Иерархическая модуляция (QPSK - QAM) в стандарте DVB-T
Стандартом DVB-T поддерживается также режим иерархической модуляции.
Сущность иерархической модуляции заключается в таком выборе параметров сигнальных векторов, который приводит к образованию в цифровом потоке двух или более виртуальных каналов с разной скоростью передачи, помехозащищенностью и, соответственно, зоной обслуживания. Характеристики виртуальных каналов определяются различными комбинациями точек в сигнальном пространстве и различными скоростями кодирования (рис.1).
Один из возможных способов иерархической модуляции - применение неравномерного квантования сигнальных векторов. Например, вместо четырех равных шагов (-3, -1, +1, +3) для 16 QAM выбираются неравные шаги (-4, -2, +2, +4) или даже (-6, -4, +4, +6). Нетрудно видеть, что первый шаг при этом вдвое или, соответственно, вчетверо больше второго, а значит, и помехоустойчивость приема в этих позициях существенно выше. В потоке с более высокой помехоустойчивостью (он называется потоком высшего приоритета HP – High Priority) может передаваться информация с более высоким приоритетом, например, старшие разряды видео- и звукоданных или базовый слой масштабируемого профиля. В потоке низшего приоритета (LP – Low Priority) передается менее значимая часть информации (младшие биты кодовых слов или улучшающие слои). Разница в пороговом отношении сигнал-шум для двух потоков может достигать 10-15 dB.
QPSK. Второй, более распространенный способ осуществления иерархической модуляции – смещение двух схем модуляции одинаковой или разной кратности – QPSK для НР потока и, например, QPSK для LP потока, как показано на рис.8. Результирующий ансамбль будет уже 16 QAM. Каждая пара битов первого потока QPSK (а в нем всегда используется QPSK) определяет квадрант, занимаемый вектором при передаче данного символа. Второй поток определяет сигнальную точку внутри данного квадранта, т.е. оперирует значительно меньшими кодовыми расстояниями. Приемником высшего приоритета этот поток воспринимается как дополнительный шум в квадранте, несколько ухудшающий отношение сигнал/шум по сравнению со стандартной QPSK. Это ухудшение можно скомпенсировать частичным снижением скорости передачи НР потока. Отношение сигнал/шум, необходимое для потока низшего приоритета, определяется общей размерностью получившегося ансамбля сигналов. В результате при неблагоприятных условиях распространения, когда не удается демодулировать цифровой поток с низшим приоритетом, изображение на экране ТВ приемника сохраняется, хотя и воспроизводится с пониженным качеством.
В зависимости от намерения вещателя, возможны различные варианты реализации преимуществ иерархической модуляции. Одна из возможностей связана с обеспечением приема на комнатные антенны и переносные приемники. Для стационарных приемников с наружными антеннами используется поток низшего приоритета, и зона обслуживания при этом сокращается незначительно. Переносные приемники смогут принимать приоритетный поток данных, содержащий “основные” программы или программы с несколько ухудшенным качеством, в значительно более широкой зоне обслуживания, чем в иерархической системе.
В другом варианте применение иерархической модуляции позволяет ценой незначительного сокращения зоны обслуживания для потоков низшего приоритета и увеличения зоны для высшего приоритета заметно увеличить суммарную пропускную способность радиоканала.
Возможны и рассматриваются другие способы использования преимуществ иерархической модуляции: прием на мобильные приемники, одновременное вещание сигналов высокой и стандартной четкости и т.д. Нет сомнения, что гибкость стандарта DVB-T позволит и в этой области выработать оптимальные решения.
