APPROFONDIMENTI
Manuale DTT
La trasmissione digitale
terrestre DVB-T
L’introduzione della televisione digitale nella diffusione terrestre rappresenta una considerevole
opportunità tecnologica da comprendere appieno al fine di poter utilizzare al meglio questi innovativi
e potentissimi strumenti, che potranno consentire alle emittenti televisive di fornire servizi in linea
o che addirittura superino le aspettative di una utenza sempre più esigente ed evoluta, quale è quella
del XXI secolo
di Roberto Valentin
© ABE Elettronica S.p.A
Ed. 2/2004
La materia riguardante la Tv
digitale a diffusione terrestre è
estremamente vasta e complessa;
in queste note tecniche verrà
illustrato, in particolare, lo
standard DVB-T (per la
diffusione televisiva terrestre). In
ogni caso, per meglio
comprendere i vari argomenti
trattati, si suggerisce di leggere
preliminarmente il “BREVE
MANUALE DI TECNICA
DIGITALE PER IL
BROADCASTING TV”
scaricabile dal sito della ABE
Elettronica S.p.A. (www.abe.it)
all’indirizzo
http://www.abe.it/MTD.pdf
dove vengono trattati ed illustrati
argomenti quali la codifica
MPEG, il Transport Stream ed il
multiplexing, le modulazioni
digitali, i ponti microonde digitali
ed alcuni aspetti della diffusione
digitale terrestre, indispensabili
per comprendere appieno anche
quanto ripreso ed approfondito
in queste note.
Sinteticamente si ricordano
alcuni punti fondamentali
I vantaggi della televisione
digitale, in comparazione con
quella analogica sono:
l
Un maggior numero
di programmi a parità
di banda RF occupata
(tipicamente il quadruplo
l
l
l
l
l
o più)
Una minore potenza
di emissione necessaria
per coprire la medesima
distanza (cioè maggiore
immunità al rumore ed ai
disturbi)
Una migliore qualità
dell’immagine
La possibilità di realizzare reti
di diffusione terrestre in
isofrequenza (SFN)
La possibilità di ricezione
mobile senza
le problematiche tipiche
dei sistemi analogici
La possibilità di trasmettere
dati e servizi ausiliari
(ad esempio: MHP –
Multimedia Home Platform –
cioè la piattaforma
multimediale per l’utenza
domestica)
Per la trasmissione Tv digitale
serve avere i segnali
Video/Audio digitali, cioè
generarli digitalmente
(telecamere, apparecchiature da
studio e regia totalmente digitali)
oppure, come attualmente
avviene nella maggioranza dei
casi, convertire in digitale i
segnali analogici disponibili. I
segnali Video/Audio digitali
devono essere compressi (se
trasmessi così come sono
occuperebbero una banda RF
superiore a quella di un segnale
analogico), per formare un flusso
di dati di dimensione ragionevole
da far transitare sui ponti di
collegamento e distribuire
all’utenza. La
codifica/compressione non
dovrà però deteriorare in modo
apprezzabile la qualità dei segnali
Video/Audio: per questo scopo,
lo standard internazionale scelto
è l’MPEG-2 (Motion Picture
Expert Group versione 2) che è
in grado di comprimere un
programma Tv da 200Mbit/s
circa (prima della compressione)
in soli 5/6 Mbit/s pur
mantenendo ottime
caratteristiche qualitative
(volendo, anche meno di 4
Mbit/s ma accettando dei
compromessi con la qualità).
Il Transport Stream è il flusso dei
dati che contengono il/i
programmi video/audio
(compressi MPEG) e dati che
devono essere trasportati dalle
apparecchiature di
generazione/trasmissione
all’utenza. I dati hanno bit rate
costante e sono organizzati in
una sequenza continua di
“pacchetti” aventi lunghezza fissa
(188 o 204 byte). Le interfacce
comunemente usate per il
Transport Stream sono:
l
Interfaccia Parallela
Sincrona SPI (Synchronous
Parallel Interface) con livelli
elettrici LVDS (Low Voltage
Differential Signal - a bassa
tensione e bilanciati) oppure
LVTTL (Low Voltage TTL
a bassa tensione e sbilanciati)
l
Interfaccia Seriale
Asincrona ASI
(Asynchronous Serial
Interface – la più usata)
con Bit Rate costante
di 270 Mbit/s e funzionante
su una singola linea coassiale
sbilanciata da 75 Ohm.
Il Multiplexer è l’apparecchiatura
che aggrega diversi Transport
Stream (provenienti, ad esempio,
da diversi codificatori MPEG) per
formare un unico Transport
Stream che li comprende tutti.
Oltre a ciò, il Multiplexer (nella
funzione di Re-multiplexer) può
anche modificare i Transport
Stream, aggiungere dati, tabelle
(ad esempio la NIT – Network
Information Table – nella quale si
possono editare i nomi dei
programmi trasmessi, che poi
appariranno all’utenza).
Nelle modulazioni digitali la
portante si sposta continuamente
in diverse posizioni predefinite di
fase e/o ampiezza (simboli),
ciascuna delle quali rappresenta
una sequenza di bit del Transport
Stream che viene trasmesso. La
rappresentazione delle possibili
posizioni della portante nel
diagramma di fase (angolo) /
ampiezza (distanza dal centro) di
una modulazione digitale si
chiama costellazione. Le
modulazioni maggiormente usate
sono:
l
QPSK (Quadrature Phase
Shift Keying): Modulazione
di fase con 4 posizioni nella
l
costellazione – E’ una
modulazione estremamente
robusta, usata nel DVB-S
(impiego: ponti microonde
terrestri,
diffusione/contribuzione
satellitare)
QAM (Quadrature
Amplitude Modulation):
Modulazione di fase
+ ampiezza con 16, 64 o più
posizioni nella costellazione
E’ usata nel DVB-C
(impiego:
diffusione MMDS, via cavo e
ponti microonde terrestri).
La modulazione OFDM
medesima frequenza, con gli
stessi programmi; in pratica si
può utilizzare lo stesso canale di
emissione per vaste aree, servite
da più trasmettitori, senza che
essi si disturbino l’un l’altro (SFN
- Single Frequency Network –
cioè rete a singola frequenza).
Nella trasmissione analogica, ciò
è praticamente impossibile. Nei
sistemi analogici, utilizzando la
tecnica dell’offset (di riga, o,
meglio, di quadro) si possono
ridurre le zone di interferenza ai
limiti delle aree di servizio di
ciascun trasmettitore rispetto al
Vediamo ora come si realizzano
le reti di diffusione digitale a
singola frequenza (SFN).
Innanzitutto, la
precisione/stabilità di frequenza
(che normalmente è richiesta
essere di 500Hz), deve essere
significativamente maggiore
rispetto ai trasmettitori impiegati
nelle reti MFN (Multi Frequency
Network – ovvero reti con più
frequenze).
Nelle reti SFN, tutti i
trasmettitori devono essere
sincronizzati ad un unico
riferimento di frequenza, per il
LE RETI
DI DIFFUSIONE
IN ISOFREQUENZA
(SFN)
trasmettitore che serve l’area
adiacente, ma, in pratica, anche
con una pianificazione della rete
estremamente oculata ed
impiegando sistemi d’antenna
che evitino il più possibile
l’irradiazione al di fuori dell’area
di servizio prevista, di fatto, una
rete analogica isofrquenziale è
irrealizzabile senza consistenti
zone di interferenza, nelle quali la
qualità del segnale degrada
consistentemente.
quale normalmente si utilizza il
GPS (Global Positioning System cioè il sistema di navigazione
satellitare realizzato e mantenuto
dal Dipartimento della Difesa
USA).
Il segnale proveniente dai satelliti
GPS è ricevibile pressoché
ovunque nel mondo e contiene
una precisissima informazione di
tempo cui poter agganciare i
trasmettitori della rete SFN (la
precisione/stabilità sarà
Un considerevole vantaggio che
offre la modulazione digitale
OFDM impiegata nello standard
DVB-T è la possibilità di realizzare
reti di diffusione terrestre in
isofrequenza, cioè di avere più
trasmettitori in funzione, che
servono zone adiacenti, sulla
s
(Ortogonal Frequency Division
Multiplexing)
E’ una modulazione digitale
complessa, composta da più
portanti (IFFT 2K=1705 portanti;
IFFT 8K= 6717 portanti),
ugualmente distanziate in
frequenza, ciascuna modulata
QPSK, 16QAM o 64QAM. E’
usata nello standard DVB-T per la
diffusione digitale terrestre, ma
anche per ponti microonde
mobili/ENG. L’occupazione di
banda (canale) è esattamente la
medesima dei trasmettitori
terrestri analogici, cioè, 6,7 o
8MHz. Il Bit Rate del Transport
Stream di entrata al modulatore
dipende dalle impostazioni di
larghezza di banda (6,7 o 8MHz),
dallo schema di modulazione
(QPSK, 16 o 64QAM), dal codice
di correzione degli errori
impostato (Code Rate - da1/2 a
7/8) e dall’intervallo di guardia
(da 1/4 a 1/32); in funzione di
questi parametri può variare da
circa 4 sino a quasi 32Mb/s.
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Manuale DTT
s
pertanto dell’ordine di grandezza
di 1Hz).
Ciascun trasmettitore della rete
SFN dovrà trasmettere
esattamente lo stesso Transport
Stream (il flusso dei dati digitali
contenente i programmi) e lo
dovrà emettere in modo da
essere sincronizzato con gli altri
trasmettitori. Per fare ciò, all’atto
della generazione (normalmente
nel multiplexer che dovrà essere
opportunamente predisposto), il
Transport Stream viene suddiviso
in “Megaframes” e vengono
aggiunti dei dati (MIP –
Megaframe Inizialization Packet)
al fine di poter sincronizzare
l’emissione da ogni trasmettitore.
Per la sincronizzazione si utilizza
il segnale con frequenza di 1Hz
(1pps – 1 pulse per second - un
impulso al secondo) proveniente
dai ricevitori GPS.
Sin qui, in pratica, abbiamo
generato dei segnali
assolutamente identici, con più
trasmettitori distanziati tra loro.
Ma il motivo per il quale con
l’SFN si evitano le interferenze
nelle zone limitrofe di copertura
dove sono presenti i segnali di
più trasmettitori, è l’intervallo di
guardia.
L’Intervallo di guardia è il tempo
durante il quale il trasmettitore
non emette alcun segnale, dopo
la trasmissione di ogni simbolo,
per consentire che gli echi
(riflessioni del segnale emesso,
ovvero, come nel nostro caso,
segnali di altre emissioni
isofrequenza dello stesso
network che giungono al
ricevitore con un certo ritardo) di
spegnersi, prima di trasmettere il
simbolo successivo, di modo che
i ricevitori non vengano
disturbati dal possibile
“accavallamento” dei simboli,
che potrebbe rendere il segnale
ricevuto non demodulabile,
ancorché di livello sufficiente o
buono.
Ovviamente, più lungo è
l’intervallo di guardia, più alti
sono i tempi di spegnimento
degli echi tollerati, ma più bassa è
la quantità di dati che possono
essere trasmessi (bit-rate –
numero e/o qualità dei
programmi). L’intervallo di
Esempio di diffusione televisiva digitale
DVB-T in isofrequenza
(SFN - Single Frequency Network)
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Manuale DTT
guardia può essere regolato da
pochi microsecondi, ad oltre 200
microsecondi, cioè, può essere
regolato affinché il sistema possa
tollerare riflessioni/segnali
provenienti da altri trasmettitori
da pochi chilometri sino a circa
70Km (si ricorda che le onde
elettromagnetiche viaggiano alla
velocità della luce e quindi
percorrono circa 300 metri in 1
microsecondo).
Nel caso la scelta della IFFT sia 2K
(modulazione OFDM con 1705
portanti), essendo il Symbol Rate
più elevato rispetto alla 8K (6817
portanti), i possibili intervalli di
guardia sono di durata minore,
essendo essi sempre espressi
come frazione della durata del
tempo di simbolo (1/4; 1/8;
1/16; 1/32). Questo è il motivo
per il quale, nelle reti SFN
normalmente si utilizza la IFFT
8K.
l
l
La pianificazione della rete
(scelta della potenza ed
ubicazione dei trasmettitori,
lobi di irradiazione dei sistemi
d’antenna ecc.) dovrà essere
fatta in modo da ridurre
comunque al minimo le
possibili zone di interferenza
La rete dovrà essere
“ottimizzata” regolando i
tempi di ritardo di emissione
del Transport Stream dai vari
trasmettitori per ridurre al
minimo le differenze nelle
zone di interferenza
I GAP FILLER
(RIEMPITORI
DI BUCHI)
Un’altra importantissima
opportunità tecnica che la
trasmissione digitale OFDM
DVB-T offre, è la possibilità di
riuscire a coprire, nell’area di
Diagramma delle aree di copertura
del trasmettitore principale e dei
Gap Filler che coprono aree limitrofe
e/o di ricezione difficoltosa
essendo un ripetitore sullo stesso
canale, è rappresentato
dall’isolamento ottenibile tra le
antenne di trasmissione e di
ricezione. Se la potenza di
emissione fosse troppo elevata, il
Tecnicamente, la ABE Elettronica
S.p.A. realizza i Gap Filler in più
modi, a seconda della potenza e
della tipologia di impiego:
l
Gap Filler “professionali”,
a doppia conversione, con
filtro SAW IF e varie potenze
di uscita, sino a 10W
l
Gap Filler “semplificati”,
con filtro di entrata o a larga
banda, senza conversione e
con potenze di uscita sino a
poche centinaia di milliwatt
Si noti che l’impiego del filtro
SAW introduce un ritardo
(abitualmente circa 1,5µs) che
però non è significativo, rispetto
a quanto tollerato dall’intervallo
di guardia, specialmente se si
utilizza la IFFT 8K.
Nei trasmettitori è inoltre
possibile regolare il ritardo di
emissione del Transport Stream,
di modo da far coincidere i tempi
di arrivo dei segnali dei
trasmettitori nella zona di
interferenza e ridurre così la
lunghezza dell’intervallo di
guardia necessario ad evitare i
disturbi in ricezione.
Ricapitolando, per realizzare una
rete SFN:
l
Il Transport Stream dovrà
essere generato da un
apposito multiplexer che,
oltre ad essere agganciato ad
un ricevitore GPS per la
precisione della frequenza dei
dati generati, inserisca
il MIP (Megaframe
Inizialization Packet)
l
Gap filler auto-oscillerebbe,
pertanto, bisognerà avere
particolare cura nel distanziare e
collocare opportunamente le
antenne di ricezione e
trasmissione, al fine di avere il
massimo isolamento possibile, e
quindi, poter trasmettere con
una potenza sufficiente.
Per fare un esempio con dati
concreti, ipotizzando di avere
80dB di isolamento tra l’antenna
di ricezione e quella di
trasmissione, utilizzando una
buona antenna direttiva di
ricezione con un buon guadagno
(ad esempio, 15dBi), e ricevendo
un segnale di –40dBm (pari a
67dBµV), si potrà
ragionevolmente regolare la
potenza di uscita del Gap Filler
sino a circa 1W (si ricorda che
una potenza di 1W digitale DVBT, a seconda dei parametri
impostati, può essere raffrontata
con 100W analogici).
LE MODULAZIONI
GERARCHICHE
Con l’impiego delle modulazioni
gerarchiche è possibile
trasmettere
contemporaneamente, con lo
stesso trasmettitore e nello
stesso canale, due Transport
Stream con programmi
differenti: il primo, detto di “alta
priorità”, normalmente con bit
rate basso sarà più facilmente
ricevibile (cioè ricevibile anche in
condizioni di segnale basso e/o
disturbato – ad esempio nella
ricezione mobile o ai margini
della zona di servizio), il secondo,
detto di “bassa priorità”,
normalmente con bit rate più
alto, sarà ricevibile solo in buone
condizioni (ad esempio, con
adeguata antenna fissa di
ricezione e con un buon livello di
segnale).
s
Tutti i trasmettitori
dovranno essere
predisposti
ed agganciati a ricevitori GPS
utenza, o ai margini di essa, zone
nelle quali la ricezione del
segnale risulta difficile o
impossibile (ad esempio, in
piccole valli, nel cono d’ombra di
una piccola collina o di un
palazzo, in gallerie od anche
all’interno di un palazzo).
I Gap Filler sono, in pratica, dei
piccoli ripetitori, estremamente
semplificati, di piccola potenza
che ricevono e trasmettono sul
medesimo canale, pertanto non
occupano frequenze differenti o
aggiuntive rispetto al canale di
emissione principale.
Tecnicamente, la loro emissione
può essere paragonata a quella di
un altro trasmettitore in rete
isofrequenza (SFN), senza tutti i
costi e le complicazioni relative.
Essi infatti sfruttano i vantaggi
della resistenza ai segnali riflessi,
conferita alla modulazione
OFDM dall’intervallo di guardia.
Il limite tecnico di un Gap Filler,
APPROFONDIMENTI
s
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Manuale DTT
I TRASMETTITORI
DI DIFFUSIONE
“DIGITAL READY”,
LA LORO
IMPLEMENTAZIONE
DIGITALE ED IL
DOPPIO UTILIZZO
Sopra: diagramma della
costellazione per modulazione
64QAM, α=1
Sotto:iagramma della costellazione
per modulazione 64QAM,
gerarchica, non uniforme, α=4
Particolarmente negli ultimi
tempi, le emittenti televisive
richiedono, là dove
ragionevolmente possibile, la
trasformazione dei propri
trasmettitori analogici in digitale
ma soprattutto il doppio utilizzo
degli impianti stessi,
alternativamente in modalità
operativa analogica, durante parte
della giornata, ed in modalità
operativa digitale, durante la
rimanente parte. La richiesta è
generalmente motivata, non
essendovi la possibilità di
occupare ulteriori canali di
emissione, dalla necessità di
continuare la trasmissione
analogica per non perdere
audience e, al tempo stesso
(magari durante la notte), di
sperimentare la
s
Come spigato, la modulazione
OFDM secondo lo standard
DVB-T è costituita da diverse
portanti (1705 o 6817, tutte
ugualmente spaziate, a seconda
della larghezza del canale
occupato, da poco meno di 1KHz
a poco più di 4KHz), ciascuna
delle quali è modulata secondo lo
schema QPSK, 16QAM o
64QAM.
Con le modulazioni gerarchiche
(che possono essere solamente la
16QAM o la 64QAM) il
Transport Stream prioritario
definisce solamente il quadrante
del simbolo della modulazione
(come se si trattasse di una
QPSK), mentre il Transport
Stream secondario definisce,
all’interno del quadrante scelto
dal primario, la esatta posizione
di fase e di ampiezza che il
simbolo assume.
In questo modo, nonostante si
utilizzi una modulazione 16QAM
o 64QAM, il Transport Stream
primario avrà una “robustezza” di
modulazione quasi analoga a
quella di una QPSK; sarà inoltre
possibile scegliere codici di
correzione degli errori (code
rate) differenti per ciascun
Transport Stream, al fine di
trovare il giusto compromesso tra
bit rate disponibile e
“robustezza” (cioè immunità al
rumore, ai disturbi ecc.).
Nelle modulazioni gerarchiche è
inoltre possibile definire il grado
di uniformità della costellazione
di modulazione (detto grado si
chiama “α” e può assumere i
valori di 1, 2 e 4). Si può, in
pratica, decidere di distanziare
opportunamente i simboli dagli
assi della costellazione stessa, di
modo da facilitare ulteriormente,
nella ricezione, la decodifica dello
Stream prioritario (a scapito però
dello Stream secondario).
Per dare un’idea concreta della
differenze tra gli Stream primario
e secondario, si consideri che, a
seconda dei parametri impostati,
i livelli minimi di ricezione
possono arrivare a differire sino a
circa 20dB (cioè, è come se lo
Stream primario venisse
trasmesso con una potenza 100
volte superiore allo Stream
secondario).
APPROFONDIMENTI
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Manuale DTT
Sopra: lo schema a blocchi del
trasmettitore/pilota modello
DTX-DX, a doppia modalità operativa
(analogica e digitale
DVB-T), completo di codificatore
MPEG-2 prodotto
dalla ABE Elettronica
A destra: il Trasmettitore
TV VHF – UHF Analogico + Digitale
DVB-T mod. DTX-DX
di commutazione
preferibilmente comandabile
remotamente.
Il convertitore di frequenza
dovrà impiegare un
oscillatore locale a basso
rumore di fase, adeguato alle
migliori prestazioni richieste
per la conversione dei segnali
digitali.
All’atto della commutazione
della modalità operativa,
dovranno essere
(possibilmente
automaticamente) regolate la
potenza di uscita del
trasmettitore e la
precorrezione di linearità, in
quanto i parametri impostati
per l’utilizzo analogico, ben
difficilmente saranno gli stessi
per l’impiego digitale.
l
L’amplificatore di potenza
dovrà essere sufficientemente
lineare per essere adeguato
ad entrambe i tipi di
modulazione; pertanto, sia
pur utilizzando diversi
parametri di potenza di uscita
e di precorrezione di linearità,
le specifiche analogiche (es.:
intermodulazione) e digitali
(es.: MER) dovranno essere
soddisfatte. Si ricorda che la
potenza nominale “analogica”
degli amplificatori (potenza di
picco video con
amplificazione delle portanti
video e audio combinata)
deve essere ridotta, per
l’impiego digitale di una
percentuale che abitualmente
è compresa tra il 50 ed il 75%
(-3/-6dB).
l
Se il filtro di uscita utilizzato è
quello più frequentemente
impiegato nei trasmettitori
digitali (filtro passabanda a 6
cavità per maschera RF di
uscita “non critica”), questo
causa l’introduzione di un
discreto ritardo di gruppo che
è accettabile nell’impiego
digitale, ma necessita di
precorrezione nell’impiego
analogico. In questo caso
bisognerà provvedere
adeguatamente nello stadio
di modulazione IF analogica.
l
Se il filtro di uscita utilizzato è
quello più frequentemente
impiegato nei trasmettitori
analogici (filtro passabanda a
3 o 4 cavità più 2 filtri notch),
questo non è sufficiente per
rispettare la maschera “non
critica” dello standard ETSI
EN 300 744. Va però notato
che la maschera specificata è
applicabile solo nei casi di
trasmettitori digitali collocati
nella medesima postazione di
trasmettitori analogici
operanti su canali adiacenti ed
aventi potenza di picco video
pari alla potenza termica di
uscita dei trasmettitori
digitali: un caso realmente
raro ed anomalo, sia perché le
potenze generalmente
impiegate nella emissione
digitale sono inferiori a quelle
analogiche, sia perché non è
frequente l’avere, nella
s
tecnologia digitale al fine di
verificarne i risultati.
Il cambio definitivo di modalità di
trasmissione avverrà ovviamente
non appena la maggior parte
dell’utenza si sarà dotata degli
idonei ricevitori (decoder digitali).
Per quanto concerne le differenze
tra trasmettitori analogici e digitali
e le possibili modifiche per
l’implementazione della modalità
operativa digitale nei trasmettitori
analogici esistenti, l’argomento è
già stato affrontato nel “BREVE
MANUALE DI TECNICA
DIGITALE PER IL
BROADCASTING TV” scaricabile
dal sito della ABE Elettronica S.p.A.
(www.abe.it) all’indirizzo
http://www.abe.it/ MTD.pdf, al
quale si rimanda.
Per quanto concerne invece il
doppio utilizzo è necessario fare
alcune considerazioni:
l
Il driver (“pilotaggio”)
del trasmettitore dovrà
disporre di entrambe i
modulatori (analogico
e digitale), con un sistema
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s
Manuale DTT
stessa postazione,
trasmettitori su
canali adiacenti. Negli altri
casi, lo standard ETSI citato,
prevede specifiche più
rilassate o non le prevede.
Pertanto, in taluni casi, anche
il filtro passabanda a 3 o 4
cavità più 2 filtri notch, può
essere impiegato per la
emissione digitale.
l
Per trasmettere con doppia
modalità operativa (analogica
e digitale), bisognerà avere a
disposizione, nella postazione
dove è collocato il
trasmettitore, sia i segnali
audio/video analogici, che il
Transport Stream digitale.
Questo comporta l’impiego
di ponti microonde di
collegamento digitali aventi
ricevitore/decodificatore con
uscite sia analogiche che
digitali, oppure avere il
codificatore MPEG-2 nella
postazione di emissione o
incorporato nel trasmettitore.
Per facilitare la transizione
dell’emissione dall’analogico al
digitale (e favorire la
sperimentazione) tutti i
trasmettitori ABE di diffusione
terrestre possono essere
implementati con una
commutazione automatica della
modalità operativa e
contemporanea variazione dei
parametri di potenza di uscita e
precorrezione di linearità. ABE
produce inoltre codificatori
MPEG-2, multiplexer e ponti
microonde digitali al fine di poter
offrire soluzioni complete e
compatibili.
Una soluzione specifica di sicuro
interesse è la serie DTX-DX.
Si tratta di un apparato ultracompatto studiato per avere il
minimo impatto tecnologico ed
economico nella transizione al
digitale della diffusione terrestre:
il trasmettitore (di bassa potenza,
contenuto in un unico cassetto
rack da 19” 3U) è utilizzabile sia
come pilota (driver) di impianti
esistenti (trasformazione e
doppio uso degli impianti in
diffusione analogica e digitale)
che come trasmettitore di piccola
potenza. Si tratta di un
trasmettitore con entrate audio e
video analogiche ed uscita RF
analogica o digitale con
commutazione della modalità
operativa sia locale che remota.
L’apparato comprende infatti (al
suo interno) un convertitore dei
segnali audio/video da analogici
a digitali, il codificatore MPEG-2
(MP@ML) ed il modulatore
COFDM digitale (DVB-T), oltre a
quello analogico.
I LIVELLI DI SEGNALE
NECESSARI PER LA
RICEZIONE DIGITALE:
LA COMPARAZIONE
CON L’ANALOGICO
Per la ricezione dei segnali
televisivi analogici, il CCIR
(Comitato Consultivo
Internazionale delle
Radiocomunicazioni) ha definito,
con la raccomandazione 417, i
livelli minimi di segnale per il
servizio televisivo. Detti livelli
Sotto: rapporto segnale/rumore minimo necessario per una ricezione
senza errori (ipotizzando l’impiego di un ricevitore perfetto), in funzione
dei parametri di trasmissione impiegati (schema di modulazione, code rate,
intervallo di guardia, bit rate del Transport Stream trasmesso).
Si noti che l’intervallo di guardia influenza soltanto il bit rate trasmesso,
e non il rapporto segnale/rumore.
sono relativamente bassi: ad
esempio, in banda 5° UHF il
livello minimo di campo è di
70dBµV/m che corrisponde,
utilizzando una antenna da 10dBi
di guadagno alla frequenza di
700MHz, ad un livello ricevuto di
circa 500µV (0,5 mV, cioè
54dBµV). Si tratta effettivamente
di un segnale di non elevato
livello: appena sufficiente per
avere, con un buon ricevitore,
un’immagine non
particolarmente rumorosa. Nella
normalità dei casi, i livelli di
segnale ricevibili, sono
decisamente superiori.
Se però un segnale analogico
fosse di livello inferiore,
continueremmo a riceverlo,
anche se degradato (rumoroso –
con “neve” sullo schermo).
La ricezione dei segnali digitali
rimane invece perfetta sino ad un
limite minimo (di soglia), al di
sotto del quale il segnale non è
più demodulabile: “scompare”.
Il livello di segnale digitale OFDM
(DVB-T) minimo necessario per
la ricezione dipende dal tipo di
modulazione scelta (QPSK,
16QAM o 64QAM) e dal codice
di correzione degli errori
impiegato (code rate – 1/2, 2/3,
3/4, 5/6 o 7/8). Come di
consueto, le scelte di schemi di
modulazione e codici di
correzione che consentono di
trasmettere bit rate più elevati (e
quindi più programmi, di qualità
migliore), necessitano, in
ricezione, di livelli di segnale
maggiori. Per dare dei limiti,
basta pensare che impiegando
una modulazione QPSK con un
code rate di 1/2, il livello di
ricezione potrà essere circa 20dB
più basso rispetto all’impiego di
una modulazione 64QAM con
code rate 7/8; il flusso dei dati
(bit rate del Transport Stream di
ingresso) sarà però inferiore di
oltre l’80%!
Per continuare la comparazione
con il nostro esempio analogico,
ipotizzando di voler ricevere,
sulla stessa frequenza, una
emissione OFDM per
canalizzazione 8MHz, modulata
64QAM con 2/3 di code rate e
1/32 di intervallo di guardia (e
quindi un bit rate trasmesso di
oltre 24MBit/s, in grado di
trasportare, ad esempio, 4
programmi televisivi di ottima
qualità), saranno necessari circa
51dBµV/m, ben 19dB in meno
rispetto alla ricezione analogica!
Quindi, a parità di condizioni, i
trasmettitori digitali potranno
essere di potenza
consistentemente inferiore.
Nella sperimentazione digitale,
pertanto, nel caso di doppio
utilizzo del trasmettitore in
analogico ed in digitale, anche se
la potenza digitale normalmente
erogabile sarà di 6dB inferiore a
quella analogica (1/4), l’area di
copertura non sarà sicuramente
inferiore, anzi, in linea teorica
incrementerà
considerevolmente, sarà
pertanto da valutare se,
nell’impiego digitale, la potenza
di emissione debba essere
ulteriormente ridotta.
Se però vorremo ricevere il
medesimo segnale digitale in
movimento (ad esempio, in
auto) la modulazione 64QAM
non è sicuramente la più indicata;
dovremo ragionevolmente
impiegare una QPSK
(trasmettendo pertanto un Bit
Rate più basso) e, anche se il
segnale minimo necessario per la
demodulazione della
costellazione QPSK è più basso,
essendo le antenne di ricezione
mobili a basso guadagno, e la
ricezione mobile più disturbata,
in quanto il mezzo mobile non si
troverà sempre in vista ottica con
l’antenna di emissione, la
potenza di emissione del
trasmettitore non è detto debba
essere inferiore.
Sull’argomento vi è una
trattazione ricca di dati nel
Rapporto Tecnico dell’ETSI
(European Telecommunications
Standards Institute) TR 101 190,
scaricabile dal sito:
n
www.etsi.org.
mezza
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