Digitális képműsorszórás Digital Video Broadcasting (DVB) Történelem és általában

D V B (Digital Video Broadcasting) Digitális képműsorszórás Digital Video Broadcasting (DVB) Történelem és általában Európai kezdeményezés, jelenleg 250-nál több szervezet, és 30-nál több ország tagja. Kezdete 990 évvége, világkiállítási bemutatók: USA, GI: Digicipher, EU, Svéd kutató csoport: HD-Divine. 99: P. Kahl és a német hírközlési minisztérium: műsorsugárzók, gyártók, szabványosítási szervezetek Európai csoport (European Lauching Group: ELG). 992: Memorandum of Understanding: "játékszabályok" a közös fejlesztésre. Ekkor lett az ELG-ből DVB. DVB valamennyi médiára vonatkozó filozófiája: DVB General Assembly MPEG-2 alapú kép- és hangkódolás. MPEG-2 Transport Stream használata. A szolgáltatási információk közös kezelése. Reed-Solomon hiba-korrekció alkalmazása. Moduláció és járulékos csatornakódolás. Közös titkosítási (scrambling) rendszer (CAS). Közös feltételes hozzáférés vezérlő (Conditional Access ) interfész. Ad-hoc bizottságok DVB Terrestrial Commercial Module Terrestrial TV systems Cable systems Test ad-hoc group Interactive systems DVB Steering Board DVB Satellite/cable Commercial Module DVB Technical Module Service Information Satellite modulation Multiplexing Measurement Conditional Access DVB interactive services Commercial Module Audio Terrestrial frequency planning Digital recording Test signal for MPEG-2 A DVB project felépítése

A DVB-hez tartozó családtagok 998-ig DVB-S (Satellite): /2 GHz-es műholdas sávra, majdnem tetszőlegesen konfigurálható a különböző transzponder sávszélességekhez és teljesítményekhez. DVB-C (Cabel): A DVB-S kompatibilis kialakítása 8 MHz-es kábel csatornás átvitelre. DVB-T (Terrestrial): 6-7-8 MHz-es földi digitális műsorszórás számára. DVB-SMATV (Satellite Master Antenna Television): Kódolási rendszer a műholdas fejállomással rendelkező kisközösségi rendszerek számára. DVB-MVDS (Multipoint Video Distribution Systems): Sokpontos mikrohullámú műsorelosztás számára kidolgozott rendszer (40 GHz). A DVB-hez tartozó családtagok 998-ig DVB-SI (Service Information): A DVB ek számára kidolgozott rendszer, mely lehetővé teszi a nézőnek az eligazodást. DVB-TXT (Teletext): Fix formátumú teletext rendszer DVB specifikációja. DVB-CI (Common Interface): A feltételes hozzáférés és egyéb alkalmazások számára interfész specifikáció. DVB-CS (Common Scrambling Algorithm): A DVB rendszerekben használható titkosítási algoritmus specifikációja. Szolgáltatás indítás a világban: DVB-S : 995 DVB-C : 996 DVB-T : 998 A DVB műszaki háttere A hang és a kép kódolása: ISO/IEC MPEG - és -2, A transzport adatfolyamot kiegészíti újabb információkkal. MPEG-2: olyan kifinomult kompressziós struktúra, ami rugalmasan formálható a felhasználó igényeire. MPEG- audio II réteg: Pszicho-akusztikus elven alapuló bitsebesség csökkentés. "Közel" CD minőségű mono, sztereo, több nyelvű, több csatornás. MPEG-2 videó (MP@ML): Digitális műholdas műsorszórás Digital Video Broadcasting for Satellite (DVB-S) ITU-R 60 : kb. 6-9 Mbit/s (EDTV). PAL : kb. 3-6 Mbit/s (SDTV). Film anyagok : még kisebb bitsebességgel.

A rendszer specifikációt az EI EN 30042 számú szabványa tartalmazza, címe: Digital Broadcasting Systems for Television, Sound and Data Services; Framing structure, channel coding and modulation for /2 GHz satellite services Definiálja a digitális műholdas sok-programos, normál és nagyfelbontású műsorszórás modulációs és a csatornakódolási jellemzőit, mind az FSS (Fix Satellite Services), mind a BSS (Broadcast Satellite Services) sávokban. A kódolási rendszer elsősorban a DTH (Direct To Home) szolgáltatásra készült, azonban műsorelosztási célokra is alkalmazzák. Elsődleges szempont: "tetszőleges" transzponder sávszélességre történő adaptálhatóság. A modulációs rendszer bemenete az MPEG-2. Kimenet a KF QPSK jel. Adásoldalon a következő kódolási lépéseket kell megvalósítani: Transzport multiplex adaptáció. Energiaterítés (ál-véletlenné tétel). RS külső hibavédelem (outer coding). Konvolúciós átszövés. Konvolúciós belső hibavédelem (inner coding). Moduláció előtti alapsávi jelformálás. QPSK moduláció. A DVB-S vázlata A meghatározó alapparaméterek a következők: Videó Audió Adat Program MUX. pr. 2. pr. 3. pr. n. pr. Transzport MUX MPEG-2 forráskódolás és multiplexelés MUX adaptáció Belső hibavédelem Alapsávi jelformálás Külső hibavédelem Konvoluciós átszövés QPSK moduláció Uplink felé Műholdas csatorna adapter Műhold transzponder EIRP (Equivalent Isotropically Radiated Power), az adó nem-lineáris torzítása, a távolságból számítható szabadtéri csillapítás, a légkör csillapítása, a vevő jósága (gain/temperature: G/T), a vevő egyéb, az ideálistól eltérő paraméterei. Olyan modulációs módot kellett alkalmazni, amely a rosszabb jel-zajviszony mellett is megfelelő bit-hibaarányú vételt tesz lehetővé. A moduláció kvadratúra fázisbillentyűzés (Quadrature Phase Shift Keying: QPSK). Ami kis spektrum hatékonyságot eredményez, ez azonban csak másodlagos szempont.

A megfelelő bit-hibaarány biztosítása végett nagy hatékonyságú hibajavító kódolás. Két egymástól alapvetően eltérő tulajdonságú hibavédelmi eljárást (konvolúciós kódolás és Reed-Solomon blokk-kódolás) és egy hibaterítő un. konvolúciós átszövést alkalmaznak. Ezzel a bit és bájt hibák is javíthatók. Sőt az egymás melletti hosszú hibák is detektálhatók és javíthatók. Miközben a konvoluciós kódolás magas hatékonyságú transzponder sávszélesség adaptációt is lehetővé tesz. A teljes rendszer optimális a TDM elvű átvitelre, ahol egy vivőn több programot továbbítanak (MCPC: Multi Channel Per Carrier). De lehetséges a több-vivős FDM elvű átvitel is, ahol egy vivő csak egy program adatait hordozza (SCPC: Single Channel Per Carrier). -6-4 -2-0 -8-6 -4-6 -4-2 -0-8 -6-4 amplitúdó -2 0 +2 +4 +6 +8 +0 +2 +4 +6 Transzponder sávszélesség kiosztás MCPC módban MP amplitúdó -2 0 +2 +4 +6 +8 +0 +2 +4 +6 Transzponder sávszélesség kiosztás SCPC módban MP: Multi-Program egy vivő f(mhz) f(mhz) : Single-Program A hibavédelmi eljárás (FEC : Forward Error Correction) biztosítja, hogy küszöb feletti vivő-zajviszony esetén gyakorlatilag hibamentes vétel (Quasi Error Free; QEF) valósítható meg. QEF: maximum nem javított hiba műsor óra alatt. Ez a vevő MPEG-2 demultiplexer bemenetén 0 0 0 -es BER-t jelent. A pontos értéket a bitsebesség határozza meg. Pl. egy 4 Mbit/s-os program esetén az egy nem javított hiba 0,4 0 -es BER. Jelöljük Ru-val az adó oldalon a multiplexálás utáni hasznos bitsebességet, míg Rs-sel a szimbólum sebességet. A következő táblázat megadja egy-egy transzponder sávszélesség és szimbólum sebesség arány mellett alkalmazható hasznos bitsebességeket. A különböző hibavédelmi kódarányok alkalmazása esetén elérhető hasznos adatsebességek a különböző transzponder sávszélességek esetében BW (3dB) MHz 54 36 33 27 26 BW (db) MHz 48,6 32,4 29,7 24,3 23,4 RS (Mbaud) 42,2 28, 25,8 2, 20,3 Ru (/2) Mbit/s 38,9 25,9 23,8 9,4 8,7 Hibavédelmi kódarányok Ru (2/3) Mbit/s 5,8 34,6 3,7 25,9 25,0 Ru (3/4) Mbit/s 58,3 38,9 35,6 29,2 28, Ru (5/6) Mbit/s 64,8 43,2 39,6 32,4 3,2 Ru (7/8) Mbit/s 68,0 45,4 4,6 34,0 32,8

A táblázat egyes oszlopaiban szereplő mennyiségek között a következő összefüggések érvényesek: Rs = Bw/,28 (ez az érték transzponderenként változhat) Ru = 2 * Rs * r * (88/204) r a kódarány, 88/204 az RS kódolásból származó hasznos bitsebesség csökkenés, míg a 2-es a szimbólumonkénti 2 bitből (QPSK) származik. Az adás szimbólum sebessége (Rs)pontosan illeszthető az adott műhold transzponder sávszélességéhez. Ennek során mindig megtalálható az a maximális adatátviteli sebesség, amely mellett a transzponder sávszélesség csökkenés következtében fellépő jelminőség csökkenés elfogadható lesz. A csatornakódolás részletei Transzport adaptáció és spektrumterítés A bemeneti bitfolyam a fix hosszúságú csomagokból áll. Az ITU Rádió Szabályzási előírásaival összhangban és a megfelelő bináris átviteli tulajdonságok biztosítása érdekében az MPEG-2 bitfolyamot ál-véletlenné kell tenni. A keverést végző ál-véletlen bitfolyam generátora (PRBSG: Pseudo Random Bit Sequency Generator) 5 bites, lineáris, visszacsatolt shiftregiszter, melynek polinomja a következő: g + 4 5 ( x) = + x x A generátort minden 8. csomag elején újra kell indítani. g + 4 5 ( x) = + x x 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2 3 4 5 6 7 8 9 0 2 3 4 5 A PRBSG inicializálási időpontjának azonosítása végett minden 8. csomag szinkron bájtját bitenként invertálva ültetik be. XOR keverés engedélyezés AND tiszta/kevert adat bemenet XOR kevert/tiszta adat kimenet PRBS periódus (8 packet) SY 87 bájt SY 2 87 bájt SY 8 87 bájt SY 87 bájt Az álvéletlen jelet előállító/de felépítése A spektrumterítés periodicitása

Külső hibavédelmi kódolás (RS) A hibavédelem az MPEG-2 csomag struktúrán alapul. Minden csomagot egy a 255,239-es RS kód rövidítésével létrehozott 204,88-as RS blokk hibavédelemmel kell ellátni. Az így előállított 6 RS bájttal 8 bájt hiba javítható. Az RS lineáris blokk-kódolás. Ha a k szimbólumból álló üzenethez n szimbólumból álló kódszavakat generálunk, akkor a redundancia szimbólumok száma n-k. Jelöljük a kódszavak minimális Hamming távolságot dmin -nel, a javítható szimbólumok számát t-vel, akkor t a következő összefüggéssel számítható: = d min t 2 A kódokat három paraméterrel jellemezzük: a blokk hosszal (n), az üzenet szimbólumok blokkonkénti számával (k), a Hamming távolsággal (d). Így az RS kódok a következőképpen jelölhetők: RS(n,k,d) Az RS kódok maximális távolságú kódok: dmin = n-k+ A DVB-ben egy csomaghoz 6 (= n-k) redundancia bájtot generálunk, így a kódszavak 204 bájtosak lesznek. Így dmin = 7, míg a javítható szimbólumok száma: t = 8. Az RS kód kódaránya: rrs = k/n = 88/204 = 92%, csak 8% a többlet. Konvolúciós átszövés (interleaving) Az RS hibavédelem után a 2-es mélységű (2 az átszövési ágak száma) Forney-féle konvolúciós átszövés következik. A konvolúciós átszövés nem egy átviteli egység ( csomag) saját adat tartalmán belül történik. Hiszen az RS hibavédelem a blokkon belüli hibákat javítja ki. Alapparaméter a javítható bájtok száma. A hibajavítás szempontjából lényegtelen a hibák helye, de az is mindegy, hogy a bájtokban egy vagy több hibás bit van-e. Az átviteli úton keletkező egymás melletti hibák, ha a hibás bájtok száma egy kódolási egységen belül nem több mint nyolc, mindenféle egyéb eljárás nélkül is javítható lenne. A burst jellegű hibák azonban sokkal hosszabbak is lehetnek, mint az egy -en belül javítható 8 bájt. 2 3 4 5 6 7 8 9 0 Átviteli út Átszövés A Kódszó B Kódszó C Kódszó A B C A2 B2 C2 A3 B3 C3 A4 B4 C4 A5 B5 C5 A6 B6 C6 Burst hiba 2 3 4 5 6 7 8 9 0 Átszövés megszüntetése után A Kódszó B Kódszó C Kódszó Átszövés elve

packet bájtos bemenet DEMUX bájtonkénti továbbléptetéssel 0 2 3 szinkron bájt 7x bájt FIFO 7x2 bájt FIFO 7x3 bájt FIFO...... 7x bájt FIFO szinkron vezérlés MUX bájtonkénti továbbléptetéssel A DVB 2-es mélységű bájt alapú átszövése átszőtt packetek (k) (k-) (k-2) (k-3) (k-4) (k-5) 93. 2 0 93. 0 93. 0 93. 0 93. 0 93. 0 94. 3 94. 94. 94. 94. 94. 95. 4 2 95. 2 95. 2 95. 2 95. 2 95. 2 96. 5 3 96. 3 96. 3 96. 3 96. 3 96. 3 97. 6 4 97. 4 97. 4 97. 4 97. 4 97. 4 98. 7 5 98. 5 98. 5 98. 5 98. 5 98. 5 99. 8 6 99. 6 99. 6 99. 6 99. 6 99. 6 200. 9 7 200. 7 200. 7 200. 7 200. 7 200. 7 20. 20 8 20. 8 20. 8 20. 8 20. 8 20. 8 202. 2 9 202. 9 202. 9 202. 9 202. 9 202. 9 203. 22 0 203. 0 203. 0 203. 0 203. 0 203. 0 204. 23 204. 204. 204. 204. 204. (k-6) (k-7) (k-8) (k-9) (k-0) (k-) 93. 0 93. 0 93. 0 93. 0 93. 0 93. 0 94. 94. 94. 94. 94. 94. 95. 2 95. 2 95. 2 95. 2 95. 2 95. 2 96. 3 96. 3 96. 3 96. 3 96. 3 96. 3 97. 4 97. 4 97. 4 97. 4 97. 4 97. 4 98. 5 98. 5 98. 5 98. 5 98. 5 98. 5 99. 6 99. 6 99. 6 99. 6 99. 6 99. 6 200. 7 200. 7 200. 7 200. 7 200. 7 200. 7 20. 8 20. 8 20. 8 20. 8 20. 8 20. 8 202. 9 202. 9 202. 9 202. 9 202. 9 202. 9 203. 0 203. 0 203. 0 203. 0 203. 0 203. 0 204. 204. 204. 204. 204. 204. A hibavédett csomagok szimbólumait a csomag időnél hosszabb időre kell szétosztani, az átszőtt csomagok száma 2. A DVB-S-nél 2 egymás utáni kódolási egység adattartalmából képezzük az átviteli útra kerülő adatfolyamot. Így pl. egy teljes packet adat mennyiségű, az átviteli úton egymás mellett lévő (burst) hiba minimálisan 2 egymás utáni packetbe szóródik szét a vevőben. Javítható max. hibahossz kis elhanyagolással 2 x 8 = 96 bájt. Ha pl. az átviteli úton ennyi egymás melletti hiba keletkezik, a vételi oldalon a konvolúciós átszövés megszüntetése után, az eredetileg 96 egymás melletti bájt több mint 2 egymás utáni packetbe kerül, ahol az javítható, feltéve ha további hiba nincs a packetekben. Belső hibavédelmi kódolás A belső hibavédelmi eljárás a pontozott konvolúciós kódolás. Többféle pontozott konvolúciós kód alkalmazható. Valamennyire jellemző, hogy az anyakód /2 kódarányú, 7-es kényszerített mélységgel. A kényszerített mélység megadja, hogy a kimeneti bitfolyam a bemeneti bitfolyam hány egymás utáni bitjéből kerül kiszámításra. A DVB belső hibavédelmi eljárása során a kimenetet 6 előző és az aktuális bemenő bit alapján kell meghatározni az anyakód generátor polinomjának segítségével. Az anyakód /2-es kódaránya azt jelenti, hogy minden újabb bemenő bithez kettő kimenő bitet állítunk elő. (Számlálóban és a nevezőben az összetartozó, egyidejű bemenő és kimenő bitek száma található.)

G az X, G2 az Y kimenet generátor polinomja. adat bemenet mod 2 G=7 oktális X kimenet Az anyakód pontozása az a műveletet, amellyel kijelöljük azokat a biteket amelyeket ténylegesen továbbítani fogunk. Az /2-es kódarány esetében az anyakód-generátor által szolgáltatott valamennyi bitet továbbítjuk. Ezenkívül a 2/3, 3/4, 5/6 és 7/8 kódarányok alkalmazhatók. bit késlelt. 0 0 bit bit bit bit bit késlelt. késlelt. késlelt. késlelt. késlelt. 0 mod 2 0 G2=33 oktális Az anyakód-generátor felépítése Y kimenet kódarány Pontozó struktúra adási szekvencia /2 X: Y: X, Y I = X, Q = Y 2/3 X: 0 Y: X, Y, Y2, X3, Y3, Y4 I = X,Y2,Y3 Q = Y,X3,Y4 3/4 X: 0 Y: 0 X, Y, Y2, X3 I = X,Y2 Q = Y,X3 5/6 X: 0 0 Y: 0 0 X, Y, Y2, X3, Y4, X5 I = X,Y2,Y4 Q = Y,X3,X5 7/8 X: 0 0 0 0 Y: 0 0 X, Y, Y2, Y3, Y4, X5, Y6, X7 I = X,Y2,Y4,Y6 Q = Y,Y3,X5,X7 Adat bemenet A B D() Konvoluciósan kódolt adat Kommunikációs csatorna Visszaállított adatfolyam Adat kimenet X(i) D(i) I(i) Konvoluciós 3/4-es null-szimbólum RX(i) Viterbi Dc(i) Y(i) Q(i) pontozás beültetés RY(i) A B C D E C D X() Y() I(i)=X() Q(i)=Y() RX() RY() D(2) D(3) D(4) D(5) D(6) X(2) X(3) X(4) X(5) X(6) Y(2) Y(3) Y(4) Y(5) Y(6) I(i+)=Y(2) Q(i+)=X(3) I(i+2)=X(4) Q(i+2)=Y(4) I(i+3)=Y(5) Q(i+2)=X(6) null szi. RX(3) RX(4) null szi. RX(6) RY(2) null szi. RY(4) RY(5) null szi. E Dc() Dc(2) Dc(3) Dc(4) Dc(5) Dc(6) Pontozási struktúra a ¾-es kódarány mellett Spektrumformálás és moduláció A moduláció Gray leképzésű QPSK. A moduláció előtt az I és Q "biteket" a szabályozott szimbólumközi áthallás megvalósítása érdekében formálni kell. A spektrumformálásnak olyannak kell lennie, hogy a teljes átviteli úton az elemi jel amplitúdó spektruma a szimbólum jelzési frekvencia felére pontszimmetrikus legyen. Ha feltételezzük, hogy az I és Q jeleket szimbólum időnként ismétlődő dirac függvények jelképezik, akkor megoldásként az emelt koszinusz karakterisztikát alkalmazzák két részletben. Az emelt koszinusz karakterisztika gyökének megfelelő formálás az adóban és a vevőben is. A lekerekítési tényező: 35 %.

Az adó és a vevő oldali spektrumformáló amplitúdó átviteli karakterisztika (gyökös emelt-koszinusz) a következő: π f n f H ( f ) = + sin, ha... fn ( α) f f n ( + α) 2 2 2 fn α H ( f ),... ha... f f ( α) = n 2 A különböző spektrum formálások hatása az elemi jelalakra H ( f ) = 0,... ha.. f ahol... f n = 2T és... α = 0,35 s = f Rs 2 n ( + α) /2 H(f) αfn αfn I = Q=0 Q QPSK I =0 Q=0 I fn =Rs/2 frekvencia I = I =0 Q= Q= QPSK Gray leképzéssel (konstellációs diagram) DVB-S BER variánsok Digitális moduláció paraméterei. QEF döntő BER Viterbi előtt Viterbi De mi az ami mérhető? BER Viterbi után átszövés megszüntetése BER RS előtt R-S BER RS után BER(SNR)=BERVe BERVu BERRSe BERRSu 2 4 kb.,2 0 2 0 A BERRSu szinte mérhetetlen (-2 x E-)! BERVe vajon hogyan mérhető? Csak speciális mérő adatfolyammal! Az igazi választás a BERRSe=BERVu = 2 0 4 kb.0 Digitális modulációt alkalmazó rendszer alapparaméterei: Bit-hibaarány (BER: Bit Error Rate), RF szinten: vivő-zajviszony (CNR: Carrier to Noise Ratio). Alapsávban: jel-zajviszony (SNR: Signal To Noise Ratio). CNR: a modulált RF vivő teljesítményének és a modulált jel sávjába eső zajteljesítménynek a hányadosa. SNR: az alapsávi jel teljesítményének és az alapsávi jel sávjába eső zaj teljesítményének a hányadosa. BER: egy adott időintervallum alatt vett hibás és az eközben továbbított összes bitek aránya.

Digitális moduláció paraméterei 2. A digitális modulációs átviteli rendszerek az alkalmazott álvéletlen generátoros keverés miatt, elnyomott vivőjű modulációk, ezért a vivőteljesítmény megnevezés nem pontos. Elérhető interfészen mérni csak a CNR-t lehet. Az SNR-t csak berendezésen belül lehet mérni (számítani). RF jel CNR Alapsávi jelek RF tuner KF I ADC D döntő Q Jelteljesítmény változás Sávszélesség változás SNR hibavédelem BER RF bemenet CNR fcsat Viterbi BER 2 x döntő LPF Hangolt erősítő tuner SNR fb Csatorna korrekció Frekvencia szintézer Fázis korrekció VCO keverő Nyquist Nyquist KF erősítő AGC KF szűrő Digitális demodulátor, alapsávba konvertálás Órajel regenerálás IIC busz ADC DVB-S RF vevő és demodulátor tömbvázlata Eb/No - BER matematikai kapcsolata QPSK-ra Az elvi DVB-S BER produkció BER 0,0 5 6 7 8 9 0 2 3 Eb/No[dB] 0,00 0,000 E-05 E-06 E-07 E-08 E-09 E-0 C N elvi = v ES v 2 Eb E = = 2 N f N v N 0 B 0 b 0 C N elvi v ES v 2 Eb E = = = 2 N f N v N 0 B 0 b 0

órajel adat alapsávi fizikai interfész és szinkron szinkron invertálás és spektrum terítés kódarány vezérlés fizikai interfész QPSK demodulátor RF KF bemenet illesztő szűrő I Q Vivő és órajel regenerálás külső RS konvolúciós átszövő I=2 belső konvoluciós pontozott óra és szinkronjel-generátor vezérlés DVB-S felépítése belső Viterbi de szinkron konvolúciós átszövés megszüntetése Órajel és szinkronjel generátor kódarány vezérlő DVB-S vevő felépítése alapsávi jelformálás külső RS hiba de QPSK modulátor KF interfész műholdas uplink energiaterítés szinkron invertálás megszüntetése alapsávi fizikai interfész adat órajel DTH LNC Csatorna demodulátor Transzport demultiplexer Program kiválasztás feltételes hozzáférés vezérlése Műhold LNC Servive demux. felfedés SMATV LNC Videó Audió Adat CATV hang és kép moduláció DTTV LNC Integrated Receiver Decoder (IRD) Alapsávi videó kimenet Alapsávi audió kimenet Adat kimenet CVBS PAL Digitális műholdas műsorterjesztés vételi vázlata Kábeles digitális videó műsorszórás Digital Video Broadcasting-Cable (DVB-C) A digitális kábeles képműsor elosztás csatorna modulációs jellemzőit a következő szabvány tartalmazza: Digital Broadcasting Systems for Television, Sound and Data Services; Framing Structure, Channel Coding and Modulation for Cable Services: EN 300429. Kiindulás: MPEG-2. A következő modulációs lépéseket kell végrehajtani: transzport multiplex adaptáció, energiaterítés, RS hibavédelem, konvolúciós átszövés, bájt - szimbólum átalakítás, speciális differenciális kódolás, QAM moduláció. Megegyezik a DVB-S-nél ismertetettekkel

videó audió adat Program MUX A DVB-C felépítése. pr. 2. pr. 3. pr. n. pr. Transzport MUX MPEG-2 forráskódolás és multiplexelés MUX adaptáció bájt-szimbólum átalakítás differenciális kódolás RS hibavédelem konvoluciós átszövés QAM moduláció KF kimenet Kábelcsatorna adapter A küszöb feletti vivő-zaj viszony esetén gyakorlatilag hibamentes vétel (QEF) valósítható meg. 0 MPEG-2 demultiplexer bemenetén 0 0 -es BER-t jelent. Bájt-szimbólum átalakítás A bájt szervezésű adatokat az alkalmazott moduláció szimbólumai által hordozott számú bitre kell felbontani. A bontás MSB - LSB bitsorrendben történik. Legyen a modulációs szimbólumok által hordozott bitek száma: m (M-QAM, és m M = 2 ). A felbontás a következő összefüggés alapján történik: 8k=nxm, ahol k és n az adott m-hez kiszámítható. Pl. m = 5 (32-QAM) esetében k=5, n=8. Ennek megfelelően 5 bájt 40 bitjéből hozunk létre 8 db. 5 bites modulációs szimbólumot a 32-QAM-re. Differenciális kódolás A bájt-szimbólum átalakítás után a felső 2 bitet modulációs módtól függetlenül differenciálisan kódolják. átszövőtől 8 bájtszimbólum konverzió m=ld (M) M-QAM b(m-2),...b() b(m-) differenciális MSB kódolás Qk Ik leképzés A differenciális kódolás hatására az alsó bitek elhelyezkedése síknegyed független modulációs pontokat eredményez. MSB és b(m-) LSB bitek forgatása 00 0 0 +90 fok 0 +80 fok +270 fok A QAM leképzés Gray kódolású, azaz az I, Q síkon, minden szomszédos állapot csak egy kódolt bitben tér el egymástól. I Q Ik,Qk=,0 000 00 000 0000 00 0 00 000 000 00 000 0000 0000 000 0000 00000 000 00 0 00 0000 000 0000 0 000 00 0 00 0000 Ik,Qk=, 000 00 000 64-QAM Im(z) 00000 0000 000 0000 0000 000 00 000 00000 0000 000 0000 000000 00000 0000 00000 Re(z) 00000 0000 000 0000 0000 000 00 000 000 00 0 00 0000 Ik,Qk=0,0 000 00 000 Ik,Qk=0, Konstellációs diagram 64-QAM-re

A moduláció előtt az I és Q jeleket négyzetgyök emelkedésű koszinusz karakterisztikával spektrum formálni kell. A lekerekítési tényező: 5 %. Az átviteli karakterisztika a következő: fn f 2 π H( f ) = + sin, ha... fn( α) f fn( + α) 2 2 2fn α v H ( f ) = 0,... ha.. f fn( + α), ahol... fn = =, és... α = 0,5 2T 2 H( f ) =,... ha... f f n ( α) Spektrum formálás /2 H(f) αfn αfn fn =Rs/2 frekvencia modulációs mód 256-QAM 64-QAM 6-QAM 6-QAM 32-QAM Bitsebesség és az elfoglalt sávszélesség Néhány kódolási példa elfoglalt sávszélesség 7,92 MHz 7,92 MHz 7,86 MHz 4,00 MHz 2,00 MHz szimbólum sebesség (Rs) 6,89 Mbaud 6,89 Mbaud 6,84 Mbaud 3,48 Mbaud,74 Mbaud Rrs = Rs * ld(m) adatsebesség az RS után (Rrs) 55,2 Mbit/s 4,34 Mbit/s 27,34 Mbit/s 3,92 Mbit/s 8,70 Mbit/s hasznos adat sebesség (Ru) 50,8 Mbit/s 38, Mbit/s 25,2 Mbit/s 2,8 Mbit/s 8,0 Mbit/s Ru = Rrs *(88/204) = Rs * ld(m) * (88/204) Csatorna sávszélesség 54 MHz 46 MHz 40 MHz 36 MHz 33 MHz 30 MHz 27 MHz 26 MHz Adat átviteli sebesség 42,5 Mbaud 36,2 Mbaud 3,5 Mbaud 28,3 Mbaud 26,0 Mbaud 23,6 Mbaud 2,3 Mbaud 20,5 Mbaud 6-QAM 32-QAM 64-QAM Adatátviteli sebesség (Mbit/s), Kódarány /2 2/3 3/4 5/6 7/8 39, 52,2 58,8 65,3 68,5 39,2 33,4 44,5 50,0 55,6 58,4 29,0 26, 24,0 2,7 9,6 8,9 38,7 34,8 3,9 29,0 26,2 25,2 43,5 39, 35,9 32,6 29,4 28,3 48,4 43,5 39,9 36,2 32,7 3,5 50,8 45,6 4,9 38, 34,4 33, 256-QAM QPSK, 6-QAM és 64-QAM esetén a BER és az SNR kapcsolata QEF Műholdas és kábeles átvitel bitsebesség kompatibilitása

MPEG-2 transzport stream Alapsávi illesztő és szinkronizálás RF fizikai interfész és QAM demodulátor I Q Szinkron invertálás és spektrumterítés Illesztett szűrő és kiegyenlítő Kábel fejállomás 8 RS kóder 8 Konvolúciós 8 m m Bájt- Differencális (204,88) átszövő szimbólum konverzió I=2 Kábel IRD Órajel és szinkron generátor m Differenciális m 8 Konvolúciós 8 8 Szimbólumbájt kódolás átszövés RS megszüntetése megszüntetése konverzió Vivő, órajel és szinkron visszaállítás Alapsávi formálás Szinkron invertálás és spektrumterítés megszüntetés I QAM moduláció és fizikai interfész Q Adat Alapsávi illesztő fizikai Órajel interfész Jelfeldolgozás kábelhálózat fejállomáson műholdas KF bemenet KF interfész QPSK demodulátor belső hiba szinkron dekódolás átszövés vissza külső hiba energiaterítés vissza szinkron invertálás MPEG-2 interfész Vivő, órajel kinyerés szinkron generátor bitsebesség vezérlés Helyi programforrás multiplexálási felülete RF kábel kimenet RF interfész QAM modulátor differenciális kódolás M-szintű szimbólum előállítás bájt átszövés külső hiba energiaterítés szinkron invertálás MPEG-2 interfész