Como proveedor líder de moduladores DVB T2, he sido testigo de primera mano el papel crítico que juegan los algoritmos de procesamiento de señales en el rendimiento de estos dispositivos. En esta publicación de blog, profundizaré en los algoritmos clave de procesamiento de señales utilizados en un modulador DVB T2, explicando sus funciones e importancia en la entrega de señales de televisión digital de alta calidad.
1. Algoritmos de corrección de errores de reenvío (FEC)
La corrección de errores de reenvío es una parte fundamental del estándar DVB T2. El objetivo principal de FEC es detectar y corregir errores que ocurren durante la transmisión de señales digitales. En un modulador DVB T2, se utilizan dos tipos principales de FEC: Codificación de REED - Solomon (RS) y codificación de paridad de baja densidad (LDPC).
Reed - Codificación de Solomon
REED - Los códigos de Solomon son errores cíclicos no binarios - corrección de códigos. En DVB T2, la codificación RS se usa como código exterior. Agrega símbolos redundantes al flujo de datos original. Estos símbolos redundantes se pueden usar en el extremo del receptor para corregir un cierto número de errores de símbolos. Por ejemplo, si algunos símbolos están dañados durante la transmisión, el decodificador RS puede usar la información redundante para recuperar los símbolos originales. El código RS en DVB T2 tiene una longitud de bloque de 204 bytes, con 16 bytes de paridad, lo que significa que puede corregir hasta 8 errores de símbolo por bloque.
Paridad de baja densidad - Verifique la codificación
La codificación LDPC es un código interno en el sistema DVB T2. Los códigos LDPC son códigos de bloque lineales que pueden lograr un error muy bueno: rendimiento de corrección cerca del límite de Shannon. Se basan en una paridad escasa: verificar la matriz. En el modulador, el codificador LDPC toma la salida del codificador RS y agrega bits de paridad. Estos bits de paridad están cuidadosamente diseñados para crear un código de código que se puede decodificar en el receptor con una alta probabilidad de éxito, incluso en presencia de ruido e interferencia significativos. La codificación LDPC proporciona un excelente rendimiento en los canales de desvanecimiento de ruta múltiple, que son comunes en la transmisión de televisión digital terrestre.
2. Mapeo de la constelación
El mapeo de constelación es otro algoritmo de procesamiento de señal crucial en un modulador DVB T2. Es el proceso de mapeo de datos binarios a símbolos complejos. En DVB T2, se admiten varios esquemas de constelación, incluidos QPSK (teclado de cambio de fase de cuadratura), 16 - QAM (modulación de amplitud de cuadratura), 64 - QAM y 256 - QAM.
QPSK
QPSK es el esquema de constelación más simple en DVB T2. Mapea datos binarios de 2 bits a un símbolo complejo. Cada símbolo representa uno de los cuatro estados de fase posibles. QPSK es robusto contra el ruido y la interferencia, pero tiene una velocidad de datos relativamente baja. A menudo se usa en áreas con mala calidad de señal o para transmisiones a larga distancia.
16 - Qam, 64 - Qam y 256 - Qam
A medida que aumenta el orden de la constelación de Qam, se asignan más bits a cada símbolo. Por ejemplo, 16 - Qam mapas 4 bits a un símbolo, 64 - Qam mapas 6 bits y 256 - QAM Maps 8 bits. Las constelaciones QAM de mayor orden pueden lograr velocidades de datos más altas, pero son más sensibles al ruido e interferencia. La elección del esquema de constelación depende de las condiciones del canal. En áreas con buena calidad de señal, se puede utilizar un esquema QAM de mayor orden para transmitir más datos, mientras que en áreas con mala calidad de señal, QPSK puede ser una mejor opción.
3. OFDM (frecuencia ortogonal - multiplexación de división) modulación
OFDM es la técnica de modulación de núcleo en DVB T2. Divide la banda de frecuencia disponible en una gran cantidad de subcarrilizadores estrechos. Estos subportadores son ortogonales entre sí, lo que significa que pueden estar estrechamente espaciados sin causar interferencia.
Asignación sub -portadora
En DVB T2, los subtarradores se dividen en diferentes tipos, como los subtarradores de datos, los subtarradores piloto y los sub -portadores nulos. Los subportadores de datos se utilizan para llevar los datos digitales reales después del mapeo de la constelación. Los subportadores piloto se utilizan para la estimación del canal en el receptor. Transmiten símbolos conocidos, que el receptor puede usar para estimar las características del canal, como la amplitud y los cambios de fase. Los portadores nulos no se utilizan para la transmisión de datos y se utilizan principalmente para fines de banda de filtrado y protección.
Transformación inversa de Fourier Fast Fourier (IFFT)
El proceso de modulación OFDM en el modulador DVB T2 implica el uso de la transformación inverse de Fourier Fourier (IFFT). Los símbolos mapeados de Constellation se organizan primero en el dominio de frecuencia en los subportadores. Luego, la operación de IFFT se realiza para convertir las señales de dominio de frecuencia - Dominio a tiempo - Señales de dominio. La salida del IFFT es una señal de portador múltiple que se puede transmitir sobre el aire. La operación IFFT es computacionalmente eficiente y permite una fácil implementación de la modulación OFDM.
4. Interleación
El intercalado es una técnica utilizada para difundir los errores con el tiempo o la frecuencia. En un modulador DVB T2, se utilizan tanto el intercalación del tiempo como el intercalación de frecuencia.
Tiempo entrelazado
El intercambio de tiempo reorganiza los símbolos de datos en el dominio del tiempo. Se necesita un bloque de símbolos de datos y los reordenan de acuerdo con un patrón de intercalación específico. Esto es útil porque en un verdadero canal de transmisión mundial, los errores a menudo ocurren en ráfagas. Al interconectar los datos, los errores de explosión se extienden, lo que facilita que los algoritmos FEC los corregan.
Intercalación de frecuencia
El intercalación de frecuencia se utiliza para difundir los símbolos de datos sobre diferentes sub -portadores en el dominio de frecuencia. Ayuda a mitigar los efectos del desvanecimiento selectivo de frecuencia, donde ciertas frecuencias en el canal se ven más severamente afectadas por la interferencia que otras. Al difundir los datos en diferentes frecuencias, se mejora el rendimiento general del sistema.
5. Inserción del intervalo de guardia
En los sistemas OFDM como DVB T2, se inserta un intervalo de protección entre los símbolos OFDM consecutivos. El intervalo de guardia es una copia de la parte final del símbolo OFDM y se inserta al comienzo del siguiente símbolo.
Propósito del intervalo de guardia
El objetivo principal del intervalo de guardia es combatir la propagación de ruta múltiple. En un entorno de televisión digital terrestre, la señal transmitida puede llegar al receptor a través de múltiples rutas, con diferentes retrasos. Estas señales de ruta múltiple pueden causar interferencia, conocidas como interferencia entre símbolos (ISI). El intervalo de guardia proporciona un amortiguador entre símbolos, lo que permite que las señales de ruta múltiple se extinguen antes de que comience el siguiente símbolo. Esto reduce el ISI y mejora el rendimiento general del sistema.
Conclusión
Los algoritmos de procesamiento de señal utilizados en un modulador DVB T2 son un conjunto complejo y sofisticado de técnicas que funcionan juntas para garantizar una transmisión de señal de televisión digital confiable y de alta calidad. Desde la corrección de errores hasta la mitigación de la modulación y la interferencia, cada algoritmo juega un papel vital en el rendimiento del sistema.
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Referencias
- ETSI EN 302 755, "Broadcastización de video digital (DVB); estructura de encuadre de segunda generación, codificación de canales y sistemas de modulación para televisión terrestre digital", Instituto Europeo de Normas de Telecomunicaciones.
- Proakis, JG (2001). Comunicaciones digitales. McGraw - Hill.
- Goldsmith, A. (2005). Comunicaciones inalámbricas. Cambridge University Press.