DIGITALE TERRESTRE. Non Solo Televisione. Parte.1. a cura di: Vincenzo Servodidio

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1 DIGITALE TERRESTRE Non Solo Televisione Parte.1 a cura di: Vincenzo Servodidio

2 Il Sistema Televisivo Dalla sua nascita, il Sistema Televisivo si basa sulla conversione di un immagine reale in un equivalente segnale elettrico definito VIDEO. VIDEO = somma delle componenti: Luminosità, Colore, Cancellazione, Sincronismi

3 Il Sistema Televisivo Analogico Il l sistema televisivo analogico si basa su: Generazione del segnale TV composto da VIDEO e dalla colonna sonora AUDIO Trasmissione a distanza sfruttando le onde hertziane ovvero via etere Ricezione con appositi apparecchi ricevitori TELEVISORI che ricreano le immagini e i suoni Schema di un modulatore TV

4 Limiti del Sistema TV Analogico Il sistema TV analogico è: Monodirezionale Influenzabile dalle riflessioni e dal rumore La modalità di trasmissione è differente da Paese a Paese (norme A, B, D, G, I, L, M) ) e con differenti standard di colore (PAL, SECAM, NTSC) Dopo il Televideo non permette altre evoluzioni B/G Riflessione Attenuazione di tratta

5 Evoluzione del Sistema TV A partire dal 1993 venne istituito il consorzio DVB che oggi raduna 260 soggetti tra broadcaster, costruttori, operatori di rete, sviluppatori di software e altri... provenienti da 35 paesi. Il suo compito è stato: realizzare un nuovo standard televisivo mondiale, basato su tecniche digitali, per realizzare la convergenza delle tecnologie di comunicazione

6 Digitalizzazione TV Il l sistema DVB si basa sulla digitalizzazione dei segnali audio e video.

7 La Codifica Numerica Nel sistema DVB i segnali video e audio digitalizzati vengono compressi per ottimizzare le risorse di trasmissione.

8 Compressione MPEG Grazie alla Codifica Numerica è possibile ridurre notevolmente il flusso dei dati: da 166 Mb/s (video digitale non compresso) a 2 10 Mb/s (video digitale compresso MPEG2)

9 Trasmissione del segnale DVB La codifica numerica (di sorgente) genera i dati di più programmi TV, Radio, Audio e servizi annessi. La Codifica di Canale aggiunge ciò che serve per la correzione degli errori

10 TV Digitale Universale Il sistema DVB permette di uniformare i diversi standard televisivi analogici.

11 Il sistema DVB Il sistema DVB è: Impiego di una stessa frequenza per trasmettere più programmi tv Migliore qualità complessiva delle immagini e dei suoni (qualità DVD) Interoperabilità tra diversi sistemi di trasmissione SAT-DTT-CATV Servizi dati aggiuntivi (free e pay) interattivi

12 Non solo televisione Il sistema DVB permette di usare i canali di trasmissione finora usati per le trasmissioni tv analogiche per trasmettere anche dati e servizi digitali aggiuntivi

13 TV terrestre da Analogico a Digitale TV analogica terrestre Standard di trasmissione/ricezione PAL DVB-T TV digitale terrestre Frequenze operative Da 40 a 862 MHz Da 40 a 862 MHz Larghezza di banda del canale 7/8 MHz (VHF/UHF) 7/8 MHz (VHF/UHF) Modulazione AM-TV COFDM N programmi TV per canale 1 4/6 (dipende dalla qualità delle immagini) Formato immagini video CVBS videocomposito MPEG-2 Formato suoni audio Audio analogico MPEG-1 layer 2 Ricevitore necessario Televisore PAL, Videoregistratore PAL Decoder DTT (con uscita analogica PAL nella fase transitoria) Televisori con decoder DTT Tipo di antenna ricevente fissa Yagi, Log-periodica, a pannello Yagi, Log-periodica, a pannello Ricezione portatile Ricezione mobile La qualità delle immagini dipende dalla posizione dell antenna a stilo ed è influenzata dalle persone che si muovono nell ambiente. Praticamente impossibile per la continua variazione della qualità di immagini e suoni. La qualità delle immagini è costante se l intensità del segnale è sopra la soglia di ricezione del decoder. La qualità è costante se l intensità del segnale pur variando rimane sopra la soglia di ricezione del decoder. Si può degradare solamente se i cammini multipli e le riflessioni di ambiente creano ritardi che cadono fuori dall intervallo di guardia. Collegamento Telefonico No Si (servizi interattivi) No (free-tv)

14 Spettri TV terrestre Differenze tra segnali AM-TV e DTT

15 TV digitale SAT e DTT TV digitale via satellite TV digitale via terrestre Standard di trasmissione/ricezione DVB-S DVB-T Antenna ricevente Parabolica Yagi / log-periodica / a pannello Frequenze operative Da 950 a 2150 MHz Da 40 a 862 MHz Larghezza di banda del canale 27/33/36 MHz 7/8 MHz (VHF/UHF) Modulazione digitale QPSK COFDM N programmi TV per canale 8/10 4/6 (secondo la qualità) Formato immagini video MPEG-2 MPEG-2 Formato suoni audio MPEG-1 layer 2 MPEG-1 layer 2 Influenza da parte di ostacoli Ricezione portatile Ricezione mobile Oscuramento del segnale se si interpone qualunque tipo di ostacolo, ci deve essere la vista ottica tra satellite e antenna ricevente È possibile solo se l antenna rimane orientata stabilmente. Molto difficile, su navi e imbarcazioni ci sono sistemi complessi che permettono di mantenere l antenna puntata sul satellite anche con il movimento del mare. Ci può anche non essere vista ottica tra il trasmettitore e l antenna ricevente. Si può avere una buona ricezione anche in presenza di ostacoli e di riflessioni. Se il segnale ha una potenza adeguata. È possibile anche se l antenna si muove Possibile a qualunque velocità di spostamento nelle zone servite da segnali DTT di potenza adeguata. Collegamento telefonico Si (pay-tv) No (free-tv) Si (servizi interattivi) No (free-tv)

16 MUX DTT Un canale DTT trasporta un flusso di dati TS formato da : n.. Programmi PS Accesso Condizionato CA Applicazioni Interattive MHP Tabelle canali NIT Informazioni sui servizi del network SI Guida ai programmi EPG

17 Il l DVB cercò un sistema per trasmettere via etere il segnale TS, in grado di soddisfare i seguenti requisiti: Compatibilità con la canalizzazione prevista dagli standard televisivi esistenti (in Italia B e G) Robustezza del sistema rispetto ai fenomeni multi cammino tipici della propagazione terrestre (riflessioni, percorsi multipli) Ricezione fissa - Possibilità di ricezione delle trasmissione da postazioni fisse con i normali sistemi riceventi (antenne fisse) Ricezione portatile - Possibilità di ricezione delle trasmissione da posizioni fisse anche con terminali portatili dotati di antenne omni direzionali (tv-decoder portatili) Isofrequenza - Possibilità di diffusione del segnale tramite reti a singola frequenza (isofrequenza o isocanale) SFN Single Frequency Network (per sfruttare meglio la risorsa radio) Interoperabilità - Maggior compatibilità possibile con gli altri sistemi per la diffusione di segnali TV digitali (cavo e satellite)

18 Il sistema DVB-T Nacque così il sistema DVB-T che si basa sulla codifica di canale multiportante. HP per servizi principali LP per servizi a bassa risoluzione o secondari

19 Modulazione COFDM La codifica di canale di un segnale DTT avviene con la modulazione digitale COFDM

20 Schema COFDM La a modulazione COFDM si basa sulla generazione di più portanti sfasate tra loro di 90 e distanziate di 1116 Hz (UHF 8MHz 8k) o 976 Hz (VHF 7MHz 8k)

21 Trasmissione COFDM Il l flusso di dati TS viene suddiviso tra le diverse portanti che nello stesso istante di tempo trasmettono un intero simbolo

22 Modi di trasmissione DVB-T Vi sono due modalità di trasmissione DVB-T che si differenziano per il numero di portanti impiegate per ogni simbolo: 2k (2000 portanti) 8k (8000 portanti)

23 2K e 8k dalla specifica ETSI EN Principali differenze tra le due modalità di trasmissione DVB-T Parametro Sistema 8K Sistema 2K Numero totale portanti per ogni simbolo Portanti usate dal sistema Portanti usate per i dati utili (programmi e servizi) Portanti pilota Portanti per informazioni TPS Durata utile del simbolo (7 MHz / 8 MHz) 1024 / 896 µs 256 / 224µs Spaziatura fra le portanti (7 MHz / 8 MHz) 976 / 1116 Hz 3906 / 4464 Hz Banda occupata dal segnale nel canale da 7 MHz / 8 MHz 6,66 / 7,61 MHz 6,66 / 7,61 MHz

24 Struttura COFDM Le informazioni sono suddivise in frame da 68 simboli. Ogni simbolo viene trasmesso nell unità di tempo Ts formata dalla durata di un simbolo Tu e un intervallo di guardia

25 Modulazione delle portanti Ogni portante può essere modulata dai dati a lei assegnati in tre possibili modi: QPSK - 16 QAM - 64QAM Il broadcaster decide quale modulazione usare in base al servizio che vuole fornire Per le trasmissioni DTT attuali viene preferita la modulazione 64 QAM che è un buon compromesso tra capacità trasmissiva ottenibile e distanza coperta

26 Protezione del canale DVB-T Si usano due metodi: Intervallo di guardia - Codice di protezione L intervallo di guardia permette di evitare gli effetti delle riflessioni 1/4, 1/8, 1/16, 1/32 Il codice di protezione (FEC) permette di ridurre gli errori di ricezione inserendo 1 bit di ridondanza ogni 2, 3, 4, 6, 8 bit di informazione 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8

27 Configurazioni di trasmissione Le e diverse combinazioni tra: Modulazione, FEC e Intervallo di Guardia permettono di privilegiare maggiormente la capacità trasmissiva o la distanza coperta nelle diverse condizioni di ricezione: Fissa e Portatile Nota: Per le applicazioni mobili subentrano altri fattori

28 Maggiore distanza Più rumore Bit rate e C/N ottenibili Maggiore capacità Bit-Rate più elevato Modulazione QPSK C.protezio ne C/N (db) alle diverse condizioni di ricezione Intervallo di guardia e velocità di trasmissione utile (Mbit/s) Ideale (nota1) Fissa (nota2) Portatile(nota3 1/4 1/8 1/16 1/32 ) 1/2 3,7 4,1 5,9 4,98 5,53 5,85 6,03 2/3 5,5 6,2 8,9 6,65 3,37 7,82 8,05 3/4 6,5 7,5 11,2 7,45 8,28 8,8 9,05 5/6 7,5 8,5 13, ,22 9,76 10,05 7/8 8,3 9,2 16,8 8,7 9,68 10,25 10,56 1/2 9,4 10,1 11,7 9,95 11,06 11,71 12,06 16QAM 2/3 11,7 12,1 14,7 13,27 14,75 15,61 16,09 3/ ,5 17,2 14,93 16,59 17,56 18,10 5/ ,9 19,8 16,59 18,43 19,52 20,11 7/8 14,5 15,5 23,3 17,42 19,35 20,49 21,11 1/ ,2 16,5 14,93 16,59 17,56 18,10 2/ ,6 19,8 19,91 22,12 23,43 24,13 64QAM 3/4 18,5 19,1 22,2 22,39 24,88 26,35 27,14 5/ ,5 25,8 24,88 27,65 29,27 30,16 7/8 20,8 21,5 28,4 26,16 29,03 30,74 31,67

29 Parametri di trasmissione Un n canale DTT ha i seguenti parametri di trasmissione: Modo: 2K 8K Modulazione: QPSK 16QAM 64QAM Intervallo di guardia: 1/4, 1/8, 1/16, 1/32 Codice di protezione: 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8 Attualmente vengono utilizzati i parametri 8 k 64QAM 1/32 2/3 Ottenendo un bit rate utile di: 24 Mbit/s (UHF 8 MHz), 21 Mbit/s (VHF 7 MHz) Suddivisibili tra programmi tv, radio, EPG e servizi interattivi

30 Tipi di rete DTT Una rete di diffusione di canali DTT può avere le seguenti configurazioni SFN Single Frequency Network MFN Multi Frequency Network K SFN = Ibrida MFN e SFN

31 Diffusione DVB-T