachetele cu flux de transport

MPEG-2 din semnalul recepţionat RF DVB-T. El poate lucra în trei moduri

de transmisie 8k, 4k şi 2k cu TPS-ul corespunzător.

Modulul de time slicing, specific sistemului DVB-H, are ca scop

reducerea consumului de putere al receptorului şi realizarea unui handover

nesesizabil.

22

Modulul MPE-FEC, specific sistemului DVB-H, realizează în cadrul

nivelului fizic o corecţie anticipată a erorii (FEC) permiţând receptorului să

facă faţă la situaţii particulare de recepţie dificilă.

Figura 1.4.3: Structura funcţională a unui receptor DVB-H.

1.4.4 Funcţionalităţi specifice sistemului DVB-H

În cele ce urmează sunt prezentate funcţionalităţile specifice

sistemului DVB-H şi anume:

partiţionarea în timp (time-slicing);

MPE-FEC;

utilizarea protocolului Internet pentru transmiterea datelor (IPDC);

modul 4k şi întreţeserea în profunzime.

1.4.4.1 Partiţionarea în timp (Time-Slicing)

Pentru fiecare dispozitiv handheld viaţa bateriei este foarte

importantă, utilizatorii preferând să îl folosească toată ziua, sau mai multe

zile fără a fi nevoie să-l încarce. Pentru a reduce din consumul de energie al

unui dispozitiv handheld, DVB-H foloseşte procedeul de partiţionare în timp

(time-slicing).

23

Time-slicing înseamnă că datele reprezentând un anume serviciu sunt

distribuite dispozitivelor handheld în pachete compacte, la un anumit

interval de timp. Datele video şi audio (1-2 Mbps), reprezintă în general

între 1-5 secunde din conţinutul ajuns într-un singur pachet. Când semnalul

recepţionat nu conţine pachetul dorit de date, tuner-ul din dispozitivul

handheld este inactiv şi de aceea foloseşte mai puţină putere. Cu toate

acestea, utilizatorul nu sesizează perioada de activitate sau de inactivitate a

receptorului din momentul în care datele din pachet sunt stocate în memoria

acestuia şi transmise mai departe.

Time-Slicing poate permite o reducere a consumului de putere de până

la 95% în comparaţie cu modul de operare convenţional şi continuu a

tunerelor DVB-T. Desigur că alte părţi ale receptorului cum ar fi

decodoarele video şi audio şi afişajul consumă continuu energie.

1.5 Analiză comparativă a sistemelor DVB

În acest subcapitol ne propunem să facem o prezentare comparativă a

diferenţelor conceptuale existente între sistemele DVB prezentate, luând ca

referinţă sistemul DVB-T. Această comparaţie va fi abordată în două etape:

pe de o parte vom prezenta asemănările şi diferenţele între sistemele DVB-

T, -S şi –C şi pe de lată parte între DVB-H şi DVB-T.

In ceea ce priveşte prima comparaţie, pentru a evidenţia mai uşor

asemănările şi diferenţele, vom include informaţiile respective într-un tabel

(vezi Tabelul 1.5.1).

Deoarece sistemul DVB-H este conceput ca o extensie a sistemului

DVB-T, analiza comparativă va consta în sublinierea funcţionalităţilor

suplimentare aduse la DVB-H. Astfel:

24

- la nivel de legătură, DVB-H are următoarele funcţiuni suplimentare:

partiţionarea în timp (time slicing) pentru a reduce consumul mediu de

putere al terminalului (cu până la 95%) şi pentru a face nesesizabil

handover-ul;

corecţia anticipată a erorii (FEC) pentru datele multi-protocol încapsulate

(MPE-FEC) pentru o îmbunătăţire a performanţelor în cea ce priveşte

raportul C/N şi frecvenţa Doppler în canalele mobile, precum şi pentru

îmbunătăţirea toleranţei la interferenţele de impuls.

- la nivelul fizic, DVB-H foloseşte în plus faţă de DVB-T:

semnalizarea TPS - pentru a intensifica şi grăbii descoperirea de servicii.

Identificatorul celulei este de asemenea transmis mai departe prin biţii TPS

pentru a asigura handover-ul şi scanarea mai rapidă a semnalului pentru

receptoarele în mişcare;

modul 4k - pentru a realiza o optimizare între mobilitate şi dimensiunea unei

celule SFN, permiţând recepţia cu o singură antenă în mediul SFN la viteze

mari, adăugând astfel flexibilitate în proiectarea reţelei ;

etaj de întreţesere de simbol pentru modurile 2k şi 4k - pentru viitoare

îmbunătăţiri ale robusteţii în medii mobile şi în condiţii zgomot de impuls.

- o funcţionalitate suplimentară importantă o constituie utilizarea

protocolului Internet pentru transmiterea datelor (IPDC), inclusiv fişiere.

Tabelul 1.5.1: Comparaţie între sistemele DVB-T, -S şi –C.

Criteriul DVB-T DVB-S DVB-C

Compatibilitatea

cu MPEG-2 la

intrare

DA DA DA

Adaptare flux Realizată prin

25

MPEG-2 la

intrare

negarea bitului

SYNC al

primului pachet

dintr-un grup de

8

Idem -T Idem -T

Dispersia

energiei

Prin

randomizarea

datelor de intrare

Idem -T Idem -T

Codarea externă Cod Reed-

Solomon scurtat

RS(204, 188,

t=8)

Idem -T Idem -T

Întreţeserea

externă

Întreţesere

convoluţională la

nivel de bit cu

I=12.

Idem -T Idem -T

Codarea internă Cod

convoluţional

punctured bazat

pe codul mamă

de rată 1/2 cu

polinoamele

generatoare

G1=171OCT şi

G2=133OCT

Etajul de puncturing

are două ieşiri (I şi

Q) faţă de una

singură la

-T

NU se face.

Întreţesere Se realizează în NU se face Prin conversie

26

internă două etape:

pe bit şi pe

simbol

octet – m-tuplu şi

codare diferenţială

Realizarea

corespondenţei

(rearanjarea

datelor)

Conform

constelaţiilor de

tip Gray pentru

QPSK, 16 şi 64 -

QAM

Formarea BB

semnale I şi Q sunt

filtrare cu

ridicatcosinus

Formarea BB

(corespondenţe

m-tuplu – semnale I

şi Q) şi filtrare cu

ridicatcosinus

Modulaţia OFDM cu

modulaţii:

QPSK, 16 şi 64 –

QAM, 16 şi 64 –

QAM

neuniforme

QPSK

convenţională cu

cod Gray cu

corespondenţe fixe

(fără codare

diferenţială)

16, 32, 64, 128 sau

256 -QAM

Transmisie OFDM pentru

modurile 2k şi 8k

Optimizat pentru

TDM pe o singură

purtătoare

(poate folosi şi mai

multe purtătoare cu

FDM)

Semnalul QAM este

filtrat şi transmis

etajului final RF

Factori de rool-

off ()

1, 2, sau 4 0,35 0,15

Proiecţia la erori RS(204,188,t=8) FEC în vedea QEF

(bazată pe codul RS

şi pe codarea

FEC în vedea QEF

(bazată numai pe

codul RS)

27

convoluţională)

Robusteţe la

zgomot şi

interferenţe

Ridicată, mai

ales pentru

interferenţe CCI

şi ACI

Ridicată

(obiectiv principal

al proiectării)

Bună

(datorită şi FEC)

2. Masuratori

Pentru masuratori de calitate a receptiei TV se va folosi aparatul SEFRAM

7866, care permite masuratori asupra semnalelor TV analogice si digitale

transmise terestru, prin cablu si prin satelit.

2.1 Masuratori ale semnalelor digitale transmise prin satelit in

standardul DVB-S si DVB-S2.

Se conecteaza iesirea convertorului de zgomot redus LNC la intrarea de

radiofrecventa a SEFRAM.

Se actioneaza functia CHECKSAT pentru a gasi usor un satelit din cei

memorati in aparat. Pentru fiecare din cei 9 sateliti memorati exista setate 4

transpondere.

Fiecare satelit este caracterizat prin : nume, pozitie orbitala, banda (C sau

Ku), 4 transpondere.

Fiecare transponder este caracterizat prin : frecventa, standard, viteza de

simbol, polaritate.

Se seteaza masuratorul TV in Satellite Mode.

28

Se selecteaza satelitul pe care se doreste pozitionarea.

Se actioneaza pozitionerul incet spre Est, apoi spre Vest pana se obtine

nivelul de semnal maxim pe transponderele presetate si se aude un semnal

sonor. Se cauta sa se obtina pe afisaj semnal verde pe indicator (sincronizare

si calitate buna a receptiei).

Se masoara nivelul de radiofrecventa la iesirea LNC. Pentru o receptie de

calitate trebuie sa fie intre 47 si 77 dBmicrovolt.

Se apasa butonul BER/MER pentru masurarea ratei erorilor.

Se va masura :

CBER – probabilitatea de eroare de bit inainte de decodorul Viterbi

VBER – probabilitatea de eroare de bit dupa decodorul Viterbi

UNC – rata erorilor dupa decodorul Reed Solomon (pachete pierdute)

MER – rata de eroare de modulatie (Modulation Error Rate)

Un pachet DVB-S QPSK are 204 bytes (octeti). Un pachet este eronat daca

are mai mult de 8 bytes eronati (corectie cu codare Reed Solomon).

- Se apasa butonul Spectrum Analyzer.

Se vizualizeaza spectrul semnalelor transmise de transpondere pentru

satelitul dat. Se observa structura spectrului semnalelor DVB-S cu modulatie

QPSK si a celor DVB-S2 cu modulatie 8PSK sau QPSK.

- Masurarea raportului semnal/zgomot C/N

Pentru canalele digitale modul MaxHold.

Se deplaseaza cursorul pe purtatoarea transponderului (pe mijlocul

spectrului pentru un canal digital)

29

Se actioneaza functia Delta su se pune Ref pe nivelul cel mai mare al

semnalului.

Se muta apoi pe MaxHold si se deplaseaza cursorul pe o zona cu zgomot.

C/N este afisat pe mijlocul ecranului.

- Vizualizarea constelatiei modulatiei QPSK sau 8PSK.

Se apasa butonul Constellation.

Se vizualizeaza constelatia modulatiei QPSK sau 8PSK si sunt indicate

probabilitatile de eroare de bit si de modulatie.

Se vizualizeaza permanent calitatea subiectiva a imaginii pe monitorul TV

suplimentar prin apasarea tastei TV si se coreleaza cu valorile BER, MER si

C/N. Se poate depista astfel cauza degradrii subiective a imaginii.

2.2 Masuratori ale semnalelor digitale transmise prin emitatoare

terestre in standardul DVB-T si DVB-T2.

Se conecteaza iesirea antenei de receptie terestra la intrarea de

radiofrecventa a SEFRAM.

Se actioneaza butonul Autoset pentru a seta benzile de frecventa si

standardele emitatoarelor ce vor fi cautate.

Se lanseaza modul Scan. In cateva minute se va afisa lista programelor

terestre receptionate si parametrii lor (canal, frecventa, standard).

30

Se masoara nivelul de radiofrecventa la iesirea antenei prin actionarea

functiei Level Measurement. Pentru o receptie de calitate in standardul

DVB-T sau DVB-T2 acesta trebuie sa fie intre 35 si 70 dBmicrovolt.

Se apasa butonul Measurement Map. Pe tabel apare pentru fiecare program

apare nivelul, raportul C/N, BERi (primul BER dupa demodulare sau

CBER-Channel BER) , BERo (ultimul BER dupa decodorul Viterbi sau

VBER), PER (rata de eroare a pachetelor), MER (Rata de eroare de

modulatie).

- Se apasa butonul Spectrum Analyzer.

Se vizualizeaza spectrul semnalelor transmise digital. Se observa structura

spectrului semnalelor DVB-T sau DVB-T2 cu modulatie OFDM (spectru

aproape plat).

- Masurarea raportului semnal/zgomot C/N

Pentru canalele analogice se selecteaza modul Max, iar pentru cele digitale

modul MaxHold.

Se deplaseaza cursorul pe purtatoarea transponderului (pe mijlocul

spectrului pentru un canal digital)

Se actioneaza functia Delta su se pune Ref pe nivelul cel mai mare al

semnalului.

Se muta apoi pe MaxHold si se deplaseaza cursorul pe o zona cu zgomot.

C/N este afisat pe mijlocul ecranului.

- Vizualizarea constelatiei modulatiei .

Se apasa butonul Constellation.

31

Se vizualizeaza constelatia modulatiei pentru o purtatoare si sunt indicate

probabilitatile de eroare de bit si de modulatie.

- Se apasa de doua ori butonul Constellation si se masoara raspunsul la

impuls si ecourile. Daca ecoul este mai mare decat spatiul de garda se

poate afecta calitatea receptiei. Amplitudinea relativa a ecourilor si

intarzierea in microsecunde (sau km) sunt afisate.

- Se vizualizeaza permanent calitatea subiectiva a imaginii pe monitorul

TV suplimentar prin apasarea tastei TV si se coreleaza cu valorile

BER, MER, C/N si intarziere. Se poate depista astfel cauza degradrii

subiective a imaginii.