12628991_1117488PR01
.pdfСеместр 2. Тема №1. Мультиплексированные потоки, скремблирование, перемежение
1. Определить свой номер варианта Nvar в соответствии с номером в списке группы Ngr. Если 1 ≤ Ngr ≤ 15, то Nvar = Ngr. Если 16 ≤ Ngr ≤ 30, то Nvar = Ngr – 15. Если 31 ≤ Ngr ≤ 45, то Nvar = Ngr – 30.
2. Исследовать работу скремблера/дескремблера
2.1.Составить и нарисовать структурную схему кодера/декодера для шифровки потока методом скремблирования с псевдослучайной последовательностью (ПСП) длительностью 15 битов. Описать принцип работы устройства.
2.2.Сформировать ключ скремблирования/дескремблирования. Для этого номер своего варианта преобразовать в 4-разрядное двоичное число.
2.3.На основе ключа сформировать ПСП длительностью в один полный ее период. Для этого загрузить ключ в триггеры генератора ПСП. Старший бит помещается в триггер 4 (Приложение рис.1.2). Заполнить таблицу состояний триггеров в течение 15 тактов. В триггер 1 на каждый такт загружается состояние сумматора, получившееся в предыдущем такте. В триггеры 2,3,4 загружаются состояния после предыдущего такта триггеров 1,2,3, соответственно. Убедиться, что устройство вернулось в исходное состояние.
2.4.Определить количества нулей и единиц в последовательности на выходе триггера 4, длительности самых длинных серий нулей и единиц в этой последовательности.
2.5.Сформировать произвольную последовательность битов такой же длительности.
2.6.Выполнить скремблирование последовательности по п. 2.5. Проверить, есть ли в ней более длинные серии нулей и единиц, чем найденные в п. 2.4.
2.7.Выполнить дескремблирование полученной в п. 2.6 последовательности. Проверить, совпадает ли результат с последовательностью по п. 2.5.
2.8.Циклически сдвинуть ПСП на один такт. Снова выполнить дескремблирование последовательности, полученной в п.2.6. Определить расстояние Хэмминга между полученной последовательностью и последовательностью по
п.2.5. Сделать вывод о возможности дескремблирования без знания ключа.
3.Исследовать работу перемежителя
3.1.Нарисовать структурную схему перемежителя/деперемежителя DVB2. Записать краткое пояснение работы в обоих режимах.
3.2. Записать номера 10 битов входной последовательности, идущих подряд на выходе перемежителя после бита, номер которого во входной последовательности взять в соответствии с номером своего варианта в табл.1.1. Нумерация битов входной последовательности начинается с единицы.
Таблица 1.1
Вариант |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
№ бита |
101 |
1542 |
3160 |
4422 |
15214 |
26700 |
37120 |
52642 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вариант |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
№ бита |
48592 |
59306 |
61085 |
7760 |
11490 |
32084 |
41056 |
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4. Ответить на вопрос по своему варианту из табл.1.2. Ответ должен быть достаточно полным, но не превышать по объему одну страницу. Описывая структуру файла или потока, необходимо вначале указать назначение и область применения данного объекта.
Таблица 1.2
Вар. |
Вопрос |
|
|
1 |
Описать структуру видеопотока MPEG-2. |
|
|
2 |
Описать структуру аудиопотока MPEG-2. |
|
|
3 |
Описать структуру транспортного потока MPEG-2. |
|
|
4 |
Описать структуру программного потока MPEG-2. |
|
|
5 |
Описать структуру файла *.avi. |
|
|
6 |
Описать структуру файла *.mp4. |
|
|
7 |
Описать структуру файла *.vob. |
|
|
8 |
Описать структуру файла *.mkv. |
|
|
9 |
Описать структуру заголовка пакета транспортного потока. |
|
|
10 |
Описать структуру пакетизированного элементарного потока. |
|
|
11 |
Описать структуру формирования транспортного потока. |
|
|
12 |
Описать алгоритм демультиплексирования транспортного потока. |
|
|
13 |
Пояснить назначение пакетов PAT, PMT и CAT в транспортном потоке |
|
|
14 |
Пояснить назначение меток PCR в транспортном потоке |
|
|
15 |
Пояснить назначение меток DTS и PTS в транспортном потоке |
|
|
5. Ответить на вопрос. Видеофайлы каких форматов есть на сайтах, с которых можно скачать или просмотреть кинофильмы?
Приложение
1. Скремблированием называют операцию побитового сложения по модулю 2 цифрового сигнала с псевдослучайной последовательностью (ПСП) битов
Y(N) = X(N) P(N), |
(1.1) |
где X(N), P(N) и Y(N) - двоичные символы, соответственно, входного цифрового сигнала, ПСП и скремблированного цифрового сигнала, - символ операции
суммирования по модулю 2 (Исключающее ИЛИ). Правила суммирования по модулю 2:
0 + 0 = 0; 1 + 0 = 0 + 1 = 1; 1 + 1 = 0. |
(1.2) |
Для дескремблирования необходимо сложить по модулю 2 каждый бит скремблированного цифрового сигнала с тем же битом той же ПСП. В (1.1) при этом X(N) и Y(N) меняются местами.
В результате скремблирования характеристики цифрового сигнала становятся близкими к характеристикам случайного сигнала: устраняются длинные серии нулей и единиц, количества этих символов примерно выравниваются, а переходы между ними происходят в случайном порядке. Благодаря этому обеспечивается восстановление тактовой частоты в приемнике. Кроме того, выравнивается энергетический спектр сигнала, что также способствует повышению помехоустойчивости. Еще одна функция скремблирования – шифровка сигнала для ограничения доступа к передаваемой информации.
На рис. 1.1 показана структурная схема скремблера/дескремблера, применяемого при передаче открытых (бесплатных) программ в системах цифрового ТВ вещания. Генератор ПСП состоит из регистра сдвига и сумматора по модулю 2. Длина ПСП равна 215 – 1 = 32767 битов. С помощью элемента И запрещается скремблирование заголовков пакетов транспортного потока.
Рисунок 1.1. Структурная схема скремблера/дескремблера DVB
Схема генератора ПСП для данного задания показана на рис.1.2. Длина ПСП равна 24 – 1 = 15. Обозначены 1, 2, 3, 4 - D-триггеры, - сумматор по модулю 2.
Рисунок 1.2. Генератор ПСП длиной 15 битов
D-триггер при подаче на его тактовый вход положительного перепада напряжения переходит в состояние, бывшее в этот момент на его информационном входе. Тактовые входы триггеров и генератор тактовых импульсов на рис. 8.2 не показаны. Таким образом, при подаче каждого тактового импульса происходит сдвиг данных вправо в регистре из триггеров 1,2,3,4, а в триггер 1 записывается состояние с выхода сумматора. Новые состояния с триггеров 3 и 4 сразу поступают на сумматор, но новое состояние с его выхода попадет в триггер 1 только в следующем такте.
2. Перемежение в DVB-S2 и DVB-C2 выполняется после внутреннего кодирования и только в случаях, когда применяется модуляция отличная от QPSK, то есть с числом позиций более 4. Перемежение производится путем перестановки битов в пределах блока FECFRAME на выходе кодера LDPC. Данные побитно записываются в колонки ЗУ перемежителя, а считываются построчно. На рис.1.3 показан пример для модуляции 8QPSK в системе DVB-S2 при размере блока 64800 бит. MSB и LSB означают, соответственно, старший и младший двоичные разряды. Количества строк и столбцов перемежителя для разных видов модуляции и размеров блока FECFRAME даны в стандартах. В DVB-T2 имеются некоторые отличия.
Рисунок 1.3. Перемежение в блоке FECFRAME