ГОСТ Р 52593-2006
Система кабельного цифрового телевизионного вещания. Методы канального кодирования, мультиплексирования и модуляции

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ

НАЦИОНАЛЬНЫЙ

СТАНДАРТ

РОССИЙСКОЙ

ФЕДЕРАЦИИ

СИСТЕМА КАБЕЛЬНОГО ЦИФРОВОГО ТЕЛЕВИЗИОННОГО ВЕЩАНИЯ

Методы канального кодирования, мультиплексирования и модуляции

Издание официальное

Москва

Стандартинформ

2007

ГОСТ Р 52593-2006

Предисловие

Цели и принципы стандартизации в 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 «Ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт радио» (ФГУП НИИР)

2    ВНЕСЕН Министерством информационных технологий и связи Российской Федерации

3    УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 22 ноября 2006 г. № 263-ст

4    Настоящий стандарт разработан с учетом основных нормативных положений Рекомендаций Международного союза электросвязи (МСЭ-Т): J.110 (04.97). J.83 (1997) и Европейского Института по стандартизации в области телекоммуникаций (ETSI): EN 300429 (1998)

5    ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты», а текст изменений и поправок — вежеме-сячно 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. 2007

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

ГОСТ Р 52593-2006

Содержание

1    Область применения............................................1

2    Нормативные ссылки............................................1

3    Термины и определения..........................................1

4    Обозначения и сокращения........................................2

5    Система кабельного цифрового телевизионного вещания.......................3

5.1    Определение системы.........................................3

5.2    Структурная схема...........................................3

6 Кодирование для защиты от ошибок...................................6

6.1    Адаптация транспортного потока к каналу передачи и его рандомизация............6

6.2    Внешнее кодирование.........................................7

6.3    Сверточное перемежение и цикловая синхронизация.......................8

7    Формирование спектра и модуляция...................................8

7.1    Отображение байтов в символы...................................8

7.2    Дифференциальное кодирование..................................9

7.3    Квадратурные диаграммы сигналов и формирование спектра ..................10

Приложение А (обязательное) Амплитудно-частотная характеристика фильтра основной полосы. 13 Библиография................................................14

III

ГОСТ Р 52593-2006

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ СИСТЕМА КАБЕЛЬНОГО ЦИФРОВОГО ТЕЛЕВИЗИОННОГО ВЕЩАНИЯ Методы канального кодирования, мультиплексирования и модуляции

Digital video cable broadcasting system.

Methods of channel coding, framing structure and modulation

Дата введения — 2007—01—01

1    Область применения

Настоящий стандарт распространяется на цифровые многопрограммные распределительные системы кабельного телевидения, предназначенные для передачи абонентам сигналов вещательных телевизионных программ и других независимых данных, и устанавливает:

-    основные принципы построения многопрограммной системы кабельного цифрового телевизионного вещания;

-    структуру цикловой синхронизации, методы канального кодирования, мультиплексирования и модуляции для системы кабельного цифрового телевизионного вещания

2    Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ Р 52023-2003 Сети распределительные систем кабельного телевидения. Основные параметры. Технические требования. Методы измерений и испытаний

ГОСТ Р 52210-2004 Телевидение вещательное цифровое Термины и определения

ГОСТ Р 52592-2006 Тракт передачи сигналов цифрового вещательного телевидения. Звенья тракта и измерительные сигналы. Общие требования

ГОСТ 17657-79 Передача данных. Термины и определения

ГОСТ 21879-88 Телевидение вещательное Термины и определения

ГОСТ 22670-77 Сеть связи цифровая интегральная Термины и определения

ГОСТ 24402-88 Телеобработка данных и вычислительные сети. Термины и определения

Примечание — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего гада, и по соответствующим ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться замененным (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

3    Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 17657. ГОСТ 21879, ГОСТ 22670. ГОСТ 24402. ГОСТ Р 52023, ГОСТ Р 52210. а также следующие термины с соответствующими определениями в соответствии с [1] и [2]:

Издание официальное

ГОСТ Р 52593-2006

3.1    генератор псевдослучайной последовательности двоичных чисел (pseudo random binary sequence generator): Оборудование, которое при вводе инициализирующего слова данных генерирует определенную псевдослучайную двоичную последовательность.

3.2    деперемежение (deinterleaving): Метод перестановки символов в принимаемой последовательности с целью восстановления исходной структуры цифрового сигнала, подвергнутого перемеже-нию (операция, обратная перемежению).

3.3    корректирующий код (error-correcting code): Код. позволяющий исправлять ошибки

3.4    кортежи (m-tuple): Короткие последовательности битов, равные значности модулирующего

кода.

3.5    неравномерность АЧХ (in-band ripple): Разность между максимальным и минимальным вносимым затуханием в рабочей полосе пропускания формирующего фильтра.

3.6    перемежение (interleaving): Метод перестановки символов в передаваемой последовательности для изменения распределения ошибок при обработке сигнала на приеме

3.7    псевдослучайная двоичная последовательность (pseudo random binary sequence): Определенная последовательность двоичных чисел, корреляционные свойства которой близки к корреляционным свойствам ограниченного по уровню шума.

3.8    радиоканал системы кабельного распределения (radio channel of cable distribution system): Полоса частот, отводимая для передачи радиосигнала транспортного потока цифрового вещательного телевидения по кабельной сети.

3.9    радиосигнал системы кабельного распределения (cable distribution system radio frequency signal): Сигнал несущей, модулированный цифровым сигналом транспортного потока цифрового вещательного телевидения.

3.10    самый старший (двоичный) разряд (most significant bit): Бит кодового слова, который имеет наибольший двоичный вес (наибольшее значение двоичного номера в кодовом слове, в настоящем стандарте — это самый левый разряд двоичного номера).

3.11    сверточное перемежение (convolutional interleaving): Способ перемежения. при котором данные считываются в двухмерную матрицу и каждый ряд матрицы задерживается по времени в соответствии с его позицией в матрице. При считывании блоков данных из матрицы происходит изменение их порядка.

3.12    система кабельного телевидения (cable television system): Система кабельного распределения. обслуживающая абонентов большого района или города и обеспечивающая прием радиосигналов телевизионного и звукового вещания, поступающих от центральной головной станции по кабельной сети.

4 Обозначения и сокращения

В настоящем стандарте применены следующие обозначения и сокращения: а — коэффициент скругления спектра:

а —примитивный элемент поля Галуа, являющийся корнем порождающего многочлена кода Рида-Соломона:

А_к. В_к — старшие разряды кортежа;

ASI (Asynchronous Serial Interface) — асинхронный последовательный интерфейс:

Ь0.....Ь7 — биты в кодируемых последовательностях:

Ь₀.....Ь? — биты в последовательностях кортежей:

DVB (Digital Video Broadcasting) — цифровое телевизионное вещание:

DVB-C (Digital Video Broadcasting by Cable) — кабельная система цифрового ТВ вещания;

f— текущая частота модулирующего сигнала в основной полосе:

f_N (Nyquist frequency) — частота Найквиста;

g(x) — порождающий многочлен кода Рида-Соломона:

G(X) — порождающий многочлен рандомизатора:

H(f) — амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) формирующего фильтра в основной полосе; hex (hexadecimal) — индекс шестнадцатиричной системы счисления;

I.Q — квадратурные сигналы;

1_а — глубина перемежения; j — текущий индекс;

к — число информационных символов в блоке кода Рида-Соломона:

2

ГОСТ Р 52593-2006

LSB (Least Significant Bit) — самый младший (двоичный) разряд; т — число битов в символе при модуляции M-QAM;

М — число точек сигнального созвездия модуляции M-QAM (значащих позиций);

MPEG-2 (Moving Picture Experts Group) — обобщенное название группы стандартов ИСО/МЭК13818 в области кодирования, обработки и транспортирования сигналов изображения и звука; MSB (Most Significant Bit) — наибольший значащий бит. то есть самый старший (двоичный) разряд; п — длина блока кода Рида-Соломона; л_р — номер транспортного пакета в группе из восьми пакетов; q — длина последовательности из младших битов кортежа;

г_т — неравномерность АЧХ на частоте Найквиста и в полосе прозрачности формирующего фильтра;

RS(n, k,t = 8) — полином кода Рида-Соломона при заданных значениях л и Л;

SPI (Synchronous Parallel Interface) — синхронный параллельный интерфейс:

STB (Set-Top Box) — цифровая абонентская приставка; t — число ошибок, исправляемых кодом Рида-Соломона:

V — байты в кодируемых последовательностях;

X — формальная переменная порождающего многочлена, используемая для указания положения разрядов скремблера, охваченных логической обратной связью:

х — формальная переменная порождающего многочлена, используемая для указания положения элементов поля Галуа в последовательности данных, кодируемых кодом Рида-Соломона:

Z — обозначения кортежей в кодируемых последовательностях:

АЧХ (AFC) — амплитудно-частотная характеристика;

QAM (Quadrature Amplitude Modulation) — квадратурная амплитудная модуляция;

M-QAM (Quadrature Amplitude Modulation) — квадратурная амплитудная модуляция с числом значащих позиций, равным М\

НЗБ (MSB) — наибольший значащий бит;

ПСП (PRBS) — псевдослучайная (двоичная) последовательность:

ПЧ (IF) — промежуточная частота:

РЧ (RF) — радиочастота;

ТВ — телевизионный;

ТП (TS)— транспортный поток.

5 Система кабельного цифрового телевизионного вещания

5.1    Определение системы

Система кабельного цифрового телевизионного вещания — это совокупность технических характеристик. параметров и соответствующих им функциональных блоков оборудования, определяющих способы мультиплексирования, помехоустойчивого кодирования и модуляции, применяемых для согласования (адаптации) транспортных потоков данных MPEG-2 с каналами кабельной распределительной сети (3).

Эта система может сопрягаться с другими цифровыми системами наземного и спутникового многопрограммного телевидения и использоваться для распределения программ абонентам Система основана на квадратурной амплитудной модуляции (QAM)c 16-. 32-, 64-, 128- или 256-значащими позициями (3). [4).

Настоящий стандарт определяет способ преобразования цифровых сигналов данных MPEG-2 основной полосы частот, поступающих с выхода транспортного мультиплексора MPEG-2. в модулированный сигнал, пригодный для передачи по каналам кабельной распределительной сети, а также способ обратного преобразования сигналов на приемной стороне.

5.2    Структурная схема

5.2.1 Структурная схема системы кабельного цифрового телевизионного вещания, включающая оборудование головной станции, линейной сети и абонентского приемника-декодера показана на рисунке 1.

3

ГОСТ Р 52593—2006

5.2.2    В передающем оборудовании головной станции цифровой кабельной системы для согласования транспортного потока с каналом в линейной сети должны выполняться следующие преобразования:

-    сопряжение в основной полосе;

-    инвертирование синхроимпульса цикла и рандомизация данных;

-    кодирование с помощью кода Рида-Соломона:

-    сверточное перемежение;

-    преобразование байтов в m-разрядные кортежи;

-    дифференциальное кодирование:

-    формирование спектра в основной полосе частот с помощью формирующего фильтра:

-    квадратурная амплитудная модуляция.

5.2.3    Система кабельного цифрового телевизионного вещания должна быть разграничена следующими интерфейсами, приведенными в таблице 1.

Таблица 1

Местоположение Интерфейс Тип сигнала в точке интерфейса Соединение Головная станция Вход Мультиплексированный транспортный лоток MPEG-2 и такты (По ГОСТ Р 52592) От мультиплексора MPEG-2 Выход ПЧ К РЧ устройствам Прием и ик-декодер Выход Мультиплексированный транспортный лоток MPEG-2 и такты (По ГОСТ Р 52592) К демультиплексору MPEG-2 Вход Подлежит определению От РЧ устройств (абонентские устройства)

5.2.4    Входными сигналами на головной станции являются транспортные пакеты MPEG-2 и такты, получаемые через интерфейс типа SPI или ASI в основной полосе от: спутниковой линии, технологических линий, локальных программных источников и т. п.

5.2.5    Тактовая частота из интерфейса и внешний сигнал выбора кодовой скорости используются для генерации всех необходимых тактовых и несущей частот. Подачу тактовых сигналов и синхронизацию на передаче следует проводить с использованием соответствующих управляемых генераторов

5.2.6    В устройстве формирования синхроимпульса цикла и рандомизации осуществляется инвертирование байта синхронизации каждого восьмого транспортного пакета, а также проводится 15-разряд-ное скремблирование транспортного потока.

5.2.7    Рандомизированные пакеты данных кодируются во внешнем RS-кодере, подвергаются внешнему сверточному перемежению и поступают на преобразователь данных в гл-разрядные кортежи. Защиту от пакетированных ошибок проводят за счет перемежения символов на выходе кодера Рида-Соломона.

5.2.8    В системе кабельного цифрового телевизионного вещания применяется квадратурная амплитудная модуляция с числом значащих позиций М от 16 до 256. Вариант с М = 64 является обязательным.

5.2.9    Преобразователь байтов в кортежи осуществляет формирование битовых структур, удовлетворяющих условию последующего получения символов квадратурной амплитудной модуляции QAM. С целью получения сигнального созвездия, не зависящего от вращения несущей, к двум старшим разрядам каждого символа QAM следует применять дифференциальное кодирование.

5.2.10    Для формирования спектра сигналов в квадратурных каналах / и О осуществляется согласованная фильтрация по Найквисту. Сигналами / и Q модулируются квадратурные несущие, затем сигнал QAM переносится по спектру в полосу рабочего кабельного канала, для сопряжения с которым служит физический интерфейс

5.2.11    На приеме в соответствующем порядке выполняются обратные операции по демодуляции и декодированию сигнала в цифровом приемнике-декодере (цифровой приставке).

5