DVB-T - Technik und Pilotprojekte in Deutschland

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DVB-T - Technik und Pilotprojekte
in Deutschland
Institut für Nachrichtentechnik
Technische Universität Braunschweig
U. Reimers
Gliederung des Vortrages
1. DVB - ein Überblick
2. DVB-T - die Technik
3. Leistungsmerkmale des DVB-T-Standards
4. Modellvorhaben, insbesondere in Norddeutschland
5. Und was wird der normale Mensch von alledem
haben ?
6. Zusammenfassung und Ausblick
U. Reimers
Ein Nutzungsszenario für DVB
Fernsehempfänger
Multimedia PC
Multichannel
Microwave
Distribution
System (MMDS)
Satellit
Kabel / (G)GA
Integrated Receiver
Decoder (IRD)
Terrestrischer
Empfang
B-ISDN
ADSL etc.
Rundfunk
Interaktivität
DVD etc.
DVC etc.
U. Reimers
Das Konzept des DVB-Datencontainers
Bandbreite des Übertragungskanals
Kapazität in
“Megabit pro
Sekunde”
(Mbit/s)
Bei DVB-T:
ca. 15 Mbit/s
Video: mindestens 4 Mbit/s je
Fernsehprogramm
Audio: 0,2 Mbit/s je
Stereoprogramm
Datendienste wie zum Beispiel:
Fernsehtext
Internet “Push” Inhalte
Firmeninformationen
oder jeglicher Mix
U. Reimers
Die Weltkarte des digitalen Fernsehens sieht im
Sommer 1998 so aus:
U. Reimers
Australien hat sich 1998 für DVB-T entschieden
Thursday 18 June 1998
MEDIA RELEASE
DIGITAL TELEVISION SYSTEM RECOMMENDATION
The Digital Terrestrial Television Broadcasting (DTTB) Selection Panel unanimously agreed
today to recommend DVB-T for use in terrestrial over-the-air broadcasting in Australia.
The Selection Panel was comprised of members representing the National broadcasters (ABC and
SBS), Commercial Network and Regional broadcasters, the Department of Communications, the
Information Economy and the Arts, and the Australian Broadcasting Authority.
Die Entscheidung fiel nach umfangreichen Vergleichsuntersuchungen, bei
denen sowohl das amerikanische ATSC wie auch DVB-T in Sidney
ausgestrahlt und ihre Leistungsmerkmale - insbesondere mit Blick auf die
Fähigkeit zur HDTV-Übertragung - untersucht wurden.
U. Reimers
haben ?
U. Reimers
DVB-T - eine Kurzdarstellung
• DVB-T ist die Bezeichnung für das System zur terrestrischen
Verteilung von Digitalem Fernsehen und Datenrundfunk
(European Telecommunications Standard [ETS] 300 744)
• Obwohl DVB-T primär für die Nutzung bei stationärem und
portablem Empfang gedacht ist, erlaubt das System auch den
Mobilempfang. Die erreichbaren Grenzen des Mobilempfangs
müssen allerdings noch ermittelt werden
• Basis von DVB-T ist ein Modulationsverfahren (Coded
Orthogonal Frequency Division Multiplexing - COFDM), das
unter anderem besonders gut mit den Folgen des Mehrwegeempfanges fertig wird
• Zum Beispiel lassen sich mit DVB-T etwa 15 Mbit/s in einem
8- MHz-Fernsehkanal so übertragen, daß sie bei mindestens
160 km/h praktisch bitfehlerfrei empfangen werden können
U. Reimers
Übertragungsrahmen für DVB-T
Am Beispiel eines 8 MHz-Kanales
f1
f1 + 7,61 MHz
Frequenz
Träger-Position kmin(= 0)
Träger-Position kmax
Symbol
67
0
1
TPS- Träger
“Ständiger” Pilot
Daten
“Verstreuter” Pilot
TPS-Träger
2k-Modus: kmax =1704
8k-Modus: kmax = 6816
Einzelträger-Abstand im 2k-Modus = 4464 Hz, im 8k-Modus = 1116 Hz
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Übertragungsrahmen für DVB -T - Ausschnitt
Einzelträger-Abstand = 1/TNutz (für M3: 1/TNutz = 4464 Hz)
Symboldauer TS =
TNutz + T g
4 TS
(für M3: TS = 252 µs)
3/TNutz
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Fourierspektrum der “Verstreuten” Pilote
Frequenz
Alias
Nutzspektrum
TNutz / 3
1 / (4 TS)
Zeit
(für M3: TNutz / 3 = 75 µs, 1 / (4 TS) = 992 Hz
U. Reimers
Grenzen der zulässigen Dopplerverschiebung bei
DVB-T für M3
• Die Struktur aus “Verstreuten” Piloten erlaubt es theoretisch, durch
Dopplereffekte bewirkte Frequenzverschiebungen df bis zu dfmax =
1 / (8 TS) zu kompensieren (für M3: 446 Hz). Diese Verschiebung darf
in Richtung niedrigerer oder höherer Frequenzen gehen
• Die Frequenzverschiebung als Folge des Dopplereffektes errechnet
sich allgemein zu: df = fT * v / c
mit: df = Frequenzverschiebung,
fT = Sendefrequenz, v = Fahrgeschwindigkeit, c = Lichtgeschwindigkeit
• Für fT = 600 MHz errechnet sich vmax = c * 446 Hz / 600 MHz = 802
km / h. Praktisch ist der Dopplereffekt für M3 also kein Problem
U. Reimers
haben ?
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Leistungsmerkmale des DVB-T-Standards
• DVB-T ermöglicht die Auswahl aus einer Fülle technischer
Parameter so, daß die in jedem Land unter wirtschaftlichen
und/oder medienpolitischen Gesichtspunkten angestrebten
Versorgungsziele optimal erfüllt werden können
• Während zum Beispiel in Großbritannien die Verbreitung einer
Vielzahl von Programmen zum stationären Empfänger, der mit
Dachantenne ausgerüstet ist, geplant wird, steht bei dem
Modellversuch in Norddeutschland weniger die Vielzahl der
Programme als vielmehr die sichere portable und mobile
Empfangbarkeit im Mittelpunkt der Untersuchungen
U. Reimers
DVB-T Systemparameter
Netto-Datenrate (Mbit/s)
in einem 8-MHz-Kanal
31,7
Empfang mit Dachantenne
26,1
64 QAM,
Coderate 7/8
21,1
Empfang mit Stabantenne
17,4
16 QAM, Coderate 7/8
16 QAM, Coderate 2/3
16,1
13,3
Es existieren zahlreiche weitere Varianten
6
1/32
5
.... 1/4
QPSK, Coderate 1/2
10
Relative Länge des Guard-Intervalles
20
30
C/N [dB]
U. Reimers
Störabstandsbedarf beim DVB-T-Empfang mit
einem bewegten Endgerät
C/N-Bedarf im 2-Wege-Kanal bei 0dB-Echodämpfung
40
30
20
Zum Vergleich: bei v = 0 wird
im Rayleigh-Kanal vom idealen
64 QAM, R2=½, TG=¼ => 14,93 Mbit/s
Empfänger benötigt:
16 QAM, R2=½, TG =1/4 => 9,95 Mbit/s
16 dB
11,2 dB
10
QPSK, R2=½, TG =1/4 => 4,98 Mbit/s
5,4 dB
Quelle: Burow, Pogrzeba (Deutsche Telekom Berkom)
0
50
100
150
200
km / h
Fahrgeschwindigkeit v in km/h bei Empfang in Kanal 43
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haben ?
U. Reimers
Das erste wirklich “große” Modellvorhaben mit
DVB-T wurde im Juni 1998 in Berlin gestartet
• Bei der Eröffnungsveranstaltung am 9. Juni 1998 wurden über
die drei Fernsehkanäle 43, 46 und 59 neun Fernsehprogramme und fünf Hörfunkprogramme übertragen.
Im August 1998 ging es auch in Norddeutschland
los
• Zur CeBIT Home 1998 wurde am 26. August das “Modellvorhaben DVB-T in Norddeutschland” eröffnet. Bereits zum Start
wurden fünf Fernsehprogramme und 4 Hörfunkprogramme
übertragen. Insgesamt 28 bis 40 Sender sollen gebaut werden.
U. Reimers
Der Modellversuch in Norddeutschland 1
• DVB-T, der Standard für das terrestrische digitale Fernsehen, wurde
vom DVB-Projekt entwickelt. Er komplettiert die DVB-Familie, die
aus dem Satellitenstandard DVB-S und dem Kabelstandard DVB-C
besteht
• DVB-T soll in Norddeutschland in einem Netz aus zahlreichen Sendern
erprobt werden. Dabei steht erstmalig (weltweit) der portable und der
mobile Empfang im Vordergrund der Erprobung
• Der Modellversuch wird DVB-T für den Rundfunkweg nutzen und für
die mobilen Empfangsgeräte den Mobiltelefonstandard GSM für die
begleitende bidirektionale Kommunikation nutzen
U. Reimers
• Das Versuchs-Sendernetz wird von Wolfsburg über Braunschweig,
Hildesheim und Hannover bis Bremen und Bremerhaven sowie
voraussichtlich auch nach Hamburg reichen
• Ca. 40 DVB-T- Sender werden dafür genutzt werden
• Alle Sender arbeiten im UHF-Bereich
• Im Grundsatz handelt es sich um ein konventionell geplantes
(Mehrfrequenz-) Netz. SFN- (Single-Frequency- Network-) Anteile
sind regional aber vorhanden
• Betriebsparameter zu Beginn des Versuches sollen sein:
2k-Modus, 16 QAM, R2 = 2/3, Tg = 1/8 => Nettodatenrate = 14,75
Mbit/s, Übertragungseffizienz = 1, 84 Bit / s / Hz,
benötigter Störabstand bei v = 0 im Rayleigh-Kanal = 14,2 dB
U. Reimers
Das Versuchsgebiet
U. Reimers
Der Modellversuch mit in Norddeutschland 3
• Die Frequenzplanung war - mit Ausnahme der für die Einbeziehung
Hamburgs erforderlichen Sender - im Januar 1998 vorläufig
abgeschlossen und führte zu zwei gleichwertigen (jedoch noch nicht
flächendeckenden) Bedeckungen
• DTAG einerseits und NDR/RB andererseits haben sich auf eine
duale Betreiberschaft der beiden Bedeckungen geinigt
• Planungsfreigabe seitens der Regulierungsbehörde wurde im Januar
1998 erteilt
• Im August 1998 ist der erste Teil des Netzes in Betrieb gegangen
• Zur EXPO 2000 soll das gesamte Netz in Betrieb und erprobt sein
• Fahrzeuge, die während der EXPO 2000 für Limousinenservice
eingesetzt werden, sollen mit DVB-T-Endgeräten ausgestattet sein
• Zur PKW-Generation des Frühjahrs 2001 sollen DVB-T-Endgeräte
lieferbar sein
U. Reimers
• Zur Durchführung des Versuches ist eine BGB-Gesellschaft gegründet
worden. Deren Gesellschafter, der Projektrat, haben einen
Technischen Projektleiter - das Institut für Nachrichtentechnik der
TechnischenUniversität Braunschweig (IfN) - mit der Durchführung
beauftragt. Dazu wurde ein Fachbeirat eingesetzt werden, an dem
auch Hersteller beteiligt sein können
• Gespräche zu Finanzierung von Netzaufbau und Netzbetrieb sind in
vollem Gange. Mit einer befriedigenden Lösung der Finanzierungsfrage kann gerechnet werden
• Der Versuch soll mittelfristig in einen vollwertigen Dienstbetrieb
überführt werden
U. Reimers
Organisationsstruktur des Modellversuchs
Projektrat
Landesmedienanstalten
(NLM, Bremische LMA)
Programmanbieter, Netzbetreiber
(NDR, RB, Telekom, ZDF)
Technische Projektleitung
der TU Braunschweig (IfN)
mit Technischem Fachausschuß
Fachbeirat
(Programm- und Diensteanbieter,
Unternehmen und Institutionen,
die den DVB-T-Modellversuch
finanziell oder durch geldwerte
Leistungen unterstützen)
(Landesmedienanstalten, Netzbetreiber)
U. Reimers
haben ?
U. Reimers
Der Nutzen von DVB-T für den stationären Empfang
• Obwohl ein wesentliches Ziel des Modellversuches in Norddeutschland die
Erprobung des mobilen Empfangs ist, dürfte die hauptsächliche
Anwendung von DVB-T in Deutschland im stationären Empfang des
Digitalen Fernsehens liegen. Allerdings sollte der stationäre Empfänger
keine Dachantenne benötigen
• Die für den Modellversuch gewählten technischen Parameter werden es
gestatten, in jedem zugewiesenen Kanal drei Fernsehprogramme (mit je 4
Mbit/s) und zusätzlich eine Vielzahl sonstiger Dienste (mit insgesamt 2,7
Mbit/s) auszustrahlen
• Portable Empfänger mit Stabantenne werden auf diese Weise Bilder guter
Qualität darstellen können
• Einsteckkarten im PC oder Notebook werden breitbandige Datennetzzugänge eröffnen und benötigen dafür nur eine kleine Stabantenne
U. Reimers
Grenze des Versorgungsbereiches
(C/N = 14,2 dB in einem Rayleigh-Kanal
bei stationärem Empfang, C/N = 18 dB bei
Mobilempfang mit 130 km/h)
Leistungsmerkmale von DVB-T
8 MHz
Programm 1
Programm 2
14,75 Mbit/s
Programm 3
Daten, Audio
(Verwendetes Beispiel: 16 QAM, R2 = 2/3, Tg = 1/8)
Sonstige Dienste
U. Reimers
Der Nutzen von DVB-T beim Empfang im Fahrzeug
• Der Nutzer im Fahrzeug wird natürlich ebenfalls Fernsehprogramme
empfangen können. Dies ist sicherlich zum Beispiel im Reisebus und auf
dem Rücksitz von PKWs sowie während Pausen auf dem Rastplatz von
Interesse.
• Unter Nutzung des GSM-Mobilfunknetzes können aber auch
individuelle Datendienste aufgerufen werden, die dann über DVB-T
bereitgestellt werden. Die Möglichkeiten sind hier vielfältig.
Anwendungsfelder können sein:
• Tourismus
• Verkehrslenkung
• Verkehrsinformation (einschließlich Video !)
• Nachrichten u.v.a.m
U. Reimers
Ein DVB-T-Empfangsgerät im Fahrzeug
Line In
Antenna In
CAN
PAL
Module
Car Audio Head Unit
LCD Panel #1
(front)
LCD Panel #2
(back)
RGB In
RGB In
RGB out
(analog)
(optional)
RGB out
(analog)
Line Out
IR Remote
Control
CAN
GSM
Module
CAN
Antenna In
DVB-T
Receiver
RS232
Power supply
Scope of the Specification
U. Reimers
haben ?
U. Reimers
Die Bedeutung des terrestrischen Fernsehempfangs
in Deutschland (ZVEI, Juni 1998)
Empfangsmedium
Kabel
Satellit
Terrestrisch
Summe
Fernsehhaushalte
(Mio)
17
11
8
36
Empfänger
(Mio)
24
18
10
davon Zweitgeräte
(Mio)
7
7
2
52
16
U. Reimers
DVB per Kabel und Satellit - im Kaffeesatz
gelesen
• Im Kabel wird die Einführung des digitalen Fernsehens im nächsten Jahr
weitestgehend noch von der Geschäftspolitik der Deutschen Telekom AG
abhängen.
• Ab 2000 wird die Einführung vermutlich zunehmend von Dritten dirigiert
werden. Deren Endgeräte dürften die MHP unterstützen.
• Im Jahr 2010 wird in Deutschland DVB im Kabel Allgemeingut sein.
• In wenigen Jahren wird jeder in Deutschland verkaufte Satellitenempfänger
ein Digitalempfänger sein.
• Spätestens im Jahr 2000 wird jedes heute in Deutschland per Satellit frei
empfangbare Fernsehprogramm auch digital per Satellit verfügbar sein.
• Die Preise von Kabelboxen und Satellitenboxen werden schon im Jahr 2002
bei ca. DM 400 liegen.
U. Reimers
Terrestrisches DVB - im Kaffeesatz gelesen
• Auch das terrestrische digitale Fernsehen (DVB-T) wird in Deutschland
zügig eingeführt werden.
• Es wird sich die Erkenntnis durchsetzen, daß die Marktpositionierung von
DVB-T so erfolgen muß, daß die speziellen Leistungsmerkmale, welche
weder Kabel noch Satellit bieten können, ausgebeutet werden. Dies sind die
Empfangbarkeit mit portablen und mobilen Empfängern bei geringem
Antennenaufwand.
• DVB-T wird daher langfristig jedem Zuschauer ca. 20 Fernsehprogramme
und vielfältige Audioprogramme so liefern, daß der es stationär, portabel
und mobil (Grenzen ?) mit geringem Antennenaufwand empfangen kann.
• DVB-T wird als Datenrundfunk vielfältige Anwendungen außerhalb des
bisherigen Rundfunks finden.
U. Reimers
Danke für Ihre Aufmerksamkeit !
U. Reimers

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