Введение
Стандарт цифрового наземного телевидения DVB-T, сокращение от Digital Video Broadcasting – Terrestrial, — это стандарт европейского консорциума DVB для вещания цифрового наземного телевидения, впервые опубликованный в 1997 году и впервые вышедший в эфир в Сингапуре в феврале 1998 года. Эта система передает сжатое цифровое аудио, цифровое видео и другие данные в потоке MPEG-TS, используя кодированную модуляцию с ортогональным частотным мультиплексированием (COFDM или OFDM). Он также широко используется во всем мире (включая Северную Америку) для электронного сбора новостей, обеспечивая передачу видео и аудио из мобильного новостного автомобиля в центральную точку приема. Кроме того, он используется в США радиолюбителями для телевизионного вещания.
DVB T, short for Digital Video Broadcasting – Terrestrial, is the DVB European based consortium standard for the broadcast transmission of digital terrestrial television that was first published in 1997 and first broadcast in Singapore in February, 1998. This system transmits compressed digital audio, digital video and other data in an MPEG transport stream, using coded orthogonal frequency division multiplexing (COFDM or OFDM) modulation. It is also the format widely used worldwide (including North America) for Electronic News Gathering for transmission of video and audio from a mobile newsgathering vehicle to a central receive point. It is also used in the US by Amateur television operators.
Основы
Вместо того чтобы передавать один носитель данных по одному радиочастотному (РЧ) каналу, COFDM работает путем разделения цифрового потока данных на большое количество более медленных цифровых потоков, каждый из которых цифровым образом модулирует набор близко расположенных соседних поднесущих частот. В случае DVB-T существует два варианта количества несущих, известных как режим 2K или режим 8K. Фактически это 1705 или 6817 поднесущих, расположенных на расстоянии примерно 4 кГц или 1 кГц друг от друга. DVB-T предлагает три различных схемы модуляции (QPSK, 16QAM, 64QAM). DVB-T был принят или предложен для цифрового телевизионного вещания многими странами (см. карту), в основном используя ВЧ (VHF) каналы 7 МГц и УВЧ (UHF) каналы 8 МГц, в то время как Тайвань, Колумбия, Панама и Тринидад и Тобаго используют каналы 6 МГц. Примером является британский Freeview. Стандарт DVB-T опубликован как EN 300 744, «Структура кадров, кодирование каналов и модуляция для цифрового наземного телевидения». Он доступен на веб-сайте ETSI, как и ETSI TS 101 154, «Спецификация для использования кодирования видео и аудио в вещательных приложениях на основе MPEG-2 Transport Stream», которая содержит подробную информацию об использовании DVB методов кодирования источников для MPEG-2 и, в последнее время, H.264/MPEG-4 AVC, а также систем аудиокодирования. Многие страны, принявшие DVB-T, опубликовали стандарты для его внедрения. К ним относятся D-book в Великобритании, итальянский DGTVi, ETSI E-book, а также стандарты стран Северной Европы и Ирландии NorDig. DVB-T был далее развит в более новые стандарты, такие как DVB-H (Handheld), который оказался коммерчески неудачным и больше не используется, и DVB-T2, который был окончательно утвержден в августе 2011 года. DVB-T как цифровая передача передает данные в виде серии дискретных блоков с символьной скоростью. DVB-T – это технология передачи COFDM, которая включает использование интервала защиты. Это позволяет приемнику справляться с сильными условиями многолучевого распространения. В пределах географической области DVB-T также позволяет использовать одночастотную сеть (SFN), где два или более передатчика, передающих одни и те же данные, работают на одной и той же частоте. В таких случаях сигналы от каждого передатчика в SFN должны быть точно синхронизированы по времени, что обеспечивается информацией о синхронизации в потоке и синхронизацией на каждом передатчике, привязанной к GPS. Длину интервала защиты можно выбирать. Это компромисс между скоростью передачи данных и возможностями SFN. Чем длиннее интервал защиты, тем больше потенциальная площадь SFN без возникновения интерсимвольных помех (ISI). Возможно использование SFN, которые не соответствуют условию интервала защиты, если самопомехи правильно спланированы и контролируются.
Техническое описание передатчика DVB-T
В связи с рисунком приводится краткое описание блоков обработки сигнала. Кодирование исходного сигнала и мультиплексирование MPEG 2 (MUX): Сжатое видео, сжатый звук и потоки данных мультиплексируются в потоки программ MPEG (MPEG PS). Один или несколько MPEG PS объединяются в MPEG транспортный поток (MPEG TS); это основной цифровой поток, который передается и принимается телевизорами или домашними приставками (STB). Допустимые скорости передачи данных для транспортируемых данных зависят от ряда параметров кодирования и модуляции: они могут варьироваться от примерно 5 до примерно 32 Мбит/с (см. нижний рисунок для полного перечня). Разделитель: Два различных MPEG TS могут передаваться одновременно, используя технику, называемую иерархической передачей. Она может использоваться для передачи, например, сигнала SDTV стандартной четкости и сигнала HDTV высокой четкости на одном и том же носителе. Как правило, сигнал SDTV более устойчив, чем сигнал HDTV. На приемнике, в зависимости от качества принимаемого сигнала, STB может быть в состоянии декодировать поток HDTV или, если мощности сигнала недостаточно, он может переключиться на SDTV (таким образом, все приемники, находящиеся вблизи места передачи, могут зафиксировать сигнал HDTV, в то время как все остальные, даже самые дальние, все еще могут принимать и декодировать сигнал SDTV). Адаптация MUX и рассеивание энергии: MPEG TS идентифицируется как последовательность пакетов данных фиксированной длины (188 байт). С помощью техники, называемой рассеиванием энергии, последовательность байтов декоррелируется. Внешний кодер: Первый уровень коррекции ошибок применяется к передаваемым данным с использованием небинарного блочного кода, кода Reed–Solomon RS (204, 188), позволяющего исправить до 8 ошибочных байтов в каждом пакете длиной 188 байт. Внешний интерливер: Конволюционное интерлирование используется для перестановки последовательности передаваемых данных таким образом, чтобы она стала более устойчивой к длинным последовательностям ошибок. Внутренний кодер: Второй уровень коррекции ошибок обеспечивается пробитым сверточным кодом, который часто обозначается в меню STB как FEC (коррекция ошибок вперед). Существует пять допустимых скоростей кодирования: 1/2, 2/3, 3/4, 5/6 и 7/8. Внутренний интерливер: Последовательность данных снова переставляется с целью уменьшения влияния импульсных ошибок. В этот раз используется техника блочного интерлирования со схемой псевдослучайного назначения (это фактически выполняется двумя отдельными процессами интерлирования, один из которых работает с битами, а другой – с группами битов). Отобразитель: Цифровая битовая последовательность отображается в модулированную последовательность базовой полосы комплексных символов. Существует три допустимые схемы модуляции: QPSK, 16 QAM, 64 QAM. Адаптация кадра: Комплексные символы группируются в блоки постоянной длины (1512, 3024 или 6048 символов на блок). Создается кадр длиной 68 блоков, а суперкадр строится из 4 кадров. Пилотные и сигналы TPS: Для упрощения приема сигнала, передаваемого по наземному радиоканалу, в каждый блок вставляются дополнительные сигналы. Пилотные сигналы используются во время фазы синхронизации и выравнивания, в то время как сигналы TPS (сигнализация параметров передачи) передают параметры передаваемого сигнала и однозначно идентифицируют ячейку передачи. Приемник должен быть способен синхронизировать, выравнивать и декодировать сигнал для получения доступа к информации, содержащейся в пилотных сигналах TPS. Таким образом, приемник должен знать эту информацию заранее, а данные TPS используются только в особых случаях, таких как изменения параметров, повторная синхронизация и т. д. Модуляция OFDM: Последовательность блоков модулируется в соответствии с техникой OFDM, используя 1705 или 6817 несущих (режим 2k или 8k соответственно). Увеличение числа несущих не изменяет скорость передачи полезной нагрузки, которая остается постоянной. Вставка защитного интервала: Для уменьшения сложности приемника каждый блок OFDM расширяется путем копирования его конца в начало (циклический префикс). Ширина такого защитного интервала может составлять 1/32, 1/16, 1/8 или 1/4 от длины исходного блока. Циклический префикс необходим для работы одночастотных сетей, где могут существовать неизбежные помехи от нескольких станций, передающих одну и ту же программу на одной и той же несущей частоте. ЦАП и фронтенд: Цифровой сигнал преобразуется в аналоговый сигнал с помощью цифро-аналогового преобразователя (ЦАП), а затем модулируется до радиочастоты (ВЧ, УВЧ) с помощью радиочастотного фронтенда. Занимаемая полоса пропускания рассчитана на размещение каждого отдельного сигнала DVB-T в каналах шириной 5, 6, 7 или 8 МГц. Частота дискретизации базовой полосы, подаваемая на вход ЦАП, зависит от ширины канала: она составляет образцов/с, где – ширина канала, выраженная в Гц. + Доступные скорости передачи данных (Мбит/с) для системы DVB-T в 8 МГц каналах Модуляция Скорость кодирования Защитный интервал 1/4 1/8 1/16 1/32 QPSK 1/2 4.976 5.529 5.855 6.032 2/3 6.635 7.373 7.806 8.043 3/4 7.465 8.294 8.782 9.048 5/6 8.294 9.216 9.758 10.053 7/8 8.709 9.676 10.246 10.556 16 QAM 1/2 9.953 11.059 11.709 12.064 2/3 13.271 14.745 15.612 16.086 3/4 14.929 16.588 17.564 18.096 5/6 16.588 18.431 19.516 20.107 7/8 17.418 19.353 20.491 21.112 64 QAM 1/2 14.929 16.588 17.564 18.096 2/3 19.906 22.118 23.419 24.128 3/4 22.394 24.882 26.346 27.144 5/6 24.882 27.647 29.273 30.160 7/8 26.126 29.029 30.737 31.668
Океания
(в основном использует MPEG 2 для вещания в SD и H.264/AVC для вещания в HD, см. этот список цифровых телевизионных каналов в Австралии) (использует видео MPEG 4/H.264; см. Freeview Новая Зеландия)
(uses MPEG 4/H.264 video; see Freeview New Zealand)
Выключение DTT
Хотя многие страны ожидали перехода на цифровое наземное телевидение, некоторые выбрали обратный путь после неудачных испытаний. Швейцария: Швейцарский общественный вещатель SRG прекратил работу сети цифрового наземного телевидения 3 июня 2019 года. Региональная станция из района Женевы продолжает вещание. Впоследствии на востоке страны была активирована антенна DVB-T2 для ретрансляции швейцарского телевидения австрийским кабельным операторам. Планируется аналогичная трансляция для региона Большой Женевы.