Normas Televisão Digital Terrestre

NORMAS TDT

Existem em Maio de 2015, 5 normas de TDT:
  • DVB-T- O sistema europeu
  • DVB-T2- O sistema europeu com uma versão melhorada que usa menos largura de banda
  • ATCS- O sistema norte Americano
  • ISDB-T- O sistema Japonês
  • DMB-T/ADBT- O sistema Chinês dual standard
mapa tv digital terrestre em todo mundo

ATCS

A norma de televisão digital Advanced Television Systems Committee (ATCS) surgiu nos Estados Unidos a partir de 1987 com o intuito de substituir o sistema de televisão analógico NTSC. As principais características do ATCS são:
  • Compressão vídeo MPEG-2
  • Compressão áudio ATSC Standard A/52 (Dolby AC-3)
  • Modulação 8-VSB (vestigial sideband) para broadcasters locais e 16-VSB ou 256-QAM para estações de televisão por cabo
  • Ritmo de FEC: 2/3 Trellis Code

O sinal no sistema ATCS é mais susceptível a interferências na propagação rádio que no sistema DVB-T e no sistema ISDB-T e não dispõe de uma modulação hierárquica, pelo que, não permite receber o sinal SDTV como parte do sinal HDTV, mesmo em áreas onde a força do sinal é fraca. Por esta razão foi adicionado um novo modo de modulação, E-VSB (enhanced-VSB).

Contudo o sinal ATSC é robusto em algumas situações. A escolha de 8-VSD em detrimento de COFDM foi em parte por causa das muitas regiões da América do Norte que são rurais e têm muito pouca densidade populacional necessitando de transmissores maiores para cobrir áreas superiores. Nestas áreas a modulação 8-VSD demonstrou ser melhor que as outras modulações.

ISDB-T

A norma de televisão digital Integrated Services Digital Broadcasting Terrestrial (ISDB-T), uma evolução do DVB-T, surgiu no Japão na década de 70 e foi apontado como sendo o sistema que melhor responde a questões de mobilidade e portabilidade. Está neste momento em utilização no Japão e Brasil.
As principais características do ISDB-T são:

  • Compressão vídeo MPEG-2 MPEG-4
  • Modulação 64 QAM-OFDM, 16 QAM-OFDM, QPSK-OFDM e DQPSK-OFDM
  • Portadora de 2k, 4k ou 8k
  • Ritmo de FEC: 1/2, 2/3, 3/4, 5/6 ou 7/8
  • Intervalo de Guarda: 1/4, 1/8, 1/16, 1/32

 

A evolução em relação ao DVB-T serviu para acrescentar Interleaver temporal para melhor desempenho, acrescentar o método DQPSK (Differential Quaternary Phase Shift Keying) e permitir que a banda de RF de 6MHz fosse dividida em 13 segmentos independentes, possibilitando o envio de três programações diferentes ao mesmo tempo (p.e. uma em QPSK, outra em 16QAM e outra em 64QAM).

DMB-T/ADTB

A norma de televisão digital Digital Terrestrial Multimedia Broadcast (DMB-T) surgiu na China através de um projecto de investigação para a União Europeia (número do Projecto Eureka - EU14).

As principais características do ISDB-T são:
  • Compressão vídeo e vídeo MPEG-4
  • Modulação OFDM e DQPSK

Alguns países da Europa como Alemanha, França e Itália testam ou testaram este sistema cuja principal característica é a capacidade de utilização em movimento, permitindo que os utilizadores desta tecnologia sejam capazes de reproduzir nos seus dispositivos móveis áudio e vídeo, enquanto se deslocam a velocidades perto de 200km/h.

DVB-T

O International DVB Project surgiu como um consórcio liderado pela área da indústria sendo composto por vários organismos com o objectivo de criar standards para a distribuição de serviços digitais. O DVB-T é um sistema desenvolvido pelo DVB Project que foi escolhido para a utilização na TDT em Portugal. O sistema trata da adaptação entre o sinal de televisão proveniente do multiplexer de transporte da norma de vídeo MPEG-2, MPEG-4 e o envio por teledifusão terrestre.

As principais características do DVB-T são:
  • Compressão vídeo MPEG-2, MPEG-4
  • Modulação OFDM com codificação de canal e utilizando nas sub-portadoras modulação QPSK, 16QAM ou 64QAM
  • Portadora de 2k, 4k, ou 8k
  • Ritmo de FEC: 1/2, 2/3, 3/4, 5/6 ou 7/8
  • Intervalo de Guarda: 1/4, 1/8, 1/16, 1/32

A modulação OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex) é uma técnica de modulação com multiplexagem na frequência que divide o espectro por diversas sub-portadoras cujas frequências são ortogonais entre si. Cada sub-portadora pode ser modulada utilizando QPSK, 16 QAM ou 64 QAM. Desta forma assegura-se a imunidade do sinal quanto à interferência em frequências específicas, uma vez que somente uma pequena quantidade de bits serão atingidos numa determinada trama. O OFDM utilizado juntamente com codificação de canal (técnica de correcção de erro), resulta no chamado COFDM.

O sistema de transmissão do DVB-T, definido na norma europeia ETSI EN 300 744, descreve o sistema de base de transmissão para a TDT. Este sistema permite a recepção de streams MPEG-2 e o envio destes por rádio frequência pela interface ar para o receptores domésticos - Set Top Box (STB).

Funcionamento DVB-t
  • Splitter – Este componente permite transmitir dois TS diferentes ao mesmo tempo no mesmo sinal através de modulações diferentes utilizando a técnica de transmissão hierárquica. Permite, por exemplo, receber dependendo do nível de sinal-ruído a emissão em SDTV ou em HDTV.
  • MUX Adaptation and Energy Dispersal – Organiza o sinal em pacotes de 188 bytes (187 bytes MPEG-2 TS + 1 byte sincronismo) e torna a sequência de bytes não correlacionada através da técnica PRBS (PseudoRandom Binary Sequence)
  • External FEC Encoder – Primeiro nível de correcção de erros. É utilizada codificação de erros de Reed-Solomon, enviando-se 16 bytes por cada 188 bytes de dados de forma a corrigir até 8 bytes errados, RS(204,188).
  • External Interleaver - Através de uma técnica de interleaving convolucional consegue-se alterar a sequência dos dados transmitidos, tornando-a mais resistente a erros em rajada. O Interleaver é composto por 12 ramos (I=12) onde cada um funciona segundo um algoritmo de FIFO (First In, First Out).
  • Internal FEC Encoder – Segundo nível de correcção de erros, que através de um codificador convolucional pretende optimizar a correcção de erros binários. De forma a melhorar a taxa de codificação que relaciona um certo número de bits de entrada com um certo número de bits de saída de uma redundante, não se transmitem alguns dos bits de saída do codificador convolucional (puncturing). Existem 5 ritmos de codificação aceitáveis: 1/2, 2/3, 3/4, 5/6 e 7/8.
  • Internal Interleaver – O Interleaving interior corresponde a ordenar de novo os dados para reduzir o efeito de erros em rajada. Dois processos diferentes executam o interleaving bit a bit e o interleaving por símbolo. Ambos os processos são baseados em codificação de bloco.
  • Symbol Mapping – Cada uma das portadoras do sinal é modelada separadamente, em banda de base, segundo uma técnica de modulação QPSK, 16QAM ou 64QAM.
  • Frame Adaptation – Os símbolos gerados são organizados em blocos de comprimento constante (1512, 3024 ou 6048 amostras por bloco). Uma trama é construída com 68 destes blocos e uma supertrama é composta por 4 tramas.
  • TPS and Pilot Signal - Para permitir simplificar a recepção do sinal rádio depois da transmissão no canal, são introduzidos sinais adicionais em cada bloco que são transmitidos com uma amplitude maior. Os sinais piloto (pilot signals) são utilizados nas fases de sincronização e de ajuste, existindo sinais piloto periódicos e outros dispersos pela portadora. Os sinais TPS (Transmission Parameters Signalling) informam o receptor sobre os parâmetros de operação, sendo apenas necessários em situações particulares.
  • OFDM – Onde é aplicada à sequência de blocos a técnica de modulação OFDM, utilizando o número de portadoras iguais a 2048 (modo 2k), 4096 (modo 4k) ou 8192 (modo 8k).
  • Guard Interval – Após cada símbolo COFDM é inserido um intervalo de guarda, que consiste numa continuação cíclica do símbolo a transmitir com o objectivo evitar os efeitos do fenómeno de multi caminho. Quanto maior for o intervalo de guarda, mais tolerável será o sistema, no entanto, menor será o aproveitamento da banda disponível. Tipicamente, o intervalo de guarda tem uma duração, relativa à duração de símbolo, de 1/4, 1/8, 1/16 ou 1/32.
  • DAC (Digital to Analogue Converter) – O sinal digital é convertido num sinal analógico e modulado consoante a radiofrequência utilizada (VHF, UHF).
  • Transmitter – O sinal de rádio frequência é enviado pela interface ar para os receptores digitais dos utilizadores.

DVB-T2

O consórcio DVB (com base na Europa) desenvolveu a tecnologia DVB-T2 como uma extensão do actual padrão DVB-T, a fim de permitir uma melhor utilização dos recursos espectrais, integrando tecnologias de processamento de sinal. Na mesma largura de banda de frequência, os ganhos esperados podem ser até 50%.

A norma é desenvolvida principalmente para antenas fixas de receção, tal como o DVB-T, permitindo uma compatibilidade com a infra-estrutura de transmissão existente.

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