8VSB — метод модуляции, используемый для вещания в стандарте цифрового телевидения ATSC . Модуляция ATSC и 8VSB используется в основном в Северной Америке ; в отличие от этого, стандарт DVB-T использует COFDM .
Метод модуляции определяет, как радиосигнал колеблется для передачи информации. ATSC и DVB-T определяют модуляцию, используемую для эфирного цифрового телевидения; для сравнения, QAM — это метод модуляции, используемый для кабельного телевидения . В таком случае спецификации для кабельного телевидения могут указывать, что оно поддерживает 8VSB (для вещательного телевидения) и QAM (для кабельного телевидения).
8VSB — это 8-уровневая модуляция с остаточной боковой полосой . По сути, она преобразует двоичный поток в восьмеричное представление путем амплитудной манипуляции синусоидальной несущей на один из восьми уровней. 8VSB способен передавать три бита (2 3 = 8) на символ ; в ATSC каждый символ включает два бита из транспортного потока MPEG , которые модулируются решеткой для получения трехбитного числа. Затем полученный сигнал фильтруется полосовым фильтром с помощью фильтра Найквиста для удаления избыточности в боковых лепестках, а затем сдвигается вверх до частоты вещания. [1]
Модуляция остаточной боковой полосы (VSB) — это метод модуляции, который пытается устранить спектральную избыточность сигналов амплитудно-импульсной модуляции (PAM). Модуляция несущей с помощью действительной последовательности данных приводит к сумме и разности частот, что приводит к двум симметричным боковым полосам несущей. Симметрия означает, что одна из боковых полос является избыточной, поэтому удаление одной боковой полосы все еще позволяет демодуляцию. Поскольку фильтры с нулевой полосой пропускания перехода не могут быть реализованы, реализованная фильтрация оставляет след избыточной боковой полосы, отсюда и название «VSB».
В канале 6 МГц ( мегагерц ), используемом для вещания ATSC, 8VSB переносит скорость передачи символов 10,76 мегабод , общую скорость передачи битов 32 Мбит/с и чистую скорость передачи битов 19,39 Мбит/с полезных данных. Чистая скорость передачи битов ниже из-за добавления кодов прямой коррекции ошибок . Восемь уровней сигнала выбираются с использованием решетчатого кодера . Существуют также похожие модуляции 2VSB , 4VSB и 16VSB . 16VSB был специально предназначен для использования в цифровом кабеле ATSC , но вместо этого квадратурная амплитудная модуляция (QAM) стала фактическим отраслевым стандартом, поскольку она дешева и легкодоступна.
[ сомнительный – обсудить ]
Значительным преимуществом 8VSB для вещателей является то, что для покрытия площади, сопоставимой с площадью более ранней системы NTSC , требуется гораздо меньше энергии, и, как сообщается, она лучше в этом, чем наиболее распространенная альтернативная система COFDM . [ необходима цитата ] Частью преимущества является более низкое отношение пиковой к средней мощности, необходимое по сравнению с COFDM. [ необходима цитата ] Передатчик 8VSB должен иметь пиковую мощность 6 дБ (в четыре раза больше средней мощности). [ необходима цитата ] 8VSB также более устойчив к импульсным помехам. [ необходима цитата ] Некоторые станции могут покрывать ту же площадь, передавая при эффективной излучаемой мощности приблизительно 25% от мощности аналогового вещания. [ необходима цитата ] Хотя NTSC и большинство других аналоговых телевизионных систем также используют метод остаточной боковой полосы, нежелательная боковая полоса фильтруется гораздо эффективнее в передачах ATSC 8VSB. 8VSB использует фильтр Найквиста для достижения этого. Исправление ошибок Рида-Соломона является основной системой, используемой для сохранения целостности данных.
Летом 2005 года ATSC опубликовала стандарты Enhanced VSB, или E-VSB [1]. Используя прямое исправление ошибок , стандарт E-VSB позволит принимать DTV на маломощных портативных приемниках с меньшими антеннами, во многом так же, как это делает DVB-H в Европе, но по-прежнему используя передачу 8VSB.
В течение некоторого периода времени продолжалось лоббирование изменения модуляции для ATSC на COFDM , способ передачи DVB-T в Европе и ISDB-T в Японии . Однако FCC всегда считала, что 8VSB является лучшей модуляцией для использования в цифровом телевизионном вещании в США. В отчете 1999 года Комиссия обнаружила, что 8VSB имеет лучшие пороговые характеристики или характеристики несущей-шума (C/N), имеет более высокую скорость передачи данных, требует меньшей мощности передатчика для эквивалентного покрытия и более устойчив к импульсным и фазовым шумам. [2] В результате в 2000 году она отклонила петицию о принятии правил от Sinclair Broadcast Group, требующую, чтобы вещателям было разрешено выбирать между 8VSB или COFDM, как наиболее подходящим для их зоны покрытия. [3] В отчете FCC также признавалось, что COFDM «как правило, должен работать лучше в ситуациях, где есть динамическая многолучевость», например, при мобильной работе или при наличии деревьев, которые шевелятся при сильном ветре. Однако с введением демодуляторов 5-го поколения в 2005 году и последующими улучшениями в поколениях 6 и 7, диапазон выравнивания теперь составляет около −60 до +75 микросекунд (разброс 135 микросекунд) и фактически устранил многолучевое распространение, как статическое, так и динамическое, при приеме 8VSB. Для сравнения, диапазон выравнивания в COFDM составляет −100 до +100 микросекунд (разброс 200 микросекунд), но применение такого большого пространства защитной полосы для COFDM существенно снижает его полезную нагрузку. Фактически, большая часть Европы приняла 1280×720p в качестве своего стандарта HD для DVB-T1 из-за его уменьшенной емкости полезной нагрузки [ необходима цитата ] . Введение DVB-T2 призвано увеличить способность наземных передач переносить контент 1920×1080p. Формат 1920×1080i всегда был частью схемы 8VSB с самого начала, и его улучшенные демодуляторы не оказали никакого влияния на его внутреннюю грузоподъемность [ необходима ссылка ] .
Из-за продолжающегося принятия стандарта ATSC на основе 8VSB в США и большого растущего количества приемников ATSC переход на COFDM будет сложным. Большинство аналоговых наземных передач в США были отключены в июне 2009 года, а тюнеры 8VSB являются общими для всех новых телевизоров, что еще больше усложняет будущий переход на COFDM.
Однако с разработкой ATSC 3.0 , обновленной версии американского стандарта цифрового телевидения, предназначенного для мобильного приема и лучшей производительности одночастотной сети, ATSC решила перейти на OFDM с коррекцией ошибок LDPC (по сути, COFDM). [4] В результате ATSC 3.0 будет несовместим со всеми текущими приемниками ATSC 1.0, и зрителям понадобится новый телевизор с совместимым тюнером или конвертером. [5] В отличие от предыдущего перехода на цифровое телевидение, который был предписан FCC, «переход» на ATSC 3.0 будет полностью добровольным. Кроме того, FCC потребовала, чтобы вещатели, решившие перейти на ATSC 3.0, продолжали предоставлять свой основной канал через соглашение о одновременной передаче с другой станцией на рынке (с аналогичной зоной покрытия) по крайней мере до 2022 года. [6] Синклер объявил о намерении внедрить ATSC 3.0 в 40 городов к 2020 году. [7]
Ранее цитируемый отчет FCC также обнаружил, что COFDM имеет лучшую производительность в динамических и высокоуровневых статических многолучевых ситуациях и предлагает преимущества для одночастотных сетей и мобильного приема. Тем не менее, в 2001 году технический отчет, составленный Технической группой COFDM, пришел к выводу, что COFDM не предлагает никаких существенных преимуществ по сравнению с 8VSB. В заключение отчет рекомендовал, чтобы приемники были подключены к наружным антеннам, поднятым примерно на 30 футов (9 м) в высоту. Ни 8VSB, ни COFDM не показали приемлемых результатов в большинстве внутренних тестовых установок. [8]
Однако возникли вопросы [ кто? ] , окрашивал ли эти результаты приемник COFDM, выбранный для этих тестов − передатчик-монитор [2] Архивировано 27.09.2007 на Wayback Machine, не имеющий нормальной фильтрации на входе. Повторные тесты, проведенные с использованием тех же приемников COFDM с добавлением фильтра полосы пропускания на входе, дали гораздо лучшие результаты для приемника DVB-T, но дальнейшее тестирование не проводилось.[3] [ постоянная мертвая ссылка ]
Дебаты по поводу модуляции 8VSB и COFDM все еще продолжаются. Сторонники COFDM утверждают, что она гораздо лучше противостоит многолучевому распространению, чем 8VSB. Это важное свойство модуляции для приема HDTV, например, в движущихся транспортных средствах, что невозможно с 8VSB. Ранние приемники 8VSB DTV (цифровое телевидение) часто испытывали трудности с приемом сигнала в городских условиях. Однако более новые приемники 8VSB лучше справляются с многолучевым распространением, но движущийся приемник все равно не может принять сигнал. Более того, модуляция 8VSB требует меньше мощности для передачи сигнала на то же расстояние. В менее населенных районах 8VSB может превзойти COFDM из-за этого. Однако в некоторых городских районах, а также для мобильного использования, COFDM может обеспечить лучший прием, чем 8VSB. Несколько «улучшенных» систем VSB находились в разработке, наиболее заметные из которых E-VSB , A-VSB и MPH . Недостатки 8VSB в отношении многолучевого приема можно устранить, используя дополнительные коды прямой коррекции ошибок, которые снижают полезную скорость передачи данных, например, те, которые используются в ATSC-M/H для мобильного/ручного приема. ATSC 3.0 , следующий основной телевизионный стандарт в Соединенных Штатах, будет использовать COFDM.
Подавляющее большинство американских телестанций используют COFDM для своих студийных линий связи с передатчиками и операций по сбору новостей [ требуется ссылка ] . Это линии связи точка-точка, а не трансляции.