Разработка методов и устройств формирования и коррекции видеоинформационных сигналов в системах цифрового телевидения

• Автор: Коржихин, Евгений Олегович
• Шифр специальности: 05.12.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 210 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. СТАНДАРТ ЦИФРОВОГО ТЕЛЕВИЗИОННОГО ВЕЩАНИЯ БУВ-Т
1.1. Общая модель системы БУВ-Т
1.2. Формирование потоков данных в системе ОУВ-Т
1.3. Кодирование в системе БУВ-Т
1.4. Поворот сигнального созвездия
1.5. Структура кадра ОУВ-Т
1.6. Длительность Т2-кадра
1.7. Добавление пилот-сигналов и их виды
1.8. Добавление краевых пилотов
1.9. НТТ-ОРОМ модуляция
1.10. Борьба с пик-фактором в системе ОУВ-Т
1.10.1. Расширение активного созвездия
1.10.2. Алгоритм уменьшения РАРЯ с использованием резервирования тона
1.11. Защитные интервалы и символ Р
1.12. Выводы
ГЛАВА 2. МЕЖДУНАРОДНЫЙ СТАНДАРТ КОДИРОВАНИЯ С ИНФОРМАЦИОННЫМ СЖАТИЕМ МРЕС-4/Н.
2.1. Общие сведения о стандарте видеокомпрессии Н.
2.2. Профили и уровни в Н.
2.3. Модель предсказания
2.4. Поблочная оценка и компенсация движения
2.5. Предсказание с компенсацией движения для макроблока
2.6. Предсказание вектора движения
2.7. Взвешенное предсказание
2.8. Петлевой фильтр
2.9. Транспортный механизм Н.
2.10. Выводы
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ КОРРЕКЦИИ ИСКАЖЕНИЙ СИГНАЛОВ В СИСТЕМЕ ЦИФРОВОГО ТЕЛЕВИДЕНИЯ СТАНДАРТА ИУВ-Т
3.1. Исследование возможности передачи сигнала ОУВ-Т/Т2 по

сетям кабельного телевидения
3.1.1. Исходные предпосылки
3.1.2. Цель проведения эксперимента
3.1.3. Подготовка эксперимента
3.1.4. Эксперимент
3.2. Распределение частотных каналов в сетях кабельного
телевидения
3.3. Передача сигналов DVB-T/T2 по сетям кабельного телевидения
3.4. Алгоритм интерполяции сквозной амплитудно-частотной
характеристики радиоканала по пилот-символам
3.5. Разработка алгоритмов адаптивного восстановления отсутствующих
отсчётов АЧХ тракта передачи
3.6. Борьба с пик-фактором в системе DVB-T
3.7. Разработка и моделирование устройства уменьшения пик-фактора
в системах цифрового телевидения
3.8. Выводы
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА УСТРОЙСТВА КОРРЕКЦИИ ПОИСКА ВЕКТОРА ДВИЖЕНИЯ ДЛЯ СТАНДАРТА Н.
4.1. Общая спецификация стека протокола DVB-IP
4.2. Принцип работы RTP
4.3. Использование протокола UDP
4.4. Моделирование сети IP-TV
4.4.1. Программа VideoLAN Client
4.4.2. Программный комплекс NetDisturb
4.4.3. Набор программ Elecard StreamEye
4.5. Эксперимент
4.6. Разработка устройства коррекции сигнала вектора компенсации
движения для систем видеокомпрессии MPEG-4/H.
4.6.1. Разработка варианта адаптивной пространственной фильтрации при формировании сигнала вектора движения
4.6.2. Результаты программного моделирования устройства
коррекции вектора компенсации движения
4.7. Выводы
Заключение
Список ЛИТЕРАТУРЫ
Приложение
Приложение
Приложение

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Основным преимуществом последнего варианта системы наземного цифрового телевизионного (ТВ) вещания 0УВ-Т2 является высокая степень адаптивности к условиям функционирования. Данная система обеспечивает необходимые требования к качеству передачи сигналов, имеет высокую помехозащищённость. Однако и здесь в неполной мере решены вопросы в отношении искажений, обусловленных влиянием высокого пик-фактора, эффективной компенсации искажений видеоинформационного сигнала, повышенных требований к характеристикам как радиопередающего, так и радиоприёмного оборудования и т.д. В то же время стандарт ЭУВ-Т2 объявлен единственным для сетей цифрового эфирного ТВ вещания в России, и в настоящее время актуальным является вопрос об использовании ТВЧ контента во втором и третьем мультиплексах. В связи с этим актуальными направлениями работ по совершенствованию характеристик систем стандарта ЭУВ-Т2 является создание адаптивных алгоритмов формирования и коррекции сигналов данного стандарта, которые обеспечат уменьшение степени воздействия пик-фактора, снижение искажений сжатия и передачи соответствующих радиосигналов в условиях реального функционирования.
Следует отметить, что значительный вклад в разработку методов сжатия спектра ТВ сигналов и в совершенствование систем цифрового вещательного телевидения внесён российскими учёными: Катаевым С.И., Кривошеевым М.И., Зубаревым Ю.Б., Кукком К.И., Хромым Б.П., Стыцько В.П., и зарубежными специалистами: Г. Салливаном, Я. Ричардсоном, Дж. Вудсом, Р. Калманом и др.
Наиболее перспективным, в частности, для применения в системе ЭУВ-Т2, является стандарт сжатия Н.264/АУС (МРЕО-4 Часть 10). Это связано, в первую очередь, с более высокой степенью сжатия спектра ТВ сигнала при фиксированном качестве передаваемого изображения, а также с возможностью работать с различными платформами доставки контента (1Р, мобильные устройства и т.д.). В то же время, основным недостатком современных вариантов сжатия является относительно высокая степень обогащения многомерного пространственно-
Граница ограничения VC|ip должна выбираться в диапазоне от 0 дБ до 12,7 дБ с шагом 0,1 дБ над стандартной девиацией исходного сигнала во временной области.
Максимальное значение расширения L должно выбираться в диапазоне между 0,7 и 1,4 с шагом 0,1. Если L устанавливается равным 0,7, исходный сигнал не будет изменен. Если L устанавливается в максимальное значение, будет применяться максимальное для QPSK увеличение мощности несущей, равное +6 дБ.
Зарезервированные несущие, не содержащие данные L1 или L2 сигнализации, будут использоваться для уменьшения PAPR. Мощность сигнала каждой зарезервированной несущей не должна превышать более чем в 10 раз среднюю мощность несущих данных.
1.10.2. Алгоритм уменьшения PAPR с использованием резервирования тона
Пики сигнала во временной области итерационно уменьшаются набором импульсоподобных сигналов (kernels), полученных с использованием зарезервированных несущих. Опорный импульсоподобный сигнал определяется формулой:
p = ElELIFFT(XTR) (1.19)

где Nfft и Ntr показывают размер БПФ и количество зарезервированных несущих соответственно. Вектор 1TR (Nfft>1) имеет Ntr единиц на позициях, соответствующих индексам зарезервированных несущих и (Nfft-Ntr) нулей на остальных позициях. IFFT представляет собой ОБПФ (обратное быстрое преобразование Фурье), определенное формулой
I jV-i jlsik X{k) = IFFT{x) = ~ I x(i)xe N (1.20)

Обозначим вектор сигнала уменьшения пиков как с, и вектор сигнала данных во временной области как х, тогда процедуры алгоритма уменьшения PAPR таковы:
Инициализация:
начальные значения сигнала уменьшения пиков устанавливаются в 0: