HD-palvelujen käyttöönotto antenniurakoitsijan näkökulmasta

SANT kevätseminaariSANT kevätseminaari24.4.2009

Vesa Erkkilä

Month Year

Maanpäällisen HDTV:n yleistilanne

� Maanpäällinen HDTV alkaa VHF III –alueella� Verkkotoimilupahakemukset on jätettävä 8.5. menness ä

� Mukana Digitan kanssa kilpailevia hakijoita

� Tämän jälkeen ohjelmistoluvat� Jos aloitus DVB -T:llä, alustavaa lähetystoimintaa on mahdollisesti jo syksyllä

Title of presentation2

� Jos aloitus DVB -T:llä, alustavaa lähetystoimintaa on mahdollisesti jo syksyllä (varsinaisten ohjelmistolupien myöntäminen kestänee pitempään)

� Jos aloitus DVB-T2:lla, testilähetykset aloitettane en suunnitelmien mukaan syksyllä ja operatiivinen toiminta mahdollisesti vu oden 2010 alussa

� Jos aloitetaan T:llä, T-vastaanottimilta edellytetä än korttilinkitystä, joten on joko hankittava uusi boxi tai kytkettävä linkitykse n hoitava moduli television CI-liitäntään

� Jos aloitetaan T2:lla, on hankittava uusi digiboxi. On myös nostettu esiin mahdollisuus liittää television CI-paikkaan T2-modu li. Tällöin integroitujen televisioiden ostajat voisivat käyttää laitettaan, kuten ennen.

HDTV yleistilanne jatkoa

� Kuvaformaatti mitä todennäköisimmin 720p� Bittinopeuden tulisi olla 7 Mbit/s ���� 3 ohjelmakanavaa mahtuu heikosti

tavalliseen DVB-T-lähetteeseen (huom. 7 MHz kanaval eveys)� T2-lähetteeseen laitettaisiin mielellään 5 ohjelmak anavaa, mutta

bittinopeuden pitäisi olla n. 35 Mbit/sbittinopeuden pitäisi olla n. 35 Mbit/s� Keskustelua bittinopeuksista ja erilaisista vaihtoe hdoista käydään

parhaillaan ja lopputulos selviää lähikuukausina� Katsojat ovat suhtautuneet HDTV:hen hyvin myönteise sti.

� Haasteena kuitenkin se, ollaanko maksu-tv:ssä HD-laadusta valmiita maksamaan enemmän kuin SD-laadusta.

� Onko mainonta HD-kanavassa arvokkaampaa kuin SD-kanavassa?� � Uudenlaisia liiketoimintamalleja verrattuna nykytelevisioon tultaneen näkemään

Title of presentation3

Ensimmäisten HD-lähetysten taajuusalue on joka tapauksessa VHF III

� Valittiinpa kumpi tahansa standardi, käytetään VHF III -aluetta

� Joka tapauksessa VHF antennit on saatava toimimaan

� Testilähetykset olisi hyvä saada ilmaan mahdollisim man aikaisin, jotta � Testilähetykset olisi hyvä saada ilmaan mahdollisim man aikaisin, jotta asennuksia päästäisiin tekemään mahdollisimman pian .� Jos valitaan T2, omakotiasukkaat tuskin tilaavat asennuksia ennen kuin vastaanottimia

on saatavilla. Yhteisantennikiinteistöt sen sijaan lienevät potentiaalisia ensimmäisen vaiheen asiakkaita.

� Jos valitaan T, asennuksia riittänee kaikissa kiinteistöissä sitten, kun signaalit ovat kyseisellä alueella ilmassa.

Title of presentation4

VHF:n erityispiirteet

� VHF etenee paremmin kuin UHF. Täytelähettimiä tarvi taan vähemmän.� VHF:llä on erityisesti taajamissa UHF:ää korkeampi häiriötaso

� Pelkkä signaalitason mittaus ei riitä vaan on kiinn itettävä erityistä huomiota virheisiin, ja kuvanlaatuun

� Häiriöiden suhteen on hyvä muistaa, että lisävahvis tus ei juurikaan paranna tilannetta. Suuntaava, hyvän ja tasaisen kanavan tu ottava antenni on paras lääke tilannetta. Suuntaava, hyvän ja tasaisen kanavan tu ottava antenni on paras lääke häiriöitä vastaan. Suuntakuvioltaan laaja antenni p uolestaan kerää paljon häiriöitä suhteessa haluttuun signaaliin ���� huono C/I

� Häiriöt voivat olla satunnaisia (mopo, juna, lada), jolloin niiden havaitseminen asennusvaiheessa saattaa olla hankalaa.

� T2:ssa on selvästi T:tä parempi impulssihäiriöiden sietokyky. On odotettavissa, että häiriöongelmat ovat T2:ta käytettäessä varsin pieniä. Ne vaikuttavat joka tapauksessa jonkin verran vaadittavaan minimikentän voimakkuuteen.

� T2:n parametreja ei vielä ole valittu, laboratoriot estit ja kenttätestit ovat vasta alkamaisillaan ���� Tarkempia tietoja on vielä odotettava

Title of presentation5

T2:n keskeiset muutokset/parannukset suhteessa T:hen

Title of presentation6

DVB-T2

� DVB-T2-standardin tavoitteena on parantaa DVB-T sta ndardia� Historia:

� Kaupalliset vaatimukset huhtikuussa 2007� DVB-hyväksyntä uudelle spesifikaatiolle kesäkuussa 2008� ETSI julkaisua odotetaan huhtikuun 2009 vaiheilla� ETSI julkaisua odotetaan huhtikuun 2009 vaiheilla

� Ensimmäiset eri valmistajien laitteiden yhteensopiv uustestit on tehty maaliskuussa 2009 hyvällä menestyksellä

� Kenttätestejä ja laboratoriotestejä valmistellaan j a aloitellaan parhaillaan� Digita testaa itse ja osallistuu kansainvälisiin testitapahtumiin

� Ensimmäisiä vastaanottimia odotetaan markkinoille v uoden 2009 lopulla ja kaupallinen toiminta alkanee vuoden 2010 alussa. En simmäisenä aloittanee Iso-Britannia

� Seuraavassa kalvoissa nostetaan esiin keskeisiä T2- teemoja. Speksin sisältöön voi tutustua tarkemmin seuraavan linkin k autta http://www.dvb.org/technology/dvbt2/a122.tm3980r5.D VB-T2.pdf

T � T2: Parannettu virheenkorjaus

� T2:n odotetaan kasvattavan kapasiteettia noin 50% s uhteessa T:hen� Suomessa DVB-T-lähetteen bittinopeus on 22 Mbit/s, T2-lähetteellä se voisi

olla 33 Mbit/s� Laboratorio- ja kenttätestit osoittavat lopulta, kui nka suureen kapasiteetin

kasvuun päästään käytännössäkasvuun päästään käytännössä� Koodauksena LPDC + BHC (samat kuin DVB-S2-standardi ssa)� Ollaan hyvin lähellä Shannonin teoreettista rajaa

� Vaikutus antenniurakoitsijan työhön:� Ei Viterbi koodausta � Viterbin jälkeistä BER-arvoa ei voi käyttää raja-arvona, vaan

tarvitaan uusi raja

T � T2: Enemmän parametrivaihtoehtoja

� Ennen 64 QAM korkein modulaatio, nyt 256 QAM� Lisää kaistanleveyksiä: 1.7, 5, 6, 7, 8, 10 MHz� Lisää suojavälivaihtoehtoja: 1/128, 1/32, 1/16, 19/ 256, 1/8, 19/128, ¼� Ennen 8k korkein FFT:n koko, nyt 1k, 16k ja 32k

� 32k-moodissa samaa suojaväliä käytettäessä hyötydatan osuus on ratkaisevasti suurempi � Lisää kapasiteettiasuurempi � Lisää kapasiteettia

� Vaikutus antenniurakoitsijan työhön:� 256 QAM:in konstellaatiokuva on varsin tiheä� Eri verkoissa saatetaan käyttää erilaisia parametreja ja tällä on vaikutusta esim. raja-

arvoihin ja laitteiden toimintaan ylipäätään

8k

32k

T � T2: Laajennettu kaistanleveys

� Mahdollista 8k, 16k ja 32k –moodeissa� Pysytään kuitenkin vaaditun spektrimaskin sisällä� Esim. 32k-moodissa saadaan 500 kantoaaltoa lisää ���� n. 2% lisää

kapasiteettia

� Vaikutus antenniurakoitsijan työhön:� Voi olla vaikutuksia viereisen kanavan häiriöihin� Mahdollisesti ei oteta käyttöön vielä VHF-alueella, koska ylittää spektrimaskin

T� T2: Käännetty konstellaatio

� Käännetään konstellaatiota� Lähetetään I- ja Q-arvot ajallisesti peräkkäisissä s ymboleissa� Seurauksena parempi suorituskyky monitiekanavassa� Haasteena kasvanut laskentateho vastaanottimessa se kä

yhteensopimattomuus toisen signaalin huippuarvon ja keskiarvon suhdetta yhteensopimattomuus toisen signaalin huippuarvon ja keskiarvon suhdetta pienentävän menetelmän kanssa (ACE).

� Seuraavilla sivuilla 2 kalvoa BBC:n aihetta käsitte levästä esityksestä http://www.dtg.org.uk/dtg/t2docs/RotCon_Jonathon_St ott_BBC.pdf

� Vaikutus antenniurakoitsijan työhön:� Ei olennaisia vaikutuksia

T � T2: Uusi pilottirakenne

� 8 hajautettua pilottikuviota (scattered pilots)� Pilotit ovat kantoaaltoja joiden vaihe ja amplitudi tiedetään� Vastaanotin käyttää näitä kanavaestimointiin ja synkronointiin� DVB-T:ssä 1/12 OFDM kantoaalloista hajautettuja pilotteja => 8 % soluista kuluu hajautettuihin pilotteihin� T2:sessa 8 kuviosta valitaan tehokkain suojavälin mukaan => 1 % soluista kuluu hajautettuihin pilotteihin

� FFT koosta riippuvat toistuvat pilotit (continual p ilots)� DVB-T:ssä toistuvat pilotit vievät 2,6 % soluista� DVB-T:ssä toistuvat pilotit vievät 2,6 % soluista� DVB-T2:ssa 8k-32k:ssa toistuvat pilotit vievät ainoastaan 0,35 % soluista

� Eri palveluille voidaan antaa omat modulaatiot ja F EC:it, joten saman kanavanipun palveluilla voi olla erilainen robustisuus

� Vaikutus antenniurakoitsijan työhön:� Ei olennaisia vaikutuksia. 1. sukupolven vastaanottimissa mahd. synkronointihaasteita.

DVB-T:n pilottirakenne

T � T2: Parannettu lomittelu

� DVB-T on varsin herkkä impulssihäiriöille ja nopeil le muutoksille mobiilikanavassa

� Tästä syystä DVB-H-spesifikaatiossa DVB-T:n lisäksi käytetään IP-tason lomittelua ja virheenkorjausta (MPE-FEC)

� T2-spesifikaatiossa lomittelua parannetaan perustasoll a, jolloin se yhdessä � T2-spesifikaatiossa lomittelua parannetaan perustasoll a, jolloin se yhdessä tehokkaan virheenkorjauksen kanssa antaa parhaan su orituskyvyn ja kapasiteettia ei tuhlata ylimääräisiin kehysrakente isiin

� Lomittelua tehdään monella tasolla: OFDM-symbolin s isällä, ajallisesti yhden palvelun datavirran sisällä sekä virheenkorjausblok kien sisällä.

� Vaikutus antenniurakoitsijan työhön:� Impulssihäiriöt VHF:llä eivät ole yhtä suuri ongelma kuin T-järjestelmässä� Lomittelun määrä saattaa vaikuttaa BER-raja-arvoihin. Todennäköisesti kuitenkin

Suomessa käytetään tiettyä vaikiolomittelua, eli ei alueellisia eroja.

Lähetindiversiteetti, MISO/Alamouti (optio)

� Kaksi SFN-lähetintä lähettää saman informaation, mu tta eri RF-signaalin� Hyödynnetään Alamouti-koodausta

� Parantaa SFN-suorituskykyä ja tätä kautta peittoa m onikanavaympäristössä� Haittapuolena on pilottidatan kasvu ���� kapasiteetti pienenee� MISO (Multiple Input Single Output)� MISO (Multiple Input Single Output)

� Vaikutus antenniurakoitsijan työhön:� Ei otettane Suomessa käyttöön ainakaan kiinteän vastaanoton verkoissa.

T � T2: Huippuarvon ja keskiarvon suhteen pienentäminen (PAPR, Peak to Average Ratio)

� Taustaa� Normaali OFDM-moduloitu signaali on kohinamaista ja siinä on tästä syystä voimakkaita piikkejä� Piikkien takia lähettimen pääteasteessa on varauduttava nopeisiin hetkellisiin tehoihin ja kohtuullisen matalaan

keskimääräiseen tehoon suhteessa piikkitehoon � Pääteasteen hyötysuhde kärsii� DVB-T-lähettimissä piikkien tasoa rajoitetaan ennen päätevahvistinta ja aikaansaadaan hallittu piikkien leikkaus� Piikkien leikkaus aiheuttaa kuitenkin häiriökomponentteja sekä itse lähetteen spektrin sisälle että sen ulkopuolelle

� T2:ssa on kaksi menetelmää, TR ja ACE, tilanteen pa rantemiseen. Perusideana on muokata signaalia jo valmiiksi siten, että siinä ei esiinny korkeita huippuarvoja ���� Huippuja ei tarvitse leikata (ei säröä), jo valmiiksi siten, että siinä ei esiinny korkeita huippuarvoja ���� Huippuja ei tarvitse leikata (ei säröä), Parempi hyötysuhde

� TR (Tone Reservation)� 1% kantoaalloista ei välitä dataa, vaan ne asetetaan sellaiseen tilaan (amplitudi ja vaihe), että ne pienentävät signaalin

huippuja

� ACE (Active Constellation Extension)� Kantoaaltojen konstellaatiopisteitä siirretään hieman siten, että huippuarvot pienenevät

� Molempia tekniikoita voidaan käyttää erikseen tai y hdessä � ACE ei toimi käännetyn konstellaation kanssa

� Noin 20% pienennys PAPR arvoon� Vaikutus antenniurakoitsijan työhön:

� Yhteisantenniverkon vahvistimeen voidaan ajaa signaaleja hieman korkeammalla tasolla. Käytännössä kyseessä on vain n. 1 dB vaikutus eli ei merkitystä yhteisantennitehotasoilla

Laajennuskehykset (FEF = Future Extension Frame)

� Koska spesifikaation toteutuksessa haluttiin edetä nopeasti, jätettiin ulkopuolelle mm. MIMO- tekniikat ja TSF

� MIMO-tekniikat� Näiden avulla järjestelmän suorituskykyä olisi voitu parantaa edelleen. � Haasteina kustannukset kahdennetusta antenni- ja lähetinratkaisusta lähetyspäässä sekä kahden vastaanottoantennin

tuottamat käytännön hankaluudet

� TFS (Time Frequency Slicing )� TFS (Time Frequency Slicing )� Tässä palvelu jaetaan useille taajuuskanaville ja vastaanottiin hyppii kanavalta toiselle vastaanottaessaan yhtä palvelua� Edut:

� Erittäin ”laaja kaistanleveys” � Aika, paikka ja taajuushäipymän kompensointi� Palveluiden statistinen multipleksointi taajuuksien välillä

� Haitat� Monimutkaisuus� Verkon peittoalueen muotovaatimuksiin liittyviä haasteita

� FEF mahdollistaa sen, että ensimmäisetkään T2-vasta anottimet eivät ”hämäänny”, vaikka joidenkin palveluiden osalta käytössä olisi MIMO tai TFS

� Vaikutus antenniurakoitsijan työhön:� TFS ei tule käyttöön alkuvaiheessa, mutta mahdollisesti myöhemmin.

� Vaikutusta kanavien väliseen tasonsäätöön.

� Mahdollisesti myös useita vastaanottoantenneja eri suuntiin � Diversiteettietu.

� MIMO tuskin toteutuu kiinteässä vastaanotossa

T2:n alkuvaiheen haasteet antenniurakoitsijalle ja mahdollisia ratkaisuja

Haasteet� Epävarmuus oikeista tavoitearvoista� Mittavastaanottimien puute ���� Miten tavoitearvojen toteutuminen todetaan� Kuluttajavastaanottimien puute ���� Voidaanko edes varmistaa, että kuva

näkyynäkyy

Ratkaisumalleja� Jos mittavastaanottimia ei ole ensimmäisessä vaihee ssa saatavilla, etsitään

jokin yhteisesti sovittava menettelytapa, jolla pää stään hyvään tulokseen suurimmassa osassa tapauksia

� Esimerkiksi riittävän hyvä antenni riittävän korkea ssa kentänvoimakkuudessa ja kanavassa (kanava katsotaan spektrillä). Jos nämä ehdot täyttyvät, toimii hyvin todennäköisesti, vaik ka täysi mittaaminen ei olisikaan mahdollista.

Title of presentation21

HDTV tuo uusia mahdollisuuksia kaikille alan toimijoille

� Kuluttajille parempilaatuinen kuva ja uusia sisältö jä

� Antenniurakoitsijoilla uutta asennettavaa

� Laitekauppiaille uutta myytävää� Laitekauppiaille uutta myytävää

� Verkko-operaattoreille, maksu-tv-operaattoreille ja sisältötaloille uutta liiketoimintaa

� Menestyksekästä HD-aikaa koko alalle!

Title of presentation22