Il DVB, è nato nel 1993, è un consorzio di circa 30 aziende fra manifatturieri, Brodcaster, operatori di reti, Enti di Regolamentazione di 35 paesi.

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Letizia Giglio
7 anni fa
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1 Case Study #2: DVB-T 1

2 Il DVB, è nato nel 1993, è un consorzio di circa 30 aziende fra manifatturieri, Brodcaster, operatori di reti, Enti di Regolamentazione di 35 paesi. Il DVB è nato come un progetto per definire uno standard comune internazionale che permettesse di far migrare la televisione dalla tecnologia analogica a quella digitale. Il progetto DVB è stato integrato all interno del European Telecommunications Standards (ETSI) che attualmente ha il compito di pubblicarne gli standards. ETSI, il Centre for Electrotechnical Standards (CENELEC) e l European Broadcasting Union (EBU) hanno formato una commissione tecnica congiunta (JTC) per la gestione di tutta la famiglia degli standards DVB. 2

3 La famiglia di standard DVB comprende (tra gli altri): DVB-C: definisce tecniche di trasmissione, codifica, modulazione, struttura di trama per permettere la diffusione di un segnale numerico con sistemi cablati (seconda generazione DVB-C2) DVB-S: definisce tecniche di trasmissione, codifica, modulazione, struttura di trama per permettere la diffusione di un segnale numerico con sistemi satellitari a 11/12 GHz (seconda generazione, che prevede anche servizi interattivi a larga banda, DVB-S2) DVB-T: definisce tecniche di trasmissione, codifica, modulazione, struttura di trama per permettere la diffusione di un segnale numerico con sistemi terrestri (seconda generazione DVB-T2) DVB-H: sistemi di trasmissione per terminali mobili handheld DVB-SH: definisce tecniche di trasmissione, codifica, modulazione, struttura di trama per permettere la diffusione di un segnale numerico su terminali handheld con sistemi satellitari sotto i 3GHz. 3

4 Alcuni elementi chiave delle specifiche DVB-T: la necessità di mantenere la maggior comunanza possibile con i sistemi DVB-S e DVB-C, al fine di consentire la produzione di ricevitori commerciali multistandard a basso costo; la possibilità di ricezione fissa con terminali portatili, dotati di antenna omnidirezionale, in aggiunta alla ricezione con antenna direttiva posta sul tetto degli edifici; la possibilità di introdurre reti SFN (Single Frequency Network) a larga copertura (regionale e nazionale) impiegando trasmettitori sincronizzati operanti sullo stesso canale a radiofrequenza (RF), al fine di sfruttare i significativi vantaggi in termini di efficienza spettrale rispetto alle reti convenzionali multi-frequenza (MFN). 4

5 Modelli di rete DVB-T: DVB-T MFN (Multi-Frequency Network): I trasmettitori irradiano programmi indipendenti e a frequenze diverse. Per coprire vaste regioni sono necessarie più frequenze SFN: I trasmettitori irradiano in modo sincrono lo stesso segnale alla stessa frequenza su base nazionale. Posso quindi usare tutta la banda a disposizione (elevata efficienza spettrale), però ho degli stringenti condizioni sugli impianti di diffusione del segnale : identico contenuto di segnale, sincronizzazione nel tempo e coerenza in frequenza. La scelta di questo tipo di copertura imporrà delle scelte nella tecnica di trasmissione usata per il DVB-T (vedi dopo). k-sfn: è una rete MFN con estensioni realizzate attraverso SFN locali. E infatti una rete costituita da k>1 sottoreti isofrequenziali (SFN locali). 5

6 La DTT consente trasmissioni video diffusive ad alta qualità, con le stesse bande e canalizzazioni della TV analogica gamma VHF/UHF, bande radiodiffusione: 48 canali da 8MHz banda UHF MHz, 7 canali da 7MHz banda VHF MHz); 6

7 Le differenze con DVB-C e DVB-S (e successive generazioni) nascono principalmente dalla differenza del canale di propagazione per cui nascono. Il canale via satellite è fondamentalmente: non lineare, limitato in potenza e con componenti di multipath trascurabili: pertanto la modulazione QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) a singola portante adottata nel sistema DVB-S risulta idonea allo scopo. Per lo standard DVB-S2, che nasce anche per fornire servizi interattivi puntopunto (es. Internet browsing) e che si prevede lavori a frequenze maggiori di 10GHz, dove le precipitazioni atmosferiche cominciano a divenire importanti, la possibilità di adattare al canale modulazione e codifica, real-time, è uno degli elementi innovativi più importanti. Le reti via cavo sono caratterizzate da: distorsioni lineari causate dal disadattamento della rete e, sebbene non limitate in potenza, sono soggette a limitazioni di banda una modulazione efficiente in banda come in M-QAM (Quadrature Amplitude Modulation) a singola portante è adatta al DVB-C. Non prevede un interlacciatore (che permetta l uso della diversità temporale del canale), ma è comunque previsto un equalizzatore adattativo degli echi che possono essere presenti nella rete in cavo. 7

8 Le differenze con DVB-C e DVB-S (e successive generazioni) nascono principalmente dalla differenza del canale di propagazione per cui nascono. Il canale terrestre è caratterizzato da propagazione per cammini multipli dovuta alle riflessioni: sono presenti gli echi naturali dell ordine di alcuni microsecondi e legati all orografia del terreno, così come gli echi artificiali dell ordine di centinaia di microsecondi dovuti ai segnali provenienti dai vari trasmettitori isofrequenziali presenti nelle reti SFN. 8

9 Per equalizzare gli echi artificiali dovuti ai trasmettitori isofrequenziali avrei bisogno di equalizzatori molto lunghi e complessi se usassi una trasmissioni a singola portante Lo standard DVB-T prevede una trasmissione multiportante di tipo COFDM (Coded-OFDM) che è in grado di comporre positivamente gli echi iso-frequenza che giungano al ricevitore con un ritardo limitato (ovvero, cadano all interno della finestra di guardia) già adottata con successo nel DAB (Digital Audio Broadcasting), il sistema proposto per la diffusione radiofonica digitale 9

10 Standard MPEG-2 per la Codifica del segnale audio/video di sorgente e per la Multiplazione. Gli elementi indicati con un bordo rosso nel diagramma a blocchi sono comuni al sistema DVB-S. 10

11 Tecnica di protezione dagli errori Concatenazione di un codice esterno con un codice interno a tasso di codifica variabile e processo di interlacciamento. Il codice esterno è il Reed-Solomon RS(204,188, t=8) accorciato (shortened), derivato dall originale codice sistematico RS(255,239, t=8) I codici interni sono convoluzionali punturati, basati su un codice convoluzionale madre a tasso 1/2 con 64 stati. Oltre al codice madre, il sistema permette i tassi punturati di 2/3, 3/4, 5/6 and 7/8. L interlacciatore esterno ha profondità pari a 12. L interlacciatore interno consiste nella concatenazione di un interlacciatore di bit, per separare i bit mappati sui punti della costellazione, e di un interlacciatore di simbolo, per disperdere le portanti che trasportano i dati utili. L obiettivo è di massimizzare la dispersione delle portanti corrotte. 11

12 Le modulazioni previste sono M-QAM con M=4,16,64 Il sistema DVB-T è caratterizzato da due modalità operative: 1. FFT su 2k portanti per reti convenzionali multi-frequenza (MFN), 2. FFT su 8k portanti per coprire anche reti a frequenza singola (SFN) (infatti prevede CP dell ordine di centinaia di microsecondi, dell ordine degli echi artificiali. Nota #1: Il sistema è ottimizzato per canali a 8 MHz (spaziatura di canale in UHF), ma può essere adattato anche su canali da 7 MHz (utilizzati in molti paesi, tra i quali l Italia) e da 6 MHz (spaziatura adottata in USA e Giappone), modificando opportunamente la frequenza di campionamento nel ricevitore. Nota #2: Stessa capacità trasmissiva nelle due modalità per lo stesso insieme di parametri (modulazione codifica ect.), solo che la seconda lavora per delay spread maggiori della prima 12

13 Trasmissione Quasi-Error Free Ossia BER < 10^(- 11) dopo la decodifica di Viterbi e RS. (F)=postazione fissa in LOS (P)= postazione portatile con antenna omnidirezionale e NLOS Modulazione, codifica e tempi di guardia vengono decisi sulla base del tipo di copertura di rete e di servizio da fornire non e previsto un adattività al canale real-time, che è invece fondamentale nel DVB-S2. 13

14 Stima del massimo numero di programmi TV che possono essere allocati in un canale a 8 MHz, assumendo una ricezione fissa con antenna direttiva: Con una configurazione 64-QAM a tasso 2/3 si ottiene una capacità di flusso binario di circa 24 Mbit/s, nel caso di =1/32 (quindi, non in grado di lavorare bene con elevati delay spread, quindi, per copertura MFN), la trasmissione di 4 programmi a qualità convenzionale (SDTV a 6 Mbit/s ciascuno) o 6 programmi a qualità news (LDTV, 4 Mbit/s ciascuno). 14

15 Innovazioni portata dal digitale rispetto all analogico Moltiplicazione del numero di canali TV irradiabili in analogico: 1 canale = 1 programma TV in digitale: 1 canale = 1-5 programmi TV Aumento della qualità media del servizio televisivo Multimedialità: Ai media tradizionali audio e video e teletext si aggiungono nuovi media: giochi, applicazioni, elementi grafici, elementi di animazione nuove modalità di fruizione della TV Interattività: Canale di interazione bidirezionale distinto dal canale radiodiffusivo 15

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