ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО

ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ

НАЦИОНАЛЬНЫЙ

СТАНДАРТ

РОССИЙСКОЙ

ФЕДЕРАЦИИ

АУДИОВИЗУАЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ (РАВИС)

Процессы формирования кадровой структуры, канального кодирования и модуляции для системы цифрового наземного узкополосного радиовещания в ОВЧ диапазоне

Технические условия

Издание официальное

Предисловие

Цели и принципы стандартизации е Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. № 184-ФЗ «О техническом регулировании», а правила применения национальных стандартов Российской Федерации — ГОСТ Р 1.0—2004 «Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения»

Сведения о стандарте

1 Разработан Федеральным государственным унитарным предприятием «Главный радиочастот* ный центр» {ФГУП «ГРЧЦ»)

2 8НЕСЕН Федеральной службой по надзору в сфере связи «Роскомнадэор»

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 24 февраля 2011 г. № 22-ст

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты». а текст изменений и поправок — в ежемесячно издаваемых информационных указателях «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет

© Стандартинформ.2012

Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии

Содержание

5 Требования к процессам формирования кадровой структуры, канального кодирования и модуля*

in

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

АУДИОВИЗУАЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ (РАВИС)

Процессы формирования кадровой структуры, канального кодирования и модуляции для системы цифрового наземного узкополосного радиовещания в 064 диапазоне

Технические условия

Realtime audiovisual information system (RAVIS). Framing structure, channel coding and modulation for digital terrastnei

narrowband broadcasting system forVHF band. Specifications

Дата введения — 2012—09—01

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на систему передачи РАВИС для цифрового наземного узкополосного вещания в ОВЧ диапазоне частот. Система РАВИС позволяет осуществлять информаци-онное звуковое стереовещание и видеовещание как в случае стационарного приема, так и при расположении приемника в движущемся транспорте в городских условиях с плотной застройкой, многолучевостью и отсутствием прямой видимости антенны передатчика, атакже врайонах со сложным рельефом, в горной местности и густых лесных массивах. Данная система может быть использована вещателями, силовыми ведомствами, банковскими структурами, организациями городского и междугороднего транспорта. Система РАВИС обеспечивает передачу цифрового информационного потока в узкополосном канале с шириной полосы 100:200 или 250 кГц.

Настоящий стандарт устанавливает:

• основные принципы построения системы для цифрового наземного узкополосного вещания:

• процессы формирования кадровой структуры, методов канального кодирования, мультиплексирования и модуляции системы.

2 Термины и определения

8 настоящем стандарте применены следующие термины ссоответствующими определениями:

2.1 блок временного перемежения (time interleaving block): Множество ячеек, в которых выполняется временное леремежение.

2.2 блок помехозащищенных данных (FEC block): Множество из N_cglti ячеек OFOM, передающих все биты одного или нескольких помехозащищенных кадров данных.

2.3 защитный интервал (guard interval): Временной интервал, вводимый между двумя последовательными OFOM-символами, предназначенный для защиты полезной части сигнала от искажений, связанных с эфирным многолучевым распространением.

2.4 кадр OFOM (OFDM frame): Совокупность символов OFDM, с начала кадра возможно декодирование передаваемых данных.

2.5 кадр данных (data frame): Множество из K_bch бит. формирующее вход одного процесса канального кодирования (кодирование БЧХ и LDPC).

2.6 пик-фактор сигнала (PAPR. peak-to-average power ratio): Отношение пиковой амплитуды сигнала к его среднеквадратичному значению.

2.7 символ OFDM (OFDM symbol): Сигнал длительностью T_s. включающий в себя все активные несущие, модулированные соответствующими значениями, а также защитный интервал.

2.8 синхробайт (sync byte): Байт со значением 47 в шестнадцатеричной системе счисления. Используется для определения начала транспортного пакета.

Издание официальное

2.9 транспортный пакет MPEG-2 (MPEG-2 transport packet): Последовательность из 188 Б, у ко» торой первый байт является синхробайтом [1].

2.10 универсальная инкапсуляция потока (generic stream encapsulation): Протокол инкапсуляции пакетных данных [2).

2.11 ячейка OFDM (OFDM cell): Значение, модулирующее одну несущую OFDM на протяжении одного символа OFDM, например, одна точка созвездия.

2.12 ячейка данных (data cell): Ячейка OFDM, не являющаяся пилотной или ячейкой параметров передачи сигнала.

3 Обозначения и сокращения

В настоящем стандарте применены следующие обозначения и сокращения:

— округление в сторону минус бесконечности: округление в сторону меньшего целого числа, [xj £х;

— полоса радиоканала:

— кодовое слово LDPC:

— биты кодовогослова LDPC;

— число битов на символ созвездия:

— 16-позиционная модуляция QAM;

— 64-позиционная модуляция ОАМ;

— выходные биты с индексом; подпотока е. поступающие с демультиплексора битов на подпотоки;

— полином кодовогослова кода БЧХ:

— номер столбца битового перемежителя;

— номер столбца временного перемежителя;

— значение ячейки для несущей /(символа /кадра т;

— остаток от деления т{х)над(х) при кодировании БЧХ;

— проверочные биты кода БЧХ:

— максимальное допустимое число единичных элементов в строке матрицы Н кодера LDPC;

— выход перемежителя ячеек для ячейки q БПД г :

— оператор целочисленного деления, определенный следующим образом: xdivy =

^в l/’yj

— центральная частота РЧ сигнала;

— порождающий полином кода БЧХ;

g,(x). д₂(х)…. — примитивные полиномы, необходимые для получения порождающего полинома кода БЧХ:

число проверочных битов кода LDPC; индекс кадра OFDM; биты сообщения на входе кодера БЧХ: попиком сообщения на входе кодера БЧХ:

оператор взятия по модулю, определенный следующим образом: xmody = х-y[x/yj; – стандарт компрессии многоканальных звуковых сигналов: число столбцов матрицы Н кода LDPC, содержащих/единиц; поле заголовка КД. содержащее порядковый номер КД: число битов в блоке, кодированном кодом БЧХ: число столбцов битового перемежителя: число ячеек OFOM на БПД; число битов блока, кодированного кодом LDPC: число строк битового перемежителя;

число подпотоков. генерируемых демультиплексором битов на подпотоки:

длительность полезной части символа OFDM в отсчетах;

число кадров OFDM в блоке временного перемежения (длительность БбП);

число столбцов во временам перемежителе;

число строк во временном перемежителе;

значение сдвига для леремежителя ячеек в r-м БПД БВП;

проверочные биты кода LDPC:

индекс ячейки в кодированном и модулированном кодовом слове LDPC; индекс БПД в БВП;

номер строки битового перемежителя;

— номер строки временного перемежителя;

— примерная скорость помехоустойчивого кодирования;

— доля полезной информации в кадре данных;

— скорость помехоустойчивого кодирования;

— действительная часть комплексного числа х;

— математическая модель сигнала OFDM;

— биты информации ППС;

— псевдослучайная последовательность, используемая при формировании матрицы Н кодера LDPC;

— поле заголовка КД. описывающее сдвиг до начала пользовательского пакета:

— число ошибок, корректируемых кодом БЧХ:

— значение сдвига начала столбца с;

— длительность кадра OFDM:

— длительность защитного интервала;

— общая длительность символа OFDM;

— длительность активного символа OFDM:

— поле заголовка КД. содержащее временную метку первого полного пакета;

— поле заголовка КД. описывающее данные, содержащиеся в КД;

— входные ячейки временного леремежителя:

— выходные биты битового перемежителя со сдвигом начала столбцов;

— выходные ячейки еременнбго перемежителя;

— бит/опорной последовательности ПСДП на уровне символа;

— операция «исключающего ИЛИ»/операция сложения по модулю 2;

— бит/кодовогослова ячеек q, поступающийот демультиплексора битов на кодовые слова ячеек;

— точка созвездия до нормализации;

— метод активного расширения созвездия (active constellation extension);

— двухпозиционная фазовая манипуляция (binary phase shift keying);

— компакт-диск (compact disk):

— размер кадра видео 352 к 28в пиксела (common intermediate format);

— восьмибитовый циклический избыточный код (cyclic redundancy check);

— дифференциальная двухпоэиционная фазовая манипуляция (differential binary phase shift keying);

— длина поля данных (data field length);

DVB-T — система наземного цифрового телевизионного вещания (digital video broadcasting* terrestrial);

DVB-T2 — система наземного цифрового телевизионного вещания второго поколения (digital video broadcasting-terrestrial, second generation);

FEC — упреждающая коррекция ошибок, помехоустойчивое кодирование (forward error correction);

H.264/AVC — Рекомендация Международного союза электросвязи ITU-R Н.264 — улучшенное видеокодирование (advanced video coding);

НЕ-ААС — высокоэффективное улучшенное аудиокодирование (high efficiency advanced audio coding);

LDPC — коды с малой плотностью проверок на четность (low density parity check);

MPEG-2 — группа стандартов цифрового кодирования и мультиплексирования видео-и аудиосигна

лов (motion picture experts group);

OFDM — схема цифровой модуляции – ортогональное частотное мультиплексирование (orthogonal frequency-division multiplexing);

PS — параметрическое кодирование стереозвукового сигнала (parametric stereo);

QAM — квадратурно-амплитудная модуляция (quadrature amplitude modulation);

QCIF — размер кадра видео 176 х 144 пиксела (quarter common intermediate format);

QPSK — четырехпозиционная фазовая манипуляция (quadrature phase shift keying);

SBR — воссоздание спектральной полосы — метод повышения эффективности аудиокодиро-вания (spectral band replication);

SIF — размер кадра видео 320 х 240 пикселов (source input format);

UPL — длина пользовательского пакета (user packet length);

Б — байт;

БВП —блок временного перемежения;

БПД — блок помехозащищенных данных;

БПФ —быстрое преобразование Фурье;

БЧХ — двоичный блоковый код коррекции ошибок Бозе-Чоудури-Хокеингема

(Bose-Chaudhuri-Hocquenghem multiple error correction binary block code);

КД —кадр данных;

КОС — канал основного сервиса;

НКД — надежный канал данных;

НСК — низкоскоростной канал;

НСПД —неструктурированный поток данных;

ОБПФ — обратное быстрое преобразование Фурье;

ОВЧ — диапазон очень высоких частот (30—300 МГц);

4 Общие положения

Система РАВИС предназначена для использования в радиовещательных полосах I и II ОВЧ диапа-зоначастот(65.8—74.0 и 87.5—108.0 МГц). Диапазон частот, используемый для вещания РАВИС. позволяет локализовать вещание, т. е. на одной и той же частоте в разных городах передавать различные программы. При этом радиус покрытия передатчиком является достаточным для обеспечения приема в отдаленных пунктах там. где другим способом осуществить вещание невозможно.

Система РАВИС предназначена для приема в транспорте, а также на переносные и стационарные приемные устройства. Она позволяет передавать в одном канале шириной 250 кГц более 10 программ стереозвукового вещания CD качества либо видеопрограмму с несколькими каналами звукового сопровождения. Предусмотрены варианты системы при ширине полосы 200 и 100 кГц с меньшей пропускной способностью и меньшим числом звуковых программ в мультиплексе.

Кроме ширины полосы канала предусмотрено несколько возможных значений параметров каналь-кого кодирования и модуляции системы РАВИС. что позволяет организовывать вещание в различных условиях окружающей среды и помеховой обстановки, обеспечивая вещателю выбор между надежное* тью передачи искоростью передачи данных всистеме. Эти параметры позволяюттакжеорганизовывать вещание в одночастотных сетях, например, вдоль автомобильных трасс.

8 системе предусмотрены, помимо логического канала КОС. канал передачи низкоскоростных дан* ных с повышенной надежностью передачи (НСК) и канал высоконадежной передачи данных (НКД). Эти логические каналы могут использоваться, например, есистемахоповещения ©чрезвычайных ситуациях ит.д.

4.1 Структурная схема

Структурная схема передающей части системы РАВИС представлена на рисунке 1.

Составныечасти блока обработки, канального кодирования и перемежекия входных данных в каждом из трех каналов системы РАВИС представлены на рисунке 2.

На вход каждого из трех каналов подают данные различного типа с соответствующей скоростью передачи, поступающие от кодеров источников (звук, видео, др. данные) и мультиплексоров.

Из входных данных формируют КД {см. 6.2). Далее проводят рандомизацию энергии внутри КД (см. 6.3). Рандомизированные КД подвергают помехозащитному канальному кодированию, включающему всебя внешнее (см. 6.4)и внутреннее (см. 6.5) кодирование {кодер БЧХ и кодер LDPC). Далее изменяют порядок следования битов внутри ПКД (битовое перемежение. см. 6.6), проводят отображение битов КД на точки модуляционного созвездия (см. 6.7.6.8). перемежение ячеек данных (см. 6.9) и перемежение блоков ячеек (временное перемежение) в рамках одного или нескольких КД (см. 6.10). Временное перемежение предусмотрено только для КОС.

Далее проводят формирование символов и кадров OFDM: отображение ячеек данных всех каналов на несущие OFDM (см. 6.11), перемежение данных несущих (см. 6.13). ввод пилотных несущих (см. 6.14) и несущих ППС (см. 6.15) с учетом номера символа, коррекцию пик-фактора (см. приложение В), формирование сигнала символа OFDM во временной области с помощью ОБПФ. формирование задержки при использовании разнесенной передачи (см. приложение Г), ввод защитного интервала (см. 6.12).

Сформированный на этом этапе в цифровом виде сигнал РАВИС преобразуют в аналоговую форму. фильтруют, переносят на частоту вещания, усиливают по мощности и излучают.

Рисунок 1 — Структурная схема передавшей части РАВИС

л»шш.

Пмдрмт-

*

кеншънов

4″

БИТО**

41

ОгсДшви

41

Пфааимми

4i

Времени)#

цм миром

ВДЦфОвЯНШ

НВШВНДО»

ячмк

пвршввжи*

Рисунок 2 — Составные части блока обработки, канального кодирования и лервмежвния входных данных

4.2 Кодирование источника и мультиплексирование входных данных

На входы каналов данных КОС. НСК и НКД подают двоичные данные, переносящие различную информацию. В первую очередь система РАВИС предназначена для передачи видео* и звуковой информации. Эта информация должна предварительно подвергаться эффективному кодированию с целью устранения как статистической избыточности, так и избыточности восприятия (визуальной, звуковой).

Примечание — В нестоящее время наиболее перспективными для использования в системе РА8ИС являются звуковой кодер НЕ-ААС [3] {включая кодирование SBR. PS. MPEG Surround) и видеокодер H.264/AVC (4); кодер НЕ-ААС позволяет передавать в потоке 32 Кбит/с высококачественный стереозвук, в кодер H.264/AVC обеспечивает видео высокого качества формата CIF 25 кадров/с при потоке менее 500 Кбит/с.

Закодированные данные источников мультиплексируют с использованием различных форматов, включая пакеты постоянной (в том числе ТП MPEG-2) и переменной длины.

4.3 Формат передаваемых данных

Подаваемые на вход трех логических каналов данные могут иметь различный формат, который указывается в заголовке КД- Предусмотрены четыре типа (формата) данных:

• пакеты данных постоянной или переменной длины;

– ТП (пакеты фиксированной длины известного размера и структуры);

• пакеты протокола УИП;

– НСПД.

4.4 Режимы передачи

В системе РАВИС используют три режима передачи с полосой радиоканала 100; 200 или 250 кГц.

Радиоканал 250 кГц: всего 553 несущих, из них 504 информационных.

Радиоканал 200 кГц: всего 439 несущих, из них 400 информационных.

Радиоканал 100 кГц: всего 215 несущих, из них 196 информационных.

Кроме логического канала КОС могут передаваться один или два дополнительных логических канала данных — низкоскоростной канал (НСК. пропускная способность около 12 Кбит/с) и надежный канал данных (НКД. пропускная способность около 5 Кбит/с).

Размер КД в логическом канале КОС зависит от полосы радиоканала, скорости канального кодирования и присутствия или отсутствия дополнительных каналов данных. Допустимые скорости канального кодирования — 1/2.2/3.3/4; допустимые типы модуляции — QPSK. 16-QAM.64-QAM.

Размер кадра данных в логическом канале НСК — 656 бит. скорость канального кодирования — 1/2. тип модуляции — QPSK. Данные канала передают на 32 информационных несущих.

Размер кадра данных в логическом канале НКД — 533 бит. скорость канального кодирования — 1/2, тип модуляции — BPSK. Данные канала передают на 26 информационных несущих.

Интервал между несущими составляет (4000/9) Гц. Длительность полезной части символа OFDM составляет 2.25 мс. Длительность защитного интервала — 1/8. Кадр OFDM состоит иэ41 символа.

4.5 Цифровые потоки, аудио- и видеоформаты

Скорости цифровых потоков в одном радиоканале для всех комбинаций модуляционного созвездия и скорости помехоустойчивого кодирования приведены в таблице 1.

Таблице 1 — Скорости цифровых потоков в одном рвдиохвналв

Тип созвездия	Скорость «ода	Скорость потока данных. Кбит/с
Канал 100 кГц	Канал 200 кГц	Канал 250 кГц
QPSK	1/2	80	160	200
2/3	100	210	270
3/4	120	240	300
16-ОАМ	1/2	1S0	320	400
2/3	210	420	530
3/4	230	470	600
64-О AM	1/2	230	470	600
2/3	310	630	800
3/4	3S0	710	900

возможное число передаваемых программ звукового стереофонического вещания формата 32 Кбит/с в одном радиоканале для всех комбинаций модуляционного созвездия и скорости помехоустойчивого кодирования приведено в таблице 2.

Таблица 2 — Возможное число передаваемых звуковых программ в одном радиоканале

Тип созвездия	Скорость кода	Число звуковых программ <32 Кбит/с)
Каивл 100 кГц	Канал 200 кГц	Канал 250 кГц
OPSK	1/2	2	А	6
2/3	3	6	в
3/4	3	7	9
16-QAM	1/2	4	9	12
2/3	6	13	16
3/4	7	14	18
64-QAM	1/2	7	14	18
2/3	в	19	24
3/4	10	22	28

Предпочтительные видеоформат и число передаваемых программ звукового стереофонического сопровождения формата 32 Кбит/с в одном радиоканале для всех комбинаций модуляционного созвездия и скорости помехоустойчивого кодирования приведены в таблице 3.

Таблица 3 — Предпочтительные еидеоформвт и число передаваемых звуковых программ в одном радиокв-нвпе

Тип созвездия	Скорость кода	Видеоформат, число кадрое/с (число аудиопрограмм)
Канал 100 кГц	Канал 200 кГц	Канал 250 кГц
QPSK	1/2	QClF.5(1)	QCIF. 12.5(1)	QCIF. 12.5(1)
2/3	QCIF. 5(1)	QCIF. 12.5(1)	SIF. 12.5(1)
3/4	QCIF. 10(1)	SIF. 12.5(1)	SIF. 12.5 (1)
16-QAM	1/2	QCIF. 10(1)	SIF. 12.5(1)	CIF. 12.5(2)
2/3	QCIF. 12.5(1)	CIF. 12.5 (2)	CIF. 25(1)
3/4	QCIF. 12.5(1)	SIF. 25 (1)	CIF. 25 (2)
64-ОАМ	1/2	QCIF. 12.5(1)	SIF. 25 (1)	CIF. 25 (3)
2/3	SIF. 12.5(1)	CIF. 25 (3)	CIF. 25 (4)
3/4	SlF. 12.5(1)	CIF. 25 (5)	CIF. 25 (6)

Данные в таблицах 1—3 приведены для логического канала КОС при отсутствии каналов НСК и

НКД.

5 Требования к процессам формирования кадровой структуры, канального кодирования и модуляции

5.1 Общие требования

Система канального кодирования и OFDM-модуляции — это функциональный блок, выполняющий адаптацию данных от выхода кодера источника сигнала к характеристикам канала. Потоки данных всех логических каналов данных (КОС. НСК. СКД) подвергают следующим преобразованиям (см. рисунки 1.2):

– формирование КД;

• рандомизация распределения энергии КД;

• внешнее кодирование КД (блочный код БЧХ);

• внутреннее кодирование КД (блочный код LDPC);

• битовое перемежение ПКД;

• отображение битов на ячейки модуляционного созвездия:

• перемежение ячеек в рамках одного или нескольких ПКД;

• временное перемежение в рамках одного или нескольких ПКД;

• отображение данных всех логических каналов на ячейки OFDM;

• частотное перемежение и ввод служебных несущих;

• коррекция пик-фактора;

– ОБПФ;

– введение защитного интервала и формирование полного сигнала OFDM.

Система допускает различные уровни модуляции QAM и различные скорости канального кодирования в канале КОС. которые используют для достижения оптимальногосоотношения между скоростью цифрового потока и надежностью (помехозащищенностью). Каналы НСК и НКДотличает большая помехозащищенность и соответственно ббльшая зона охвата вещанием и устойчивость приема по сравнению с каналом КОС.

Блок адаптации входного потока играет роль интерфейса и предоставляет возможность подключения к кодеру канала любого входного потока со скоростью, не больше заданной. Кроме того, блок адаптации входного потока формирует элементарные КД для дальнейшей обработки кодером канала.

Блок рандомизации осуществляет процедуру рассеивания энергии двоичного цифрового потока, превращая длинные последовательности идущих подряд нулей или единиц в псевдослучайную двоичную последовательность. Данная операция обеспечивает энергетический выигрыш при дальнейшем формировании радиосигнала (выигрыш по пик-фактору сигнала).

Блок помехозащитного кодирования включает в себя каскад из двух помехоустойчивых кодеров: БЧХ и LDPC. Выходная длина ПКД после канального кодирования для канала КОС зависит от полосы радиоканала, а также от наличия илиотсутстеия каналов НСКи НКД (см. таблицу 6). Длина ПКД для канала НСК составляет 1312 бит. а для канала НКД — 1066 бит.

Битовый перемежитель предназначен для ослабления влияния пакетных битовых ошибок. Битовый перемежитель работает в пределах одного ПКД.

Блок модуляции осуществляет отображение последовательности групп битов (1 — BPSK. 2 — QPSK. 4 — 16-QAM.6 — 64-QAM) на точки выбранного сигнального созвездия.

Перемежитель ячеек представляет из себя частотный перемежитель, обеспечивающий дополнительную устойчивость сигнала к частотным замираниям в канале.

Временной перемежитель предназначен для глубокого перемежения одного или нескольких ПКД для защиты от временных замираний канала. Временной перемежитель присутствует только в канале КОС.

Работа канала НСК обеспечивается тем же набором блоков, что и работа канала КОС. за исключением временного перемежителя. Кроме того, для повышения помехоустойчивости данного канала используется только модуляция OPSK и схоростьканальиого кодирования 1/2. Канал НКД построен аналогично каналу НСК. при этом используется только модуляция BPSK и скорость канального кодирования 1/2.

Мультиплексор потоков формирует из поступающих на его вход модулированных ячеек данных различных каналов OFDM-символы. При этом каждый канал отображают на определенное число несущих. Канал НСК отображают на 32 несущие, канал НКД — на 26 несущих. Число несущих канала КОС зависит от используемой полосы радиочастотного канала и наличия или отсутствия дополнительных каналов данных — НСК и НКД. После отображения данных всех каналов на несущие OFDM осуществляют частотное перемежение. в результате которого низкоскоростные надежные потоки передаются на различных несущих в различных символах OFDM, что повышает устойчивость системы передачи данных к частотно-селективным замираниям. Кадр OFDM состоит из 41 символа OFDM. Размер ПКД в логическом канале данных равен произведению количества несущих OFDM, соответствующих логическому каналу данных, на число символов в кадре OFDM (см. 6.4. таблица 6).

Далее в мультиплексированный лоток OFDM-символов вводят пилотные несущие и несущие ППС. обеспечивающие на стороне приема возможности синхронизации, коррекции канальных искажений и передачи дополнительной информации, в том числе о параметрах модуляции и канального кодирования. наличия различных каналов данных и пр.

Коррекция пик-фактора сигнала является необязательной, но рекомендуемой. Возможный алгоритм коррекции пик-фактора приведен в приложении 8.

На выходе ОБЛФ формируют временной дискретизированный сигнал, который после введения защитного интервала поступает на вход блока ЦДП-

При использовании разнесенной передачи до ввода защитного интервала осуществляют введение задержки сигнала (см. приложение Г)-

5.2 Требования к процессу формирования КД

Размер КД зависит от параметров канального кодирования (см. 6.4. таблица 6) и равен размеру некодированного блока БЧХ-кода К**.

КД состоит из заголовка, полезной нагрузки и заполнения.

8 качестве полезной нагрузки могут быть использованы данные следующего типа (формата):

•ТП;

• ПД. а именно, пакеты фиксированной или переменной длины:

• пакеты протокола УИП:

-НСПД-

Описание полей заголовка КД представлено в таблице 4.

Полезную нагрузку, представляющую собой пользовательские данные, записывают после заголовка. Ее размер записывают в поле длины данных заголовка, этот размер не может превышать значения. равного размеру КД минус размер заголовка.

Заполнение записывают после полезной нагрузки, если ее размер плюс размер заголовка меньше размера КД: заполнение производят нулями.

Таблица 4 — Описание полай заголовка КД

Поле	Размер	Описание
1 Тип данных. ТУРЕ	1 Б (или более)	Поле состоит из битовых данных
Биты поля ТУРЕ	Биты 0. 1	2 бит	Тип потока данных: ООЬ — пакеты протокола УИП. 01Ь — непрерывный поток данных, структура которого неизвестна канальному кодеру. НСПД; 10Ь — лоток пакетов переменной или постоянной длины, размер которых не превышает 66S36 бит. ПД: 11Ь—ТП
	Бит 2	1 бит	Индикатор присутствия временной метки первого полного пакета данных в данном КД (для потоков типа ТП и ПД): 1 — временная метка первого полного пакета данных присутствует. 0 — временная метка первого полного пакета денных отсутствует
	БитЗ	1 бит	Индикатор пакетов переменнбй длины для режима ПД. 1 — пакеты переменной длины: 0 — пакеты постоянной длины
	Бит 4	1 бит	Индикатор добавления временной метки к заголовку пользовательского пакета (для потоков типов ТП и ПД). 1 — к заголовку каждого пользовательского пакета добавлена временная метка: 0 — временная метка не добавляется к заголовку пользовательского пакета
	Бит S	1 бит	Индикатор добавления номера КД. 1 — поле номера КД присутствует: 0 — поле номера КД отсутствует
	Битв	1 бит	Зарезервирован
	Бит 7	1 бит	Индикатор присутствия следующего байта, относящегося к полю ТУРЕ: 1 — следующий байт относится к полю ТУРЕ: 0 — следующий байт относится к следующему полю заголовка
2 Число битое пользовательского пакета UPL	2 Б	Поле присутствует только для данных ПД и только при сброшенном бите 3 поля ТУРЕ (пакеты постоянной длины)

Размер заголовка увеличивается на 2 Б при передаче временнбй метки (выставлен бит 2 поля TYPE заголовка КД).

Размер заголовка увеличивается на 2 Б при передаче номера КД (выставлен бит 5 поля TYPE заголовка КД).

Размер заголовка кадра данных увеличивается на 1 Б при увеличении поля TYPE (выставлен бит 7 поля TYPE заголовка КД).

Пользовательские пакеты снабжаются заголовками (0,2 или 4 Б):

• временная метка. 2 Б. если выставлен бит 4 поля TYPE (передача временной метки пользовательского пакета) — только для потоков типа ТП и ПД:

• длина пакета. 2 Б, если выставлен бит 3 поля TYPE (пакеты переменной длины) — только для потоков типа ПД.

5.3 Требования к процессу рандомизации распределения энергии

КД рандомизируют (скремблируют) в соответствии со схемой, приведенной на рисунке 3.

Порождающий полином для ПСДП имеет вид 1 + х¹⁴ ♦ х’⁵.

Загрузку инициализирующей последовательности «100101010000000» в регистры ПСДП. как указано на рисунке 3. следует проводить при начале обработки каждого КД.

Первый бит на выходе генератора ПСДП должен быть применен к первому биту (т. е. к старшему биту) первого байта КД.

Инищчим»1фу1(нщшпоол«йсн«тпы«^

1 0	0 1	0 1	0 1	0	0	0	о	9	0	9
	_iL	в | в	jlLl	в	1D	11	18	1S	14	16

00000011…

Рисунок 3 — Схеме рандомизации данных

5.4 Требования к подсистеме канального кодирования

Подсистема канального кодирования должна выполнять внешнее кодирование БЧХ. внутреннее кодирование LDPC и побитовое леремежение. Входной поток должен состоять из КД. а выходной поток —из ПКД.

Каждый КД. содержащий K_bch битов, должен обрабатываться подсистемой канального (помехозащитного) кодирования для формирования ПКД, содержащего N_Wpc битов М_ЬсЛ – K_bch проверочных битов систематического внешнего кода БЧХ должны быть присоединены в начале КД. размер КД. таким образом, увеличивается до N_bch – K_Wpc битов N,_dpc – K_Wpc проверочных битов внутреннего кодера LDPC должны быть присоединены в конце КД.

5.5 Требования к внешнему кодированию БЧХ

Для генерации ПКД код БЧХ(А/_ЬсЛ. K_bch), корректирующий/ошибок, должен быть применен к каждому КД. Примитивные полиномы кода БЧХ приведены в таблице 5.

Для получения порождающего полинома д(х) кода коррекции / ошибок кодера БЧХ следует перемножить первые t примитивных полиномов, соответствующих N_bch (см. таблицу 5).

Таблица б — Примитивные полиномы кодера БЧХ

Примитивные полиномы кодера БЧХ для различных значений NM
Примитивные полиномы для 512 & NM < 1024
$,(*>	1 ♦ X6 ♦ X1 ♦ Xs ♦ х’°
0г<*>	1 + X2 * X3 •» X4 * X10
0з<*>	1 ♦ X2 * X3 * X4 * X4 + Xе ♦ Xе ♦ X9 ♦ X10
0*<х>	1 + X ♦ хг ♦ XJ ♦ Ж8 ♦ X9 * X10
05<х>	1 ♦ X ♦ X2 ♦ Xs ♦ X6 + X8 * X10
?в<х>	1 + X2 ♦ X* * X* ♦ X10
Примитивные полиномы для 2048 s Nte„ < 4096
01<*>	1 ♦ Xе ♦ X8 * X11 ♦ X12
Примитивные полиномы кодера БЧХ для различных значений N0e„
02<х>	1 ♦ X2 ♦ X6 ♦ X* ♦ X* + X11 ♦ хлг
03<х>	1 ♦ X6 ♦ X9 * X10 ♦ X12
04<Х>	1 + X2 + Xе ♦ X7 * X* ♦ х11 * х12
9s<x>	1 ♦ X2 + х4 ♦ X5 * X* ♦ х7 ♦ X* ♦ X10 + X12
9в<х>	1 + X * Xs ♦ X* ♦ X5 + ХТ * X10 * хп + X12
0,<х>	1 + X2 + X4 ♦ Xе * X* ♦ х” * х,г
08<х>	1 ♦ X2 ♦ X3 * X7 * X* + х* ■» X10 ♦ X11 ♦ X12
в9<х>	1 + X ♦ X2 ♦ X4 * X6 + Xs ♦ X9 * Xй * X12
0,о<х)	1 ♦ X * X2* х7 ♦ х,0+ х11 + х12
Примитивные полиномы для 4096 s We<A < 8192
f,<*>	1 ♦ X9 ♦ X10 + X12 + X13
02<*>	1 ♦ X3 + X4 ♦ Xе * X* + х* ■» X13
9з<х>	1 + X2* Xs ♦ X* •* X9 * X12 ♦ X13
	1 ♦ X3 + х4 * Xs ♦ X7 ♦ X10 + х’1 * X12 * X13
05<х>	1 ♦ X ♦ X* * X6 ♦ X7 ♦ X8 * X13
06<х>	1 ♦ х4 ♦ X5 ♦ Xе ♦ X* + х,г ♦ X13

Окончание таблицы 5

Примитивные полиномы кодера 6ЧХ для различных значений N
Примитивные полиномы для 4096 s < 8192
вгМ	1 * X + ХТ * X8 * X* ♦ X10 ♦ X13
0а(*)	1 * X4 * X6 + Xе ♦ X9 * X10 • X11 ♦ х,2+ х13
0в(х)	1 * X2 * X3 ♦ X* * X5 ♦ X* ♦ X7 ♦ X8 + X9 + X10 + Xй + х’2 ♦ х13
0,о(*>	1 * X + X2 * X* * X* * х’° ♦ X13
Примитивные полиномы для 6192 s N0en < 16384
OiM	1 ♦ X + X3 * Xs ♦ X14
ваМ	1 ♦ Xе ♦ X8 ♦ хп ♦ х14
flat*)	1 ♦ X + X2 * Xs ♦ X9 * х’° ♦ х14
в4М	1 ♦ X4 ♦ X7 ♦ Хв + X10 ♦ х’2 ♦ хи
в*м	1 ♦ X2 * X4 * X6 ♦ х® •» X9 ♦ X11 ♦ X13 ♦ хи
в*М	1 ♦ X* ♦ X7 ♦ Хв + X9 ♦ х,э ♦ хи
в,М	1 ♦ X2 * Xs ♦ X6 ♦ хт •» X10 * хп ♦ X13 + X14
в«М	1 ♦ X4 ♦ X® + X9 + X10 ♦ хи + хи
в»м	1 ♦ X + X2 ♦ X3 ♦ X* ♦ х’° ♦ хи
9.в(*>	1 ♦ X3 ♦ X6 * X9 + Xй + X12 + Xй

Параметры канального кодирований и размеры кадров данных для всех каналов передачи данных приведены в таблице 6.

Таблице 6 — Параметры канального кодирования системы РА8ИС

Примерная скорость кода	Неюдироеакиый блок 6ЧХ осп	Кодированный блок БЧХ Wetfl. Некоей-ровакный блок LOPCKw	Коррекция 1 ошибок БЧХ-кода		Кодированный блок LOPC (число несущих в канале данных)
Канал основного сервиса (КОС), радиоканал 100 кГц
1/2	3904	4024	10	120	8 036 КОС (196 несущих)
2/3	5232	5362	130
3/4	5896	6026
1/2	3368	3488	120	6 970 КОС (170 несущих) + НКД
2/3	4520	4650	130
3/4	5096	5226
1/2	3248	3368	120	6 724 КОС (164 несущих) + НСК
2/3	4352	4482	130
3/4	4912	5042
1/2	2712	2832	120	5 658 КОС (136 несущих) + ♦ НСК ♦ НКД
2/3	3656	3776	130
3/4	4112	4242

Кодирование БЧХ входной битовой информационной последовательности М-{т_й, т,…..

т_Ке<Л 2. t ) выполняют следующим образом:

• полином сообщения т(х)«л»к_{й й} ix*^{b<ft 1} + ^тк_йсп г**®⁴* ² * … ♦ го,х + т₀ умножают на

полином д(х). остаток равен d(x) =

. создают выходное кодовое слово /_6сЛ. которое формирует информационное слово для коди

рования с помощью кодов LOPC в соответствии со следующим выражением:

…..к а, к ,……….2.^тк_м О-

Примечание — Эквивалентный полином кодового слова имеет вид е(х) ■ х^Лв«*’^к**^н т(х) * 0(х).

5.6 Требования к внутреннему кодированию LDPC

КодерЮРСобрабатываетеыходвнешнегокодирования^_сЛ = (/₀,…../_х^ ,)какблокинформа-

ции размером K_Wpe битое и систематически кодирует его в кодовое слово Л размером N_Wpc.

где Л = ()_ю. X,. = …..i-Po-Pi…..Р*од,_е.х_и._е_,)•

Параметры кода LDPC N_)(Jpc, К_м приведены в таблице 6. ^р

Задача кодера — определить N_Upe – К_Мрс – M_ldpc проверочных битое ф₀, р,, •• -Рм , > для каждого блока из К_Ирс информационных битое (/₀, …..г_х ,). ^ие,е

Матрица W. используемая для расчета проверочных битов кода LDPC. имеет M_L0PC строк. K_LDPC столбцов и содержит относительно малое число ненулевых элементов Л_{п т} – 1. нерегулярно распределенных по строкам и столбцам.

Правило получения каждого из проверочных битов записывают в форме:

Кодирование осуществляют с использованием матрицы Н соответствующей размерности.

Процедура формирования матриц Ндля всех используемых параметров кода LDPC приведена в приложении Е.

5.7 Требованиякбитовомуперемежению

Выход Л кодера LDPC подвергают побитовому перемежению. которое представляет собой леремежекие со сдвигом начала столбцов.

При леремежении со сдвигом начала столбцов биты данных а>, поступающие от кодера LDPC, последовательно записывают в перемежитель по столбцам и последовательно считывают по строкам (старший бит заголовка ПКД считывают первым), как показано на рисунке 4. Запись стартовой позиции каждого столбца сдвигают на t_c в соответствии с таблицей 7. в которой представлены значения (_с для с = 0…..11; для остальных значений t_e – f_ccnod ,₂.

Число строк побитового перемежителя N, – 41, число столбцов N_c – W_WpcdivW_r Модуль перемежеиия определен следующим образом:

• входной бит /, с индексом /. при 0 £/< №_Ире записывают в столбец с„ строку г, моду я я пвремеже-

ния.

где с, – idivN,.

t, – {/mod N+ (_{C|niod 12})modN_f:

• выходной бит \yc индексом j для 0 £; < W_Wpc считывают из строки r_f, столбец су. rfle/y=ydivW_c.

с =/modN_e.

Таблица 7 — Сдвиг стартовой позиции столбца записи при битовом леремежании

Номер столбца с	0	1	2	3	4	S	6	7	8	9	10	11
Параметр сдвига fe	0	2	5	9	9	13	17	19	19	23	31	37

5.8 Требования к отображению битое на ячейки

Один или несколько ПКД должны быть преобразованы в кодированный и модулированный БПД. Для этого поток входных битое сначала разделяют на кодовые слова ячеек, а затем эти слова отображают на модуляционное созвездие. Эффективное число битов на ячейку модуляции i^₀₀ приведено в таблице 8. БПД состоит из пмоо ПКД. таким образом, число ячеек выходных данных в БПД равно W,_dpc.

Таблица в — Число битов на ячейку модуляции

Тип модуляции	Число битое на ячейку q wop
64-QAM	6
16-QAM	4
OPSK	2
8PSK	1

Разделение последовательности битов на модулирующие значения ячеек осуществляют следующим образом: битовый лоток у_}, поступающий от битового перемежителя, разделяют (демультиплексируют) на N_subslnams подпотоков, как показано на рисунке 5. значение N_subslnams – цу₀₀.

ШЭД

Вывод

	вщ> *0it* вол—
ДнЦЛаТМПМКВОр	1 Ьыьтшш 1A> *тиш	•4.1*,,ф

Рисунок 5 — Демультиплексирование потока битов на подпотоки

Разделение потока битов определяют как отображение побитово перемеженных входных битов v, на выходные биты Ь₀ у, где / = /divN_su6slfM(T)S;

в — индексы битов, демультиплексированных на подпотоки (0 se < N_subsl/cgms), которые зависят от значения / в соответствии с тем. как определено в таблице 9; v_f — вход демультиплексора;

/ — индекс бита во входном потоке:

Ь_{в /}— выход демультиплексора:

j — индекс бита в заданном потоке на выходе демультиплексора.

Таблице 9 — Зависимости номеров входных и выходных битое демультиплексоре

Формат модуляции	Соответствие битов
OPSK	Номер входного битв / div Иыьиплт%	0	1
Номер выходного бита е	0	1
16-0 AM	Номер входного бита /div NMbs(feAmi	0	1	2	3
Номер выходного бита е	3	1	0	2
64-О AM	Номер входного битв / div М^г/влп»*	0	1	2	3	4	5
Номер выходного бита е	5	1	3	4	0	2

5.9 Требования к отображению ячеек на созвездие

Каждое кодовое слово ячеек [у,_q У_Циоо v, I = (£»,. _g £»_4woo „). поступающее от демультиплексора. должно быть отображено на точку созвездия одного из типов: BPSK. QPSK. 16-QAM или 64-QAM — для получения точки созвездия z_q до нормализаиии.

Точные значения действительных и мнимых компонентов Re(z_a) и lm(2_Q) для каждой комбинации соответствующих входных битов y_{i q} приведены для различных созвездий в таблице 10.

Таблицею — Отображение битое ячеек не точки созвездия

Созвездие	Отображение
	/о в	1	0
BPSK						–	1			1
		0	0
	Уо. р	1	0
QPSK	R«(*a)					–	1			1
У1.4	1	0
						–	1			1
	У0.4		1				1		(	J				(	J
	У*. 4		(	1				1		1				(	J
16-0 AM			–	3				–	1	1	3
‘–4		1				1		(	1				(	1
	УЗ. „		(	1				1		1				(	J
	1т(г„)		–	3				–	1	1	3
	Уо. 4	1			1			1	1	0		0			0			0
	У*. 4	0			0			1	1	1		1			0			0
	У4,4	0			1			1	0	0		1						0
A a AIII	«е(2а>	-7	-5	-3	-1	1	3	5	7
b4-UAM	‘..4	1			1			1	1	0		0			0			0
	‘3.4	0			0			1	1	1		1			0			0
	Уб.4	0			1			1	0	0		1						0
		– 7	-5	-3	-1	1	3	5	7

Созвездия и детализация применяемого к ним отображения показаны на рисунке в.

Точки созвездия г_я для каждого входного кодового слова ячеек [у, „…..У_Пмоо to) норма

лизуют в соответствии с таблицей 11 для получения точного комплексного значения ячейки, которое должно использоваться при модуляции.

QP8K; порядок битое-у^

Reft отображает 1тф отображает y_f^

ът

1&QAM: порвдскбитсв-** y_1/tf у^ у^

Ra{*> отображает*^, Im{4 отображает у_1л, у^

64-QAM: порядок y_lj? У^ У*# Ул# Уа#

отображает^, у^, у_4л, Im(4огобрвкаетy_1jp у^,

1ю»

7л « » «

(991000 001010 000910 000000

№1001 001011 ОООЖ 009001

110000 titxm тою ню»

Рисунок 6 — Отображение битов ячеек на созвездия OPSK. 16-QAM и 64-QAM

5.10 Требоваииякперемежениюячеек

Псевдослучайный перемежитель ячеек должен равномерно распределять ячейки е БПД. чтобы обеспечивать в приемнике декорреляцию канальных искажений и сдвигать последовательность перемежения в БПД на протяжении одного блока временного перемежения (Б8П, см. 5.11).

Вход перемежителя ячеек (g_r0, д, ,…..9r.N_caai , )долженпредставлятьсобойячейкиданныхБПД

синдексомг.сформированногоспбмощьюсозвездйя, г обозначает увеличивающийся индекс БПД внутри БВП. Этотиндвкссбрасывают внулье начале каждого БВП. Выход перемежителя ячеек должен пред-ставлятьсобой вектор {d, _Q,d_{t 1}…..d._N Д определенный выражением

сев»”‘

d, ип, – 9, «, для каждого q * 0.1…..

где A/_ceUs — число выходных ячеек данных на БПД (равное W,_tfpc) и

lJq) — функция перестановки, применяемая к r-му БПД в рамках БВП.

Функцию L_t{q) определяют следующим образом: L_r(q) – (р К,) mod N_cctts. Значения К_{ приведены в таблице 12.

Таблице 12 — Значения Кг для функции перестановки MQ)

г	0	1	2	3	4	S
к,	99259	99401	99S59	99679	99793	99901

5.11 Требования к временному перемежению

БВП состоит из одного или нескольких БПД. Его отображают на целое число (один или несколько) кадров OFDM. Длительность БВП N_T, выраженная в кадрах OFDM, передается в ППС. N_т-^…..6.

Временной перемежитель представляет собой строчно-столбцовый блоковый перемежитель, число столбцов N_Te – 41 в перемежителе равно числу символов в кадре OFDM. Графическое представление временного перемежителя показано на рисунке 7. Данные ячеек записывают в столбцы, а считывают построчно.

Столбец 1

Рисунок 7 — Схема временного перемежителя

Число строк временного перемежителя N_T/ – (N_ceUa • N_T) div N_Te.

Модуль перемежения определен следующим образом:

– входную ячейку и_т, с индексом i при 0 £/< (W_cePs • N_T) записывают в столбец с_Г|, строку г_Т/ модуля перемежения. гдес_п = #’divW_r„ r_n = / mod N_Tn

– выходную ячейку v_T-c индексом/для 0 sj < {N_cells А/_Г)считыеают из строки г_Т), столбец с_г„ где Гуу = >div Л/_Гс, c^eymodN*.

5.12 Требования к общей схеме OFDM-модуляции

После блоков перемежения цифровые потоки логических каналов данных КОС. НСК и НКД посту* пают на блок отображения данных на несущие OFDM (см. рисунок 1). Общее число и распределение несущих для различных полос радиоканала приведено в таблице 13.

Таблица 13 — Распределение несущих при различных полосах радиоканала

Полоса радиоканала Д/. кГц	Общее число несущих OFDM	Число несущих
Пилотных	ППС	кос	НСК	НКД
100	215	15 (в рассеянных. 7 повторяющихся)	4	196	—	—
170	—	26
164	32	—
138	32	26
200	439	35 <22 рассеянных. 13 повторяющихся)	400	—	—
374	—	26
368	32	—
342	32	26
250	553	45 <28 рассеянных. 17 повторяющихся)	504	—	—
478	—	26
472	32
446	32	26

При OFDM-модуляции проводят разбиение цифровых потоков логических каналов данных на блоки длиной L – 41 символ комплексной модуляции z_q, причем каждый такой символ имеет длину п_м00 битов (см. таблицу 8). Далее в соответствии с кодом Г рея осуществляют отображение z_Q на информационные несущие OFDM-символа в соответствии с выбранным вариантом модуляции несущих — BPS К. QPSK. 16-QAM или 64-ОАМ. Диаграммы отображения кода Грея для OPSK. 16-QAM и 64-ОАМ вариантов модуляции несущих представлены на рисунке 6.

После отображения данных логических каналов на информационные несущие осуществляют частотное перемежение. которое делает распределение логических каналов по несущим псевдослучайным. что позволяет повысить устойчивость системы передачи данных «селективным замираниям.

Помимо информационных несущих в состав OFDM-символа вводят также пилотные несущие и несущие ППС. Пилотные несущие передают на повышенном уровне мощности. Фазы лилоткыхнесущих задают в соответствии с опорной псевдослучайной двоичной последовательностью равными 0^е либо 180*.

Пилотные несущие вводят в состав OFDM-символа с целью обеспечения на принимающей стороне возможности синхронизации сигнала и оценки характеристик канала передачи. Пилотные несущие составляют около 9 % общего числа несущих (см. таблицу 13).

Несущие ППС вводят с целью непосредственной передачи информации о ключевых параметрах передаваемого сигнала (наличие логических каналов данных, скорость LDPC-кода, тип QAM-созвездия, длина защитного интервала и пр.). В каждом символе OFDM передают четыре несущих ППС.

OFDM-символ, полученный после введения пилотных несущих и несущих ППС. подвергают обратному преобразованию Фурье, которое преобразовывает символ из частотной области во временную. Затем в начало символа вводят защитный интервал длительностью Г₆. В защитный интервал копируют последние N _ь отсчетов полезной части символа, где N _ь — длина полезной части символа (в отсчетах). Т_и — длительность полезного символа (в секундах). В системе предусмотрен защитный интервал с длительностью 7^/8.

Полученную последовательность временных отчетов ограничивают, масштабируют и квантуют в соответствии с разрядностью ЦАЛ.

Перед обратным преобразованием Фурье может проводиться операция, направленная на снижение пик-фактора сигнала.

При использовании разнесенной передачи перед введением защитного интервала блок внесения задержки формирует несколько сигналов с необходимыми временными задержками.

5.13 Требования к кадровой структуре OFDM

Передаваемый сигнал должен быть организован в виде последовательности кадров. Кадр имеет длительность T_F и состоит из L – 41 OFDM-символов. OFDM-символ имеет длительность T_s и состоит из защитного интервала длительностью T_G и полезной части длительностью Т_и(Т_$– Т_и + T_G). Защитный интервал является циклическим префиксом полезной части Т_и, его длительность — TJ8.

OFDM-символы содержат полезную информацию (о данных) и опорную информацию (пилотные и ППС-несущие). Символы в кадре OFDM пронумерованы от 0 до 40.

Ключевые параметры блока OFDM-модуляции системы приведены в таблице 14.

Таблице 14 — Ключевые параметры модуляции OFOM системы РАВИС

Параметр	Значение
Полосе радиоканала \f. кГц	100	200	250
Число несущих Кша,	215	439	553
Длительность полезной части символа Ту. мкс	2250
Расстояние между соседними несущими 1/Гу, Гц	4000 4 -*444- 9 9
Расстояние между крайними несущими спектра (Kwш~ 1УГу, кГц (примерное значение)	95.1	194,7	245.3
Длительность защитного интервала Тв. мкс	261,25
Длительность символа Т5 * Ти* Тв. мкс	2531,25

Математическая модель сигнала s(t) описывается выражением:

y.2*2l(« Tq -ITg LmT_s) • ^rl/

a

— нижний предел индекса несущей. – 0;

К^_ах — верхний предел индекса несущей. К^_ак = К_Ша, – 1:

L —число символов OFDM в кадре. L* 41;

к — индекс несущей:

к’ — индекс несущей относительно центральной частоты, к’ -к~ ♦ К^_{п)12′,

I — индекс символа OFDM в кадре;

m — индекс передаваемого кадра:

f_c — центральная частота спектра сигнала:

C_m j у — комплексный коэффициент, модулирующий k-ю несущую Аго символа в m-м кадре OFDM.

С целью нормирования выходного уровня сигнала в системе предусмотрены коэффициенты нормализации величин C_m , _к. Применение этих коэффициентов нормирует к единице суммарную мощность модуляционного алфавита информационных несущих сигнала (см. рисунок 6). 8 таблице 11 представлены значения этих коэффициентов для всех режимов модуляции.

5.14 Требования к частотному леремежению

Частотное перемежение. которое выполняют после отображения данных логических каналов на информационные несущие, делает распределение логических каналов по несущим псевдослучайным. Такое распределение позволяет повысить устойчивость низкоскоростных каналов данныхНСКиНКД к селективным замираниям.

Модулированные ячейки данных каналов НСК и НКД отображают псевдослучайным образом на информационные несущие OFOM с индексами к’ – ± 1, … ± 106 относительно центральной несущей радиоканала.

Индексы информационных несущих, на которых передают данные каналов НСК и НКД для всех символов в кадре OFDM и для всех вариантов присутствия данных каналов НСК и НКД. представлены в таблице 15. Индекс символа следует брать по модулю 7, т.е.Г = / mod 7.

Таблица 1S — Индексы информационных несущих каналов НКД и НСК

Индекс символа OFDM Г*/mod 7	Индексы информационных несущих каналов НКД и НСК относительно центральной несущей радиоканала к ■
НКД	НСК при отсутствии НКД	НСК при наличии НКД
0	-103. -101. -98. -92. -78.-47. -64. -43. -24. -23. -21. -16. -13. 11. 13. 29. 32. 36. 39. 67. 71.74. 76. 96. 101.102	-105. -87. -86. -82. -78. -77. -66. -S2. -48. -42. -41. -31. -29. -26. -9. -2. -1. 1. 7. 24. 33. 34. 44. 59. 68. 69. 71. 79. 62.87.96.104	-106. -99. -96. -79. -77. -52. -49.-34.-28.-22.-18.-9.-6. -4. 1. 8. 9. 12. 18. 19. 41. 42. 43. 44. 47. 56. 63. 66. 72. 79. 92.104
1	-99. -94. -93. -64. -76. -77. -69. -58. -57. -56. -36. -29. -26. 11. 14. 18. 29. 31. 32. 41. 59. 82. 66. 93. 96. 97	-106. -84. -79. -64. -59. -56. -21.-13. -11. -8. -3.2. 3.4. 9. 18. 29. 33. 38. 46. 47. 49. 56. 63.67.66.83.84. 89.94.96.99	-104. -97. -96. -88. -79. -68. -66. -62. -59. -54. -53. -51. -18. -12. -7. -6. -1. 2. 9. 13. 17. 19. 24. 28. 33. 36. 39. 58. 62. 79. 92. 104
2	-105. -97. -92. -78. -74. -64. -53. -43. -31. -28. -4. -3. -2. 19. 24. 36. 43. 49. 53. 59. 67. 68. 64.92. 94. 99	-99. -79. -78. -66. -58. -53. -46. -39. -28. -21. -14. -13. -8. -6.-4,-1.3. 6. 17. 21. 24. 26. 31. 32. 36. 42. 49. 74. 84. 67.92.98	-106. -94. -76. -72.-69. -68. -62. -59. -49. -42. -21. -14. -12.1.3. 6.14.22.23. 26.29. 32. 47. S2. 64. 66. 69. 74. 76. 83. 86. 68
3	-101. -82. -76. -64. -58.-49. -46.-41.-32.-24.-13.-4. 31. 43. 52. 56. 57. 59. 68. 69. 72. 69. 91.92. 96. 105	-101.-94. -86. -69. -67. -62. -59. -53. -52. -51. -46. -33. -32.-14.-13.-11. 14. 16. 18, 22. 24. 26. 34. 36. 54. S6. 61. 63,67. 71.69. 104	-106. -ЮЗ. -97. -86. -83. -74. -71. -61. -57. -44. -36. -31. -26.-8. -7. 1.4.9.11. 12.24. 36. 38. 44. 49. 54. 64. 67. 79. 88.94.103
4	-89. -86. -76. -71. -67. -56. -44. -43. -42. -22. -13. -11. -6.4.14.16.19. 26.32.36.43. 44. 78.93. 96. 105	-104.-103.-98.-93.-83.-76. -74. -72. -69. -63. -59. -43. -41. -33. -11. -8. -7. 13. 19. 32. 33. 36. 48. 49. 54. 62. 63. 76.78.88.89. 92	-104.-102.-93.-91.-88. -87. -78. -77. -63. -62. -51. -49. -48. -24. 1. 6. 13. 21. 24. 28. 34 . 41. 47. 48. 58 . 76. 82 . 84. 86.97. 99. 104
5	-89. -87. -69. -64. -52. -13. -7. -4.-1. 3. 8. 11. 14. 24. 26. 31. 41. S3. 72. 77. 78. 84. 86. 99. 101.105	-105. -98. -94. -86. -78. -77. -71. -64. -63. -59. -51. -44. -41. -34. -23.-16. -14. -1. 7. 14. 33. 34. 41. 47. 53. S9. 77. 78,87.97.101.103	-105.-93.-91. -84.-83. -76. -51.-48.-46.-38. -22.-16.2. 6. 9.17. 19. 22. 28. 36. 39. 43. 44. 51. 52. 57. 56. 68. 69. 74. 91.94
6	-92. -88. -84. -56. -51. -48. -42. -32. -31. -21.-18. -7. -6. -4.9.11.32.44,52.54.57.82. 63. 86. 86. 101	-91. -84. -68. -54. -46. -36. -34. -31. -29, -24. -18. -14. -4. -3. 11. 12. 14. 21. 34. 42. 47. 48. S6. 58. 62. 77. 79. 88. 69.91.99.103	-103. -98. -97. -87. -83. -82. -74. -69. -66. -S4. -36. -26. -23.-14.-12.-11.-9. 14. 18. 24. 26. 29. 33. 34. 39. 43. 59. 66.69. 94. 102.103

После отображения данных каналов НСК и НКД модулированные ячейки данных канала КОС ото* бражают на информационные несущие с и^щексами к ® К_1П|П ♦ К_тах – 1 последовательно, за исключением информационных несущих, уже занятых каналами НСК и НКД.

5.15 Требованиякпилотнымнесущим

Назначение пилотных несущих — передача дополнительной (опорной) информации, с помощью которой на приемной стороне осуществляют синхронизацию, а также оценивают характеристики канала передачи. Пилотные несущие передают на повышенном уровне мощности. Пилотные несущие делят на два типа: 1) повторяющиеся и 2) рассеянные. Положение повторяющихся пилотных несущих в спектре сигнала не зависит от номера символа в кадре, а положение рассеянных — зависит. Фазы пилотных несущих могут принимать значения СГ или 180^е е соответствии с опорной последовательностью. Мощность пилотных несущих составляет 16/9. в то время как средняя мощность информационных несущих и несущих ППС в соответствии с коэффициентом нормирования равна 1.

5.15.1 Определение опорной последовательности

Опорная последовательность w_k является ПСДП с порождающим полиномом х¹¹ ♦ х² ♦ 1. Схема генератора, реализующего данный полином, приведена на рисунке 8.

Иницшгмшрумщдя поспедоваталиюстъ

11111111111

Рисунок 8 — Схеме генераторе опорной последовательности

Фазы пилотных несущих, а также фазы ППС-несущих определяют на основе значений iv*. генерируемых данной ПСДП. Значение 0 соответствует фазе 0^е. значение 1 соответствует фазе 180^е.

При инициализации генератора опорной последовательности все регистры выставляют в «1» (см. рисунок 8). Каждой Х-й несущей символа ставится в соответствие бит w_k. Инициализацию осуществляют в начале каждого символа OFDM.

5.15.2 Расположение рассеянных пилотных несущих Индексы рассеянных пилотных несущих определены в таблице 18.

Примечание – Еслисоеместить центральные кесущиеприразличныхполосах радиоканала. то пилотные несущие болев узкого радиоканала окажутся подмножеством пилотных несущихболее широкого радиоканала.

Рассеянные пилотные несущие усиливают по мощности и их фазы задают в соответствии с опорной последовательностью w_k по формуле

Reject *)= 5-2(1 -w_ky, ₍₂₎

где m — индекс кадра;

/ — индекс символа в кадре;

X — индекс несущей в символе.

Таблица 16— Индексы рассеянных пилотных несущих

Полоса радиоканала ДГ. кГц	Индекс центральной несущей	Число рассеянных пилотных несущих	Индекс сиыаола /’ « / mod S	Индексы рассеянных пилотных несущих относительно центральной несущей к’
100	107	8	0	-85. -60. -35. -10. 15. 40.65. 90
1	-80. -55. -30. -5. 20. 45. 70. 95
2	-100. -75. -50. -25. 25. 50. 75.100
3	-95. -70. -45. -20. 5. 30. SS. 80
4	-90. -65. -40. -15. 10. 35.60. 8S
200	219	22	0	-213. -199. -185. -171. -157. -143. -129. -85. -60. -35. -10. 15.40. 65. 90. 113. 127. 141. 155. 169. 183. 197
1	-209. -195. -181. -167. -153. -139. -125. -80. -55. -30.-5.20.45.70.95.117.131.145.1 S9.173.187.201

Окончание таблицы fв

Полоса радиоканала At, кГц	Индекс цен* тральной несущей	Число рассеянных пилотных несущих	Индекс символа /’» / mod 5	Индексы рассеянных пилотных несущих относительно центрельной несущей К’
			2	-205. -191. -177, -163. -149. -135. -121. -100. -75. -50. -25. 25. 50. 75. ЮО. 121. 135, 149. 163. 177.191. 205
200	219	22	3	-201. -167. -173. -159. -145. -131. -117. -95. -70. -45. -20. 5.30.55.80.125.139.153.167.181.195.209
			4	-197. -183. -169. -155. -141. -127. -ИЗ. -90. -65. -40. -1S. 10. 35. 60. 85. 129. 143. 157. 171. 185. 199. 213
			0	-269. -25S. -241.-213. -199. -185. -171.-157. -143. -129.-85.-60. -3S.-10. 15.40.65.90.113. 127.141. 155. 169. 183.197. 225. 239. 253
			1	-265. -251. -237. -209. -195. -181. -167. -153. -139. -125. -80. -55. -30. -5. 20. 45. 70. 95. 117. 131. 145. 159. 173. 187. 201.229. 243. 257
250	276	26	2	-261.-247. -233. -205. -191.-177. -163. -149. -13S. -121. -100. -75. -50. -25. 25. 50. 75. 100. 121.135.149. 163. 177. 191.205.233. 247.261
			3	-257. -243. -229. -201.-187, -173. -159. -145. -131. -117.-95. -70. -45. -20. 5. 30. 55. 80. 125. 139. 153. 167. 161. 195. 209. 237. 251.265
			4	-253. -239. -225. -197. -183. -169. -15S. -141.-127. -113.-90.-65. -40.-15. 10. 35.60.85. 129. 143.157. 171.165. 199.213.241.255. 269

5.15.3 Расположение повторяющихся пилотных несущих Индексы повторяющихся пилотных несущихопределеные таблице 17.

Примечание — Если совместить центральныенесущивприрвэличных полосах радиоканале.толилот-ные несущие более узкого радиоканала окажутся подмножеством пилотных несущих более широкого радиоканала.

Таблица 17 — Индексы повторяющихся пилотных несущих

Полоса радиоканала At. кГц	Индекс центральной несущей	Число повторяющихся пилотных несущих	Индексы повторяющихся пилотных несущих относительно центрельной несущей к ‘
100	107	7	0: х 37; х 73; х 107
200	219	13	0;i 37:1 73; х 107; ± 147; х 164; х 219
250	276	17	0; х 37; х 73; ± 107; х 147; X 164; х 219; 3 255; ± 276

Все повторяющиеся пилотные несущие модулируют согласно опорной последовательности.

Повторяющиеся пилотные несущие усиливают по мощности и их фазы задают е соответствии с опорной последовательностью W_k по формуле

= 2 (!-»,). ₍₃₎

5.16 ТребованиякнесущимППС

Несущие ППС предназначены для передачи параметров сигнала, связанных с режимом передачи, параметрами канального кодирования канала и модуляции.

Информацию ППС передают параллельно на четырех несущих. Каждая несущая ППС в одном и том же символе передает один и тот же дифференциально кодированный информационный бит. Имдек* сы этих несущих относительно центральной несущей радиоканала к’ равны ± 27 и ± 81 для всех вариантов ширины полосы радиоканала.

Несущие ППС обеспечивают передачу следующей информации:

• типа модуляционного созвездия КОС;

• скорости канального кодирования КОС;

• числа кадров временного перемежвния КОС;

• номера кадра временного перемежвния КОС.

Инициализацию фазы ППС-месущих осуществляют для каждого кадра OFOM. Для инициализации фазы ППС-несущих первого символа кадра используют опорную последовательность tv*.

Блок данных ППС соответствует одному кадру OFDM и содержит 41 бит, которые определены сле-дующим образом:

27 информационных битов;

14 избыточных битое для защиты от ошибок.

5.16.1 Формат передачи ППС-информации

Информацию ППС следует передавать в соответствии с таблицей 1в. Первым передают бит s₀. Первые три бита задают номер версии и должны бытьустаноелены вО. При изменении версии возможно изменение значений остальных полей информации ППС.

Тип модуляционного созвездия КОС передают двумя битами в соответствии с таблицей 19.

Скорость канального кода КОС кодируют тремя битами в соответствии с таблицей 20.

Число кадров временного перемежвния КОС N_T передают тремя битами s₈,s₁₀ (значения 000, 111 зарезервированы). Индекс текущего кадра перемежвния также передают тремя битами s_t,. s_t2, s₁₃. Индекс меняется в диапазоне от 0 до N_T – 1 (значения 110.111 заразервированы).

Биты s_u. s₁₅ указывают наличие (значение 1) или отсутствие (значение 0) в кадре OFDM данных логических каналов НСК и НКД соответственно.

Таблице 1в — Информация ППС

Номер бита	Формат	Цепь/содержание
«о- *|.*2	000	Версия
*3-*4	См.таблицу 19	Тип ОАМ-созвездия КОС
V V *7	См.таблицу 20	Скорость кода КОС
V VS10	Двоичное значение. 000.111 — зарезервированы	Число кадров временнбго перемежвния КОС
*1Г *12′ S«3	Двоичное значение. 110.111 — зарезервированы	Индекс кадра временнбго перемежвния КОС
*14	Флаг присутствия денных НСК	Наличие данных НСК
«IS	Флаг присутствия данных НКД	Наличие данных НКД
*1«- *17	См.таблицу 21	Ширина полосы радиоканала
*1«—*26	Установлены в 0	Зарезервировано
*27“*40	Код БЧХ	Защита от ошибок

Таблице 19— Кодирование тиле QAM-созвеэдия КОС

Виты ву	Тип созвездия
00	QPSK
01	16-ОАМ
10	64-ОАМ
11	Зарезервировано

Таблица 20 — Кодирование скорости кода КОС

биты *,.*».*,	Скорость кода
000	1/2
001	2/3
010	3/4
011—111	Зарезервировано

Таблица 21 — Кодирование ширины полосы радиоканала

биты *,в. *„	Ширина полосы радиоканала. кГц
00	Зарезервировано
01	100
10	200
11	250

5.16.2 Помехоустойчивое кодирование информации ППС

К 27 битам s₆—s₂₆ добавляют 14 проверочных битов сокращенного кода БЧХ (41.27./ = 2). вычисленного из исходного систематического кода БЧХ (127.113, / = 2).

Порождающий полином этого кода: д(х) = х¹⁴+х⁹ + х^в + х⁶ + х⁵ + х⁴+х²+х*1.

5.16.3 Модуляция ППС-несущих

Несущие ППС передают с уровнем мощности, равным 1.

Несущие ППС передают с разностно-фазовой модуляцией (OBPSK) с инициализацией в начале каждого кадра OFDM.

Разностно-фазовую модуляцию ППС-несущей с номером к символа/(/ > 0) в кадре т осуществляют в соответствии с правилом:

– если Sj = 0. то Re{C_m , _к) = Re{C_m и lrn{C_m. _{L к}) = 0;

– если s. = 1. то Re{C_{m к}) = -Re{C_m , _к) и lm[С_т , _к] = 0, где s_i — текущий кодируемый бит.

Начальную фазунесущих ППС в первом символе кадра определяют на основе опорной последовательности w_k по формуле

RefQw. 0.k) ⁼ 2(j“Wk).

^,mCC_m о *> = 0.

5.17 Определение скорости полезного информационного потока

Скорость полезного битового потока различных логических каналов данных R, (КОС. НСК. НКД) определяют по формуле

^ _ КммиооЯресЯре (5)

‘ Го(1<-Тв/Тц)

где K_inff — число информационных несущих логического канала /;

гц^_О0 — число битов информации, передаваемых на одной несущей (см. таблицу 8);

R_f£C – K_6ch/W_Wpc — скорость помехоустойчивого кодирования, равная отношению числа битов в КД к числу битов в ПКД (см. таблицу 6):

R_df — доля полезной информации в КД, равная отношению числа битов пользовательских данныхк общему размеру КД:

Гу — длительность полезной части символа;

T_G — длительность защитного интервала.

Приблизительные значения скорости полезного битового потока в канале КОС в случае отсутствия НСК и НКД приведены в таблице 1.

Радиочастотные характеристики системы

Системе РАВИС предназначена для использования а диапазонах частот 65.8—74.0 и 87.5—108,0 МГц.

OFDM-ыодулироеанный сигнал с большим числом несущих имеет почти нормальное распределение, что подтверждается экспериментальными исследованиями (см. рисунок А.1). Среднее отклонение оценки плотности распределения OFDM-модулированного сигнала от плотности нормального распределения с параметрами (0. 1} составляет 1.5 Ю*¹⁰. а максимальное отклонение — не превышает Ю’⁴.

Ппотосп» ркхфвпапмм мроягжет

Рисунок А.1 — Плотность распределения вероятности сигнала OFDM А.1 Эффект Доплера

Эффект Доплера вызывает частотный сдвиг несущих сигнала при движении приемника относительно передатчике.

Сдвигчвстотсоставляет .\1₀ * .

С

где 1 — несущая частота радиосигнала;

v — проекция скорости движения приемника относительно передатчика на прямую, соединяющую приемник и антенну передатчике; с — скорость света.

Расстояние между соседними несущими в системе РА8ИС составляет приблизительно 0.44 кГц. При скорое-тидвижения приемника v * 200 км/чдолплеровский сдвигчвстот не превышает 5% расстояния междудвумя соседними несущими в диапазоне частот до 108 МГц.

Моделирование работы системы

Моделирование производительности системы РА6ИС выполнено с двумя моделями многолучевого распространения в канале перелечи: канал Райса (для стационарного приема) и канал Релея (для мобильного приема). Модели канала соответствуют моделям, описанным в (5).

Б.1 Канал Райса

в модели канала Райса выходной сигнал у(() вычисляют по формуле

N

‘0*<r>’2>-‘²‘V<r-T,>

где х(*) — входной сигнал:

г₀ х(Г) — прямой (неотрвженный) сигнал с затуханием;

N — число эхо-сигналов. N ■ 20:

О,— фазовый сдвиг, возникающий при рассеянии Аго отраженного сигнала:

(j — затухание мо отраженного сигнала: tj — относительная задержка /-го отраженного сигнала.

Значения параметров О,, г, и с, приведены в таблице Б1.

Коэффициент Райса К (отношение мощностей прямого сигнала и отраженных сигналов) вычисляют по формуле

(Б.2)

При моделировании был использован коэффициент Райса К* Ю.т. е.

Б.2 Канал Релея

В модели канала Релея выходной сигнал /(() вычисляют по формуле

N

j-i

Значения параметров ^, г. и _Т) приведены в таблице Б.1.

Таблица Б.1 — Значения параметров Ц, г. и т.для моделей канале Райса и Релея

i	f.	Cj. МКС	^ рад
1	0.057 662	1.003 019	4.855 121
2	0.176 800	5.422 091	3.419 109
3	0.407 163	0.518 650	5.864 470
4	0.303 585	2.751 772	2.215 894
S	0.256 782	0.602 695	3.758 056

Окончание таблицы Б. 1

{	г,	мкс	в. рвд
6	0.061 831	1.016 585	5.430 202
7	0.150 340	0.143 5S6	3.952 093
6	0.051 534	0.153 832	1.093 586
9	0.185 074	3.324 866	S.77S 198
10	0.400 967	1.93S 570	0.154 459
11	0.295 723	0.429 948	5.926 383
12	0.350 825	3.228 872	3.053 023
13	0.262 909	0.648 831	0.628 S7S
14	0.225 894	0.073 883	2.126 544
15	0.170 996	0.203 952	1.099 463
16	0.149 723	0.194 207	3.462 951
17	0.240 140	0.924 450	3.664 773
18	0.116 587	1.381 320	2,833 799
19	0.221155	0.640 512	3.334 290
20	0.259 730	1.368 671	0.393 889

Пороговые значения отношения сигнвл/шум при использовании модуляции 16-0AM и скорости канального кодирования 3/4 для канала КОС приведены в таблице Б.2.

Таблица Б.2 — Пороговые значения отношения сигнал/шум при различных моделях канала

Модель канала	Отношение сигнал/шум. дБ
АБШГ (аддитивный белый гауссовский шум)	12
Канвл Райса * АБШГ	12.5
Канал Релея ♦ АБШГ	15.5

Коррекция пик-фактора сигнала OFDM

Для уменьшения отношения пиковой и средней мощностей сигнале (пик-факторе) рекомендуется использовать. например, метод активного расширения созвездия (АСЕ), описанный а |6). Этот метод применяют к активной чести каждого символа OFDM до введения защитного интервала. Метод активного расширения созвездий не должен применяться к пилотным несущим и несущим ППС.

Алгоритм активного расширения созвездий генерирует сигнал ао временной области х_ДСЕ. который замещает исходный сигнал во временной области х» (х₀,х,…..x_{Npi и} ). сгенерированный спомощьюОБПФ из множества

значений частотной области X ■ (Х₀.Х,…..Х_м

х’ – (х_а .х{…..xi .i) получают из х с помощью четырехкратной интерполяции.

Сочетание ОБПФ. передискретизации и низкочастотной фильтрации реализуют с помощью заполнения нулями до четырехкратной длины и последующего преобразования ОБПФ.

х* * (xj .Ху… получают с помощью применения к компонентам х’оператора ограничения.

Оператор ограничения х* определен следующим образом:

Порог ограничения является параметром алгоритма АСЕ.

х_е …..^xcMf,, .1) получают из х’с помощью четырехкратного прореживания.

Сочетание низкочастотной фильтрации, передискретизации и БПФ реализуют с помощью заполнения нулями до четырехкратной длины и последующего преобразования БПФ.

Х_е получают из х_с с помощью БПФ.

Новый сигнал Х’_е получают с помощью суммирования Х_с и X следующим образом:

Х< «X* G(X_e-X>. (В.2)

Коэффициент расширения G является параметром алгоритма АСЕ.

X” получают из Х^ с помощью оператора насыщения, который по отдельности обрабатывает действительные и мнимые компоненты, обеспечивая, чтобы модуль отдельных компонентов не превышал заданного значения £.:

|R<HX;*}|SL. L. R e{Xa)*t.

Re{X_A*} <

|lm{X;*>. |lm{X^_A)|si.. (8.4)

Im {X’:*} « ft. 1т(Х;_к}г(..

|-L. lm{X;*} < -L.

Предел расширения t является параметром алгоритма АСЕ.

Тогда X_ACg составляют спомощью простого выбора действительных и мнимых компонентов из относящихся к

если Re {X*} расширяемое RetXJ»} AWC|Re (X«._k}|>|Re(X_k}| AWORe{X£_k}Re(X_k}>0 R^t*»} иначе

x_ACE получают изX_ACE спомощью ОБПФ.

Компонент определяют как расширяемый, если он принадлежит к модулированной ячейке данных и если его абсолютное значение равно максимальному значению компонента, связанного с модулирующим созвездием, используемым для этой ячейки. Например, компонент, принадлежащий к 16-ОАМ модулированной ячейке, является расширяемым, если его значение равно ±

Выбор значения коэффициента С следует проводить а пределах от 0 до 31 с шагом 1.

Выбор порога ограничения \/_еЛр следует проводить в диапазоне от * О до * 12,7 дБ с шагом 0.1 дБ относительно эффективного напряжения исходного сигнала.

Выбор максимального значения расширения L следует проводить а диапазоне от 0.7 до 1.4 дБс шагом 0.1 дБ.

Если устанавливается максимальное значение L. то максимальное увеличение мощности на несущую после расширения ограничено значением * в дБ (увеличение мощности получается максимальным для модуляции QPSK).

Разнесенная передача

Система РАВИС может функционировать в сложных условиях распространения сигнала, обеспечивая, в честности, мобильный прием в городских условиях с плотной застройкой. Узкополосные сигналы в таких условиях подвержены не только частотно-селективным, но и амплитудным {плоским) замираниям.

В этих условиях используемое в РАВИС временное перемежение улучшает мобильный прием сигнале. Эффективным методом борьбы самплитудными замираниями является использование разнесенного приема, т. е. нескольких приемных антенн, расположенных на определенном расстоянии. Но а некоторых случаях использование нескольких антенн затруднительно, например, для небольших переносных приемников. Для вещательных систем хорошей альтернативой или дополнением к разнесенному приему является использование методики разнесенной передачи.

Разнесенная передача с задержкой представляет собой достаточно простой и эффективный метод, в этом случве кроме исходного сигнала излучают еще один сигнал, представляющий задержанную на время £ копию исходного сигнала, дополнительный сигнвл излучают сдругой антенны, пространственно разнесенной с основной. Использование этого метода не требует никаких дополнительных изменений приемника. Задержанных копий сигнала может быть несколько. Схема передающей части при использовании разнесенной передачи представлена на рисунке Г.1.

Рисунок Г.1 — Схема разнесенной передачи

Необходимоеыбрвть значения задержек ^ для всех ветвей излучения сигнала. При этом необходимо учитывать, что:

• задержка Д* должна быть достаточно большой (болеет 0 мкс). чтобы увеличить частотную избирательность составного канале, представляющего собой объединение каналов передающих антенн:

• задержка 6_Д должна быть гораздо меньше длительности защитиогоинтерввла(тоесгь<< 300 мкс). чтобы не вызывать межсимвольную интерференцию.

Вычисление циклического избыточного кода

Реализация проверки с помощью циклических избыточных кодов (CRC-кодов) позволяет выявлять ошибки передачи в приемнике. С этой цепью слова CRC-кода должны быть включены в передаваемые денные. Слове CRC-кода определяют в соответствии с описанной в настоящем приложении процедурой.

Код CRC определяют с помощью полинома степени л

<3„<х) • х* ♦ д_Л _ , х^п-’т – ♦д₂-х^г*д, хт 1

при л 21 ид, в {0.1}. j» 1…..п – 1.

CRC-код может быть вычислен с помощью сдвигового регистре, содержащего л ячеек, где л равно степени полинома. Блок-схема вычисления CRC-кода представлена на рисунке Д.1. Ячейки обозначаюткакб₀ … _ ,.

где Р₀ соответствует 1; 0, соответствует х: Ь₂ соответствует х²;Ь_л _, соответствует х^п * \ Сдвиговый регистр дополняют с помощью вставки onepaTopoeXOR на входе техячеек, где соответствующие козффициенгы д,полинома равны 1.

Шзад дата

Рисунок Д.1 — Блок-схема вычисления CRC-кодв

в начале вычисления кода CRC-8 все ячейки сдвигового регистра инициализируют нулями.

После поступления первого бита блока данных на вход данных (старший бит поступает первым) тактовый генератор обеспечивает сдвиг ячеек регистра на одну ячейку в направлении ячейки старшего битв Р_п_ При этом а промежуточные ячейки помещают данные после соответствующих операций XOR. Затем процедуру повторяют для каждого входного битв денных. После поступления последнего бита (младший бит) блока данных на вход сдвиговый регистр будет содержать слово CRC-кода. которое вслед за этим считывают. При передаче данных и слова CRC-кода старший бит следует первым.

Код CRC-8. используемый в системе РАВИС. основан на следующем полиноме:

<3_#(х) » х* ♦ х^т * х^в + х* * х³ * 1.

Процедура формирования матриц кода LOPC

В настоящем приложении приведена процедура формирования матрицы Н. по которой проводят расчет проверочных битов кода LDPC (см. 6.5).

Матрицу И формируют так. чтобы число столбцов л, в ней. содержащих /единиц, соответствовало таблице Е.1.

Для значений л,. указанных в таблице £.1. выполнено соотношение К,^ * л_1Э * п,₃ * л_в + л₃.

Таблица £.1 — Параметры матрицы Н для всех возможных значений параметров кода LDPC

Размер блока	Примерная скорость кода ft	Размер не «о-	Число проверочных битов	Число столбцов лв матрице Н. содержащих > единиц
Мрс	блока	“тз	П.3	па	пз
Канал основного сервиса (КОС), радиоканал 100 кГц
	1/2	4024	4012	0	0	1607	2417
8036	2/3	5362	2674	535	0	0	4627
	3/4	6026	2010	0	669	0	5357
	1/2	3488	3482	0	0	1394	2094
6970	2/3	4650	2320	464	0	0	4186
	3/4	5226	1744	0	580	0	4646
	1/2	3368	3356	0	0	1344	2024
6724	2/3	4482	2242	448	0	0	4034
	3/4	5042	1682	0	560	0	4482
	1/2	2832	2826	0	0	1131	1701
5656	2/3	3776	1882	377	0	0	3399
	3/4	4242	1416	0	471	0	3771
Канвл основного сервиса (КОС), радиоканал 200 кГц
	1/2	8196	8204	0	0	3280	4916
16400	2/3	10932	5468	1093	0	0	9839
	3/4	12300	4100	0	1366	0	10934
	1/2	7666	7668	0	0	3066	4600
15334	2/3	10228	5106	1022	0	0	9206
	3/4	11500	3834	0	1277	0	10223
	1/2	7546	7542	0	0	3017	4529
15088	2/3	10060	5028	1005	0	0	9055
	3/4	11316	3772	0	1257	0	10059
	1/2	7010	7012	0	0	2804	4206
14022	2/3	9348	4674	934	0	0	8414
	3/4	10516	3506	0	1168	0	9348
Канал основного сервиса	КОС), радиоканал 250 кГц
	1/2	10332	10332	0	0	4132	6200
20664	2/3	13780	6884	1377	0	0	12403
	3/4	15500	5164	0	1721	0	13779

Окончание таблицы £.1

Размер блока	Примерная скорость кора R	Размер иохо’ днроеэимо’о бпока	Число прове-рочнмх битов Мрс	Число столбцов л, в матрице И. содержащих / единиц
«тз	«и		«3
	1/2	9804	9794	0	0	3919	5885
19598	2/3	13068	6530	1306	0	0	11762
	3/4	14700	4898	0	1633	0	13066
	1/2	9676	9676	0	0	3870	5806
19352	2/3	12900	6452	1290	0	0	11610
	3/4	14516	4636	0	1612	0	12902
	1/2	9148	9138	0	0	3657	5491
18286	2/3	12188	6098	1219	0	0	10969
	3/4	13716	4570	0	1523	0	12193
Низкоскоростной канал (НСК)
1312	1/2	652	660	0	0	271	381
	Надежный канал данных (НКД)
1066	1/2	532	534	0	0	220	312

Максимально допустимое число единичных элементов D_{e та>} в строке матрицы Н в зависимости от примерной скорости кода Я определено в таблице Е.2.

Таблица Е.2 — Максимально допустимое число единичных элементов в строке матрицы Н

Примерная скорость кода R	1/2	2/3	3/4
Максимально допустимое число единичных элементов de тлх	8	11	15

Алгоритм расстановки ненулевых элементов в матрице Н использует псевдослучайную последовательность. задаваемую рекуррентной формулой

$^*♦1 }»A S;_ntf<A)* С (Ё.1>

S_ltJk) • <J’v М) mod (М/2)) mod М_ИйС) + 1.

где А ■ 214013;

С « 2531011;

М ■ 65536:

А * 0,1,2…..

Начальное значение заданное а таблице Е.Э. зависит от размера блока N_iafiC и скорости кода Я.

Таблица Е.Э — Начальное значение псевдослучайной последовательности

Размер блока N . W	Начальное значение5^(0)
Я» 1/2	Я -2/3	Я « Э/4
8036	100	101	102
6970	1	104	105
6724	47	107	108
5658	109	110	111
16400	109	136	135
15334	113	126	115
15088	116	106	107
14022	119	82	81
20664	192	191	124

Алгоритм формирования матрицыW представлен в виде блок-схемы не рисунке £.1 (листы 1—3).

В алгоритме формирований матрицы Н используется двухдивгональная матрица Е₂, определенная следующим образом.

А У а) ИЛИ /а/-1

U-v…M_We.

0. иначе;

Библиография

Информационные технологии — Универсальное кодирование движущихся изображений и связанной с ними звуковой информации: Системы

(Information technology — Generic coding of moving pictures and associated audio Information: Systems)

Цифровое видеовещанне: протокол универсальной инкапсуляции потока

(Digital Video Broadcasting (DVB); Generic Stream Encapsulation (GSE) Protocol)

Информационные технологии — Кодирование аудиовизуальных объек

тов — Часть 3: Аудио

(Information technology— Coding of audio-visual obfscts — Pert 3: Audio) Информационные технологии — Кодирование аудиовизуальных объек

тов — Часть 10: Усовершенствованное кодирование видео (Information technology — Coding of audio-visual ob|ects — Part Ю: Advanced Video Coding)

Цифровое видеовещанне. Методы канального кодирования, мультиплексирования и модуляции в цифровых системах наземного телевидения

(Digital Video Broadcasting (DVB); Framing structure, channel coding and modulation for digital terrestrial television)

Цифровое видео вещание. Методы канального кодирования, мультиплексирования и модуляции в цифровых системах наземного телевизионного вещания второго поколения

(Digital Video Broadcasting (DVB); Frame structure channel coding and modulation for second generation digital terrestrial television broadcasting system (0VB-T2)}

УДК 621.396:621.397:006.354 OKC 33.170 ОКП 65 70004

Ключевые слова: аудиовизуальная информационная система реального времени, кадровая структура, канальное кодирование, модуляция. ОВЧ диапазон, технические требования

Редактор в.Н. Хопысое Технический редактор Н.С. Гришанова Корректор В.Е. Нестерова Компьютерная верстка А.Н. Золотаревой

Сдано в набор 26.00.2012. Подписано в печать 03.12.2012. Формат 60 х 64^ Гарнитура Ариап. Уел. печ. л. 4.65 Уч.-изд. л. 4.50. Тираж 94 экз. За*. 1069

. 12390$ Москва. Гранатный пер.. 4 wtvw.gostinfo.ru

Набрано во ФГУП «СТАНДАРТИНФОРМ* на ПЭВМ.

Отпечатано в фнлиапе ФГУП «СТАНДАРТИНФОРМ* — тип. «Московский печатник». 105062 Москва. Лялин пер.. 6.