2地面数字电视新的技术发展

数字电视新技术清华大学数字电视技术研究中心潘长勇教授[e-mail]21991年全球第一份地面数字电视建议草案2012年8月ITU第二代地面数字电视系统DVB-T2的建议书ITU-R BT.1877-11972年7月5-18日，CCIR(ITU-R的前身)在日内瓦召开的数字电视广播及HDTV研究会议2011年中国地面数字电视标准DTMB被确定为全球第4大地面数字电视标准2012年5月ITU正式推出超高清电视UHDTV相关标准1993年HDTV基本参数标准CCIR BT.7092000年全球3大地面数字电视标准(ATSC、DVB、ISDB)通过ITUR BT.1306建议书确定数字电视发展历程ITU第6研究组名誉主席M.Krivocheev教授：1972-2012年全球数字电视广播的重大里程碑事件3A系统：美国ATSC标准VSB制式全时域处理技术6、7、8MHz带宽可选B系统：欧洲DVB-T标准C-OFDM制式全频域处理技术6、7、8MHz带宽可选C系统：日本ISDB-T标准C-OFDM制式全频域处理技术6、7、8MHz带宽可选D系统：中国DTMB标准TDS-OFDM制式时、频域联合处理技术6、7、(增补)8MHz带宽可选第一代数字电视国际标准四个系统要求适当的系统给定C/N门限的情况下高斯频道的最高数据速率要求A或D不要求A、B、C或D最高的抗多径干扰性能(1)要求B、C或D不要求A、B、C或D单频网络(SFN)要求B、C或D不要求A、B、C或D移动接收(1),(2)要求B、C或D不要求A、B、C或D同时传输不同的质量水平（分级传输）极为重要C或(E-DTMB)要求B或C不要求A、B或C或D子数据块独立解码（如，为了便于进行声音广播）要求C或(E-DTMB)不要求A、B、C或D在高斯环境中给定功率的情况下最大覆盖(3)要求A或D不要求A、B、C或D最高的抗脉冲干扰性能要求A或D不要求A、B、C或DITU标准2013-12-235美国ATSC演进标准：ATSC-M/HS4-130r1231December2008H.264编码视频子系统视频音频子系统音频服务复用控制数据辅助数据MPEG2传送视频子系统视频音频子系统音频服务复用和IP封装控制数据辅助数据IP传送传统ATSC系统ATSC移动/手持系统TPC/FICM/H结构数据M/H帧信道编码RF传输系统调制数字电视移动/手持电视RTPHE-AACv2编码H.264编码HE-AACv2编码ATSC2.0ATSC-MATSC3.0大容量多业务多分辨率交互式应急广播11个提案ATSC的其他进展146项需求13个应用场景频谱的灵活使用鲁棒性移动超高清混合服务3D内容（视频）增强的拟真音频可及性先进的紧急警报个性化/互动性广告/货币化共同的世界标准ATSC3.0系统需求9.27日征求到11个方案proposals10.15-17th方案介绍presentations采用Email和电话的工作方式工作状态主要功能架构FramerScramblerFECBitInt’lMapperTimeInt’lSchedulerFreqInt’lOFDMFramerSFN/cellmux’ingIFFTGIPreamble/SpectrumShaping/layeringD/APilot/TRPAPRFormattingBICMFreqInt’lPreambleDataControlInfoUnicastIPData下行上行OFDMGenFramerDFTBICMScramblerFramerUserDataControlScramblerFramerAccessChGenMIMOMultilayer?Waveform1.Modulation(OFDM,SCMT)2.Waveformparameters(FFTsize,GI,samplingfrequency,spectralshapingetc.)3.Pilots•Preamble•Signalingstructure•Frame&Super-framestructure1.TFS•Servicedatatoframemapping•Serviceacquisition•EAS•Timeinterleaver?•Frequencyinterleaver•MISO•PAPRreduction•MiscellaneousfunctionalblocksFECTimeInterleaverConstellationMISO/MIMOInputFormattingBitInterleaver1.Note:dependentonFECandconstellationReductionofMODCODcombinationsSignalingContentsSignalingFECEarlyAlertSignalingOtherFunctionalBlocks1.ChannelBonding,BBFEC,RedundancyonDemand,…主要关键技术Phase3Apr-MayPhase2Jan-AprPhase1Nov-JanS32-3S32-2计划FECTimeInterleaverModulationFFTsizeGISamplingFreqSpectralShapingPilotsConstellationMISO/MIMOInputFormattingPreambleSignalingstructureFrame&Super-framestructureServicedatatoframemappingServiceacquisitionEASBitInterleaverReductionofMODCODcombinationsSignalingContentsSignalingFECEarlyAlertSignalingChannelBondingBBFECRedundancyonDemandFrequencyinterleaverMISOPAPRreductionMiscellaneousfunctionalblocksNovDecJanFebMarAprMayJunJulAugSepWillsharewithS31ISDB-T扩展频谱带宽拓展国际应用应急广播DVB-T侧重于组网应用，如单频网ID在山区和复杂地形下覆盖性能DVB-T和ISDB-T第二代数字电视标准2006年研发增加容量、鲁棒性、灵活性基于DVB-T和S2BBC作为推手2009年发布V1.1.1EN3027552012年发布V1.3.12009年12月在英国开播“FreeviewHD”DVB-T214第二代欧洲标准：DVB-T2BitInterleavedCoding&ModulationFrameBuilderOFDMgenerationTSorGSinputsInputprocessingInputpre-processor(s)T2system总体性能超越现有的第一代四个国际标准降低开销增加选项，频谱效率比DVB-T高30%以上采用新的纠错编码，接收C/N门限比DVB-T显著降低使用物理层管道PLP，支持多业务广播采用MISO技术，支持增强性单频组网DVB-T2与DVB-T不兼容6T2物理层架构T2-systemInputTSorGSInputprocessingBit-interleavedcodingandFramebuilderOFDMgenerationmodulationVerysimilartoDVB-S2FEC:sameasDVB-S2;NewBasedonDVB-Tmodulation:basedonDVB-T多业务物理层管道(PLPs)Bit-InputprocessinginterleavedcodingandmodulationBit-Inputpre-processingInputprocessinginterleavedcodingandmodulationFramebuilderOFDMgenerationBit-interleavedcodingandmodulationInputprocessing9纠错编码LDPC•LDPC+BCH•与DVB-S2兼容BaseBandFrameHeaderDataLDPCcheckbitsBCHFECbitsFECframe=64800bits•LDPC码长64800bits–码率:1/2,3/5,2/3,3/4,4/5,5/6–短码16200bits，低码率业务•相比DVB-T纠错增益30%10星座图•T2仍然采用QAM，256-QAM–8bits•6bits/64QAM–更高的容量–T2保留了QPSK-64QAM星座图保护间隔和FFT•T2仍然使用传统的COFDMGIDataGIDataGIDataSymbol•子载波数量迅速增加–1K,2K,4K,8K,16K,32K•16Kand32K:有利于大的单频网•1K便于灵活使用带宽和频率–增加子载波数量等效于增大符号间隔GIGI保护间隔和FFT•增大符号周期的好处–减少保护间隔的消耗–提高单频网效率8Ksymbol25%overhead32Ksymbol~6%overhead•T2提供了更加多的保护间隔选项–GIsinT2:1/128,1/32,1/16,19/256,1/8,19/128,1/4–GI1/8+32K最大的SFN保护范围约450us(135Km)扩展子载波•通过扩展子载波，可以提高可以频率带宽–相比正常的频谱模板可以提高2%14DVB-T2带宽选项•DVB-T2比DVB-T多3个带宽选项DVB-T––6MHz7MHz8MHz–DVB-T21.7MHz5MHz6MHz7MHz8MHz10MHz(10MHz用于专业用途)u2u116旋转星座图•对星座图进行旋转•可以有效对抗删除信道–I/Q不独立•正常情况下会恶化Rotated16-QAMconstellation,showingbit0mapping.Bluepointsrepresenta0andredpointsrepresenta120导频模式•DVB-T2定义了新的导频模式，与FFT和GI有关FFTsizePilotpatternsavailableforeachguardinterval(SISO)1/1281/321/1619/2561/819/1281/432K16K8K4K,2K1KPP7PP7PP7NANAPP4PP6PP7PP4PP6PP7PP4PP7PP4NAPP2PP8PP4PP2PP8PP4PP5PP8PP4PP5PP4PP5PP4PP5PP2PP8PP4PP2PP8PP4PP5PP8PP4PP5NANAPP2PP8PP2PP3PP8PP2PP3PP8PP2PP3PP2PP3PP2PP8PP2PP3PP8PP2PP3PP8NANANAPP1PP8PP1PP8PP1PP1Research&Development　BBCMMXII38DVB-T2-Lite/NGH•DVB-T2的V1.3.1提出DVB-T2-Lite–DVB-T2的简化模式–低成本，低功耗–面向移动和手持终端–增加了两种更强的FEC(1/3,2/5)•DVB-NGH–下一代手持终端标准•2012.11–支持MIMO，可变分辨率编码，卫星地面混合传输我国相关的进展应用情况应用情况2727两国政府间签署协议：古巴、老挝、柬埔寨、巴基斯坦，覆盖人口超过2亿。应用方政府与中国企业签署协议：吉尔吉斯坦、斯里兰卡、埃塞俄比亚、津巴布韦、吉布提，覆盖人口1.6亿。已完成考察交流，双方协议正在评审中：塔吉克斯坦、布隆迪、乌干达、马拉维、马达加斯加、利比里亚、贝宁、苏丹、乍得、喀麦隆、莫桑比克、坦桑尼亚、多哥、刚果金、尼日尔、尼泊尔