Стандарты цифрового телевидения первого поколения

Стандарты цифрового телевидения 
первого поколения

Москва, 2023

В. К. Федоров

 2-е издание, электронное

УДК 621.397.132
ББК 32.940.2
Ф11

Ф11
Фёдоров, Василий Константинович.
Стандарты цифрового телевидения первого поколения / В. К. Федоров. — 2-е изд., эл. — 1 файл pdf : 313 с. — Москва : ДМК Пресс, 2023. — Систем. требования: Adobe Reader XI либо Adobe Digital Editions 4.5 ; 
экран 10". — Текст : электронный.
ISBN 978-5-89818-406-3

Книга представляет собой справочник по основным стандартам цифрового телевизионного вещания DVB (Digital Video Broadcasting), принятым Европейским 
институтом телекоммуникационной стандартизации ETSI, ставшими де-факто наиболее распространенными в мире. Материал книги подготовлен на основе перевода 
на русский язык официальных стандартов, описывающих формирование и передачу 
цифровых сигналов стандартов DVB первого поколения для спутникового, кабельного, эфирного наземного ТВ-вещания, а также спутниковой системы сбора и передачи новостей DSNG.
В отдельной главе представлен стандарт ТВ-вещания для носимых приемников 
телевизионных программ, являющийся расширением стандарта эфирного наземного 
вещания. Кроме этого в книгу включена глава об организации одночастотных SFN 
сетей для эфирного наземного вещания. Методы организации и передачи сервисной 
информации, общие для всех описываемых стандартов, приведены в отдельной главе.
Книга предназначена для широкого круга специалистов в сфере цифрового теле- 
и радиовещания, а также студентов радиотехнических специальностей высших учебных заведений.

УДК 621.397.132 
ББК 32.940.2

Электронное издание на основе печатного издания: Стандарты цифрового телевидения первого поколения / В. К. Федоров. — Москва : ДМК Пресс, 2015. — 312 с. — ISBN 978-5-97060099-3. — Текст : непосредственный.

Все права защищены. Любая часть этой книги не может быть воспроизведена в какой бы то ни было 
форме и какими бы то ни было средствами без  письменного разрешения владельцев авторских прав.
Материал, изложенный в данной книге, многократно проверен. Но поскольку вероятность технических 
ошибок все равно существует, издательство не может гарантировать абсолютную точность и правильность 
приводимых сведений. В связи с этим издательство не несет ответственности за возможные ошибки, связанные с использованием книги.

В соответствии со ст. 1299 и 1301 ГК РФ при устранении ограничений, установленных техническими средствами 
защиты авторских прав, правообладатель вправе требовать от нарушителя возмещения убытков или выплаты компенсации.

ISBN 978-5-89818-406-3
© Федоров В. К., 2015
© Оформление, издание, ДМК Пресс, 2015

СОДЕРЖАНИЕ

Предисловие .............................................................................9
Сокращения ............................................................................12
1
 Стандарт спутникового цифрового ТВ ETSI EN 300 421 
 
V1.1.2 (DVB-S) ..................................................................17
1.1. История создания стандарта ............................................................18
1.2. Общая характеристика стандарта DVB-S ...................................20
1.3. Адаптация к характеристикам спутниковых 
транспондеров ...............................................................................................21
1.4. Входные/выходные интерфейсы 
модуляторов/демодуляторов стандарта DVB-S ...............................24
1.5. Канальное кодирование в стандарте DVB-S ..............................25
1.5.1. Адаптация транспортного потока (TS) 
и рандомизация для энергетической дисперсии .......................25
1.5.2. Внешнее канальное кодирование (с помощью 
кодов Рида-Соломона) и свёрточное перемежение. 
Кадрирование ........................................................................................27
1.5.3. Внутреннее выколотое свёрточное кодирование. 
Преобразование битов в созвездие несущих QPSK ................28
1.6. Полосовая фильтрация и QPSK-модуляция .............................29
1.7. Требования к спектру выходного QPSK-сигнала.....................30
1.8. Требования к ограничению количества вносимых ошибок .....32
1.9. Пример возможного использования системы стандарта 
DVB-S ..............................................................................................................33
1.10. Концепция построения демодулятора приёмной части 
стандарта DVB-S ..........................................................................................34
2
 Стандарт кабельного цифрового ТВ ETSI EN 300 429 
 
V1.2.1 (DVB-C) .................................................................36
2.1. История создания стандарта ............................................................37
2.2. Общая характеристика стандарта DVB-C ..................................37
2.3. Канальное кодирование в стандарте DVB-С .............................39
2.4. Преобразование байтов в m-кортежи ...........................................39
2.5. Модуляция .............................................................................................43
2.6. Характеристики полосового фильтра ...........................................43

СОДЕРЖАНИЕ
4

2.7. Совместимость стандарта DVB-C с действующими 
аналоговыми и цифровыми ТВ-системами ........................................44
2.8. Концепция построения демодулятора приёмной части 
стандарта DVB-C .........................................................................................45
3
 Стандарт эфирного наземного цифрового ТВ 
 
ETSI EN 300 744 V1.6.1 (DVB-T) .........................................47
3.1. История создания стандарта DVB-T ............................................48
3.2. Общая характеристика стандарта DVB-T ...................................49
3.3. Входные/выходные интерфейсы 
модуляторов/демодуляторов стандарта DVB-T ..............................52
3.4. Канальное кодирование и модуляция в стандарте DVB-T .....53
3.4.1. Адаптация транспортного потока (TS), 
рандомизация для энергетической дисперсии. 
Внешнее канальное кодирование (с помощью кодов 
Рида-Соломона) и внешнее свёрточное перемежение. 
Кадрирование ........................................................................................53
3.4.2. Внутреннее канальное свёрточное кодирование 
и перемежение .......................................................................................54
3.4.3. Диаграммы созвездий несущих, преобразование 
отображения и первичная модуляция ..........................................61
3.5. Структура OFDM-кадра стандарта DVB-T................................64
3.5.1. Определение опорных сигналов ..........................................66
3.5.2. Расположение рассредоточенных пилот-сигналов .......67
3.5.3. Расположение непрерывно повторяющихся 
пилот-сигналов .....................................................................................68
3.6. Несущие с параметрами передачи (TPS) стандарта DVB-T .....69
3.6.1. Формат передачи данных TPS .............................................70
3.7. Количество RS-пакетов в одном суперкадре в стандарте 
DVB-T ..............................................................................................................75
3.8. Спектр и спектральные характеристики выходного 
сигнала стандарта DVB-T .........................................................................76
3.8.1. Спектральные характеристики ............................................76
3.8.2. Внеполосная спектральная характеристика 
выходного сигнала ...............................................................................77
3.9. Средняя частота РЧ-сигнала стандарта DVB-T 
для 8 МГц канала .........................................................................................81

СОДЕРЖАНИЕ
5

3.10. Представление моделированной системы стандарта 
DVB-T для 8 МГц каналов .......................................................................81
3.11. Определение величин F1 и P1 для системы стандарта 
DVB-T ..............................................................................................................81
3.12. Пример внутреннего перемежения стандарта DVB-T .........86
3.13. Руководство по формированию передаваемого сигнала 
стандарта DVB-T .........................................................................................87
3.13.1. Использование быстрого преобразования Фурье 
FFT для формирования рабочей полосы DVB-T-сигнала ....88
3.13.2. Выбор центральной частоты основной полосы 
пропускания DVB-T-сигнала ..................................................................89
3.13.3. Иные потенциальные проблемы 
при формировании выходного DVB-T-сигнала ........................89
3.14. Параметры передаваемого сигнала стандарта DVB-T 
в 6 и 7 МГц РЧ-каналах .............................................................................90
3.15. Обслуживание стандарта DVB-T в 5 МГц РЧ-каналах .......93
3.16. Концепция построения демодулятора приёмной части 
стандарта DVB-T .........................................................................................94
4
 Стандарт наземного мобильного цифрового ТВ (DVB-H, 
 
приложение стандарта ETSI EN 300 744 V1.6.1) ...................98
4.1. История создания стандарта DVB-H и его особенности .......99
4.2. Общая характеристика стандарта DVB-H ............................... 100
4.3. Обзор дополнительных функций, предоставляемых 
стандартом DVB-H .................................................................................. 101
4.4. Канальное кодирование и модуляция в стандарте DVB-H .... 103
4.4.1. Адаптация транспортного потока (TS), 
рандомизация для энергетической дисперсии. 
Внешнее канальное кодирование (с помощью кодов 
Рида-Соломона) и внешнее свёрточное перемежение. 
Кадрирование. Внутреннее канальное свёрточное 
кодирование ........................................................................................ 103
4.4.2. Внутреннее перемежение .................................................... 103
4.5. Структура OFDM-кадра стандарта DVB-H ............................ 106
4.6. Формат передачи данных TPS ..................................................... 108
4.6.1. Информация TPS об инициализации, 
синхронизации и индикаторе продолжительности 
данных ................................................................................................... 109

СОДЕРЖАНИЕ
6

4.6.2. Информация TPS о номере кадра, созвездии 
несущих, иерархичности передачи и перемежении 
данных ................................................................................................... 109
4.6.3. Информация TPS о кодовом показателе 
внутреннего кодирования, защитном интервале, 
режиме передачи данных и идентификации ячеек ............... 110
4.6.4. Информация TPS о передаче DVB-H ............................. 110
4.6.5. Защита от ошибок сигнала данных TPS ........................ 111
4.7. Количество RS-пакетов в одном суперкадре 
и используемая скорость потока в стандарте DVB-H ................. 111
4.7. Спектр и спектральные характеристики выходного 
сигнала стандарта DVB-H ..................................................................... 112
4.8. Концепция построения демодулятора приёмной части 
стандарта DVB-H ...................................................................................... 112
5
 Стандарт ETSI EN 301 210 V1.1.1 (DVB-DSNG) ................. 113
5.1. Общие сведения о системе DVB-DSNG ................................... 114
5.2. Описание системы DVB-DSNG ................................................... 116
5.3. Архитектура и конфигурация системы DVB-DSNG............ 117
5.4. Адаптация к характеристикам спутниковых 
транспондеров. Входные/выходные интерфейсы 
модуляторов/демодуляторов стандарта DVB-DSNG ................. 119
5.5. Спецификация подсистем стандарта DVB-DSNG ................ 120
5.5.1. Адаптация транспортного потока (TS), 
рандомизация для энергетической дисперсии. 
Внешнее канальное кодирование (с помощью кодов 
Рида-Соломона) и внешнее свёрточное перемежение. 
Кадрирование ..................................................................................... 120
5.5.2. Внутреннее выколотое свёрточное кодирование, 
преобразование битов в созвездие несущих, полосовая 
фильтрация в режиме QPSK-модуляции ................................. 121
5.5.3. Внутреннее «эмпирическое» решётчатое 
(треллисное) кодирование в режимах 8-PSK и 16-QAM 
модуляций ........................................................................................... 121
5.5.4. Преобразование битов в созвездия несущих 
для режимов модуляции 8-PSK и 16-QAM .......................................125
5.5.5. Полосовая фильтрация и модуляция для режимов 
8-PSK и 16-QAM ............................................................................... 129

СОДЕРЖАНИЕ
7

5.6. Требования к спектру сигнала на выходе модулятора ......... 129
5.7. Требования к ограничению количества вносимых 
ошибок .......................................................................................................... 131
5.8. Настройки параметров передачи для тестов 
на совместимость и аварийных ситуаций ........................................ 132
5.9. Применение дополнительных режимов ................................... 134
5.10. Применение сервисной информации SI для системы 
DVB-DSNG и других распределительных приложений ............ 134
5.11. Примеры возможного использования системы 
стандарта DVB-DSNG ............................................................................ 136
5.12. Концепция построения демодулятора приёмной части 
системы DVB-DSNG ............................................................................... 140
6
 Стандарт спецификации потоков сервисной информации 
 
ETSI EN 300 468 V1.9.1 (DVB-SI) ...................................... 141
6.1. Введение ............................................................................................... 142
6.2. Описание сервисной информации SI ........................................ 146
6.3. SI-таблицы........................................................................................... 148
6.3.1. Механизм SI-таблиц ............................................................. 148
6.3.2. Определение таблиц ............................................................. 154
6.4. Дескрипторы ....................................................................................... 175
6.4.1. Идентификация и местоположение дескрипторов .... 175
6.4.2. Кодирование дескрипторов ................................................ 177
6.4.3. Идентификация и местоположение дескрипторов 
расширения ......................................................................................... 248
6.4.4. Кодирование дескрипторов расширения ....................... 248
6.5. Меры для совместимости с носителями данных ................... 254
6.5.1. SMI-таблицы ........................................................................... 254
6.5.2. Описатели SMI ....................................................................... 255
6.6. Кодирование текстовых символов .............................................. 255
6.6.1. Управляющие коды ............................................................... 256
6.6.2. Выбор таблицы символов.................................................... 257
6.7. Модель CRC-декодера .................................................................... 259
6.8. Преобразование между стандартами исчисления 
времени и даты .......................................................................................... 263
6.9. Введение сервисной информации об обслуживании 
потоков звукового сопровождения стандартов AC-3 
и Enhanced AC-3 в системах DVB ....................................................... 268

СОДЕРЖАНИЕ
8

6.9.1. Типы составляющих AC-3 ................................................... 269
6.9.2. Дескриптор AC-3 .................................................................... 272
6.9.3. Дескриптор E-AC-3 ............................................................... 275
6.10. Использование дескриптора скремблирования 
scrambling_descriptor ............................................................................... 279
6.11. Дескриптор языков ISO 639 для исходных звуковых 
треков потоков звуковой информации ............................................. 280
6.12. Введение сервисной информации в системы DVB 
об обслуживании звука, закодированного в системе DTS ......... 280
6.12.1. Дескриптор DTS .................................................................. 281
6.13. Введение сервисной информации в системы DVB 
об обслуживании звука, закодированного в системе HE-AAC .... 284
6.13.1. Дескриптор AAC .................................................................. 284
6.14. Назначение и интерпретация поля service_type .................. 286
6.14.1. Основание использования ................................................ 286
6.14.2. Назначение поля service_type ......................................... 287
6.14.3. Служба цифрового ТВ service_type = 0x01 ................ 287
6.14.4. Поле service_type для служб с различными 
«улучшенными кодеками» ............................................................. 288
7
 Стандарт передачи мегакадров для синхронизации 
 
DVB SFN-сети ETSI TS 101 191 V1.4.1 ............................... 290
7.1.Основные характеристики сетей MFN и SFN ......................... 291
7.2. Основные принципы и схемы построения сетей SFN ......... 292
7.2.1. MPEG-2-ремультиплексор ................................................. 294
7.2.2. SFN-адаптер ............................................................................. 294
7.2.3. Передающий и приёмный сетевые адаптеры ............... 294
7.2.4. Синхронизирующая система ............................................. 295
7.2.5. DVB-T-модулятор.................................................................. 295
7.2.6. Система глобального позиционирования (GPS) ........ 296
7.3. Определение мегакадров ................................................................ 296
7.4. Мегакадровый инициализирующий пакет (MIP) ................ 297
7.4.1. Функции .................................................................................... 301
7.5. Реконфигурация параметров модулятора DVB-T 
при помощи MIP-пакета ........................................................................ 305

Список литературы ................................................................ 307

ПРЕДИСЛОВИЕ

Основанный в сентябре 1993 года европейский проект DVB объединил общественные и частные организации ТВ-индустрии. Его целью 
стало создание цифровых ТВ-служб на основе стандарта цифрового 
сжатия MPEG-2. В настоящее время он включает свыше 200 организаций, представляющих более чем 25 стран.
Принятый двадцать лет назад, в 1994 году, стандарт спутникового 
цифрового телевидения (ТВ) DVB-S стал точкой отсчёта момента 
неизбежного перехода от аналогового вещания к цифровому. Этому 
способствовали качественно новые показатели эксплуатационных 
характеристик цифровых систем вещания. Одним из положительных моментов внедрения системы, помимо повышения пропускной 
способности каналов связи, стал фактор возможности гибкой интеграции информационных каналов передачи данных.
Передача дискретных цифровых сигналов вместо непрерывных 
аналоговых позволила на порядок увеличить соотношение параметра сигнал/шум приёмопередающих систем, что значительно увеличило устойчивость приёма программ потребителем. Иерархическое 
мультиплексирование источников информации дало возможность 
легко интегрировать в поток передаваемых данных каналы радиовещательных (РВ) программ, сигналы ТВ-телетекста и субтитров. 
Использование системы сжатия звукового сопровождения добавило 
возможность передачи высококачественного звукового сопровождения, а варьирование в широком диапазоне скорости результирующего передаваемого потока – возможность организации мультиязычного звукового сопровождения ТВ-программ.
Вслед за стандартом DVB-S был в тот же год принят стандарт 
цифрового ТВ для кабельных сетей DVB-C. Несколькими годами 
позже (это было связано с отсутствием широкодоступной элементной базы для построения приёмников) был принят стандарт для 
эфирного цифрового ТВ-вещания DVB-T.
Высокая помехоустойчивость систем и показанные на практике их высокие эксплуатационные характеристики привели к тому, 
что в начале нынешнего тысячелетия стандарт DVB-T дополнился 
спецификацией для организации цифрового вещания на мобильные 
приёмники и сотовые телефоны в стандарте DVB-H. При этом на 
основе стандарта DVB-S был разработан стандарт для цифровых 
спутниковых систем сбора новостей DVB-DSNG.

ПРЕДИСЛОВИЕ
10

На основе опыта эксплуатации систем стандарта DVB первого поколения в прошлом десятилетии были созданы стандарты второго 
поколения DVB-C2, DVB-S2 и DVB-T2. Эти системы имеют более 
высокие технико-эксплуатационные характеристики, по сравнению 
с предшествующими системами, и активно внедряются в сферу вещания. Несмотря на то что они, помимо всего, предоставляют дополнительные возможности (к примеру, предоставление интерактивных 
услуг), их внедрение сдерживает ряд субъективных факторов.
Немаловажным является то, что в наличии у потребителя имеется огромнейший парк приёмников, позволяющих принимать программы, передаваемые по стандартам старого поколения. Поэтому 
переход на вещание по новым стандартам продлится ещё достаточно 
длительное время.
Если анализировать аспекты перехода от стандарта DVB-S 
к DVB-S2, то можно быть уверенным, что он происходит динамично ввиду того, что сам вещатель заинтересован в данном действии. 
Стандарт второго поколения предлагает большую пропускную способность арендуемого спутникового канала, что позволяет вещателю при неизменной арендной плате за транспондерные ёмкости 
спутника передать через него больший объём информации. Поэтому 
зачастую вещатель акциозно осуществляет потребителю льготную 
замену старых приёмников на новые по сниженным ценам.
Несколько иначе обстоит дело в процессе перехода от стандарта 
DVB-T к DVB-T2. Сдерживающим фактором здесь является сложность получения поставщиком контента информации лицензий на 
цифровое вещание, а также достаточно высокие стоимости передающего оборудования и его модернизации. Кроме этого, так же необходимо, как и в предыдущем случае, учитывать наличие у абонентов большого количества приёмников DVB-T. Поэтому вещатель 
зачастую ведёт параллельное вещание на одном канале по обоим 
стандартам. (К примеру, на момент написания книги в Москве вещание первого мультиплекса ведётся в двух стандартах, позволяя 
использовать для приёма старые цифровые приёмники.)
Переход от стандарта DVB-C на стандарт DVB-C2 осложнён 
как наличием большого количества приёмников старого стандарта 
у абонентов, так и огромной неосвоенной ёмкостью существующих 
в наличии у кабельного оператора канальных ёмкостей. По данным 
автора, в России в настоящее время в стандарте DVB-C2 не вещает 
ни один кабельный оператор, и повальный переход к данному стандарту в ближайшее пятилетие не предвидится.