DVB-T

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Nelle telecomunicazioni il Digital Video Broadcasting - Terrestrial (DVB-T) è lo standard del consorzio europeo DVB per una modalità di trasmissione televisiva digitale terrestre. Il sistema prevede la trasmissione di un flusso audio/video digitale della famiglia MPEG-2, utilizzando un sistema di modulazione OFDM con codifica di canale concatenata. Sistemi analoghi di trasmissione video digitale della famiglia DVB sono: il DVB-S per le trasmissioni satellitari, il DVB-C per le trasmissioni via cavo, e il DVB-H, per le trasmissioni digitali terrestri rivolte ai cellulari di nuova generazione.

Schema a blocchi di un sistema di trasmissione DVB-T

Descrizione tecnica del sistema di trasmissione[modifica | modifica sorgente]

Con riferimento alla figura, descriviamo le caratteristiche e lo scopo di ciascun blocco di elaborazione.

  • Codifica di sorgente 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); tale flusso rappresenta la sequenza digitale che viene trasmessa e ricevuta nei Set Top Box (STB) domestici. Il bit rate ammesso per il trasporto MPEG-2 dipende dai parametri scelti per la modulazione: varia da circa 5 a circa 32 Mbps (si veda la figura in fondo per l'elenco completo).
  • Divisore: possono essere trasmessi contemporaneamente due diversi flussi di trasporto, utilizzando una tecnologia chiamata Trasmissione Gerarchica. il suo scopo è, ad esempio, quello di trasmettere un segnale video a definizione standard (SDTV) ed un segnale video ad alta definizione (HDTV). In genere, il segnale a definizione standard verrà maggiormente protetto, rispetto al segnale ad alta definizione. In ricezione, a seconda della qualità del segnale ricevuto, il set top box può cercare di decodificare il flusso ad alta definizione oppure, se la qualità del segnale ricevuto è scarsa, passare al segnale a definizione standard (così facendo, i ricevitori vicini al sito di trasmissione potranno usufruire di un segnale ad alta definizione, e tutti quelli serviti nell'area di copertura, anche i più distanti, potranno ricevere il segnale a definizione standard).
  • Adattamento di MUX e dispersione d'energia: il flusso di trasporto MPEG-2 viene identificato come una sequenza di pacchetti dati di lunghezza fissa pari a 188 byte. Con una tecnica chiamata a dispersione d'energia, (scrambling), la sequenza di byte viene quindi non correlata.
  • Codificatore esterno: un primo livello di protezione viene fornito ai dati trasmessi, usando un codice a blocchi non binario di tipo Reed-Solomon RS(204,188), che permette la correzione di un massimo di 8 byte errati per ogni pacchetto di 188 byte.
  • Interleaver esterno: si utilizza una tecnica di interleaving convoluzionale per mescolare la sequenza di dati trasmessa, in modo da renderla più robusta in caso di lunghe sequenze di errori.
  • Codificatore interno: un secondo livello di protezione è affidato all'uso di un codice convoluzionale binario con perforazione, che spesso viene indicato nei set top box con il termine FEC (Forward Error Correction). I valori di codifica ammessi sono cinque: 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8.
  • Interleaver interno: la sequenza di dati viene nuovamente mescolata, sempre per ridurre l'influenza nefasta di lunghe sequenze di errore. In questo caso, si utilizza una tecnica di interleaving a blocchi con legge di mescolamento pseudo-casuale (questa operazione è in realtà costituita da due processi di interleaving separati: uno che opera su singoli bit e uno che opera su gruppi di bit).
  • Mappatore: questo blocco effettua la modulazione in banda-base digitale della sequenza di bit, producendo una sequenza di simboli. I metodi di modulazione ammessi sono tre: QPSK, 16-QAM, 64-QAM.
  • Adattamento di trama: i simboli generati dal processo di mappatura sono raccolti in blocchi di lunghezza costante (1512, 3024 o 6048 simboli per blocco). Si genera una trama (frame) di lunghezza pari a 68 blocchi; quattro trame costituiscono una supertrama (superframe).
  • Segnali pilota e TPS: permette una migliore ricezione del segnale in seguito alla trasmissione sul canale radio terrestre; dei segnali di aiuto vengono inseriti in ogni blocco. I segnali pilota servono in fase di equalizzazione, mentre i segnali TPS (Transmission Parameters Signalling) sono utilizzati per inviare i parametri del segnale trasmesso e per identificare univocamente la cella di trasmissione.
  • Modulazione OFDM: la sequenza di blocchi è sottoposta ad una operazione di modulazione secondo la tecnica OFDM, utilizzando un numero di portanti pari a 2048 (modo 2k) oppure 8192 (modo 8k). Il modo 4k (4096 portanti) è utilizzato solo in modalità di trasmissione DVB-H.
  • Inserimento intervallo di guardia: per diminuire la complessità del ricevitore, ciascun blocco modulato in OFDM viene esteso, copiando in testa ad esso la sua parte terminale (tecnica del prefisso ciclico). La durata dell'intervallo di guardia può essere 1/32, 1/16, 1/8 o 1/4 di quella del blocco modulato.
  • DAC e front-end: il segnale digitale viene opportunamente trasformato in un segnale analogico, grazie ad un convertitore digitale-analogico (DAC, Digital to Analog Converter), ed infine modulato a frequenza radio (VHF o UHF) dal front-end ad RF. La larghezza di banda occupata da ciascun singolo segnale DVB-T è studiata per accomodarsi in canali larghi 5, 6, 7 o 8 MHz.
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.

Descrizione tecnica del sistema di ricezione[modifica | modifica sorgente]

Il tipo di modulazione usato (OFDM) è del tutto diverso da quello usato per le trasmissioni analogiche (sono presenti molte portanti, anziché una portante per il video, una per il colore e una per l'audio), per cui i sintonizzatori analogici non possono in alcun modo essere adattati a ricevere questo tipo di trasmissione; questo rende necessario l'utilizzo di decoder esterni all'apparecchio televisivo, o di televisori dotati dei due tipi di sintonizzatore (finché permarrà la situazione di convivenza di segnali analogici e digitali).

In ricezione, il set top box contiene tutti i circuiti necessari ad effettuare la demodulazione e la decodifica del segnale ricevuto, utilizzando tecniche duali, ovvero complementari o inverse, a quelle descritte per la trasmissione.

  • Front-end e ADC: il segnale analogico ad RF viene portato in banda base e trasformato in un segnale digitale, grazie all'uso di un convertitore analogico-digitale (ADC, Analog to Digital Converter).
  • Sincronizzazione di tempo e di frequenza: nel segnale digitale in banda-base si cercano dei punti che permettano di identificare la posizione delle trame e dei singoli blocchi. Si cerca di correggere anche eventuali imperfezioni sulla frequenza delle componenti del segnale.
  • Rimozione intervallo di guardia: si elimina il prefisso ciclico.
  • Demodulazione OFDM
  • Equalizzazione in frequenza: con l'utilizzo dei segnali pilota si equalizza il segnale ricevuto.
  • Demappatura
  • Deinterleaving interno
  • Decodifica interna: si utilizza l'algoritmo di Viterbi.
  • Deinterleaving esterno
  • Decodifica esterna
  • Riadattamento di MUX
  • Demultiplazione MPEG-2 e decodifica di sorgente

DVB-T2[modifica | modifica sorgente]

Schema a blocchi di un sistema di trasmissione DVB-T2

Nel marzo 2006 il gruppo DVB decise di migliorare lo standard DVB-T, tanto che nel giugno del 2006 venne creato il gruppo di studio TM-T2 (Technical Module on Next Generation DVB-T, modulo tecnico sul DVB-T di prossima generazione) all'interno del gruppo DVB, al fine di sviluppare uno schema di modulazione avanzato adottabile da uno standard televisivo digitale terrestre di seconda generazione, con il nome di DVB-T2.[1]

In base ai requisiti commerciali e tecnologici proposti nell'aprile del 2007[2], la prima fase del DVB-T2 sarà destinata a fornire la miglior ricezione possibile a ricevitori stazionari (fissi) e portatili (cioè unità trasportabili, ma non completamente mobili) usando gli apparati d'antenna attuali, mentre una seconda e terza fase studieranno metodi per raggiungere bit rate più alti (con nuovi tipi d'antenna) e il problema dei ricevitori mobili. Il nuovo sistema sarebbe in grado di fornire un aumento minimo del 30% in termini di bit rate utile, a pari condizioni di canale trasmissivo usato per il DVB-T. Le tecnologie utilizzate, a grandi linee, saranno le seguenti:

  • Codici a correzione d'errore di tipo LDPC/BCH, in accordo con quanto già avviene nello standard satellitare DVB-S2
  • Opzione di utilizzo di sistemi MIMO o a diversità d'antenna
  • Metodiche per ridurre la potenza di picco irradiata all'antenna trasmittente
  • Più di 8000 portanti: 16.000 e 32.000 portanti permetteranno di minimizzare l'overhead di prefisso ciclico su reti a frequenza singola (nei documenti citati si prospetta un incremento del 50% in termini di bit rate)
  • Stima del canale migliorata e utilizzo di un numero inferiore di portanti pilota
  • Aumento del 30% nella distanza tra ripetitori di reti a frequenza singola
  • Codifica e modulazioni variabili
  • Multiplazione flessibile che permetterà più transport stream in contemporanea e un incapsulamento dei pacchetti di protocollo IP
  • I nuovi ricevitori DVB-T2 dovrebbero essere in grado di ricevere segnali DVB-T, ma non l'opposto, a causa delle grandi differenze a livello hardware.

La Rai ha iniziato il test del DVB-T2 a Palermo e in Valle d'Aosta. I test si focalizzano sui seguenti canali: Rai 1 HD, Rai 2 HD, Rai 3 HD e Rai Test 3D. [3]

In Italia a partire dal 1º gennaio 2015 gli apparecchi atti a ricevere servizi radiotelevisivi venduti dalle aziende produttrici ai distributori di apparecchiature elettroniche al dettaglio sul territorio nazionale integrano un sintonizzatore digitale per la ricezione di programmi in tecnologia DVB-T2 con codifica MPEG-4. A partire dal 1º luglio 2015 gli apparecchi atti a ricevere servizi radiotelevisivi venduti ai consumatori sul territorio nazionale integrano un sintonizzatore digitale per la ricezione di programmi in tecnologia DVB-T2 con codifica MPEG-4 o successive evoluzioni approvate nell'ambito dell'Unione internazionale delle telecomunicazioni (ITU).[4] I sistemi di ricezione DVB-T2 permettono normalmente anche la retro-compatibilità con il DVB-T. Invece, gli attuali decoder e televisori non indicati come compatibili con il DVB-T2, non potranno essere aggiornati al nuovo standard con una modifica del software, rendendosi per alcuni necessaria la sostituzione o l'utilizzo di un decoder come avvenuto con l'introduzione del DVB-T.

L'effettiva entrata in vigore è incerta, in quanto il DVB-T2 senza il nuovo codec HEVC non garantisce adeguati vantaggi, tali da giustificarne l'adozione.[5]

Note[modifica | modifica sorgente]

  1. ^ TM-T2. Second Generation DVB-T, DVB.org
  2. ^ DVB - Digital Video Broadcasting - DVB-T2
  3. ^ [1], advanced-television.com
  4. ^ *** Normattiva ***
  5. ^ Editoriale: il DVB-T2 affonda (ma nessuno lo dice)

Bibliografia[modifica | modifica sorgente]

ETSI EN 300 744 V1.5.1 (2004-11), Digital Video Broadcasting (DVB); Framing structure, channel coding and modulation for digital terrestrial television, scaricabile dal sito ETSI.

Voci correlate[modifica | modifica sorgente]

Altri progetti[modifica | modifica sorgente]