Los expertos vienen y hacen tres preguntas sobre la televisión digital

El rendimiento superior de los sistemas de transmisión de televisión digital proviene principalmente de los métodos de codificación de canales y modulación de señales. El entorno de la red de televisión por satélite y por cable está muy cerca del modelo de ruido blanco ideal, y generalmente se diseñan excelentes métodos de codificación de canales y modulación de señal para el modelo de ruido blanco. Dicha codificación y modulación de canales se puede utilizar bien en aplicaciones de transmisión por satélite y por cable. , el rendimiento del sistema puede acercarse al valor teórico. Obviamente, el entorno de radiodifusión terrestre no es un modelo de ruido blanco, y ninguna tecnología de modulación de codificación de canales puede utilizarse de manera óptima en el entorno de radiodifusión terrestre. Los sistemas existentes en Estados Unidos y Europa reflejan esta característica: en el entorno de ruido blanco del laboratorio, ambos sistemas se acercan a los valores teóricos, pero una vez en el entorno de transmisión terrestre real, el rendimiento de ambos sistemas se deteriora significativamente. Aunque el sistema americano es superior al sistema europeo en términos de rendimiento de ruido blanco, el sistema americano no tiene en cuenta el entorno severo de trayectos múltiples ni los fenómenos de desvanecimiento, y su capacidad para recibir señales de transmisión terrestre reales es más débil que la del sistema europeo. De hecho, la codificación con ganancia en condiciones de ruido blanco en el sistema existente no sólo no ayuda a mejorar el rendimiento en el entorno real, sino que también agrava el deterioro del rendimiento del sistema. Las características del canal de la radiodifusión terrestre cambian drásticamente, la amplitud de la señal y los cambios de fase, el retardo de trayectos múltiples y la velocidad de cambio de amplitud son mucho más complejos que los de los canales de satélite y de cable. El área en la que el sistema puede funcionar de manera estable es limitada y las capacidades de procesamiento de señales del sistema, especialmente la velocidad de procesamiento y la estabilidad, son estrictas. Además, se requiere que la transmisión terrestre sea compatible con la transmisión de televisión analógica existente. La transmisión no lineal de alta potencia intensificará la interferencia entre canales adyacentes. Si los diversos enlaces de protección de codificación de corrección de errores del sistema no pueden funcionar bien en coordinación, el rendimiento de cada uno de ellos. parte se verá comprometida. Mantenerse mutuamente bajo control hace que el sistema esté siempre en un estado inestable. Por lo tanto, en las duras condiciones de los canales de transmisión terrestre variables, cómo adoptar un estándar de sistema de transmisión de transmisión terrestre de TV digital con un fuerte funcionamiento adaptativo de cada función es una cuestión en la que todos nuestros técnicos de radio y televisión piensan. El siguiente es un resumen. TV digital extranjera Tres tipos de rendimiento de transmisión e implementación de sistemas de radiodifusión terrestre Discusión sobre el diseño principal del sistema, tecnología antiinterferencias por trayectos múltiples, espectro, formulación estándar, utilización eficiente del espectro, transmisión de datos, recepción fija estable y capacidades de recepción móvil. .

2. Estándares de sistemas de transmisión de televisión digital terrestre

Actualmente, existen tres conjuntos de estándares internacionales de sistemas de transmisión terrestre en el mundo: la codificación reticular desarrollada por el Comité de Sistemas de Televisión Avanzados (ATSC). ) en los Estados Unidos en 1996 La banda lateral residual de ocho niveles (8-VSB) es: ATSC 8-VSB La radiodifusión terrestre de vídeo digital (DVB-T) propuesta en Europa en 1997 utiliza multiplexación por división de frecuencia ortogonal codificada (COFDM), que es : DVB-T COFDM; La radiodifusión digital de servicios integrados (ISDB-T) propuesta por Japón en 1999 utiliza multiplexación por división de frecuencia ortogonal (OFDM), a saber: ISDB-T OFDM. El diseño del sistema de estos tres estándares del sistema estaba técnicamente limitado a la dirección del diseño, el entorno de uso, el nivel técnico y las capacidades de soporte de hardware en ese momento, y no se dio cuenta del potencial del sistema.

1. Sistema americano ATSC 8-VSB

El sistema americano ATSC 8VSB está diseñado para transmitir vídeo y audio (HDTV) de alta calidad y datos auxiliares en un único canal de 6MHz. Sistemas de distribución de radiodifusión terrestre. Puede transmitir de forma fiable datos de 19,4 Mbit/s a 6 MHz utilizando modulación 8VSB. El "Modo de transmisión simultánea terrestre" 8-VSB es inmune a las interferencias NTSC Para la transmisión terrestre, el diseño de este sistema permite la asignación de un transmisor digital adicional con una cobertura comparable a un transmisor NTSC existente y en términos de cobertura regional y poblacional. sobre los programas NTSC existentes. Esta capacidad se logra mediante una cuidadosa selección de las características de emisión de RF del sistema, proporcionando una variedad de calidades de imagen a través de 18 formatos de video. Las empresas basadas en datos tienen un enorme potencial al aprovechar las capacidades de transmisión de datos del sistema. El sistema proporciona una recepción fija.

El sistema 8-VSB agrega una señal piloto de 0,3 dB para ayudar a la recuperación de la portadora; y agrega una señal de sincronización de segmento para la sincronización del sistema 8-VSB y medidas de protección de corrección de errores de codificación del canal de reloj.

Este diseño permite que el sistema americano tenga un umbral de ruido bajo (valor teórico ≈ 14,9 dB), una gran capacidad de transmisión (tasa de bits de datos útiles fija de 19,4 Mb/S) y las principales ventajas técnicas de realizar un flujo de datos en serie MPEG-2Packet de 188 bits (sincronización de 1 bit). + 187 bits). Pero hay una serie de problemas con el sistema estadounidense. Lo más importante es abordar la dificultad del multitrayecto dinámico fuerte: cuando se produzcan fuertes cambios (fase) de multitrayecto en el futuro cercano, la señal piloto se verá gravemente afectada, lo que dificultará la recuperación de la portadora. Al mismo tiempo, el rendimiento del ecualizador disminuirá drásticamente cuando la portadora no se restablezca con precisión; aunque el sistema utiliza una secuencia de entrenamiento, las dos secuencias de entrenamiento están separadas por 24 milisegundos y los cambios rápidos en rutas múltiples durante este período no se pueden realizar. seguimiento Aunque el sistema de EE. UU. utiliza datos al mismo tiempo, la retroalimentación de decisión "DFE" utiliza la señal de error generada por los propios datos para realizar un seguimiento de múltiples rutas que cambian rápidamente. Sin embargo, DFE requiere que el canal esté ecualizado hasta cierto punto (decisiones de error). menos del 10%) para funcionar correctamente en rutas múltiples fuertes, el sistema es inestable. Por lo tanto, las ideas de diseño originales, la ubicación del piloto, la estructura de datos, etc. del sistema de EE. UU. hacen que el sistema no pueda manejar eficazmente múltiples trayectos múltiples y múltiples trayectos dinámicos que cambian rápidamente, lo que da como resultado una recepción fija inestable en algunos entornos y la incapacidad de soportar la recepción móvil. . Además, el sistema estadounidense utiliza un filtro de peine cuando se trata de transmisión simultánea de televisión analógica. Cuando el filtro de peine está activado, el umbral del sistema aumenta en 3 dB, y si está activado o no es un cambio difícil después de pasar la evaluación. En la práctica, esta solución no solo hará que el interruptor salte hacia adelante y hacia atrás debido a la influencia del ruido o cambios de trayectorias múltiples, lo que hará que el sistema funcione de manera inestable, sino que también afectará el trabajo de la decodificación y el ecualizador de la red del sistema debido a la cantidad de niveles y entrelazado de 12 vías que introduce. El sistema de transmisión ATSC 8-VSB tiene una mejor relación portadora-ruido y puede funcionar con una relación portadora-ruido más baja. Sin embargo, para resistir la interferencia de sincronización NTSC, el sistema agrega un filtro de peine al receptor. sacrifica alrededor de 3,5 dB de rendimiento de la relación portadora-ruido; para combatir la selectividad de frecuencia causada por los efectos de trayectoria múltiple, el método de transmisión 8VSB utiliza un ecualizador para eliminar los ecos, pero es muy sensible a los cambios de retardo del eco; y es una transmisión digital de tasa de código fija. El sistema utiliza tecnología de modulación de portadora única y no admite recepción móvil.

2. Sistema europeo DVB-T COFDM

El sistema europeo DVB-T COFDM es un estándar de sistema de radiodifusión de televisión digital terrestre dentro de una serie de estándares desarrollados por European Digital Television Broadcasting (DVB). ). DVB-T es el sistema DVB más complejo de la serie de estándares. Utilizando la multiplexación de flujo de bits de transmisión MPEG-2, el sistema de corrección de errores directos Reed-Solomon (RS) utiliza modulación COFDM para dividir los bits de transmisión en miles de subportadoras de baja velocidad de bits, utilizando 1705 portadoras ("2K") o 6817 portadoras ("8K"). ") modo. El modo "2K" se utiliza para redes normales y el modo "8K" se utiliza para redes de frecuencia única grandes y pequeñas (los sistemas SFN "2K" y "8K" son compatibles). El sistema europeo coloca una gran cantidad de señales piloto, intercaladas con los datos, y se transmiten a una potencia 3dB superior a los datos. Estas señales piloto sirven para múltiples propósitos, completando la sincronización del sistema, la recuperación de la portadora, el ajuste del reloj y la estimación del canal. Dado que hay una gran cantidad de señales piloto y están dispersas en los datos, los cambios en las características del canal se pueden descubrir y estimar de manera oportuna. Para reducir aún más la interferencia entre símbolos causada por trayectos múltiples, el sistema europeo utiliza la tecnología de "intervalo de guardia", es decir, agrega una cierta longitud de valores repetidos al final de cada símbolo (bloque) para resistir la influencia. de multitrayectoria. Se puede considerar que una gran cantidad de tecnologías de inserción de señales piloto e intervalos de guardia son el núcleo técnico del sistema europeo. Son estas dos tecnologías las que permiten que el sistema europeo sea mejor que el ATSC 8 estadounidense en términos de resistencia a fuertes trayectos múltiples. y recepción dinámica multitrayecto y móvil -Sistema VSB. Además, el sistema europeo también combina parámetros como el número de portadoras, la duración del intervalo de guarda y el número de constelaciones de modulación para formar una variedad de modos de transmisión entre los que los usuarios pueden elegir. En realidad, sólo hay dos o tres modos de uso común, correspondientes a aplicaciones de recepción fija y recepción móvil. El sistema europeo también adolece de una serie de deficiencias. Primero, la pérdida de banda de frecuencia es grave: la señal piloto y el intervalo de guarda ocupan al menos aproximadamente el 14% del ancho de banda efectivo. Si se utiliza un intervalo de guarda grande, este valor excederá el 30%. La tasa de utilización de banda integral de la solución europea es entre un 6% y un 23% mayor que la de la solución VSB estadounidense. Por lo tanto, intercambiar el rendimiento anti-multitrayecto del sistema a expensas de reducir excesivamente la preciosa capacidad de transmisión del sistema obviamente no es un buen compromiso.

En segundo lugar, incluso si se coloca una gran cantidad de señales piloto, la estimación del canal aún es insuficiente: la señal piloto en COFDM es una señal de submuestreo, y COFDM utiliza procesamiento de señales en bloque (miles de puntos cada vez), lo cual es teóricamente imposible Describir el canal Las características con total precisión solo pueden dar un valor promedio aproximado. Esta es una de las razones por las que el sistema europeo nunca ha podido alcanzar el valor teórico (2-3 dB diferente del valor teórico). Por lo tanto, el sistema COFDM europeo existente no lo es. En realidad, el medio más eficaz para hacer frente a las rutas múltiples móviles. En tercer lugar, existen deficiencias evidentes en el rendimiento de los sistemas europeos en términos de profundidad de entrelazado, resistencia a las interferencias de ruido impulsivo y codificación de canales. Europa también enfatiza el uso del mismo módulo de codificación de canales en sus soluciones de transmisión terrestre, por cable y por satélite para garantizar la compatibilidad entre los tres. Debido a que el módulo de codificación de canales representa una pequeña proporción en la implementación del circuito, esta compatibilidad parcial impide que esto permita. utilización de otros métodos de codificación de canales más eficaces en sistemas de radiodifusión terrenal. Para la transmisión terrestre, este sistema transmite velocidades de transmisión seleccionables de 3,7 a 23,8 Mb/S dentro del espectro UHF existente que ha sido asignado para la transmisión de televisión analógica. Aunque el sistema fue desarrollado para canales de 8MHz, se puede utilizar con cualquier ancho de banda de canal (6, 7, 8MHz), simplemente cambie la capacidad de datos en consecuencia. La velocidad de bits neta efectiva transmitida dentro de un canal de 8MHz está en el rango de 4,98~31,67Mbit/s, dependiendo de la selección de los parámetros de codificación del canal, el tipo de modulación y el intervalo de guarda. El diseño permite que la tasa de código sea variable, lo que muestra su flexibilidad y proporciona múltiples tasas de código según la relación señal-ruido. El sistema DVB-T COFDM favorece la coexistencia de la televisión digital y analógica y muestra ventajas en la transmisión mixta con la televisión analógica actual. El diseño puede hacer frente a la interferencia de varios estándares analógicos sin optimización. Tiene la capacidad de resistir la distorsión multitrayectoria y muestra sus ventajas únicas en la recepción móvil. Su flexibilidad permite realizar experimentos de transmisión de acuerdo con entornos de trabajo y requisitos de servicio específicos. Es elogiado en Australia, América Latina, Hong Kong, etc.

3. Sistema ISDB-T OFDM de Japón

El sistema ISDB-T OFDM de "Servicios Integrados de Radiodifusión Digital" propuesto por Japón utiliza métodos de modulación OFDM y multiplexación de bits de transmisión MPEG-2, utilizando El método de codificación, modulación y transmisión son básicamente los mismos que los de DVB-T COFDM. Se puede decir que es un método europeo modificado. La diferencia es que se agregan recepción parcial y transmisión por capas en el aspecto de recepción, y la frecuencia completa de 6 MHz. La banda se divide en 13 subbandas cada una. La subbanda es de 432 KHz, y la del medio se utiliza para transmitir señales de audio, y la profundidad de entrelazado se alarga considerablemente (hasta 0,5 segundos. Aumentar la profundidad de entrelazado introducirá retrasos de). hasta varios cientos de milisegundos, lo que afecta la conversión de canales y los servicios bidireccionales. El concepto ISDB-T cubre varios servicios, por lo que el sistema tiene que afrontar diversos requisitos y un negocio puede ser diferente de otro. Por ejemplo, para programas HDTV, se requieren capacidades de transmisión de gran capacidad, mientras que para transmisión de claves, descargas de software, etc. en acceso condicional, se requiere alta efectividad (o confiabilidad de transmisión). Para integrar diferentes requisitos comerciales, el sistema proporciona esquemas opcionales de modulación y protección contra errores y combinaciones flexibles para satisfacer cada necesidad de estos servicios integrados.

Hay 13 segmentos de espectro OFDM en un canal terrestre, y el ancho de banda útil es 13×BW/14 MHz (para un canal de 6 MHz es 5,57 MHz, para un canal de 7 MHz es 6,50 MHz y para un canal de 6 MHz es 5,57 MHz, para un canal de 7 MHz es 6,50 MHz). canal terrestre de 8MHz es 7,43 MHz). El método de modulación utilizado por el sistema se llama Transmisión Segmentada en Banda (BST) OFDM, que consiste en un conjunto de bloques de frecuencia básicos idénticos llamados segmentos BST. El ancho de banda de cada segmento es BW/14 MHz, donde BW se refiere al ancho de banda del canal de televisión terrestre (6, 7 u 8 MHz, según la región). Por ejemplo, para un canal de 6 MHz, cada segmento ocupa 6/14 MHz = 428,6 KHz del espectro, y 7 segmentos equivalen a 6×7/14 MHz = 3 MHz.

Además de las características OFDM, BST-OFDM utiliza diferentes esquemas de modulación de portadora y velocidades de codificación de código interno para diferentes segmentos BST, proporcionando así características de transmisión jerárquicas. Cada segmento de datos tiene su propio esquema de protección contra errores (velocidad de codificación de código interno, profundidad de entrelazado de tiempo) y tipo de modulación (QPSK DQPSK, 16-QAM o 64QAM), por lo que cada segmento puede satisfacer diferentes necesidades comerciales.

Muchos segmentos pueden combinarse de manera flexible para brindar servicios de banda ancha como HDTV. La transmisión jerárquica se puede lograr transmitiendo grupos de segmentos OFDM con diferentes parámetros. En un canal terrestre están disponibles tres capas de servicio (tres grupos de segmentos diferentes). Al utilizar un receptor de banda estrecha con un solo segmento OFDM, es posible recibir parte del programa en el canal de transmisión.

Aunque el sistema fue desarrollado y probado para canales de 6 MHz, se puede utilizar con cualquier ancho de banda de canal (X×BW/14 MHz), simplemente cambie la capacidad de datos en consecuencia. La velocidad de bits neta de cada segmento en el canal de 6MHz es 280,85~1787,28kbit/s. El rendimiento de datos para canales DTV de 5,57 MHz oscila entre 3,65 y 23,23 Mbit/s.

4. Comparación de tres sistemas de transmisión de televisión digital terrestre

ATSC 8-VSB, DVB-T COFDM e ISDB-T BST-OFDM bajo diferentes daños y condiciones de funcionamiento del sistema.

Desde el punto de vista de la modulación, OFDM y los esquemas de modulación de portadora única, como VSB y QAM, deben tener el mismo umbral C/N para canales de ruido blanco gaussiano aditivo (AWGN). La codificación de canal, la estimación de canal, los esquemas de ecualización y otras limitaciones de implementación (ruido de fase, ruido de cuantificación, distorsión de intermodulación), etc. conducen a diferentes umbrales de C/N.

La diferencia en la velocidad de datos y la definición del umbral, el umbral Eb/N0 en el canal AWGN, se muestra en la Tabla 2. Se seleccionan dos velocidades de codificación convolucional para DVB-T e ISDB-T, R=2/3 y 3/4, lo que mejora la velocidad de datos comparable al sistema ATSC. A partir de datos de pruebas consecutivas de RF, los sistemas ATSC actualmente tienen varios beneficios en dB en los canales AWGN. Una vez más cabe señalar que es posible realizar mejoras en todos los sistemas y que el canal AWGN puede no ser el mejor modelo de canal para DTTB, especialmente para recepción en interiores.

Debido a que los tres sistemas se pueden usar para diferentes anchos de banda de canal, como 6, 7 y 8MHz, sin cambiar el esquema de codificación del canal, el valor Eb/N0 del sistema generalmente es correcto para los 6, 7, y sistemas de transmisión terrestre de 8MHz,

3. Tecnología anti-interferencia de trayectoria múltiple

La recepción de trayectoria múltiple se refleja como imagen fantasma en la televisión analógica, el efecto de trayectoria múltiple invalidará por completo la recepción. . En la transmisión de televisión digital terrestre, el desvanecimiento selectivo de frecuencia causado por efectos de trayectos múltiples provocará interferencias entre códigos y producirá errores de bits. Por lo tanto, la transmisión de televisión digital terrestre debe adoptar tecnología antiinterferencias por trayectos múltiples. Existen tecnologías de ecualización adaptativa y multiplexación por división de frecuencia ortogonal. El algoritmo utilizado por el ecualizador adaptativo es el de mínimos cuadrados medios (LMS), basado en mínimos cuadrados (LS) y algoritmo de filtro transversal rápido:

K=-N,-1,0,1, …M

Encontrar el valor mínimo del error cuadrático medio permite que el ecualizador elimine la interferencia entre símbolos de manera más efectiva.

La tecnología de modulación de multiplexación por división de frecuencia ortogonal OFDM es solo un esquema de transmisión en paralelo. K subportadoras igualmente espaciadas se configuran en una banda de frecuencia designada. Cada portadora se modula digitalmente de forma individual. El símbolo se ampliará K veces, lo que constituye un método eficaz para resistir la interferencia multitrayectoria. Implementado agregando intervalo de guarda y nivel de referencia

En un intervalo de tiempo de símbolo, suponga que la señal OFDM de banda base se expresa como:

Donde M (n) representa la modulación del enésimo sub -Señal de canal, N es el número de canales de transmisión paralelos.

Para mejorar la capacidad de resistir la interferencia de trayectorias múltiples, se agrega un intervalo de protección, por lo que el ancho del símbolo se vuelve T = T5 + △ y el intervalo del canal permanece en el momento t, la señal OFDM es:

Después de pasar por un canal multitrayecto, se destruye la ortogonalidad entre subcanales. Supongamos que el número de rutas de transmisión con un retardo relativo menor que M1 y el número de rutas de transmisión que exceden es M2, entonces la salida de demodulación del canal K en el momento I es:

El primer término en la fórmula anterior es la señal útil. El segundo término es la interferencia entre canales, el tercer término es la interferencia entre símbolos y el cuarto término es el ruido blanco. Si el intervalo de guarda es lo suficientemente largo como para que la diferencia de tiempo relativa de trayectos múltiples sea menor que △, entonces no habrá interferencia entre códigos ni entre canales en la señal demodulada. (Cuando T=64-192us, △=20us, la interferencia multitrayecto existente en la radiodifusión terrestre puede eliminarse básicamente.

)

Sin embargo, la salida de señal útil anterior también se ve afectada por una interferencia multiplicativa. Es necesario insertar alternativamente una señal de nivel de referencia en cada subcanal para obtener la respuesta inversa del canal y realizar la amplitud. y corrección de fase en la señal recibida para eliminar múltiples interferencias. Además, la combinación de entrelazado de tiempo, entrelazado de frecuencia, tiempo de guarda y codificación ayuda a OFDM a mejorar su capacidad para resistir la interferencia de trayectos múltiples y puede utilizar eficazmente la energía de las señales de interferencia de trayectos múltiples.

El sistema de modulación OFDM utilizado en DVB-T e ISDB-T es altamente resistente a la distorsión multitrayecto y puede soportar ecos de hasta 0dB. En las zonas urbanas, cuando se utilizan antenas interiores o decodificadoras, a menudo se producen grandes ecos porque se bloquea el camino recto del transmisor. El intervalo de guarda puede eliminar completamente la interferencia entre símbolos a menos que el retardo del eco exceda el rango del intervalo de guarda. Independientemente, el desvanecimiento dentro de banda seguirá afectando la C/N requerida, especialmente cuando se utiliza modulación de orden superior en la portadora COFDM. Para resistir fuertes ecos de 0 dB, DVB-T e ISDB-T requieren una fuerte corrección de errores de código interno y buenos sistemas de estimación de canal, así como una C/N más alta. Cuando se utiliza un código convolucional R = 2/3, se requiere aproximadamente 6 dB más de potencia de señal para manejar un eco de 0 dB. De todos modos, parte del aumento de C/N puede compensarse con la potencia de la señal de eco. El equilibrio de estos requisitos dependerá de la tasa de bits elegida. La decodificación por decisión suave utilizando técnicas de eliminación puede mejorar significativamente el rendimiento.

Los intervalos de guarda en los sistemas DVB-T e ISDB-T se pueden utilizar para manejar la distorsión multitrayectoria avanzada o retardada. Esto es importante para que SFN (Red de Frecuencia Única) pueda funcionar. Los sistemas ATSC no pueden manejar preecos largos porque están diseñados para entornos MFN (red multifrecuencia) y generalmente no producen ecos previos largos en el caso de recepción fija en exteriores. Debido a que todos los transmisores en un área operan en la misma frecuencia y debido a cierta ganancia de la red debido a la mayor probabilidad de recibir señales de múltiples transmisores, SFN puede ahorrar significativamente los requisitos de espectro y potencia de transmisión.

4. Eficiencia espectral

Como esquema de modulación multiportadora, OFDM tiene una eficiencia espectral ligeramente mayor que un sistema de modulación de una sola portadora porque su espectro tiene una caída inicial muy rápida. Incluso sin el filtro de configuración del espectro de salida. Para un canal de 6MHz, el ancho de banda útil (3dB) del sistema DVB-T es de 5,7MHz (o 5,7/6 = 95%), y el del sistema ISDB-T es de 5,6MHz (o 13/14 = 93%) En comparación, el sistema ATSC tiene un ancho de banda útil de 5,38MHz (o 5,28/6 = 90%). Por lo tanto, la modulación OFDM tiene una ventaja de eficiencia espectral de hasta el 5%.

En cualquier caso, los intervalos de guarda utilizados para compensar la distorsión multitrayectoria en los sistemas DVB-T e ISDB-T, así como la inserción de pilotos dentro de banda para una estimación rápida del canal, reducirán la capacidad de datos. Por ejemplo, DVB-T ofrece una selección de intervalos de protección del sistema, que son 1/4, 1/8, 1/16 y 1/32 de la duración real del símbolo, lo que equivale a una reducción en la capacidad de datos del 20 %. , 11% y 6% respectivamente. 1/12 La inserción del piloto dentro de banda dará como resultado una pérdida de tasa de código del 8%. En general, el rendimiento de datos se reducirá en un 28 %, 19 %, 14 % y 11 % para diferentes intervalos de guardia. Restando la ventaja de eficiencia del ancho de banda del 5% mencionada anteriormente de los sistemas OFDM, las reducciones totales de la capacidad de datos de los sistemas DVB-T en relación con los sistemas ATSC son del 23%, 14%, 9% y 6% respectivamente. Esto significa que para un sistema de 6MHz, suponiendo el mismo esquema de modulación y codificación de canal (64QAM, R=2/3), el sistema DVB-T proporcionará códigos de datos de 14,9, 16,6, 17,6 y 18,1Mbit/s en el intervalo de guarda anterior. velocidad de relaciones; el sistema ISDB-T proporcionará velocidades de datos de 14,6, 16,4, 17,2 y 17,7 Mbit/s; la velocidad de código del sistema ATSC correspondiente se fija en 19,4 Mbit/s.

De hecho, los sistemas DVB-T e ISDB-T pueden adaptarse a varios transmisores, aumentando así la cobertura y mejorando la eficiencia espectral.

Basado en el entorno MFN (Red de Frecuencias Múltiples), las ventajas de DVB-T son: adecuado para entornos multitrayectos severos; entornos multitrayectos de movimiento rápido; recepción móvil de red de frecuencia única y posiciones de antena receptora no direccional; En un entorno SFN, muchos transmisores pueden cubrir un rango enorme utilizando la misma frecuencia (canal), lo que conducirá a ahorros generales en espectro y potencia de transmisión para los sistemas DVB-T e ISDB-T.

5. Formulación de estándares de transmisión de TV digital terrestre

El esquema de transmisión constituirá el contenido técnico básico del estándar de transmisión de TV digital terrestre de un país. Como país importante en producción y consumo de televisión, y como país en desarrollo que se está integrando a la integración económica global y enfrentando la competencia tecnológica global, nuestro país se ha dado cuenta de que dominar y poseer tecnologías clave y desarrollar de manera independiente importantes estándares de sistemas de televisión digital puede contribuir a nuestra economía traerá enormes espacios y oportunidades de desarrollo. Para ampliar el mercado mundial y obtener altos beneficios tecnológicos, los países industriales avanzados del mundo no han escatimado esfuerzos en los últimos años para recomendar a nuestro país la adopción de sus normas, apoyándose en su liderazgo tecnológico y base industrial. En particular, la recomendación se centra en los estándares de transmisión de radiodifusión terrestre de televisión digital, con la intención de utilizar este estándar del sistema para promover la plena adopción de toda su serie de estándares. En este sentido, debemos tener una comprensión plena y objetiva de la necesidad y viabilidad de investigar y formular soluciones de transmisión de forma independiente.

El sistema terrestre consta de estaciones transmisoras de televisión y estaciones de televisión. La cobertura de una sola estación es pequeña y debe actualizarse una por una. Además, las normas correspondientes en nuestro país aún están en estudio y llevará algún tiempo determinarlas. El período de transición para países como Estados Unidos y Japón después de la formulación de estándares digitales terrestres es de unos 10 años, y mi país es aún más lento. La televisión digital terrestre generalmente comienza en las grandes ciudades y áreas desarrolladas. Por ejemplo, en China, es más probable que comience en ciudades como Beijing, Shanghai y Shenzhen. El plan de desarrollo del "Décimo Plan Quinquenal" de radio, cine y televisión de mi país establece que la formulación de estándares de transmisión de transmisiones terrestres de televisión digital se completará en 2003 y se establecerá un banco de pruebas de televisión digital. Para 2005, las estaciones de radio y televisión de nivel provincial o superior realizarán básicamente la recopilación, edición y transmisión digitales, y el sistema nacional de radio y televisión básicamente realizará la interconexión en red. Para el año 2010 la producción, emisión, transmisión, lanzamiento y recepción de programas de radio y televisión estará básicamente digitalizada y para el año 2015 se completará la transición de lo analógico a lo digital.

La fuerza impulsora detrás de la promoción de la televisión digital terrestre en mi país es muy diferente a la de los países extranjeros. La mayoría de los hogares estadounidenses son casas de madera y están relativamente dispersos, y la televisión terrestre se centra principalmente en programas locales. La transmisión terrestre en nuestro país ya no es la única vía como cuando se desarrollaron la televisión en blanco y negro y en color. En la actualidad, los métodos de transmisión por satélite y por cable están muy maduros. La transmisión de televisión por cable es el método principal en las ciudades y la transmisión por satélite es el método principal en áreas remotas y rurales. La mayoría de los habitantes de las ciudades ya no reciben programación televisiva a través de antenas exteriores sino a través de la televisión por cable. Es difícil utilizar antenas interiores para llegar a los residentes en edificios de gran altura. Muchos edificios están protegidos o están orientados en la dirección incorrecta. Es muy inconveniente para los hogares que ya tienen televisión por cable exigir a los usuarios que utilicen antenas interiores para recibir un televisor de alta definición mientras reciben televisión por cable de definición estándar. Considere que el equipo necesario para transmitir HD por cable es exactamente el mismo que el de TV de definición normal. Por lo tanto, en el desarrollo de la televisión de alta definición, la importancia de la transmisión terrestre es completamente diferente a la de las primeras etapas del desarrollo de la televisión en blanco y negro y en color.

Cómo promover la televisión digital terrestre en China, qué formato utilizar, qué tipos de programas transmitir y qué tipo de orientación política se debe proporcionar son cuestiones que deben resolverse. China tiene sus propias condiciones nacionales, que son diferentes a las de Estados Unidos y Europa. ¿Cuáles son los beneficios de adoptar la transmisión de televisión digital terrestre? ¿Por qué Estados Unidos promueve la transmisión de televisión digital terrestre? La primera razón es ahorrar recursos de frecuencia. Al final de la transición de lo analógico a lo digital, la FCC de EE. UU. puede recuperar por completo la banda VHF y cobrar gradualmente las frecuencias de televisión. La segunda razón es activar la demanda del mercado de televisión digital estadounidense. El Reino Unido tiene razones similares para promover la DVB-T. Por tanto, el análisis de la televisión digital de China debe realizarse bajo dos condiciones diferentes. En primer lugar, no hay ningún cargo por la frecuencia de las estaciones de televisión ni tampoco regulaciones rígidas de cambio de tiempo limitado. Como China es un país en desarrollo, la televisión es la herramienta más importante para que la gente corriente se entretenga y obtenga información. El segundo es promover las industrias chinas, las más importantes de las cuales son la industria de la televisión, la industria de chips y la industria del software. En este momento, la fuerza impulsora de la radiodifusión de televisión digital terrestre proviene del mercado y de las políticas. La televisión digital terrestre no sólo debe poder alcanzar una recepción fija, sino también una recepción portátil y una recepción móvil.

Los programas son otro factor importante si los programas digitales son iguales a los analógicos, la calidad de visualización mejorará algo en comparación con la televisión por cable analógica original, pero no mucho. No es necesario que los usuarios gasten cientos de dólares en un decodificador para ver programas de casi la misma calidad. Algunas personas imaginan que es posible utilizar un mejor conjunto de programas para promocionar la televisión digital, pero si ya tienes un mejor conjunto de programas, una solución analógica que no requiera la compra de un decodificador puede tener mejores resultados económicos. beneficios y retornos más rápidos. La inversión en producción de programas utilizando soluciones digitales y la inversión en decodificadores pueden compensar por completo los beneficios económicos que aportan los buenos programas o, en otras palabras, pocas personas invertirán en un mercado tan poco claro. También se ha dicho que el mercado digital 16:9 ha recibido una buena respuesta en Europa, porque los beneficios que aporta al público la definición ordinaria 16:9 son demasiado insignificantes en comparación con las mejoras de estudio y los aumentos de precio de los receptores necesarios. Nuestro país ya cuenta con televisores de alta definición 16:9, que pronto entrarán al mercado. Se puede ver que la clave para el desarrollo de la televisión digital terrestre de China reside en la televisión de alta definición. La transmisión digital terrestre puede transmitir un conjunto completo de programas de televisión de alta definición en los canales de televisión analógicos ordinarios originales. La claridad se ha mejorado enormemente, la calidad del sonido se ha mejorado enormemente y puede ser un verdadero cine en casa. El precio de los televisores de alta definición que me preocupaba inicialmente se ha reducido mucho. Como punto de partida, ya existe una buena perspectiva de mercado.

Bajo la organización del gobierno, mi país ha llevado a cabo trabajos de investigación y desarrollo en tecnología de sistemas de televisión digital de alta definición durante casi diez años y ha desarrollado con éxito dos generaciones de transmisión terrestre de televisión digital de alta definición. prototipos de sistemas y realización de transmisiones en vivo. Gracias a los esfuerzos conjuntos de personal técnico de todos los ámbitos de la vida en la investigación científica, la radiodifusión y la industria, se han formado gradualmente una variedad de soluciones de implementación con tecnologías patentadas independientes, especialmente en la tecnología de transmisión terrestre de televisión digital. Por ejemplo, la Universidad de Tsinghua desarrolló de forma independiente el "Sistema de transmisión de radiodifusión de televisión multimedia digital terrestre DMB-T", que utiliza tecnología de modulación multifrecuencia OFDM para transmitir una velocidad de carga útil máxima de 33 Mb/s en un ancho de banda de 8 MHz. Sin materiales prefabricados extranjeros. se utilizan en todo el diseño del sistema. Cada paso del chip se diseña de forma independiente, logrando derechos de propiedad intelectual completamente independientes y tiene un gran potencial de mercado. En la actualidad, esta tecnología ha completado las etapas de simulación por computadora y verificación del prototipo FPGA, y ha ingresado a la patente. Aplicación y etapa práctica. El país también está organizando planes para realizar pruebas de rendimiento y comparar las soluciones de transmisión nacionales y extranjeras existentes. Sobre la base de la base de investigación existente y la velocidad de avance, es completamente posible para nuestro país, con el apoyo total de los departamentos gubernamentales en todos los niveles, formular un sistema único e independiente en un corto período de tiempo a través de pruebas, análisis y mejoras, y aunando las fortalezas de todos los expertos en derechos de propiedad intelectual para los estándares de transmisión de transmisión terrestre de televisión digital de China.

El ancho de banda actual del canal de transmisión de televisión de mi país es de 8 MHz, que es básicamente el mismo que el de Europa, pero diferente al de Estados Unidos y Japón. La asignación y planificación del espectro de los canales de transmisión terrestre de mi país es compleja y está determinada por el status quo político, cultural y económico de mi país. Sus programas de televisión digital y otras formas comerciales no son completamente consistentes con las necesidades de los países desarrollados. El esquema estándar de transmisión desarrollado en nuestro país debe esforzarse por cumplir con los siguientes requisitos técnicos: tratar de cumplir con los requisitos de la transmisión de televisión digital terrestre, el sistema tiene dos modos de funcionamiento principales: recepción fija y recepción móvil, y utilizar tecnología antiinterferencias por trayectos múltiples para Permitir que el sistema logre una recepción estable en entornos dinámicos y de trayectorias múltiples fuertes, al tiempo que mejora la eficiencia del espectro para garantizar la capacidad de transmisión de datos del sistema. Teniendo en cuenta que la radiodifusión digital terrestre y la radiodifusión por cable pueden constituir el principal mercado para la radiodifusión de televisión digital en mi país en el futuro, la solución de transmisión terrestre desarrollada debería hacer que su receptor sea fácilmente compatible con la solución de demodulación y decodificación de cable digital. Es decir, el sistema debería ser compatible con soluciones de cable digital. El sistema debe esforzarse por superar las deficiencias de los sistemas extranjeros mencionados anteriormente y formar su propia composición del sistema y estructura de datos. El sistema debe elaborar un plan de diseño para el chip receptor lo antes posible, y las empresas chinas deben ser las primeras en aplicarlo. solicitar una patente para la tecnología receptora y desarrollar con éxito una solución estándar.

VI.Conclusión

A través de la discusión y el análisis anteriores, se puede concluir que el sistema de transmisión terrestre de televisión digital puede lograr una utilización eficiente del espectro, una capacidad de transmisión de datos suficientemente grande y una conexión fija estable. Capacidades de recepción y recepción móvil. Para ahorrar ancho de banda de transmisión, los sistemas de transmisión de televisión digital deben utilizar tecnología de modulación y codificación de canales para mejorar la confiabilidad de la transmisión de modo que se puedan transmitir más bits (velocidad de datos) por banda de frecuencia Hz. El estándar que adoptamos debe ser un sistema de transmisión terrestre de televisión digital que pueda realizar de manera estable una transmisión de datos de gran capacidad en entornos de recepción fijos y móviles.

Sobre la base de las soluciones estándar extranjeras existentes, mi país está estudiando y formulando sus propios estándares de televisión digital. Ha acumulado una experiencia práctica considerable en el campo de la transmisión terrestre y tiene una buena base de investigación. Mientras sigamos haciendo esfuerzos incansables con el apoyo del gobierno y absorbamos la esencia de la tecnología moderna, es completamente posible formar una solución estándar de transmisión con tecnología avanzada y rendimiento superior. Esto tendrá un profundo impacto en el sano desarrollo de la industria de la televisión digital de mi país e incluso en todo el mercado de consumo electrónico.