Characteristics ti of ISDB-T system 5 November 2009 Seminar in Costa Rica Sachio Fukuda Sachio Fukuda (DiBEG, ARIB)
Cuatro Normas de Televisión Digital Terrestre Norma Japón-Brasil China * UE EE.UU. Carac Terísticas (ISDB-T) (DTMB) (DVB-T) (ATSC) Ancho de Banda Ancho de Ancho de Para recepción Banda Banda móvil Sistema de Transmisió n Rendimiento en recepción (entre edificios o montañas) Para recepción fija Multi-Portadora + Frecuencia Tecnología contra interferencia de multipath (actualmente implementada) Multi-Portadora ** Tecnología contra interferencia de multipath (insuficiente en lugares geograficamente comlejos) + + + Time Interleave Estructura Segmentada Multi-Portadora Tecnología contra interferencia de multipath Portadora-Única + + + Time Interleave (actualmente implementada) Tecnología contra interferencia de multipath (insuficiente en lugares geograficamente (entre edificios Excelente Bueno Normal Malo comlejos) Portabilidad (HDTV + Movil con un transmisor) ta so) En Servicio No disponible No disponible No disponible *La norma china es la versión modificada de las normas de UE y la de EEUU. **Además del sistema de múlti-portadora, el sistema de Portadora-Unica también existe como la norma china, por lo que las normas chinas no están unidos.
ISDB Tofrece varios servicios atractivos de TV Digital HDTV Servicio de Multi-programas de SDTV Transmisión de Datos Dato Servicio de imagen y sonido de alta calidad TV Interactiva Realizar servicio de multi-programas de SDTV en ancho de band (6MHz) de 1 canal. Receptción Móvil Información útil en cualquier momento Sistema de Alerta de Emergencias Señales de alerta Alerta de Emergencia! Evacuación Instrucciones Servicio de Comunicación vinculada con TV TV Móvil en vehíclo y recepción con teléfono celular, aparato portátil de videojuego, etc. Reciben Alerta de Emergencia en el caso de desastre en cualquier momento y cuaiquier lugar.
Imagen de servicios de ISDB-T en Japón Un solo transmisor soporta cualquier tipo de servicio Radiodifusor Multiplexiado a un solo canal HDTV Portátil HDTV 12 Segmentos 1 Segmento Compresión Compresión Deportes Noticias Disastres A cualquier hora En cualquier lugar Para television de pantalla ancha Altadefinición en la imagen Alta calida de audio En casa En el autobus Imagen original Mientras camina En el tren Terminales portátiles 4
Ejemplo 1: HDTV + Recepción Portátil Flexibilidad de ISDB-T 1 canal de TV Frecuencia Alta Definición TV Recepción Portátil: One-Seg Ejemplo 2: Varios SDTV y Recepción Portátil 1 canal de TV Frecuencia.... Hasta 8 programas en SDTV Estructura Segmentada: Característica única de ISDB-T
Características del ISDB-T HDTV Multi SDTV Data Broadcasting Multimedia e interactividad SFN Efectiva utilización del espectro Robustez en contra de fantasmas Transmisión Jerárquica Recepción Móvil Portabilidad Recepción parcial ATSC DVB-T ISDB-T
Estructura del estándar ISDB T Estructura del estándar ISDB T en Japóm Vista general dela estructura ra Códigos fuente Común para toda la transmisión de la media y que exista compatibilidad Cualquier servicio disponible Multiplexado Códigos de transmisión Multiplexado l de todos los datos desde d el código fuente Interfase de transmisión por el formato TS El sistema de modulación es optimizado por cada media 7
Continuación (detalles de la estructura) Servicio Fijo / Mobil MPEG-2 Video coding Servicios de One Seg para terminales portátiles MPEG-AAC Audio coding Data coding (nota) H.264 video coding Códigos fuente (cualquier servisio esta disponible) Interfase común (Transport Stream ) Multiplexado( Basado en MPEG-2) Muitplexado Portadora única Portadora única 8-PSK/PSK 64QAM OFDM segmentado QAM/DQPSK Con time interleave Interfase común (Interfase Transport Stream ) Codigo de transmisíón (satélite) (cable) (terrestre) (nota) ambos BML y MHP están disponibles 8
Estructura del estándar de ARIB Codigo fuente Video/Audio Coding (STD B32) Multip pelxado (STD B3 32, B10) Código de transmisión TV Satélite (STD B20) TV Terrestre (STD B31) Receptor Satélite/ TV Terrestre (STD B21) Audio terrestre Audio terrestre Transmisión (STD B29) (STD B30) de datos Audio satelital Audio satelital (STD B24)) (STD B41) (STD B42) RMP (STD B25) El código fuente y el sistema de multiplexado son comunes para cada sistema TV Cable (JCL SPC 001) TV Cable (JCTEA STD 004) Los sistemas de transmisión son diferentes Nota: El sistema de transmisión por cable es diferente en otros consorcios. 9
Ventajas del sistema de transmisión ISDB T (1)R Robustez / Flexibilidad d en la recepción Para darle robustez al sistema en contra del los factores de degradación, ISDB T adopto el sistema de transmisión OFDM con la tecnología de Time Interleave. Como resultado, ISDB T tiene las siguientes ventajas comparados con otros sistemas. (a) Transmisores de baja potencia, (b) Mejor y alta recepción con antena interna, (c ) Servicios de recepción Móvil / portátil. (2) Efectivo uso del espectro de frecuencia Por medio de la adopción del sistema de transmisión OFDM, es posible construir SFN (Redes de frecuencia única). Como resultado es posible reducir los recursos de frecuencia para las estaciones repetidoras. Además, se puede utilizar la misma frecuencia para varios transmisores en lamismared red, losreceptores móviles y portátilesno requieren cambiar el canal de recepción.. 10
(3) Movilidad / Portabilidad Para habilitarel servicio de recepción fija / móvil / portátil en el mismo canal, ISDB T desarrollo una nueva tecnología de transmisión llamada sistema de transmisión OFDM segmentado. Como resultado, los servicios para recepción Fija / móvil / portátil son posibles en el mismo canal. El servicio de One seg, es un servicio único para ISB T, solo utiliza 1segmento entre los 6 Mhz. El receptor de One seg es fácilmente instalado dentro de un teléfono móvil, PDA, sintonizador USB, etc., por lo que el servicio de One Seg es fácilmente activado a cualquier hora y en cualquier lugar. (4) Servicio One seg El servicio de One seg, usa un segmento dentro de los 6 Mhz, no necesita otro canal ni otro transmisor, Esto permite el ahorro de los recursos de frecuencia y ahorro en el costo de la infraestructura del radiodifusor. Y además, los receptores de One Seg opera su recepción en banda estrecha, esto se reduce el consumo de energía. Como resultado es posible tener largos tiempos de recepción por la batería. 11
Proposito Que es el OFDM segmentado?(1/4) Habilitar un servicio multi recepción en la misma banda Estación TV stationtv 13 Segmentos Suporta 3 tipos de recepción En un solo canal Fixed Recepción Reception fija 13 segmentos Mobile Recepción Reception móvil HDTV Receptor en casa Handheld Recepción Reception portátil 13/1 segmentos Comunicación internet 1 segmento (Recepción () con sistema diverso) Portado de comunicaciones Terminales portátiles Recepción en un vehiculo 12
Que es el OFDM segmentado?(2/4) 6MHz(13 segmentos) Transmisión jerárquica Ejemplos 1 Grupo; Solo fija Regla Numero de grupos: hasta 3 Número de segmentos en cada grupo: flexible Parámetros de transmisión en cada grupo: Asignación independiente 2 Grupos; Fijo + Portátil (HDTV + One seg) 3 Grupos; recepción con antena interna + externa + portátil (HDTV +SDTV ;Oneseg) 13
Que es el OFDM segmentado?(3/4) Transmisión jerárquica Caso de 3 grupos 6 db 12dB 16QAM (Antena interna) QPSK (Portátil) 64QAM (Antena externa) Como se muestra arriba, el sistema de Transmisión ISDB T soporta como máximo tres tipos de recepción. Además, cualquier sistema detransmisión puedeser configurado deacuerdo al concepto del servicio en un solo canal y en un solo transmisor. 14
Que es el OFDM segmentado?(4/4) Ejemplosde servicios de transmisión utilizandolatransmisiónla transmisión jerárquica (1) Un solo grupo, multi programas en recepción fija. Programa de TV 1 Programa de TV n (1 Transmisor) Seleecion de programa (2) 2 grupos para recepción de HDTV y recepción portátil (Mismo programa) Programa HDTV QVGA (Puede disfrutar el programa en cualquier lugar (3) 3 grupos recepción HDTV, SDTV y portátil (Mismo programa) Programa HDTV (fuera) (en casa) SDTV (Antena externa) QVGA (Fuera) (Antena interna) 15
Ejemplo de servicios: Servicio de ISDB-T Jerárquico (Servicio HDTV + One-seg) (Ejemplo; 1seg + 12 seg) Grupo A (LDTV, Audio, Datos) 13segmentos (Ancho de banda 6MHz) Grupo B (HDTV o Multi- SDTV con Datos) frecuencia Constelación QPSK Diferencia requerida para C/N Entre 64QAM y QPSK es alrededor de 12 db *13 segmentos osn divididos en grupos, como máximo 3 grupos. Constelación 64QAM *Cualquier numero de segmentos para cada grupo puede seleccionarse (total 13 segmentos) *Los parámetros de transmisión son configurados independientemente en cada grupo (En el ejemplo de arriba, los índices de modulación en cada grupos son diferentes) 16
(referencia) Parámetros de transmisión para ISDB-T (Ancho de banda de 6MHz) ISDB-T Modo Modo 1 (2k) Modo 2 (4k) Modo 3 (8k) Numero de segmentos OFDM 13 Ancho de banda útil 5.575MHz 5.573MHz 5.572MHz Espacio entre portadoras 3.968kHz 1.984kHz 0.992kHz Total de portadoras 1405 2809 4992 Modulación Numero de símbolos / cuadro QPSK, 16QAM, 64QAM, DQPSK 204 Duración del símbolo activo 252μ s 504μ s 1.008ms Duración del intervalo de guarda Código interno 1/4, 1/8, 1/16, 1/32 de la duración del símbolo activo Código de convolución (1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8) Código externo RS (204,188) Time interleave 0 ~ 0.5s Tasa de transmisión útil 3.651Mbps ~ 23.234Mbps 17
Efecto del Time Interleave Estación de TV Ruta de transmisión Receptores Sin-Interleaving Errores ocurridos como resultados de interferencias Dificultad para corregir errores continuos Datos originales Interleaving Aleatorización de datos de acuerdo a la configuración establecida Reconstrucción de datos Errores dispersos Errores ocurridos como pueden corregirse resultados de interferencias
Diferencias del costo del sistema Cual es la diferencia? La diferencia de los tres sistemas de TDT depende principalmente del sistema de transmisión utilizado. Tabla 5-1 Sistemas de transmisión Sistema ATSC DVB-T ISDB-T Interleaving Modulación Bit/Symbol Frequency 8VSB Si - COFDM (QPSK, 16QAM,64QAM) Si Si Segmentado COFDM (DQPSK,QPSK, 16QAM,64QAM) Si Si time Exceso en ancho de banda / Intervalo de guarda TMCC - 11.5% - - 1/4,1/8,1/16,1/32-0.1s,0.2s,0.4s,0.8s 1/2, 1/4, 1/8,1/16,1/32 Si Información de bit rate Ancho de banda de canal 19.39 Mbps 6/7/8 MHz 3.69-23.5Mbps 6/7/8 MHz 365 3.65-23.2 2 Mbps 6/7/8 MHz 19
Estructura del receptor La figura 5-1. muestra un diagrama a bloques simplificado del receptor digital terrestre. (1) Bloque de sintonizador: no especificado por el sistema, pero por la regulación de cada país (2) Bloque del demodulador: especificado principalmente por cada sistema de transmisión. (3) Bloque de despliegue: no especificado principalmente por el sistema de transmisión, pero si por la calidad del servicio / desempeño. Diferente para cada sistema Sintonizador Demodulador Despliegue Pantalla Bocinas Figura 5-1. Diagramas a bloques simplificado del receptor Conclusión: Como se mostró arriba, los parámetros mas importante Para los costos del receptor no es la diferencia del sistema, pero si Depende de la calidad / tipo del servicio y desempeño. 20
Estructura del transmisor La Figura 5-2, abajo, muestra el diagrama a bloques de la comparación y pruebas de los 3 sistemas de TDT hechas en Chile, 2007. Como se muestra en la figura 5-2, La principal diferencia de cada sistema es solo la porción del modulador. Además la diferencia de los sistemas no afectada los costos del equipo. Los parámetros dominantes que determinan el costo del equipo es la potencia de salida, rendimiento, composición etc. Grabador TS y / o ENC/MUX ATSC MOD DVB -T MOD ISDB -T TMOD S W Amplificador de potencia ANT Figura 5-2. Diagrama a bloques de la comparación y pruebas de los 3 sistemas de TDT hechas en Chile, 2007. 21
Resultados de las pruebas de laboratorio 16 Valor de ruido de impulso = 100Hz 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 14 C/Neq [db] (C Carrie to Equivale ent Gaussian 12 10 8 6 4 2 0-2 -4-6 -8 DVB T ATSC (7dB mejor!) ISDB T -10-12 Pulse Width [µs] ATSC Latest Generation - 19.39Mbps-8 VSB 2/3 ATSC Previous Generation - 19.39Mbps-8 VSB 2/3 DVB Latest Generation - 19.3Mbps-64QAM 8k 3/4 1/16 DVB Previous Generation - 19.3Mbps-64QAM 8k 3/4 1/16 ISDB Latest Generation - 19.3Mbps - 64QAM 8k 3/4 1/16 0,2s ISDB Previous Generation - 19.3Mbps - 64QAM 8k 3/4 1/16 0,2s 7dB mejor La potencia de transmisión se reduce hasta 1/5!! 22
Diferecia del costo del sistema Como se describió antes, tanto para el transmisor y receptor el costo del hardware no hay diferencia en cada sistema. Pero, el costo del sistema puede tener pequeñas diferencias para los siguientes casos: Caso 1: Ambos servicios de recepción fija / portátil ISDB-T es el único sistema que tiene ambos servicios en un solo transmisor y frecuencia adicionalmente, solo una sola red de transmisión es necesaria para el sistema ISDB-T. Por otro lado, el sistema DVB-T requiere de redes diferentes para el servicio de recepción fija y portátil. Caso 2: Servicio de recepción interna Como se describió antes, ISDB-T, muestra el mejor desempeño en contra de los ruidos impulsivos (7dB abajo), esto significa que el ISDB-T ahorra potencia de transmisión hasta una relación 1/5 comparado con otros sistemas para la recepción interna (Dentro de hogares) ISDB-T es el sistema mas económico 23
Ejemplos de pruebas de campo (1) Comparación de los 3 sistemas de TDT en Brasil en el 2000 Esta prueba fue realizada por los ingenieros en transmisión y miembros de la academia. El propósito de esta prueba era investigar cual era el mejor sistema mas efectivo y limpio para Brasil. (2) Pruebas del campo el Chile en el 2007 Esta prueba fue hecha en el 2007 para evaluar el rendimiento de cada sistema Esta prueba fue principalmente hecha para el desempeño de la recepción fija, ambos con antena externa o antena interna. (3) Pruebas de campo hechas en Peru en el 2007-2008 Pero hizo esta pruebas para la TDT desde varios puntos de vista. Tales como: (a) Lugares (Ciudad capital, Amazonas, Andes) (b) Tipo de recepción (Externa, interna, móvil) Todos los resultados indicaron la prioridad hacia ISDB-T, especialmente para la recepción interna / external y portátil. 24
Comparación del número de receptores en mercado 123.6 millones de receptores ambos fijos y móviles de la norma Japonesa Brasileña se han vendido en mercado, es decir, la norma Japonesa Brasileña es la más difundida en el mundo. 130000 120000 110000 100000 90000 80000 70000 60000 50000 40000 30000 20000 10000 0 123.6millones de receptores en mercado (Unidad: miles) (Julio 2009) Moviles Fijos Ene May Sep Ene May Sep Ene May Sep Ene May Sep Ene May 2005 2006 2007 2008 2009 68.0 millones de receptores moviles fueron enviados a finales de Julio de 2009. 55.6 millones de receptores fijos fueron enviados a finales de Julio de 2009. 120 100 80 60 40 20 0 Receivers DTT (Millions) (EEUU) 79.1 79.1 Móvil: 0 (Japón-Brasil) (Europa) 94.9 1.1 93.8 123.6 68.0 55.6 ATSC DVB-T & H ISDB-T (EEUU) (UE) (Japón-Brasil) en 10años en 10 años en 5 años Estadísticas oficiales: DVB Worldwide y JEITA Moviles Fijos
Sistema de Alerta de Emergencias La tecnología que prioriza la vida humana. Texto Las posibilidades de inundaciones fluviales se han incrementado. Los residentes en las zonas circundantes deben evacuarse. Las zonas afectadas son las siguientes: > Activación de señal de control < Imagen Evacuar esta zona! Master Control (Botón Al aire ) Activación de control por radiodifusión Comunicación no congestionada Ahorro de energía característica necesaria ACTIVAR! EACTIVAR Instrucciones de Evacuación Emergencia Agencia Meteorológica Estación detv Dentro y fuera de hogar.
Los países que han adoptado ISDB-T Venezuela (27.9million) 2009.10 adoption of ISDB-T Peru (27.9million) 2009. 4 adoption of ISDB-T 2010. 3 start of broadcasting (scheduled) Brazil (183.9million) 2006. 6 adoption of ISDB-T 2007.12 start of broadcasting Chili (16.5million) 2009. 9 adoption of ISDB-T Argentina (39.1million) 2009. 8 adoption of ISDB-T Nota: el número de paréntesis es la población del país de
Muchas gracias por su atención! Sachio FUKUDA ARIB-DiBEG http://www.dibeg.org mail; info@dibeg.org 28