ITU-R BO 1408-1 SPANISH-2002 Transmission system for advanced multimedia services provided by integrated services digital broadcasting in a broadcasting-satellite channel《应用于广播卫星频道.pdf

1、 Rec. UIT-R BO.1408-1 1 RECOMENDACIN UIT-R BO.1408-1 Sistema de transmisin para servicios multimedio avanzados de la radiodifusin digital de servicios integrados en un canal de radiodifusin por satlite (Cuestin UIT-R 3/6) (1999-2002) La Asamblea de Radiocomunicaciones de la UIT, considerando a) que

2、las diversas clases de informacin tales como la de vdeo, ya sea de televisin de alta definicin (TVAD) o de televisin de definicin reducida (TVDR), audio, texto, grficos y datos llegan al pblico a travs de canales de radiodifusin; b) que la informacin de los servicios puede integrarse eficaz y flexib

3、lemente utilizando tcnicas digitales; c) que pueden utilizarse tcnicas de radiodifusin digital de servicios integrados (RDDSI) para implantar servicios que explotan todas las ventajas de la radiodifusin digital; d) que el tren de transporte MPEG (MPEG-TS, transport stream) se aplica ampliamente como

4、 contenedor de informacin codificada digitalmente; e) que pueden obtenerse grandes ventajas integrando datos y servicios sobre una base del tren de transporte, lo que exige que el sistema de transmisin trate mltiples MPEG-TS; f) que los avances recientes en tecnologa digital permiten utilizar esquem

5、as de modulacin muy eficaces en cuanto a anchura de banda tales como el MDP-8, adems del MDP-4 y MDP-2 con codificacin convolucional; g) que la calidad de servicio y la disponibilidad de servicio requerida difieren segn las aplicaciones; h) que en los sistemas de radiodifusin por satlite se debe ten

6、er en cuenta la atenuacin debida a la lluvia que es distinta segn las zonas climticas; j) que conviene disponer de un sistema de transmisin RDDSI comn que ofrezca una gran flexibilidad de utilizacin as como una gran eficacia espectral y que atienda a todos los requisitos de aplicaciones, calidad y a

7、tenuacin debida a la lluvia, ms que introducir mltiples sistemas desarrollados especficamente para aplicaciones particulares; k) que la Recomendacin UIT-R BO.1516 plantea requisitos funcionales comunes para el receptor-decodificador integrado (IRD, integrated receiver-decoder) de radiodifusin digita

8、l multiprograma por satlite, observando a) que los sistemas multimedia avanzados para los servicios de tipo RDDSI se caracterizan por tener la flexibilidad mxima en cuanto a: el tratamiento de varios MPEG-TS; la aceptacin de un mltiplex temporal de esquemas de modulacin adecuados para aplicaciones c

9、on diversas calidades de transmisin, por ejemplo, MDP-8, MDP-4 y MDP-2; la informacin que pasan al demodulador sobre la configuracin, la transmisin y la multiplexacin por medio de seales de control especialmente resistentes; 2 Rec. UIT-R BO.1408-1 que los circuitos integrados para los receptores de

10、RDDSI por satlite (RDDSI-S) pueden probablemente utilizarse para el sistema definido en la Recomendacin UIT-R BO.1516, porque cada una de las tcnicas componentes que se utilizan en la RDDSI-S se emplea tambin en los sistemas que define dicha Recomendacin, recomienda 1 que se utilice el sistema de tr

11、ansmisin descrito en el Anexo 1 para las aplicaciones de RDDSI-S. ANEXO 1 Especificaciones generales de un sistema genrico de transmisin RDDSI-S Introduccin La RDDSI es un tipo nuevo de radiodifusin para servicios multimedia. Integra sistemticamente diversas clases de contenidos digitales, pudiendo

12、incluir cada uno de ellos seales vdeo multiprograma que van desde las de TVDR a las de TVAD, audio multiprograma, grficos, textos y otras. Hoy en da, la mayora de los contenidos digitales van codificados en forma de MPEG-TS y se distribuyen por todo el mundo. Conviene integrar los contenidos digital

13、es sobre una base del MPEG-TS. Como la RDDSI tiene diversos servicios, el sistema tiene que abarcar una amplia gama de requisitos que pueden diferir entre un servicio y otro. Por ejemplo, se requiere una gran capacidad de transmisin para el servicio de TVAD, mientras que se precisa una gran disponib

14、ilidad del servicio (o fiabilidad de la transmisin) para los servicios de datos tales como los de entrega de las claves en el acceso condicional, la telecarga de programas, etc. Para integrar estas seales con distintos requisitos de servicio, conviene que los sistemas de transmisin cuenten con una s

15、erie de esquemas de modulacin y/o proteccin contra errores que puedan seleccionarse y combinarse de forma flexible, a fin de satisfacer cada requisito de los servicios integrados. Ello es especialmente necesario en los sistemas de RDDSI-S que funcionan en la banda del servicio de radiodifusin por sa

16、tlite (SRS) en 11-12 GHz, en los pases situados en zonas climticas con una elevada atenuacin debido a la lluvia. Los sistemas de transmisin de RDDSI-S se caracterizan por: Interfaz MPEG: las seales de entrada al codificador y de salida de ste se ajustan a las especificaciones MPEG-TS. Capacidad de i

17、ntegracin de la seal sobre una base MPEG-TS: los contenidos digitales pueden multiplexarse sin la codificacin/re-codificacin de los trenes de entrada. Utilizacin flexible de esquemas de modulacin: los contenidos digitales pueden transmitirse simultneamente con los esquemas de modulacin adecuados par

18、a cada contenido integrado en el tren RDDSI. Utilizacin de una seal de control que informa al receptor de la multiplexacin y la configuracin de modulacin. A continuacin se describe el sistema genrico de RDDSI-S. Rec. UIT-R BO.1408-1 3 1 Diagrama de bloques La Fig. 1 representa una configuracin genri

19、ca del sistema. El sistema tratar tres tipos de seales para transmitir trenes MPEG-TS mltiples con varias clases de modulacin y para lograr una recepcin estable y fcil. Las tres seales son: la seal principal que consta de mltiples MPEG-TS y que lleva el contenido del programa; la seal de control de

20、configuracin de transmisin y multiplexacin (TMCC, transmission and multiplexing configuration control) que informa al receptor de los esquemas de modulacin aplicados, la identificacin de los MPEG-TS, etc., y la seal de rfaga que garantiza una recuperacin estable de la portadora en el receptor en cua

21、lquier condicin de recepcin (especialmente en condiciones de relacin portadora/ruido (C/N) reducida). 1408-01RS (204,188)CodificadorexteriorConstruccinde latramaDispersinde energaCodificadorde datosTMCCCodificadorexteriorDispersinde energaEntrela-zadorDispersinde energaMDTCodificadorinteriorInsercin

22、 de larfagaModulacinMPEG-TS N.AMPEG-TS N. BDatos decontrol N.ADatos decontrol N. BSeal TMCCSeal principalSeal de rfagaCdigoconvolucionalFIGURA 1Configuracin general del sistemaEntrela-zadorPara tratar mltiples MPEG-TS y atender a diversos esquemas de modulacin utilizados simultneamente, se introduce

23、 una estructura de trama en la seal principal. Los MPEG-TS de entrada se combinarn en un tren nico al que se aplican procesos de seal ordinarios de sistemas de satlite (es decir, dispersin de energa, entrelazado y codificacin interior). Los datos de control que designan los esquemas de modulacin y o

24、tras caractersticas para cada paquete del TS se codificarn en la seal TMCC a la que se aplica una serie de codificaciones de canal. En la mayora de los casos algunas partes de la codificacin del canal pueden compartirse con la seal principal. Se aplica una dispersin de energa a la seal de rfaga para

25、 evitar espectros de lnea en la seal de transmisin. Este proceso se efecta modulando la rfaga con una secuencia aleatoria. De esta manera, la seal de rfaga puede llevar informacin, modulndola con datos de informacin en lugar de hacerlo con una secuencia aleatoria. En dicho caso, puede ser necesario

26、aplicar una codificacin de canal adicional. Estas tres seales irn multiplexadas por divisin en el tiempo (MDT multiplexacin por divisin en el tiempo) y estarn moduladas por los esquemas de modulacin designados. 2 Cdigo exterior para la seal principal A cada paquete MPEG-TS de entrada (188 bytes) se

27、le aplicar un cdigo abreviado Reed Solomon (RS), (204,188), a partir del original RS (255,239) para generar el paquete protegido contra errores (204 bytes). La codificacin RS se aplicar tambin al primer byte del paquete (palabra de sincronismo MPEG). 4 Rec. UIT-R BO.1408-1 Polinomio generador del cd

28、igo: g(x) = (x + 0) (x + 1) (x + 2) (x + 15), donde = 02h Polinomio generador del campo: p(x) = x8+ x4+ x3+ x2+ 1. El cdigo RS abreviado puede obtenerse aadiendo 51 bytes, puestos todos en 0, antes de los bytes de informacin, a la entrada de un codificador RS (255,239). Tras el procedimiento de codi

29、ficacin RS, estos bytes nulos se descartan. 3 Combinador de transporte 3.1 Estructura de formacin de trama Para combinar los TS, los paquetes de 204 bytes protegidos contra errores se asignarn a intervalos en una trama de datos, tal como se representa en la Fig. 2. El intervalo indica la posicin abs

30、oluta en la trama de datos y se utiliza como unidad que designa el esquema de modulacin y la identificacin MPEG-TS. El tamao del intervalo (el nmero de bytes en un intervalo) ser de 204 bytes para mantener la correspondencia unvoca entre los intervalos y los paquetes protegidos contra errores. La tr

31、ama de datos estar compuesta de N intervalos. 1408-0216 bytes188 bytesMPEG-TS N. Acon paridadIntervalo N. 1Intervalo N. PIntervalo N. P + 1Intervalo N. N 1Intervalo N. NTrama de datos204 bytes204 bytesMPEG-TS N. BMPEG-TS N. Xcon paridadcon paridadIntervalo N. 2Intervalo N. 3Intervalo N. 4FIGURA 2Est

32、ructura de la tramaSe introduce una supertrama para realizar fcilmente el entrelazado. La Fig. 3 muestra la estructura de dicha supertrama. Esta supertrama se compondr de M tramas, correspondiendo M a la profundidad del entrelazado. Rec. UIT-R BO.1408-1 5 1408-03Supertrama188 bytes 16 bytesIntervalo

33、 N. 1Intervalo N. NTrama N. MTrama N. 3Trama N. 1PARIDADATDODireccin delentrelazadoIntervalo N. 2Intervalo N. 3Intervalo N. 4Intervalo N. 5Trama N. 2SFIGURA 3Estructura de la supertrama3.2 Asignacin de intervalos Como la eficacia espectral o el nmero de bits transmisibles por smbolo varan con la com

34、binacin de la modulacin y la velocidad del cdigo interior, el nmero de paquetes que se transmite depende de dicha combinacin. Como el nmero de smbolos que se han de modular con un esquema particular de modulacin debe ser un valor entero, la relacin entre el nmero de paquetes transmitidos y el nmero

35、de smbolos para la modulacin viene dada por la ecuacin (1). kkkEPBI8= (1) siendo: IkPk: enteros Ik: nmero de smbolos transmitidos con la combinacin k-sima del esquema de modulacin y de la velocidad del cdigo interior Pk: nmero de paquetes transmitidos con la combinacin k-sima del esquema de modulaci

36、n y de la velocidad del cdigo interior Ek: eficacia espectral de la combinacin k-sima del esquema de modulacin y de la velocidad del cdigo interior B : nmero de bytes por paquete (= 204). El nmero de smbolos por trama de datos, ID, se expresa por la ecuacin (2). =kkDII (2) El nmero de paquetes trans

37、mitidos durante una trama se hace mximo cuando todos los paquetes estn modulados por la combinacin de modulacin-cdigo que presente la eficacia espectral mxima entre las combinaciones posibles del sistema. Por tanto, el nmero de intervalos que permite el sistema se obtiene sustituyendo ID y Emxen la

38、ecuacin (1). BEINxmD8= (3) 6 Rec. UIT-R BO.1408-1 donde N es el nmero de intervalos que ofrece el sistema y Emxes la eficacia mxima del espectro de las combinaciones modulacin-cdigo que ofrece el sistema. Cuando se utilizan las combinaciones modulacin-cdigo que no tienen la mxima eficacia espectral,

39、 el nmero de paquetes que se transmiten es inferior al nmero de intervalos que ofrece el sistema. En este caso, algunos de los intervalos se rellenarn con datos ficticios para mantener constante el tamao de la trama (el nmero de intervalos en una trama). Estos intervalos se denominan intervalos fict

40、icios. El nmero de intervalos ficticios, Sd, en una trama se obtiene mediante la ecuacin (4). =kkdPNS (4) Si se utilizan mltiples esquemas de modulacin simultneamente, es decir, cuando parte de los intervalos de una trama estn modulados por una combinacin particular de modulacin-cdigo, mientras que

41、el resto de los intervalos estn modulados por otras combinaciones, los datos irn modulados por un esquema que va desde el de eficacia espectral mxima al de eficacia espectral mnima, entre las combinaciones que realmente se utilicen. Dicho de otra manera, los paquetes transmitidos con combinaciones d

42、e eficacia superior se asignan a los intervalos con numeracin inferior en una trama. Este orden de modulacin da el valor mnimo de la proporcin de bits errneos (BER) tras la decodificacin del cdigo convolucional en una recepcin con relacin C/N reducida. La Fig. 4 muestra algunos ejemplos de asignacin

43、 de intervalos cuando se utiliza la MDP-4 (r = 1/2; r es la velocidad del cdigo), MDP-2 (r = 1/2) y MDP-4 (r = 3/4), respectivamente con MDP-8 con cdigo reticular (TC, trellis coded) (MDP-8 TC) (r = 2/3). En los ejemplos, se supone que la MDP-8 TC (r = 2/3) es la combinacin con la eficacia espectral

44、 mxima del sistema. Como la eficacia espectral de la MDP-4 (r = 1/2) es la mitad de la de la MDP-8 TC, se inserta un intervalo ficticio (Fig. 4a); como la eficacia espectral de la MDP-2 (r = 1/2) es un cuarto de la de la MDP-8 TC, se insertan tres intervalos ficticios (Fig. 4b); y como la eficacia e

45、spectral de la MDP-4 (r = 3/4) es 3/4 de la de la MDP-8 TC, se inserta un intervalo ficticio para cada tres intervalos activos (Fig. 4c). 1408-04Intervalo ficticioMDP-8 TCMDP-8 TCa) MDP-8 TC + MDP-4 (r = 1/2)MDP-8 TCc) MDP-8 TC + MDP-4 (r = 3/4)MDP-4 (r = 1/2)MDP-2 (r = 1/2)b) MDP-8 TC + MDP-2 (r =

46、1/2)MDP-4 (r = 3/4)MDP-4 (r = 3/4)FIGURA 4Ejemplos de asignacin de intervalosIntervalo ficticioIntervalo ficticioIntervalo ficticioIntervalo ficticioMDP-4 (r = 3/4)N. 1N. N 3N. N 2N. N 1N. NN. 1N. N 3N. N 2N. N 1N. NIntervalo N. 1Intervalo N. N 1Intervalo N. NMDP-8 TCMDP-8 TCMDP-8 TCMDP-8 TCMDP-8 TC

47、MDP-8 TCRec. UIT-R BO.1408-1 7 4 Aleatorizacin para la dispersin de energa en la seal principal Para cumplir con el Reglamento de Radiocomunicaciones de la UIT y lograr transiciones binarias adecuadas, los datos de la trama deben aleatorizarse segn la configuracin que se representa en la Fig. 5. 140

48、8-05100101010000000X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X8 X9 X10 X11 X12 X13 X14 X15Paquetes con proteccincontra erroresPuerta dealeatorizacinDatosPRBSInicializacinAbierta AbiertaCerrada Cerrada1 byte204 bytesIntervalo N. Nen latrama N. M Intervalo N. 1en latrama N. 11 supertramaIntervalo N. 2en latrama N. 1Intervalo N. 3en latrama N. 1Intervalo N. 4en latrama N. 1FIGURA 5Diagrama del aleatorizadorO EXCLUSIVAEl polinomio para el generador de secuencia binaria seudoaleatoria (PRBS, pseudo random bina