sus ventajas y aplicaciones

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1 ISDB-T T Seminario Tecnologías de transmisión n del ISDB-T sus ventajas y aplicaciones 28 de Enero 2009 DiBEG,, JAPAN Hiroyuki FURUTA (NHK) 1

2 Contenido 1. Que es lo que se espera de las transmisión digital terrestre? Beneficios de la TDT (Transmisión digital terrestre) Requerimientos de la TDT 2. Sistema de transmisión ISDB-T Contenidos Tecnologías de transmisión Comparación de los 3 sistemas de TDT 3. Servicios en radiodifusión del ISDB-T HDTV / multi-canal SDTV Transmisión jerárquica & y servicio de One-seg Sistema de alerta de emergencias (EWBS) 4. Conclusiones 2

3 1. Que es lo que se espera en la TDT? Beneficios de la TDT Requerimientos de la TDT TDT (Transmisión digital terrestre) 3

4 Digitalización n de los servicios para radiodifusión ~ Beneficios de la TDT ~ Alta calidad Televisión de alta definición, sonido de calidad de CD, efecto Surround, Efectivo aprovechamiento del espectro de Frec. Servicios integrados en Television Servicios multimedia Servicio bi-direccional,, Inter-operabilidad, Conexión a internet, Compatibilidad con computadoras, Seguridad Protección de derechos de autor, Altas funcionalidades Guía electrónica de programación (EPG), Diversidad de información relacionada al programa, Noticias, clima, Data casting (Datos), Transmisión de servicios con operación amigable Transmisión de Closed Caption, Transmisión de datos adicionales, 4

5 Requerimientos para la TDT Servicio atractivo en la transmisión Alta calidad en TV y audio (HDTV, 5.1 surround) Acceso a información (Data, Internet) Robustez en contra de interferencias. Recepción móvil y portátil Servicio de TV a cualquier hora lugar. Utilización efectiva de la frecuencia Congestión en las frecuencias VHF/UHF OFDM, SFN (Rede de frecuencia única) Acelerar la sustitución Desarrollo de servicios móviles al mismo tiempo Compatibilidad con las normas internacionales 5

6 Soluciones técnicast Descripción Alta calidad Robustez Flexibilidad Efectivo aprovechamiento del espectro de frecuencia Solución técnica Eficiente fuente de codificación, Alta velocidad en transmisión de datos y codificación. OFDM, FEC, Interleave(Time & Frequency) Fuente de codificación flexible, multiplexación flexible. OFDM segmentado, transmisión jerárquica OFDM, Redes de frecuencia única ISDB-T reune todos los requisitos tecnicos OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) FEC (Forward Error Control) 6

7 2. Sistema de transmisión n ISDB-T Contenidos técnicos de ISDB-T Tecnologías de transmisión Comparación de 3 sistemas de DTTB TDT (Transmisión digital terrestre de TV) ISDB-T (Integrated Services Digital Broadcasting - Terrestrial) 7

8 ISDB-T T es... Que es ISDB-T T? Uno de los sistemas de TDT en el mundo Hay tres sistemas recomendados en el ITU-R BT1306. ISDB-T, DVB-T and ATSC El sistema mas flexible HDTV, multi-sdtv, EPG, data-casting, acceso a internet, recepción móvil, TV en el celular, etc. El sistema mas robusto OFDM, time-interleaving, etc. Resultados de la comparación técnica den Brasil comprobados. Desarrollado en Japón. 8

9 Contenidos del ISDB-T 6MHz 13 Segmentos Soporta 3 tipos de recepción en un canal Internet / Modem telefónico 12 segment Recepcion fija HDTV Estación de TV Enlace de comunicación Receptores en 1 segmento 12 o 1 segmentos el hogar Recepción Recepción portátil móvil Terminal portátil Receptor con sistema de diversidad de antenas Receptores en vehículos

10 Tecnologías clave para ISDB-T Para la robustez / recepción flexible OFDM Time-interleave (frequency & time interleave) Recepción interna Recepción móvil y portátil Para movilidad / portabilidad & flexibilidad Transmisión jerárquica OFDM segmentado HDTV / servicio multi-canal SDTV para recepción fija y móvil Servicio de One-seg para recepción portátil. Para un mejor aprovechamiento de los recursos de frecuencia Redes de frecuencia única (SFN) 10

11 Señal OFDM GI Señal OFDM en el dominio del tiempo = Duración del símbolo activo Símbolo OFDM Portadora 1 Portadora 2 Portadora k Señal de transmisión Señal OFDM en el dominio de la frecuencia f1 f = fk f1, f2, f3, fk Magnitud Espectro Frecuencia OFDM es Modulación multiportadora 5617 portadoras en un canal de tv de 6MHz (@mode3) Duración mayor de la longitud del símbolo comparado con un sistema de transmisión de una portadora Modulación contra el efecto multitrayectoria. Agregando un intervalo de guarda Modulación/demodulaciòn son procesados por IFFT/FFT. 11

12 Contenidos de la señal OFDM Robustez en contra de la interferencia multitrayectoria Una mayor duración de la longitud del símbolo en adición al intervalo de guarda En contra de ISI (interferencia inter-simbolo) e ICI (interferencia inter-portadora) Onda deseada GI Símbolo útil Onda no deseada Ventana FFT Tiempo 12

13 Frequency y time interleaving (1) Dominio del tiempo (Simbolos) Dominio de la Frec. (Portadoras) Señal OFDM En sistemas multiportadora se pueden adoptar los siguientes interleaving. (DVB-T) Frequency interleaving (Aleatorización de portadoras) Time interleaving (Aleatorización del símbolo) ISDB-T Frequency & Time interleaving (Aleatorización de portadoras y símbolo) Apropiado para interferencias multitrayectoria pero inefectivo en ruido de impulso y degradaciones. Apropiado en degradación e interferencias de impulso, pero inefectivo en interferencia multitrayectoria. Apropiado para todas cualquier interferencia. 13

14 Frequency y time interleaving (2) Frequency interleaving Frequency & Time interleaving Time interleaving Transmisión Interferencia multitrayectoria (Interferencia de frecuencia selectiva) De-interleave Atenuación plana y ruido de impulso dañadas Aleatorización de error en 2 dim. Apropiado para corrección de errores Viterbi y Reed-Solomon 14

15 Transmisión n jerárquica rquica ISDB-T adopto el sistema de transmisión jerárquica Por medio de FDM (frequency division multiplexing) de segmento La transmisión jerárquica se lleva a cabo cambiando los siguientes parámetros. Modulación : QPSK, 16QAM, 64QAM, (DQPSK) QPSK 16QAM 64QAM Mas robusta Mas capacidad Error de corrección : Velocidad del código de convolución (1/2-7/8) 1/2 2/3 3/4 5/6 7/8 Mas robusto Mas capacidad 15

16 Ejemplos de transmisión n jerárquica rquica 13 Segments, banda ancho del canal: 5.57MHz HDTV 12 segmentos 12 Segs 1 Seg Programa en el aire 1 segmento (6/14 MHz) Servicio de datos 64QAM FEC = 3/4 (16.851Mbps) Grupo B De alta capacidad QPSK FEC = 2/3 (416kbps) Grupo A Robusto (Ejemplos de 2 grupos de transmisión) 16

17 SFN (Redes de frecuencia unica) Efectivo usa del espectro Red de televisión analógica f2 f1 f3 Transmisor principal Red de televisión digital SFN f1 f1 f1 Transmisor principal Estación repetidora Estación repetidora f 2 y f 3 no se usan. Estación repetidora Estación repetidora SFN y MFN f1 f1 f2 Transmisor principal Estación repetidora Estación repetidora f 3 no se usa 17

18 Resumen de las ventajas de ISDB-T T sistema de transmisión 1. Robustez contra la interferencia (1) Adopta el sistema de transmisión OFDM (2) Adopta time interleaving; muy efectivo contra diferentes tipos de interferencia (3) Adopta corrección de error concatenado interleaver plural 2. Servicios fijos y móviles (handheld) pueden ser manejados en la transmisión de un solo canal (1) Transmisión jerárquica segmentada en OFDM (2) Recepción parcial central de un segmento para servicios portátiles 3. Utilización eficiente de la frecuencia (1) Adopta sistema de transmisión OFDM para SFN (2) Adopta transmisión jerárquica; servicios para diferentes tipos de recepción en la frecuencia de un solo canal 4. Flexibilidad para diferentes tipos de servicios y recepción 18

19 Contenidos técnicos t de los sistemas DTTB Sistema ATSC DVB-T ISDB-T Interleaving Modulación Bit/Symbol Frequency 8VSB Si - OFDM (QPSK, 16QAM,64QAM) Si Si Segmentada OFDM (DQPSK,QPSK, 16QAM,64QAM) Si Si time s Exceso de ancho de banda/ Intervalo de guarda 11.5% 1/4,1/8,1/16,1/32 1/4, 1/8,1/16,1/32 Configuración - TPS TMCC Información bit rate Mbps Mbps Mbps Ancho de banda del canal 6 / 7 / 8 MHz 6 / 7 / 8 MHz 6 / 7 / 8 MHz 19

20 Resultados de las pruebas de Brasil Parámetro de transmisión : casi las misma velocidad de transferencia ATSC Fixed, 8VSB FEC=2/3 (19,39 Mbit/s) DVB-T DVB-2K : 64QAM FEC=3/4 GI=1/16 2K (19,75 Mbit/s) ISDB-T ISDB-4k : 64QAM FEC=3/4 GI=1/16 4K 0,1s (19,33 Mbit/s) (De la presentación del grupo de Brasil SET/ABERT en la NAB2000) 20

21 Ruido de impulso Relación entre el ancho del ruido de impulso & relación de interferencia en la señal ISDB-T ATSC - Chip A DVB - NDS - 3/4 1/16 2K ISDB - NEC - 3/4 1/16 4K 0,1s Better "I"/C (db) ATSC DVB-T Pulse width (us) El sistema ISDB-T tiene mejor respuesta, mediante la introducción del time interleaving (De la presentación del grupo de Brasil SET/ABERT en la NAB2000) 21

22 Multitrayectoria estático tico Mejor C/N (db) Relación señal a ruido en la portadora como una función de la relación de eco en la portadora. Comparación post-echo = 8us DVB-T ISDB-T ATSC ATSC - CHIP T DVB - NDS - 3/4 1/16 2K ISDB - CHIP J - 3/4 1/16 4k 0,1s D/U (db) (De la presentación del grupo de Brasil SET/ABERT en la NAB2000) 22

23 Pruebas de cobertura externa Recepción exitosa Función acumulativa Criterio: Numero de errores < 5 100% ISDB-T Mejor Percentaje de sitio 90% 80% 70% DVB-T ATSC 60% Distancia (km) ATSC DVB-2k ISDB-T (De la presentación del grupo de Brasil SET/ABERT en la NAB2000) 23

24 Esencia de los resultados de las pruebas de comparación El esquema de modulación OFDM es conveniente para la TDT en circunstancias reales de transmisión. Esquema de Time interleaving, adoptado para ISDB-T, es la tecnología clave para la transmisión digital móvil y es también efectiva para enfrentar la degradación por ruidos de impulso. ISDB-T mostró los mejores resultados en las pruebas de comparación de Brasil. 24

25 3. Servicios en radiodifusión n para ISDB-T HDTV / multi-canal SDTV Recepción móvil One-seg EWBS EWBS (Sistema de transmisión alerta de emergencia) 25

26 Ejemplos de servicios del OFDM segmentado ISDB-T 6 MHz / 1 canal de frecuencia: 13 segmentos HDTV Caso 1 Data casting SDTV SDTV SDTV Caso 2 Data casting 2~3 canales en SDTV 26

27 Servicio Multi-transmisi transmisión n y multi-programa Servicio multi-transmisión HDTV Baseball Servicios para receptores portátiles HDTV Películas (baja velocidad de Bit rate) SDTV Baseball (canal especial) El televidente cambia a un sub-canal HDTV Pelicula Tiempo Cambia automáticamente al siguiente programa Servicio Multi-programa HDTV Golf Servicios para receptores portátiles SDTV (Golf, programa principal) SDTV (Golf, Hoyo 17) SDTV (Golf, Hoyo 18) El televidente cambia a un sub-canal HDTV Siguiente programa Tiempo Cambia automáticamente al siguiente programa 27

28 Servicios de radiodifusión n para receptores fijos Contenidos en radiodifusión y comunicaciones móviles Recepción de datos de ambas señales digitales (One-Seg) y servicios de internet vía inalámbrica El servicio One-seg empezó en Abril del 2006 Transmisión digital terrestre Receptor fijo Receptor móvil 13 Segmentos Mod0 3, GI 1/8, Mobile Receiver Alta definición SDTV x 2 o SDTV x 3 o Receptor portátil QPSK: 2/3 Tasa de transferencia 416 kbps Internet, etc. Ejemplo de asignación en la banda: Video: 244 kbps Audio: 55 kbps Data: 55 kbps EPG: 20 kbps PSI / SI: 37 kbps 28

29 Servicio de One-seg Para el video baja velocidad de transferencia en el canal de transmisión TV Móvil Video: AVC/H.264 (Cerca de 244 kbps) Audio: AAC-SBR (Cerca de 55 kbps) Closed caption Transmisión de datos BML (Broadcast Markup Language) Información del radiodifusor y canal de comunicación La información relacionada al programa puede ser obtenida por el radiodifusor o internet con una baja velocidad de trasferencia de video 29

30 Convergencia en radiodifusión n y comunicaciones Contenidos del One-Seg Se pueden llevar acabo varios tipos de servicios utilizando las funcionalidades del One-seg en combinación con los servicios móviles de comunicaciones Radiodifusión Convergencia Comunicaciones TV TV & Datos TV & Internet Internet Estacion de transmición Estacion de transmición BML BML BML, HTML Disfrutar de la TV en pantalla completa Disfrutar de un programa de TV y visualizar datos en la TV Disfrutar de un programa de TV y observar datos en Internet Visualizar y leer datos en Internet 30

31 Contenido de Internet en One-seg Transmisión de datos (BML) Icono para la liga de Internet (BML) Internet (BML) Vista principal de la informacion de datos Icono para la liga de Internet (HTML) - Imagines relacionadas al programa en el aire - Contenido de datos de información pasada - Juegos, etc. 31

32 Servicios de One-Seg en Japón Navegadores de auto Teléfonos móviles Video juegos portátiles Diccionarios portátiles PCs con One-Seg Reproductores portátiles Receptores de One-seg tipo USB 32

33 Mensual ( 1,000 ) Teléfonos celulares con ISDB-T One-seg vendidos en Japón Total ( 1,000 ) 5,000 4,500 4,000 Monthly Total millones (Nov. 2008) 50,000 45,000 40,000 3,500 35,000 3,000 30,000 2,500 25,000 2,000 20,000 1,500 1,000 Inicio del servicio 15,000 10, , Mar-06 Apr-06 May-06 Jun-06 Jul-06 Aug-06 Sep-06 Oct-06 Nov-06 Dec-06 Jan-07 Feb-07 Mar-07 Apr-07 May-07 Jun-07 Jul-07 Aug-07 Sep-07 Oct-07 Nov-07 Dec-07 Jan-08 Feb-08 Mar-08 Apr-08 May-08 Jun-08 Jul-08 Aug-08 Sep-08 Oct-08 Nov-08 (Fuente: JEITA) 33

34 Por que el servicio de One-seg es muy popular en Japón? Para los clientes o televidentes La TV puede disfrutarse en cualquier hora, en cualquier lugar, de una sola manera. Para los radiodifusores Baja inversión en la infraestructura para servicios móviles ISDB-T puede transmitir servicios móviles así como servicios de recepción fija al mismo tiempo y en la misma señal. Esto significa que la infraestructura de la red de transmsion digital puede ser usada para la red de servicios móviles 34

35 Sistema de alerta de emergencia para transmisión Activación remota para Radio & TV listas para EWBS AM, FM Radio & TV : Señal de control y alerta de emergencia Transmisión digital (ISDB-T) : Bandera de control para alerta de emergencia EWBS para transmisión análoga ha estado operando desde Septiembre del 1985 en Japón. Señales de pruebas EWS son mensualmente transmitidas in Japón Activación automática tica Agencia de Meteorología Alert EWBS Estación transmisora Transmisor Área de cobertura del servicio de transmisión 35

36 Funciones de la transmisión en el manejo de desastres 1. Reunión/recepción de información de desastres desde los organismos administrativos 2. Filtración de información (importante o no) 3. Envío de la información de desastres al publico general 4. La transmisión ofrece información confiable No hay información spam en la transmisión 5. La transmisión simple esta conectada a todos No hay congestión como en las comunicaciones 6. La transmisión esta siempre activa: 24 horas de operación La transmisión es el medio ideal para el envío de información de desastres al publico en general. 36

37 Operación n del sistema de En Japón, El sistema de emergencia EWBS es operado en tres condiciones Declaración de precaución en larga escala para terremotos. Alerta de Tsunami emergencia EWBS Cuando el gobierno local solicita una alerta de emergencia a los radiodifusores. Solicitud Otras posibles aplicaciones en el futuro son: NHK Por ejemplo, declaraciones presidenciales, pronostico de ciclones, alertas volcánicas, alertas de inundaciones. Gobernadores locales 37

38 EWBS: Sistema de alerta de emergencia activa los receptores portátiles tiles cuando ser recibe la señal EWBS Recibe Recibe solo solo la la señal señal EWBS EWBS Alerta de Tsunami Activa Activa el el receptor portátil portátil Transmisión de alerta de emergencia El sistema esta en modo de espera para la señal de EWBS. Bajo Bajo consumo en en baterías en en modo modo de de espera espera Modo Modo activo activo Para Para recibir recibir la la señal señal de de alerta alerta de de emergencias EWSB EWSB 38

39 Activación n en la recepción n móvil m de EWBS Monitoreo continuo de La portadora Aviso de alerta de Tsunami Aviso de alerta de Tsunami Aviso de alerta de Tsunami Servicio móvil Digital terrestre (Ancho de banda: 429 Khz Aviso de alerta de Tsunami Aviso de alerta de Tsunami 39

40 4. Conclusiones 40

41 Concluciones Beneficios de la transmisión n de televisión n digital terrestre El sistema ISDB-T es el sistema mas robusto en transmisión digital terrestre de TV. Debido a la adopción de las tecnologías OFDM y time-interleaving Se pueden transmitir simultáneamente en un solo canal HDTV o SDTV además de One-Seg (servicio de TV portátil). ISDB-T brinda ambos servicios de TV digital, fija y móvil (equipos portátiles) en un solo sistema de transmisión (un solo transmisor) Con el SFN se tiene un amplio aprovechamiento del espectro de frecuencia. El sistema de alerta de emergencia EWBS es un componente del sistema ISDB-T el cual ya esta en operación en Japón. 41

42 Gracias por su atención Digital Broadcasting Expert Group mail; 42

43 Apéndices 43

44 Requerimientos para ISDB-T Descripción Requerimientos Notas Alta Calidad Robustez Servicio Recepción Efectivo uso del espectro de frecuencia Interactividad Data casting Compatibilidad HDTV debe de ser posible en 6MHz de ancho de banda Robustez en contra de efectos multitrayectoria, ruido urbano, atenuación y otras interferencias Cualquier tipo de servicio posible en el ancho de banda de 6Mhz Cualquier tipo de recepción debe de ser posible, fija / móvil / portátil en el mismo ancho de banda Redes de frecuencia única SFN debe de ser posible para reducir el numero de frecuencias asignadas En armonía con la red La máxima compatibilidad es necesaria para reducir costos, especialmente en la radio digital es un estándar utilizable. Flexibilidad Posibilidad de HD/SD (De la pagina web de DiBEG ) 44

45 Parámetros de transmisión n ISDB-T (Ancho de banda de 6MHz) Modo ISDB-T Numero de segmentos OFDM Ancho de banda útil Espacio entre portadoras Total de portadoras Modulación Numero de símbolos / cuadro Duración del símbolo activo Duración de intervalo de Guarda Codificación interna Codificación externa Time interleave Bit rate útil Modo 1 (2k) Modo 2 (4k) Modo 3 (8k) MHz 5.573MHz 5.572MHz 3.968kHz 1.984kHz 0.992kHz QPSK, 16QAM, 64QAM, DQPSK μs 504μs 1.008ms 1/4, 1/8, 1/16, 1/32 de la duración del símbolo activo Código convolucional (1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8) RS (204,188) s 3.651Mbps Mbps 45

46 Estándar ARIB y recomendaciones ITU-R para ISDB-T Puntos Contenidos Estándares ARIB Recomendaciones ITU-R Codificación de Video MPEG-2 Video (ISO/IEC ) STD-B32 BT.1208 Codificación de Audio MPEG-2 AAC (ISO/IEC ) STD-B32 BS.1115 Data broadcasting BML (XHTML), ECMA Script STD-B24 BT.1699 Multiplexacion Acceso condicional Sistemas MPEG-2 (ISO/IEC ) STD-B10, STD-B32 BT.1300, BT.1209 Multi 2 STD-B25 - Transmisión Transmisión ISDB-T STD-B31 BT.1306 System C Receptor Receptor ISDB-T STD-B21 - Guía de operación Operación de transmisión ISDB-T TR-B14-46