Porównanie standardów DVB-T i DVB-H w
zastosowaniu do telewizji mobilnej
Raport Z21/21400289/1230/09
WROCŁAW, kwiecie
ń
2009
Zakład
Kompatybilno
ś
ci
Elektromagnetycznej
ul. Swojczycka
38
51-501
Wrocław
T:[+71] 36 99 803
F:[+71] 37 28 878
www.il.wroc.pl
wroclaw@il.wroc.pl
Raport Z21/21400289/1230/09Instytut Łączności, Wrocław
2
Nr pracy
:
21400289
Nazwa pracy
:
Porównanie standardów DVB-T i DVB-H w zastosowaniu
do telewizji mobilnej
Zleceniodawca
:
Data rozpocz
ę
cia
:
Kwiecie
ń
2009
Data zako
ń
czenia
:
Kwiecie
ń
2009
Wykonawcy pracy
:
dr in
ż
.
Dariusz Wi
ę
cek – kierownik tematu
mgr in
ż
.
Bartłomiej Goł
ę
biowski
:
Praca wykonana w Pracowni Gospodarki i In
ż
ynierii Widma
Zakładu Kompatybilno
ś
ci Elektromagnetycznej
Instytutu Ł
ą
czno
ś
ci we Wrocławiu
Kierownik Pracowni Gospodarki i In
ż
ynierii Widma: dr in
ż
. Dariusz Wi
ę
cek
Kierownik Zakładu Z21: dr in
ż
. Janusz Sobolewski
© Copyright by Instytut Ł
ą
czno
ś
ci, Wrocław 2009
Raport Z21/21400289/1230/09Instytut Łączności, Wrocław
3
Spis tre
ś
ci
1. Wst
ę
p .................................................................................................................. 4
2. Podstawowa charakterystyka standardu naziemnej telewizji cyfrowej DVB-T..... 4
3. Charakterystyka systemu telewizji mobilnej DVB-H ............................................ 9
3.1
Odst
ę
p ochronny ........................................................................................ 12
3.2
MPE-FEC ................................................................................................... 12
3.3
Time Slicing................................................................................................ 13
3.4
Wymagany minimalny C/N ......................................................................... 13
3.5
Przepływno
ść
bitowa .................................................................................. 14
3.6
Szum własny odbiornika............................................................................. 15
3.7
Maska widma dla systemu DVB-T/H .......................................................... 15
4. Porównanie ....................................................................................................... 17
5. Podsumowanie .................................................................................................. 22
6. Literatura ........................................................................................................... 23
Raport Z21/21400289/1230/09Instytut Łączności, Wrocław
4
1. Wst
ę
p
Standard cyfrowej telewizji naziemnej DVB-T (Digital Video Broadcasting –
Terrestrial) opracowany i zatwierdzony w Europie przez Europejski Instytut
Standardów Telekomunikacyjnych ETSI jako norma europejska PN-EN 302304 jest
obecnie szeroko wdra
ż
any na
ś
wiecie oraz samej Europie. W wi
ę
kszo
ś
ci pa
ń
stw Unii
Europejskiej telewizja cyfrowa zgodna z tym standardem zast
ą
pi emisj
ę
analogow
ą
do roku 2012, a w pozostałych krajach europejskich zgodnie z wynikami Regionalnej
Konferencji Radiokomunikacyjnej ITU-R RRC’06 i podpisanym Planem GE06 [12], do
połowy roku 2015.
Standard DVB-H powstał w oparciu i jako rozwini
ę
cie, standardu naziemnej
telewizji DVB-T z przeznaczeniem do jednoczesnego odbioru telewizji w ruchu za
pomoc
ą
przeno
ś
nych terminali typu komórkowego przez nieograniczon
ą
liczb
ę
odbiorców (telewizja mobilna). Przy jego projektowaniu skupiono si
ę
na zapewnieniu
jak najlepszych parametrów i zoptymalizowaniu go do celów specyficznej transmisji
mobilnej. Dlatego te
ż
, standard DVB-H zawiera szereg innowacyjnych rozwi
ą
za
ń
technicznych, maj
ą
cych zapewni
ć
poprawny odbiór telewizji cyfrowej na noszonych,
niewielkich i kieszonkowych terminalach, najcz
ęś
ciej zintegrowanych z telefonem
komórkowym lub palmtopem. Standard DVB-H jest wpisany na oficjaln
ą
list
ę
standardów UE i jest popierany przez Komisj
ę
Europejsk
ą
jako standard telewizji
mobilnej dla krajów UE [10].
Poniewa
ż
istniej
ą
próby wykorzystywania standardu DVB-T do odbioru w
ruchu, (co w niektórych przypadkach jest mo
ż
liwe, ale pod pewnymi warunkami i z
pewnymi ograniczeniami) w niniejszej pracy dokonano porównania standardów
DVB-T i DVB-H pod k
ą
tem wykorzystania ich do celów emisji i odbioru telewizji
mobilnej. Wskazano na ograniczenia systemu DVB-T w takim odbiorze z
uwzgl
ę
dnieniem warunków i planów budowy sieci DVB-T w Polsce.
2. Podstawowa charakterystyka standardu naziemnej telewizji
cyfrowej DVB-T
System DVB-T został zaprojektowany na bazie opracowanej wcze
ś
niej techniki
kompresji MPEG-2 i techniki transmisji na wielu no
ś
nych OFDM [7], norma
Raport Z21/21400289/1230/09Instytut Łączności, Wrocław
5
systemowa powstała w roku 1995 a jej rewizja nast
ą
piła w roku 2004 [2].
System DVB-T umo
ż
liwia wykorzystywanie ró
ż
nych trybów transmisji. Mo
ż
liwe
jest zastosowanie dwóch typów liczby no
ś
nych OFDM (2k lub 8k), ró
ż
nych sposobów
modulacji poszczególnych no
ś
nych (QPSK, 16QAM, 64QAM) ró
ż
nych sprawno
ś
ci
kodowania oraz ró
ż
nych warto
ś
ci odst
ę
pu ochronnego dla poszczególnych symboli.
Ogółem mo
ż
na okre
ś
li
ć
120 ró
ż
nych trybów transmisji standardowej plus warianty z
tzw. modulacj
ą
hierarchiczn
ą
[2]. Ka
ż
dy z wariantów odznacza si
ę
innymi
parametrami odno
ś
nie dost
ę
pnej przepływno
ś
ci cyfrowej, odporno
ś
ci na zakłócenia
(decyduj
ą
cej o zasi
ę
gu) czy mo
ż
liwo
ś
ci
ą
konfiguracyjn
ą
sieci (poprzez wybór tzw.
odst
ę
pów ochronnych). Wybór konkretnego wariantu transmisji zale
ż
y głównie od
rodzaju przesyłanych informacji (liczby i jako
ś
ci programów telewizyjnych) oraz
rodzaju odbioru, jaki zamierza si
ę
osi
ą
gn
ąć
: stacjonarny, przeno
ś
ny czy ruchomy jak
równie
ż
zwi
ą
zanego z tym uzyskiwanego zasi
ę
gu. Nie bez znaczenia jest te
ż
sposób
nadawania (SFN, MFN) i zwi
ą
zane z tym wymagane odległo
ś
ci mi
ę
dzy nadajnikami
w sieci.
Tabela 1 U
ż
yteczne przepływno
ś
ci dost
ę
pne w standardzie DVB-T (w Mbit/s), kanał 8 MHz
Odst
ę
p ochronny
Modulacja
Liczba
bitów na
podno
ś
n
ą
Kod
1/4
1/8
1/16
1/32
QPSK
2
1/2
4.98
5.53
5.85
6.03
2
2/3
6.64
7.37
7.81
8.04
2
3/4
7.46
8.29
8.78
9.05
2
5/6
8.29
9.22
9.76
10.05
2
7/8
8.71
9.68
10.25
10.56
16-QAM
4
1/2
9.95
11.06
11.71
12.06
4
2/3
13.27
14.75
15.61
16.09
4
3/4
14.93
16.59
17.56
18.10
4
5/6
16.59
18.43
19.52
20.11
4
7/8
17.42
19.35
20.49
21.11
64-QAM
6
1/2
14.93
16.59
17.56
18.10
6
2/3
19.91
22.12
23.42
24.13
6
3/4
22.39
24.88
26.35
27.14
6
5/6
24.88
27.65
29.27
30.16
6
7/8
26.13
29.03
30.74
31.67
Raport Z21/21400289/1230/09Instytut Łączności, Wrocław
6
Tabela 2 Wymagane warto
ś
ci C/N (w dB) dla DVB-T w zale
ż
no
ś
ci od rodzaju kanału
Wymagane C/N dla BER = 2 x 10
-4
Modulacja
Kod
Kanał Gaussa
Kanał Rice’a
Kanał Rayleigha
QPSK
1/2
3,1
3,6
5,4
2/3
4,9
5,7
8,4
3/4
5,9
6,8
10,7
5/6
6,9
8,0
13,1
7/8
7,7
8,7
16,3
16-QAM
1/2
8,8
9,6
11,2
2/3
11,1
11,6
14,2
3/4
12,5
13,0
16,7
5/6
13,5
14,4
19,3
7/8
13,9
15,0
22,8
64-QAM
1/2
14,4
14,7
16,0
2/3
16,5
17,1
19,3
3/4
18,0
18,6
21,7
5/6
19,3
20,0
25,3
7/8
20,1
21,0
27,9
Powy
ż
sza tabela dotyczy odbioru stacjonarnego (kanał Rice’a) – polegaj
ą
cego
na odbiorze za pomoc
ą
anteny kierunkowej zawieszonej na wysoko
ś
ci 10 m n.p.t. w
obecno
ś
ci fali bezpo
ś
redniej od nadajnika oraz odbioru przeno
ś
nego (kanał
Rayleigha) DVB-T – to znaczy takiego, w którym odbiornik ustawiony wewn
ą
trz lub
na zewn
ą
trz domu (nieprzemieszczaj
ą
cy si
ę
) korzysta z prostej anteny przy
odbiorniku (np. pr
ę
towej) gdzie wyst
ę
puj
ą
tylko fale odbite, ale odbiornik nie porusza
si
ę
. Tabela nie dotyczy odbioru mobilnego, który nie był zakładany w trakcie
projektowania systemu DVB-T. Analiza warunków technicznych odbioru w ruchu przy
wykorzystaniu systemu DVB-T została przedstawiona w rozdziale 4
Zasadnicz
ą
cech
ą
systemu DVB-T jest dobre zabezpieczenie transmisji przed
bł
ę
dami w odbiorze stacjonarnym i przeno
ś
nym umo
ż
liwiaj
ą
ce uzyskiwanie du
ż
ych
zasi
ę
gów w takich warunkach odbioru przy znacznie ni
ż
szej mocy promieniowanej w
stosunku do emisji analogowych oraz uodpornienie sygnału na zaniki wynikaj
ą
ce z
odbi
ć
od przeszkód terenowych (zjawisko wielodrogowo
ś
ci) oraz wzgl
ę
dna tolerancja
efektu Dopplera umo
ż
liwiaj
ą
ca ograniczony odbiór w ruchu dzi
ę
ki specyficznym
cechom transmisji w systemie OFDM [7]. Zastosowanie tzw. odst
ę
pów ochronnych
umo
ż
liwia po
ś
wi
ę
cenie cz
ęś
ci dost
ę
pnej przepływno
ś
ci cyfrowej w celu
Raport Z21/21400289/1230/09Instytut Łączności, Wrocław
7
wyeliminowania wpływu sygnałów odbitych (ech) za pomoc
ą
przedziału czasowego,
w trakcie, którego odbiornik nie analizuje sygnału a wi
ę
c nie reaguje na docieraj
ą
ce
echa. Pozwala to z jednej strony na popraw
ę
jako
ś
ci odbioru w warunkach wielu
odbi
ć
, z drugiej pozwala na stosowanie transmisji jednocz
ę
stotliwo
ś
ciowej, w której
zsynchronizowane sygnały z ró
ż
nych nadajników mog
ą
by
ć
potraktowane jako
sygnały odbite i w przypadku, gdy sygnały te docieraj
ą
z opó
ź
nieniem mniejszym ni
ż
przedział ochronny mog
ą
by
ć
potraktowane jako składowa u
ż
yteczna wypadkowego
sygnału OFDM. Dzi
ę
ki tym wła
ś
ciwo
ś
ciom sieci SFN mog
ą
by
ć
budowane na
znacznych obszarach, wielokrotnie wi
ę
kszych ni
ż
zasi
ę
gi poszczególnych stacji
wchodz
ą
cych w skład danej sieci. Jednak
ż
e w przypadku, gdy odległo
ś
ci mi
ę
dzy
stacjami w sieci zaczynaj
ą
powodowa
ć
opó
ź
nienia mi
ę
dzy sygnałami wi
ę
ksze ni
ż
maksymalna warto
ść
przedziału ochronnego (224 µs) powstaje zjawisko interferencji
własnych sieci, którego wpływ musi by
ć
równie
ż
szczegółowo analizowany i
uwzgl
ę
dniany w wypadkowym zasi
ę
gu sieci.
Tabela 3 Odst
ę
p ochronny w standardzie DVB-T
Odst
ę
p ochronny
2k
8k
1/4
56
µ
s
224
µ
s
1/8
28
µ
s
112
µ
s
1/16
14
µ
s
56
µ
s
1/32
7
µ
s
28
µ
s
Ka
ż
da no
ś
na OFDM mo
ż
e by
ć
w systemie DVB-T modulowana za pomoc
ą
QPSK, 16QAM lub 64QAM. System QPSK zapewnia du
żą
odporno
ść
sygnału na
zaniki i zakłócenia, jednak ilo
ść
transmitowanej informacji (maksymalnie 11 Mbit/s)
raczej wyklucza jego stosowanie do transmisji kilku programów telewizyjnych SDTV
dobrej jako
ś
ci.
Ciekawym sposobem transmisji sygnału DVB-T jest te
ż
tzw. modulacja
hierarchiczna. W tej metodzie transmisji strumie
ń
bitów dzielony jest na 2 oddzielne
strumienie: pierwszy (HP- high priority) zapewniaj
ą
cy minimaln
ą
jako
ść
o niskiej
przepływno
ś
ci a drugi (LP- low priority) zawieraj
ą
cy informacje dodatkowe
umo
ż
liwiaj
ą
ce odbiór programu z lepsz
ą
jako
ś
ci
ą
ni
ż
w strumieniu HP. Strumie
ń
HP+LP transmitowany jest w wersji 16QAM lub 64QAM i odbiornik potrafi
ą
cy je oba
Raport Z21/21400289/1230/09Instytut Łączności, Wrocław
8
poprawnie zdekodowa
ć
uzyska wysok
ą
jako
ść
obrazu. W obszarach o słabym
sygnale i małym stosunku C/N odbiornik potrafi jedynie okre
ś
li
ć
, w której
ć
wiartce
płaszczyzny konstelacji 16QAM lub 64QAM znajduje si
ę
aktualna faza sygnału i
traktuje sygnał tak jakby transmitowany był w wariancie QPSK, – na którym
nadawany jest strumie
ń
HP. Dzi
ę
ki temu w obszarach stosunkowo oddalonych od
nadajnika, gdzie nie byłby mo
ż
liwy odbiór sygnału 16QAM, istnieje mo
ż
liwo
ść
odbierania DVB-T w wariancie o ograniczonej jako
ś
ci – tak jakby był nadawany tylko
sygnał QPSK. Umo
ż
liwia to ju
ż
w pierwszym okresie po uruchomieniu nadajnika uzy-
skanie bardzo du
ż
ego obszaru pokrycia DVB-T programami poprawnie odbieranymi,
ale o nieco ni
ż
szej jako
ś
ci. Odbywa si
ę
to jednak kosztem zasi
ę
gu dla wariantu o
bardzo dobrej jako
ś
ci (HP+LP, 16QAM), który spada ze wzgl
ę
du na wzrost
wymaganego C/N (ok.3-4dB). Dlatego nale
ż
y wywa
ż
a
ć
korzy
ś
ci wynikaj
ą
ce z
wi
ę
kszego zasi
ę
gu o niskiej jako
ś
ci i jednoczesnego zmniejszenia zasi
ę
gu dobrej
jako
ś
ci w przypadku wyboru takiego rodzaju transmisji.
Zasadniczo norma systemu DVB-T bazuje na kompresji MPEG-2 umo
ż
liwiaj
ą
cej,
w zale
ż
no
ś
ci od zastosowanego trybu transmisji emisj
ę
obecnie 4-5 programów
standardowej rozdzielczo
ś
ci (SDTV) w jednym multipleksie cyfrowym wykorzystuj
ą
c
tzw. multipleksowanie statystyczne polegaj
ą
ce na przeznaczaniu niewykorzystywanej
w danej chwili pojemno
ś
ci bitowej danego programu (w zale
ż
no
ś
ci od aktualnie
przekazywanej tre
ś
ci ze zmienn
ą
przepływno
ś
ci
ą
VBR) do celu transmisji innego
programu, wymagaj
ą
cego akurat w tej chwili wi
ę
kszej przepływno
ś
ci bitowej.
Pozwala to na uzyskanie programów bardzo dobrej jako
ś
ci przy warto
ś
ci
ś
redniej 3-
3,5Mb/s na jeden program. Mo
ż
liwe jest tak
ż
e zastosowanie wydajniejszych
systemów kompresji (np. MPEG-4 H.264/AVC) wykorzystuj
ą
c do tego strumie
ń
transportowy MPEG-2 TS zgodnie ze specyfikacj
ą
techniczn
ą
ETSI TS 101154.
Jednak
ż
e w takim przypadku mamy do czynienia z rozszerzeniem normy ETSI i do
odbioru takiego sygnału standardowy odbiornik DVB-T musi zosta
ć
rozszerzony o
dekoder wizji MPEG-4/AVC lub transkoder MPEG-4/MPEG-2. Zastosowanie
wydajniejszej kompresji MPEG-4 AVC pozwala na emisj
ę
7 programów w jednym
multipleksie.
Raport Z21/21400289/1230/09Instytut Łączności, Wrocław
9
3. Charakterystyka systemu telewizji mobilnej DVB-H
System DVB-H został opracowany głównie w celu transmisji multimedialnych
(obrazu i d
ź
wi
ę
ku) dla terminali przeno
ś
nych, noszonych w r
ę
ku. Został
zestandaryzowany przez Europejski Instytut Standardów Telekomunikacyjnych ETSI
jako EN 302 304 [1] . System jest kombinacj
ą
elementów warstwy fizycznej (zgodnej
z DVB-T - ETSI EN 300744 [2]), liniowej (MPE-FEC i TS, EN 301 192 [3] oraz
informacji o usługach (protokół internetowy IPDC, EN 300 468 [4]).
W jego opracowanie zaanga
ż
owały si
ę
firmy produkuj
ą
ce telefony komórkowe,
a głównym celem było zapewnienie mo
ż
liwo
ś
ci odbioru obrazu na terminalach
przeno
ś
nych w czasie ruchu, tak
ż
e noszonych w r
ę
ku. Z tego powodu zastosowano
rozwi
ą
zania maj
ą
ce na celu ograniczenie poboru mocy przez odbiornik oraz
pozwalaj
ą
ce na odbiór w ruchu sygnałów emitowanych przez g
ę
ste (komórkowe)
sieci jednocz
ę
stotliwo
ś
ciowe SFN (Single Frequency Network), które w najbardziej
efektywny sposób wykorzystuj
ą
widmo fal radiowych.
Wykorzystano w cało
ś
ci cechy transmisyjne systemu DVB-T, który w
standardzie DVB-H został rozszerzony o dodatkowe funkcje. Sygnał DVB-T w trybie
transmisji 8k ze wzgl
ę
du na fakt, i
ż
efekt Dopplera ogranicza maksymaln
ą
pr
ę
dko
ść
odbiornika DVB-T do kilkudziesi
ę
ciu km/h w trybie 8k, a z kolei w przypadku
transmisji w wariancie 2k sie
ć
SFN jest niezwykle kosztowna i trudna do budowy ze
wzgl
ę
du na konieczno
ść
stawiania bardzo blisko siebie kolejnych stacji (co kilka,
kilkana
ś
cie km) oraz powstaj
ą
ce rozległe zakłócenia własne sieci. W zwi
ą
zku z tym
dla systemu DVB-H przyj
ę
to dodatkowy wariant - 4k pozwalaj
ą
cy na odbiór w ruchu
nawet przy du
ż
ych pr
ę
dko
ś
ciach (rz
ę
du 200 km/h) oraz umo
ż
liwiaj
ą
cy jednocze
ś
nie
na prostsz
ą
i ta
ń
sz
ą
implementacj
ę
w sieciach SFN. Kolejn
ą
ró
ż
nic
ą
w stosunku do
DVB-T było przyj
ę
cie dodatkowego zabezpieczenia przed bł
ę
dami tzw. „zamykania
wieloprotokołowego FEC” MPE-FEC (Multi Protocol Encapsulation Forward Error
Correction) okre
ś
lonego norm
ą
EN 301 192 [3], poprawiaj
ą
cego odbiór sygnału w
czasie ruchu przy u
ż
yciu pojedynczej anteny i uodparniaj
ą
ce sygnał DVB-H na
impulsowe zakłócenia pojawiaj
ą
ce si
ę
w zwi
ą
zku z przemieszczaniem si
ę
odbiornika
i pojawianiem si
ę
dodatkowych fal odbitych docieraj
ą
cych do anteny odbiorczej. Na
elementarnych strumieniach zawieraj
ą
cych sekcje MPE przeprowadza si
ę
tzw.
„szatkowanie czasu” TS (Time Slicing) okre
ś
lone norm
ą
EN 301 192 [3], polegaj
ą
ce
Raport Z21/21400289/1230/09Instytut Łączności, Wrocław
10
na przesyłaniu danych w krótkich czasowo grupach ze znacznie wi
ę
ksz
ą
pr
ę
dko
ś
ci
ą
bitow
ą
. W grupie jest pokazany czas rozpocz
ę
cia nast
ę
pnej grupy. Pozwala to na
przebywanie odbiornika w stanie aktywnym jedynie w tym okresie czasu, w którym
odbiera przychodz
ą
c
ą
grup
ę
, co z kolei oznacza znaczne zmniejszenie zu
ż
ycia
energii, gdy
ż
odbiornik jest w stanie aktywnym wył
ą
cznie w okresie transmisji a nie
przez cały czas.
Pozwoliło to
na zastosowanie odbiorników przeno
ś
nych o zasilaniu
bateryjnym takich jak terminale komórkowe. Pozostałe cechy transmisyjne (rodzaj
modulacji podno
ś
nych OFDM, kodowanie splotowe itp.) s
ą
identyczne jak w
przypadku DVB-T. Zasadniczymi zakresami cz
ę
stotliwo
ś
ci przeznaczonymi dla DVB-
H s
ą
, podobnie jak dla DVB-T, pasma IV i V (470 – 862 MHz) z tym,
ż
e zaleca si
ę
wykorzystywanie maksymalnie zakresu do 750 MHz w zwi
ą
zku z mo
ż
liwo
ś
ci
ą
wyst
ą
pienia interferencji do terminali komórkowych GSM 900 MHz. System pozwala
na nadawanie zarówno w kanale 8 jak i 7 MHz, jego charakterystyki emisyjne s
ą
takie same jak DVB-T, st
ą
d mo
ż
liwe jest wykorzystanie uzgodnionych
mi
ę
dzynarodowo kanałów i przydziałów przeznaczonych wcze
ś
niej dla DVB-T.
Ró
ż
nice miedzy systemami DVB-T i DVB-H zostały przedstawione na rysunku 1.
Warstwa fizyczna systemu DVB-H odpowiada warstwie fizycznej systemu
DVB-T okre
ś
lonej norm
ą
PN EN 300 744 [2], z nast
ę
puj
ą
cymi zmianami
ukierunkowanymi na zastosowanie systemu DVB-H:
•
Dodatkowa sygnalizacja DVB-H w bitach sygnalizacji parametrów
transmisyjnych TPS w celu ulepszenia i przyspieszenia wykrycia usługi.
Bity sygnalizacji parametrów transmisyjnych daj
ą
równie
ż
mo
ż
liwo
ść
identyfikacji komórki w celu wspomo
ż
enia szybszego wybrania sygnału i
przeł
ą
czania cz
ę
stotliwo
ś
ci na odbiornikach ruchomych. Dla systemu DVB-
H sygnalizacja DVB-H jest obligatoryjna.
•
Tryb 4k w celu dopasowania mobilno
ś
ci i wymiarów komórki SFN,
umo
ż
liwiaj
ą
c odbiór za pomoc
ą
pojedynczej anteny w o
ś
rodku SFN na
bardzo du
ż
ej pr
ę
dko
ś
ci, zwi
ę
kszaj
ą
c w ten sposób elastyczno
ść
przy
projektowaniu sieci. W systemie DVB-H praca trybie 4k jest
nieobligatoryjna.
•
Gł
ę
bokie przeplatanie symboli w trybach 2k i 4k w celu dalszego
zwi
ę
kszenia pewno
ś
ci ich pracy przy pracy w ruchu i warunkach
Raport Z21/21400289/1230/09Instytut Łączności, Wrocław
11
wyst
ę
powania szumu impulsowego. W systemie DVB-H przeplatanie to nie
jest obligatoryjne, jednak
ż
e jest znormalizowane.
Dodatkowy tryb transmisyjny 4k obejmuje zbiór parametrów okre
ś
lony dla
trybów transmisyjnych 2k i 8k. Zastosowanie trybu 4k daje dodatkowe mo
ż
liwo
ś
ci
dopasowania pomi
ę
dzy wymiarami komórki w sieciach SFN i działania w warunkach
odbioru ruchomego zapewniaj
ą
c dodatkowy stopie
ń
elastyczno
ś
ci przy projektowaniu
sieci.
Gł
ę
bokie przeplatanie w trybach 2k i 4k zwi
ę
ksza elastyczno
ść
przeplotu
symboli przez uniezale
ż
nienie wyboru przeplatania wewn
ę
trznego od stosowanego
trybu transmisji. Ta elastyczno
ść
wpływa zarówno na polepszenie odbioru w
kanałach, w których nast
ę
puje zanik sygnału, jak i zapewnia dodatkowy poziom
odporno
ś
ci na szumy impulsowe o krótkim czasie trwania, wywołane np. przez prace
ró
ż
nego rodzaju urz
ą
dze
ń
elektrycznych. Zastosowanie trybu 4k i gł
ę
bokiego
przeplatania nie powoduje znacznego powi
ę
kszenia stopnia skomplikowania
urz
ą
dze
ń
w porównaniu z DVB-T wg normy EN 300 744 v 1.4.1, a emitowane widmo
jest takie samo w trybach 2k i 4k.
Rysunek 1 Implementacja systemu DVB-H na bazie DVB-T [11]
Raport Z21/21400289/1230/09Instytut Łączności, Wrocław
12
Tabela 4 Parametry systemu DVB-T i DVB-H dla ró
ż
nych wariantów liczby no
ś
nych (4k tylko dla
DVB-H)
Wariant systemu
2k
4k
8k
Liczba nośnych
1705
3409
6817
Czas trwania
symbolu
224 µs
448 µs
896 µs
Odstęp między
nośnymi
4464 Hz
2232 Hz
1116 Hz
Odstęp ochronny
1/4, 1/8, 1/16 lub 1/32 Tu
Szerokość pasma
7,61 MHz
Modulacja nośnych
QPSK, 16QAM, 64QAM
3.1 Odst
ę
p ochronny
Odst
ę
p ochronny GI (Guard Interval) stosowany jest w celu zapobie
ż
enia
interferencji mi
ę
dzysymbolowych i zale
ż
y od topologii sieci. Warto
ś
ci liczbowe dla
poszczególnych trybów transmisji przedstawiono w tabeli nr 1. Warto
ść
odst
ę
pu
ochronnego definiuje maksymalny okres czasu, po którym docieraj
ą
cy sygnał fali
radiowej odbitej nie powoduje postania niedopuszczalnych zakłóce
ń
.
Tabela 5 Odst
ę
p ochronny (dla wszystkich modeli terenu) w standardzie DVB-H
Odst
ę
p ochronny
2k
4k
8k
1/4
56
µ
s
112
µ
s
224
µ
s
1/8
28
µ
s
56
µ
s
112
µ
s
1/16
14
µ
s
28
µ
s
56
µ
s
1/32
7
µ
s
14
µ
s
28
µ
s
3.2 MPE-FEC
Transmisja w DVB-H jest oparta o protokół IP, co oznacza,
ż
e w pa
ś
mie
podstawowym jest interfejsem IP, umo
ż
liwiaj
ą
c współprac
ę
z innymi sieciami IP. W
warstwie podstawowej transmisji jest wykorzystywany strumie
ń
transportowy MPEG-
2. Dane IP s
ą
osadzone w strumieniu MPEG dzi
ę
ki protokołowi enkapsulacji MPE
(Multi-Protocol Encapsulation). Ze wzgl
ę
du na małe anteny odbiorcze i odbiór w
ruchu, transmisja powinna by
ć
zabezpieczona przed bł
ę
dami. W tym celu
wprowadzono dodatkow
ą
korekcj
ę
bł
ę
dów FEC (Forward Error Correction) na
poziomie MPE.
Raport Z21/21400289/1230/09Instytut Łączności, Wrocław
13
3.3 Time Slicing
Wprowadzony algorytm dzielenia czasu (Time Slicing) ma za zadanie zmniejszy
ć
ś
redni pobór energii (do 90%) przez terminal oraz zapewni
ć
płynne przej
ś
cie
cz
ę
stotliwo
ś
ci ( w przypadku jej zmiany). Mechanizm ten zabezpiecza terminal przed
prac
ą
w trybie ci
ą
głym, co zmuszałoby go do nieustannego zu
ż
ywania energii baterii
i krótkiej pracy.
3.4 Wymagany minimalny C/N DVB-H
Model odbiornika DVB-H został opisany przy pomocy dwóch parametrów:
C/N
min
i Fd
3dB
. Stosunek C/N
min
definiuje minimalny C/N dla MFER 5%.
Gdzie:
ramek
ilosc
calkowita
ramek
blednych
ilosc
MFER
100
%
5
⋅
=
Fd
3dB
jest to cz
ę
stotliwo
ść
Dopplera, przy której wymagane C/N wzro
ś
nie o 3
decybele ponad C/N
min
. Nale
ż
y zauwa
ż
y
ć
,
ż
e Fd
3dB
jest prawie równe Fd
max
.
Rysunek 2 C/N dla odbiornika DVB-H w kanale mobilnym [5]
U
ż
ywaj
ą
c modelu propagacyjnego TU6 dla modelu DVB-H wymagany
stosunek C/N b
ę
dzie wzrastał przy małych pr
ę
dko
ś
ciach. Spowodowane jest to mał
ą
skuteczno
ś
ci
ą
korekcji MPE-FEC dla małych pr
ę
dko
ś
ci.
Raport Z21/21400289/1230/09Instytut Łączności, Wrocław
14
Tabela 6 Warto
ś
ci liczbowe C/N dla odbioru przeno
ś
nego i mobilnego (DVB-H)
C/N [dB]
Modulacja
Sprawność kodu
Przenośne
(Klasa A i B)
Mobilne
(Klasa C i D)
QPSK
1/2
9,5
9,5
QPSK
2/3
12,5
12,5
16-QAM
1/2
15,5
15,5
16-QAM
2/3
18,5
18,5
3.5 Przepływno
ść
bitowa
Tabela 7 U
ż
yteczna przepływno
ść
bitowa (Mbit/s) szeroko
ść
kanału 8MHz.
Pasmo kanału 8 MHz MPE-FEC 3/4
Odst
ę
p ochronny
Modulacja
Kod
1/4
1/8
1/16
1/32
1 / 2
3,731
4,146
4,390
4,523
2 / 3
4,975
5,528
5,853
6,030
3 / 4
5,597
6,219
6,585
6,784
5 / 6
6,219
6,910
7,316
7,538
QPSK
7 / 8
6,530
7,255
7,682
7,915
1 / 2
7,462
8,292
8,779
9,045
2 / 3
9,950
11,056
11,706
12,061
3 / 4
11,194
12,437
13,169
13,568
5 / 6
12,437
13,819
14,632
15,076
16-QAM
7 / 8
13,059
14,510
15,364
15,830
1 / 2
11,194
12,437
13,169
13,568
2 / 3
14,925
16,583
17,559
18,091
3 / 4
16,791
18,656
19,754
20,352
5 / 6
18,656
20,729
21,948
22,614
64-QAM
7 / 8
19,589
21,766
23,046
23,744
Raport Z21/21400289/1230/09Instytut Łączności, Wrocław
15
3.6 Szum własny odbiornika
Rysunek 3 Model odbiornika DVB-H [5]
Typowe straty wprowadzane przez filtr LGSM s
ą
rz
ę
du od 1dB do 6dB dla
cz
ę
stotliwo
ś
ci poni
ż
ej 700 MHz. Dla cz
ę
stotliwo
ś
ci 700-750 MHz warto
ść
strat mo
ż
e
by
ć
wi
ę
ksza.
3.7 Maska widma dla systemu DVB-T/H
Maska widma ma na celu zdefiniowanie widmowej g
ę
sto
ś
ci mocy sygnału,
która nie mo
ż
e zosta
ć
przekroczona w
ż
adnym punkcie przez rzeczywisty sygnał.
Maska widma wykorzystywana jest w analizach wzajemnych zakłóce
ń
ró
ż
nych
systemów radiowych wewn
ą
trz kraju jak i z krajami s
ą
siaduj
ą
cymi. Przekroczenie
przez rzeczywisty sygnał poziomów maski zdefiniowanej dla systemu mo
ż
e
oznacza
ć
ryzyko powstania niedopuszczalnych zakłóce
ń
w innych systemach
radiowych we wspólnym lub s
ą
siednim pa
ś
mie zarówno w Polsce jak i za granic
ą
.
Na rysunku 4 przedstawiono mask
ę
widma dla systemu, DVB-T, która zgodnie
z RRC06 obowi
ą
zuje dla wszystkich systemów implementowanych w pasmach
telewizyjnych. W krytycznych przypadkach, takich jak s
ą
siedztwo kanałów
telewizyjnych z kanałami innych słu
ż
b (niska moc lub tylko odbiór), mo
ż
e by
ć
potrzebna maska widma z silniejszym tłumieniem poza kanałem.
System DVB-H wykorzystuje t
ę
sam
ą
mask
ę
widma.
Raport Z21/21400289/1230/09Instytut Łączności, Wrocław
16
Rysunek 4 Maska widma DVB-T/H [12]
Raport Z21/21400289/1230/09Instytut Łączności, Wrocław
17
4.
Porównanie systemów DVB-T i DVB-H w warunkach
odbioru mobilnego
Główne cechy standardu DVB-H wyró
ż
niaj
ą
ce go w stosunku do standardu
DVB-T, oraz optymalizuj
ą
ce go do odbioru mobilnego to omówione w poprzednim
rozdziale:
•
Kodowanie MPE-FEC (Multi Protocol Encapsulation Forward Error Correction)
zwi
ę
kszaj
ą
ce czuło
ść
odbiornika w warunkach odbioru w ruchu.
•
Time slicing – ograniczaj
ą
cy zu
ż
ycie energii, a co za tym idzie dłu
ż
sze
działanie terminala mobilnego na zasilaniu bateryjnym.
Brak tych cech w standardzie DVB-T nie wyklucza go jednak do stosowania w trybie
mobilnym, jednak wnosi za sob
ą
istotne konsekwencje. Brak systemu
ograniczaj
ą
cego zu
ż
ycie energii przez terminal w trybie time slicing powoduje,
ż
e
praca terminala mobilnego DVB-T na zasilaniu bateryjnym jest bardzo ograniczona i
znacznie krótsza. Wynika to te
ż
z faktu, i
ż
w standardzie DVB-H rozdzielczo
ść
obrazu jest odpowiednio dopasowana do niewielkich wymiarów terminali mobilnych
(zintegrowanych z terminalami komórkowymi) a pr
ę
dko
ś
ci bitowe s
ą
niewysokie
(kilkaset kb/s), Dlatego te
ż
nie jest konieczne analizowanie i przetwarzanie du
ż
ego
strumienia bitów. Natomiast, je
ś
li w naziemnej emisji DVB-T stosowany jest standard
kompresji MPEG-4 H.264/AVC to sygnał taki, aby mógł by
ć
prawidłowo
zdekodowany wymaga pr
ę
dko
ś
ci bitowej 3-4 Mb/s i wymaga jeszcze wi
ę
kszej mocy
obliczeniowej urz
ą
dzenia przeno
ś
nego ni
ż
w przypadku MPEG-2, co jest
równoznaczne z dalszym zwi
ę
kszeniem poboru energii i znacznych wymaga
ń
sprz
ę
towych (moc procesora i wielko
ść
pami
ę
ci buforuj
ą
cych), co z jednej strony
podra
ż
a urz
ą
dzenia odbiorcze a z drugiej jeszcze szybciej ni
ż
w przypadku DVB-
T/MPEG-2 wyczerpuje zasoby baterii. Mo
ż
liwe natomiast byłoby wykorzystywanie
wi
ę
kszych i bardziej zło
ż
onych odbiorników samochodowych DVB-T – jednak tu
ograniczeniem w ich wykorzystaniu byłyby mo
ż
liwy zasi
ę
gi sieci DVB-T w warunkach
odbioru mobilnego, o których mowa dalej, oraz tryb 8k ograniczaj
ą
cy pr
ę
dko
ść
dobrego odbioru do ok. 55-90 km/h.
Raport Z21/21400289/1230/09Instytut Łączności, Wrocław
18
Brak kodowania MPE-FEC w DVB-T, które zwi
ę
ksza czuło
ść
odbiornika DVB-H (a
wi
ę
c obni
ż
a wymagany stosunek C/N w warunkach odbioru mobilnego) powoduje,
ż
e
wymagane nat
ęż
enie pola dla sygnału DVB-T (w tych samych warunkach odbioru)
jest znacznie wy
ż
sze – a zatem zasi
ę
g mniejszy. W Europie w telewizji naziemnej
stosuje si
ę
modulacje 16-QAM lub 64-QAM. Od wyboru modulacji równie
ż
zale
ż
y
wymagany poziom nat
ęż
enia pola.
W tabelach 8 i 9 przedstawiono rzeczywiste wymagane minimalne poziomy C/N dla
odbiorników DVB-T i DVB-H w odbiorze mobilnym. W Polsce w DVB-T
wykorzystywana b
ę
dzie modulacja 64QAM (kod 3/4 lub 5/6), która wymaga
ć
b
ę
dzie
zachowania warto
ś
ci C/N dla odbioru mobilnego w klasie C i D minimum 29 dB –
znacznie wi
ę
cej od warto
ś
ci C/N dla odbioru stacjonarnego (21 dB) w DVB-T.
Jeszcze wi
ę
ksza ró
ż
nica wyst
ę
powa
ć
b
ę
dzie w porównaniu do warto
ś
ci C/N dla
odbioru mobilnego w DVB-H. Dla DVB-H w pocz
ą
tkowym okresie budowy sieci
wybrana b
ę
dzie zapewne modulacja QPSK kod 2/3, która gwarantuje wystarczaj
ą
c
ą
przepływno
ść
do emisji kilkunastu programów i wymaga zapewnienia poziomu C/N
11,5 dB.
Zatem ró
ż
nica warto
ś
ci C/N w trybach wykorzystywanych w Polsce w przypadku
odbioru mobilnego dla DVB-T i dla DVB-H wynosi ok. 18 dB i o tak
ą
warto
ść
musiałoby by
ć
wi
ę
ksze pole elektryczne
ż
eby mo
ż
na było mówi
ć
o porównywalnej
jako
ś
ci odbioru w ruchu (zakładaj
ą
c max. pr
ę
dko
ść
odbioru DVB-T kilkadziesi
ą
t
km/h). Co bardzo istotne, maksymalna pr
ę
dko
ść
poruszaj
ą
cego si
ę
terminala w
warunkach pola minimalnego ze wzgl
ę
du na efekt Dopplera dla DVB-T b
ę
dzie
ograniczona do pr
ę
dko
ś
ci kilkudziesi
ę
ciu km/h (55 km/h dla 64QAM kod 2/3), gdzie w
DVB-H pr
ę
dko
ść
poruszaj
ą
cego si
ę
terminala wynosi
ć
mo
ż
e ok. 160 km/h a w
miejscach gdzie pojazd b
ę
dzie poruszał si
ę
z wi
ę
ksz
ą
pr
ę
dko
ś
ci
ą
odbiór byłby
problematyczny nawet gdyby osi
ą
gane było wysokie nat
ęż
enie pola u
ż
ytkowego.
Skutkuje to tym,
ż
e mobilny odbiór w standardzie DVB-T w Polsce b
ę
dzie bardzo
ograniczony terytorialnie i niemo
ż
liwy do u
ż
ytkowania w szybko poruszaj
ą
cych si
ę
samochodach (autostrady i drogi szybkiego ruchu) czy poci
ą
gach – gdzie osi
ą
gane
warto
ś
ci nat
ęż
enia pola DVB-T b
ę
d
ą
niskie.
Raport Z21/21400289/1230/09Instytut Łączności, Wrocław
19
Tabela 8 Minimalne wymagane poziomy C/N dla odbiorników DVB-T w odbiorze mobilnym (model
kanału TU6 dla klasy C i D, dla klasy A model PO, dla klasy B model PI) [9]
QPSK 1/2
16QAM 2/3
64QAM 2/3
Klasa A
10.5 dB
19.5 dB
24.3 dB
Klasa B
9 dB
18 dB
22.8 dB
Klasa C i D
15 dB
23 dB
29 dB
Max pr
ę
dko
ść
odbiornika
przy 698 MHz
(cz
ę
stotliwo
ść
Dopplera)
90 km/h (60 Hz)
90 km/h (60 Hz)
55 km/h (35 Hz)
Przepływno
ść
dla kanału 8
MHz i GI 1/8
5.53 Mbit/s
14.74 Mbit/s
22.11 Mbit/s
Przepływno
ść
dla kanału 8
MHz i GI 1/8
6.03 Mbit/s
16.08 Mbit/s
24.12 Mbit/s
Tabela 9 Minimalne wymagane warto
ś
ci C/N dla odbiorników DVB-H w odbiorze mobilnym (model
kanału TU6 dla klasy C i D, dla klasy A model PO, dla klasy B model PI) [9]
QPSK 1/2
MPE FEC 3/4
QPSK 2/3
MPE FEC 3/4
16QAM 1/2
MPE FEC 3/4
16QAM 3/4
MPE FEC 3/4
Klasa A
7 dB
10 dB
13 dB
16 dB
Klasa B
8 dB
11 dB
14 dB
17 dB
Klasa C i D
8.5 dB
11.5 dB
14.5 dB
17.5 dB
Przepływno
ść
dla
kanału 8 MHz i GI
1/8
3.74 Mbit/s
4.98 Mbit/s
7.46 Mbit/s
9.95 Mbit/s
Przepływno
ść
dla
kanału 8 MHz i GI
1/8
4.15 Mbit/s
5.53 Mbit/s
8.30 Mbit/s
11.06 Mbit/s
Max pr
ę
dko
ść
odbiornika: 5 km/h dla klasy A i B, 160 km/h (100 Hz) dla klasy C i D przy 698
MHz
W przypadku odbioru przeno
ś
nego w tabeli 10 przedstawiono przykładowe nat
ęż
enia
pola, oraz orientacyjne promienie zasi
ę
gu wyznaczone w oparciu o metod
ę
Okumura-Hata dla przykładowej stacji (Wie
ż
a Eiffla). W przypadku standardu DVB-T
z modulacj
ą
64-QAM kod 2/3 poziom nat
ęż
enia pola jest o ponad 10dB wi
ę
kszy ni
ż
dla DVB-H z modulacj
ą
QPSK kod 2/3, a przybli
ż
ony promie
ń
zasi
ę
gu ponad 2 razy
mniejszy. Dla DVB-T z modulacj
ą
16-QAM ró
ż
nice s
ą
o około połow
ę
mniejsze.
Raport Z21/21400289/1230/09Instytut Łączności, Wrocław
20
Tabela 10 Przykładowe zasi
ę
gi uzyskane z u
ż
yciem modelu propagacyjnego Okumura-Hata dla
ró
ż
nych standardów DVB, nadajnik ERP=20 kW, f = 600 MHz, hant = 324m, ant. Odb. 1,5 mnpt [6]
Rodzaj odbioru
Odbiór wewn
ę
trzny
Odbiór przeno
ś
ny na zewn
ą
trz
Standard
DVB-T
DVB-T
DVB-H
DVB-T
DVB-T
DVB-H
Modulacja, kodowanie
64QAM
2/3
16QAM
2/3
QPSK
2/3
64QAM
2/3
16QAM
2/3
QPSK
2/3
Wymagany poziom
nat
ęż
enia pola
[dBµV/m]
82.2
77.7
71.6
66.6
62.1
55.1
teren
miejski
4.4
6.3
10.3
15.5
22.3
39.3
podmiejski
9.0
12.9
21.2
32.0
46.0
68.7
Promie
ń
zasi
ę
gu z
metody
Okumura-
Hata [km]
wiejski
38.4
55.3
68.7
68.7
68.7
68.7
Wida
ć
, zatem wyra
ź
nie,
ż
e ch
ęć
budowy sieci DVB-T w celu uzyskania odbioru
mobilnego i przeno
ś
nego wymaga znacznie wi
ę
kszych poziomów nat
ęż
e
ń
pola
elektromagnetycznego, czyli bezpo
ś
rednio dro
ż
szej i kosztowniejszej infrastruktury
ni
ż
analogiczna sie
ć
telewizji mobilnej zbudowana w oparciu o standard DVB-H
oferuj
ą
ca znacznie wi
ę
ksz
ą
liczb
ę
programów w multipleksie (kilkana
ś
cie) w
stosunku do sieci DVB-T (siedem).
Zastosowanie standardu DVB-T do telewizji mobilnej mo
ż
e by
ć
prostsze w krajach,
które wybrały jako standard emisji telewizji naziemnej DVB-T modulacj
ę
16-QAM
(warto
ś
ci C/N 17-23 dB), od krajów takich jak Polska, które b
ę
d
ą
stosowa
ć
wył
ą
cznie
modulacj
ę
64-QAM (warto
ś
ci C/N 21-29 dB). Dodatkowym ułatwieniem jest istniej
ą
ca
infrastruktura DVB-T pozwalaj
ą
ce na emisje SFN za pomoc
ą
kilku czy wielu stacji
bardzo du
ż
ej mocy jak to jest np. w przypadku Berlina. Tak wi
ę
c np. w Niemczech,
odbiór DVB-T przez terminale mobilne zdobywa popularno
ść
dzi
ę
ki zastosowaniu
modulacji 16-QAM i kompresji MPEG2 oraz istniej
ą
cej sieci kilku stacji du
ż
ej mocy
SFN zapewniaj
ą
cych wysokie nat
ęż
enie pola w obr
ę
bie zasi
ę
gu sieci. Takiej sytuacji
nie b
ę
dzie w Polsce gdzie b
ę
dzie modulacja 64QAM, kompresja MPEG-4/AVC oraz
pojedyncze stacje du
ż
ej mocy umieszczone poza centrami miast.
Mo
ż
liwe wykorzystanie w DVB-T tylko trybów 2k i 8k, powoduje,
ż
e przy budowie
sieci SFN do odbioru mobilnego konieczny jest wybór pomi
ę
dzy ograniczonymi
rozmiarami komórki sieci SFN (tryb 2k), a mał
ą
odporno
ś
ci
ą
na efekt Dopplera (tryb
8k). W standardzie DVB-H u
ż
yteczny jest dodatkowy tryb 4k, zapewniaj
ą
cy
kompromis pomi
ę
dzy odporno
ś
ci
ą
na efekt Dopplera i mo
ż
liwo
ś
ci
ą
odbioru w szybko
poruszaj
ą
cym si
ę
poje
ź
dzie, a rozs
ą
dnymi parametrami budowy sieci SFN.
Raport Z21/21400289/1230/09Instytut Łączności, Wrocław
21
Zastosowanie trybu 2k jak i 8k dopuszczalnych w DVB-T wi
ą
za
ć
si
ę
b
ę
dzie z
problemami i w przypadku Polski gdzie stosowane b
ę
d
ą
sieci 8k mog
ą
pojawia
ć
si
ę
problemy z odbiorem w ruchu ze wzgl
ę
du na powstaj
ą
cy efekt Dopplera.
W Polsce naziemna telewizja cyfrowa DVB-T b
ę
dzie budowana i u
ż
ytkowana
(przynajmniej przez najbli
ż
sze lata) w sieciach przystosowanych głównie do odbioru
stacjonarnego ze wzgl
ę
du na istniej
ą
ce telewizyjne anteny odbiorcze do odbioru
stacjonarnego oraz ze wzgl
ę
du na słab
ą
infrastruktur
ę
techniczn
ą
składaj
ą
c
ą
si
ę
z
istniej
ą
cej sieci pojedynczych stacji du
ż
ych mocy, które gdzieniegdzie b
ę
d
ą
uzupełniane dodatkowymi stacjami ze wzgl
ę
du na fakt i
ż
wzrost wymagania poziomu
odbioru np. tylko do przeno
ś
nego zewn
ę
trznego oznaczałby konieczno
ść
budowy
du
ż
o dro
ż
szej sieci nadawczej ni
ż
ta, która obecnie jest wykorzystywana i
prawdopodobnie nie uda si
ę
tego zrobi
ć
w najbli
ż
szych latach. Podczas planowania
sieci stacjonarnej przyjmuje si
ę
specyficzne parametry do odbioru stacjonarnego
DVB-T (np. kierunkowa antena odbiorcza) zapewniaj
ą
ce du
ż
o ni
ż
sze wymagane do
odbioru nat
ęż
enie pola elektromagnetycznego oraz ograniczaj
ą
ce zakłócenia od
innych stacji. Wykorzystanie DVB-T do odbioru mobilnego w du
ż
ych miastach byłoby
łatwiejsze, gdyby du
ż
e stacje nadawcze znajdowały si
ę
bardzo blisko miast lub w
samych miastach (np. wie
ż
e nadawcze w miastach niemieckich: Berlin, Monachium).
Wtedy taka stacja (lub kilka stacji) łatwo pozwalałaby na uzyskanie odpowiednio
wysokiego poziomu pola w niektórych obszarach centrum miasta wystarczaj
ą
cego do
odbioru mobilnego z mał
ą
pr
ę
dko
ś
ci
ą
. Jednak sie
ć
DVB-T w Polsce b
ę
dzie korzysta
ć
głównie z du
ż
ych stacji nadawczych zlokalizowanych zwykle od kilkunastu do
kilkudziesi
ę
ciu km poza du
ż
ymi miastami. Zatem bardzo wła
ś
ciwie niemo
ż
liwe
wykorzystanie tych stacji do zapewnienia odbioru mobilnego w miastach. W tym celu
konieczne byłoby uzupełnienie sieci o wiele dodatkowych stacji zlokalizowanych w
mie
ś
cie i pracuj
ą
cych w sieci jednocz
ę
stotliwo
ś
ciowej SFN a i tak wy
ż
sze wymagania
odno
ś
nie nat
ęż
enia pola oznaczałyby ni
ż
sze zasi
ę
gi ni
ż
w przypadku DVB-H.
Raport Z21/21400289/1230/09Instytut Łączności, Wrocław
22
5.
Podsumowanie
Standard telewizji mobilnej DVB-H, dzi
ę
ki zastosowaniu specjalnych
mechanizmów i udoskonale
ń
w stosunku do DVB-T, jest najbardziej optymalny do
wykorzystania w telewizji mobilnej umo
ż
liwiaj
ą
c emisj
ę
kilkunastu programów
telewizyjnych na terminale komórkowe przy ni
ż
szych kosztach infrastruktury
nadawczej, mo
ż
liwo
ś
ci odbioru przy du
ż
ych pr
ę
dko
ś
ciach oraz oszcz
ę
dnemu
gospodarowaniu energi
ą
telefonu komórkowego. Standard DVB-T mógłby by
ć
wykorzystywany w telewizji mobilnej jednak w Polsce wyst
ą
piłyby liczne
ograniczenia:
•
Znacznie wy
ż
sze wymagane nat
ęż
enie pola do odbioru mobilnego
(wskutek wy
ż
szego C/N i modulacji 64-QAM), a wi
ę
c znacznie wy
ż
sze
koszty budowy sieci.
•
Znaczny koszt przystosowania sieci DVB-T planowanej i budowanej do
odbioru stacjonarnego w wykorzystaniu mobilnym (konieczno
ść
wielu
dodatkowych stacji uzupełniaj
ą
cych w sieci SFN).
•
Ograniczona mo
ż
liwo
ść
wykorzystania istniej
ą
cych stacji du
ż
ej mocy
DVB-T do zapewnienia zasi
ę
gu mobilnego w miastach.
•
Ograniczona pr
ę
dko
ść
odbioru w poruszaj
ą
cych si
ę
pojazdach (efekt
Dopplera), słaby lub całkowity brak mo
ż
liwo
ś
ci u
ż
ywania w szybko
poruszaj
ą
cych si
ę
pojazdach.
•
Krótszy czas pracy terminala na zasilaniu bateryjnym (brak mechanizmu
oszcz
ę
dzaj
ą
cego energi
ę
zastosowanego w DVB-H oraz przetwarzanie
wi
ę
kszego strumienia bitów).
•
Ograniczona ilo
ść
na rynku terminali mobilnych z odbiornikiem DVB-T
(brak terminali mobilnych DVB-T MPEG4/AVC).
•
Mniejsza liczba programów telewizyjnych, brak mo
ż
liwo
ś
ci kodowania
transmisji w pierwszych multipleksach DVB-T oznaczaj
ą
ca brak mo
ż
liwo
ś
ci
transmisji innych programów i usług ni
ż
powszechnie dost
ę
pne FTA
multipleksy DVB-T.
Uwzgl
ę
dniaj
ą
c wszystkie aspekty mo
ż
na stwierdzi
ć
,
ż
e standard DVB-H jest obecnie
najlepszym technicznie rozwi
ą
zaniem umo
ż
liwiaj
ą
cym odbiór wielu programów
Raport Z21/21400289/1230/09Instytut Łączności, Wrocław
23
telewizyjnych za pomoc
ą
telefonów komórkowych jednocze
ś
nie przez wiele tysi
ę
cy
u
ż
ytkowników (zwłaszcza w centrach miast), nieposiadaj
ą
cym tylu ogranicze
ń
zasi
ę
gu i mo
ż
liwo
ś
ci jego wykorzystania w warunkach mobilnych, jakimi b
ę
dzie
odznaczał si
ę
wprowadzany w Polsce system DVB-T MPEG-4/AVC.
6.
Literatura
[1]
ETSI EN 302 304, Digital Video Broadcasting (DVB); Transmission System for
Handheld Terminals (DVB-H), ETSI, 2004
[2]
ETSI EN 300 744, Digital Video Broadcasting (DVB); Framing structure,
channel coding and modulation for digital terrestrial television, ETSI, 2004
[3]
ETSI EN 301 192, Digital Video Broadcasting (DVB); DVB specification for
data broadcasting, ETSI, 2004
[4]
ETSI EN 300 468, Digital Video Broadcasting (DVB); Specification for Service
Information (SI) in DVB systems, ETSI, 2004
[5]
EBU TECH 3317, Planning parameters for hand-held reception, Geneva, July
2007
[6]
Mobile TV standards: DVB-T vs. DVB-H, Gerard Pousset, EBU Technical
Review, 2008 Q4
[7] Wi
ę
cek D. Modulacja OFDM, KKRR’98, Pozna
ń
, 1998
[8] Wi
ę
cek D.: Wybrane aspekty techniczne planowania sieci DVB-T, KKRRiT
2003, Wrocław, 2003
[9] Mobile Broadcast Technologies, Link Budgets, Update 02/2009, bmcoforum,
February 2009
[10]
Komunikat Komisji Parlamentu Europejskiego, Rady Europejskiego Komitetu
Ekonimiczno-społecznego
i
Komitetu
Regionów
Wzmocnienie
rynku
wewn
ę
trznego na rzecz telewizji komórkowej KOM(2007) 409
[11]
ETSI TR 102 377, Digital Video Broadcasting (DVB); DVB-H Implementation
Guidelines, ETSI, 2005
[12]
Final Acts of the Regional Radiocommunication Conference for planning of the
digital terrestrial broadcasting service in parts of Regions 1 and 3, in the
frequency bands 174-230 MHz and 470-862 MHz (RRC-06), Genewa, June,
2006