DVB-NGH la nueva generación de TV

digital móvil Carlos Romero Ruescas

Instituto de Telecomunicaciones y Aplicaciones Multimedia carrorue@iteam.upv.es

Índice

• Introducción

– Motivación

– Evolución estándares TV fija y móvil

– Estrategia estandarización

• Grupos de trabajo

– FSS

– CCI

– MIMO

– SUL

– SAT

• Conclusiones

Motivación

• DVB-NGH es el nuevo estándar en el que ha trabajado la organización DVB (Digital Video Broadcasting)

• En los próximos años se espera un crecimiento del mercado potencial de la TV móvil Continuo aumento del consumo de servicios multimedia móviles con la aparición de nuevos dispositivos como los teléfonos inteligentes

Fuente: Cisco VNI Mobile 2011

• Se prevé que el 66% del tráfico móvil en 2015 sea vídeo

• Se espera que el tráfico móvil aumente de forma importante en los próximos años

Motivación

• DVB-NGH se basa en DVB-T2 y DVB-T2 lite

– Los receptores de DVB-NGH deben ser capaces de recibir DVB-T2 lite

• Cambio de concepto con respecto a los estándares de TDT móvil de primera generación DVB-H & DVB-SH. DVB-NGH permite ser transmitido dentro de canales T2 reaprovechando parte de la infraestructura de T2

– Para ello se utilizan las tramas FEF, que ya fueron definidas en DVB-T2

• DVB-NGH incorpora una componente satélite adicional

– Despliegue MFN (Red de Frecuencia Múltiple), terrestre en banda UHF y satélite en banda L o S

Future Extension Frames (FEFs)

• FEFs permiten combinar DVB-T2 con futuras tecnologías en un mismo múltiplex mediante una multiplexación por división en el tiempo:

– Ejemplos: DVB-T2 lite, DVB-NGH

• Permite proporcionar nuevos servicios con nuevas tecnologías sin la necesidad de desplegar nuevas redes

T2-Frame

T2-Frame

FEF T2-

Frame T2-

Frame FEF

FEF T2-

Frame T2-

Frame T2-

Frame T2-

Frame FEF

FEF T2-

Frame T2-

Frame T2-

Frame T2-

Frame FEF

HDTV & 3DTV Recepción fija

Servicios multimedia móviles Recepción móvil

Tiempo

Evolución estándares TV fija y móvil

From Analog TV to Digital TV

ASO : Analog TV Switch-Off

From SDTV to HDTV

From Digital TV to Mobile TV

DTMB

1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012

Evolución estándares TV fija y móvil

Estrategia de estandarización

• Proceso de estandarización en tres fases:

1. DVB-T2 Lite (DVB-T2 Mobile) – sub-conjunto de DVB-T2 móvil

2. DVB-NGH – evolución móvil de DVB-T2

3. CBS (Common Broadcast Specification) – estándar común DVB & 3GPP

DVB-T2

DVB-NGH

DVB-T2

lite

DVB-T2 lite

• Subconjunto de DVB-T2 orientado a movilidad

– Permite tramas con diferentes FFTs y patrones de portadoras piloto

– Máxima compatibilidad, muy pocos elementos nuevos:

• Tasas de codificación más robustas de DVB-S2: 1/3 y 2/5

• Actualización de la señalización (compatible)

• Técnicas para reducir el PAPR

– Menos complejo (tamaño de los chips < 50%)

• Tamaño LDPC 16K

• Reducción de la memoria de entrelazado a la mitad

• Tasa máxima de servicio 4 Mbps

• Eliminación de modos T2 no válidos para movilidad

DVB-NGH (Next Generation Hand-held)

• DVB-NGH está basado en DVB-T2 pero incorpora nuevas tecnologías que permiten su uso en receptores móviles y que sea más eficiente:

– SVC (Scalable Video Coding)

– TFS (Time Frequency Slicing)

– MIMO (Multiple Input Multiple Output)

– Entrelazado temporal más eficiente

– Componente satélite opcional

– RoHC (Robust Header Compression)

– Señalización L1 más robusta y con menos overhead

– Servicios locales en redes SFN

• Estas soluciones técnicas que hacen que no sea un estándar de televisión digital de 2ª Generación (ej. DVB-T2, DVB-C2) sino de 3ª Generación

Grupos de trabajo

Grupo de trabajo FSS

• Principales tareas del TF-FSS

– Técnicas de Diversidad en Tiempo-Frecuencia (TFS)

• Consiste en la transmisión de las tramas NGH sobre un conjunto de canales de RF que implementa saltos en frecuencia (frequency hopping)

• Mejora en la cobertura para recepción fija y móvil

• Incremento de la robustez frente a interferencias

– FEF bundling

• Define una estructura de trama lógica para NGH, también permite reducir la sobrecarga de señalización de capa física (L1)

• Es compatible con la técnica del TFS

– Modos de transmisión NGH

– Reducción del PAPR

– Extensión del símbolo P1

Grupo de trabajo CCI

• El CCI ha adoptado:

– Codificación mediante códigos LDPC+BCH (igual que en DVB-T2), pero con modos más robustos

– Entrelazado de bit entre la codificación y la modulación (mismo que en T2)

– Constelaciones rotadas que mejoran la diversidad del sistema

– Entrelazado temporal basado en entrelazado de bloque + convolucional

BCH Encoder

LDPC Encoder

Bit Interleaver

BIT INTERLEAVED CODED MODULATION (BICM)

Bit to Cell Demux

IQ Symbol Mapper

INPUTPROCESSING

Constellation Rotation

Cyclic Q-Delay

Cell Interleaver

Time Interleaver

FRAME BUILDER

Grupo de trabajo MIMO

• En DVB-NGH se adoptan códigos MIMO de tasa 1 y tasa 2

• Códigos MIMO de tasa 1:

– Aportan ganancias por diversidad y son compatibles con transmisores y receptores con una única antena.

– Esquema Alamouti (MISO)

– Esquema eSFN (enhanced Single Frequency Network)

• Códigos MIMO de tasa 2:

– Explotan la diversidad espacial del canal MIMO, y además permiten multiplexado espacial, pero requieren de la integración de varias antenas en transmisión y en recepción

– Esquema eSM + PH

Señales de pre-distorsión diferentes en cada antena

Grupo de trabajo SUL

• Objetivo: “Recomendar las mejores soluciones para el completo diseño de la arquitectura y señalización de DVB-NGH, centrándose en las capas superiores y la señalización de capa física”.

• Pila protocolos SUL

SOURCE CODE

TRANSPORT STREAMS

HEADER COMPRESSION

ENCAPSULATION

MULTIPLEXING

L1 SIGNALLING

OMA-BCAST

L2 SIGNALLING

L3

L2

L1

APLICACIÓN

ENLACE

FÍSICA

SUL

UL-FEC

• Bloques SUL en el diagrama DVB-NGH

STREAM GENERATOR

STREAMPROCESSING

BBFRAMING

BB SCRAMLER

INPUTPRE-

PROCESSING

PLP INPUT PROCCESSING MODULE (1-M)SERVICE (1-N)

BICM

L1 SIGNALLINGGENERATOR

FRAME BUILDER

L1 – PHYSICAL

Grupo de trabajo SUL • Requisitos comerciales donde trabaja el SUL:

– DVB-NGH debe ser un estándar de capa física transparente para las capas superiores

– Optimizar la cadena de transmisión para aumentar la eficiencia en el uso del ancho de banda disponible, maximizando el throughput disponible para audio, vídeo y datos

– Soportar tanto contenido con base MPEG2-TS y contenido del mundo IP

– Mejorar la señalización de los servicios

– Favorecer la interoperabilidad y coexistencia con otras tecnologías broadcast y wireless/móviles

• Aspectos a estudiar para satisfacer los requisitos comerciales:

– SVC

– Perfiles TS & IP

– ROCH

– OMA BCAST

– Señalización L1

– Señalización Consistente

Grupo de trabajo SAT • Objetivo: “Desarrollar las soluciones necesarias para solventar los problemas

característicos de la trasmisión satélite móvil, manteniendo el mayor número posible de elementos comunes con la componente terrestre”

• La componente satelital permitirá desplegar una componente en las bandas L o S para complementar la cobertura terrestre en banda UHF en zonas rurales y poco pobladas

• Temas tratados:

– Selección de modos de transmisión mas robustos:

• Constelaciones, tamaños FFT, intervalos de guarda y tasas de codificación

– SC-OFDM: Técnica que mejora el PAPR

– Robustez de la señalización de capa física (L1):

• Peores condiciones de canal (LMS)

• Robustez de los datos hasta QPSK 1/5

Conclusiones • No requiere desplegar una red propia, permite utilizar la infraestructura y la red

utilizada para DVB-T2

• Una de las claves de DVB-NGH es que logra mejorar la diversidad espacial (MIMO), la diversidad frecuencial (TFS), temporal (CI) y además reducir el overhead

• Permite la difusión muy eficiente de TV digital móvil

• Utiliza las técnicas mas avanzadas en el ámbito de las comunicaciones móviles que le permiten alcanzar un rendimiento muy elevado

• DVB-NGH se presenta como el futuro estándar de televisión digital móvil

Gracias por su atención

¿Preguntas?

Carlos Romero Ruescas Grupo de Comunicaciones Móviles iTeam

carrorue@iteam.upv.es

ANEXO

CBS (Common Broadcast Specification)

• Estándar de radiodifusión móvil común 3GPP & DVB

– Tecnología global para aprovechar economías de escala

– Basado en LTE

– Study Item rechazado en 3GPP en el primer intento (Mayo 2011)

– Cuando termine NGH, se volverá a intentar