ITU-R RAPPORT BO 1227-2 FRENCH-1998 SATELLITE-BROADCASTING SYSTEMS OF INTEGRATED SERVICES DIGITAL BROADCASTING《卫星广播系统集成服务数字广播》.pdf

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1、Rap. UIT-R BO.1227-2 1RAPPORT UIT-R BO.1227-2SYSTMES DE RADIODIFFUSION PAR SATELLITE POUR LARADIODIFFUSION NUMRIQUE INTGRATION DE SERVICES(Questions UIT-R 101/10 et UIT-R 101/11)(1990-1994-1998)Rap. UIT-R BO.1227-21 IntroductionLes progrs des techniques numriques systmes multimdia, tlvision numrique

2、, etc. ont familiaris le publicavec les appareils numriques grand public de haute qualit, fiables et faciles utiliser. Cest pourquoi le public avidemment souhait voir la radiodiffusion numrique bnficier de ces avantages. A cet gard, la radiodiffusionnumrique intgration de services (RDNIS) permet de

3、transmettre sur un canal de radiodiffusion unique desinformations varies, codes sous forme numrique et intgres systmatiquement.Le prsent Rapport expose le concept de base de la RDNIS ainsi que certains de ses principes techniques.2 Le concept de la RDNISDans la RDNIS, divers types dinformations vido

4、, audio, tltex, images fixes, tlcopie, logiciel, tlvision hautedfinition (TVHD), etc. en provenance de diverses sources sont codes numriquement, systmatiquement intgres ettransmises sur un unique canal de radiodiffusion numrique. La numrisation dans la RDNIS permet non seulement unetransmission de h

5、aute qualit mais galement offre une plus grande souplesse et efficacit dexploitation. Il est ainsipossible de proposer des services multimdia et pour lutilisateur de simplifier le choix de linformation et laccs cesinformations.Il pourrait tre possible lavenir dintgrer dans la RDNIS tous les types de

6、 services de radiodiffusion existants ou encours de dveloppement.3 Possibilits de baseIl serait souhaitable que la RDNIS offre les possibilits suivantes ainsi regroupes.3.1 Souplesse Multiplexage sur le mme canal de transmission de nombreux types de signaux de la vido dbit lev auxdonnes faible dbit.

7、 Transmission de signaux de service de dbit diffrente. Libre organisation des services. Multiplexage des signaux sur la base de leur priorit. Choix de la qualit de service pour chaque rcepteur.3.2 Extension Introduction aise des futurs nouveaux services. Pas dobstacle la venue de nouveaux radiodiffu

8、seurs.3.3 Interoprabilit Transcodage ais des signaux provenant de divers systmes de radiodiffusion numrique. Interconnexion facile avec dautres systmes (communication, multimdia, ordinateur, etc.). Multiplexage dune grande varit de canaux de transmission avec une large gamme de capacits de transmiss

9、ion.2 Rap. UIT-R BO.1227-23.4 Diffusion Excellente efficacit de diffusion. Bonne qualit de diffusion (limination des erreurs dues au canal de transmission, etc.). Rgnration dune synchronisation stable. Faible temps de rtablissement aprs interruption. Transmission des signaux avec un faible retard.3.

10、5 Rception Choix ais des programmes. Multiplexage et dmultiplexage faciles des services. Affichage des composantes des signaux de manire synchrone. Etablissement de liens entre les services ou les composantes des signaux. Rduction du temps dattente aprs le choix dun canal. Utilisation dun mme rcepte

11、ur pour tous les supports de transmission.3.6 Accs conditionnel Introduction dune gamme tendue dapplications accs conditionnel.3.7 Autres possibilits Faibles cots dexploitation pour les radiodiffuseurs. Circuits du rcepteur simples et de cot modique.4 Considrations techniques4.1 Aspects relatifs la

12、diffusionOn estime que la radiodiffusion directe par satellite est un mode de diffusion efficace pour la RDNIS. Ce service faitappel un canal grande largeur de bande et actuellement dans certaines rgions la quasi-totalit des bandes deradiodiffusion de Terre est occupe. Grce aux missions par satellit

13、e, on assurera de faon conomique et sur des zonestendues des services fiables et de haute qualit, ce qui est lobjectif de la RDNIS.Les Annexes 1 et 2 contiennent une description dun systme de transmission de RDNIS par satellite et les rsultats desmesures exprimentales faites sur ce systme au Japon.

14、Une comparaison entre des systmes de transmission numriquemultiprogramme par satellite et le systme RDNIS susmentionn est prsente dans lAnnexe 3.4.2 Caractristiques du systme de transport de la RDNISAfin de disposer des possibilits mentionnes au 3, le systme de transport des services de la RDNIS doi

15、t disposer desfonctions suivantes: multiplexage de grandes varits de signaux vido et audionumriques et de divers types de donnes afin que lessignaux puissent tre transmis sur un seul canal et reus distinctement par le rcepteur; codage avec correction derreur facultative pour les signaux transmis sur

16、 diffrents types de canaux, afin quilspuissent tre reus correctement dans diverses conditions de rception et en prsence de bruit ou de brouillageintense; modulation des signaux numriques, intgrs sur un seul flux binaire comprenant aussi les codes correcteursderreur, par multiplexage, en utilisant le

17、s techniques de modulation et de diffusion sur la base des caractristiquesde chaque canal de transmission; introduction de systmes accs conditionnel pouvant tre utiliss pour chaque type de signaux numriques, enrecourant aux systmes daccs conditionnels spcifiques; technique daccs aux donnes pour la t

18、echnique de transport prcite permettant de recevoir facilement le serviceou le programme demand du ct rception.Rap. UIT-R BO.1227-2 34.3 Techniques de multiplexage des servicesOn distingue deux techniques de base de multiplexage des services: la transmission structure et la transmission parpaquets.4

19、.3.1 La transmission structureEn transmission structure, les donnes correspondant chaque service sont places dans des positions fixes de la tramede transmission. Cette technique prsente les caractristiques suivantes: elle permet la transmission optimale de chaque service, car elle assigne chaque ser

20、vice dans une partie de la trameet une position donne correspondant au dbit de transmission ncessaire; les donnes peuvent tre facilement spares, car les donnes peuvent tre identifies par leur position dans latrame; lefficacit de transmission est leve si le dbit de transmission de chaque service est

21、constant; elle prsente de faibles possibilits dextension, et il devient difficile de prendre en charge de nouveaux services unefois que le systme a t spcifi.4.3.2 La transmission par paquetsUn paquet comporte un en-tte et un champ de donnes pour chaque service. Len-tte indique les attributs des donn

22、es.En transmission par paquets, le paquet est plac arbitrairement dans la trame de transmission. Cette mthode prsente lescaractristiques suivantes: divers services peuvent tre spcifis avec un protocole de transmission commun et traits de la mme faon; elle demande un traitement pour la sparation des

23、donnes afin de slectionner les paquets extraire de tous lespaquets transmis; lefficacit de transmission est leve, car cette technique permet la transmission optimale de services dbitvariable, ce qui compense dune certaine manire la place occupe par les prfixes lis la prsence des en-ttes despaquets;

24、les nouveaux services peuvent tre facilement ajouts, ce qui signifie quelle offre une extensibilit et une souplesseleves.Pour obtenir un faible taux derreurs de transmission, les donnes transmises doivent tre insres dans la trame detransmission priodique. La trame doit avoir un code de synchronisati

25、on de trame qui est suffisamment long pour lertablissement rapide et fiable de la synchronisation. Le niveau dentrelacement, la technique permettant de rendrealatoire les signaux de transmission, et les systmes de correction derreur doivent tre choisis sur la base des besoinspropres de chaque systme

26、 et les caractristiques du canal de transmission.4.4 Fonction didentification de linformationLa RDNIS permet dintgrer et de transmettre un grand nombre de services varis.Ces fonctions soulignent limportance des possibilits didentification et dindexation. Elles permettraient lutilisateur derecevoir,

27、choisir et utiliser directement ou stocker automatiquement et extraire les informations ncessaires.4.5 Autres aspectsIl est galement prvu dtudier dautres aspects et de les associer de manire optimale, cela en vue de dvelopper laRDNIS savoir: le codage de la source, le codage du canal, la modulation

28、numrique, laccs conditionnel, le concept de rcepteur universel.5 ConclusionLa RDNIS devrait permettre dinclure divers services tels les services multimdia, la tlvision multicanal et la TVHD. Ilconvient dtudier un modle pratique, bien organis, adapt la mise en uvre des futurs systmes de radiodiffusio

29、n.4 Rap. UIT-R BO.1227-2ANNEXE 1Systme de transmission de RDNIS par satellite1 Dfinition du moduleLes flux de transport MPEG-2 (MPEG-TS, transport stream) en provenance des multiplexeurs MPEG-2 sont appliqus lentre du systme et traits. Ce module excute les oprations suivantes: transport combin et mi

30、se en trame; codage externe avec code de correction derreur directe (CED) Reed Solomon (RS); randomisation pour la dispersion dnergie; entrelacement; codage de contrle de configuration de transmission et de multiplexage (TMCC, transmission and multiplexingconfiguration control) et codage de canal; i

31、nsertion de salves permettant la rcupration de porteuse lorsque le rapport C/N est faible; codage de CED interne (codage en treillis ou codage convolutif); modulation.Ces oprations sont dcrites dans la Fig. 1.Rap 1227-01Codage externe(RS)Combineurde transportDispersiondnergieEntrelacementCodageinter

32、neMPEG-TS1MPEG-TS2Codagedes donnesTMCCDonnes 1 TMCCDonnes 2 TMCCCodagede canalTMCCModulationInsertiondessalvesFIGURE 1Schma fonctionnel du systme de transmissionFIGURE 1227-01 = 6 CM2 Combineur de transport2.1 Structure de trameLe combineur de transport accepte en entre un maximum de 8 flux MPEG-TS

33、provenant de multiplexeurs MPEG-2 etconstruit une trame constitue de 48 paquets TS comportant des bits de parit externes. Une supertrame est constitue de8 trames conformment au code de contrle dtermin partir des informations fournies par les multiplexeurs MPEG-2.Chaque range dune trame est appele in

34、tervalle. Le combineur de transport remplace le mot de synchronisationMPEG-2 ( savoir 0 47) au dbut de chaque paquet par des mots de synchronisation de trame, des mots desynchronisation de supertrame et les mots de contrle TMCC.Le combineur de transport gnre aussi une impulsion de synchronisation de

35、 trame (FP, frame sync pulse) et uneimpulsion de synchronisation de supertrame (SF, super-frame sync pulse) quil distribue aux diffrents processus. LaFig. 2 dcrit la structure de trame.Rap. UIT-R BO.1227-2 5Rap 1227-02SupertrameFIGURE 2Structure de trame204 octets 204 octets 204 octets188 octets 188

36、 octets 188 octetsUn ou plusieurspaquets MPEG-TSCodage externeCode RS (204,188)Structure detrameRandomisation pour la dispersion dnergieentrelacement sauf pour le bit de synchronisationMot de synchronisationde trameTMCCMot de synchronisationde trameRemplacer le mot de synchronisation MPEG-2 (cest-di

37、re 47h)par des mots de synchronisation de trame et de supertrameet des mots TMCC.187 octets1 octet 16 octetsIntervalle N 1Intervalle N 3Intervalle N 4Intervalle N 10Intervalle N 48EntrelaceurTrame N 8Trame N 7Trame N 6Trame N 5Trame N 4Trame N 3Trame N 2Trame N 1Intervalle N 2Intervalle N 5Intervall

38、e N 11Intervalle N 12N 1N 2N 3N 48N 1N 2N 2N 1 N 48N 48FIGURE 1227-02 = 22 CM6 Rap. UIT-R BO.1227-22.2 Affectation des intervallesLorsque plusieurs schmas de modulation sont utiliss sur une mme porteuse, les intervalles associs chacun de cesschmas de modulation sont placs dans la trame par ordre dcr

39、oissant de taux dutilisation des frquences (exempleMDP-8 CT (MDP-8 code en treillis) fi MDP-4(3/4) fi MDP-4(1/2) fi MDP-2(1/2).Dans chaque trame, les donnes de programme transmises en MDP-8 CT occupent des intervalles prcis, et peuventoccuper tous les intervalles qui leur ont t attribus. En revanche

40、, les donnes de programme transmises en MDP-4 avecun dbit de code interne n/m disposent de m intervalles prcis dans la trame et peuvent occuper n intervalles parmi lesm attribus. Ainsi, quatre intervalles par trame sont attribus aux donnes de programme transmises en MDP-2 avec undbit de code interne

41、 1/2 et ces donnes peuvent occuper un intervalle sur les quatre attribus, les trois autres intervallestant des intervalles vides. Les intervalles vides servent viter les variations de la frquence dhorloge de traitementdans les trames (voir la Fig. 3).Rap 1227-0314647484647484445146474844451Intervall

42、e videIntervalle videIntervalle videMDP-8 CTMDP-8 CTa) MDP-8 CT + MDP-4 (r = 1/2)MDP-8 CTc) MDP-8 CT + 2 MDP-4 (r = 1/2)MDP-4 (r = 1/2)MDP-2 (r = 1/2)b) MDP-8 CT + MDP-2 (r = 1/2)MDP-4 (r = 1/2)MDP-4 (r = 1/2)FIGURE 3Exemple daffectation des intervallesIntervalle videIntervalle videIntervalle videFI

43、GURE 1227-03 = 9 CM3 Code externeUn codage RS raccourci (204,188, T = 8) est appliqu chaque paquet de transport (188 octets). Ce codage peut treeffectu par un codeur (255,239) aprs adjonction de 51 octets 0 devant les octets dinformation, ces octets nuls sontlimins aprs le codage RS. polynme gnrateu

44、r du code: g(x) = (x + l0) (x + l1) (x + l2) (x + l15), dans lequel l = 02h polynme primitif: p(x) = x8+ x4+ x3+ x2+ 1.Rap. UIT-R BO.1227-2 74 RandomisationLa dispersion dnergie seffectue au moyen dune squence binaire pseudo-alatoire (PRBS, pseudo-random binarysequence) dont le polynme gnrateur est:

45、1 + x14+ x15Le chargement de la squence 100101010000000 dans les registres PRBS commence au deuxime octet de chaquesupertrame comme indiqu dans la Fig. 4.La squence PRBS est ajoute aux donnes de chaque intervalle sauf au premier octet de chaque intervalle. Pour cetoctet, la production de cette squen

46、ce nest pas interrompue mais la sortie du gnrateur PRBS est neutralise, la valeurde cet octet nest donc pas modifie.Comme tous les schmas de modulation, lexception de la MDP-8 CT, utilisent des intervalles vides, la randomisationporte aussi sur ces intervalles vides.Rap 1227-04100101010000000X1 X2 X

47、3 X4 X5 X6 X7 X8 X9 X10 X11 X12 X13 X14 X15188 octets204 octets1 supertramePaquets MPEG-TSCodage externeRS (204,188)Impulsion desupertramePorte derandomisationRandomisationactive active active active activeFIGURE 4Schma fonctionnel dun randomiseurInitialisation InitialisationDonnes dePNinactive inac

48、tive inactive inactiveinactivePN : pseudo-bruit (pseudo-noise)OU-EXCLUSIFFIGURE 1227-04 = 12 CM5 EntrelacementLes blocs subissent un entrelacement matriciel de 8 203 octets conformment au schma dcrit la Fig. 5. Lentrela-cement ne sapplique pas au premier octet de lintervalle. Le dispositif dentrelacement crit 203 octet