Система кодирования Система кодирования аудиовизуальной аудиовизуальной

информации и ее передачи информации и ее передачи в узкополосном каналев узкополосном канале(разработка Российской Федерации)(разработка Российской Федерации)

Федеральное Агентство по Науке и ИнновациямФедеральное Агентство по Науке и ИнновациямЗАО «НИИР-КОМ»ЗАО «НИИР-КОМ»ФГУП «Главный Радиочастотный Центр»ФГУП «Главный Радиочастотный Центр»

• I I ии II II полосы частот ОВЧ диапазона, мобильный полосы частот ОВЧ диапазона, мобильный прием информации прием информации

• Радиоканал с полосой частот Радиоканал с полосой частот 200 200 или 250 кГцили 250 кГц

• Пропускная способность – 150 - 900 кбит/сПропускная способность – 150 - 900 кбит/с

• Работа в условиях многолучёвости и при Работа в условиях многолучёвости и при отсутствии прямой видимости антенны отсутствии прямой видимости антенны передатчикапередатчика

• Устойчивый приём в движущемся транспорте в Устойчивый приём в движущемся транспорте в городских условиях с плотной застройкой, в городских условиях с плотной застройкой, в лесистой и горнойлесистой и горной местности

• Многоканальное стереофоническое вещание или видеоинформационное вещание

Основные технические Основные технические характеристики системыхарактеристики системы

Требования к системеТребования к системе

• Удовлетворение постоянно возрастающего спроса на частотные присвоения систем связи без пересмотра частотных планов

• Использование передовых методов кодирования звуковой и видеоинформации и других мультимедийных данных

• Обеспечение высокой спектральной эффективности и энергетического КПД по сравнению с аналоговыми системами

• Обеспечение большей надежности сервиса путем использования передовых методов канального кодирования и модуляции

• Обеспечение выбора между расширением зоны покрытия и качеством услуг при заданной мощности излучения

• Возможность использования масштабируемого кодирования, разнесенного приема или передачи

• Обеспечение различных сервисов данных (оповещение в ЧС, информация в публичном транспорте, информационные службы)

• Обеспечение поддержки одночастотных сетей• Реализация производства дешевых приемников

Особенности распространения радиоволн в Особенности распространения радиоволн в городских условиях с плотной застройкойгородских условиях с плотной застройкой

• Поглощение и рассеяние радиосигнала с изменением расстояния до точки приема (степенной закон с показателем от -1,5 до -2)

• Быстрые замирания (интерференция лучейв точке приема, распределения Райса или Релея)

• Медленные замирания - затенения от жилых массивов, модулирующие принимаемый сигнал с логарифмически нормальным распределением при σ = 1…4,5 дБ (от сельской местности до центра крупного города)

• Размытие спектра и допплеровский эффект (до 30 Гц при значительном числе движущихся переотражателей)

• Пространственная корреляция, зависящая от частоты излучения, плотности и этажности застройки

• Частотная корреляция (интегральный масштаб – 800-900 кГц)

• Изменение поляризации за счет отражений

Схема кодера источникаСхема кодера источника

Мул

ьти

плек

сор

2

Видео

Мул

ьти

плек

сор

1

Аудио 1

Ко

мм

утат

ор

На вход кодера канала основного

сервиса

Кодер HE-ААС

Кодер АVС

Cинхроданные 1

Аудио N Кодер HE-ААС

Аудио 1 Кодер HE-ААС

Синхроданные 1

Аудио M Кодер HE-ААС

Синхроданные M

Cинхроданные видео

Cинхроданные N

Параметры кодера источникаПараметры кодера источника

Кодирование звука:• MPEG-1 Layer III: 64 – 320 кбит/с• Dolby AC3: 32 – 640 кбит/с• MPEG-4 HE-AAC: 12 – 128 кбит/с

Кодирование видео:• MPEG-2: 1 - 25 Мбит/с, от 352х288 до 720х576, от 12.5 до 25 кадр/с, • MPEG-4 AVC: 0.01 - 2 Мбит/с, от 160х120 до 720х576, от 3 до 25 кадр/с• интеллектуальные алгоритмы кодирования, разработанные на базе российских патентов, обеспечивают эффективную компенсацию движения, адаптивный подбор коэффициентовквантования, гибкое регулирование скорости выходного потока, изменение длины и состава групп кадров (количества Р- и В-кадров в группе), изменение размеров групп кадров при смене сюжета

Дополнительные данные:• текстовые• графические• произвольные бинарные

Схема передатчикаСхема передатчика

Адаптация входного потока

Рандо-мизатор

БЧХ+LDPC

16200/64800

Перемеж.ячеек

QAM

Мул

ьтип

лек

сор

пото

ков

Разделение для разнесенной

передачи

Кодер канала надежного речевого доступа (LDPC 2025, QPSK)

Канал надежного речевого доступа

Ввод служебных несущих и символов

PAPRкорр.1

ОБПФPAPRкорр.2

БПФ

Канал основного сервиса

Канал данных надежного доступа

Ант. 1

Ант. 2

ПЧ+УВЧБитовый

перемежитель

Блоковый перемеж.

Кодер канала данных надежного доступа (LDPC 506, BPSK)

ПЧ+УВЧ

СпектрСпектр радиосигналарадиосигналана промежуточной частотена промежуточной частоте

Схема приёмникаСхема приёмника

Блоковый деперем.

Деперем. ячеек

БЧХ+LDPC

декодер

Дерандо-мизатор

Дем

ульт

ипл

ексо

р

Аудио 1

Канал основного сервиса

Канал данных

надежного доступа

Канал надежного речевого доступа

QAM-детектор

QPSK-детектор

BPSK-детектор

Речевой сигнал

Данные

Декодер АVС

Битовый деперем.

Декодер HE-АAС

Ком

мут

атор

Аудио N

Видео

Декодер канала основного сервиса

Декодер канала надежного речевого

доступа

Декодер канала данных надежного

доступа

Канал данных надежного доступа

Канал надежного речевого доступа

Ант.1

Ант.2Коммутатор

разнесенного приема

Синхро-низация OFDM

Дем

ульт

ипл

ексо

р по

токо

в

Канал основного сервисаУВЧ + ПЧ

УВЧ + ПЧБПФ

Предпочтительные аудио/видео форматыПредпочтительные аудио/видео форматы при ширине канала 250 кГцпри ширине канала 250 кГц

Тип QAM- созвездия

Скорость LDPC-кода

Защитный интервал

1/4 1/8

поток, кбит/с

формат видео, кадр/с

стерео-звук,

кбит/с

поток, кбит/с

формат видео,

кадров/с

стерео-звук,

кбит/с

QPSK 1/2 170- 5∙32

190- 6∙32

QCIF, 12.5 24 QCIF, 12.5 24

QPSK 2/3 220- 6∙32

250- 7∙32

QVGA, 12.5 32 QVGA, 12.5 32

QPSK 3/4 260- 7∙32

290- 8∙32

QVGA, 12.5 32 QVGA, 12.5 32

16-QAM 1/2 340- 10∙32

380- 11∙32

CIF, 12.5 32 CIF, 12.5 32

16-QAM 2/3 450- 14∙32

490- 15∙32

CIF, 25 32 CIF, 25 32

16-QAM 3/4 510- 15∙32

570- 17∙32

CIF, 25 32 CIF, 25 32

Некоторые результаты исследованийНекоторые результаты исследований

Режим работы: модуляция 16-QAM скорость LDPC-кодирования 3/4защитный интервал 1/8

Скорость полезного цифрового потока: 570 кбит/с

Вероятность ошибки на выходе декодера БЧХ: ~ 5∙10-10 (“раз в час”)

Модель канала Сигнал/шум, дБ

Гаусс 13,5

Гаусс + Райс 14

Гаусс + Релей 17

14 дБГаусс+Райс

17 дБГаусс+Рэлей

13.5 дБГаусс

Формы 16Формы 16-QAM-QAM созвездий при созвездий при наличии помехналичии помех

Формы 16Формы 16-QAM-QAM созвездий при созвездий при сдвиге частоты 25 Гцсдвиге частоты 25 Гц

Гауссовский шум 16 дБ

Видео Видео 300300 кбит/с кбит/с

352х288 (CIF), 25 кадров/с

Видео 48Видео 4800 кбит/с кбит/с

352х288 (CIF), 25 кадров/с

Видео 48Видео 4800 кбит/с кбит/с

352х288 (CIF), 25 кадров/с

Отношение сигнал/шум при Отношение сигнал/шум при проезде по Садовому кольцупроезде по Садовому кольцу

Трек проезда в сторону г. ОдинцовоТрек проезда в сторону г. Одинцово

32 кбит/с, QCIF, 5 к/с 64 кбит/с, QCIF, 12,5 к/с

128 кбит/с, CIF, 25 к/с 256 кбит/с, CIF, 25 к/с

Качество видео при различных Качество видео при различных скоростях выходного потокаскоростях выходного потока