DIGITALE TERRESTREDIGITALE TERRESTRE

Non Solo TelevisioneNon Solo TelevisioneParte.1Parte.1

a cura di: Vincenzo Servodidio

Il Sistema TelevisivoIl Sistema Televisivo

■ DDalla sua nascita, il Sistema Televisivo si basa alla sua nascita, il Sistema Televisivo si basa sulla conversione di un’immagine reale in un sulla conversione di un’immagine reale in un equivalente “segnale elettrico” definito “VIDEO”.equivalente “segnale elettrico” definito “VIDEO”.

■ VVIDEO = somma delle componenti: Luminosità, IDEO = somma delle componenti: Luminosità, Colore, Cancellazione, SincronismiColore, Cancellazione, Sincronismi

Il Sistema Televisivo AnalogicoIl Sistema Televisivo Analogico

■ IIl sistema televisivo analogico si basa su:l sistema televisivo analogico si basa su:• Generazione del “segnale TV” composto da Generazione del “segnale TV” composto da

VIDEO e dalla colonna sonora AUDIOVIDEO e dalla colonna sonora AUDIO

• Trasmissione a distanza sfruttando le onde Trasmissione a distanza sfruttando le onde “hertziane” ovvero “via etere”“hertziane” ovvero “via etere”• Ricezione con appositi apparecchi ricevitori Ricezione con appositi apparecchi ricevitori “TELEVISORI” che ricreano le immagini e i suoni“TELEVISORI” che ricreano le immagini e i suoni

Schema di unmodulatore TV

Limiti del Sistema TV AnalogicoLimiti del Sistema TV Analogico

■ Il sistema TV analogico è:Il sistema TV analogico è:• MonodirezionaleMonodirezionale• Influenzabile dalle Influenzabile dalle riflessioniriflessioni e dal e dal rumorerumore• La modalità di trasmissione è differente da Paese a La modalità di trasmissione è differente da Paese a

Paese (norme Paese (norme A, B, D, G, I, L, M) e con differenti ) e con differenti standard di colore (PAL, SECAM, NTSC)standard di colore (PAL, SECAM, NTSC)

• Dopo il “Televideo” non permette altre evoluzioniDopo il “Televideo” non permette altre evoluzioni

B/G Riflessione Attenuazione di tratta

Evoluzione del Sistema TVEvoluzione del Sistema TV■ A A partire dal 1993 venne istituito il partire dal 1993 venne istituito il

consorzio DVB che oggi raduna 260 consorzio DVB che oggi raduna 260 soggetti tra broadcaster, costruttori, soggetti tra broadcaster, costruttori, operatori di rete, sviluppatori di operatori di rete, sviluppatori di software e altri... provenienti da 35 software e altri... provenienti da 35 paesi.paesi.

■ Il suo compito è stato: realizzare un nuovo standard televisivo “mondiale”, basato su tecniche digitali, per realizzare la “convergenza delle tecnologie di comunicazione”

Digitalizzazione TVDigitalizzazione TV

■ IIl sistema DVB si basa sulla digitalizzazione l sistema DVB si basa sulla digitalizzazione dei segnali audio e video.dei segnali audio e video.

La Codifica NumericaLa Codifica Numerica■ Nel sistema DVB i segnali video e audio Nel sistema DVB i segnali video e audio

digitalizzati vengono “compressi” per digitalizzati vengono “compressi” per ottimizzare le risorse di trasmissione.ottimizzare le risorse di trasmissione.

Compressione MPEGCompressione MPEG■ GGrazie alla Codifica Numerica è possibile ridurre razie alla Codifica Numerica è possibile ridurre

notevolmente il flusso dei dati:notevolmente il flusso dei dati:da da 166 Mb/s166 Mb/s (video digitale non compresso) (video digitale non compresso)

a a 2 ÷ 10 Mb/s2 ÷ 10 Mb/s (video digitale compresso MPEG2) (video digitale compresso MPEG2)

Trasmissione del segnale DVBTrasmissione del segnale DVB

• La codifica numerica (di sorgente) genera i dati di più La codifica numerica (di sorgente) genera i dati di più programmi TV, Radio, Audio e servizi annessi.programmi TV, Radio, Audio e servizi annessi.

• La Codifica di Canale aggiunge ciò che serve per la La Codifica di Canale aggiunge ciò che serve per la correzione degli erroricorrezione degli errori

TV Digitale “Universale”TV Digitale “Universale” Il sistema DVB permette di uniformare i Il sistema DVB permette di uniformare i

diversi standard televisivi analogici.diversi standard televisivi analogici.

Il sistemaIl sistema DVBDVB Il sistema DVB è:Il sistema DVB è:

– Impiego di una stessa frequenza per Impiego di una stessa frequenza per trasmettere più programmi tvtrasmettere più programmi tv

– Migliore qualità complessiva delle immagini Migliore qualità complessiva delle immagini e dei suoni (qualità DVD)e dei suoni (qualità DVD)

– Interoperabilità tra diversi sistemi di Interoperabilità tra diversi sistemi di trasmissione SAT-DTT-CATVtrasmissione SAT-DTT-CATV

– Servizi dati aggiuntivi (free e pay) Servizi dati aggiuntivi (free e pay) interattiviinterattivi

Non solo televisioneNon solo televisione Il sistema DVB permette di usare i canali di Il sistema DVB permette di usare i canali di

trasmissione finora usati per le trasmissioni trasmissione finora usati per le trasmissioni tv analogiche per trasmettere anche dati e tv analogiche per trasmettere anche dati e servizi digitali aggiuntiviservizi digitali aggiuntivi

TV terrestre da Analogico a DigitaleTV terrestre da Analogico a Digitale  TV analogica terrestre TV digitale terrestreStandard di trasmissione/ricezione PAL DVB-T

Frequenze operative Da 40 a 862 MHz Da 40 a 862 MHzLarghezza di banda del canale 7/8 MHz (VHF/UHF) 7/8 MHz (VHF/UHF)Modulazione AM-TV COFDMN° programmi TV per canale 1 4/6 (dipende dalla qualità delle immagini)

Formato immagini video CVBS videocomposito MPEG-2Formato suoni audio Audio analogico MPEG-1 layer 2

Ricevitore necessarioTelevisore PAL, Videoregistratore PAL

Decoder DTT (con uscita analogica PAL nella fase transitoria)Televisori con decoder DTT

Tipo di antenna ricevente fissa Yagi, Log-periodica, a pannello Yagi, Log-periodica, a pannello

Ricezione portatileLa qualità delle immagini dipende dalla posizione dell’antenna a stilo ed è influenzata dalle persone che si muovono nell’ambiente.

La qualità delle immagini è costante se l’intensità del segnale è sopra la soglia di ricezione del decoder.

Ricezione mobilePraticamente impossibile per la continua variazione della qualità di immagini e suoni.

La qualità è costante se l’intensità del segnale pur variando rimane sopra la soglia di ricezione del decoder. Si può degradare solamente se i cammini multipli e le riflessioni di ambiente creano ritardi che cadono fuori dall’intervallo di guardia.

Collegamento Telefonico No Si (servizi interattivi) No (free-tv)

Spettri TV terrestreSpettri TV terrestre■ DDifferenze tra segnali AM-TV e DTTifferenze tra segnali AM-TV e DTT

TV digitale SAT e DTTTV digitale SAT e DTT  TV digitale via satellite TV digitale via terrestreStandard di trasmissione/ricezione DVB-S DVB-T

Antenna ricevente Parabolica Yagi / log-periodica / a pannello

Frequenze operative Da 950 a 2150 MHz Da 40 a 862 MHzLarghezza di banda del canale 27/33/36 MHz 7/8 MHz (VHF/UHF)

Modulazione digitale QPSK COFDM

N° programmi TV per canale 8/10 4/6 (secondo la qualità)

Formato immagini video MPEG-2 MPEG-2

Formato suoni audio MPEG-1 layer 2 MPEG-1 layer 2

Influenza da parte di ostacoliOscuramento del segnale se si interpone qualunque tipo di ostacolo, ci deve essere la vista ottica tra satellite e antenna ricevente

Ci può anche non essere vista ottica tra il trasmettitore e l’antenna ricevente. Si può avere una buona ricezione anche in presenza di ostacoli e di riflessioni. Se il segnale ha una potenza adeguata.

Ricezione portatile È possibile solo se l’antenna rimane orientata stabilmente.

È possibile anche se l’antenna si muove

Ricezione mobileMolto difficile, su navi e imbarcazioni ci sono sistemi complessi che permettono di mantenere l’antenna puntata sul satellite anche con il movimento del mare.

Possibile a qualunque velocità di spostamento nelle zone servite da segnali DTT di potenza adeguata.

Collegamento telefonico Si (pay-tv) No (free-tv) Si (servizi interattivi) No (free-tv)

MUX DTTMUX DTTUn canale DTT trasporta un Un canale DTT trasporta un

flusso di dati TS formato flusso di dati TS formato da :da :

• n.. Programmi PSn.. Programmi PS• Accesso Condizionato Accesso Condizionato

CACA• Applicazioni Interattive Applicazioni Interattive

MHPMHP• Tabelle canali NITTabelle canali NIT• Informazioni sui servizi Informazioni sui servizi

del network SIdel network SI• Guida ai programmi EPGGuida ai programmi EPG

■ IIl DVB cercò un sistema per trasmettere l DVB cercò un sistema per trasmettere via etere il segnale TS, in grado di via etere il segnale TS, in grado di soddisfare i seguenti requisiti:soddisfare i seguenti requisiti:

CompatibilitàCompatibilità con la canalizzazione prevista dagli standard televisivi con la canalizzazione prevista dagli standard televisivi esistenti (in Italia B e G)esistenti (in Italia B e G)

RobustezzaRobustezza del sistema rispetto ai fenomeni multi cammino tipici della del sistema rispetto ai fenomeni multi cammino tipici della propagazione terrestre (riflessioni, percorsi multipli)propagazione terrestre (riflessioni, percorsi multipli)

Ricezione fissaRicezione fissa - Possibilità di ricezione delle trasmissione da postazioni - Possibilità di ricezione delle trasmissione da postazioni fisse con i normali sistemi riceventi (antenne fisse)fisse con i normali sistemi riceventi (antenne fisse)

Ricezione portatileRicezione portatile - Possibilità di ricezione delle trasmissione da - Possibilità di ricezione delle trasmissione da posizioni fisse anche con terminali portatili dotati di antenne omni posizioni fisse anche con terminali portatili dotati di antenne omni direzionali (tv-decoder portatili)direzionali (tv-decoder portatili)

IsofrequenzaIsofrequenza - Possibilità di diffusione del segnale tramite reti a singola - Possibilità di diffusione del segnale tramite reti a singola frequenza (isofrequenza o isocanale) SFN “Single Frequency frequenza (isofrequenza o isocanale) SFN “Single Frequency Network (per sfruttare meglio la risorsa radio)Network (per sfruttare meglio la risorsa radio)

InteroperabilitàInteroperabilità - Maggior compatibilità possibile con gli altri sistemi per - Maggior compatibilità possibile con gli altri sistemi per la diffusione di segnali TV digitali (cavo e satellite)la diffusione di segnali TV digitali (cavo e satellite)

Il sistema DVB-TIl sistema DVB-T■ Nacque così il sistema Nacque così il sistema DVB-TDVB-T che si basa che si basa

sulla sulla codifica di canale multiportantecodifica di canale multiportante..

HP per servizi principali

LP per servizi a bassa risoluzione o secondari

Modulazione COFDMModulazione COFDM■ La codifica di canale di un segnale DTT La codifica di canale di un segnale DTT

avviene con la modulazione digitale avviene con la modulazione digitale COFDMCOFDM

Schema COFDMSchema COFDM■ LLa modulazione COFDM si basa sulla a modulazione COFDM si basa sulla

generazione di più portanti sfasate tra loro di generazione di più portanti sfasate tra loro di 90° e distanziate di 1116 Hz 90° e distanziate di 1116 Hz (UHF 8MHz 8k)(UHF 8MHz 8k) o o 976 Hz 976 Hz (VHF 7MHz 8k)(VHF 7MHz 8k)

Trasmissione COFDMTrasmissione COFDM

IIl flusso di dati TS viene suddiviso tra le l flusso di dati TS viene suddiviso tra le diverse portanti che nello stesso istante di diverse portanti che nello stesso istante di tempo trasmettono un intero simbolotempo trasmettono un intero simbolo

Modi di trasmissione DVB-TModi di trasmissione DVB-T■ Vi sono due modalità di trasmissione Vi sono due modalità di trasmissione

DVB-T che si differenziano per il DVB-T che si differenziano per il numero di portantinumero di portanti impiegate per ogni impiegate per ogni simbolo:simbolo:

2k (2000 portanti)

8k (8000 portanti)

2K e 8k2K e 8k Principali differenze tra le due modalità di Principali differenze tra le due modalità di

trasmissione DVB-Ttrasmissione DVB-T

dalla specifica ETSI EN 300 744

Parametro Sistema 8K Sistema 2K

Numero totale portanti per ogni simbolo 6.817 1.705

Portanti usate dal sistema 769 193

Portanti usate per i dati utili (programmi e servizi)

6.048 1.512

Portanti pilota 701 176

Portanti per informazioni TPS 68 17

Durata utile del simbolo (7 MHz / 8 MHz) 1024 / 896 µs 256 / 224µs

Spaziatura fra le portanti (7 MHz / 8 MHz) 976 / 1116 Hz 3906 / 4464 Hz

Banda occupata dal segnale nel canale da 7 MHz / 8 MHz

6,66 / 7,61 MHz 6,66 / 7,61 MHz

Struttura COFDMStruttura COFDM Le informazioni sono suddivise in “frame” da Le informazioni sono suddivise in “frame” da

68 simboli.68 simboli. Ogni simbolo viene trasmesso nell’unità di Ogni simbolo viene trasmesso nell’unità di

tempo tempo TsTs formata dalla durata di un simbolo formata dalla durata di un simbolo TuTu e un intervallo di guardia e un intervallo di guardia ∆∆

Modulazione delle portantiModulazione delle portanti■ Ogni portante può essere modulata dai dati a Ogni portante può essere modulata dai dati a

lei assegnati in tre possibili modi:lei assegnati in tre possibili modi:QPSK - 16 QAM - 64QAMQPSK - 16 QAM - 64QAM

Il broadcaster decide quale modulazione usare Il broadcaster decide quale modulazione usare in base al servizio che vuole fornirein base al servizio che vuole fornire

■ Per le trasmissioni DTT attuali viene preferita la Per le trasmissioni DTT attuali viene preferita la modulazione 64 QAM che è un buon compromesso modulazione 64 QAM che è un buon compromesso tra capacità trasmissiva ottenibile e distanza copertatra capacità trasmissiva ottenibile e distanza coperta

Protezione del canale DVB-TProtezione del canale DVB-T■ Si usano due metodi:Si usano due metodi:

– Intervallo di guardia - Codice di protezioneIntervallo di guardia - Codice di protezione■ L’L’intervallo di guardiaintervallo di guardia permette di permette di

evitare gli effetti delle riflessionievitare gli effetti delle riflessioni– 1/4, 1/8, 1/16, 1/321/4, 1/8, 1/16, 1/32

■ Il Il codice di protezionecodice di protezione (FEC) permette (FEC) permette di ridurre gli errori di ricezione inserendo di ridurre gli errori di ricezione inserendo 1 bit di ridondanza ogni 2, 3, 4, 6, 8 bit 1 bit di ridondanza ogni 2, 3, 4, 6, 8 bit di informazionedi informazione– 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/81/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8

Configurazioni di trasmissioneConfigurazioni di trasmissione■ LLe diverse combinazioni tra:e diverse combinazioni tra:Modulazione, FEC e Intervallo di GuardiaModulazione, FEC e Intervallo di Guardia

permettono di privilegiare maggiormente la permettono di privilegiare maggiormente la capacità trasmissivacapacità trasmissiva o la o la distanza copertadistanza coperta nelle diverse condizioni di ricezione:nelle diverse condizioni di ricezione:

Fissa Fissa ee Portatile Portatile

Nota: Per le applicazioni mobili subentrano altri fattoriNota: Per le applicazioni mobili subentrano altri fattori

Bit rate e C/N ottenibiliBit rate e C/N ottenibiliModulazione C.protezio

neC/N (dB) alle diverse condizioni di ricezione Intervallo di guardia e velocità di

trasmissione utile (Mbit/s)

Ideale (nota1) Fissa (nota2) Portatile(nota3)

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

QPSK

1/2 3,7 4,1 5,9 4,98 5,53 5,85 6,03

2/3 5,5 6,2 8,9 6,65 3,37 7,82 8,05

3/4 6,5 7,5 11,2 7,45 8,28 8,8 9,05

5/6 7,5 8,5 13,6 8.3 9,22 9,76 10,05

7/8 8,3 9,2 16,8 8,7 9,68 10,25 10,56

16QAM 

1/2 9,4 10,1 11,7 9,95 11,06 11,71 12,06

2/3 11,7 12,1 14,7 13,27 14,75 15,61 16,09

3/4 13 13,5 17,2 14,93 16,59 17,56 18,10

5/6 14 14,9 19,8 16,59 18,43 19,52 20,11

7/8 14,5 15,5 23,3 17,42 19,35 20,49 21,11

64QAM

1/2 15 15,2 16,5 14,93 16,59 17,56 18,10

2/3 17 17,6 19,8 19,91 22,12 23,43 24,13

3/4 18,5 19,1 22,2 22,39 24,88 26,35 27,14

5/6 20 20,5 25,8 24,88 27,65 29,27 30,16

7/8 20,8 21,5 28,4 26,16 29,03 30,74 31,67

Maggiore distanzaPiù rumore

Maggiore capacitàBit-Rate più elevato

Parametri di trasmissioneParametri di trasmissione■ UUn canale DTT ha i seguenti parametri di n canale DTT ha i seguenti parametri di

trasmissione:trasmissione:– Modo: 2K – 8KModo: 2K – 8K– Modulazione: QPSK – 16QAM – 64QAMModulazione: QPSK – 16QAM – 64QAM– Intervallo di guardia: 1/4, 1/8, 1/16, 1/32Intervallo di guardia: 1/4, 1/8, 1/16, 1/32– Codice di protezione: 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8Codice di protezione: 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8

■ Attualmente vengono utilizzati i parametriAttualmente vengono utilizzati i parametri– 8 k – 64QAM – 1/32 – 2/38 k – 64QAM – 1/32 – 2/3

■ Ottenendo un bit rate utile di:Ottenendo un bit rate utile di:– 24 Mbit/s (UHF 8 MHz), 21 Mbit/s (VHF 7 MHz)24 Mbit/s (UHF 8 MHz), 21 Mbit/s (VHF 7 MHz)

■ Suddivisibili tra programmi tv, radio, EPG e servizi Suddivisibili tra programmi tv, radio, EPG e servizi interattiviinterattivi

Tipi di rete DTTTipi di rete DTT■ Una rete di diffusione di canali DTT può Una rete di diffusione di canali DTT può

avere le seguenti configurazioniavere le seguenti configurazioniSFNSFN “Single Frequency Network” “Single Frequency Network”MFNMFN “Multi Frequency Network” “Multi Frequency Network” KK––SFNSFN = Ibrida MFN e SFN = Ibrida MFN e SFN

Diffusione DVB-TDiffusione DVB-T