DVB-RCT系統在用戶與業務提供者之間提供了一個雙向、非對稱、寬帶、無線的回傳通道,解決了交互式數字地面電視業務的交互通道的標準問題,是對DVB-T下行規范的重要補充。下面詳細分析DVB-RCT系統的基本原理及性能特點。
DVB-T為靜止和移動用戶傳輸無線寬帶數據業務提供了一種強大的手段,但其本身是一個單向系統,無法滿足人們對交互式地面數字電視業務的需求。對數字電視期望的調查表明:具有新穎和刺激性內容的交互式節目是最大的市場需求。因此,基于“交互業務”的商業模式將為廣播業提供額外的收入。
某些交互業務,它們與電視節目本身密切相關,且實時性很強,需要一個低時延的回傳信道以實現交互式地面數字電視業務,此即DVB-RCT的任務。DVB-RCT標準已于2001年4月獲得DVB委員會的批準,2002年3月被歐洲電信標準協會(ETSI)采納和發布。ITU-R推薦DVB-RCT標準為DVB-T數字地面電視的首選回傳信道。DVB-RCT使DVB-T在用戶與業務提供者之間提供了一個雙向、非對稱、寬帶、無線的回傳通道,從而可以開辟新的業務和新的商業模式。它具有以下一些特點:
1)頻譜利用率高、成本低、功能強大,提供一種靈活的無線多址OFDM系統。
2)蜂窩小區覆蓋范圍大,半徑達 65km。為每個電視觀眾提供的典型比特碼率容量達幾kb/s。
3)能夠處理巨大的流量峰值,每個蜂窩小區的每個扇區每秒能處理多達2萬個短交互。
4)也適用于較小的蜂窩區,以便構建半徑為3.5km的密集蜂窩網絡,為用戶提供幾Mb/s 的高碼率。
5)可利用Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ波段中任何未用的頻譜間隙或已被使用的頻譜,但不能對原來的模擬電視和數字電視廣播產生干擾。
6)適用于便攜設備,它把交互性帶到能夠接收地面數字電視廣播的任何地方。
7)可用于全世界不同的DVB-T系統:6,7或8MHz頻道。
8)從用戶終端或機頂盒到基站的發射功率不超過1WRMS。
DVB-RCT交互系統是由正向交互(下行)通道和反向交互(上行)通道構成:
●正向交互通道:從基站到用戶的下行數據流,用來為所有用戶終端(RCTTs)傳輸同步信息和數據,使終端用戶能同步地接入網絡并向基站傳輸同步的上行信息。
●反向交互通道:從用戶到基站的信道,用于向業務提供商發出請求、應答或上載數據。
DVB-RCT系統的工作原理如下:
上行數據流和下行數據流的調制方案均為OFDM,上行數據流提供一些并行的載波,在不同的時間分配給不同的用戶,用于將數據和命令傳回基站。
每個經授權的RCTT將一個或幾個低比特率的調制載波傳回基站。
載波的頻率鎖定、功率可測,調制的時隙由基站同步。
上行信號在基站被解調,處理過程象DVB-T接收機一樣采取FFT處理器。
DVB-RCT系統的特性:
1、信道劃分
為允許多個用戶接入,VHF/UHF回傳信道在頻域和時域進行劃分,形成時間-頻譜槽網格。在基站的控制下,每個時間-頻譜槽被分配給某個特定的用戶,為RCTTs共享射頻信道提供了強大的手段,便于處理對帶寬的峰值接入請求。
為避免載波間和符號間的干擾,該系統提供了兩種子載波成形函數。
1)奈奎斯特成形:子載波頻譜彼此分開,頻率漂移對用戶間的干擾影響較小,適用于蜂房尺寸較大的網絡;
2)矩形成形:子載波頻譜彼此重疊但相互正交,在調制符號間插入保護間隔,對頻率漂移比較敏感,適用于蜂房尺寸較小的網絡。
DVB-RCT標準提供了6種傳輸模式,它們是載波數量和載波間隔的特定組合。DVB-RCT標準定義了三種載波間隔CS1、CS2和CS3,數值分別約為1kHz、2kHz和4kHz,對應的符號持續期約為1ms、0.5ms和0.25ms。載波數量有兩種:1K或2K。信道帶寬為1MHz,2MHz,4MHz或8MHz。
2、傳輸幀結構
DVB-RCT提供了兩種傳輸幀:TF1和TF2。
TF1利用每個完整的OFDM符號來完成特定的任務,它攜帶三種類型的符號。第一個符號為空符號(基站用來監測干擾),接下來6個符號為測距符號,最后176個符號供RCTT傳輸數據。
TF2不含空符號,由通用的OFDM符號組成,每個OFDM符號被劃分為子信道(由4個、29個或145個載波組成),每個子信道被賦予特定的任務。它包括48個符號,分為8組,每組由6個相連續的符號組成,既可傳輸測距符號,又可傳輸RCTTs的突發數據。
由此可知,TF1在時域組織信道,而TF2是在頻域進行的。
3、突發數據結構
DVB-RCT定義了三種突發數據結構BS1,BS2和BS3。它們提供了各種將用戶數據映射至時間-頻譜槽的方法。它們占用的載波數量和突發數據持續期均不相同,BS1利用1個載波傳輸數據信息,BS2和BS3各利用4個和29個載波。突發數據持續期越短,抗干擾能力越強,但用戶需使用幾個并行載波,并將功率擴散至這些載波上。另外,每個突發數據結構覆蓋的蜂房半徑不同。
無論采用哪種結構,突發數據都是由144個調制符號組成,并在其中插入了30或36個導頻載波(用于基站的相干解調)。
4、比特率容量
在基站的控制下,RCTT可采取4QAM,16QAM或64QAM調制,卷積編碼率為1/2或3/4。DVB-RCT的比特率容量與采取的傳輸模式(即載波間隔)和調制編碼方式(即調制星座圖和卷積編碼率)有關。DVB-RCT采用4種保護間隔(GI),分別是1/4,1/8,1/16,1/32,保護間隔對比特率容量也有影響。
DVB-RCT系統每個載波的凈比特率容量典型值為0.6kb/s至15kb/s,當使用所有載波時,DVB-RCT系統回傳信道用戶數據從1Mb/s至30Mb/s。
顯然,魯棒性最強的模式提供的比特率最小,但覆蓋半徑最大;魯棒性最差的模式提供的比特率最大,但覆蓋半徑最小。
此外,DVB-RCT還具有以下特性:
1)動態分配自適應調制:DVB-RCT 支持在相同的蜂窩小區內同時使用不同的調制方式,從4QAM (1/2編碼率)到64QAM(3/4編碼率),此特性稱為動態分配自適應調制,它既能控制相鄰的同頻道蜂房之間的干擾電平,又可為每個用戶提供最大比特率,從而提高頻譜利用率。
比如,對于蜂房邊緣附近的用戶,可以分配最可靠的調制方式(例如4QAM調制 1/2 編碼率),允許這些用戶使用盡可能小功率把信號傳回基站。相反,靠近基站的用戶可以分配可靠性低、碼率高的調制方式把信號傳回基站,但需要較大功率,不過由于它們遠離其它蜂窩小區,所以對其它同頻道蜂窩小區的干擾較小。
2)Turbo碼或級聯碼:DVB-RCT系統使用Turbo碼或級聯碼(RS碼+卷積碼),前者在誤比特率一定時,可將C/N門限降低2dB,甚至更多。
3)時間交織:對于脈沖干擾,時間交織至少有額外5dB的改進(實際數值依賴于脈沖干擾重復速率)。
4)頻帶分割:頻帶分割極大地減輕了頻譜擁擠的問題:頻譜中任何1MHz頻段都能夠被利用。這樣,不同的交互電視業務提供商可以分配各自的 1MHz頻譜,從而保持相互間的獨立性。
5)功率測距:DVB-RCT采用類似于移動電話系統中使用的功率測距系統,以確保交互終端在所有的時間內使用最低功率。這樣既降低了干擾,又提高了頻譜利用率。