1 / 40

Ohjaaja: DI Annemarie Hjelt , Digita Oy Valvoja: Prof. Jyri Hämäläinen

Parametroinnin vaikutus toisen sukupolven maanpäällisen digitaalisen television liikkuvaan vastaanottoon. Ohjaaja: DI Annemarie Hjelt , Digita Oy Valvoja: Prof. Jyri Hämäläinen. Mikko Meriläinen 12.2.2013. Taustaa.

samara
Download Presentation

Ohjaaja: DI Annemarie Hjelt , Digita Oy Valvoja: Prof. Jyri Hämäläinen

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Parametroinnin vaikutus toisen sukupolven maanpäällisen digitaalisen television liikkuvaan vastaanottoon Ohjaaja: DI AnnemarieHjelt, Digita Oy Valvoja: Prof. Jyri Hämäläinen Mikko Meriläinen12.2.2013

  2. Taustaa Parametroinnin vaikutus toisen sukupolven maanpäällisen digitaalisen television liikkuvaan vastaanottoon Mikko Meriläinen 12.2.2013 Työn tekijä Mikko Meriläinen • Ohjaaja DI AnnemarieHjelt • Valvoja Professori Jyri Hämäläinen Työ tehty Digita Oy:ssä Työ tehty huhtikuun 2012 ja tammikuun 2013 välisenä aikana

  3. Aiheen valinnasta (1) Parametroinnin vaikutus toisen sukupolven maanpäällisen digitaalisen television liikkuvaan vastaanottoon Mikko Meriläinen 12.2.2013 Digitalla toimilupa kanavanippuun D joka aikoinaan allokoitiin DVB-H-käyttöön • DVB-H (Handheld) on tarkoitettu liikkuville päätelaitteille DVB-H:n käytöstä on luovuttu Suomessa • Syinä luopumiseen muun muassa päätelaitteiden puute

  4. Aiheen valinnasta (2) Parametroinnin vaikutus toisen sukupolven maanpäällisen digitaalisen television liikkuvaan vastaanottoon Mikko Meriläinen 12.2.2013 Viestintävirasto on antanut syyskuussa 2011Digita Oy:lle luvan siirtyä kanavanipussa D uuteen DVB-T2-tekniikkaan • Lupaehdoissa kuitenkin määrätään rajoituksia käytölle Rajoitukset koskevat muun muassa modulaatiota ja kantoaaltojen lukumäärää • Suurin sallittu modulaatio 64QAM, suurin FFT:n koko 8K

  5. Esityksen rakenne (1) DVB-T2:n peruskäsitteitä • OFDM-järjestelmän toimintaperiaate • QAM-modulaation toimintaperiaate • Signaalin virheettömyys (2) Erityisesti liikkuvaan vastaanottoon liittyviä ongelmia • Doppler-hajonta • Radiokanavassa tapahtuvat nopeat muutokset (3) Mittaukset ja niiden tulokset • Lähetys- ja mittausjärjestelmä • Modulaation vaikutus vastaanottoon • Kantoaaltojen lukumäärän vaikutus vastaanottoon Parametroinnin vaikutus toisen sukupolven maanpäällisen digitaalisen television liikkuvaan vastaanottoon Mikko Meriläinen 12.2.2013

  6. OFDM-järjestelmän toimintaperiaate (1) OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) on monikantoaaltojärjestelmä • Siirrettävä informaatio jaetaan usealle eri kantoaallolle • Kantoaallot ovat keskenään ortogonaalisia eli eivät aiheuta kantoaaltojen välistä interferenssiä (ICI, Inter-Carrier Interference) Jakamalla informaatio usealle kantoaallolle voidaan symbolinopeutta pienentää Yksittäisten kantoaaltojen häipyminen ei estä vastaanottoa virheenkorjauksen ansiosta Parametroinnin vaikutus toisen sukupolven maanpäällisen digitaalisen television liikkuvaan vastaanottoon Mikko Meriläinen 12.2.2013

  7. OFDM-järjestelmän toimintaperiaate (2) Oheisessa kuvassa on esitetty kolme ortogonaalista alikantoaaltoa joille pätee ja . Parametroinnin vaikutus toisen sukupolven maanpäällisen digitaalisen television liikkuvaan vastaanottoon Mikko Meriläinen 12.2.2013

  8. OFDM-järjestelmän toimintaperiaate (3) OFDM-signaalin luomisessa informaatio sisällytetään taajuustasoiseen signaaliin • Lähetystä varten signaali muutetaan aikatasoiseksi IFFT:n avulla (InverseFast Fourier Transform) • Vastaavasti vastaanottimessa signaali muutetaan takaisin taajuustasoon FFT:n avulla (Fast Fourier Transform) FFT:n ominaisuuksista johtuen pisteitä, joista laskenta suoritetaan on kappaletta • DVB-T2:ssa FFT:n koko on samalla kantoaaltojen lukumäärä Parametroinnin vaikutus toisen sukupolven maanpäällisen digitaalisen television liikkuvaan vastaanottoon Mikko Meriläinen 12.2.2013

  9. OFDM-järjestelmän toimintaperiaate (4) Tässä työssä vertaillut FFT-moodit lihavoitu Parametroinnin vaikutus toisen sukupolven maanpäällisen digitaalisen television liikkuvaan vastaanottoon Mikko Meriläinen 12.2.2013

  10. QAM-modulaation toimintaperiaate (1) Parametroinnin vaikutus toisen sukupolven maanpäällisen digitaalisen television liikkuvaan vastaanottoon Mikko Meriläinen 12.2.2013 DVB-T2:ssa käytetään QAM-modulaatiota (QuadratureAmplitudeModulation) QAM-modulaatiossa moduloidaan sekä signaalin vaihetta että amplitudia Signaalin vaihekulma ja amplitudi voidaan esittää ns. IQ-diagrammin avulla

  11. QAM-modulaation toimintaperiaate (2) Q 01 11 A 00 10 Parametroinnin vaikutus toisen sukupolven maanpäällisen digitaalisen television liikkuvaan vastaanottoon Mikko Meriläinen 12.2.2013

  12. QAM-modulaation toimintaperiaate (3) Edellä esitettyä periaatetta voidaan soveltaa myös useampiin konstellaatiopisteisiin • Numero ilmaisee konstellaatiopisteiden lukumäärän, esim. 16QAM, 64QAM, 256QAM • Kuvassa esitetty modulaatio on 64QAM • Konstellaatiopisteiden lukumäärääkasvatettaessa vaadittu kantoaalto-kohinasuhde kasvaa Parametroinnin vaikutus toisen sukupolven maanpäällisen digitaalisen television liikkuvaan vastaanottoon Mikko Meriläinen 12.2.2013

  13. Vastaanoton virheettömyys (1) QEF (QuasiError-Free): • ”Lessthanoneuncorrectederror-event per transmission hour at the level of a 5 Mbit/s single TV servicedecoder” Vastaa tilannetta, jossa virheenkorjausasteiden jälkeen bittivirhesuhde . DVB-T:ssä määritelmänä ensimmäisen virheenkorjauksen (Viterbi) jälkeen DVB-T2:ssa erilainen virheenkorjaus, jolloin ensimmäisen virheenkorjauksen (LDPC) jälkeen tulee olla . Parametroinnin vaikutus toisen sukupolven maanpäällisen digitaalisen television liikkuvaan vastaanottoon Mikko Meriläinen 12.2.2013

  14. Vastaanoton virheettömyys (2) Mittausjärjestelmä tallentaa BER-arvon kerran sekunnissa, joten QEF-arvoa ei voida määrittää niin pienellä virhemäärällä, sillä Tässä työssä virheettömyyttä kuvaavaksi raja-arvoksi valittiin Vastaavaa arvoa käytetty myös muualla, sillä ero ei ole kovin suuri – vastaa noin 0,2 dB:n lisäystä tehotasoon Parametroinnin vaikutus toisen sukupolven maanpäällisen digitaalisen television liikkuvaan vastaanottoon Mikko Meriläinen 12.2.2013

  15. Doppler-hajonta (1) Vastaanottimen liikkuessa signaalin taajuus muuttuu Doppler-ilmiöstä johtuen Taajuuden muutos on suoraan verrannollinen nopeuteen kaavan mukaisesti • on Dopplertaajuus • on vastaanottimen nopeus • on lähetteen aallonpituus • on vastaanottimen liikesuunnan ja lähettimen suunnan välinen kulma Parametroinnin vaikutus toisen sukupolven maanpäällisen digitaalisen television liikkuvaan vastaanottoon Mikko Meriläinen 12.2.2013

  16. Doppler-hajonta (2) Monitie-etenemisestä johtuen vastaanotettu signaali sisältää eri suunnista heijastuneita komponentteja • Komponentit erilaisin Doppler-siirtymin summautuvat vastaanottimessa Johtaa spektrin leviämiseen taajuustasossa Edellä mainittu OFDM-signaalin ortogonaalisuus ei ole enää voimassa Parametroinnin vaikutus toisen sukupolven maanpäällisen digitaalisen television liikkuvaan vastaanottoon Mikko Meriläinen 12.2.2013

  17. Nopeat kanavan muutokset (1) Koska kyseessä on QAM-modulaatio, tulee vastaanottimen ”tietää” radiokanavan aiheuttama amplitudin ja vaiheen muutos • Signaali sisältää kantoaaltoja jotka lähetetään tunnetulla vaihekulmalla ja amplitudilla • Näitä kantoaaltoja kutsutaan pilottisignaaleiksi Kun tiedetään miten pilottisignaali on muuttunut radiokanavassa, tehdään olettamus että viereiset datakantoaallot ovat muuttuneet samalla tavalla Parametroinnin vaikutus toisen sukupolven maanpäällisen digitaalisen television liikkuvaan vastaanottoon Mikko Meriläinen 12.2.2013

  18. Nopeat kanavan muutokset (2) Mikäli radiokanava muuttuu yhden symbolin lähettämisen aikana, ei pilottisignaaleilla tuotettu kanavaestimaatio ole enää pätevä Symbolinopeutta voidaan kasvattaa pienentämällä kantoaaltojen lukumäärää eli FFT:n kokoa Tällöin myös kantoaaltojen taajuustasoinen erotus kasvaa Parametroinnin vaikutus toisen sukupolven maanpäällisen digitaalisen television liikkuvaan vastaanottoon Mikko Meriläinen 12.2.2013

  19. Nopeat kanavan muutokset (3) Parametroinnin vaikutus toisen sukupolven maanpäällisen digitaalisen television liikkuvaan vastaanottoon Mikko Meriläinen 12.2.2013

  20. Lähetysjärjestelmä Lähetin ja antennijärjestelmä Pasilan TV-tornissa Teho 200 W ERP Kanava 27 (522 MHz) Antennin pääkeilan suuntanoin 165 astetta Parametroinnin vaikutus toisen sukupolven maanpäällisen digitaalisen television liikkuvaan vastaanottoon Mikko Meriläinen 12.2.2013

  21. Vastaanottojärjestelmä (1) Vastaanottimena käytettiin Rohde & Schwarzinvalmistamaa ETL-mittalaitetta Antennina toimi ympärisäteilevämonopoliantenni, antenninmaatasona 40 cm halkaisijaltaanoleva peltilevy Mittausjärjestelmä rakennettiinDigita Oy:n mittausautoon Parametroinnin vaikutus toisen sukupolven maanpäällisen digitaalisen television liikkuvaan vastaanottoon Mikko Meriläinen 12.2.2013

  22. Vastaanottojärjestelmä (2) Parametroinnin vaikutus toisen sukupolven maanpäällisen digitaalisen television liikkuvaan vastaanottoon Mikko Meriläinen 12.2.2013

  23. Mitattu tehotaso mittausreitillä Parametroinnin vaikutus toisen sukupolven maanpäällisen digitaalisen television liikkuvaan vastaanottoon Mikko Meriläinen 12.2.2013

  24. Profiilidiagrammi Pasilasta Kolmannen linjan ja Porthaninkadun risteykseen Parametroinnin vaikutus toisen sukupolven maanpäällisen digitaalisen television liikkuvaan vastaanottoon Mikko Meriläinen 12.2.2013 Voimakas varjostuminen rakennuksista johtuen Varjostumisen aiheuttama vaimennus yli 50 dB

  25. Modulaatiomittauksen tärkeimmät parametrit Mittausparien modulaatio ja virheenkorjaussuhde (CR) valittu siten, että kapasiteetti likimain sama Mittaus 1: 256QAM & CR 3/5 vs. 64QAM & CR 4/5 Mittaus 2: 256QAM CR 1/2 vs. 64QAM CR 2/3 Mittaus 3: 64QAM CR 1/2 vs. 16QAM CR 3/4 Parametroinnin vaikutus toisen sukupolven maanpäällisen digitaalisen television liikkuvaan vastaanottoon Mikko Meriläinen 12.2.2013

  26. Modulaatiomittaus 1: Parametroinnin vaikutus toisen sukupolven maanpäällisen digitaalisen television liikkuvaan vastaanottoon Mikko Meriläinen 12.2.2013

  27. Modulaatiomittaus 1 Parametroinnin vaikutus toisen sukupolven maanpäällisen digitaalisen television liikkuvaan vastaanottoon Mikko Meriläinen 12.2.2013

  28. Modulaatiomittaus 1 Parametroinnin vaikutus toisen sukupolven maanpäällisen digitaalisen television liikkuvaan vastaanottoon Mikko Meriläinen 12.2.2013 Taulukossa huomioitu vain liikettä sisältävät mittauspisteet Ero 256QAM-modulaation hyväksi 38,6 – 40,4 prosenttiyksikköä Kahden mittauksen välinen ero suurimmillaan noin 4,2 prosenttiyksikköä

  29. Modulaatiomittaus 2: Parametroinnin vaikutus toisen sukupolven maanpäällisen digitaalisen television liikkuvaan vastaanottoon Mikko Meriläinen 12.2.2013

  30. Modulaatiomittaus 2 Parametroinnin vaikutus toisen sukupolven maanpäällisen digitaalisen television liikkuvaan vastaanottoon Mikko Meriläinen 12.2.2013 Taulukossa huomioitu vain liikettä sisältävät mittauspisteet Ero 256QAM-modulaation hyväksi noin 2,1 prosenttiyksikköä

  31. Modulaatiomittaus 3: Parametroinnin vaikutus toisen sukupolven maanpäällisen digitaalisen television liikkuvaan vastaanottoon Mikko Meriläinen 12.2.2013

  32. Modulaatiomittaus 3 Parametroinnin vaikutus toisen sukupolven maanpäällisen digitaalisen television liikkuvaan vastaanottoon Mikko Meriläinen 12.2.2013 Taulukossa huomioitu vain liikettä sisältävät mittapisteet Ero 16QAM-modulaation hyväksi noin 8,8 prosenttiyksikköä

  33. FFT-mittauksen tärkeimmät parametrit Mittaukset suoritettu seuraavilla modulaatioilla ja virheenkorjaussuhteilla (CR) • 256QAM & CR 1/2 • 64QAM & CR 2/3 • 16QAM & CR 4/5 Kullakin modulaatiolla mittaus suoritettiin FFT-moodeilla4K, 8K extendedja 16K extended Suojavälisuhde valittiin siten, että se on ajallisesti saman pituinen Parametroinnin vaikutus toisen sukupolven maanpäällisen digitaalisen television liikkuvaan vastaanottoon Mikko Meriläinen 12.2.2013

  34. FFT-mittauksen tulokset Kartta keskitetty alueeseen, jolla saavutetaan suurimmat nopeudet • Hakamäentiellä 60 km/h nopeusrajoitus, Mannerheimintien alussa 50 km/h nopeusrajoitus Ajan säästämiseksi valittiin esitettäväksi kolmesta mitatusta parista se, jolla ero on selkeimmin havaittavissa suurilla nopeuksilla • Modulaatio 256QAM, virheenkorjaussuhde ½ Parametroinnin vaikutus toisen sukupolven maanpäällisen digitaalisen television liikkuvaan vastaanottoon Mikko Meriläinen 12.2.2013

  35. 256QAM, CR ½, FFT 4K Parametroinnin vaikutus toisen sukupolven maanpäällisen digitaalisen television liikkuvaan vastaanottoon Mikko Meriläinen 12.2.2013

  36. 256QAM, CR ½, FFT 8K extended Parametroinnin vaikutus toisen sukupolven maanpäällisen digitaalisen television liikkuvaan vastaanottoon Mikko Meriläinen 12.2.2013

  37. 256QAM, CR ½, FFT 16K extended Parametroinnin vaikutus toisen sukupolven maanpäällisen digitaalisen television liikkuvaan vastaanottoon Mikko Meriläinen 12.2.2013

  38. Johtopäätökset (1) Parametroinnin vaikutus toisen sukupolven maanpäällisen digitaalisen television liikkuvaan vastaanottoon Mikko Meriläinen 12.2.2013 Suuria kapasiteetteja tavoiteltaessa on edullisempaa käyttää 256QAM-modulaatiota paremmalla virheenkorjauksella kuin 64QAM-modulaatiota Kapasiteetin pienentyessä myös modulaatioiden välinen ero pienenee

  39. Johtopäätökset (2) Parametroinnin vaikutus toisen sukupolven maanpäällisen digitaalisen television liikkuvaan vastaanottoon Mikko Meriläinen 12.2.2013 Suurilla modulaatiopisteiden lukumäärillä pienempi FFT toimii huomattavasti paremmin kuin suuri Pienillä modulaatiopisteiden lukumäärillä ero ei ole läheskään yhtä merkittävä Tuloksien perusteella ei 64QAM eikä 8K FFT ole ehdoton yläraja liikkuvalle vastaanotolle, kunhan muut parametrit valitaan asianmukaisesti

  40. Kysymyksiä? Mikko Meriläinen 12.2.2013 Parametroinnin vaikutus toisen sukupolven maanpäällisen digitaalisen television liikkuvaan vastaanottoon

More Related