Digitální televize DVB: Standardy druhé generace a rozvoj ... · Zdroj: Přehledy programův...

Digitální televize DVB: Standardy druhégenerace a rozvoj služeb HDTV

Tomáš KratochvílÚstav radioelektroniky FEKT VUT v Brně

Radioelektronické semináře 2010

24. března 2010 [email protected] strana 2

Přenosový řetězec digitální televize DVB (první a druhé generace)

Transportní tok MPEG-2 TS a statistická multiplexace programů

Kvalita obrazu při přenosu digitální televize MPEG-2 vs. H.264 AVC

Charakteristika přenosu DVB-S/C/T (první generace)

Charakteristika přenosu DVB-S2/C2/T2 a DVB-H/SH (druhá generace)

Současný stav standardizace DVB a druhé generace

Stav vysílání DVB-T v České republice (multiplexy 1 – 4)

Výhledy rozšíření služeb HDTV

Program semináře


Přenosový řetězec DVB

MPEG-2 TS


Statistická multiplexace MPEG-2 TS


Monitorování protokolu MPEG-2 TS


Kvalita obrazu digitální televize 1/5

Nepříznivé podmínky při příjmu DTV (snižující se C/N, zvyšující se BER)

Nepříznivé podmínky při příjmu ATV (snižující se C/N, zvyšující se šum)


Cliff-off

Blockiness


↑ Chybovost BER ↑



Zdroj: Měření ÚREL, 2008 a 2009

Ref: Kratochvíl, T. Slanina, M. Digital Video, Edited by: Floriano De Rango, ISBN 978-953-7619-70-1, 2010, INTECH

Metrika DVQL a) reference, b) blockiness a cliff-off v obraze



Závislost Data Rate v čase

60

65

70

75

80

85

90

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24t [ h ]

DVQL-W [ % ]

čt1

čt2

čt4

čt24

2,824,613,934,14DR [Mbit/s]

78,3674,2679,3681,82DVQL-W [%]

ČT24ČT4ČT2ČT1Programy Zdroj: MěřeníÚREL 2008

DVB-T MPEG-2




Ref: Kratochvíl, T. Slanina, M. Digital Video, Edited by: Floriano De Rango, ISBN 978-953-7619-70-1, 2010, INTECH

Obrazové artefakty a) MPEG-2, b) H.264 AVC (MPEG-4 Part 10)


Charakteristika přenosu DVB-S 1/2

DVB-S (Digital Video Broadcasting – Satellite) – od roku 1993

Standard ETSI - EN 300 421 V1.1.2 (08/97) Framing structure, channel coding and modulation for 11/12 GHz satellite services

Průvodce měřením - ETSI TR 101 290 v1.2.1 (2001-05)

FEC zabezpečení (RS + vnitřní prokladač + konvoluční kód)

Modulace QPSK (4 stavy nosné, kompenzace nelinearity)

CS Link: 12 525 MHz, CR = 3/4, SR = 27,5 MS/s, cca 6 programů

Šířka kanálu typického transpondéru B = 36 MHz

C/N > 6,8 dB (CR = 3/4) pro BER po RS dekódování < 1.10-11 (QEF)

MPEG-2 TS: DR = 38,01 Mbit/s (50,69 Mbit/s včetně FEC)


Charakteristika přenosu DVB-S 2/2

Zdroj: Fischer, W. Digital Video and Audio Broadcasting Technology. A Practical Eng. Guide (2ed), Springer 2008


Charakteristika přenosu DVB-S2 1/4

DVB-S2 (Digital Video Broadcasting – Satellite 2nd) – od roku 2005

Standard ETSI - EN 302 307 V1.2.1 (08/09) Second generation framing structure, channel coding and modulation systems for Broadcasting, Interactive Services, News Gathering and other broadband satellite applications

Zvýšení přenosové účinnosti za stejných přenosových podmínek v režimu širokopásmového satelitního televizního vysílání o cca 30%.

H.264 AVC HDTV (720p, 1080i) – 4 HDTV kanály v transpondéru

LDCP (Low-Density Parity Check) + BCH (Bose ChaudhuriHocquenghem)

Další modulačních metody 8-PSK, 16-APSK a 32-APSK

Hierarchická modulace, IP přenosy, Adaptive Coding and Modulation



Zdroj: DVB-S2 Fact Sheet, www.dvb.org, 2010 a EBU Technical Review 10/2004


Obrazové formáty 1/3

0 720 1280 1920

10801080i/p

480575720

480i/p NTSC575i/p PAL

1366

768

720p

LCD HD Ready

LCD Full HD



Zdroj: Encyklopedie Wikipedia, http://en.wikipedia.org/wiki/HDTV, 2010




ITU-R.BT709


HDTV česky ze satelitu (DVB-S/S2)

Zdroj: Přehledy programů v HDTV, www.parabola.cz, 03/2010

?

Nova HD – (7 až 10) Mbit/s CBR


Charakteristika přenosu DVB-C 1/2

DVB-C (Digital Video Broadcasting – Cable) – od roku 1994

Standard ETSI - EN 300 429 V1.2.1 (04/98) Framing structure, channel coding and modulation for cable systems


FEC zabezpečení (RS + vnitřní prokladač)

Modulace 64-QAM (64 stavů nosné na koaxiálním kabelu 75 Ω)

UPC: S kanály do cca 300 MHz, SR = 6,9 MS/s, cca 6 programů

Šířka televizního kanálu B = 8 MHz, standardní TV rastr CCIR D/K

C/N > 26 dB (pro 64QAM) pro BER po RS dekódování < 1.10-11 (QEF)

MPEG-2 TS: DR = 38,15 Mbit/s (41,40 Mbit/s včetně FEC)


Charakteristika přenosu DVB-C 2/2



Charakteristika přenosu DVB-C2 1/3

DVB-C2 (Digital Video Broadcasting – Cable 2nd) – od roku 2010

Standard ETSI – zatím není, DVB BlueBook A138 (03/10)

DVB-C2 je primárně určeno pro vysílání ve vysokém rozlišení HDTV, H.264 AVC a pro službu Video-on-Demand (domácí videotéka)

Doporučena modulace 256-QAM v TV kanálech do 862 MHz

Šíření v sítích Hybrid Fibre-Coaxial (HFC), které jsou optimalizovanépro vyšší schémata modulace než DVB-C s vysíláním ve standardním rozlišení obrazu SDTV a MPEG-2

Spektrální účinnost je vyšší o cca 30% (v HFC sítích až 60%)

Uvažovány jsou kanály s šířkou pásma až 32 MHz.



Zdroj: DVB-C2 Fact Sheet, www.dvb.org, 2009

http://www.dvb.org/technology/dvbc2/



Zdroj: DVB-C2 Fact Sheet, www.dvb.org, 2009


Charakteristika přenosu DVB-T 1/5

DVB-T (Digital Video Broadcasting – Terrestrial) – od roku 1997

Standard ETSI - EN 300 744 V1.6.1 (01/09) Framing structure, channel coding and modulation for digital terrestrial television


Multiplex COFDM (Coded Orthogonal Frequency Division Multiplex) s několika tisíci subnosnými kmitočty v přenosovém kanále

Subnosné kmitočty – nulové, datové, pilotní s pevnou pozicí, pilotnís rozptýlenou pozicí, signalizace parametrů přenosu TPS (Transmission Parameter Signaling) pro přijímač (set-top box)

Potlačení vlivu vícecestného šíření a příjmu zpožděných signálů, selektivních úniků a úzkopásmového nebo širokopásmového rušení

Ochranný interval (Guard Interval) umožňuje standardu DVB-T/H provoz v jednofrekvenční síti SFN (Single Frequency Network)



Kombinace systémových parametrů vysílání DVB-T umožňuje optimalizovat nastavení sítě SFN podle požadavků na vysílání:

3 vnitřní modulace datových nosných (QPSK, 16-QAM, 64-QAM)

5 poměrů konvolučního zabezpečení FEC (1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8)

4 délky ochranného intervalu (1/32, 1/16, 1/8, 1/4)

2 módy počtu nosných - 2k (1705) nebo 8k (6817)

3 šířky televizního kanálu (8, 7, 6) MHz

3 módy hierarchické modulace s parametrem α (1, 2, 4) - není

Možnost přizpůsobení systémových parametrů přenosu DVB-T/H pro statický, přenosný a mobilní příjem s Dopplerovým posuvem

Pozn.: Vysílání MUX1 a DVB-T podle TPP (Technický plán přechodu na DTV)



Zdroj: ETSI EN 300 744 (DVB-T), 2004




AWGN 30dB F1 -RICEAN 30dB P1 - RAYLEIGH 30dB

VU30 30dB HM=1 VU30 30dB HM=2 VU30 30dB HM=4


Charakteristika přenosu DVB-T2 1/5

DVB-T (Digital Video Broadcasting – Terrestrial 2nd) – od roku 2009

Standard ETSI - EN 302 755 V1.1.1 (09/09) Frame structure channel coding and modulation for a second generation digital terrestrial television broadcasting system (DVB-T2)

COFDM s modulací 256-QAM (ne 128 QAM)

LDPC a BCH kódy (stejné s DVB-S2)

3 nové módy OFDM - 1k, 16k a 32k (délka symbolu v 32k je 4ms)

3 nové délky ochranného intervalu GI - 1/128, 19/256, 19/128

Mód 32k má délku symbolu 4ms a maximální GI 1/8

Menší počet pilotních nosných (jen v 8 rámcích)

Šířka kanálu 1.7, 5, 6, 7, 8 a 10 MHz



Možnost přenášet více transportních toků v jednom televizním kanále – PLPs (Physical Layer Pipes),

Kombinace služeb pro pevný (např. 256-QAM, CR 3/5), přenosný (např. 16-QAM, CR 4/5) a mobilní (např. QPSK, CR 3/4) příjem

Vše v jednom přenosovém kanále - signalizace v každém fyzickém rámci a nutné monitorování a měření přes jednotlivé PLP!

Použití MISO (Multiple-Inputs Single-Output) a Alamouti kódování

Diverzitní příjem pro zlepšení pokrytí v malých sítích SFN

Aplikace redukce PAPR (Peak to Average Power Reduction)

Rotated Constellation – nová technika přenosu I/Q složek, redukce

Future Extension Frames – vyhrazeny pro další (budoucí) služby



Zdroj: DVB-T2 Fact Sheet, www.dvb.org, 2009

http://www.dvb.org/technology/dvbt2/



Zdroj: “Discover DVB-T2” Seminar Tour, Rohde&Schwarz, 2009



Zdroj: “Discover DVB-T2” Seminar Tour, Rohde&Schwarz, 2009

MISO

DVB-T SFN

DVB-T2 MISO


Výhled rozvoje pozemního vysílání DVB 1/4

Interaktivní aplikace MHP (Multimedia Home Platform) – statisticky multiplexovaná data ve formě datových objektů, objektový karusel

Datové vysílání IPDC (Internet Protocol Datacasting) – IP přenosy, signalizace servisních informací k programům PSI/SI, průvodce ESG (Electronic Service Guide), CDP (Content Delivery Protocol) apod.



Test UK: MFN DVB-T (64-QAM, 2k, 2/3, GI 1/32) a ekvivalentníDVB-T2 (256-QAM, 32k, 3/5, GI 1/128) ukazuje nárůst přenosovérychlosti z 24,13 Mbit/s na 35,4 Mbit/s (+46.5%) pro Gaussův kanálTest Itálie: SFN DVB-T (64-QAM, 8k, 2/3, GI 1/4) a ekvivalentníDVB-T2 (256-QAM, 32k, 3/5, GI 1/16) ukazuje nárůst přenosovérychlosti z 19,91 Mbit/s na 33,3 Mbit/s (+67%) pro Gaussův kanálČR: České radiokomunikace - testy DVB-T2 v roce 2010, start 2013DVB-T se stalo prostředkem k digitalizaci a ASO (Analogue Switch Off)DVB-T2 přináší nové možnosti modulace, kódování a dekódováníMPEG-4 AVC a HDTV, vícekanálový zvuk a datové přenosy ?

Zdroj: www.dvb.org, 2009



Zdroj: www.dvb.org, 2009


Výhled rozvoje pozemního vysílání DVB 4/4Zdroj: ST 3/2009 Kratochvíl, T. Standardy DVB pro zemské digitální televizní vysílání a mobilní televizi


Standardizace DVB druhé generace 1/5

DVB-S2 (Digital Video Broadcasting – Satellite 2nd)

DVB Fact Sheet - July 2009 2nd Generation Satellite - The most advanced Satellite Broadcasting system in the world

EN 302 307 V1.2.1 (08/09) Second generation framing structure, channel coding and modulation systems for Broadcasting, Interactive Services, News Gathering and other broadband satellite applications

TR 102 376 V1.1.1 (02/05) User guidelines for the second generation system for Broadcasting, Interactive Services, News Gathering and other broadband satellite applications

TS 102 441 V1.1.1 (10/05) DVB-S2 Adaptive Coding and Modulation for Broadband Hybrid Satellite Dialup Applications



DVB-T2 (Digital Video Broadcasting – Terrestrial 2nd)

DVB Fact Sheet - March 2010 2nd Generation Terrestrial -The World’s Most Advanced Digital Terrestrial TV SystemEN 302 755 V1.1.1 (09/09) Frame structure channel coding and modulation for a second generation digital terrestrial television broadcasting system (DVB-T2)DVB BlueBook A122 (12/09) Frame structure channel coding and modulation for a second generation digital terrestrial television broadcasting system (DVB-T2) (dEN302 755 V1.2.1)DVB BlueBook A133 (12/09) Implementation guidelines for a second generation digital terrestrial television broadcasting system (DVB-T2) (draft TR 102 831 V1.1.1)TS 102 773 V1.1.1 (09/09) Modulator Interface (T2-MI) for a second generation digital terrestrial television broadcasting system (DVB-T2)



DVB-C2 (Digital Video Broadcasting – Cable 2nd)

DVB Fact Sheet - March 2010 2nd Generation Cable - The World’s Most Advanced Digital Cable TV System

DVB BlueBook A138 (03/10) Frame structure channel coding and modulation for a second generation digital transmission system for cable systems (DVB-C2)

DVB BlueBook A147 (03/10) DVB-C2 Implementation Guidelines



DVB-H (Digital Video Broadcasting –Handheld)

DVB Fact Sheet – April 2009 Broadcasting to Handhelds - Digital Terrestrial Mobile TVEN 302 304 V1.1.1 (11/04) Transmission system for handheld terminals TR 102 377 V1.4.1 (06/09) Implementation guidelines for DVB handheld services TR 102 401 V1.1.1 (05/05) DVB-H Validation Task Force report



DVB-SH (Digital Video Broadcasting – Satellite Handheld)

DVB Fact Sheet - July 2009 Satellite Services to Handhelds - Mobile TV over advanced Hybrid Satellite/Terrestrial NetworksTS 102 585 V1.1.2 (04/08) System Specifications for Satellite services to Handheld devices (SH) below 3 GHz EN 302 583 V1.1.1 (03/08) Framing Structure, channel coding and modulation for Satellite Services to Handheld devices (SH) below 3 GHzDVB BlueBook A111 (12/09) Framing Structure, channel coding and modulation for Satellite Services to Handheld devices (SH) below 3 GHz (draft EN 302 583 v.1.2.1) TS 102 584 V1.1.1 (12/08) Guidelines for Implementation for Satellite Services to Handheld devices (SH) below 3GHzDVB BlueBook A131 (11/08) MPE-IFEC (draft TS 102 772 V1.1.1)


Současný stav vysílání DVB-T 1/4

64-QAM, 8k, 2/3, GI 1/4

8 MHz, 19,1 MBit/s

29 vysílačů

Zdroj: www.digizone.cz, 3/2010

Multiplex 1



64-QAM, 8k, 2/3, GI 1/4

8 MHz, 19,1 MBit/s

19 vysílačů


Multiplex 2



64-QAM, 8k, 2/3, GI 1/4 (1/16)

8 MHz, 19,1 (23,42) MBit/s

12 vysílačů


Multiplex 3


Současný stav vysílání DVB-T (MUX4) 4/4

64-QAM, 8k, 2/3, GI 1/8

8 MHz, 22,17 MBit/s

3 vysílače


Multiplex 4

Nova HD – (5 až 6) Mbit/s CBR


Reimers, U. DVB: The Family of International Standards for Digital Video Broadcasting (2nd edition). 408 p. Springer, 2005 (85 EUR)

Fisher, W. Digital Video and Audio Broadcasting Technology: A Practical Engineering Guide (2nd edition). 586 p. Springer, 2008 (100 EUR)

Legíň, M. Televizní technika DVB-T. 288 s. BEN, 2006 (299 Kč)

Bednář, J. a Gregora, P. Příjem DVB-T. 136 s. BEN, 2007 (199 Kč)

www.dvb.org – homepage DVB, Fact Sheets DVB, magazine DVB Scene

www.dvb-h.org – homepage Mobile TV a standardy DVB-H/SH

www.digizone.cz – programová nabídka v ČR, mapy pokrytí a vysílače

www.digict.cz – informační server k digitalizaci televizního vysílání v ČR

www.cra.cz – České radiokomunikace, vysílače DVB-T a test DVB-H/T2

Reference a informační zdroje k DVB


Kontakt

Ústav radioelektroniky FEKT VUT v Brně

Purkyňova 118, 612 00 Brno

Tel: 541 149 113

Fax: 541 149 244

doc. Ing. Tomáš Kratochvíl, Ph.D.

[email protected]

Digitální televize DVB: Standardy druhé generace a rozvoj ... · Zdroj: Přehledy programův...

Documents

Transcript of Digitální televize DVB: Standardy druhé generace a rozvoj ... · Zdroj: Přehledy programův...