УДК 621.397.132
ББК 32.940.2
Ф11
Ф11
Фёдоров, Василий Константинович.
Стандарты цифрового телевидения первого поколения / В. К. Федоров.
— 2-е изд., эл. — 1 файл pdf : 313 с. — Москва : ДМК Пресс, 2023. — Систем.
требования: Adobe Reader XI либо Adobe Digital Editions 4.5 ;
экран 10". — Текст : электронный.
ISBN 978-5-89818-406-3
Книга представляет собой справочник по основным стандартам цифрового телевизионного
вещания DVB (Digital Video Broadcasting), принятым Европейским
институтом телекоммуникационной стандартизации ETSI, ставшими де-факто наиболее
распространенными в мире. Материал книги подготовлен на основе перевода
на русский язык официальных стандартов, описывающих формирование и передачу
цифровых сигналов стандартов DVB первого поколения для спутникового, кабельного,
эфирного наземного ТВ-вещания, а также спутниковой системы сбора и передачи
новостей DSNG.
В отдельной главе представлен стандарт ТВ-вещания для носимых приемников
телевизионных программ, являющийся расширением стандарта эфирного наземного
вещания. Кроме этого в книгу включена глава об организации одночастотных SFN
сетей для эфирного наземного вещания. Методы организации и передачи сервисной
информации, общие для всех описываемых стандартов, приведены в отдельной главе.
Книга предназначена для широкого круга специалистов в сфере цифрового телеи
радиовещания, а также студентов радиотехнических специальностей высших учебных
заведений.
УДК 621.397.132
ББК 32.940.2
Электронное издание на основе печатного издания: Стандарты цифрового телевидения первого
поколения / В. К. Федоров. — Москва : ДМК Пресс, 2015. — 312 с. — ISBN 978-5-97060099-3.
— Текст : непосредственный.
Все права защищены. Любая часть этой книги не может быть воспроизведена в какой бы то ни было
форме и какими бы то ни было средствами без письменного разрешения владельцев авторских прав.
Материал, изложенный в данной книге, многократно проверен. Но поскольку вероятность технических
ошибок все равно существует, издательство не может гарантировать абсолютную точность и правильность
приводимых сведений. В связи с этим издательство не несет ответственности за возможные ошибки, связанные
с использованием книги.
В соответствии со ст. 1299 и 1301 ГК РФ при устранении ограничений, установленных техническими средствами
защиты авторских прав, правообладатель вправе требовать от нарушителя возмещения убытков или выплаты компенсации.
ISBN
978-5-89818-406-3
© Федоров В. К., 2015
© Оформление, издание, ДМК Пресс, 2015
Стр.3
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие .............................................................................9
Сокращения ............................................................................12
1
Стандарт спутникового цифрового ТВ ETSI EN 300 421
V1.1.2 (DVB-S) ..................................................................17
1.1. История создания стандарта ............................................................18
1.2. Общая характеристика стандарта DVB-S ...................................20
1.3. Адаптация к характеристикам спутниковых
транспондеров ...............................................................................................21
1.4. Входные/выходные интерфейсы
модуляторов/демодуляторов стандарта DVB-S ...............................24
1.5. Канальное кодирование в стандарте DVB-S ..............................25
1.5.1. Адаптация транспортного потока (TS)
и рандомизация для энергетической дисперсии .......................25
1.5.2. Внешнее канальное кодирование (с помощью
кодов Рида-Соломона) и свёрточное перемежение.
Кадрирование ........................................................................................27
1.5.3. Внутреннее выколотое свёрточное кодирование.
Преобразование битов в созвездие несущих QPSK ................28
1.6. Полосовая фильтрация и QPSK-модуляция .............................29
1.7. Требования к спектру выходного QPSK-сигнала.....................30
1.8. Требования к ограничению количества вносимых ошибок .....32
1.9. Пример возможного использования системы стандарта
DVB-S ..............................................................................................................33
1.10. Концепция построения демодулятора приёмной части
стандарта DVB-S ..........................................................................................34
2
Стандарт кабельного цифрового ТВ ETSI EN 300 429
V1.2.1 (DVB-C) .................................................................36
2.1. История создания стандарта ............................................................37
2.2. Общая характеристика стандарта DVB-C ..................................37
2.3. Канальное кодирование в стандарте DVB-С .............................39
2.4. Преобразование байтов в m-кортежи ...........................................39
2.5. Модуляция .............................................................................................43
2.6. Характеристики полосового фильтра ...........................................43
Стр.4
4
СОДЕРЖАНИЕ
2.7. Совместимость стандарта DVB-C с действующими
аналоговыми и цифровыми ТВ-системами ........................................44
2.8. Концепция построения демодулятора приёмной части
стандарта DVB-C .........................................................................................45
3
Стандарт эфирного наземного цифрового ТВ
ETSI EN 300 744 V1.6.1 (DVB-T) .........................................47
3.1. История создания стандарта DVB-T ............................................48
3.2. Общая характеристика стандарта DVB-T ...................................49
3.3. Входные/выходные интерфейсы
модуляторов/демодуляторов стандарта DVB-T ..............................52
3.4. Канальное кодирование и модуляция в стандарте DVB-T .....53
3.4.1. Адаптация транспортного потока (TS),
рандомизация для энергетической дисперсии.
Внешнее канальное кодирование (с помощью кодов
Рида-Соломона) и внешнее свёрточное перемежение.
Кадрирование ........................................................................................53
3.4.2. Внутреннее канальное свёрточное кодирование
и перемежение .......................................................................................54
3.4.3. Диаграммы созвездий несущих, преобразование
отображения и первичная модуляция ..........................................61
3.5. Структура OFDM-кадра стандарта DVB-T................................64
3.5.1. Определение опорных сигналов ..........................................66
3.5.2. Расположение рассредоточенных пилот-сигналов .......67
3.5.3. Расположение непрерывно повторяющихся
пилот-сигналов .....................................................................................68
3.6. Несущие с параметрами передачи (TPS) стандарта DVB-T .....69
3.6.1. Формат передачи данных TPS .............................................70
3.7. Количество RS-пакетов в одном суперкадре в стандарте
DVB-T ..............................................................................................................75
3.8. Спектр и спектральные характеристики выходного
сигнала стандарта DVB-T .........................................................................76
3.8.1. Спектральные характеристики ............................................76
3.8.2. Внеполосная спектральная характеристика
выходного сигнала ...............................................................................77
3.9. Средняя частота РЧ-сигнала стандарта DVB-T
для 8 МГц канала .........................................................................................81
Стр.5
СОДЕРЖАНИЕ
5
3.10. Представление моделированной системы стандарта
DVB-T для 8 МГц каналов .......................................................................81
3.11. Определение величин F1 и P1 для системы стандарта
DVB-T ..............................................................................................................81
3.12. Пример внутреннего перемежения стандарта DVB-T .........86
3.13. Руководство по формированию передаваемого сигнала
стандарта DVB-T .........................................................................................87
3.13.1. Использование быстрого преобразования Фурье
FFT для формирования рабочей полосы DVB-T-сигнала ....88
3.13.2. Выбор центральной частоты основной полосы
пропускания DVB-T-сигнала ..................................................................89
3.13.3. Иные потенциальные проблемы
при формировании выходного DVB-T-сигнала ........................89
3.14. Параметры передаваемого сигнала стандарта DVB-T
в 6 и 7 МГц РЧ-каналах .............................................................................90
3.15. Обслуживание стандарта DVB-T в 5 МГц РЧ-каналах .......93
3.16. Концепция построения демодулятора приёмной части
стандарта DVB-T .........................................................................................94
4
Стандарт наземного мобильного цифрового ТВ (DVB-H,
приложение стандарта ETSI EN 300 744 V1.6.1) ...................98
4.1. История создания стандарта DVB-H и его особенности .......99
4.2. Общая характеристика стандарта DVB-H ............................... 100
4.3. Обзор дополнительных функций, предоставляемых
стандартом DVB-H .................................................................................. 101
4.4. Канальное кодирование и модуляция в стандарте DVB-H .... 103
4.4.1. Адаптация транспортного потока (TS),
рандомизация для энергетической дисперсии.
Внешнее канальное кодирование (с помощью кодов
Рида-Соломона) и внешнее свёрточное перемежение.
Кадрирование. Внутреннее канальное свёрточное
кодирование ........................................................................................ 103
4.4.2. Внутреннее перемежение .................................................... 103
4.5. Структура OFDM-кадра стандарта DVB-H ............................ 106
4.6. Формат передачи данных TPS ..................................................... 108
4.6.1. Информация TPS об инициализации,
синхронизации и индикаторе продолжительности
данных ................................................................................................... 109
Стр.6
6
СОДЕРЖАНИЕ
4.6.2. Информация TPS о номере кадра, созвездии
несущих, иерархичности передачи и перемежении
данных ................................................................................................... 109
4.6.3. Информация TPS о кодовом показателе
внутреннего кодирования, защитном интервале,
режиме передачи данных и идентификации ячеек ............... 110
4.6.4. Информация TPS о передаче DVB-H ............................. 110
4.6.5. Защита от ошибок сигнала данных TPS ........................ 111
4.7. Количество RS-пакетов в одном суперкадре
и используемая скорость потока в стандарте DVB-H ................. 111
4.7. Спектр и спектральные характеристики выходного
сигнала стандарта DVB-H ..................................................................... 112
4.8. Концепция построения демодулятора приёмной части
стандарта DVB-H ...................................................................................... 112
5
Стандарт ETSI EN 301 210 V1.1.1 (DVB-DSNG) ................. 113
5.1. Общие сведения о системе DVB-DSNG ................................... 114
5.2. Описание системы DVB-DSNG ................................................... 116
5.3. Архитектура и конфигурация системы DVB-DSNG............ 117
5.4. Адаптация к характеристикам спутниковых
транспондеров. Входные/выходные интерфейсы
модуляторов/демодуляторов стандарта DVB-DSNG ................. 119
5.5. Спецификация подсистем стандарта DVB-DSNG ................ 120
5.5.1. Адаптация транспортного потока (TS),
рандомизация для энергетической дисперсии.
Внешнее канальное кодирование (с помощью кодов
Рида-Соломона) и внешнее свёрточное перемежение.
Кадрирование ..................................................................................... 120
5.5.2. Внутреннее выколотое свёрточное кодирование,
преобразование битов в созвездие несущих, полосовая
фильтрация в режиме QPSK-модуляции ................................. 121
5.5.3. Внутреннее «эмпирическое» решётчатое
(треллисное) кодирование в режимах 8-PSK и 16-QAM
модуляций ........................................................................................... 121
5.5.4. Преобразование битов в созвездия несущих
для режимов модуляции 8-PSK и 16-QAM .......................................125
5.5.5. Полосовая фильтрация и модуляция для режимов
8-PSK и 16-QAM ............................................................................... 129
Стр.7
СОДЕРЖАНИЕ
7
5.6. Требования к спектру сигнала на выходе модулятора ......... 129
5.7. Требования к ограничению количества вносимых
ошибок .......................................................................................................... 131
5.8. Настройки параметров передачи для тестов
на совместимость и аварийных ситуаций ........................................ 132
5.9. Применение дополнительных режимов ................................... 134
5.10. Применение сервисной информации SI для системы
DVB-DSNG и других распределительных приложений ............ 134
5.11. Примеры возможного использования системы
стандарта DVB-DSNG ............................................................................ 136
5.12. Концепция построения демодулятора приёмной части
системы DVB-DSNG ............................................................................... 140
6
Стандарт спецификации потоков сервисной информации
ETSI EN 300 468 V1.9.1 (DVB-SI) ...................................... 141
6.1. Введение ............................................................................................... 142
6.2. Описание сервисной информации SI ........................................ 146
6.3. SI-таблицы........................................................................................... 148
6.3.1. Механизм SI-таблиц ............................................................. 148
6.3.2. Определение таблиц ............................................................. 154
6.4. Дескрипторы ....................................................................................... 175
6.4.1. Идентификация и местоположение дескрипторов .... 175
6.4.2. Кодирование дескрипторов ................................................ 177
6.4.3. Идентификация и местоположение дескрипторов
расширения ......................................................................................... 248
6.4.4. Кодирование дескрипторов расширения ....................... 248
6.5. Меры для совместимости с носителями данных ................... 254
6.5.1. SMI-таблицы ........................................................................... 254
6.5.2. Описатели SMI ....................................................................... 255
6.6. Кодирование текстовых символов .............................................. 255
6.6.1. Управляющие коды ............................................................... 256
6.6.2. Выбор таблицы символов.................................................... 257
6.7. Модель CRC-декодера .................................................................... 259
6.8. Преобразование между стандартами исчисления
времени и даты .......................................................................................... 263
6.9. Введение сервисной информации об обслуживании
потоков звукового сопровождения стандартов AC-3
и Enhanced AC-3 в системах DVB ....................................................... 268
Стр.8
8
СОДЕРЖАНИЕ
6.9.1. Типы составляющих AC-3 ................................................... 269
6.9.2. Дескриптор AC-3 .................................................................... 272
6.9.3. Дескриптор E-AC-3 ............................................................... 275
6.10. Использование дескриптора скремблирования
scrambling_descriptor ............................................................................... 279
6.11. Дескриптор языков ISO 639 для исходных звуковых
треков потоков звуковой информации ............................................. 280
6.12. Введение сервисной информации в системы DVB
об обслуживании звука, закодированного в системе DTS ......... 280
6.12.1. Дескриптор DTS .................................................................. 281
6.13. Введение сервисной информации в системы DVB
об обслуживании звука, закодированного в системе HE-AAC .... 284
6.13.1. Дескриптор AAC .................................................................. 284
6.14. Назначение и интерпретация поля service_type .................. 286
6.14.1. Основание использования ................................................ 286
6.14.2. Назначение поля service_type ......................................... 287
6.14.3. Служба цифрового ТВ service_type = 0x01 ................ 287
6.14.4. Поле service_type для служб с различными
«улучшенными кодеками» ............................................................. 288
7
Стандарт передачи мегакадров для синхронизации
DVB SFN-сети ETSI TS 101 191 V1.4.1 ............................... 290
7.1.Основные характеристики сетей MFN и SFN ......................... 291
7.2. Основные принципы и схемы построения сетей SFN ......... 292
7.2.1. MPEG-2-ремультиплексор ................................................. 294
7.2.2. SFN-адаптер ............................................................................. 294
7.2.3. Передающий и приёмный сетевые адаптеры ............... 294
7.2.4. Синхронизирующая система ............................................. 295
7.2.5. DVB-T-модулятор.................................................................. 295
7.2.6. Система глобального позиционирования (GPS) ........ 296
7.3. Определение мегакадров ................................................................ 296
7.4. Мегакадровый инициализирующий пакет (MIP) ................ 297
7.4.1. Функции .................................................................................... 301
7.5. Реконфигурация параметров модулятора DVB-T
при помощи MIP-пакета ........................................................................ 305
Список литературы ................................................................ 307
Стр.9