(по цифровому вещанию) Dvorkovich_V_Cifrovye_videoinformacionnye_sistemy

Глава 20. Системы модуляции и сигнального кодирования информации

Принцип выделения величины частотного смещения аналогичен приведенному выше [7.42, 7.43]. Структурная схема обработки сигнала подобна приведенной на рис. 20.18. Однако на вход схемы подается сигнал, состоящий только из пилотных несущих, выделяемых с использованием схемы БПФ и преобразуемых в последовательность дискретных отсчетов путем ОБПФ.

7.1.Кларк Дж., Кейн Дж. Кодирование с исправлением ошибок в системах цифровой связи / Пер. с англ. под ред. Б.С. Цыбакова. М.: Радио и связь, 1987. 392 с.

7.2.К. Шеннон. Работы по теории информации и кибернетики/ Под ред. Р.Л. Добрушина, О.Б. Лупанова. М.: Иностранная литература, 1963. 829 с.

7.3.Финк Л.М. Теория передачи дискретных сообщений. 1970.

7.4.Галлагер Р. Теория информации и надежная связь. М.: Наука, 1974.

7.5.Золотарев В.В., Овечкин Г.В. Помехоустойчивое кодирование. Методы и алгоритмы: Справочник. М.: Горячая линия-Телеком, 2004. 126 с.

7.6.Вернер М. Основы кодирования: Учебник для вузов. М.: Техносфера, 2006. 288 с.

7.7.Мак-Вильямс Ф.Дж., Слоен Н.Дж.А. Теория кодов, исправляющих ошибки. М.: Связь, 1979. 744 с.

7.8.Блейхут Р. Теория и практика кодов, контролирующих ошибки. М.: Мир, 1986.

7.9.Морелос-Сарагоса Р. Искусство помехоустойчивого кодирования. Методы, алгоритмы, применение. М.: Техносфера, 2006. 320 с.

7.10.Ипатов В. Широкополосные системы и кодовое разделение сигналов.

7.11.Скляр Б. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. 2-е изд./ Пер. с англ. М.: Издательский дом «Вильямс», 2003. 1104 с.

7.12.Odenwalder J.P. Optimal Decoding of Convolutional Codes. Ph. D. dissertation, University of California. Los Angeles, 1970.

7.13.Curry S.J. Selection of Convolutional Codes Having Large Free Distence. Ph. D. dissertation, University of California. Los Angeles, 1971.

7.14.Larsen K.J. Short Convolutional Codes With Maximum Free Distence for Rates 1/2, 1/3, and 1/4// IEEE Inf. Theory. Vol. IT19. 1973. N 3. 1973, p. 371–372.

7.15.Viterbi A.J. and Omura J.K. Principles of Digital Communication and Coding. McGrow-Hill Book Company, New York, 1979.

7.16.Шлома А.М., Бакулин М.Г., Крейнделин В.Б., Шумов А.П. Новые технологии в системах мобильной Радиосвязи/ Под ред. Шломы А.М. 2005. 455 с.

7.17.Berrou C., Glavieux A. and Thitimajshima P. «Near Shannon limit error– correcting coding and decoding: turbo–codes». ICC 1993., Geneva, Switzerland, p. 1064-1070. May, 1993.

7.18.Bahl L.R., J.Cocke J., F. Jelinek F., J. Raviv J. Optimal Decoding of Linear Codes for Minimizing Symbol Error Rate// IEEE Transactions on Information Theory. Vol. 20, p. 284-287. March, 1974.

Литература к части VII

7.19.Шлома А.М., Бакулин М.Г., Крейнделин В.Б., Шумов А.П. Новые алгоритмы формирования и обработки сигналов системах подвижной связи. М.: Горячая линия — Телеком, 2008. 344 с.

7.20.Benedetto S., G. Montorsi G. Serial concatenation of block and convolutional codes// Electronic Letters. Vol. 32, p. 887–888. May 9th, 1996.

7.21.Valenti M.C. «Iterative Detection and Decoding for Wireless Communications»: PhD Dissertation. Univ. of Virginia. July, 1999.

7.22.Hagenauer Joachim, Elke O er Elke, and Lutz Papke Lutz. «Iterative Decoding of Binary Block and Convolutional Codes»// IEEE Transactions on Information Theory. Vol. 42. N. 2. March, 1996.

7.23.AHA Application Note. Primer: Turbo Product Codes. http://www.aha.com

7.24.David Williams. Turbo Product Code FEC Contribution: Advanced Hardware Architectures. Project // IEEE 802.16 Broadband Wireless Access Working Group. June, 2000.

7.25.Gallager R.G. «Low-density parity-check codes». Cambridge, MA: M.I.T. Press, 1963.

7.26.Tanner R.M. «A recursive approach to low complexity codes»// IEEE Trans. Info. Theory. Vol. IT-27, N.5, p. 533-547. Sept., 1981.

7.27.MacKay D.J.C., Neal R.M. «Near Shannon limit performance of low density parity check codes». Electronics Letterrs, 32(18):1645-1646. August, 1996.

7.28.Ryan W.E, Lin S. «Channel codes. Classical and modern». Cambridge, University Press, 2009.

7.29.Jin H., Khandecar A. and McEliece R. Irregular repeat-accumulate codes. Proc. 2nd. Int. Sump. On Turbo Codes and Related Topics, Brest, France, Sept. 2000. p. 1–8.

7.30.Frame structure channel coding and modulation for a second generation digital terrestrial television broadcasting system (DVB-T2), DVB Document A122, 2008.

7.31.Kienle F., Brack T., Wehn N. «A synthesizable IP Core for DVB-S2 LDPC Code Decoding»// IEEE Conference on Design Automation and Test Europe (DATE). 2005.

7.32.Zhang J., Fossorier Marc P.C. «A modified weighted bit-flip decoding of lowdensity parity-check codes»// IEEE Communication Letters. Vol. 8. N. 3. March, 2004.

7.33.Fossorier M.P.C., Mihaljevic M., H.Imai H. «Reduced complexity iterative decoding of low density parity check codes based on belief propagation»// IEEE Trans. on Comm. Vol. 47. N. 5, p. 673-680. May, 1999.

7.34.Зубарев Ю.Б., Кривошеев М.И., Красносельский И.Н. Цифровое телевизионное вещание. Основы, методы, системы. М.: НИИР, 2001.

7.35.Волков Л.Н., Немировский М.С., Шинаков Ю.С. Системы цифровой радиосвязи: базовые методы и Характеристики: Учеб. пособие. М.: Эко-Трендз, 2005.

20.3. Алгоритмы синхронизации OFDM-сигналов в приемных устройствах

7.36.Вишневский В.М., Портной С.Л., Шахнович И.В. Энциклопедия WiMAX. Путь к 4G. М.: Техносфера, 2009.

7.37.Цимер Р., Петерсон Р. Цифровая связь/ Пер. с англ. М.: Техносфера, 1989.

7.38.http://allfpga.com/wiki/OFDM

7.39.http://allfpga.com/wiki/ Математическое описание OFDM

7.40.Ahmad R.S. Bahai, Burton R. Salzberg, Mustafa Ergen. Multi-carrier digital communications: theory and applications of OFDM. http://www.shelfari.com/books/1386824/Multi-carrier-Digital-Communications- Theory-And-Applications-Of-

7.41.ITU-R Recommedation BT.1306-1. Error Correction, Data Framing Modulation and Emission Metods for Digital Terrestrial Television Broadcasting

7.42.Landstr¨om D. Synchronization in OFDM Systems. Lund University/ Departament of Applied Electronics, 1999.

7.43.Hanzo L., Keller T. OFDM and MC-CDMA. A Primer// IEEE Press. Communication Society, Sponsor John&Sons, Ltd, 2006.

Основопологающим фактором разработки и внедрения видеоинформационных систем является их стандартизация, необходимая для производителей соответствующей аппаратуры, разработчиков сетей вещания, формирователей контента, провайдеров и конечных пользователей.

Стандартизацией телекоммуникационных систем занимается работающий под эгидой ООН Международный союз электросвязи МСЭ (ITU — International Telecommunications Union), являющийся межправительственной организацией и состоящий из трех секторов:

–радиосвязи (ITU-R, ITU Radiocommunication Sector), играет важнейшую роль в глобальном управлении использованием радиочастотного спектра и орбит спутников;

–стандартизации телекоммуникаций (ITU-T, ITU Telecommunication Standartization Sector), разрабатывает Рекомендации, являющиеся определяющими элементами инфраструктуры информационно-коммуникационных технологий и охватывающие все вопросы — от функциональных возможностей базовой сети и широкополосной связи до услуг последующих поколений, например IPTV;

20.3. Алгоритмы синхронизации OFDM-сигналов в приемных устройствах

–развития (ITU-D, ITU Telecommunications Development Sector) — новый сектор, созданный в 1989 году на базе Бюро телекоммуникационных исследований, рассматривает многочисленные аспекты расширения доступа к информационно-коммуникационным технологиям (ИКТ) и преодоления «цифрового разрыва».

Важную роль в утверждении международных стандартов играет Международная организация по стандартизации (ISO — International Organization for Standardization) — неправительственный орган, включающий сеть институтов стандартизации из 148 стран. ISO успешно работает в области стандартизации телекоммуникационных систем при плотном сотрудничестве с Международной электротехнической комиссией МЭК (IEC — International Electrotechnical Commission). ISO и IEC используют единую систему нумерации стандартов, и в обозначениях ряда стандартов зачастую фигурируют названия обеих организаций.

Следует отметить, что технической проработкой будущих стандартов в области телекоммуникаций занимаются национальные и межнациональные организации:

–Европейский институт стандартизации по телекоммуникациям (ETSI — European Telecommunications Standards Institute);

–Европейская конференция почтовых и телекоммуникационных ведомств (Conference of European Postal and Telecommunication Administrations — CEPT);

–Американский национальный институт стандартов (ANSI — American National Standards Institute);

–Японская ассоциация стандартов (JESA — Japanese Engineering Standards Association);

–Министерство почт и телекоммуникаций Великобритании (MPT — Ministry of Post and Telecommunications);

–Ассоциация электронной промышленности США (EIA — Electronics Industries Association);

–Институт инженеров по электротехнике и электронике США (IEEE — Institute of Electrical and Electronics Engineers) и др.

Следует отметить, что членами IEEE являются ANSI и ISO. Как правило, разработанные IEEE стандарты утверждаются ISO либо ITU.

В Росии Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии (РОССТАНДАРТ) организует экспертизу проектов национальных стандартов, разрабатываемых отраслевыми институтами. По мере интеграции с мировым телекоммуникационным сообществом отечественные стандарты должны играть все большую роль в повышении эффективности систем и сетей вещания и связи.

Наиболее удачной попыткой стандартизовать протоколы обмена информацией является так называемая модель взаимодействия открытых систем (MBOC, OSI — Open System Interconnection), разработанная и утвержденная ISO. В соответствии с Рекомендацией ITU-T X.200 эта модель подразделяет протоколы взаимодействия систем на семь уровней — физический, канальный, сетевой, транспортный, сеансовый, представительский и прикладной [8.1–8.3].

Физический уровень (Physical, Layer 1) определяет электрические и механические характеристики подключения к физическим каналам связи и процедуры передачи потоков битов между его двумя узлами.

Введение

Основными функциями физического уровня являются:

–создание и прекращение работы каналов связи;

–эффективное распределение коммуникационных ресурсов между пользователями;

–модуляции или иные преобразования цифровых данных и соответствующих сигналов, передаваемых по каналам связи.

Канальный уровень, или уровень звена данных (Data Link, Layer 2), отвечает за упаковку информации в кадры определенной длины, формирование контрольных сумм и проверку содержимого кадров после их приема, а также возможную повторную передачу неподтвержденных кадров. Этот уровень реализует функциональные и процедурные операции, обеспечивающие передачу данных между сетевыми организациями в зависимости от архитектуры используемой сети.

Сетевой, или пакетный, уровень (Network, Layer 3) формирует сетевые адреса пакетов, управляет потоками, адресацией, маршрутизацией, организацией

иподдержанием транспортных соединений. Сетевой уровень обеспечивает функциональные и процедурные средства передачи последовательностей данных из узла источника информации в одной сети к узлу назначения в другой сети, сохраняя при этом качество услуг. Сетевой уровень выполняет функцию маршрутизации передаваемой информации, а также может выполнять фрагментацию

иповторную ее сборку.

Транспортный уровень (Transport, Layer 4) предназначен для трансляции потоков данных от передатчика (одного порта) через сколь угодно сложную среду передачи к приемнику (другому порту, где практически завершаются операции транспортировки данных и начинаются вычислительные процессы). Он обеспечивает прозрачную и надежную передачу данных между конечными пользователями, реализуя надежную передачу данных услуг, контроль достоверности данной связи через управление потоками данных. Транспортный уровень также обеспечивает подтверждение успешной передачи данных и отправляет следующие данные, если нет ошибки.

Сеансовый уровень (Session, Layer 5) обеспечивает организацию, поддержание

иокончание логической связи между прикладными процессами. Он устанавливает и завершает соединение между локальным и удаленным приложениями, реализует полнодуплексную, полудуплексную или симплексную систему связи, а также определяет необходимость перезапуска процедур.

Уровень представления (Presentation, Layer 6) преобразует форматы данных

икоманд в форму, удобную для используемой прикладной программы. Этот слой обеспечивает независимость от формы представления данных (например, шифрования) путем преобразования сетевых форматов.

Прикладной уровень (Application, Layer 7) характеризует процесс обработки информации, определяя тем самым работу прикладной программы. На этом уровне пользователь непосредственно использует программные приложения, они выходят за рамки модели OSI.

Глава 21. Стандарты цифрового телевизионного вещания

Таблица 21.1. Стандарты цифрового телевизионного вещания

Стандарт американского цифрового телевизионного вещания, утвержденный Федеральной комиссией по связи США (FCC — Federal Communications Commission) в 1996 году, был ориентирован на переход к телевидению высокой четкости.

Cемейство стандартов цифрового телевидения, разработанное консорциумом DVB (Digital Video Broadcasting), стандартизировано Европейским институтом телекоммуникационных стандартов (ETSI).

Эти стандарты охватывают все уровни модели взаимодействия открытых систем OSI с разной степенью детализации для различных способов передачи цифрового сигнала: наземного (фиксированного и мобильного), спутникового, кабельного (как классического, так и IPTV). На более высоких уровнях OSI стандартизируются системы условного доступа, способы организации информации для передачи в среде IP, различные метаданные и др.

Стандарты DVB, как и остальные стандарты цифрового телевидения, в высокой степени связаны со стандартами MPEG-2 и MPEG-4, которые определяют тип используемого транспорта и способы кодирования изображений и звука в цифровом телевидении.

21.1. Стандарт цифрового телевидения ATSC

Стандарты DVB, которые приняты ETSI, подразделяются на несколько групп: EN — обязательные стандарты, TS — технические спецификации (неполный предварительный стандарт), TR — рекомендации (техническиие отчеты), необязательные для исполнения.

Стандарты цифрового телевидения DVB делятся на группы по сфере применения. Каждая группа имеет сокращенное название с префиксом DVB-, например, DVB-DATA — группа стандартов, посвященная передаче данных по сетям цифрового телевидения.

Стандарт американского цифрового телевидения ATSC, разработанный Комитетом перспективных систем телевидения (Advanced Тelevision Systems Committee), предусматривал замену системы аналогового телевизионного вещания NTSC [8.5–8.9]. В документе ITU-R [8.10] этот стандарт обозначен как «система А».

Главным направлением цифрового вещания в США был полный переход к телевидению высокой четкости (HDTV, High Definition Television) с новым качеством изображений на экране широкоформатного телевизора, отношением ширины экрана к высоте 16:9 и числом активных строк 1080. При этом HDTVпрограммы сопровождаются высококачественной звуковой системой Dolby AC-3 5.1 (пять основных звуковых каналов и один дополнительный низкочастотный канал).

Однако стандарт ATSC предусматривает возможность передачи цифровых программ в различных форматах с использованием как прогрессивной (p, Progresive), так и чересстрочной (i, Interlaced) «американских» разверток (табл. 21.2).

Таблица 21.2. Форматы изображений стандарта ATSC для частот развертки: 60(59,94)/30(29,97)/24(23,976) Гц

Стандартом также предусмотрены форматы изображений для «европейских» частот развертки (табл. 21.3).

Таблица 21.3. Форматы изображений стандарта ATSC для частот развертки 50/25 Гц