Nella prima parte di questa serie di articoli esaminiamo i concetti generali comuni ai vari sistemi di diffusione radiotelevisiva digitali appartenenti alla famiglia DVB (Digital Video Broadcasting) per la trasmissione di segnali su reti terrestri e satellitari.

Nelle parti successive approfondiremo le varie tecniche di misura utilizzate per valutare la qualità di impianti e a apparati di trasmissione e dei terminali di ricezione dedicati a questo tipo di segnali, con particolare riferimento al caso del digitale terrestre a standard DVB-T.

Ringraziamo Roberto Sacchi, Application Engineer di Agilent Technologies, per le preziose informazioni e delucidazioni forniteci sull’argomento.

La famiglia di standard DVB accomuna tecniche di trasmissione diverse dedicate alla diffusione di segnali televisivi mediante reti via cavo (DVB-C e DVB-C2), reti terrestri (DVB-T, DVB-H e DVB-T2) e reti satellitari (DVB-S e DVB-S2).

In tutti i casi l’obiettivo è quello di trasferire un flusso informativo, o transport stream, che contiene in forma digitale uno o più segnali radiotelevisivi codificati in forma compressa secondo uno dei comuni standard della famiglia MPEG (MPEG-2, MPEG-4 e simili).

Quello che cambia tra i vari standard DVB è la codifica di livello fisico utilizzata, che pur cercando di adottare il più possibile lo stesso tipo di soluzioni quando possibili, è ottimizzata per affrontare al meglio le problematiche dei diversi mezzi trasmissivi, il cavo (poco usato in Italia), il satellite e la trasmissione terrestre.

Differenze principali tra i vari standard DVB

DVB-C

Essendo il canale trasmissivo affidabile si usano modulazioni efficaci come la QAM da 16 livelli fino a 256 livelli ottenendo capacità di trasporto fino a 50 Mbit/s per canale

DVB-S

Il canale ha elevata attenuazione (lunga distanza tra terra e satellite), è rumoroso e la potenza di emissione disponibile sul satellite è limitata. E’ però disponibile una banda di trasmissione relativamente ampia.

Per tale ragione, il sistema DVB-S utilizza modulazioni semplici e robuste, come la QPSK (Quaternary Phase Shift Keying) e la BPSK (Binary Phase Shift Keying), che sono capaci di sopportare meglio canali afflitti da molto rumore.

DVB-S2

 

Per ampliare la capacità di trasporto a facilitare la diffusione di programmi ad alta definizione la nuova versione dello standard satellitare ha introdotto modulazioni più sofisticate, come 8PSK (Phase Shift Keying a 8 livelli), 16APSK (Amplitude and Phase Shift Keying a 16 livelli) e 32APSK, che permettono di trasportare più bit a parità di banda occupata.

 

Inoltre, per rendere più robuste queste modulazioni più, è stata introdotta la possibilità di sfruttare una ‘costellazione ruotata’ unita a un ingegnoso sistema di mappatura dei simboli che permette al ricevitore di recuperare meglio le informazioni trasmesse anche in presenza di segnali molto disturbati.

DVB-T

Il sistema digitale terrestre è il più flessibile e sofisticato per far fronte a un canale caratterizzato da banda disponibile relativamente scarsa e propagazione afflitta da attenuazioni multicammino (fading) dovuta all’esistenza di percorsi si propagazione multipli tra l'antenna trasmittente e quella ricevente che fanno giungere al ricevitore copie dello stesso segnale sfalsate nel tempo.

Lo standard prevede l’utilizzo della modulazione OFDM, un principio di modulazione ortogonale usata anche da molti altri sistemi di comunicazione wireless moderni, come le reti WiFi e Wimax.

 

In sostanza, il segnale originale è suddiviso in tanti segnali paralleli più lenti, ognuno dei quali modula col sistema QPSK, 16QAM (Quadrature Amplitude Modulation a 16 livelli), o 64QAM, una delle tantissime portanti indipendenti (circa 2.000 o circa 8.000 a seconda della variante scelta) che affiancate occupano un normale canale televisivo da 8 MHz.

 

Uno dei tanti vantaggi del sistema OFDM è quello di consentire la creazione di reti molto estese, anche una tutta una nazione, che utilizzano sempre la stessa frequenza di trasmissione. Tale reti si dicono isofrequenziali o SFN (Single Frequency Network) e introducono ulteriori complicazioni nelle attività di misura che verranno esplicitate in seguito.

DVB-T2

Per ampliare la capacità di trasmissione sulle reti terrestri e favorire la diffusione di un maggior numero di programma ad alta definizione è stato recentemente definito il sistema DVB-T2, che rispetto al DVB-T, introduce anche la modulazione 256QAM.

DVB-H

E’ il sistema per la diffusione su reti terrestre ottimizzato per le esigenze dei terminali mobili, tipicamente alimentati a batteria.

 

Rispetto al sistema DVB-T, con il quale mantiene tutte le principali caratteristiche in comune, introduce la possibilità di utilizzare 4.000 portanti sul canale e, soprattutto, di effettuare la trasmissione in modo intermittente nel dominio del tempo, cosicché il ricevitore, una volta sincronizzato sulla rete, possa spegnere i suoi circuiti interni nel periodo di tempo dove non vengono trasmesse le informazioni del programma televisivo che l’utilizzatore sta guardando. Così facendo, è possibile allungare la durate delle batterie di alimentazione del terminale.

 

 

Nella seconda parte dell’articolo, proseguiremo con l'analisi della struttura di un trasmettitore e ricevitore DVB.