Метод измерений и калибровки задержек сигнала в передатчиках стандарта DVB-T2

Метод измерений И калибровки задержек сигнала в передатчиках стандарта РУБ-Т2

Ключевые слова: всеть БГЫ, йУБ-Т2, поток Т2-М1, способ калибровки временных задержек, метки времени, синхронизация информационного

Статья посвящена разработке метода измерений и калибровки задержек сигнала в передатчиках сети SFN, имеющих значительный разброс временных задержек обработки информационного сигнала (ИС) при возможном разбросе задержек ИС в каналах связи от Центра мультиплексирования до входов возбудителей передатчиков. Рассматривается методика измерения задержек ИС в каналах передачи данных с использованием мобильного отечественного анализатора Беркут-Е1. Отмечается, что данная методика важна для тех операторов, которые имеют в составе сетей спутниковые и радиорелейные каналы, а также компоненты компьютерных сетей нового поколения NGN (Nev Generation Networks), которые также вносят задержку при передаче информации. Подчеркивается возможность оценки вариации задержки с использованием анализатора Беркут-Е 1, что особенно важно для анализа эфирных сетей передачи данных с переменной задержкой. В случае переключения приема с Регионального центра мультиплексирования на Федеральный центр, а также при возможном использовании компьютерных сетей передачи данных в цифровом ТВ вещании. Разработан способ измерений задержек и их калибровки в передатчиках сети SFN, имеющих значительный разброс временных задержек обработки информационного сигнала при возможном разбросе задержек сигнала в каналах связи от Центра мультиплексирования до входов возбудителей. Предложена схема измерений и калибровки результирующих временных задержек в модуляторах передатчиков стандарта DVB-T2. С целью выравнивания результрующих временных задержек информационого сигнала на входе модуляторов включены управляемые линии задержки (УЛЗ). Диапазон возможных изменения задержек в УЛЗ определяется величиной разброса сетевых задержек и задержек обработки ИС в модуляторах передатчиков, включенных в состав SFN сети. Приведены временные диаграммы, поясняющие методику измерения результирующих задержек в модуляторах. Результаты данной работы позволят успешно реализовать предложенный авторами ранее алгоритм настроек передатчиков одночастотной сети, обеспечивающий фазовую синхронизацию информационного сигнала в передатчиках одночастотных сетей цифрового ТВ вещания и позволяющий значительно упростить технологию пусконаладочных работ сетей SFN в стандарте DVB-T2.

Карякин В.Л.,

действительный член академии Телекоммуникаций и информатики, д.т.н., профессор кафедры "Радиосвязи, радиовещания и телевидения" Поволжского государственного университета телекоммуникаций и информатики, Самара, vt@karyakin.ru

Карякин Д.В.,

кт.н., специалист компании Juniper Nefworcs, dm@karyakin.ru

Морозова ЛА,

кт.н, доцент кафедры "Экономики и организации производства" Поволжского государственного университета телекоммуникаций и информатики, г. Самара, morozova@rcf.ru

Введение

Большинство радиотелевизионных центров РФ в настоящее время уже оснащено передатчиками отечественных и зарубежных производителей. Во многих регионах осуществляется тестовое вещание в стандарте второго поколения DVB-T2. Однако при переходе от локального вещания к вещанию в одночастотных сетях (SFN — Single Frequency Network) возникают проблемы, связанные с синхронизацией передатчиков [1-5].

В работе [6] предложен метод, обеспечивающий фазовую синхронизацию информационного сигнала в передатчиках БРЫ сети. Метод представлен в виде алгоритма настроек передатчиков, имеющих значительный разброс временных задержек информационного сигнала в модуляторах возбудителей передатчиков, а также при возможных его задержках в каналах связи от Центра мультиплексирования до входов возбудителей.

Сформулированы требования к предлагаемому методу настройки передатчиков. Настройка передатчиков, входящих в состав одно-частотной сети, должна обеспечить равенство временных задержек, не превышающих двух секунд, на всех передатчиках в полном соответствии с выбранной относительной меткой времени, устанавливаемой в формирователе транспортного потока Т2-М1.

Отмечается в [6], что при большом разбросе задержек необходимо ввести дополнительные статические задержки на программном или аппаратном уровне для выравнивания разброса задержек в модуляторах передатчиков, а также возможного разброса задержек информационного сигнала в каналах связи.

Цель настоящей статьи — разработка метода измерений и калибровки задержек сигнала в передатчиках сети БРЫ, имеющих значительный разброс временных задержек обра-

ботки информационного сигнала (ИС) при возможном разбросе задержек ИС в каналах связи от Центра мультиплексирования до входов возбудителей.

1. Измерения задержек ИС

в каналах передачи данных

Проблема задержки распространения сигнала, так или иначе, затрагивает все спутниковые системы связи. Наибольшей задержкой обладают системы, использующие спутниковый ретранслятор на геостационарной орбите. В этом случае задержка, обусловленная конечностью скорости распространения радиоволн, составляет примерно 250 мс. Одним из возможных приборов для измерения задержек в системах передачи данных является мобильный отечественный анализатор Беркут-Е1.

Измерения задержки (RTD — Round-Trip Delay) представляет собой базовую опцию анализатора Беркут-Е1 и не требует установки дополнительных опций.

Эта опция важна для тех операторов, которые имеют в составе сетей спутниковые и радиорелейные каналы, а также компоненты компьютерных сетей нового поколения [4] NGN (Nev Generation Networks), которые также вносят задержку при передаче информации.

Измерения задержки выполняются обычно по шлейфу (рис. 1) одним прибором.

При измерениях задержки в передаваемый поток вставляются временные метки.

Анализатор Беркут-Е1 позволяет не только измерить среднюю задержку распространения, но и оценить ее вариацию. Для этого в меню измерения задержки фиксируются три значения:

— текущее время задержки;

— минимальная задержка за время измерения;

— максимальная задержка за время измерения.

Оценка вариации задержки особенно важна для анализа систем передачи с переменной задержкой, в частности, при изменении задержек при переключении приема с регионального центра мультиплексирования на федеральный центр, а также при возможном использовании компьютерных сетей передачи данных, в частности, сетей NGN.

2. Калибровка результирующих

временных задержек в модуляторах

передатчиков стандарта DVB-T2

Настройка передатчиков, входящих в состав одночастотной сети, должна обеспечить

равенство временных задержек [6], не превышающих двух секунд, на всех передатчиках в полном соответствии с выбранной относительной меткой времени, устанавливаемой в формирователе транспортного потока Т2-М1.

Оценка сетевых задержек на входе возбудителя и итоговых задержек в модуляторах должна обеспечивается измерителем с визуальной индикацией результатов измерений.

При большом разбросе задержек необходимо ввести дополнительные статические задержки на программном или аппаратном уровне, выровняв, таким образом, разброс задержек в модуляторах передатчиков, а также возможный разброс задержек информационного сигнала в каналах связи.

На рис. 2 представлена схема измерений и калибровки результирующих временных задержек в модуляторах передатчиков стандарта РУВ-Т2

Здесь МОД — модулятор передатчика; УЛЗ — управляемая линия задержки; ТУМ — тракт усиления мощности; АНТ — антенна; ДНЧ — детектор низких частот; ДВЧ — дтектор высоких частот; ИЛИ — логическая схема "или"; УК — управляемый ключ; ГНЧ — генератор низких частот; ОСЦ — осцилограф.

С целью выравнивания результрующих временных задержек информационого сигнала на входе модуляторов включены управляемые линии задержки (УЛЗ). Диапазон возможных изменения задержек в УЛЗ определяется величиной разброса сетевых задержек и задержек обработки ИС в модуляторах передатчиков, включенных в состав БРИ сети.

Для измерения результирующих задержек каждый из передатчиков комплектуется на аппаратном или программном уровне управляемым ключом (УК), формирующем на входе передатчика из поступающего потока данных низкочастотные (НЧ) видеоимпульсы со скважностью значительно превышающей единицу (О >1). Управление ключом осуществляется с помощью низкочастотного генератора (ГНЧ), который задает длительность видеоимпульсов и частоту их следования, т.е. скважность О.

В результате на выходе модулятора формируются высокочастотные (ВЧ) радиоимпульсы со скважностью, задаваемой ГНЧ.

Сформированный сигнал подается на детекторы огибающих видео и радиоимпульсов, соответственно, на входе - на низкочастотный детектор (ДНЧ), а на выходе - на высокочастотный детектор (ВЧД).

Импульсы с выходов первого и второго детекторов поступают на логическую схему "ИЛИ", к выходу которой подключен осциллограф (ОСЦ), позволяющий измерять результирующую временую задержку Т информационного сигнала в модуляторе передатчика (рис.3).

Воспользовавшись предложенным в [6] методом настройки передатчиков, обеспечивающим фазовую синхронизацию информационного сигнала в передатчиках одночастотных сетей цифрового ТВ вещания стандарта РУВ-Т2, а также представленным в данной статье спосо-

Рис. 2. Схема измерений и калибровки результирующих временных задержек в модуляторах передатчиков стандарта РУВ-Т2

Рис. 3. Временные диаграммы, поясняющие методику измерения результирующих задержек в модуляторах

бом измерения результирующих задержек, нетрудно провести калибровку передатчиков, предназначенных для работы сети БРЫ второго поколения.

По завершению настройки передатчиков БРЫ сети, обеспечивающей их синхронную работу, в соответствии с представленным в [6] алгоритмом можно перейти к анализу качества ТВ вещания в зоне обслуживания.

Заключение

1. Разработан способ измерений задержек и их калибровки в передатчиках сети БРЫ, имеющих значительный разброс временных задержек обработки информационного сигнала при возможном разбросе задержек сигнала в каналах связи от Центра мультиплексирования до входов возбудителей.

2. Предложена схема измерений и калиб-

ровки результирующих временных задержек в модуляторах передатчиков стандарта РУВ-Т2.

3. Результаты данной работы позволят успешно реализовать алгоритм настроек передатчиков одночастотной сети [6], обеспечивающий фазовую синхронизацию информационного сигнала в передатчиках одночастотных сетей цифрового ТВ вещания и позволяющий значительно упростить технологию пусконала-дочных работ сетей БРЫ в стандарте РУВ-Т2.

Литература

1. Корякин ВЛ. Технология эксплуатации систем и сетей цифрового телевизионного стандарта йУВ-Т2: Монография. — М: СОЛОН-ПРЕСС, 2014. — 158 с.

2. Колиновский ДА, Корякин В.Л, Корякин ДВ, Сидоренко О.И. Синхронизация передатчиков од-ночастотной сети стандарта йУВ-Т2 // Инфокомму-никационные технологии, том 12, №4, 2013. — С. 86-90.

3. Корякин В.Л., Корякин Д.В., Косенко С.Г. Технологии цифрового ТВ вещания в мультисервис-ных сетях передачи данных: Монография/ Под ред. В.Л. Карякина. — Самара: ПГУТИ, 2014. — 234 с.

4. Колиновский ДА., Корякин В.Л, Корякин ДВ, Короткое ДИ. Проблемы синхронизации передатчиков одночастотной сети стандарта йУВ-Т2 // Сборник докладов Международного научно-технического семинара "Системы синхронизации, формирования и обработки сигналов в инфокоммуника-циях "СИНХРОИНФО 2014". — Воронеж, 2014.

5. Корякин В.Л, Корякин Д.В, Морозово Л.А Фазовая синхронизация информационного сигнала в передатчиках одночастотных сетей цифрового ТВ вещания стандарта йУВ-Т2 // Сборник докладов Международного научно-технического семинара "Системы синхронизации, формирования и обработки сигналов в инфокоммуникациях "СИНХРО-ИНФО 2014". — Воронеж, 2014.

Method of measuring and calibration delays signal to in transmitters DVB-T2 standard

Vladimir Karyakin, member of the Academy of Telecommunications and Informatics, Doctor of Technical Sciences, professor Department of "Radio communication, broadcasting and television", Povolzhsky State University of Telecommunications and Informatics, Samara.vl@karyakin.ru

Dmitry Karyakin, candidate of Technical Sciences, a specialist company Juniper Networcs, Moscow.dm@karyakin.ru

Lyudmila Morozova, candidate of Technical Sciences, Associate Professor of "Economics and Organization of Production" Povolzhskiy State Universtty of

Telecommunications and Informatics, Samara.morozova@rcf.ru

Abstract

Article is devoted to developing a method for measurement and calibration delays signal in transmitters network SFN, with significant time delays spread information signal processing with the possible delay spread communications channels from the multiplexing Center to the input transmitters. Method for measuring signal delays in data transmission channels is considered using the mobile analyzer Berkut-El. It is noted that this method is important for those operators that are composed of networks of satellite and radio relay channels, as well as components of computer networks NGN, which also introduces a delay in the transmission of information. Emphasize the possibility of delay variation estimation using the analyzer BERcut-El, which is especially important for the analysis of data networks with variable delay. In particular, in the case of switching reception Regional Centre multiple^ng Federal Center, as well as the possible use of computer data networks in digital TV broadcasting. A method of delay measurements and their calibration transmitters network SFN, with considerable variation of time delays in processing the information signal possible delay spread of the signal in the communication channels from the Center multiplewng to the input transmitters. Scheme proposed measurements and calibration time delays modulators transmitters DVB-T2. In order to align the time delay information input signal modulators include controlled delay line. The range of possible changes delay in the lines is determined by of network delays and delays in signal processing modulators transmitters included in the SFN network. Shows timing charts for explaining a technique for measuring delay in the modulators. The results of this work will help to successfully implement the proposed algorithm of the authors earlier settings SFN transmitters prodding phase synchronization information signal transmitters in single frequency networks and digital TV broadcasting technology that dramatically simplify commissioning SFN networks in standard DVB-T2.

Keywords: network SFN, DVB-T2, flow T2-MI, a method of calibrating the time delays, time mark, synchronization information signal. References

1. V. Karyakn. Technology exploitation of systems and networks of digital tele^sion standard DVB-T2: monograph. M: Solon Press, 2014. 158 p.

2. D. Kalinowski, V. Karyakin, D. Karyakin, O. Sidorenko. Synchronization SFN transmitters standard DVB-T2 / Information and Communication Technologies, Vol 11, No4, 2013. P 86-90.

3. V. Karyakin, D. Karyakin, S. Kosenko. Technology of digital TV broadcasting in multiservice data networks: monograph. Samara: PGUTI, 2014. 234 p.

4. D. Kalinowski, V. Karyakin, D. Karyakin, D. Korotkov. Synchronization problems SFN transmitters standard DVB-T2. Collected reports of the International Scientific and Technical Seminar "System synchronization, forming and signal processing in information communications " SINHROINFO 2014". Voronezh, 2014.

5. V. Karyakin, D. Karyakin, L Morozova. Phase synchronization information signal transmitters in single frequency networks for digital TV broadcasting standard DVB-T2 / Collected reports of the International Scientific and Technical Seminar "System synchronization, forming and signal processing in information communications "SINHROINFO 2014". Voronezh, 2014.