Digitální televizní a rozhlasové systémy (MDTV)
Laboratorní úloha č. 9
Mobilní digitální televize (DVB-H/SH) a standardy DVB druhé generace (DVB-S2/C2/T2) Účelem této laboratorní úlohy je získat přehled o blocích, ze kterých se sestává kanálový kodér/dekodér a modulátor/demodulátor v systémech DVB-H/SH a DVB-S2/C2/T2. Při simulovaných přenosech je zkoumána bitová chybovost přenosu BER před a po Viterbiho dekódování (DVB-H), po turbo dekódování (DVB-SH) a před a po LDPC dekódování (DVB-S2/C2/T2). To poskytuje názornou představu o vlivu jednotlivých funkčních bloků a jejich nastavení na výslednou chybovost přenosu jak u mobilní digitální televize (DVB-H/SH) tak u digitální televize druhé generace (DVB-S2/C2/T2).
Teoretický úvod Standard DVB-H Systém DVB-H (Digital Video Broadcasting –Handheld) reprezentuje perspektivní směr vývoje mobilní digitální televize navržený konsorciem DVB a standardizovaný ETSI (European Telecommunications Standards Institue). Je zaměřen na možnost příjmu digitální televize na mobilních telefonech nebo příručním osobním počítači PDA (Personal Digital Assistent). Standard DVB-H byl původně navržen jako doplněk standardu DVB-T (Terrestrial), poskytující dodatečné protichybové zabezpečení MPE-FEC (Multi Protocol Encapsulation Forward Error Correction) a tím usnadňující příjem v nepříznivých podmínkách (uvnitř budov, za jízdy apod.). Pro přizpůsobení vysílání přenosovým podmínkám (vícecestné šíření bez a s Dopplerovým posuvem) a potřebám provozovatele vysílání disponuje systém DVB-H rozsáhlými možnostmi nastavení:
3 možnosti modulace (QPSK, 16QAM, 64QAM) 5 rozdílných kódových poměrů FEC (1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8) 4 možnosti ochranného intervalu (1/32, 1/16, 1/8, 1/4) 3 módy OFDM nosných 2k (1705), 4k (3409) a 8k (6817) 3 použitelné šířky kanálu (8, 7, 6, 5) MHz hierarchická / nehierarchická modulace „klasické“ prokládání / hloubkové (In-Depth) prokládání.
Blokový diagram kodéru a modulátoru DVB-H je na Obr. 1. Kodér se skládá z bloků vnějšího protichybového zabezpečení, provedeného Reed-Solomonovým kodérem (na úrovni MPE-FEC), vnějšího prokládání na bytové úrovni, vnitřního protichybového zabezpečení (Inner Coder), využívajícího konvoluční kodér s možností zúžení kódového poměru pomocí vytečkování a vnitřního prokladače na bitové a symbolové úrovni. Tyto čtyři bloky zajišťují ochranu před chybami přenosu. Úkolem prokládání je eliminace shlukových chyb.
-1-
Obr. 1: Základní blokový diagram kodéru a modulátoru podle standardu DVB-H
Obr. 2: Hlavní okno aplikace pro simulaci přenosu DVB-H Tyto čtyři bloky zajišťují ochranu před chybami přenosu. Úkolem prokládání je eliminace shlukových chyb. Na Obr. 2 je hlavní okno aplikace, umožňující simulace přenosu signálu ve standardu DVB-H. Aplikace obsahuje bloky kodéru a modulátoru z Obr. 1, odpovídající svou strukturou přesně standardu DVB-H. Aplikace neumožňuje nastavení možností hiereachické modulace a hloubkového prokládání. Součásti aplikace je simulátor přenosového kanálu a bloky demodulátoru a dekodéru, zajišťující demodulaci a dekódování přijatého signálu, stejně jako provedení chybových korekcí a výpočtu bitových chybovostí BER (před a po Viterbiho dekódování) a MER (Modulation Error Ratio). Ve oknech na pravé straně jsou zobrazené konstelační diagramy právě proběhlé simulace. Aplikace navíc obsahuje možnost zobrazit OFDM spektrum signálu (před a po přijetí přenosovým kanálem).
-2-
Standard DVB-SH Systém DVB-SH (Digital Video Broadcasting – Satelite to Handheld) reprezentuje nenovější směr vývoje mobilní digitální televize navržený konsorciem DVB a standardizovaný ETSI. Standard DVB-SH označuje přenosový systém pro doručení obrazu, zvuku a datových služeb na malá přenosná zařízení, jako jsou mobilní terminály a zařízení typu PDA a iPod (Portable Media Player) v pásmech S (kmitočty pod 3GHz, typicky kolem 2.2GHz). DVB-SH byl původně navržen jako nadstavba standardu DVB-H, umožňující odstranit jeho nedostatky (hlavně problémy v mobilních sítích a pokrytí vzdálených oblastí). Jedním z hlavních inovací u standardu DVB-SH je v protichybové zabezpečení. Jako FEC se používají 3GPP2 (3rd Generation Partnership Project 2) turbo kódy. Specifikace DVB-SH vedle modulace OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) – označením DVBSH-A uvádí dále nové přenosové schéma, a to DVB-SH-B, používající TDM (Time Division Multiplexing). Tato schéma se používá právě pro satelitní přenos. Pro přizpůsobení vysílání přenosovým podmínkám (vícecestné šíření bez a s Dopplerovým posuvem) a potřebám provozovatele vysílání disponuje systém DVB-SH rozsáhlými možnostmi nastavení:
3 možnosti modulace (QPSK, 8PSK, 16APSK, 16QAM) 8 rozdílných kódových poměrů FEC (1/5, 2/9, 1/4, 2/7, 1/3, 2/5, 1/2, 2/3) 4 možnosti ochranného intervalu (1/32, 1/16, 1/8, 1/4) 4 módy OFDM nosných 1k (853), 2k (1705), 4k (3409) a 8k (6817) a mód TDM 3 použitelné šířky kanálu (8, 7, 6, 5, 1.7) MHz hierarchická / nehierarchická modulace.
Obr. 3: Základní blokový diagram kodéru a modulátoru podle standardu DVB-SH
-3-
Obr. 4: Hlavní okno aplikace pro simulaci přenosu DVB-SH Blokový diagram kodéru a modulátoru DVB-SH je na Obr. 3. Kodér se skládá z bloků protichybového zabezpečení, provedeného turbo kodérem, vnějšího kanálového prokládání na bitové a symbolové úrovni. Tyto tři bloky zajišťují ochranu před chybami přenosu. Díky použití turbo kódování dochází k vysokému zabezpečení pozemního a satelitního mobilního příjmu. Po protichybového zabezpečení závisí další zpracování signálu na zvoleném módu vysílání, tzv. dle DVB-SH-A (OFDM mód přenosu) nebo DVB-SH-B (TDM mód přenosu). Standard, podobně jako DVB-H, nedefinuje požadavky na dekodér a demodulátor. Nechává tak jeho řešení na výrobcích koncových zařízení (mobilní terminály). Je však zřejmé, že se bude skládat z bloků provádějících opačné operace než modulátor, které budou rozšířeny o bloky zajišťující synchronizaci a korekci přijímaného signálu. Na Obr. 4 je hlavní okno aplikace, umožňující simulace přenosu signálu ve standardu DVB-SH. Aplikace obsahuje bloky kodéru a modulátoru z Obr. 3, odpovídající svou strukturou standardu DVB-SH-A/B. Aplikace neumožňuje nastavení možnosti hiereachické modulace. Součástí aplikace je simulátor přenosového kanálu a bloky demodulátoru a dekodéru, zajišťující demodulaci a dekódování přijatého signálu, stejně jako provedení chybových korekcí a výpočtu bitových chybovostí BER (po turbo dekódování) a MER. V okně na pravé straně je zobrazené konstelační diagram právě proběhlé simulace.
Standard DVB-S2 Standard DVB-S2 (Satelite 2nd Generation) je druhou generací standardu DVB-S (Satellite) pro družicové vysílání vyvinuté projektem DVB v roce 2003 a ratifikován ETSI v roce 2005. Vyšel z hlavního požadavku zvýšení přenosové účinnosti komunikačního kanálu, za použití zlepšeného zdrojového i kanálového kódování. Toto bylo dosaženo aplikací nové komprimační metody MPEG-4 AVC (Advanced Video Coding) a účinnou kombinací LDPC (Low-Density Parity Check) a BCH (Bose-Chaudhuri-Hocquenghem) kódů.
-4-
Obr. 5: Základní blokový diagram kodéru a modulátoru podle standardu DVB-S2
Obr. 6: Hlavní okno aplikace pro simulaci přenosu DVB-S2 Standard DVB-S2 dohromady používá tři významné stupně pro zabezpečení signálu: vnější kódování (BCH), vnitřní kódování (LDPC) a bitové prokládání. Další novinku je počet modulačních metod, kromě QPSK je zde použita i 8PSK, 16APSK nebo 32APSK. Systém DVB-S2 reprezentuje nenovější směr vývoje satelitní digitální televize, který se nejvíce orientuje na HDTV (High Definition Television) vysílání. Systém DVB-S2 není zpětně kompatibilní se systémem DVB-S. Pro přizpůsobení vysílání přenosovým podmínkám (satelitní kanál) a potřebám provozovatele vysílání, disponuje systém DVB-SH rozsáhlými možnostmi nastavení: • 4 možnosti modulace (QPSK, 8PSK, 16APSK, 32APSK) • 11 rozdílných kódových poměrů FEC (1/4, 1/3, 2/5, 1/2, 3/5, 2/3, 3/4, 4/5, 5/6, 8/9, 9/10) • 3 různé hodnoty „rolloff“ faktoru (0.35, 0.25, 0.20) • 3 různé kmitočtové pásma (VHF, UHF, SHF). Blokový diagram kodéru a modulátoru DVB-S2 je na Obr. 5. Kodér se skládá z bloků protichybového zabezpečení, provedeného BCH a LDPC enkodérem a bitovým prokladačem. Tyto tři bloky zajišťují ochranu před chybami přenosu. Díky použití kombinace kódů BCH+LDPC dochází k vysokému zabezpečení satelitního TV příjmu. Na Obr. 6 je hlavní okno aplikace, umožňující simulace přenosu signálu ve standardu DVB-SH. Aplikace obsahuje bloky kodéru a modulátoru z Obr. 3, odpovídající svou strukturou standardu DVB-S2. Aplikace umožňuje volit nastavení tzv. FECrámců dle použitého kódového poměru. Součásti aplikace je simulátor přenosového kanálu (v případě
-5-
DVB-S2 jen AWGN kanál), dále pak bloky demodulátoru a dekodéru, zajišťující demodulaci a dekódování přijatého signálu, stejně jako provedení chybových korekcí a výpočtu bitových chybovostí BER (před a po LDPC dekódování). V odpovídajících oknech (dolní část aplikace) jsou zobrazené konstelační diagramy právě proběhlé simulace.
Standard DVB-C2 Standard DVB-C2 (Cable 2nd Generation) představuje druhou generaci digitální kabelové televize standardu DVB-C (Cable), který byl vyvinut již v roce 1994. Specifikace DVB-C2 byly schváleny v roce 2009 projektem DVB a o rok později byly definovány normou ETSI. Standard DVB-C2 je tak „nejnovějším“ zástupcem druhé generace digitálního vysílání. Systém je určen především pro nové služby, jako VOD (Video on Demand) a vysílání ve vysokém rozlišení HDTV. Systém DVB-C2 oproti DVB-C disponuje širokou nabídkou nastavitelných parametrů pro vysílání a robustní ochranou proti chybám při přenosu. Stejně, jako u DVB-S2, i zde se používá účinná kombinace kódů BCH-LDPC. Významnou novinku v systému DVB-C2 je použití přenosové techniky OFDM. Standard DVB-C2 není zpětně kompatibilní se standardem DVB-C. Pro přizpůsobení vysílání přenosovým podmínkám a potřebám provozovatele vysílání, disponuje systém DVB-C2 rozsáhlými možnostmi nastavení: • • • • •
5 možnosti modulace (16QAM, 64QAM, 256QAM, 1024QAM, 4096QAM) 6 rozdílných kódových poměrů FEC (2/3, 3/4, 4/5, 5/6, 8/9, 9/10) 2 možnosti ochranného intervalu (1/64, 1/128) 1 mód OFDM nosných 4k (3409) 2 použitelné šířky kanálu (8, 6) MHz.
Blokový diagram kodéru a modulátoru DVB-C2 je na Obr. 7. Kodér se skládá z bloků protichybového zabezpečení, provedeného BCH a LDPC kodérem a časovým a frekvenčním prokladačem. Tyto čtyři bloky zajišťují ochranu před chybami přenosu. Díky použití kombinací kódů BCH+LDPC dochází k vysokému zabezpečení příjmu kabelové digitální TV. Na Obr. 8 je hlavní okno aplikace, umožňující simulace přenosu signálu ve standardu DVB-C2. Aplikace obsahuje bloky kodéru a modulátoru z Obr. 7, odpovídající svou strukturou standardu DVB-C2. Aplikace umožňuje volit nastavení tzv. FECrámců dle použitého kódového poměru. Součásti aplikace je simulátor přenosového kanálu (v případě DVB-C2 jen Gaussian (AWGN) kanál) spolu s bloky demodulátoru a dekodéru, zajišťující demodulaci a dekódování přijatého signálu, stejně jako provedení protichybových korekcí a
Obr. 7: Základní blokový diagram kodéru a modulátoru podle standardu DVB-C2
-6-
Obr. 8: Hlavní okno aplikace pro simulaci přenosu DVB-C2 výpočtu bitových chybovostí BER (před a po LDPC dekódování) a MER. Ve oknech nahoře jsou zobrazené konstelační diagramy právě proběhlé simulace.
Standard DVB-T2 Standard DVB-T2 (Terrestrial 2nd Generation) byl vyvíjen v rámci projektu DVB a byl standardizován normou ETSI v roce 2008. První a zatím jediné řádné vysílání v Evropě bylo zahájeno v roce 2009 ve Velké Británii. Tento systém v sobě integruje nejnovější techniky modulace a kódování, které umožní co nejefektivnější přenos televizních služeb pro statický, přenosný a mobilní příjem. Nový standard DVB-T2 umožní díky efektivnímu kanálovému kódování FEC (kombinace BCH+LDPC kódů, „intercell“, časové a frekvenční prokládání) příjem signálu i při vysoké úrovni šumu při příjmu. Standard DVB-T2 dále uvádí novou techniku označovanou jako rotovanou konstelaci (Rotated Constellation), která vylepšuje dekódování signálu i v komplikovaných přenosových kanálech. Pro přizpůsobení vysílání přenosovým podmínkám a potřebám provozovatele vysílání, disponuje systém DVB-T2 rozsáhlými možnostmi nastavení: • • • • •
4 možnosti modulace (QPSK, 16QAM, 64QAM, 256QAM) 6 rozdílných kódových poměrů FEC (1/2, 3/5, 2/3, 3/4, 5/6) 7 možnosti ochranného intervalu (1/128, 19/128, 19/256, 1/32, 1/16, 1/8, 1/4) 6 módů OFDM nosných 1k (853), 2k (1705), 4k (3409), 8k (6817), 16k (13 633) a 32k (27 841) 6 použitelné šířky kanálu (10, 8, 7, 6, 5, 1.7) MHz SISO (Single Input Single Outpu) a MISO (Multiple Input Single Output) mód.
-7-
Obr. 9: Základní blokový diagram kodéru a modulátoru podle standardu DVB-T2 (bez bloků pro rotaci konstelačního diagramu a redukce PAPR)
Obr. 10: Hlavní okno aplikace pro simulaci přenosu DVB-T2 Blokový diagram kodéru a modulátoru DVB-T2 je na Obr. 9. Kodér se skládá z bloků protichybového zabezpečení, provedeného BCH a LDPC kodérem, dále časovým a frekvenčním prokladačem. Tyto čtyři bloky zajišťují ochranu před chybami přenosu. Díky použití kombinace kódů BCH+LDPC a flexibilního prokládacího stupně, dochází k vysokému zabezpečení terestriálního digitální TV příjmu. Na Obr. 10 je hlavní okno aplikace, umožňující simulace přenosu signálu ve standardu DVB-T2. Aplikace obsahuje bloky kodéru a modulátoru z Obr. 9, odpovídající svou strukturou standardu DVB-T2. Aplikace umožňuje volit nastavení tzv. COFDM symbolů v T2 rámci. Navíc, aplikace umožní zobrazit konstelační diagramy každého COFDM symbolu. Součásti aplikace je simulátor přenosového kanálu a bloky demodulátoru a dekodéru, zajišťující demodulaci a dekódování přijatého signálu, stejně jako provedení protichybových korekcí a výpočtu bitových chybovostí BER (před a po LDPC dekódování) a MER. V odpovídajících oknech (dolní část aplikace) jsou zobrazené konstelační diagramy právě proběhlé simulace.
-8-
Modely RF kanálu Uživatelské prostředí „Channel_Environment“ (s výjimkou u DVB-S2/C2) je k dispozici u standardů DVB-H/SH/T2 (viz. Obr. 11). Umožňuje nastavení parametrů vícecestného síření signálu (Path Loss - útlum, Delay – zpoždění a Phase Shift – fázový posuv) v závislosti na vlastnostech přenosových kanálů. Celkem lze v programu specifikovat 20 dílčích kanálových cest, přičemž platnost cesty je indikována pomocí zatrženého pole na začátku každého řádku. Kliknutím na pole je možné cestu do profilu dle libosti přidat nebo ji z něj odstraňovat. AWGN kanál, obsahující pouze přímou cestu šíření signálu od vysílače k přijímači, ovlivnění šumem se nastavuje individuálně, definováním hodnoty C/N (Carrier-to-Noise Ratio). Při simulaci přenosového kanálu, kterým se šíří vyslaný signál, je možno vybrat jeden z sedmi typů a každý z nich má své specifické vlastnosti: • • • • • • • •
Riceův kanál – mimo signálu z cesty přímé obsahuje i signály odražené, Rayleighův kanál – obsahující pouze signál z cest nepřímých, TU6 (Typical Urban) kanál – obsahující pouze signál z cest nepřímých a počítá s rychlostí přijímače se 50 km/h, RA6 (Rural Area) kanál – mimo signálu z cesty přímé obsahuje i signály odražené a počítá s rychlostí přijímače se 100 km/h, VU (Vehicular Urban) kanál – mimo signálu z cesty přímé obsahuje i signály odražené a počítá s rychlostí přijímače se 30 km/h, MR (Motorway Rural) kanál – mimo signálu z cesty přímé obsahuje i signály odražené a počítá s rychlostí přijímače se 100 km/h (Spektrum Rayleigh Gauss a Jakes), PI (Pedestrián Indoor) kanál – mimo signálu z cesty přímé obsahuje i signály odražené a počítá s rychlostí přijímače se 3 km/h (velké zpoždění signálů s malým útlumem), PO (Pedestrián Outdoor) kanál – mimo signálu z cesty přímé obsahuje i signály odražené a počítá s rychlostí přijímače se 3 km/h (malé zpoždění signálů s velkým útlumem).
Obr. 11: Hlavní okno aplikace pro nastavení parametrů přenosových kanálů
-9-
Zadání a postup měření 1. 2.
3.
4.
Seznamte se s strukturou kodérů/dekodérů a modulátorů/demodulátorů systémů DVBH/SH/S2/C2/T2. Spusťte aplikaci Mathworks MATLAB (ver. R2007b) a otevřete v ní nejprve m-file „Simulation_of_Transmisson_DVB-H“ pro simulaci přenosu signálu v módu „přenosný“ (portable) ve standardu DVB-H. Simulujte vliv použité modulace 16QAM a použijte nastavení: kódový poměr 2/3, mód 4k, ochranný interval 1/8, použitý kanál PI a PO. Nejprve proveďte simulaci pro AWGN kanál. Rozsah odstup signálu od šumu (SNR) zadejte v rozsahu 1-23 dB s krokem po 1 dB. Zaznamenejte hodnoty chybovostí BER před a po Viterbiho dekódováním a hodnoty MER. Vyneste oba dva průběhy závislosti BER na C/N před a po Viterbiho dekódováním do společného grafu a vyznačte hranice QEF (Quasi Error Free) pro bezchybní příjem. Vyneste závislosti MER na SNR pro všechny kanály (celkem 3x). Nastavení parametrů komunikačních kanálů: Po vybrání tlačítka Multipath v hlavním okně programu stiskněte tlačítko Path Settings. Poté se vám zobrazí uživatelské prostředí Channel_Environment (viz. Obr. 11). Z nabídky Type of Channel vyberte model Portable Indore. Po výběru modelu RF kanálu se nastavují všechny další parametry automaticky, proto jako poslední krok, stačí potvrdit nastavení tlačítkem Done. Stejným postupem se dají nadefinovat parametry i pro kanál Portable Outdoor. V případě, když nevyužijete možnost krokování parametrů S/N, tak každou hodnotu S/N je potřebné zadat ručně do pole From pod tzv. checkboxem Batch of SNR!! Spusťte aplikaci Mathworks MATLAB (ver. R2007b) a otevřete v ní nejprve m-file „Simulation_of_Transmisson_in_DVB-SH“ pro simulaci přenosu signálu v módu „mobilní“ (mobile) ve standardu DVB-SH-A. Simulujte vliv použité modulace QPSK a použijte nastavení: kódový poměr 2/3, mód 2k, ochranný interval 1/16, použitý kanál RA6 a TU6. Nejprve proveďte simulaci pro AWGN kanál. Rozsah odstupu signálu od šumu (SNR) zadejte v rozsahu -2 do +3 dB s krokem po 0,5 dB. Počet iterací pro turbo dekódování nastavte na hodnotu 8. (pole Number of iterations). Zaznamenejte hodnoty chybovostí BER po turbo dekódování a hodnoty MER. Vyneste průběh závislosti BER na C/N po turbo dekódování do grafu a vyznačte hranice QEF (1.10-5) pro bezchybný příjem. Vyneste závislosti MER na SNR pro všechny kanály (celkem 3x). Nastavení parametrů komunikačních kanálů: viz. bod 2. Spusťte aplikaci Mathworks MATLAB (ver. R2010b) a otevřete v ní nejprve m-file „Simulace přenosu DVB-S2“ pro simulaci přenosu signálu ve standardu DVB-S2. Simulujte vliv použité modulace 8PSK a 16APSK a použijte nastavení: kódový poměr 2/5 a 5/6, použitý kanál AWGN. Rozsah odstupu signálu od šumu (SNR) zadejte v rozsahu 0–18 dB s krokem po 0,5 dB. Zaznamenejte hodnoty chybovostí BER před a po LDPC dekódováním a hodnoty MER. Vyneste oba dva průběhy závislosti BER na C/N před („Kanálová chybovost“) a po („Celková chybovost“) LDPC dekódování do společného grafu a vyznačte hranice QEF (Quasi Error Free) pro bezchybný příjem. Vyneste závislosti MER na SNR pro kanál AWGN. (celkem 4x). Nastavení parametrů pro simulaci: Jako vstupní formát dat si zvolte Náhodná data. V tomto případě bude vygenerována náhodná sekvence jedniček a nul. Dále klikněte na tlačítko FEC kódování. Tím se otevře další okno, kde si můžete nastavit další parametry: Délka rámce (zvolte hodnotu 64 800 bitů) a Kódový poměr (nastavte - 10 -
5.
nejprve 2/5 a pak 5/6). Po nastavení parametrů kliknete na tlačítko Uložit a zavřít. Dále nastavte daný typ modulace – kliknete na tlačítko Mapování. Otevře se okno, kde z nabídky Modulační metoda si můžete vybrat typ digitální modulace (nejprve 8PSK a pak 16APSK). Nastavení ukončete opět tlačítkem Uložit a zavřít. Jako poslední je potřebné definovat hodnotu SNR. Po stisknutí tlačítka AWGN kanál v příslušném okně nastavte hodnotu SNR [dB] a hodnotu potvrďte tlačítkem Nastav. Celou operaci ukončete tlačítkem Uložit a zavřít. Spusťte aplikaci Mathworks MATLAB (ver. R2007b) a otevřete v ní nejprve m-file „DVBT2main“ pro simulaci přenosu signálu v módu „pevný“ (fixed) ve standardu DVB-T2. Simulujte vliv použité modulace 64QAM a použijte nastavení: kódový poměr 2/3, mód 8k, ochranný interval 1/8, použitý kanál RC20 ANX B a RL20 ANX B. Nejprve proveďte simulaci pro AWGN kanál. Rozsah odstupu signálu od šumu (SNR) zadejte v rozsahu 4–25dB s krokem po 0,5dB. Zaznamenejte hodnoty chybovostí BER před a po LDPC dekódováním a hodnoty MER. Vyneste oba dva průběhy závislosti BER na C/N před a po LDPC dekódováním do společného grafu a vyznačte hranice QEF (Quasi Error Free) pro bezchybný příjem. Vyneste závislosti MER na SNR pro všechny kanály (celkem 3x). Nastavení parametrů komunikačních kanálů: Nastavení parametrů únikových kanálů je možné přímo v hlavní aplikaci „DVBT2main“. V poli Výběr kanálu vyberte Riceův kanál (RC20 ANX B) resp. Rayleighův kanál (RL 20 ANX B). Ve spodní části aplikace se automaticky nastaví všechny potřebné parametry a není zapotřebí už nic měnit, kromě hodnoty C/N (pole Poměr C/N [dB]). V případě, když nevyužijete možnost krokování (Krokovat) parametrů C/N, tak každou hodnotu C/N je potřebné zadat ručně do pole Jeden!!
6. Dobrovolný úkol: Spusťte aplikaci Mathworks MATLAB (ver. R2007b) a otevřete v ní nejprve m-file „DVB-C2“. Zobrazí se vám okno z Obr. 8. Jako Vstupní data vyberte Obrazek. Simulujte vliv použité modulace 256QAM a 1024QAM a použijte nastavení: kódový poměr 3/4 (256QAM) a 5/6 (1024QAM), použitý kanál AWGN. Rozsah odstupu signálu od šumu (SNR) zadejte v rozsahu 16-39dB s krokem po 0,5 dB. Zaznamenejte hodnoty chybovostí BER před LDPC a po BCH dekódováním a hodnoty MER. Vyneste oba dva průběhy závislosti BER na C/N před LDPC a po BCH dekódováním do společného grafu a vyznačte hranice QEF (Quasi Error Free) pro bezchybný příjem. Vyneste závislosti MER na SNR pro kanál AWGN. (celkem 2x).
Poznámky k měření 1.
K laboratornímu počítači se přihlásíte jako „Workstation only“, login „student“, password „student“. Během měření je zakázáno prohlížet www stránky (vyjma těch v návodu jmenovaných) a připojovat se k FTP serverům. Pokud během laboratorního cvičení počítač nabídne aktualizaci některého programu, zavolejte vyučujícího, nebo ji zrušte. Současně je zakázáno používat Wi-Fi a vlastní USB paměti (klíčenky apod.)
Použité měřící přístroje PC SIM
počítač PC programy pro simulaci mobilní digitální televize (DVB-H/SH) a standardy DVB druhé generace (DVB-S2/C2/T2)
- 11 -
Závěr Do závěru každý student uvede své individuální hodnocení měření a potvrdí jej svým podpisem. Je třeba podrobně komentovat každý bod měření, všechny výsledky a každou měřenou charakteristiku. Individuální závěr by měl také uvádět důležité technické a odborné poznatky z měření.
Obr. 12: Rozmístění přístrojů laboratorního pracoviště – úloha č. 9.
Kontrolní otázky 1. 2. 3.
Jaké výhody a nevýhody mají „novější“ protichybová zabezpečení? (turbo kódy, LDPC+BCH kódy) Jak se projevují úniky v komunikačním kanále na konstelační diagramu modulací? Který z přenosových kanálu je nejchybovější? (AWGN, RC 20ANX B, RL20 ANX B, RA6, TU6, PI, PO)?
Použitá a doporučená literatura [1] [2] [3] [4] [5]
Fischer, W. Digital Television. A practical Guide for Engineers. Springer, 2004. Borko, A. Syed, A. .Handbook of Mobile Broadcasting, DVB-H, DMB, ISDB-T and MEDIAFLO. Taylor & Francsi Group, LCC, 2008. ETSI EN 302 307 V1.2.1 (2009-08). Digital Video Broadcasting (DVB); Second generation framing strucutre, channel coding and modulation systems for Broadcasting broadband satelite applications (DVB-S2). ETSI, 2009. DVB Document A147 (2010-12). Digital Video Broadcasting (DVB); Implementation Guidelines for a sekond generation digital cable transmission system (DVB-C2), 2010. ETSI EN 302 755 V1.1.1 (2009-09). Digital Video Broadcasting (DVB); Frame strucutre channel coding and modulation for second generation digital terrestrial television broadcasting system (DVB-T2). ETSI, 2009.
- 12 -
