Přednáška9

Fakulta elektrotechniky
a komunikačních technologií Volitelný předmět Garant: Prof. Ing. Stanislav HANUS, CSc. Akademický rok 2007 - 2008, zimní semestr Fakulta elektrotechniky
a komunikačních technologií 6.4 Systémová specifikace MPEG 2 Datové toky vycházející z vyrovnávacích pamětí (obraz, zvuk, data) jsou rozděleny na pakety PES (Packetized Elementary Stream) s informačním záhlavím. Přenos TV signálu po částech, tj. v paketech, poskytuje velké možnosti při jeho zpracování - kratší celky se snadno uchovávají v paměti, snadné scramblování založené na přemísťování paketů, snadná synchronizace obrazu, zvuku a přídavných dat, atd. Po vytvoření paketů PES se signály multiplexují do výsledného toku, který může být označen jako programový tok nebo transportní tok. Ten může obsahovat jeden televizní program s několikajazyčným resp. stereofonním zvukovým doprovodem a přídavnými daty (teletext, tabulky) nebo i několik televizních programů časově nezávislých. Paketový elementární datový tok PES. Užitečná informace (obrazová, zvuková nebo teletextová data) může obsahovat maximálně 65 526 bytů. Za záhlavím (6 bytů) následují informační byty (min. 3) a zbytek je vyplněn daty. První 3 byty záhlaví udávají startovací kód, následující byt udává druh užitečné informace (16 videoprogramů, 32 zvukových doprovodů) a poslední dva byty udávají délku paketu. Specifikující informace jsou obsaženy min. ve 3 bytech. V prvních 2 bytech se přenáší 12 specifikujících návěští informujících o vlastnostech paketu. Mimo jiné obsahují 1 bitovou kontrolu CRC (Cyclic Redundance Control), značku PTS (udává časový okamžik, kdy se má dekódovaný paket číst z paměti) a značku DTS (označuje začátek dekódování paketu). Poslední návěští inkrementuje čítač a tím kontroluje správný počet paketů. Programový tok se používá k přenosu dat mezi televizními studii nebo mezi zařízeními pro záznam, kde neočekáváme působení rušivých vlivů. Nepotřebuje zvláštní zabezpečení proti poruchám. Pro synchronizaci dekodéru je přidán v záhlaví signál SCR (System Clock Reference) 27 MHz. Spolu se značkami PTS a DTS je tak zajištěna synchronizace celého obrazu se zvukovým doprovodem. Transportní tok, určený pro přenos signálu DVB, se používá pro zemské a družicové vysílání i kabelový přenos, kde je nutné uvažovat výskyt rušení. Pro takový přenos jsou vhodné krátké a stejně dlouhé pakety, které se lépe zabezpečují přídavnými ochranami při kanálovém kódování a také usnadňují synchronizaci jednotlivých částí dekodéru. Data PES se proto rozdělí (včetně záhlaví PES) na úseky 184 bytů (násobky osmi - scramblování), ty se opatří záhlavím (4 byty) a tak vznikají transportní pakety (188 bytů). Adaptační pole se využívá v případě, kdy se počet bytů (maximálně 65 526) nerozdělí přesně do 184 bytových úseků. Nepřenáší se tedy v každém paketu, ale musí se přenášet minimálně jednou v intervalu 0,1 s. Kromě řídících informací pro rekonstrukci obrazu i zvuku obsahuje také programové referenční hodinové impulsy PCR (Programme Clock Reference), které nejméně jednou za 0,1s synchronizují v dekodéru zdroj hodinových impulsů STC. Impulsy PCR odpovídají impulsům SCR u programového toku. Dekódování transportního toku. Po demodulaci a opravě chyb přichází transportní tok do dekodéru. Podle údajů v záhlaví (PID) jsou rozděleny obrazové a zvukové signály příslušné zvolenému programu (na něj je dekodér nastaven). Synchronizační signál PCR synchronizuje oscilátor 27 MHz a impulsy STC řídí všechny obvody dekodéru. Řízení funkcí dekodéru provádí dekodér systémových informací. Na počátku činnosti (např. po zapnutí TVP nebo přepnutí programu) čeká dekodér na pakety PID = 0. Z těchto paketů získá sdružovací tabulku PAT (Programme Association Table), pomocí které dekodér „odklíčuje“ multiplexovaný datový tok. Zdrojově kódovaný (komprimovaný) digitální signál je zbaven redundance a irelevance a sestaven do transportního toku. Zavedení ochran tohoto signálu představuje novou přídavnou redundanci. Způsob ochrany signálu je přizpůsoben přenosovému prostředí. 6.5 Kanálové kódování Na přenosové cestě se mohou vyskytnout poruchy, které způsobí v signálu chyby ojedinělé (mění hodnoty jen u jednotlivých bitů) nebo shlukové (burstové). Chyby symbolové mění celý byte i několik bytů. Transportní tok sestavený z transportních paketů po 188 bytech může být zabezpečen až dvěma druhy ochranného kódování FEC (Forward Error Correction). Vnější (hlavní) ochranný kód FEC1 je blokový kód pro opravu symbolů. Používá se samoopravný Reedův - Solomonův kód RS(204,188). Blok se skládá z 204 bytů a je vytvořen ze 188 bytů transportního paketu k nimž je přidáno 16 bytů opravných. Takový kód opraví 8 chybných bytů. Vnitřní ochranný kód FEC2 bývá binární a zabezpečuje jednotlivé bity. Používá se konvoluční (skládaný) kód. Při tomto zabezpečení se k informačním bitům žádné zvláštní opravné bity nepřidávají. Vstupní bity se navzájem ovlivňují vytvářením součtů na různých odbočkách registru. Bity se tedy předepsaným způsobem konvolují, tj. skládají či „svinují“, takže jejich pravá hodnota a posloupnost je „rozmazána“. 6.5.1 Úvod Mezi oba kodéry FEC na vysílací straně a mezi dekodéry FEC na přijímací straně se zařazují prokládací stupně (interleaver a deinterleaver). Jejich úkolem je ochrana signálu proti shlukům chyb. Používá se prokládání symbolů (bytů). Pro RS(204,188) se používá hloubka prokládání I = 12. 6.5.2 Blokový Reedův – Solomonův kód Reedův - Solomonův kód se označuje RS (n,m). Pokud může symbol (byte) nabývat hodnot q = 2b, kde b je počet bitů symbolu (b