ITU-R BO 1408-1 FRENCH-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的.pdf

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1、 Rec. UIT-R BO.1408-1 1 RECOMMANDATION UIT-R BO.1408-1 Systme de transmission pour services multimdias de haute technologie fournis par la radiodiffusion numrique intgration de services dans un canal de radiodiffusion par satellite (Question UIT-R 3/6) (1999-2002) LAssemble des radiocommunications d

2、e lUIT, considrant a) que divers types dinformation tels que vido, y compris la tlvision haute dfinition (TVHD) et dfinition faible (TVFD), audio, textes, graphiques, donnes sont fournis au public par lintermdiaire des canaux de radiodiffusion; b) que les techniques numriques permettent une intgrati

3、on efficace et souple de linformation et des services; c) que les techniques de radiodiffusion numrique intgration des services (RDNIS) peuvent tre utilises pour mettre en oeuvre des services qui tirent parti de tous les avantages de la radiodiffusion numrique; d) que le flux de transport MPEG (MPEG

4、-TS, transport stream) est largement utilis comme un conteneur dinformation codage numrique; e) quil y a grand avantage raliser lintgration donnes/services sur une base du flux de transport, qui oblige le systme de transmission traiter plusieurs flux MPEG-TS; f) que, grce aux progrs rcents de la tec

5、hnologie numrique, il est possible dutiliser un systme de modulation trs conomique en largeur de bande, comme la MDP-8, en plus de la MDP-4 et de la MDP-2 avec codage convolutionnel; g) que la qualit de service et la disponibilit de service requises diffrent selon les applications; h) que laffaiblis

6、sement d la pluie qui varie entre les zones climatiques, doit tre pris en compte dans les systmes de radiodiffusion par satellite; j) quil est souhaitable de disposer dun systme de transmission RDNIS commun caractris par une grande souplesse dutilisation et une grande efficacit dutilisation du spect

7、re et qui rponde toutes les exigences en matire dapplication, de qualit et daffaiblissement d la pluie, plutt que dintroduire une multiplicit de systmes conus spcifiquement pour des applications particulires; k) que la Recommandation UIT-R BO.1516 prconise des caractristiques fonctionnelles communes

8、 pour le rcepteur-dcodeur intgr (IRD, integrated receiver-decoder) utilis en radiodiffusion numrique multiprogramme par satellite, notant a) que les systmes multimdias de pointe pour les services du type RDNIS sont caractriss par une trs grande souplesse en ce qui concerne: le traitement de plusieur

9、s flux MPEG-TS; la possibilit dutiliser un multiplex temporel des schmas de modulation appropris qui conviennent bien des applications dans lesquelles les transmissions ont des degrs de robustesse varis, par exemple MDP-8, MDP-4 et MDP-2; linformation du dmodulateur sur la configuration de la transm

10、ission et du multiplexage, au moyen de signaux de commande particulirement robustes; 2 Rec. UIT-R BO.1408-1 la possibilit dutiliser, pour le systme spcifi dans la Recommandation UIT-R BO.1516, les circuits intgrs mis au point pour les rcepteurs de la radiodiffusion RDNIS par satellite (RDNIS-S), tan

11、t donn que toutes les techniques composantes mises en oeuvre en RDNIS-S sont aussi utilises dans les systmes dfinis par la prsente Recommandation, recommande 1 que le systme de transmission dcrit dans lAnnexe 1 soit utilis dans les systmes de RDNIS-S. ANNEXE 1 Spcifications gnrales pour un systme de

12、 transmission gnrique de RDNIS-S Introduction La RDNIS est un nouveau type de radiodiffusion destin aux services multimdias. Elle intgre systmatiquement plusieurs catgories dinformations numriques dont chacune peut inclure la vido multiprogramme (allant de la TVFD la TVHD), laudio multiprogramme, le

13、s graphiques, les textes, etc. La plupart des informations numriques sont codes prsent pour tre mises sous la forme du flux de transport MPEG-TS et diffuses dans le monde entier. Il est hautement souhaitable dintgrer les informations numriques sur une base du MPEG-TS. Etant donn que la RDNIS renferm

14、e une multiplicit de services, le systme doit rpondre des besoins extrmement divers qui peuvent diffrer dun service un autre. Par exemple, on a besoin dune grande capacit de transmission pour le service de TVHD, tandis quune grande disponibilit de service (ou fiabilit de transmission) devra tre rali

15、se pour des services de donnes tels que la fourniture des cls pour laccs conditionnel, du tlchargement de logiciels, etc. Pour pouvoir intgrer ces signaux rpondant des besoins de service diffrents, il est souhaitable que les systmes de transmission mettent disposition une srie de schmas de modulatio

16、n et/ou de protection contre les erreurs pouvant tre slectionns et combins de manire souple pour rpondre toutes les exigences des services intgrs. Cela sapplique tout spcialement aux systmes RDNIS-S fonctionnant dans la bande 11-12 GHz attribue au service de radiodiffusion par satellite (SRS), dans

17、des pays appartenant aux zones climatiques caractrises par un grand affaiblissement d la pluie. Les systmes RDNIS-S se caractrisent par: linterfaage MPEG: les signaux lentre du codeur et les signaux de sortie du dcodeur sont conformes aux spcifications MPEG-TS; la possibilit dintgrer les signaux sur

18、 la base de MPEG-TS: il est possible de multiplexer linformation numrique sans dcoder/recoder les flux de signaux dentre; une utilisation souple des techniques de modulation: les informations numriques peuvent tre transmises simultanment avec les techniques de modulation appropries pour chaque infor

19、mation intgre dans le flux de signaux RDNIS; lutilisation dun signal de commande qui renseigne le rcepteur sur la configuration du multiplexage et de la modulation. On trouvera ci-aprs la description du systme gnrique destin la radiodiffusion RDNIS-S. Rec. UIT-R BO.1408-1 3 1 Dfinition des blocs fon

20、ctionnels La Fig. 1 reprsente une configuration gnrale du systme. Celui-ci traite trois types de signaux pour transporter une pluralit de flux MPEG-TS avec divers schmas de modulation et pour assurer une rception stable et aise. Ces trois signaux seront les suivants: le signal principal, compos de p

21、lusieurs flux MPEG-TS et transportant linformation de programme; le signal de commande de configuration de transmission et multiplexage (TMCC, transmission and multiplexing configuration control), qui renseigne le rcepteur sur les schmas de modulation appliqus, lidentification des flux MPEG-TS, etc.

22、; et le signal de salve qui assure une rcupration stable de la porteuse par le rcepteur, quelles que soient les conditions de rception (notamment en prsence de faibles rapports porteuse/bruit (C/N). 1408-01RS (204,188)CodeurexterneMise enconstructiondes tramesDispersiondnergieEntrela-cementCodeur de

23、donnesTMCCCodeurexterneDispersiondnergieEntrela-cementDispersiondnergieMultiplexagepar rpartitiondans le temps(MRT)CodeurinterneInsertiondes salvesModulationMPEG-TS N AMPEG-TS N BDonnes decommande N ADonnes decommande N BSignal TMCCSignal principalSignal de salveCodeconvolutifFIGURE 1Configuration g

24、nrale du systmePour traiter une multiplicit de flux MPEG-TS et pour permettre lutilisation simultane de plusieurs schmas de modulation, une structure de trames est applique au signal principal. Les flux MPEG-TS lentre sont combins pour former un flux unique, qui est soumis aux traitements habituels

25、des signaux dans les systmes satellites (dispersion dnergie, entrelacement et codage interne). Les donnes de commande qui dsignent les schmas de modulation, etc., pour chaque paquet TS sont codes et introduites dans le signal TMCC, auquel on applique une srie de codages de canaux. Dans la plupart de

26、s cas, une partie de ce codage peut tre partage avec le signal principal. Le signal de salve est soumis lopration de dispersion dnergie, afin dviter la formation de spectres de lignes dans le signal de transmission. Cette opration est ralise par modulation de la salve laide dune squence alatoire. De

27、 ce fait, le signal de salve peut transporter linformation en la modulant par des donnes dinformation au lieu de la moduler par une squence alatoire. Dans ce cas, il peut tre ncessaire dappliquer un codage de canal supplmentaire. Les trois signaux sont multiplexs par rpartition dans le temps et modu

28、ls par les schmas de modulation dsigns. 2 Code externe pour le signal principal Le code Reed-Solomon (RS) (204,188) abrg, driv du code dorigine RS (255,239), est appliqu chaque paquet MPEG-TS dentre (188 octets) pour gnrer le paquet protg contre les erreurs (204 octets). Le codage RS est appliqu gal

29、ement au premier octet du paquet (mot de synchronisation MPEG). 4 Rec. UIT-R BO.1408-1 Polynme gnrateur du code: g(x) = (x + 0) (x + 1) (x + 2) (x + 15), avec = 02h Polynme gnrateur de champ: p(x) = x8+ x4+ x3+ x2+ 1. On peut raliser le code RS abrg en ajoutant 51 octets, tous mis zro, devant les oc

30、tets dinformation lentre dun codeur RS (255,239). Ces octets nuls seront limins aprs lopration de codage RS. 3 Combineur de transport 3.1 Structure de trame Pour combiner les TS, il faut affecter les paquets de 204 octets protgs contre les erreurs des crneaux mnags dans une trame de donnes (voir la

31、Fig. 2). Le crneau indique la position absolue dans la trame de donnes et il sert dunit pour dsigner le schma de modulation et lidentification du flux MPEG-TS. La taille dun crneau (nombre doctets dans le crneau) doit tre de 204 octets, ce qui donne une correspondance biunivoque entre les crneaux et

32、 les paquets protgs contre les erreurs. La trame de donnes se compose de N crneaux. 1408-0216 octets188 octetsMPEG-TS N Aavec paritCrneau N 1Crneau N 2Crneau N 3Crneau N 4Crneau N PCrneau N P + 1Crneau N N 1Crneau N NTrame de donnes204 octets204 octetsMPEG-TS N Bavec paritMPEG-TS N Xavec paritFIGURE

33、 2Structure de trameOn introduit une supertrame pour faciliter lopration dentrelacement. La Fig. 3 montre la structure de cette supertrame, qui se compose de M trames (M dsignant le niveau dentrelacement). Rec. UIT-R BO.1408-1 5 1408-03Supertrame188 octets 16 octetsCrneau N NTrame N MTrame N 3Trame

34、N 2Trame N 1PARITCrneau N 1Crneau N 3Crneau N 4Crneau N 2Crneau N 5DO NN ESDirectiondentrelacementFIGURE 3Structure de supertrame3.2 Assignation des crneaux Lefficacit dutilisation du spectre ou le nombre de bits transmissibles par symbole varie selon la combinaison adopte pour la modulation et le d

35、bit du code interne. Par voie de consquence, le nombre de paquets transmis dpend de cette combinaison. Par ailleurs, le nombre des symboles devant tre moduls par un schma de modulation donn doit tre un nombre entier; cela tant, on a lquation (1) pour exprimer la relation entre le nombre des paquets

36、transmis et le nombre des symboles pour la modulation considre: kkkEPBI8= (1) o: Ik, Pk :entiers Ik: nombre de symboles transmis avec la kecombinaison du schma de modulation et du dbit de code interne Pk : nombre de paquets transmis avec la kecombinaison du schma de modulation et du dbit de code int

37、erne Ek : efficacit spectrale pour la kecombinaison du schma de modulation et du dbit de code interne B: nombre doctets par paquet (= 204). Le nombre de symboles par trame de donnes, IDest donn par lquation (2): =kkDII (2) Le nombre de paquets transmis pendant la dure dune trame est maximum quand to

38、us les paquets sont moduls par la combinaison modulation-code ayant la plus grande efficacit dutilisation du spectre parmi toutes les combinaisons possibles dans le systme. Par consquent, on obtient le nombre de crneaux disponibles dans le systme en remplaant la formule (1) par une expression conten

39、ant IDet Emax: BEINmaxD8= (3) 6 Rec. UIT-R BO.1408-1 o N dsigne le nombre de crneaux disponibles dans le systme et Emax, la plus grande efficacit spectrale parmi les combinaisons modulation-code fournies par le systme. Lorsquon utilise des combinaisons modulation-codage nayant pas lefficacit spectra

40、le maximum, le nombre des paquets transmis devient infrieur au nombre des crneaux fournis par le systme. Dans ce cas, certains des crneaux doivent tre remplis de donnes factices afin que la taille de la trame (nombre de crneaux dune trame) demeure constante. On a alors ce quon appelle des crneaux fa

41、ctices. Le nombre des crneaux factices prsents dans une trame, Sd, est donn par lquation (4): =kkdPNS (4) Il peut arriver que lon utilise simultanment plusieurs schmas de modulation: certains crneaux dune trame sont moduls par une combinaison modulation-code donne et les autres par des combinaisons

42、diffrentes. Dans ce cas, les donnes seront modules partir du schma ayant la plus grande efficacit dutilisation du spectre jusquau schma ayant la petite efficacit, parmi les combinaisons effectivement utilises. Autrement dit, les paquets transmis avec les combinaisons les plus efficaces sont assigns,

43、 lintrieur dune trame, aux crneaux portant les plus petits numros. Cet ordre de modulation donne le taux derreur binaire (TEB) minimum aprs dcodage du code convolutif en cas de rception avec un faible rapport C/N. La Fig. 4 montre quelques exemples dassignation des crneaux dans le cas de lutilisatio

44、n des modulations MDP-4 (r = 1/2, r tant le dbit de code), MDP-2 (r = 1/2) et MDP-4 (r = 3/4), respectivement avec la MDP-8 avec code en treillis (CT) MDP-8 CT (r = 2/3). Dans ces exemples, on considre que la MDP-8 CT (r = 2/3) est la combinaison ayant la plus grande efficacit spectrale dans le syst

45、me. Comme lefficacit spectrale de la MDP-4 (r = 1/2) est deux fois plus petite que celle de la MDP-8 CT, on insre un crneau factice (Fig. 4 a); comme lefficacit spectrale de MDP-2 (r = 1/2) est le quart de celle de la MDP-8 CT, on insre trois crneaux factices (Fig. 4 b); enfin, comme lefficacit de l

46、a MDP-4 (r = 3/4) est gale aux 3/4 de celle de la MDP-8 CT, un crneau factice est insr pour trois crneaux actifs (Fig. 4 c). 1408-04FIGURE 4Exemples dassignation des crneauxCrneau facticea) MDP-8 CT + MDP-4 (r = 1/2) c) MDP-8 CT + MDP-4 (r = 3/4)MDP-4 (r = 1/2)MDP-2 (r = 1/2)b) MDP-8 CT + MDP-2 (r =

47、 1/2)MDP-4 (r = 3/4)MDP-4 (r = 3/4)MDP-4 (r = 3/4)N 1N N 3N N 2N N 1N NN 1N N 3N N 2N N 1N NCrneau N 1Crneau N N 1Crneau N NCrneau facticeCrneau facticeCrneau factice Crneau facticeMDP-8 CTMDP-8 CTMDP-8 CTMDP-8 CTMDP-8 CTMDP-8 CTMDP-8 CTMDP-8 CTMDP-8 CTRec. UIT-R BO.1408-1 7 4 Randomisation pour la dispersion dnergie du signal principal Pour la conformit aux dispositions du Rglement des radiocommunications de lUIT, et pour assurer des transitions binaires adquates, les donnes de la trame sont randomises selon la configuration pr