DVB-T

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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。

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地上デジタルテレビの方式の分布図。DVB-Tを採用している国は青で示されている。

DVB-T 送信機の概要

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。

DVB-Tシステム 8 MHz チャンネルのビットレート（Mbit/s）
変調方式	符号化レート	ガードインターバル
変調方式	符号化レート	1/4	1/8	1/16	1/32
QPSK	1/2	4.976	5.529	5.855	6.032
	2/3	6.635	7.373	7.806	8.043
	3/4	7.465	8.294	8.782	9.048
	5/6	8.294	9.216	9.758	10.053
	7/8	8.709	9.676	10.246	10.556
16-QAM	1/2	9.953	11.059	11.709	12.064
	2/3	13.271	14.745	15.612	16.086
	3/4	14.929	16.588	17.564	18.096
	5/6	16.588	18.431	19.516	20.107
	7/8	17.418	19.353	20.491	21.112
64-QAM	1/2	14.929	16.588	17.564	18.096
	2/3	19.906	22.118	23.419	24.128
	3/4	22.394	24.882	26.346	27.144
	5/6	24.882	27.647	29.273	30.160
	7/8	26.126	29.029	30.737	31.668

受信機の概要

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

DVB-Tを採用している国と地域

出典^[1]

ヨーロッパ

アジア / オセアニア

アフリカ

DVB-T2

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^[3]。

シリア

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^[4]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。
可変符号化と可変変調
柔軟な多重化
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^[5]。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^[6]。

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^[7]。

脚注

^ DVB websiteの公式情報より
^ Lankanewspapers.com, Dialog TV launches another South Asia`s first DVBT, 2008-01-24. Retrieved on 2008-01-26.
^ TM-T2. Second Generation DVB-T, DVB.org
^ DVB - Digital Video Broadcasting - DVB-T2, DVB.org
^ “3 Freeview HD channels will start 2009 – ukfree.tv – independent digital television and switchover advice, since 2002”. 2007年11月25日閲覧。
^ “Ofcom Statement on DTT future, announced on April 3, 2008”. 2008年4月9日閲覧。
^ “NECプレスリリース”. 2009年12月10日閲覧。

参考文献

ETSI Standard：EN 300 744 V1.5.1, Digital Video Broadcasting（DVB）; Framing structure, channel coding and modulation for digital terrestrial television, ETSI Publications Download Area から入手可能（検索画面が表示されるので、適当な文字列を入力して検索。PDFのダウンロードは無料だが登録が必要）

外部リンク

[1] DVB websiteの公式情報より

[2] Lankanewspapers.com, Dialog TV launches another South Asia`s first DVBT, 2008-01-24. Retrieved on 2008-01-26.

[3] TM-T2. Second Generation DVB-T, DVB.org

[4] DVB - Digital Video Broadcasting - DVB-T2, DVB.org

[5] “3 Freeview HD channels will start 2009 – ukfree.tv – independent digital television and switchover advice, since 2002”. 2007年11月25日閲覧。

[6] “Ofcom Statement on DTT future, announced on April 3, 2008”. 2008年4月9日閲覧。

[7] “NECプレスリリース”. 2009年12月10日閲覧。

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