ГОСТ Р 58912-2020. Национальный стандарт Российской Федерации. Телевидение вещательное цифровое. Система эфирного наземного цифрового телевизионного вещания второго поколения DVB-T2. Общие технические требования

8.3 Модуляция и кодирование с исправлением ошибок для данных L1-сигнализации

8.3.1 Общие требования

8.3.1.1 Кодирование с исправлением ошибок и модуляция для предварительной L1-сигнализации

Данные предварительной L1-сигнализации защищены с помощью каскадного кода, состоящего из внешнего кода БЧХ и внутреннего кода LDPC. Последовательности битов предварительной L1-сигнализации имеют фиксированную длину, и они должны сначала кодироваться кодом БЧХ, в результате чего биты проверки четности кода БЧХ должны добавляться к битам предварительной L1-сигнализации. Получаемые объединенные последовательности битов предварительной L1-сигнализации и контроля четности БЧХ затем кодируются укороченным выколотым кодом 16K LDPC с кодовой скоростью 1/4 (N_ldpc = 16 200). Следует отметить, что эффективная кодовая скорость кода 16K LDPC с кодовой скоростью 1/4 равна 1/5 (эффективная кодовая скорость определяется как длина информационной последовательности, отнесенная к полной длине последовательности на выходе кодера).

При проведении операции укорочения используется входной параметр K_sig, который должен быть равен 200, что эквивалентно длине битовой группы информации предварительной L1-сигнализации K_pre.

Входной параметр N_punc, используемый при проведении операции выкалывания, соответствует числу проверочных битов кода LDPC, которые должны быть выколоты, вычисляют по формуле

ГОСТ Р 58912-2020. Национальный стандарт Российской Федерации. Телевидение вещательное цифровое. Система эфирного наземного цифрового телевизионного вещания второго поколения DVB-T2. Общие технические требования , (18)

где K_bch - количество информационных битов кода БЧХ, равное 3072;

R_eff - эффективная кодовая скорость LDPC, равная 1/5 для предварительной L1-сигнализации.

После операций укорочения и выкалывания кодированные биты предварительной L1-сигнализации должны отображаться в (K_sig + N_{bch_parity})/R_eff = 1840 символов модуляции BPSK, где N_{bch_parity} - число проверочных битов кода БЧХ, равное 168 для кодов 16K LDPC.

8.3.1.2 Кодирование с исправлением ошибок и модуляция для завершающей L1-сигнализации

Число битов завершающей L1-сигнализации является переменным, и эти биты должны передаваться как один или нескольким блоков кода 16K LDPC в зависимости от числа битов завершающей L1-сигнализации. Число блоков LDPC для завершающей L1-сигнализации N_{post_FEC_Block} должно быть определено следующим образом:

Для кода 16K LDPC с кодовой скоростью 1/2 (эффективная кодовая скорость 4/9) число информационных битов кода БЧХ K_bch = 7032, а число информационных битов завершающей L1-сигнализации, исключая поле заполнения L1_PADDING (см. 8.2.4.7), K_{post_ex_pad} может быть найдено путем добавления числа 32 к значению параметра L1_POST_INFO_SIZE.

Длину K_{L1_PADDING} поля заполнения L1_PADDING вычисляют по формуле

Конечную длину последовательности битов K_post всей завершающей L1-сигнализации, включая поле заполнения, вычисляют по формуле

K_post = K_{post_ex_pad} + K_{L1_PADDING}. (21)

8.3.2 Скремблирование и кодирование с исправлением ошибок

8.3.2.1 Скремблирование информационных битов завершающей L1-сигнализации

В том случае, когда бит L1_POST_SCRAMBLED установлен в значение '1', все биты каждого блока завершающей L1-сигнализации с информационной длиной K_sig должны скремблироваться.

Каждый из блоков N_{post_FEC_Block} завершающей L1-сигнализации должен быть скремблирован. Последовательность скремблирования должна быть синхронной с блоком завершающей L1-сигнализации, начиная с наибольшего значащего бита и заканчивая прохождением всех битов K_sig.

Скремблирующая псевдослучайная последовательность должна быть одинаковой для блоков завершающей L1-сигнализации и для потоковых кадров BBFRAMES. Она должна быть произведена регистром сдвига с логической обратной связью. Полином генератора псевдослучайной двоичной последовательности (PRBS) должен быть следующего вида:

g_scr(x) = 1 + x¹⁴ + x¹⁵. (22)

Процесс скремблирования должен предваряться загрузкой последовательности инициализации (100101010000000) в регистр генератора в начале каждого блока завершающей L1-сигнализации.

8.3.2.2 Заполнение нулями информационных битов кода БЧХ

Биты K_sig, определенные в 8.3.1.1 и 8.3.1.2 и при необходимости скремблированные в соответствии с 8.3.2.1, после кодирования кодом БЧХ должны быть закодированы в кодовое слово 16K LDPC (N_ldpc = 16 200).

Если K_sig менее, чем число информационных битов кода БЧХ K_bch для данной кодовой скорости, то код БЧХ будет укорочен. Часть укороченных позиций кода БЧХ, являющихся информационными битами кода 16K LDPC, должна быть дополнена нулями, чтобы заполнить недостающие информационные биты K_bch. Биты заполнения не должны передаваться.

Параметры информационных групп битов K_bch и K_ldpc для кодов БЧХ и LDPC приведены в таблице 32 для предварительной и завершающей L1-сигнализации.

Таблица 32

Параметры групп битов K_bch и K_ldpc для предварительной

и завершающей L1-сигнализации

L1-сигнализация	K_bch	K_ldpc
Предварительная	3072	3240
Завершающая	7032	7200

Из таблицы 32 следует, что K_ldpc - K_bch = 168 бит. Каждая группа битов X_j с индексом 0 <= j <= N_group - 2 имеет длину 360 битов. Длина последней группы битов равна .

Соотношения между входными информационными и выходными кодированными группами битов для кодов БЧХ и LDPC показаны на рисунке 24.

Рисунок 24 - Формат групп битов после LDPC-кодирования

данных L1-сигнализации

8.3.2.3 Кодирование кодом БЧХ

Информационные биты K_bch (включая K_bch - K_sig битов заполнения нулями) должны сначала кодироваться кодом БЧХ (см. 7.2.2), чтобы произвести N_bch = K_ldpc выходных (кодированных) битов БЧХ, т.е. входных (информационных) битов LDPC .

8.3.2.4 Кодирование кодом LDPC

Выходные биты от кодера БЧХ, включая биты заполнения нулями (K_bch - K_sig) и биты четности БЧХ (K_ldpc - K_bch), формируют информационные биты K_ldpc для кодера LDPC . Кодер LDPC должен систематически кодировать информационные биты K_ldpc в кодовое слово размера N_ldpc (см. 7.2.3.1):

. (23)

8.3.2.5 Выкалывание проверочных битов кода LDPC

В ходе операции укорочения при кодировании битов сигнализации некоторые проверочные биты кода LDPC должны быть выколоты после кодирования LDPC. Эти выколотые биты не должны передаваться.

Все проверочные биты N_ldpc - K_ldpc кода LDPC, обозначенные , делятся на группы проверочных битов длиной Q_ldpc, где каждая группа проверочных битов формируется из подмножества проверочных битов кода LDPC N_ldpc - K_ldpc следующим образом:

P_j = {p_k | k mod Q_ldpc = j, 0 <= k < N_ldpc - K_ldpc}

для 0 <= j < Q_ldpc, (24)

где P_j представляет j-ю проверочную группу, а Q_ldpc приведен в таблице 9. Каждая группа состоит из (N_ldpc - K_ldpc)/Q_ldpc = 360 битов, как показано на рисунке 25.

Рисунок 25 - Группы проверочных битов в FEC-блоке

Для заданного числа проверочных битов, подлежащих выкалыванию, N_punc, приведенного в 8.3.1.1 и 8.3.1.2, на первом шаге следует вычислить число групп, в которых должны быть выколоты все биты четности N_{punc_groups}:

Затем в соответствии с алгоритмом работы блока выкалывания (см. [1]) следует вычислить операторы перестановки и определить последовательность перестановки групп проверочных битов, которые подлежат выкалыванию для предварительной и завершающей L1-сигнализации.

8.3.2.6 Удаление битов заполнения нулями

Биты заполнения нулями K_bch - K_sig должны быть удалены и не должны передаваться. При этом остающееся слово состоит из K_sig информационных битов, за которыми следуют 168 проверочных битов кода БЧХ и N_ldpc - K_ldpc - N_punc проверочных битов кода LDPC.

8.3.2.7 Перемежение битов завершающей L1-сигнализации

Когда для завершающей L1-сигнализации используется модуляция 16-QAM или 64-QAM, кодовое слово кода LDPC длиной N_post, состоящее из информационных битов K_sig, 168 проверочных битов кода БЧХ и 9000 - N_punc проверочных битов кода LDPC, должно быть подвергнуто перемежению по битам с использованием блокового перемежителя. Основные параметры перемежителя по битам для каждого вида модуляции приведены в таблице 33.

Таблица 33

Структура перемежителя по битам

Модуляция	Кодовая скорость	Число рядов N_r	Число столбцов N_c
16-QAM	1/2	N_post/8	8
64-QAM	1/2	N_post/12	12

Кодовое слово LDPC последовательно записывается в перемежитель по столбцам и последовательно считывается построчно (наибольший значащий бит сигнала завершающей L1-сигнализации считывается первым), как показано на рисунке 26.

Рисунок 26 - Схема перемежения по битам сигнала

завершающей L1-сигнализации при модуляции 16-QAM

Когда используется модуляция BPSK или QPSK, перемежение по битам не должно применяться.

8.3.3 Отображение битов на сигнальные созвездия

8.3.3.1 Общие требования

Каждое перемеженное по битам кодовое слово LDPC должно отображаться на сигнальные созвездия. Каждый бит предварительной L1-сигнализации отображается непосредственно в сигнальное созвездие модуляции BPSK в соответствии с 8.3.3.3, тогда как завершающая L1-сигнализация сначала демультиплексируется в слова-ячейки в соответствии с 8.3.3.2, а затем слова-ячейки отображаются в созвездия согласно 8.3.3.3. Созвездия предварительной и завершающей L1-сигнализации затем преобразуются в соответствии с алгоритмом L1-ACE, определенным в 8.3.3.4.

8.3.3.2 Демультиплексирование завершающей L1-сигнализации

Каждое перемеженное по битам выколотое и укороченное кодовое слово кода LDPC, т.е. последовательность битов N_post вида , где N_post = K_sig + 168 + 9000 - N_punc, должно отображаться на сигнальные созвездия посредством демультиплексирования входных битов в параллельные слова-ячейки, с последующим отображением этих слов из ячеек в значения точек сигнальных созвездий. Число выходных ячеек с данными и эффективное число бит на ячейку определены в таблице 34.

Таблица 34

Параметры отображения на сигнальные созвездия

Вид модуляции	Эффективное число бит на ячейку	Число выходных ячеек с данными на кодовое слово	Число подпотоков N_substreams
BPSK	1	N_post	1
QPSK	2	N_post/2	2
16-QAM	4	N_post/4	8
64-QAM	6	N_post/6	12

Входной поток битов v_di должен быть демультиплексирован в несколько подпотоков общим числом N_substreams. Значение N_substreams определено в таблице 34. Для модуляции QPSK, 16-QAM и 64-QAM параметры демультиплексирования должны соответствовать указанным в 7.3.2. Для модуляции BPSK входной и выходной номера битов равны 0, и в этом случае демультиплексирование не осуществляется.

Для модуляции 16-QAM и 64-QAM выходные слова демультиплексора шириной N_substreams разделяются на два слова шириной и (см. 7.3.2). Для модуляции BPSK и QPSK выходные слова передаются непосредственно в устройство формирования созвездия, поэтому .

8.3.3.3 Отображение на квадратурные оси I/Q сигнальных созвездий

Согласно 7.3.3 биты предварительной L1-сигнализации y_0,_q и слова-ячейки завершающей L1-сигнализации отображаются на созвездия f_pre_q и f_post_q соответственно, где q является индексом ячеек в каждом кодовом слове LDPC с перемежением битов. Для предварительной L1-сигнализации 0 <= q < 1840, а для завершающей L1-сигнализации 0 <= q < N_{MOD_per_Block}. Кодированные и модулированные ячейки завершающей L1-сигнализации, соответствующие каждому кодовому слову T2-кадра с номером m, затем объединяются для формирования единого блока ячеек f_post_m_,_i, где i - индекс ячеек в одном блоке 0 <= i < N_{MOD_Total}. Кодированные и модулированные ячейки предварительной L1-сигнализации для T2-кадра с номером m формируют единый блок ячеек f_pre_m_,_i, где i - индекс ячеек в пределах одного блока 0 <= i < 1840.

8.3.3.4 Модификация сигнальных созвездий L1-сигнализации по алгоритму L1-ACE

Если в поле T2_VERSION (см. 8.2.3) установлено значение более чем '0000', то для дальнейшего уменьшения смещения в L1-сигнализации должна применяться небольшая модификация модулированных ячеек L1-сигнализации. Модифицирующий алгоритм L1-ACE, который должен применяться ко всем ячейкам с модуляцией BPSK предварительной L1-сигнализации и ко всем ячейкам завершающей L1-сигнализации, независимо от того, какой тип сигнального созвездия используется для ячеек завершающей L1-сигнализации (см. [1, подпункт 8.3.3.4]).