tema 5 SISTEMAS DVB-C sistemas de telecomunicación n (STEL-2007)

Transcripción

1 tema 5 SISTEMAS DVB-C

2 SISTEMA DE REFERENCIA ALEATORIZACIÓN CODIFICACION REED-SOLOMON ENTRELAZADO CONVOLUCIONAL MODULACION QAM

3 SISTEMA DE REFERENCIA ALEATORIZACIÓN CODIFICACION REED-SOLOMON ENTRELAZADO CONVOLUCIONAL MODULACION QAM 3

4 sistema DVB-C: modelo de referencia / DVB-C -> Digital Video Broadcasting Cable (estándar ETS 3 49) CABECERA CABECERA DE DE CABLE CABLE MPEG- RELOJ INTERFAZ FISICO (BB) Inversión SYNC ALEATORIZADOR (8) Codificador REED-SOLOMON (8) ENTRELAZADO CONVOLUCIONAL (8) S (8) CONVERSOR BYTE -> m (m) CODIFICADOR DIFERENCIAL (m) FORMACION BANDA BASE (I) (Q) Modulador QAM CABLE (RF) en EEUU -> ATSC (Advance Television Standard Committee) CABLE 4

5 sistema DVB-C: modelo de referencia / CABLE CABLE (RF) Demodulador QAM (I) (Q) ECUALIZADOR (m) DESCODIFICADOR DIFERENCIAL (m) CONVERSOR m bits -> byte (8) S (8) (8) (8) DESENTRELAZADO Descodificador CONVOLUCIONAL REED-SOLOMON Desinversiòn SYNC DESALEATORIZD. (8) INTERFAZ FISICO (BB) MPEG- RELOJ RECEPTOR RECEPTOR DIGITAL DIGITAL 5

6 sistema DVB-C: modelo de referencia /3 PROGRAMA- VIDEO- CODIFICADOR de VIDEO (ISO/IEC 388-) PAQUETIZADO R AUDIO- CODIFICADOR de AUDIO (ISO/IEC 388-3) PAQUETIZADOR M MPEG-/TS U PROGRAMA- X estándar MPEG- (ISO/IEC 388): mientras la parte define la compresión del video y la parte 3 la del audio, la parte normaliza el múltiplex que agrega los audios y videos de varios programas para generar un régimen binario constante, el MPEG- / Transport Stream (MPEG-/TS) estándar ISO/IEC 388-//3 6

7 sistema DVB-C: modelo de referencia /4 -> Codificador de VIDEO: ISO/IEC 388. Codificador de AUDIO: ISO/IEC > Codificación de VIDEO y AUDIO -> Paquetes de longitud variable: PES ( PES-> Packetized Elementary Stream ) -> Un flujo de PES con un mismo PID ( Packet IDentifier ) identifica el Vídeo y Audio de un PROGRAMA, y se denomina PES_STREAM -> Diferentes PES_STREAM de distintos PROGRAMAS se multiplexan constituyendo un flujo MEPG-_TRANSPORT STREAM ( MPEG- / TS ), constituido por Paquetes de longitud fija : 88 bytes. estándar ISO/IEC 388-//3 7

8 sistema DVB-C: modelo de referencia /5 Paquete MPEG- / TS ( 88 bytes ) HEADER PAYLOAD estándar ISO/IEC > Paquetes_PES -> Información_PSI -> puede transportar datos privados -> mínimo de 4 bytes -> comienza con un byte de sincronismo: SYNC -> puede transportar datos privados (ni audio ni video) PSI -> Program Specific Information -> establece la correspondencia entre los PROGRAMAS y los PID (de audio y video) asociados a cada uno de ellos 8

9 SISTEMA DE REFERENCIA ALEATORIZACIÓN CODIFICACION REED-SOLOMON ENTRELAZADO CONVOLUCIONAL MODULACION QAM 9

10 sistema DVB-C: aleatorización / objetivo: espectro concentrado y blanqueado (todo lo contrario al espectro de una señal periódica tipo ) ex-or SECUENCIA SEUDOALEATORIA (TRX) CODIGO FUENTE ALEATORIZADO (RCX) aleatorizador SET-RESET CODIGO FUENTE (perìodo = L = ) ex_or SECUENCIA SEUDOALEATORIA ex_or CODIGO FUENTE (perìodo = L = )

11 sistema DVB-C: aleatorización / obtención de una secuencia PRBS (Pseudo Random Binary Secuence), o secuencia periódica de período muy grande ; si registro de desplazamiento de k etapas -> SRBS de período = k - ESTADO INICIAL ETAPA ª ETAPA ª ETAPA 3ª ETAPA 4ª ETAPA 5ª ETAPA 6ª ETAPA 7ª = ESTADO INICIAL

12 sistema DVB-C: aleatorización /3 obtención de la PRBS ( de período 5 - ) SECUENCIA DE INICIALIZACION PRBS =... ex-or ENABLE para inhibir la aleatorización del byte SYNC ( 47 HEX ), pues si se aleatorizara perdería su utilidad AND DATOS ORIGINALES (flujo MPEG-/TS) ex-or aleatorización DATOS ALEATORIZADOS aleatorización aleatorización según según n el el estándar estándar DVB-C DVB-C C (ETS (ETS ) 49)

13 SISTEMA DE REFERENCIA ALEATORIZACIÓN CODIFICACION REED-SOLOMON ENTRELAZADO CONVOLUCIONAL MODULACION QAM 3

14 sistema DVB-C: codificación RS / m m m CODIFICADOR m m m K N el Reed-Solomon es un código de tipo cíclico y de la clase BCH (Bose Chaudburi Hocquenghem), pensado para trabajar con símbolos más que con bits; en dicha línea, transforma una palabra-fuente de K símbolos en una palabra-código de N símbolos, formado cada símbolo por m bits BINARIO ( m=): -> (N,K) = (7,3) -> Espacio TOTAL (T) = 7 = 8 -> Espacio CODIGO (C) = 3 = 8 -> Relación T/C = 8 / 8 = 6 NO-BINARIO ( m=3): -> (N,K) = (7,3) -> Espacio TOTAL (T) = 7 x3 = > Espacio CODIGO (C) = 3 x3 = 5 -> Relación T/C = 975 / 5 =

15 sistema DVB-C: codificación RS / -> -> -> -> -> -> -> -> -> -> -> -> palabra-código asociada a una secuencia de fuente palabra-código errónea d mín t t capacidad del código para detectar errores = d mín - = t capacidad del código para corregir errores = t = (/) [d mín ] 5

16 sistema DVB-C: codificación RS /3 = D mín = N-K+ DISTANCIA ENTRE NUMERO DE SIMBOLOS = DOS PALABRAS_CODIGO EN QUE DIFIEREN codificación Reed-Solomon: CAPAZ DE CORREGIR HASTA T SIMBOLOS ERRONEOS T = (D mín -)/ = (N-K)/ ETS 3 49 ETS > (N,K) = (4,88) -> T=8 -> símbolo = byte 6

17 SISTEMA DE REFERENCIA ALEATORIZACIÓN CODIFICACION REED-SOLOMON ENTRELAZADO CONVOLUCIONAL MODULACION QAM 7

18 sistema DVB-C: entrelazado / SECUENCIA TRANSMITIDA AAAA AAAA el entrelazado permite detectar y corregir errores, especialmente si éstos son en ráfaga (caso de ruido impulsivo,..); no obstante, en recepción se introduce cierto retardo (cierta latencia) BBBB BBBB CCCC SECUENCIA TRANSMITIDA CCCC DDDD DDDD TRANSMISION SIN ENTRELAZADO AAAA ABCD BBBB ABCD CCCC ERRORES EN RAFAGA ABCD DDDD ABCD TRANSMISION CON ENTRELAZADO AAAA AAAA SECUENCIA RECIBIDA BBBB BBBB CCCC SECUENCIA RECIBIDA CCCC DDDD ERRORES CONSECUTIVOS, DIFICILES DE DETECTAR Y CORREGIR DDDD ERRORES AISLADOS, FACILES DE DETECTAR Y CORREGIR transparencia de refresco (ya vista en el tema 3) 8

19 sistema DVB-C: entrelazado /

20 sistema DVB-C: entrelazado /3 (I-)M M M (I-)M CANAL M M LOS BYTES SON ALOJADOS SECUENCIALMENTE, EN UN BANCO DE I REGIS- TROS, CADA UNO DE LOS CUALES PROPORCIONA M BYTES MAS DE ALMA- CENAMIENTO QUE EL PRECEDENTE, COMPORTANDOSE CADA REGISTRO SE- GUN EL MODELO FIFO

21 sistema DVB-C: entrelazado /4 ETS > I = -> M = 7 bytes M = N/I = 4 / =7 el byte SYNC se transmite siempre por la rama superior RETARDO TOTAL DE UN SIMBOLO ( DESDE ENTRADA HASTA SALIDA) = = I x (I-) x M SIMBOLOS ETS 3 49 : CONJUNCION DE REED SOLOMON ( T=8 ) CON ENTRELAZADO ( I= ) -> -> CORRECCION DE HASTA T x I = 96 BYTES

22 SISTEMA DE REFERENCIA ALEATORIZACIÓN CODIFICACION REED-SOLOMON ENTRELAZADO CONVOLUCIONAL MODULACION QAM

23 sistema DVB-C: modulación QAM / ETS > 6 / 3 / 64 / 8 / 56 -QAM q- bits= b q-3,..,b I OCTETOS del ENTRALAZADOR CONVOLUCIONAL CONVERSION BYTE a SIMBOLO B K =b q- CODIFICADOR DIFERENCIAL I K Q K MAPEADO Q A K = b q- SIMBOLO de 4, 5, 6, 7 u 8 bits, respectivamente, para las modulaciones 6, 3, 64, 8, o 56 QAM Proporciona más inmunidad frente al Ruido:.- I k = ϕ (A k, B k, I k-, B k- ).- Q k = ϕ (A k, B k, I k-, B k- ) 3

24 sistema DVB-C: modulación QAM / g(t) = si pulso rectangular s m ( t) = A g ( t) cos ( πf t) A g ( t) sen ( πf t) m c m c m =,,.. M t T A m A m dos modulaciones PAM en cuadratura -> Quadrature PAM -> Quadrature Amplitude Modulation (QAM) 4

25 sistema DVB-C: modulación QAM /3 la modulación QAM también puede ser contemplada como una modulación combinada de amplitud y de fase 5

26 sistema DVB-C: modulación QAM /4 a a Q (a,3a)( 3a, 3a) (a,a) ( 3a, a ) I E S a = = = P T S S 3E 3P W S S = P S n n / W = E S = Energía por símbolo P S = Potencia por símbolo T S = /W = tiempo del símbolo n = número de bits por símbolo 6

27 7 sistemas de telecomunicaci sistemas de telecomunicación (STEL n (STEL-7) 7) sistema DVB-C: modulación QAM /5 ( ) = = / 3 exp exp n N S K a K a Q K PES η η = = i n a Q K a Q PES N S si η η 4 ) / ( >> = x z x Q x x si dz e Q x exp ) ( ) ( π K= (para n=) y K=4 (para n= K= (para n=) y K=4 (para n= )

28 sistema DVB-C: modulación QAM /6 P S cos w t cos w t A I (t) º v QAM (t) T S dt A I (t) S A Q (t) 9º T S dt A Q (t) P S sen w t sen w t 8

29 sistema DVB-C: modulación QAM /7 3,67 x (4/88) = 34,367 34,367 / log 3 = 34,367 / 5 = 6,87 REGIMEN EFECTIVO MPEG-/TS (Mbps) 38, 3,9 5, REGIMEN tras RS(4,88) (Mbps) 4,34 34,6 7,34 VELOCIDAD MODULACION (Mbaudios) 6,89 6,9 6,84 BANDA OCUPADA (MHz) 7,9 7,96 7,86 TIPO de MODULACION 64-QAM 3-QAM 6-QAM 3,67 (*) 34,367 (*) 6,87 (*) 7,9 (*) 3-QAM 8,9 6,,8 9,6 8, 6,4,5 7,4 3,9,44 8,7 6,96 3,4 3,48 3,48,74,74,74 3,93 4, 4,,,, 64-QAM 3-QAM 6-QAM 64-QAM 3-QAM 6-QAM (*) Compatible con la Jerarquía Digital Plesiócrona Europea. 6,87 x (+α) = 6,87 x,5 = 7,9 ETS > α =,5 9

30 gracias 3