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

9.2 Кадровая структура на физическом уровне

9.2.1 Структура суперкадра

9.2.1.1 Информация, передаваемая в системе DVB-T2 на физическом уровне, должна иметь регулярную структуру и быть организована в суперкадры, T2-кадры и символы OFDM. Каждый символ OFDM структурно разделен на ячейки, соответствующие отдельно взятой модулированной несущей в пределах одного символа. Ячейка является общим элементом для физической и логической кадровых структур. Кадровая структура системы DVB-T2 на физическом уровне показана на рисунке 27.

Рисунок 27 - Структура кадров системы DVB-T2

на физическом уровне

9.2.1.2 Наибольшим структурным элементом системы DVB-T2 является суперкадр. Каждый суперкадр имеет длительность T_SF, и он может включать в себя T2-кадры и фрагменты FEF, как показано на рисунке 28.

Рисунок 28 - Суперкадр, включающий T2-кадры и фрагменты FEF

9.2.1.3 Число N_T2 T2-кадров в одном суперкадре является настраиваемым параметром, сигнализируемым с помощью синтаксического элемента NUM_T2_FRAMES в предварительной L1-сигнализации: число N_T2 = NUM_T2_FRAMES. Кадры T2 должны иметь нумерацию от 0 до N_T2-1. Текущий T2-кадр сигнализируется с помощью синтаксического элемента FRAME_IDX в динамической завершающей L1-сигнализации.

9.2.1.4 Фрагмент FEF может быть вставлен между T2-кадрами. В суперкадре может быть несколько фрагментов FEF, но фрагмент FEF не должен быть смежным с другим фрагментом FEF. Расположение во времени частей FEF сигнализируется с использованием структуры суперкадра. Длительность суперкадра T_SF вычисляют по формуле

T_SF = N_T2·T_F + N_FEF·T_FEF, (26)

где N_FEF - число фрагментов FEF в суперкадре;

T_FEF - продолжительность фрагмента FEF, которая сигнализируется с помощью синтаксической конструкции FEF_LENGTH. Число N_FEF может быть рассчитано по формуле

N_FEF = N_T2/FEF_interval. (27)

Максимальное число T2-кадров в суперкадре равно 255. Максимальная длина T2-кадра составляет 250 мс, а максимальная длина фрагмента FEF составляет 250 мс. Кадры T2 могут иметь длину, отличную от фрагментов FEF. Однако все T2-кадры в суперкадре должны иметь одинаковую длину.

Фрагмент FEF может быть введен после каждого T2-кадра, поэтому число фрагментов FEF в суперкадре может составлять от 0 до 255. Если используются FEF-кадры, то число T2-кадров между двумя фрагментами FEF должно быть сообщено по каналу сигнализации. Если используются фрагменты FEF, суперкадр должен заканчиваться фрагментом FEF.

Максимальная длина суперкадра без использования фрагментов FEF составляет 255·250 мс = 63,75 с, при использовании фрагментов FEF максимальная длина суперкадра равна 255·2·250 мс = 127,5 с.

Предварительная L1-сигнализация и конфигурируемая часть завершающей L1-сигнализации могут быть изменены только на границе двух суперкадров.

9.2.1.5 Канал PLP с данными не обязательно должен вводиться в каждый T2-кадр в суперкадре. Он может пропускать несколько T2-кадров. Этот интервал пропуска кадров I_JUMP должен задаваться с помощью значения 8-битового поля синтаксической конструкции FRAME_INTERVAL в конфигурируемой завершающей L1-сигнализации. Для PLP, которые не размещаются в каждом кадре суперкадра, значение поля FRAME_INTERVAL должно равняться интервалу между последовательными кадрами. Например, если PLP присутствует в кадрах 1, 4, 7 и т.д., то значение этого поля должно быть установлено в '3'. Для PLP, которые появляются в каждом T2-кадре, значение этого поля должно быть установлено в '1'.

Первый кадр, в котором появляется PLP с данными, должен сигнализироваться с помощью синтаксической конструкции FIRST_FRAME_IDX. Синтаксические конструкции FRAME_INTERVAL и FIRST_FRAME_IDX должны размещаться в конфигурируемой завершающей L1-сигнализации (см. 8.2.4.2).

Чтобы иметь уникальное отображение PLP с данными между суперкадрами, число T2-кадров в одном суперкадре N_T2 должно делиться на значение FRAME_INTERVAL для каждого PLP с данными. Число N_T2 должно быть выбрано так, чтобы для каждого PLP с данными имело место целое число кадров перемежения на суперкадр.

9.2.2 Структура T2-кадра

9.2.2.1 Назначение T2-кадров состоит в переносе каналов PLPs и информации L1-сигнализации. Таким образом, T2-кадр переносит службы DVB-T2 и соответствующую сигнализацию. Фрагменты FEF предназначены для обеспечения возможности гибкого смешивания служб, определенных в текущей версии стандарта на систему DVB-T2, и служб, которые предположительно будут определены в версиях стандарта [2]. Фрагменты FEF могут быть пустыми, т.е. не содержать никаких данных. Приемник, разработанный для приема сигналов DVB-T2, должен быть в состоянии обнаруживать и правильно обрабатывать фрагменты FEF, чтобы исключить нарушение приема T2-кадров.

9.2.2.2 Каждый T2-кадр имеет длительность T_F и состоит из L_F символов OFDM. Символы в кадре OFDM (за исключением символа P1) должны иметь номера от 0 до L_F-1. Все символы содержат данные и опорную информацию.

Кадр DVB-T2 должен состоять:

- из символа P1, который используется для идентификации преамбулы и для синхронизации;

- одного и более символов P2, которые передают параметры L1-сигнализации о конфигурации физического уровня;

- символов регулярных данных, которые содержат все данные, передаваемые в PLP;

- символа закрытия кадра (для некоторых параметров).

Символы P1 отличаются от обычных символов OFDM и вставляются позже.

9.2.2.3 Каждый T2-кадр состоит из символов OFDM и начинается с символа P1. Аналогично, каждая часть FEF-кадра начинается с символа P1. Наибольший интервал времени между двумя последовательными символами P1 не должен превосходить 250 мс.

Число символов P2 N_P2 зависит от размера БПФ и определено в таблице 35 (см. также [5]).

Таблица 35

Число символов P2 N_P2 для каждого размера БПФ

Размер БПФ	N_P2
1K	16
2K	8
4K	4
8K	2
16K	1
32K	1

9.2.2.4 Продолжительность T2-кадра определяется размером БПФ, защитным интервалом и числом используемых символов OFDM. Максимально допустимая длина T2-кадра составляет 250 мс, что накладывает ограничение на максимальное число символов OFDM L_F для разных размеров БПФ и защитных интервалов, как показано в таблице 36 (см. также [5]).

Таблица 36

Максимальная длительность кадра L_F, выраженная в символах

OFDM, включая символы P2 и данных, для различных размеров

БПФ и относительных защитных интервалов в каналах

с шириной полосы 8 МГц

Размер БПФ	T_U, мс	Число символов OFDM в кадре длиной L_F в зависимости от размера БПФ и относительного защитного интервала
Размер БПФ	T_U, мс	1/128	1/32	1/16	19/256	1/8	19/128	1/4
32K	3,584	68	66	64	64	60	60	-
16K	1,792	138	135	131	129	123	121	111
8K	0,896	276	270	262	259	247	242	223
4K	0,448	-	540	524	519	495	485	446
2K	0,224	-	1081	1049	1038	991	970	892
1K	0,112	-	-	2098	2076	1982	1941	1784

Длину T2-кадра T_F вычисляют по формуле

T_F = L_F·T_S + T_P1, (28)

где T_S - общая продолжительность символа OFDM, вычисляемая по формуле

T_S = T_U + T_G = T_U·(1 + GIF), (29)

где GIF - относительный защитный интервал, а продолжительность символа P1 составляет 0,224 мс.

Число символов OFDM L_F включает в себя все символы P2 и символы данных L_data, в результате чего L_F = N_P2 + L_data.

9.2.2.5 Символы P2 и символы данных переносят L1-сигнализацию, каналы PLP и вспомогательные потоки. L1-сигнализация всегда должна передаваться в символах P2, но не в символах данных. Каналы PLP и вспомогательные потоки могут переноситься в символах P2 или в символах данных. Структура T2-кадра изображена на рисунке 29 (см. также [5]). Пример подробной структуры T2-кадра с отображением L1-сигнализации, каналов PLP и вспомогательных потоков на символы OFDM показан на рисунке 30.

Рисунок 29 - Структура T2-кадра

- L1-сигнализация (предварительная); , - PLP с данными типа 1 (1...M₁); - общие PLP; - пустые ячейки; - L1-сигнализация (завершающая); , - PLP с данными типа 2 (M₁+1... M₁+M₂); - вспомогательные потоки

Рисунок 30 - Подробная структура T2-кадра с отображением

L1-сигнализации, каналов PLP и вспомогательных потоков

на символы OFDM T2-кадра

9.2.3 Структура и защитные интервалы символа OFDM

9.2.3.1 Каждый символ OFDM состоит из набора K_total несущих OFDM, передаваемых в течение времени символа OFDM T_S. Каждая ячейка помечается своим номером c_m_,_l_,_k, где m - номер кадра в суперкадре, l - номер символа в кадре, k - номер несущей в символе. Номер несущей в символе должен выбираться из интервала .

9.2.3.2 Каждый символ OFDM должен иметь длительность T_S и состоять из двух частей: полезной части с длительностью T_U и защитного интервала с длительностью T_G. Защитный интервал предшествует полезной части символа и является повторением последней части символа, частью которого он является. В каждом из возможных режимов вещания (размеров БПФ) системы DVB-T2 могут быть использованы семь значений относительного защитного интервала T_G/T_U.

9.2.3.3 Абсолютные значения длительности защитного интервала T_G при различных значениях размера БПФ и соответствующих им полезной части символа с длительностью T_U для канала с шириной полосы частот 8 МГц представлены в таблице 37 (см. также [5]).

Таблица 37

Длительность защитного интервала в мкс для каналов 8 МГц

Размер БПФ	T_U, мс	Длительность защитного интервала T_G, мкс, в зависимости от размера БПФ для данного относительного защитного интервала T_G/T_U
Размер БПФ	T_U, мс	1/128	1/32	1/16	19/256	1/8	19/128	1/4
32K	3,584	28	112	224	266	448	532	-
16K	1,792	14	56	112	133	224	266	448
8K	0,896	7	28	56	66,5	112	133	224
4K	0,448	-	14	28	n/a	56	-	112
2K	0,224	-	7	14	n/a	28	-	56
1K	0,112	-	-	7	n/a	14	-	28