1

1. SISTEME DVB

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

comunicaţie sunt : terestre (DVB-T), satelitare (DVB-S), cablu (DVB-C) şi către dispozitivele

portabile handheld (DVB-H). Prezentarea este făcută în ordinea enumerată mai sus, ordine ce

corespunde şi succesiunii finalizării în timp acestor standarde. Astfel, conţinutul standardului

DVB-T (finalizat în martie 1997) reprezintă osatura primelor trei; DVB-S a fost finalizat în

august 1997, iar DVB-C în aprilie 1998, iar sistemul DVB-H a fost finalizat în noiembrie 2004.

1.1 Sistemul DVB-T

În acest subcapitol este descris sistemul de bază pentru transmisia digitală a programelor

de televiziune pe canale terestre, specificându-se sistemul de codare/modulaţie de canal pentru

serviciile digitale multi-program LDTV / SDTV / EDTV / HDTV.

Obiectivele avute în vedere în cadrul sistemului DVB–T sunt următoarele:

- descriere generală a caracteristicilor sistemului pentru transmisia TV digitală

terestră;

- identificarea cerinţelor şi caracteristicilor globale de performanţă ale sistemului,

pentru a atinge nivelul de calitate dorit al serviciului;

- specificarea semnalului modulat digital pentru a face posibilă compatibilitatea între

echipamentele şi subansamblele fabricate de diferiţi producători. Acest lucru este

obţinut prin descrierea în detaliu a prelucrării semnalului la emisie, în timp ce la

recepţie se lasă loc pentru mai multe soluţii de implementare.

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.

2

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 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

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.

3

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.

Figura 1.1.1: Diagrama bloc funcţională a sistemului DVB-T

1.1.2 Interfaţarea sistemului

Sistemul de bază definit de standard este delimitat de interfeţele prezentate în tabelul

următor.

Tabelul 1.1.1: Interfeţele pentru sistemul DVB-T

4

Locaţia Interfaţa Tipul de interfaţă Conexiunea

Staţia de emisie Intrare Flux multiplexat

de transport MPEG-2

De la MUX-ul

MPEG-2

Ieşire Semnal de radio frecvenţă (RF) Către antenă

Instalaţia de recepţie Intrare RF De la antenă

Ieşire Flux multiplexat

de transport MPEG-2

Către DEMUX-ul

MPEG-2

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 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);

5

- formarea semnalului în banda de bază pentru modulaţie;

- modulaţia.

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

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.

6

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.

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.

7

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 Interfaţarea

Sistemul DVB-S, aşa cum este definit în acest capitol, va fi delimitat de următoarele

interfeţe date în tabelul de mai jos.

Tabelul 1.2.2: Interfeţele sistemului DVB-S.

Locaţia Interfaţa Tipul de interfaţă Conexia

Staţia de emisie Intrare Fluxul multiplexat de transport MPEG-2 De la MUX-ul MPEG-2

Ieşire 70/140 MHZ IF Către dispozitivele RF

Instalaţia de recepţie Ieşire Fluxul multiplexat de transport MPEG-2 Către DEMUX-ul MPEG-2

Intrare TBD De la dispozitivele RF

1.2.4 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.

Tabelul 1.2.3: 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

8

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.

1.2.5 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 1.2.6: 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

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

9

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.

- 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.

10

Figura 1.3.1: Diagrama bloc a elementelor staţiei de cablu

11

- 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 .

12

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.

13

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

14

15

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.

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

16

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;

- în ceea ce priveşte serviciile ce sunt aşteptate pentru a fi transmise într-un

mediu cu nivel înalt de zgomot produs de oameni, sistemul de transmisie va

trebui să ofere mijloacele necesare micşorării efectului zgomotului asupra

capacităţii de recepţie;

- cum sistemul DVB-H doreşte să ofere o cale generală pentru a deservii

terminalele handheld, în diferite părţi ale lumii, sistemul de transmisie va

oferii flexibilitatea de a fi folosit în diferite benzi de transmisie şi lărgimi de

bandă a canalului.

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

17

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.

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.

18

.

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

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

de telefonie mobilă şi de televiziune

19

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.

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.

20

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).

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:

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

21

- 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.

22

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 MPEG-

2 la intrare

Realizată prin 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 internă Se realizează în două

etape:

pe bit şi pe simbol

NU se face Prin conversie

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 convoluţională)

FEC în vedea QEF

(bazată numai pe codul

RS)

Robusteţe la zgomot

şi interferenţe

Ridicată, mai ales

pentru

interferenţe CCI şi

ACI

Ridicată

(obiectiv principal al

proiectării)

Bună

(datorită şi FEC)

23