Introduzione
6
Figura 1.1 Riuso di frequenza convenzionale. Le stesse frequenze nelle aree grigie.
Un approccio fondamentale per raggiungere un’elevata utilizzazione di banda
consiste nel riutilizzare lo spettro in aree geograficamente separate, in modo tale che
un trasmettitore non risenta dell’interferenza esterna di un altro trasmettitore che
opera sulla stessa frequenza. Questo aspetto della progettazione di rete richiede
un’opportuna strategia di pianificazione del riuso delle frequenze; un’illustrazione è
mostrata in Figura 1.1.
Attualmente si sta sviluppando un nuovo tipo di sistema di trasmissione, capace di
servire un’area arbitrariamente grande con lo stesso programma senza riutilizzare le
frequenze. Questo nuovo tipo di rete è chiamata Rete Isofrequenziale o SFN (Single
Frequency Network). È chiaro che per quei servizi che richiedono un’elevata quantità
di banda, come i programmi televisivi, questo sistema offre vantaggi enormi. La
Figura 1.2 illustra le differenze tra una rete convenzionale a riuso e una SFN: in
questo esempio un programma ha bisogno di 7 frequenze per la prima e soltanto una
per la seconda.
In questa tesi analizzeremo questo nuovo tipo di sistema di trasmissione. Tali reti
trovano applicazione sia in ambito nazionale che locale con le differenze che
vedremo.
Distanza di riuso
Figura 1.2 a) una rete convenzionale. B) una rete isofrequenziale. Ombreggiature differenti rappresentano
frequenze differenti.
• 1.2 I nuovi sistemi digitali
7
1.2 I nuovi sistemi digitali
I sistemi di trasmissione attualmente esistenti sono molto costosi dal punto di vista
degli operatori di rete, e una delle maggiori ragioni per cui c’è stato bisogno di
sviluppare nuovi sistemi è quella di ridurre drasticamente i costi operativi e di
manutenzione. Inoltre la sensibilità dei sistemi analogici ai cammini multipli e di
conseguenza la mancanza di frequenze disponibili è un ulteriore problema: in alcuni
paesi europei è addirittura quasi impossibile ampliare la gamma dei programmi
offerti. Aggiungiamo infine i requisiti di un’alta qualità di ricezione: per esempio
l’introduzione di nuove tecniche digitali nella produzione del suono fornisce
all’ascoltatore una qualità tipo CD che però non è possibile ascoltare con un
tradizionale sistema FM.
Per venire incontro a queste esigenze sono stati introdotti in Europa due nuovi sistemi
di trasmissione digitali, uno per l’audio (DAB) e uno per la TV (DVB). Il Digital
Audio Broadcasting è stato sviluppato dal programma di ricerca europeo EUREKA-
147 supportato dall’EBU, l’Unione degli enti radiotelevisivi europei, ed è stato
raffinato dall’Istituto Europeo per la Standardizzazione delle Telecomunicazioni
(ETSI). Il Digital Video Broadcasting è opera del DVB Project, un consorzio di
organizzazioni pubbliche e private nel settore dell’industria televisiva ed è stato
sottoposto anch’esso alla supervisione dell’EBU/ETSI.
Entrambi i sistemi usano sofisticate procedure di elaborazione dei segnali per
comprimere e trasmettere i dati digitali. Il sistema di modulazione numerico OFDM
consente di contrastare l’interferenza dovuta ai cammini multipli. Un flusso di dati ad
alta velocità è modulato su un grande numero di segnali ortogonali a banda stretta
multiplati in frequenza. Il basso bit rate di ogni portante e l’inserzione di un intervallo
di guardia tra due consecutivi simboli OFDM li rende sufficientemente lunghi da
superare il problema dell’interferenza intersimbolica. Per quanto riguarda gli errori
sui dati causati dal canale selettivo in frequenza si può provvedere per mezzo di
potenti codici a correzione d’errore.
Nella distribuzione di un programma su un certo numero di trasmettitori, lo schema
OFDM non richiede che essi usino frequenze differenti, a differenza delle loro
controparti analogiche: tutti i trasmettitori della rete trasmettono in contemporanea la
stessa informazione sulla stessa frequenza. Ne segue che un ricevitore sentirà la
propagazione di diversi cammini multipli artificiali come illustrato in figura 1.3. Se il
ricevitore è in grado di superare questo inconveniente, possono essere fatti sostanziali
miglioramenti nell’efficienza spettrale. Ciò è molto suggestivo per le reti nazionali
visto che non è più necessario il riuso della frequenza; si è dimostrato che il guadagno
di banda può arrivare idealmente ad un ordine di grandezza rispetto ai sistemi
convenzionali. Tuttavia nel dimensionamento di una rete nazionale reale occorrerà
considerare anche altre reti che possono coesistere (in particolare ai confini), per cui
si avrà una leggera riduzione di efficienza spettrale.
Introduzione
8
Ritardo di propagazione
Posizione del ricevitore
Figura 1.3 Un’illustrazione dell’auto interferenza nelle reti SFN.
I sistemi analogici passano gradualmente da una buona a una scarsa qualità di
ricezione senza mostrare improvvise interruzioni di servizio. I sistemi digitali invece,
al peggiorare delle condizioni di trasmissione, mantengono la qualità fino a un punto
in cui vi è una improvvisa interruzione totale di segnale. Per questo le reti SFN
esigono alti requisiti di proprietà di copertura. La probabilità di copertura di una rete,
definita come la probabilità che un ricevitore posizionato a caso all’interno dell’area
di servizio possa ricevere il programma trasmesso con la desiderata qualità, cioè che
il rapporto segnale-rumore sia superiore a una soglia di minimo, essendo tale soglia
derivata dalla potenza di rumore e dall’interferenza, deve eccedere il 90-99% per i
servizi DAB ed il 70-95% per il DVB-T (terrestre). In quest’ultimo sistema è stato
proposto uno schema di trasmissione gerarchico per evitare queste interruzioni
improvvise. L’idea base è quella di impiegare modulazioni multirisoluzione che
permettono la ricezione di vari livelli di qualità video a seconda delle condizioni del
canale. Questo permette una degradazione graduale delle immagini ed aumenta la
regione in cui una data qualità video può essere ricevuta.
Una rete isofrequenziale è a tutti gli effetti un sistema in diversità, cioè affida la
stessa informazione da trasmettere a più canali di propagazione, in questo caso quelli
dei trasmettitori della rete. Dunque sarà possibile migliorare la copertura inserendo
più trasmettitori nell’area di servizio, vale a dire più segnali ricevuti danno migliori
prestazioni. Tuttavia, se i segnali sono correlati ci si aspetta che queste prestazioni si
abbassino rispetto a una situazione decorrelata, ma vedremo che non sarà sempre
così.
Un limite fondamentale delle reti SFN è che i segnali provenienti da trasmettitori
molto lontani possono causare interferenza intersimbolica piuttosto che contributo
utile. Questo tipo di auto-interferenza si nota particolarmente nelle reti nazionali, le
quali hanno una scarsa densità di trasmettitori. Il processo di dimensionamento in
questo caso è rivolto più ad evitare eccessivi ritardi di propagazione che
all’interferenza per riuso di frequenza; un parametro di progetto molto importante è
l’intervallo di guardia tra due simboli consecutivi OFDM.
Nel considerare reti SFN locali, il progetto dovrà tener conto anche del problema
dell’intereferenza di altre reti locali vicine. Per raggiungere un’alta efficienza
• 1.3 Argomento della tesi
9
spettrale, è essenziale riusare lo spettro a brevi distanze spaziali. Quanto possono
essere vicine le reti? Esiste una distanza di riuso minima? Dove devono essere
posizionati i trasmettitori per minimizzare l’interferenza tra le reti e comunque
mantenere una buona copertura in ogni area di servizio? In sostanza si tratta di
trovare una configurazione di rete tale da permettere una breve distanza di riuso.
I sistemi digitali dipendono dal rapporto tra campo utile e interferente piuttosto che
dal solo modulo del campo interferente. Per un utilizzo efficiente dello spettro, il
progetto della rete dovrà focalizzarsi nell’aumentare questo rapporto.
Non è stato sviluppato un metodo sistematico per progettare una rete SFN. La
principale ragione per cui prove ed errori sono spesso usate è dovuta all’estrema
complessità del sistema. Tuttavia delle regole generali di progetto possono essere
usate per ottenere una buona configurazione iniziale, per poi passare a sofisticati
schemi di ottimizzazione.
Viceversa l’EBU ha fornito un metodo per il calcolo della probabilità di copertura;i
risultati hanno dimostrato che un’ottima copertura (>99%) si può ottenere per reti
nazionali. Inoltre già a potenze modeste (circa 100 W/programma DAB) il sistema
diventa limitato dalla propria interferenza e non si ottengono miglioramenti
incrementando il livello di potenza. Ciò è meno vero per le reti locali che hanno
pochi trasmettitori, in quanto il basso grado di diversità fa cadere bruscamente le
prestazioni. Tuttavia un accurato progetto di rete permetterà di evitare interferenza
esterna con reti vicine aumentando l’efficienza spettrale (orizzonte radio, altezza
delle antenne e direttività).
1.3 Argomento della tesi
In questa tesi si illustreranno le proprietà di copertura di reti SFN terrestri basate sullo
schema OFDM, in modo da trovarne una corretta configurazione. Cominceremo col
descrivere la struttura dei segnali trasmessi (OFDM), anche se non in modo
particolareggiato perché ciò esula dai nostri scopi, che abbiamo detto rispettare lo
standard DAB per le trasmissioni audio e il DVB per quelle televisive. Dopo aver
introdotto un modello di rete ed i parametri del sistema, come altezza delle antenne,
potenza e posizione dei trasmettitori, si descriverà un modello di canale di
trasmissione. A quel punto saranno valutate le prestazioni di un ricevitore per un
canale con ritardi di propagazione “artificiale”; saranno incluse descrizioni di come le
diverse portanti nel segnale OFDM causano l’interferenza all’interno della rete.
L’influenza di segnali correlati e il guadagno in diversità per ricevere segnali da
diversi trasmettitori verrà valutato per reti SFN locali e nazionali. L’analisi si
conclude derivando una funzione peso che assume un ruolo cruciale nel
dimensionamento della rete. Verrà quindi definita la misura delle prestazioni di una
rete, la probabilità di interruzione di servizio, e saranno presentati dei risultati
numerici. Sarà poi eseguito uno studio sulla robustezza di queste reti per vedere se è
necessaria un’esatta strategia di posizionamento dei trasmettitori, cioè se è importante
Introduzione
10
disporre in modo regolare i trasmettitori nell’area di servizio oppure se anche una
disposizione irregolare può fornire le stesse prestazioni. Si vedrà che tutto dipende
dalla densità di questi: se se ne hanno a disposizione molti anche una disposizione
casuale lungo l’area di sevizio può dare una discreta copertura. Infine si illustrerà un
metodo di ottimizzazione della rete che ne minimizza i costi e che possiede dei
potenziali vantaggi rispetto agli altri metodi di ottimizzazione.
11
Capitolo 2
LO STANDARD DAB
Il Digital Audio Broadcasting è un nuovo sistema di trasmissione di audio e dati
inteso a soppiantare gli esistenti sistemi analogici di modulazione di ampiezza e
frequenza. Possiede un’alta efficienza spettrale e di potenza ed è stato progettato per
la diffusione terrestre e da satellite, nonché ibrida. In queste pagine si descriveranno i
processi che subisce un segnale audio digitale di banda base codificato PCM, per
essere trasmesso da un trasmettitore di una rete SFN. Si tratterà quindi di descrivere
la struttura della trama di trasmissione del segnale DAB.
2.1 Introduzione
Il sistema DAB è stato progettato per trasportare diversi segnali audio digitali insieme
a segnali di dati. Audio e dati sono considerati componenti che possono essere
raggruppate insieme per formare un servizio. La figura 2.1 illustra un diagramma a
blocchi semplificato della parte di emissione del DAB.
Dati di controllo
del flusso FIB
s(t)
Informazione
di servizio
Programmi
audio
Dati associati
al programma CIF
Servizi dati
Figura 2.1 Diagramma a blocchi dell’emissione del segnale DAB s(t)
Il sistema DAB combina tre canali:
Assemblatore
FIC
Dispersore
di energia
Codificatore
convoluzionale
MPEG
Audio Layer II
Dispersore
di energia
Codificatore
convoluzionale
Dispersore
di energia
Codificatore
convoluzionale
Main
Service
MUX
Interleaver
temporale
Interleaver
temporale
Generatore di
simboli e
Modulatore
OFDM
Lo standard DAB
12
1) Main Service Channel (MSC): usato per convogliare componenti di servizio
audio e dati. L’MSC è un canale di dati che fa uso di interleaving ed è diviso
in un numero di sottocanali che vengono individualmente codificati in modo
convoluzionale, con una procedura di protezione d’errore che può adattarsi o
meno alla sensibilità agli errori in parti differenti del bit-stream (si parla in
questo caso di Unequal Error Protection UEP, oppure di EEP, cioè Equal
Error Protection). Ogni sottocanale può trasportare una o più componenti di
servizio. L’organizzazione dei sottocanali e delle componenti di servizio è
chiamata configurazione del multiplex;
2) Fast Information Channel (FIC): usato per consentire al ricevitore un
accesso rapido di informazioni. In particolare è usato per trasmettere l’MCI
cioè l’informazione di configurazione del flusso multiplato ed in via
opzionale informazioni di servizio e servizi dati. È un canale di dati che non
usa interleaving temporale ed ha una protezione d’errore che è fissa lungo
tutto il bit stream;
3) Synchronization channel: usato all’interno del sistema per funzioni di
demodulazione di base, come la sincronizzazione di trama, il controllo
automatico della frequenza e l’identificativo del trasmettitore (questo canale
non è illustrato in figura 2.1).
Ogni canale fornisce dati da sorgenti differenti, per formare una trama di
trasmissione. L’organizzazione e la lunghezza della trama dipendono dal modo di
trasmissione. Allo scopo di fornire pacchetti di trasporto dei dati indipendenti dai vari
modi, il FIC e il MSC vengono suddivisi in sequenze di dati chiamati rispettivamente
FIB (Fast Information Block) e CIF (Common Interleaved Frame), come illustrato in
figura 2.2.
TRAMA DI TRASMISSIONE
Canale di sincronizzazione
Fast Information Channel
Main Service Channel
FIB
…………
FIB
CIF
……………..
CIF
Figura 2.2 Descrizione di CIF e FIB indipendenti dal modo di trasmissione
• 2.2 Fast Information Channel
13
Tabella 1: Caratteristiche generali di trasporto della trama
Modo di
trasmissione
Durata della trama
di trasmissione
Numero di FIB per
trama
Numero di CIF
per trama
I 96 ms 12 4
II 24 ms 3 1
III 24 ms 4 1
IV 48 ms 6 2
In tabella 1 è indicata la durata della trama per i quattro modi di trasmissione definiti
con i corrispettivi numeri di FIB e CIF associati. L’informazione del FIC nella trama
è in corrispondenza con quella del MSC nella stessa trama. Quindi per esempio, nel
modo I i 12 FIB verranno suddivisi in quattro gruppi assegnati ciascuno a una CIF:
l’informazione contenuta nei primi tre si riferisce alla prima CIF, quella nel quarto,
quinto e sesto FIB alla seconda CIF, e così via.
Nel seguito di questo capitolo daremo qualche indicazione in più sul contenuto dei
due canali (sulla sincronizzazione si accennerà qualcosa al momento della
descrizione della struttura del segnale trasmesso DAB), accenneremo la codifica
audio per poi passare a un esame del sistema di codifica di canale e modulazione
OFDM.
2.2 Fast Information Channel
Il FIC è costituito da una sequenza di FIB. Un FIB ha la struttura indicata in figura
2.3. Contiene 256 bit suddivisi in due campi: un campo di dati (30 byte) e una parola
di controllo CRC da 16 bit.
30 byte 16 bit
Figura 2.3 Struttura del FIB
Tra tutte le informazioni trasportate dal FIC quella più importante è la Multiplex
Configuration Information MCI. Tale informazione gestisce l’organizzazione dei
sottocanali, dei servizi e delle componenenti di servizio facenti parte del segnale
DAB. Il MCI svolge cinque funzioni principali:
a) definire l’organizzazione dei sottocanali in termini della loro posizione e
dimensione nella CIF e della loro protezione d’errore;
FIB data field
CRC
Lo standard DAB
14
b) fornire una lista dei servizi disponibili nel segnale DAB;
c) stabilire dei collegamenti tra servizi e componenti di servizio, con una gestione
che permette alle componenti di essere condivise da differenti servizi;
d) stabilire i collegamenti tra le componenti di servizio e i sottocanali;
e) segnalare una riconfigurazione del flusso multiplato, essendo possibile cambiare
la configurazione del multiplex in modo dinamico, cioè mantenendo la continuità
dei servizi.
2.3 Main Service Channel
Il MSC è costituito da una sequenza di CIF. Una CIF contiene 55296 bit. La più
piccola unità indirizzabile nella CIF è la Capacity Unit (CU), che comprende 64 bit.
Perciò ogni CIF contiene 864 CU identificate dagli indirizzi da 0 a 863.
Il MSC è diviso in sottocanali. Ogni sottocanale occupa un numero intero di CU e
viene codificato individualmente in modo convoluzionale. Ogni CU può essere usata
soltanto per un sottocanale.
I dati, trasportati nel MSC, vengono divisi a monte del Main Service Multiplexer in
sequenze che occupano un intervallo di 24 ms. Tali sequenze, che contribuiscono ai
contenuti dei sottocanali vengono chiamate trame logiche. Quindi per esempio, i dati
all’uscita di un codificatore audio, di uno scrambler per l’accesso condizionato o di
un codificatore convoluzionale sono trame logiche. Il numero di bit contenuto in una
trama logica dipende dallo stadio del processo di codifica e dal bit rate associato al
sottocanale. Ogni trama logica è associata a una corrispondente CIF e CIF
consecutive sono identificate da un CIF counter (modulo 5000) che è segnalato nel
MCI.
2.4 Codifica audio
La tecnica di codifica di sorgente per segnali audio di alta qualità usa le proprietà
della percezione del suono sfruttando gli effetti di mascheramento temporale e
spettrale dell’orecchio umano. Tale tecnica che segue lo standard MPEG Audio
Layer II permette una riduzione del bit rate dai 768 kbit/s del segnale di ingresso
codificato PCM (16 bit/campione, 48 KHz), ai circa 100 kbit/s in uscita per un canale
• 2.5 Dispersione di energia
15
mono, mantenendo la qualità soggettiva del segnale audio. Senza entrare nei dettagli
le funzioni principali del sistema di codifica audio DAB sono le seguenti.
I campioni PCM vanno in ingresso a due dispositivi: un banco di filtri ed un modello
psicoacustico che simula il comportamento di mascheramento dell’udito umano. Il
banco di filtri genera una rappresentazione filtrata e sottocampionata del segnale di
ingresso, dividendolo in 32 sottobande contigue. Sulla base dell’analisi del modello
psicoacustico, un sistema di quantizzazione e codifica creerà un insieme di simboli a
partire dai campioni filtrati. A quei campioni che appartengono a sottobande in cui il
mascheramento è più sentito sarà assegnato un minor numero di bit dal quantizzatore.
Infine al bit stream verranno aggiunti protezione d’errore e dati associati al
programma (DAB), per formare la trama audio DAB.
Passiamo ora ad esaminare i sistemi di codifica di canale e modulazione, che
conferiscono al segnale quella struttura che ne consente il trasporto attraverso reti
SFN. Possiamo distinguere quattro blocchi funzionali:
1) dispersore d’energia, un dispositivo che esegue una complementazione dei bit del
flusso di ingresso allo scopo di rimuovere indesiderate regolarità nel segnale
trasmesso;
2) codifica convoluzionale, una procedura che genera ridondanza nei dati trasmessi
in modo da contrastare le distorsioni nella trasmissione;
3) interleaver temporale, che mescola i dati in ingresso per evitare raffiche di errori
sul flusso trasmesso;
4) modulatore OFDM, cioè un sistema che associa i FIB e le CIF a dei simboli che
andranno a modulare delle portanti uniformemente distanziate nello spettro.
2.5 Dispersione di energia
Gli ingressi dei dispersori in figura 2.1 subiscono uno scrambling per mezzo di una
somma modulo-2 con una sequenza binaria pseudoaleatoria (PRBS). Il generatore
della PRBS è illustrato in figura 2.4
parola di inizializzazione
1 1 1 1 1 1 1 1 1
⊕
Lo standard DAB
16
PRBS
Figura 2.4 generatore PRBS
Inizialmente tutti gli shift register sono caricati con degli 1. I primi 16 bit della PRBS
sono dati in tabella 2.
Tabella 2: Primi 16 bit della PRBS
Indice bit
0 1 2 3 45678910111213 14 15
Valore bit
0 0 0 0 011110 1 1 1 1 1 0
Il comportamento del dispersore nel FIC è il seguente. In ciascun modo di
trasmissione i FIB corrispondenti a un CIF vengono raggruppati in un vettore, per
esempio nel modo I questo vettore sarà la giustapposizione di tre FIB (768 bit). Il
vettore verrà scramblato con la PRBS in modo che il primo bit del vettore è sommato
modulo 2 con il bit di indice 0 della PRBS.
Analogamente nel MSC ogni trama logica associata a un dato sottocanale è
scramblata in modo che il suo primo bit è sommato modulo 2 al bit di indice 0 della
PRBS.
2.6 Codifica convoluzionale
Il processo di codifica di canale è basato su un codice convoluzionale punctured, che
permette una protezione d’errore uniforme o meno, a seconda della caratteristiche di
sensibilità degli errori sui bit.
Il processo è applicato all’uscita di ogni energy dispersal scrambler. L’uscita dello
scrambler è denotata da un vettore ()
1
0
−
=
I
i
i
a di I bit; cominciamo a descrivere la
procedura generale per poi particolarizzarla al FIC e al MSC.
La codifica di canale è basata su di un codice convoluzionale con constraint length 7.
A partire dal vettore ()
1
0
−
=
I
i
i
a viene generata una parola di codice { ( )
iiii
xxxx
,3,2,1,0
,,, }
5
0
+
=
I
i
,
quindi a ciascun bit del vettore ne vengono associati 4 della parola, cioè il tasso del
codice senza puncturing è ¼ ,che è definita dalle seguenti relazioni:
6532,0 −−−−
⊕⊕⊕⊕=
iiiiii
aaaaax ;
6321,1 −−−−
⊕⊕⊕⊕=
iiiiii
aaaaax ;
i=0,1,2,……,I+5.
• 2.7 Puncturing
17
641,2 −−−
⊕⊕⊕=
iiiii
aaaax ;
6532,3 −−−−
⊕⊕⊕⊕=
iiiiii
aaaaax ;
Se i non appartiene all’insieme {0,1,2,…,I-1},
i
a è posta a zero per definizione. Tale
codifica è realizzata dal circuito logico di figura 2.5
Figura 2.5 Codificatore convoluzionale
I vettori ()
123456
,,,,,
−−−−−−
aaaaaa e ()
54321
,,,,,
+++++ IIIIII
aaaaaa corrispondono agli stati
iniziale e finale degli shift register.
La parola di codice { ( )
iiii
xxxx
,3,2,1,0
,,, }
5
0
+
=
I
i
è riorganizzata serialmente nella parola
U con:
()
234210
,...,,,
+
=
I
uuuuU
e
()()4/,4/ iQiRi
xu = per 234,...,2,1,0 += Ii
Le funzioni R e Q sono resto e quoziente della divisione in argomento.
2.7 Puncturing
La procedura di puncturing consiste nel non trasmettere alcuni dei bit generati con il
codice appena descritto. I primi 4 I bit ()
14210
,...,,,
−I
uuuu della parola U vengono
divisi in blocchi consecutivi da 128 bit. Ogni blocco, a sua volta, è diviso in quattro
Lo standard DAB
18
sottoblocchi da 32 bit, a ciascuno dei quali è applicata la stessa regola di puncturing,
di seguito descritta.
Si definisce un vettore:
( )
31,,1,0,
,....,,....,,
PIiPIPIPIPI
vvvvV =
chiamato vettore di puncturing. Il bit ()1+i -esimo di ogni sottoblocco è elaborato
secondo il valore dell’elemento
iPI
v
,
del vettore
PI
V nel seguente modo:
per 0
,
=
iPI
v , il bit corrispondente viene tolto dal sottoblocco e non viene
trasmesso;
per 1
,
=
iPI
v , il bit corrispondente viene mantenuto nel sottoblocco e sarà
trasmesso.
L’indice di puncturing PI indica il numero di bit ridondanti che verranno mantenuti
in ciascun sottoblocco. Poiché il numero di bit informativi è pari a 8 per ogni
sottoblocco, ne segue che il tasso del codice dopo puncturing è
PI+8
8
. Come esempio
in tabella 3 sono indicati i vettori fino a 6=PI .
Tabella 3: Vettori di puncturing
PI
V
PI=1:
tasso:8/9
1100 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000
PI=2:
tasso:8/10
1100 1000 1000 1000 1100 1000 1000 1000
PI=3:
tasso:8/11
1100 1000 1100 1000 1100 1000 1000 1000
PI=4:
tasso:8/12
1100 1000 1100 1000 1100 1000 1100 1000
PI=5:
tasso:8/13
1100 1100 1100 1000 1100 1000 1100 1000
PI=6:
tasso:8/14
1100 1100 1100 1000 1100 1100 1100 1000
È evidente che un sottoblocco non processato corrisponde a porre tutte le componenti
del vettore
PI
V a 1 con 24=PI .
Gli ultimi 24 bit della parola U , cioè ()
23424144
,...,,,
+++ IIII
uuuu sono processati con il
seguente vettore:
• 2.7 Puncturing
19
()1100 1100 1100 1100 1100 1100=
T
V .
I 12 bit risultanti vengono chiamati bit di coda.
Dopo il puncturing il blocco da 128 bit si è ridotto a uno da ()PI+84 bit. Tutti i
blocchi sono raggruppati insieme ed i bit di coda vengono aggiunti dopo l’ultimo
blocco. Per assicurare che la lunghezza di parola sia un multiplo di 64 bit verranno
aggiunti bit 0 di riempimento se necessario. La parola risultante è chiamata parola di
codice convoluzionale.
Vediamo ora come questo metodo di codifica si applica al FIC. Ci riferiamo come
esempio al modo di trasmissione I. Il vettore di 768 bit all’uscita del dispersore di
energia è elaborato come descritto precedentemente. La parola U è costituita da 3096
bit. I primi 3072 vengono divisi in 24 blocchi consecutivi di 128 bit. I primi 21
blocchi sono processati con un indice di puncturing 16=PI , i rimanenti 3 con 15=PI .
Questo corrisponde a un tasso del codice pari a circa 1/3. Infine vengono aggiunti i
12 bit di coda senza che sia necessario riempimento. La parola di codice
convoluzionale risultante è indicata ()
2303
0=i
i
b .Per i modi II e IV il procedimento è lo
stesso, mentre per il modo III è analogo.
La procedura di puncturing nel MSC viene specificata in termini di profili e livelli di
protezione. Un profilo di protezione associa i blocchi della parola di codice U a un
insieme di indici di puncturing. Il numero di profili permessi dipende dal bit rate di
audio e dati, e comunque consente un livello di protezione che soddisfa i requisiti del
canale di trasmissione. Ad ogni profilo è associato un livello di protezione che indica
il livello relativo del profilo nell’insieme di tutti i profili possibili. Ai dati audio viene
applicata una codifica UEP, mentre alle componenti di servizio dati si usa la EEP.
a) Codifica UEP
Ogni trama logica all’uscita del dispersore di energia per una componente di servizio
audio consiste di un vettore di I bit ()
1
0
−
=
I
i
i
a , essendo I una funzione dell’audio bit
rate. La prima elaborazione porterà alla parola seriale U già descritta. Il numero L di
blocchi da 128 bit dipende dal bit rate secondo quanto riportato in tabella 4. Questo
numero viene diviso in quattro gruppi di blocchi contigui di
1
L ,
2
L ,
3
L e
4
L blocchi per
gruppo. Gli
i
L blocchi vengono codificati secondo la regola di indice
i
PI . Gli ultimi
24 bit della parola U seguono la regola già vista.
Ogni quaterna ()
4321
,,, LLLL associata alla quaterna ()
4321
,,, PIPIPIPI definisce un
profilo di protezione. Per ogni bit rate sono stati definiti 5 livelli di protezione P ed il
livello 1=P indica la più alta protezione, cioè il tasso di codice più basso.
Anche in questo caso occorre assicurare un parola all’uscita del processo di codifica
che sia multipla di 64 bit, per cui se è necessario bisogna aggiungere bit 0 di
riempimento. La parola di codice convoluzionale risultante per una data trama logica
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