8VSB — метод модуляции , используемый для вещания в стандарте цифрового телевидения ATSC . Модуляция ATSC и 8VSB используется в основном в Северной Америке ; напротив, 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 . Таким образом, в спецификациях кабельного телевидения может быть указано, что оно поддерживает 8VSB (для вещательного телевидения) и QAM (для кабельного телевидения).
8VSB — это 8-уровневая рудиментарная модуляция боковой полосы . По сути, он 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 в себя два бита из транспортного потока MPEG , которые подвергаются решетчатой модуляции для получения трехбитового числа. Результирующий сигнал затем подвергается полосовой фильтрации с помощью фильтра Найквиста для удаления избыточности в боковых лепестках, а затем сдвигается вверх до частоты вещания. [1]
Модуляция рудиментарной боковой полосы (VSB) — это метод модуляции, который пытается устранить спектральную избыточность сигналов амплитудно-импульсной модуляции (PAM). Модулирование несущей последовательностью данных с действительным знаком приводит к образованию суммы и разности частот, в результате чего образуются две симметричные боковые полосы несущей. Симметрия означает, что одна из боковых полос является резервной, поэтому удаление одной боковой полосы по-прежнему позволяет осуществлять демодуляцию. Поскольку фильтры с нулевой пропускной способностью 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 несет скорость передачи символов 10,76 Мбод , общую скорость передачи данных 32 Мбит/с и чистую скорость передачи используемых данных 19,39 Мбит/с. Чистая скорость передачи данных ниже из-за добавления кодов прямого исправления ошибок . Восемь уровней сигнала выбираются с помощью решетчатого кодера . Также существуют аналогичные модуляции 2VSB , 4VSB и 16VSB . 16VSB изначально предназначался для использования в цифровом кабеле ATSC , но вместо этого де-факто отраслевым стандартом стала квадратурная амплитудная модуляция (QAM) , поскольку она дешева и легкодоступна.
[ сомнительно ]
Существенным преимуществом 8VSB для вещательных компаний является то, что для покрытия площади требуется гораздо меньше энергии, чем в более ранней системе NTSC , и, как сообщается, она лучше справляется с этим, чем наиболее распространенная альтернативная система COFDM . [ нужна цитата ] Частью преимущества является более низкое соотношение пиковой и средней мощности по сравнению с COFDM. [ нужна цитата ] Передатчик 8VSB должен иметь пиковую мощность, составляющую 6 дБ (в четыре раза больше средней мощности). [ нужна цитация ] 8VSB также более устойчив к импульсному шуму. [ нужна цитация ] Некоторые станции могут покрывать одну и ту же территорию, передавая при эффективной излучаемой мощности примерно 25% от мощности аналогового вещания. [ нужна цитата ] Хотя NTSC и большинство других аналоговых телевизионных систем также используют рудиментарную технику боковой полосы, нежелательная боковая полоса фильтруется гораздо эффективнее в передачах ATSC 8VSB. Для этого 8VSB использует фильтр Найквиста . Исправление ошибок Рида-Соломона — это основная система, используемая для сохранения целостности данных.
Летом 2005 года ATSC опубликовал стандарты Enhanced VSB или E-VSB [1]. Используя прямое исправление ошибок , стандарт E-VSB позволит принимать цифровое телевидение на портативные приемники малой мощности с антеннами меньшего размера, почти так же, как DVB-H в Европе, но по-прежнему используя передачу 8VSB.
В течение некоторого периода времени продолжалось лоббирование изменения модуляции ATSC на COFDM , способа передачи DVB-T в Европе и ISDB-T в Японии . Однако FCC всегда считала, что 8VSB является лучшей модуляцией для использования в цифровом телевещании в США. В отчете 1999 года Комиссия обнаружила, что 8VSB имеет лучший порог или отношение несущей к шуму (C/N), имеет более высокую скорость передачи данных, требует меньше мощности передатчика для эквивалентного покрытия и более устойчив к импульсному и фазовому шуму. . [2] В результате в 2000 году он отклонил ходатайство о разработке правил от Sinclair Broadcast Group с просьбой разрешить вещателям выбирать между 8VSB или COFDM, как наиболее подходящим для их зоны покрытия. [3] В отчете FCC также признается, что COFDM «обычно будет работать лучше в ситуациях динамического многолучевого распространения», таких как мобильная работа или при наличии деревьев, движущихся при сильном ветре. Однако с появлением в 2005 году демодуляторов 5-го поколения и последующими улучшениями в поколениях 6 и 7 диапазон выравнивания теперь составляет от -60 до +75 микросекунд (разброс 135 микросекунд) и практически устранил многолучевое распространение, как статическое, так и динамическое, в Прием 8ВСБ. Для сравнения, диапазон выравнивания в COFDM составляет от -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 стандарта HD для DVB-T1 из-за его уменьшенной полезной нагрузки . Внедрение DVB-T2 призвано повысить способность наземных передач передавать контент с разрешением 1920×1080p. Разрешение 1920x1080i всегда было частью схемы 8VSB с момента ее создания, и ее улучшенные демодуляторы не оказали никакого влияния на ее врожденную полезную нагрузку .
Из-за продолжающегося принятия стандарта ATSC на основе 8VSB в США и значительного роста числа 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, предназначенной для мобильного приема и повышения производительности одночастотной сети, ATSC решило перейти на OFDM с коррекцией ошибок LDPC (по сути, COFDM). [4] В результате ATSC 3.0 будет несовместим со всеми текущими ресиверами ATSC 1.0, и зрителям понадобится новый телевизор с совместимым тюнером или преобразователем. [5] В отличие от предыдущего перехода на цифровое телевидение, который был санкционирован 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 об одновременной передаче с другой рыночной станцией (с аналогичной зоной покрытия) как минимум до 2022 года. [6] Синклер объявил о намерении внедрить ATSC 3.0 в 40 городах к 2020 году. [7]
В ранее цитировавшемся отчете FCC также было обнаружено, что COFDM имеет лучшую производительность в ситуациях динамической и статической многолучевости высокого уровня и предлагает преимущества для одночастотных сетей и мобильного приема. Тем не менее, в 2001 году в техническом отчете, составленном технической группой COFDM, был сделан вывод, что COFDM не дает каких-либо существенных преимуществ по сравнению с 8VSB. В заключение в отчете рекомендуется подключать приемники к наружным антеннам, поднятым примерно на 30 футов (9 м) в высоту. Ни 8VSB, ни COFDM не показали удовлетворительных результатов в большинстве тестовых установок внутри помещений. [8]
Однако возникли вопросы [ кто? ] был ли приемник COFDM выбран для этих тестов - монитор передатчика [2] Архивировано 27 сентября 2007 г. на Wayback Machine , в котором отсутствует нормальная внешняя фильтрация - окрасил эти результаты. Повторные испытания, проведенные с использованием тех же приемников COFDM с добавлением входного полосового фильтра, дали значительно улучшенные результаты для приемника DVB-T, но дальнейшее тестирование не проводилось.[3] [ постоянная мертвая ссылка ]
Споры о модуляции 8VSB и COFDM все еще продолжаются. Сторонники COFDM утверждают, что он гораздо лучше противостоит многолучевому распространению, чем 8VSB. Это важное свойство модуляции для приема ТВЧ, например, в движущихся транспортных средствах, что невозможно при использовании 8VSB. Ранние приемники цифрового телевидения 8VSB часто испытывали трудности с приемом сигнала в городских условиях. Однако новые приемники 8VSB лучше справляются с многолучевым распространением, но движущийся приемник все равно не может принять сигнал. Более того, модуляция 8VSB требует меньше энергии для передачи сигнала на то же расстояние. Из-за этого в менее населенных районах 8VSB может превзойти COFDM. Однако в некоторых городских районах, а также при мобильном использовании COFDM может обеспечить лучший прием, чем 8VSB. Несколько «улучшенных» систем VSB находились в разработке, в первую очередь E-VSB , A-VSB и MPH . Недостатки 8VSB в отношении многолучевого приема можно устранить путем использования дополнительных кодов прямого исправления ошибок, которые уменьшают полезную скорость передачи данных, например, используемую ATSC-M/H для мобильного/портативного приема. ATSC 3.0 , следующий основной телевизионный стандарт в США, будет использовать COFDM.
Подавляющее большинство американских телестанций используют COFDM в своих студиях для передачи каналов связи и сбора новостей . Это каналы связи «точка-точка», а не широковещательная передача.