Reti diffusive moderne per segnali audiovisivi
Il progetto DVB

Argomenti

| L’evoluzione dei sistemi televisivi
| Il progetto DVB
| I principali sistemi DVB
| satellite (DVB-S)
| cavo (DVB-C)
| terrestre (DVB-T)

La Televisione:
uno scenario in rapida evoluzione

L’evoluzione dei sistemi di radiodiffusione

Collaborazione Rai – Telettra
( Progetto EU-256 )

Fattori determinanti per lo
sviluppo della TV numerica

Il bouquet di programmi

Vantaggi della soluzione numerica (1)

| aumento dell’offerta
| 5 ¸ 8 programmi per canale
| flessibilità del servizio
| video, audio, dati
| facilità di cifratura (Pay-TV, IPPV) per accesso condizionato
| multimedialita’ , interattivita’
| interoperabilità e compatibilità tra i sistemi per i diversi media (satellite, cavo, terrestre)

Vantaggi della soluzione numerica (2)

| qualità elevata e costante
| robustezza contro rumore, interferenze, riflessioni
| efficiente equalizzazione delle distorsioni lineari (es. echi)
| riduzione della potenza trasmessa
| migliore sfruttamento dello spettro e maggiore flessibilità in pianificazione
| reti isofrequenziali terrestri
| riuso di frequenza sui canali da satellite

Il progetto europeo DVB (1)

| Iniziativa per la promozione e lo sviluppo della Televisione numerica multi-programma
| Obiettivi:
| coordinare gli studi mirati alla definizione di standard per la trasmissione su reti terrestri, satellite e cavo.
| coordinare le iniziative per lo sviluppo tecnologico e l'introduzione del sistema sul mercato.
| MOU sottoscritto da oltre 200 partners:
| radiodiffusori
| gestori di rete
| industrie
| Amministrazioni

Tecnologie e servizi DVB (2)

Televisione digitale DVB
Requisiti di servizio

La catena di diffusione “DVB”

La famiglia degli standard DVB

Caratteristiche principali
dei sistemi DVB (1)

Caratteristiche principali
dei sistemi DVB (2)

| Correzione d’errore e Modulazione digitale
| Sfruttamento ottimale della larghezza di banda
| Uso flessibile delle capacità trasmissive
| qualità tecnica
| quantità dei programmi
| Massima compatibilità fra i sistemi per media diversi
| satellite, cavo, terrestre, ecc.
| Semplicità ed economicità dei sistemi di ricezione per il mercato di consumo

Conversione di immagini nel formato numerico

Formato del segnale numerico 4:2:2
(Rec. ITU-R BT.601)

La compressione dei segnali televisivi

Il sistema MPEG-2

Qualità video MPEG-2

Le comunicazioni numeriche

Segnali numerici:
parametri fondamentali

| Forme d'onda elementari:
| Periodo di segnalazione: T
| Velocità di trasmissione R = 1/T
| Spettro di frequenza del segnale
| La durata dell'impulso è finita
| L'occupazione spettrale è infinita
| Spettro a -3dB: ~1/2T
| cresce con la velocità di trasmissione R

Il canale di comunicazione

| Principali cause di distorsione del segnale:
| ostacoli
| amplificatori e filtri
| Principali sorgenti di rumore:
| rumore termico del ricevitore
| rumore generato da attività umane (man-made noise)
| rumore di assorbimento atmosferico
| rumore galattico

Il rumore Gaussiano

| Ha una statistica gaussiana con valore medio nullo e varianza s2 = N0 B
| È detto bianco se ha densità spettrale di potenza costante (N0/2) per tutte le componenti spettrali (B ¥ Þ s2® ¥)

Il filtraggio

| Effetti sul rumore:
| Riduce la potenza di rumore da N ® ¥ a N = N0B
| Effetti sul segnale:
| Attenua le componenti ad alta frequenza del segnale
| Aumenta la durata del segnale

Come si misurano gli effetti del rumore sulla trasmissione

La probabilità d’errore

Le modulazioni numeriche:
PAM (Pulse Amplitude Modulation)

| Per incrementare R a parità di occupazione spettrale Þ aumento il numero di forme d'onda elementari ed il numero di bit trasportati per forma d'onda

PAM
(continua)

| Vantaggi:
| la velocità di trasmissione aumenta con il numero di livelli M
| R = log2M / T
| Svantaggi:
| a parità di energia trasmessa la distanza tra le soglie di ricezione diminuisce
| minore protezione verso il rumore e l'interferenza intersimbolica

Modulazioni in banda traslata

Modulazioni bidimensionali

Modulazioni bidimensionali

Occupazione spettrale

Prestazioni su canale Gaussiano

La codifica di canale

| Obiettivo
| Tasso di errore accettabile
| Vincoli
| Potenza del segnale: limitata
| Densità spettrale di rumore: costante
| Complessità degli apparati: minima
| Soluzione
| Tecniche di controllo degli errori

La codifica di canale

| Permette di rivelare e correggere alcuni degli errori commessi sul canale mediante la ridondanza aggiunta al flusso di informazione proveniente dalla sorgente

Effetti della codifica di canale

Parametri fondamentali

| Il rate del codice R = k / n è il rapporto fra la lunghezza della sequenza in ingresso e quella in uscita dal codificatore
| Il codice è individuato dalla coppia (n,k)

Codici a blocco

| Per ogni k bit in ingresso la legge di codifica elabora n bit in uscita in funzione dei soli k bit in ingresso
| I codici a blocco non hanno memoria
| Il decodificatore sceglie la parola di codice a minima distanza dalla sequenza codificata ricevuta

Codici convoluzionali

| Per ogni k bit in ingresso il codificatore genera n bit in uscita, in funzione dei k bit in ingresso e dei precedenti L-1 blocchi di k bit
| I codici convoluzionali hanno memoria: essa vale M = L - 1
| L viene detta constraint length del codice

Codici convoluzionali:
la decodifica

| La decodifica si basa sull’osservazione di lunghi brani della sequenza ricevuta. Confrontandoli con tutte le possibili sequenze codificate di pari lunghezza, si sceglie a massima verosimiglianza (Algoritmo di Viterbi)
| Conseguenze:
| una decisione errata può ripercuotersi sulle successive, per cui
| gli errori si presentano a gruppi (burst)
| introduce un ritardo nella catena di trasmissione

Codici concatenati

| La concatenazione dei codici migliora ulteriormente le prestazioni del sistema

Codici concatenati:
prestazioni su canale AWGN