DVB-T
DVB-T(Digital Video Broadcasting - Terrestrial)とはDVB規格の中の地上デジタルテレビジョン放送の規格である。デジタルの音声と動画の信号を直交周波数分割多重方式(OFDM)のデジタル変調(COFDM)で送信する。情報源符号としては MPEG-2、さらに最近では H.264/MPEG-4 AVC を採用している。
DVB-Tは送信規格であり、特にデジタルテレビジョン放送で採用されている。例えばイギリスではFreeviewがある。OFDMは広帯域のデジタル信号を多数の比較的低速なデジタルストリームに分割し、それらを互いに直交し近接する搬送周波数で送信する。発信局が何マイルか離れていれば同じ周波数で発信可能で、中間にある受信機は両方の局の信号を正しく復調可能である。
この図に基づいて、個々のブロックの信号処理について以下に解説する。
情報源符号とMPEG-2多重化(Source coding and MPEG-2 multiplexing)
圧縮された動画、圧縮された音声、データストリームがPS(Programme Stream)として多重化される。1つ以上のPSをまとめて、MPEG-2 TS(Transport Stream)にする。基本的にこのデジタルストリームが送信されセットトップボックスで受信される。転送されるデータのビットレートは符号化および変調のパラメータで変化し、5Mbit/sから32Mbit/sとなる(詳しくは下記の表を参照)。
スプリッタ(Splitter)
Hierarchical Transmissionと呼ばれる技法を使うと、2つの異なるTSを同時に転送できる。これは例えば同じ搬送波でSDTV信号とHDTV信号を送信するのに使われる。一般にSDTV信号の方がHDTV信号よりも頑健である。受信機では受信信号の状況によって、可能ならばHDTVを使い、電波が弱い場合はSDTVを使う。
MUX適応とエネルギー拡散(MUX adaptation and energy dispersal)
MPEG-2 TSは固定長(188バイト)のパケットの並びとなる。エネルギー拡散と呼ばれる技法で、バイト列が非相関化される。
外部エンコーダ(External encoder)
第一段階の誤り訂正符号化を行う。非2元ブロック符号、リード・ソロモン RS(204, 188)符号を使い188バイトのパケットのうち最大8バイトを訂正可能とする。
外部インターリーバ(External interleaver)
畳み込みインターリーブによって転送データの並びを再配置する。これにより、誤りが長期間に渡って発生した場合に対処する。
内部エンコーダ(Internal encoder)
第二段階の誤り訂正符号化を行う。畳み込み符号を使う。符号化レートとしては1/2、2/3、3/4、5/6、7/8の5種類がある。
内部インターリーバ(Internal interleaver)
再びデータストリームを再配置し、バーストエラーに対する耐性を強化する。ここではブロック単位の入れ替えが行われる。
マッパー(Mapper)
デジタルビット列をベースバンド変調された複素シンボルの列にマッピングする。ここではQPSK、16-QAM、64-QAMという3種類の変調方式が使われる。
フレーム適応(Frame adaptation)
複素シンボル列が固定長(1512シンボル、3024シンボル、6048シンボル)のブロックにグループ化される。68ブロックを1フレームとし、4フレームを1スーパーフレームとする。
パイロット信号とTPS信号(Pilot and TPS signals)
受信を容易にするためにブロック間に信号を挿入する。パイロット信号は同期に使われ、TPS(Transmission Parameters Signalling)信号は送信信号のパラメータを含んでいる。なお、信号を受信して同期し復号するにはそれらのパラメータを受信機側で事前に知っている必要がある。従って、TPS信号は途中でパラメータが変更される場合や再同期が必要な場合などにのみ使われる。
OFDM変調(OFDM Modulation)
ブロック列をOFDM方式で変調する。キャリアは2048本(2k)、4096本(4k)、8096本(8k)が使われる。キャリア本数を増やしてもペイロードのビットレートは増加せず、一定である。
ガードインターバル挿入(Guard interval insertion)
受信しやすいようにOFDMの各ブロックの前にcyclic prefixを挿入する。ガードインターバルの幅は元のブロック長の1/32、1/16、1/8、1/4のいずれかである。単一周波数ネットワークでは、符号間干渉を除去するためにcyclic prefixによるガードインターバルが必須である。
DACとフロントエンド(DAC and front-end)
デジタル-アナログ変換回路(DAC)でデジタル信号をアナログ信号に変換し、RFフロントエンドで放送周波数(VHF、UHF)に変調する。帯域幅はチャンネルとして割り当てられている5, 6, 7, 8MHzである。DACの入力におけるベースバンドのサンプリングレートはこのチャンネルの帯域幅に依存する。f_s = \frac{8}{7} Bサンプル/秒であり、Bはチャンネルの帯域幅をHzで表した値である。
受信機は送信機で使われている技術と対になる技術を使っている。
フロントエンドとADC
アナログ信号をベースバンドに変換し、アナログ-デジタル変換回路(ADC)を使ってデジタル信号に変換する。
時間同期と周波数同期
デジタルのベースバンド信号を調べ、フレームとブロックの先頭を見つける。信号の周波数成分についての問題もここで訂正される。
ガードインターバル除去
cyclic prefixを除去。
OFDM復調
周波数均一化
パイロット信号で受信信号を均一化。
逆マッピング
内部逆インターリーブ
内部復号
ビタビアルゴリズムを使用。
外部逆インターリーブ
外部復号
MUX適応
MPEG-2 逆多重化と情報源復号
Bulgaria(試験的)
Belarus(試験的)
Greenland()
Greece(試験的)
Hungary(試験的)
Latvia(試験的)
Macedonia(試験的)
Poland(試験的)
Russia(試験的)
Slovakia(試験的)
Turkey(試験的)
Ukraine(試験的、キエフのみ)
Pakistan(試験的)
Iran(試験運用中)
Saudi Arabia
Malaysia(試験的)
Sri Lanka(試験運用中)
North Korea(北朝鮮)
Cape Verde
Tunisia(試験的)
2006年3月、DVBプロジェクトはDVB-Tの更新の検討開始を決定した。2006年6月、正式な研究グループ TM-T2 (Technical Module on Next Generation DVB-T) が結成され、第二世代の地上デジタルテレビジョン放送にふさわしい方式 DVB-T2 を検討することになった。
シリアがDVB-T2を採用している。
2007年4月に発表された要求仕様によるとDVB-T2の第一フェーズでは既存のアンテナを使って固定の受信機と可搬型受信機(モバイルではない)向けに最適な方式とし、第二および第三フェーズではより多くのペイロードを送信し(アンテナも新たなものにする)モバイルでの受信も検討することになっている。既存のDVB-Tと同等の帯域条件でペイロードを最低でも30%増加させることが求められている。期待されている技術としては、以下のものがある。
LDPC/BCH符号による前方誤り訂正。衛星デジタルテレビジョン放送の規格 DVB-S2 などで既に採用されている技術。
オプションとしてMIMO(Multiple-Input Multiple-Output)などのダイバーシティシステムを利用。
アンテナのピーク対平均電力比を低減する手法(PAPR低減)の改善。
8k以上のサイズのFFTを使う。16kや32kのFFTを使うことで単一周波数ネットワーク(SFN)を使ったときのオーバーヘッドを最小化する。現在のSFNに比較して50%以上のビットレート増が見込まれる。
チャネル推定の改善。パイロット搬送波が少なくて済むようにする。
SFNにおいて発信局間の距離を30%増大させる。
新たなDVB-T2受信機はDVB-Tの放送も受信できることが期待されるが、DVB-T受信機はDVB-T2を受信できない。ファームウェアの更新でも対応できない。
DVB-T2の検討作業は近々完了し、2008年中にETSIにて規格案として提出される予定である。市場への展開は2009年になる予定。
BBC、ITV、チャンネル4、Fiveは規制機関・OfcomとDTTによるHDTV用帯域を増やすために帯域を明け渡すことに合意した。DVB-T2を使った放送は2009年11月に開始された。
2008年4月、OfcomはDVB-T2とMPEG-4を使ったHDTVの周波数割当を決定した。
2009年12月、日本のNECが世界初となる送信機をイギリスBBCに納入し、放送を開始している。