IL DIGITALE TERRESTRE

Stefano Tancioni – IW0HNB12/12/2012

PRIMA PARTE

Panoramica

Introduzione• Il Successo della Televisione Digitale Terrestre è stato

decretato da diversi fattori:

1. Motivazioni Economiche• Vendita delle Frequenze• Broadcaster Televisi• Produttori di Tecnologie Elettroniche• Potere mediatico

2. Motivazioni Tecniche• Algoritmi di compressione sempre più potenti e disponibilità di

grandi capacità di calcolo a basso costo.• Tecniche di modulazione sempre più robuste grazie alla nuova

generazione di codici a correzione d’errore.

Pro e Contro

• Elementi Positivi:– Migliore utilizzo della spettro radio.– Qualità audio/video superiore.

• Elementi Negativi:– Necessità di nuovi apparecchi per l’utente così

come per i Broadcaster.– Maggiore complessità tecnologica.

Ciclo di vita del segnale TV (1/2)

Trasporto

Diffusione

TRASPORTO E DIFFUSIONE UTENTEPRODUZIONE

Ciclo di vita del segnale TV (2/2)

UPLINK

SORGENTE

DOWNLINK

DIFFUSIONE

PONTE RADIO

FIBRA OTTICA

Analogico VS Digitale (1/4)– Segnale Analogico: Segnale caratterizzato da una grandezza che

varia in modo continuo.– Segnale Digitale: Segnale caratterizzato da una grandezza che varia

in modo discreto.– Vantaggi tecnici del digitale: manipolazione del segnale,

compressione, comportamento migliore in presenza di rumore. – Vantaggi non tecnici del digitale: numero maggiore di canali a

parità di banda occupata, riduzione delle potenze, possibilità di introdurre contenuti interattivi o servizi aggiuntivi (EPG,MHP,audio multiplo, ecc…)

Analogico VS Digitale (2/4)

MOD 70Mhz

Ponte Radio

PCM (4 audio)

Sorgente Analogica

TX

Sorgente Digitale

Encoder

Multiplexer

Analogico VS Digitale (3/4)

M. ORO

CANALE F 192,25 Mhz

ANALOGICO – SEGNALE RAI 1

Analogico VS Digitale (4/4)

M. ORO

CANALE F 192,25 Mhz

Codifica e Multiplazione (1/2)

MUX 1

MUX 2

ENC 1

ENC 2

ENC 3

BACKUP

SWITCH

ASI

ASI

ASI

ENC 4

Codifica e Multiplazione (2/2)• Un trasponder DTT ha una banda complessiva di 24Mbit/s, è

quindi necessario comprimere i segnali in ingresso. • Per i segnali di tipo SD (704x576) si utilizza una codifica mpeg-2

mentre per i canali HD (1280x720 o 1920x1080) si utilizza la codifica mpeg-4.

• L’operazione di codifica richiede una capacità di calcolo e del tempo. Maggiore è la qualità desiderata, maggiore sarà il ritardo introdotto dalla codifica (si può arrivare fino a diversi secondi nel caso di segnali HD).

• La codifica mpeg è detta a cancellazione, cioè utilizza un algoritmo che prevede la rimozione del contenuto informativo “non rilevante” e sfrutta il principio della “moto-compensazione”,cioè mantiene soltanto le variazioni dell’immagine rispetto ad un frame principale (I Frame).

• Il flusso ASI (Asynchronous Serial Interface ) è un formato per lo streaming dei dati. Nel caso specifico di segnale televisivo si comporta da contenitore per i pacchetti video compressi.

Modulazione (1/6)

Modulazione (2/6)

INTERVALLO DI GUARDIA

Modulazione (3/6)• Codifica e multiplazione (MUX) MPEG-2: un flusso video, uno audio e uno dati

sono multiplati insieme a costituire un flusso di programma MPEG-2 PS (MPEG-2 Programme Stream). Uno o più flussi di programma costituiscono un flusso di trasporto MPEG-2 TS (MPEG-2 Transport Stream).

• Divisore: permette di trasmettere contemporaneamente flussi «differenti» ad esempio, SD ed HD, utilizzando parametri di modulazione diversi, come ad esempio il livello di protezione.

• Scrambling: l’energia del segnale viene «spalmata» con lo scopo di scorrelare tra loro i pacchetti ASI. Semplificando si può dire che si utilizza una banda più ampia di quella richiesta, migliorando il rapporto S/N.

• Codificatore esterno: viene inserito un primo livello di protezione ( Reed-Solomon RS(204,188) ) recupera fino ad 8 byte errati, non sequenziali, per ogni pacchetto di 188 byte.

• Interleaver esterno: i dati vengono «mescolati» per ridurre al minimo la probabilità di errori consecutivi sullo stesso flusso informativo.

• Codificatore interno: utilizzo di un codice a convoluzione per aumentare la protezione del flusso. Valori ammessi: 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8.

• Interleaver interno: i dati sono mescolati nuovamente.• Mappatore: Modulazione in banda-base digitale della sequenza di bit, producendo una sequenza

di simboli. (QPSK, 16-QAM, 64-QAM).• Adattamento di trama: i simboli generati dal processo di mappatura sono raccolti in blocchi.• Segnali pilota e TPS: permette una migliore ricezione del segnale in seguito alla trasmissione sul

canale radio terrestre tramite segnali di aiuto.• Modulazione OFDM: la sequenza di blocchi è sottoposta ad una operazione di modulazione

secondo la tecnica OFDM,.• Inserimento intervallo di guardia: Si introduce una copia ripetuta di una parte dei dati per

semplificare il lavoro del ricevitore. Valori ammessi: 1/32, 1/16, 1/8 o 1/4• DAC e front-end: il segnale viene convertito e trasmesso.

Modulazione (4/6)Modulazione Valore di

codifica

Intervallo di guardia

1/4 1/8 1/16 1/32

QPSK

1/2 4.98 5 53 5.85 6.03

2/3 6.64 7.37 7.81 8.04

3/4 7.46 8.29 8.78 9.05

5/6 8.29 9.22 9.76 10.05

7/8 8.71 9.68 10 25 10.56

16QAM

1/2 9.95 11.06 11.71 12.06

2/3 13.27 14.75 15.61 16.09

3/4 14.93 16.59 17.56 18.10

5/6 16.59 18 43 19.52 20.11

7/8 17.42 19.35 20.49 21.11

64QAM

1/2 14.93 16.59 17.56 18.10

2/3 19.91 22.12 23.42 24.13

3/4 22.39 24.88 26.35 27.14

5/6 24.88 27.65 29.27 30.16

7/8 26.13 29.03 30.74 31.67

Bit rate disponibili per un sistema DVB-T in canali da 8 MHz. I valori espressi in corsivo sono in Mbps.

Modulazione (5/6)• Spettro del segnale DVB-T

Modulazione (6/6)

• Spettro del segnale DVB-T con Interferente