Technical overview of DVB-T2As a fi

Technical overview of DVB-T2
As a first step in developing the DVB-T2 specification, the DVB Project developed
the key commercial requirements for the proposed specification. These commercial
requirements placed some limitations on the technology that could be used but also
ensured that the new specification could meet with the needs of the existing
broadcast market.
Among the 21 commercial requirements approved by the DVB Project, it was
necessary that the new specification could make use of existing domestic receiving
antennas and transmitter infrastructure, provide a minimum of 30% capacity
increase compared with the DVB-T standard in similar reception conditions, and
meet with the interference levels and spectrum mask requirements of the Geneva
2006 Agreement. The specification is also designed to target fixed rooftop antennas.
Based on these commercial requirements, the DVB Project established a group to
develop the technical features of the proposed specification.
Key technical features
Building on the success of DVB-T, the DVB-T2 specification incorporates the latest
developments in modulation and error-protection to increase the bit-rate capacity
and improve signal robustness. To achieve these improvements, detailed changes
have been made to the physical layer features, to the network configuration, and to
optimize performance to match the propagation characteristics of the frequency
channel.
The DVB-T2 commercial requirements called for capacity increase of 30%
compared with DVB-T in equivalent reception conditions. However, current field
testing suggests that the capacity gain may be closer to 65%. However, it is not until
widespread experience is gained with DVB-T2 in all application circumstances that
the full extent of its beneficial gain will be known.
Physical layer features
Like the DVB-T standard, the DVB-T2 specification uses OFDM (Orthogonal
Frequency Division Multiplex) modulation. The availability of a large number of
modes allows for the same level of flexibility to suit the specific area of application
as with the DVB-T standard. However, the addition of the 256 QAM mode in the
DVB-T2 specification allows for the ability to increase the number of bits carried
per data cell and benefit from improved FEC (forward error correction) which gives
a major capacity boost.
Like the DVB-S2 standard, the DVB-T2 specification makes use of LDPC (Lowdensity
parity-check) codes in combination with BCH (Bose-Chaudhuri-
Hocquengham) to protect against high noise levels and interference. In comparison,
the DVB-T standard, which makes use of convolutional coding and Reed-Solomon,
two further code rates have been added.
As with the DVB-T standard, the DVB-T2 specification makes use of scattered pilot
patterns for use by receivers to compensate for changes in channels as a result of
time and frequency. The DVB-T2 specification has the additional flexibility
provided by the choice of eight scattered pilot patterns that can be selected based
upon the FFT size and Guard Interval fraction adopted to maximize the data
payload.
Section
2
6
The DVB-T2 specification offers a choice of various robustness and protection
levels for each service separately within a transport stream carried by a signal in a
given channel. This allows each service to have a unique modulation mode
depending on the required signal robustness through the use of Physical Layer Pipes
(PLP).
Network configuration
The DVB-T2 specification allows for the possibility of maximizing the performance
in single frequency network applications. Compared with the DVB-T standard, new
carrier modes have been added to improve the performance of SFNs and increase the
symbol period.
This increase in the symbol period, in turn, allows for a reduction in the proportional
size of the guard interval while still handling multipath reflections. An additional
Alamouti coding mode is also available in option for simple SFNs where a receiver
can benefit from signals simultaneously received from more than one transmitter.
Using these features, it has been estimated that the use of a SFNs could allow for a
potential capacity gain of up to 67% compared with a DVB-T mode of similar
robustness.
Compared with the DVB-T standard, the DVB-T2 specification allows for a
reduction in the peak to average power used in the transmitter station. The peak
amplifier power rating can be reduced by 25% which can significantly reduce the
total amount of power that must be made available for the functionality of high
power transmission stations. This is achieved through the use of tone reservation and
ACE (active constellation extension) techniques.
The DVB-T2 specification defines a single profile which incorporates time-slicing
but not time-frequency-slicing (TFS). Features which would allow a possible future
implementation of TFS (for receivers with two tuners/front-ends) can be found in
annex E (ETSI EN302755). TFS might in future make it possible for a large
multiplex of signals to be spread across several linked frequencies and thus benefit
from a potentially significant gain in capacity as a result of statistical multiplexing
and a gain in network planning as a result of increased frequency diversity.
Preliminary analysis within DVB suggests that TFS may allow a capacity gain of
approximately 20% and a network planning gain of 3-4 dBs.
Comparison of available modes in DVB-T and DVB-T2
DVB-T DVB-T2
FEC Convolutional Coding + Reed
Solomon 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8
LPDC + BCH 1/2, 3/5, 2/3,
3/4, 4/5, 5/6
Modes QPSK, 16QAM, 64QAM QPSK, 16QAM, 64QAM,
256QAM
Guard Interval 1/4, 1/8, 1/16, 1/32 1/4, 19/256, 1/8, 19/128, 1/16,
1/32, 1/128
FFT size 2k, 8k 1k, 2k, 4k, 8k, 16k, 32k
Scattered Pilots 8% of total 1%, 2%, 4%, 8% of total
Continual Pilots 2.6% of total 0.35% of total
Source: DVB Project
Optimised performance to match frequency channel propagation characteristics
The DVB-T2 specification provides for improved signal robustness against external
influences such as the impact cause by geography, weather, and buildings. This is
7
achieved through the use of the rotated constellations technique and time and
frequency interleaving.
Rotated constellations provide significantly improved robustness against loss of data
cells by ensuring that loss of information from one channel component can be
recovered in another channel component. This is achieved by mapping data on
normal QAM (x,y axis) which is then rotated in the “I-Q” plane so that each axis on
its own (u1, u2) carries sufficient information. The I and Q components are sent at
different times using different cells to ensure information recovery if necessary.
Time interleaving provides further signal robustness against disturbances such as
impulsive noise over a given period of time and disturbances over a limited
frequency span.
Expected spectrum efficiency gain
The exact capacity gain that can be achieved using the DVB-T2 specification in
comparison with the DVB-T standard is not yet fully known. Commercial
requirements called for a capacity gain of 30% in comparison with DVB-T in
equivalent reception conditions. However, the current transmission mode selected by
the United Kingdom shows that the capacity is as much as 66%.
Example of MFN mode in the United Kingdom
Current UK DVB-T
mode
Selected UK DVB-T2
mode
Modulation 64 QAM 256 QAM
FFT size 2k 32k
Guard Interval 1/32 1/128
FEC 2/3CC + RS 2/3 LDPC + BCH
Carrier mode Standard Extended
Capacity 24.1 Mbit/s 40.2 Mbit/s
Source: OFCOM
The use of national SFN can allow for greater spectrum efficiency. However,
national SFNs limit the ability for broadcasters to provide regional and local
services. The full extent of the beneficial capacity gain of DVB-T standard will not
be known until further experience is acquired.
Status (pilots, announced launches)
Currently, the United Kingdom and Finland have announced plans to launch HDTV
services on the terrestrial platform using the DVB-T2 specification. DVB-T2 trials
are either underway or have been completed in Finland, Germany, Italy, Spain,
Sweden, and the United Kingdom.
In the United Kingdom, the communications regulator OFCOM has decided to
allocate one of its six DTT multiplexes (Multiplex B) in the UHF frequency band for
the provision of HD services using the DVB-T2 specification in combination with
MPEG-4 AVC compression technology. It has allocated 4 HD television programme
service slots to broadcasters with services on the current analogue terrestrial
television platform (BBC, ITV, Channel 4/S4C, and Five).
The release of Multiplex B is possible due to the increased capacity available in the
other DTT multiplexes after the completion of analogue switch-off. The SD services
in Multiplex B will be transferred to the other multiplexes so that no SD programme
services will need to be sacrificed. As a result, the launch of HD services using
DVB-T2 will correspond with the calendar for analogue switch-off. As a given
8

Kết quả (Việt) 2:

Tổng quan về kỹ thuật của DVB-T2
Như là một bước đầu tiên trong việc phát triển các đặc điểm kỹ thuật DVB-T2, Dự án DVB phát triển
các yêu cầu thương mại quan trọng đối với các đặc điểm kỹ thuật được đề xuất. Những thương mại
yêu cầu đặt ra một số hạn chế về công nghệ có thể được sử dụng mà còn
đảm bảo rằng các đặc điểm kỹ thuật mới có thể đáp ứng với các nhu cầu của hiện tại
thị trường phát sóng.
Trong số 21 yêu cầu thương mại đã được phê duyệt bởi các dự án DVB, nó là
cần thiết rằng các đặc điểm kỹ thuật mới có thể sử dụng nhận trong nước hiện có
ăng-ten và cơ sở hạ tầng truyền, cung cấp tối thiểu 30% công suất
tăng so với tiêu chuẩn DVB-T trong điều kiện tiếp nhận tương tự, và
đáp ứng với các mức độ can thiệp và yêu cầu mặt nạ quang phổ của Geneva
Hiệp định năm 2006. Các đặc điểm kỹ thuật cũng được thiết kế để nhắm mục tiêu các anten trên mái nhà cố định.
Dựa trên những yêu cầu thương mại, các dự án DVB thành lập một nhóm để
phát triển các tính năng kỹ thuật của các đặc điểm kỹ thuật được đề xuất.
Key các tính năng kỹ thuật
Xây dựng trên sự thành công của DVB-T, các đặc điểm kỹ thuật DVB-T2 kết hợp mới nhất
phát triển trong điều chế và sai bảo vệ để tăng khả năng tốc độ bit
và cải thiện tín hiệu mạnh mẽ. Để đạt được những cải tiến, thay đổi chi tiết
đã được thực hiện cho các tính năng lớp vật lý, để cấu hình mạng, và để
tối ưu hóa hiệu suất cho phù hợp với đặc tính truyền sóng của tần số
kênh.
Các yêu cầu thương mại DVB-T2 kêu gọi tăng sản lượng của 30%
so với DVB-T trong điều kiện tiếp nhận tương đương. Tuy nhiên, lĩnh vực hiện
thử nghiệm cho thấy rằng việc tăng năng lực có thể được gần gũi hơn tới 65%. Tuy nhiên, nó không phải là cho đến
kinh nghiệm rộng rãi là đã đạt được với DVB-T2 trong mọi tình huống ứng dụng
được toàn bộ các lợi ích của nó sẽ được biết đến.
Tính năng lớp vật lý
như các tiêu chuẩn DVB-T, các đặc điểm kỹ thuật DVB-T2 sử dụng OFDM (Orthogonal
Frequency Division Multiplex) điều chế. Tính sẵn có của một số lượng lớn các
chế độ cho phép đối với cùng một mức độ linh hoạt cho phù hợp với các khu vực cụ thể của ứng dụng
như với các tiêu chuẩn DVB-T. Tuy nhiên, việc bổ sung các chế độ 256 QAM trong
đặc điểm kỹ thuật DVB-T2 cho phép khả năng để tăng số lượng các bit thực
trên mỗi cell dữ liệu và hưởng lợi từ cải thiện FEC (sửa lỗi) mà cho phép
một tăng công suất lớn.
Giống như DVB- chuẩn S2, các đặc điểm kỹ thuật DVB-T2 làm cho sử dụng LDPC (Lowdensity
chẵn lẻ-check) mã kết hợp với BCH (Bose-Chaudhuri-
Hocquengham) để bảo vệ chống lại mức độ tiếng ồn cao và can thiệp. Trong khi đó,
các tiêu chuẩn DVB-T, mà làm cho sử dụng mã hóa xoắn và Reed-Solomon,
hai tỷ lệ mã hơn nữa đã được thêm vào.
Như với tiêu chuẩn DVB-T, các đặc điểm kỹ thuật DVB-T2 làm cho sử dụng thí điểm phân tán
mô hình sử dụng bởi thu để bù đắp cho những thay đổi trong các kênh như là kết quả của
thời gian và tần số. Các đặc điểm kỹ thuật DVB-T2 có sự linh hoạt bổ sung
được cung cấp bởi sự lựa chọn của tám mô hình thí điểm phân tán có thể được lựa chọn dựa
vào kích thước FFT và khoảng bảo vệ phần áp dụng để tối đa hóa các dữ liệu
tải trọng.
Phần
2
6
Các đặc điểm kỹ thuật DVB-T2 cung cấp một lựa chọn khác nhau vững mạnh và bảo vệ
độ cho từng dịch vụ riêng biệt trong một luồng giao thông tiến hành bởi một tín hiệu trong một
kênh nhất định. Điều này cho phép từng dịch vụ để có một chế độ điều chế độc đáo
tùy thuộc vào sự vững mạnh tín hiệu yêu cầu thông qua việc sử dụng các lớp vật lý ống
(PLP).
Cấu hình mạng
Các đặc điểm kỹ thuật DVB-T2 cho phép khả năng tối đa hóa hiệu suất
trong các ứng dụng mạng đơn tần. So với tiêu chuẩn DVB-T, mới
phương thức cung cấp dịch vụ đã được thêm vào để cải thiện hiệu suất của tần SFN và tăng
kỳ biểu tượng.
Tăng trong thời kỳ biểu tượng này, đến lượt nó, cho phép giảm trong tỷ lệ thuận với
kích thước của khoảng bảo vệ trong khi vẫn xử lý phản xạ đa đường. Thêm một
chế độ mã hóa Alamouti cũng có sẵn trong tùy chọn cho tần SFN đơn giản, nơi một máy thu
có thể được hưởng lợi từ các tín hiệu đồng thời nhận được từ nhiều hơn một máy phát.
Sử dụng các tính năng này, người ta ước tính rằng việc sử dụng một tần SFN có thể cho phép một
tăng năng suất tiềm năng lên đến 67% so với một chế độ DVB-T tương tự
vững mạnh.
So với tiêu chuẩn DVB-T, các đặc điểm kỹ thuật DVB-T2 cho phép cho một
giảm ở đỉnh cao quyền lực trung bình được sử dụng trong các trạm phát. Đỉnh
giá điện khuếch đại có thể được giảm 25% mà có thể làm giảm đáng kể
tổng số tiền điện phải được làm sẵn có cho các chức năng của cao
trạm truyền tải điện. Điều này đạt được thông qua việc sử dụng các phòng giai điệu và
ACE (mở rộng chòm sao đang hoạt động) kỹ thuật.
Các đặc điểm kỹ thuật DVB-T2 định nghĩa một cấu hình duy nhất trong đó kết hợp thời gian cắt
nhưng không thời gian-tần-slicing (TFS). Tính năng này sẽ cho phép một tương lai có thể
thực hiện TFS (cho thu với hai dây / front-đầu) có thể được tìm thấy trong
phụ lục E (ETSI EN302755). TFS có thể trong tương lai làm cho nó có thể cho một lượng lớn
multiplex các tín hiệu được trải rộng trên nhiều tần số liên kết và do đó được hưởng lợi
từ tăng tiềm năng đáng kể trong khả năng như là một kết quả của ghép kênh thống kê
và một đạt được trong quy hoạch mạng lưới như là kết quả của sự đa dạng tần số tăng.
Phân tích sơ bộ trong DVB cho thấy rằng TFS có thể cho phép tăng công suất
khoảng 20% và đạt được quy hoạch mạng lưới 3-4 dB.
So sánh các chế độ có sẵn trong DVB-T và DVB-T2
DVB-T DVB-T2
FEC Convolutional Mã hóa + Reed
Solomon 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8
LPDC + BCH 1/2, 3/5, 2/3,
3/4, 4/5, 5/6
Modes QPSK, 16QAM , 64QAM QPSK, 16QAM, 64QAM,
256QAM
Guard Interval 1/4, 1/8, 1/16, 1/32 04/01, 19/256, 1/8, 19/128, 1/16,
1/32, 1/128
FFT kích thước 2k, 8k 1k, 2k, 4k, 8k, 16k, 32k
Pilots rải rác 8% tổng số 1%, 2%, 4%, 8% của tổng số
liên tục Pilots 2,6% của tổng số 0,35% của tổng số
Nguồn: DVB Project
Được tối ưu hóa hiệu suất cho phù hợp với tần số đặc tính truyền sóng kênh
Các đặc điểm kỹ thuật DVB-T2 cung cấp để cải thiện mạnh mẽ chống lại tín hiệu bên ngoài
ảnh hưởng đó là nguyên nhân ảnh hưởng bởi vị trí địa lý, thời tiết, và các tòa nhà. Đây là
7
đạt được thông qua việc sử dụng các kỹ thuật chòm sao xoay và thời gian và
tần số interleaving.
Chòm sao xoay vòng sẽ cung cấp cải thiện đáng kể độ bền chống mất mát dữ liệu
các tế bào bằng cách đảm bảo rằng mất mát thông tin từ một thành phần kênh có thể được
phục hồi trong một thành phần kênh. Điều này đạt được bằng dữ liệu bản đồ trên
QAM bình thường (x, trục y) mà sau đó được quay trong "IQ" máy bay để mỗi trục trên
của riêng (u1, u2) của nó mang đầy đủ thông tin. Các thành phần I và Q được tại
thời điểm khác nhau bằng cách sử dụng các tế bào khác nhau để đảm bảo phục hồi thông tin nếu cần thiết.
Thời gian interleaving cung cấp thêm độ mạnh tín hiệu chống nhiễu như
tiếng ồn bốc đồng trong một khoảng thời gian nhất định và rối loạn trong một giới hạn
khoảng tần số.
Dự kiến tăng hiệu quả phổ tần
Việc đạt được công suất chính xác có thể đạt được bằng cách sử dụng các đặc điểm kỹ thuật DVB-T2 trong
so sánh với tiêu chuẩn DVB-T không phải là chưa được biết đến đầy đủ. Thương
yêu cầu gọi cho một đạt công suất 30% so với DVB-T trong
điều kiện tiếp nhận tương đương. Tuy nhiên, chế độ truyền dẫn hiện tại lựa chọn bởi
Vương quốc Anh cho thấy rằng khả năng là nhiều như 66%.
Ví dụ về chế độ MFN ở Vương quốc Anh
hiện tại Anh DVB-T
chế độ
chọn Anh DVB-T2
chế độ
điều chế 64 QAM 256 QAM
FFT kích thước 2k 32k
Guard Interval 1/32 1/128
FEC 2 / 3CC + RS 2/3 LDPC + BCH
Carrier chế độ tiêu chuẩn Extended
Capacity 24,1 Mbit / s 40,2 Mbit / s
Nguồn: Ofcom
Việc sử dụng của quốc gia SFN có thể cho phép hiệu suất phổ lớn hơn. Tuy nhiên,
tần SFN quốc gia hạn chế khả năng cho các đài truyền hình để cung cấp vùng và địa phương
dịch vụ. Mức độ đầy đủ của việc đạt được khả năng mang lại lợi ích của tiêu chuẩn DVB-T sẽ không
được biết đến cho đến kinh nghiệm tiếp tục được mua lại.
Status (phi công, công bố ra mắt)
Hiện nay, Vương quốc Anh và Phần Lan đã công bố kế hoạch ra mắt HDTV
dịch vụ trên nền tảng mặt đất bằng cách sử dụng DVB-T2 đặc điểm kỹ thuật. Thử nghiệm DVB-T2
là một trong hai được tiến hành hoặc đã được hoàn thành vào Phần Lan, Đức, Ý, Tây Ban Nha,
Thụy Điển, và Vương quốc Anh.
Ở Anh, những điều truyền thông Ofcom đã quyết định
phân bổ một trong sáu rạp DTT của nó (Multiplex B) trong băng tần UHF cho
việc cung cấp các dịch vụ HD sử dụng các đặc điểm kỹ thuật DVB-T2 trong sự kết hợp với
MPEG-4 AVC công nghệ nén. Nó đã được phân bổ 4 HD chương trình truyền hình
khe dịch vụ cho các đài truyền hình với các dịch vụ trên analogue hiện trên cạn
nền tảng truyền hình (BBC, ITV, Channel 4 / S4C, và Năm).
Việc phát hành của Multiplex B là có thể do sự tăng cường năng lực có sẵn trong
khác DTT rạp sau khi hoàn thành analog switch-off. Các dịch vụ SD
trong Multiplex B sẽ được chuyển giao cho các rạp khác nên không có chương trình SD
dịch vụ sẽ cần phải hy sinh. Kết quả là, sự ra mắt của dịch vụ HD sử dụng
DVB-T2 sẽ tương ứng với lịch cho analogue switch-off. Như một định
8