Digitalt bakkenett

  • ikt

Digitalt bakkenett vil gi brukerne flere tv-kanaler og tjenester samt bedre kvalitet på lyd og bilde.

Analoge bakkesendinger påvirkes kraftig av topografien. Signalet som treffer antennen kommer ofte både direkte og som reflekser fra fjell og bygninger. Resultatet er støy og dobbeltbilder.

I det digitale bakkenettet både for Radio (DAB) og TV brukes en teknikk som kalles COFDM - Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing. Dette gjør signalet svært robust mot reflekser.

Ved digital TV-sending deles de 8 megahertzene i en bærebølge opp i 6817 ulike parallelle bærebølger og digitalstrømmen fordeles på hver av dem. Resultatet er at symbolraten innen hver bærebølge blir svært lav og det gir høy toleranse overfor reflekser og nabosendere. De kan da sende på samme frekvens.

Ekte bredformat

En viktig årsak til den høye toleransen skyldes at den første delen, vanligvis en åttendedel, av hvert symbol i de saktegående strømmene, ikke inneholder informasjon. Denne informasjonstomme biten kalles guardintervallet, eller beskyttelsesintervallet. Bruken av dette guardintervallet reduserer bitstrømmen med en åttendedel, men gjør det lett for mottakeren å skille ut den korrekte bitstrømmen.

På tross av slike tiltak vil alltid noen bits gå tapt, men i motsetning til på internett, hvor slik informasjon kan sendes på nytt, er det umulig ved kringkasting. Derfor brukes fremoverrettet feilkorreksjon som sender med ekstra bits som gjør det mulig å gjenoppbygge bitstrømmen om noe skulle gå tapt.

Resultatet for seerne er krystallklare bilder og en masse nye tilleggstjenester. DTT vil også kunne gjengi bildet i ekte bredformat på en måte som ikke det analoge systemet klarer.

Avhengig av datakompresjon

Uten datakompresjon ville digital TV vært en umulighet. Digitale TV-signaler tar i utgangspunkt mye mer plass enn analoge når de skal moduleres inn i radiobølger. En enkel digital TV-kanal vil beslaglegge rundt 100 MHz båndbredde, mens en analog kanal beslaglegger kun 8 MHz. Uten kompresjon ville NRKs samlede tjenestetilbud utgjøre omtrent 830Mbps. Heldigvis kommer teknologien til unnsetning både på lyd og bildesiden. Informasjonen øynene og ørene ikke trenger for å rekonstruere signalene til sin tilnærmet opprinnelige tilstand, fjernes nemlig.

DVB - Digital Video Broadcasting er standarden for digitalt fjernsyn. I utgangspunktet er dette en europeisk standard, men den brukes av de fleste land i verden med unntak av USA og Canada. DVB kommer i tre varianter; en for satellittsendt fjernsyn, en for kabel og en for bakkenett.

Kompresjonsteknikken MPEG 2 står sentralt i alle de tre variantene og sørger for at bitstrømmen fra lyd og bilde blir så lav som mulig. På billedsiden komprimerer MPEG 2 strømmen av 25 helbilder i sekundet ved å ta utgangspunkt i referansebilder og komprimere disse med samme fourier transformbaserte teknikk vi kjenner fra JPEG-bilder som fjerner informasjon øyet ikke er følsom for.

Hvor mange mellombilder det er mellom referansebilden varierer, men rundt 10 er vanlig i DTT. Her fjernes informasjonen som ikke er relevant for bevegelsene i bildet og det gir en kraftig reduksjon i datamengden. Kompresjonen i MPEG 2 er dynamisk på den måten at video med lite bevegelse kan komprimeres mer enn video med mye bevegelse. Det er også mulig å variere kompresjonsgraden fra topp kvalitet til temmelig dårlig. Enkelte satellittkanaler bruker dette for å minimere kostnaden til transponderleie og det går ut over kvaliteten.

Effektiv utnyttelse

Analog og digital TV-distribusjon utnytter båndbredden forskjellig. På en tidligere analog TV kanal blir det plass til fra tre til seks digitale kanaler. I hvert av de gamle båndene blir de digitale kanalene pakket sammen til en bitstrøm på 22 Mbit/s og sendt samtidig. Det er multiplekserens, ofte kalt MUX-ens, rolle å utføre denne jobben. I utgangspunktet tar digitale signaler mer plass, men i motsetning til analoge er de svært lette å komprimere. Kompresjonsteknologien som brukes er MPEG 2, som også benyttes på DVD-plater.

I den viktigste MUX-en, som skal inneholde NRK 1, NRK 2 og TV 2, stilles det strenge krav til kvalitet, derfor vil den inneholde bare tre tv-kanaler og norske radiokanaler. Det betyr at videosignalene vil få til sammen mellom 16 og 17 Mbit/s til rådighet. Fordi kodingen kan gjøres dynamisk vil MUX-en hele tiden variere bitraten innen hver kanal etter behov slik at kapasitetsutnyttelsen skal bli best mulig.

En kanal som viser en nyhetsoppleser, såkalt talking head, krever liten bitrate for å oppnå høy kvalitet. Det er lite endring fra bilde til bilde. Det andre ytterpunktet er en popvideo eller fotballkamp med store endringer mellom hvert bilde. MUX-en kan variere hver kanal mellom 2 og 10 Mbit/s for at alle skal bli best mulig, men om alle tre samtidig sender popvideoer blir det vanskelig å holde kvaliteten på topp.

Det som ikke benyttes til video brukes av lyd, tekst-TV, radio, undertekster og en rekke nye tjenester som blir tilgjengelige i den MHP-utstyrte mottakerboksen. Lyden vil være i stereo beregnet på eldre TV-er, mens noen programmer også sendes i 5.1 (Dolby Digital). Det vil si totalt fem kanaler pluss en dypbasskanal. Til sammen vil lyden til hver TV-kanal beslaglegge 700 kbit/s. 256 går til stereo og 450 til Dolby Digital.

Det er viktig at signalet som sendes både er robust og at det inneholder mest mulig informasjon, det vil si bit per sekund. I COFDM-teknikken brukes det en modulasjonsmetode som gjør det mulig å sende mange bits i hver symbolperiode; QAM - Quadrature Amplitude Modulation.

I bakkenettet planlegges det å bruke 6 bit, eller 64 tilstander i hvert symbol, såkalt 64 QAM. Det går bra for stasjonære mottakere med utendørs antenne, men for mobile mottakere i bil kan det bli for mye der signalene er svakere. Til dette formålet, når det analoge nettet slukkes og bånd 3 blir ledig vil bitstrømmen reduseres til 4 i hvert symbol; 16 QAM.

Denne modulasjonen brukes allerede i Tysklands digitalnett fordi de vil ta hensyn til mobil bruk fra starten.

I bilen og på mobilen

Det første DTT-nettet som bygges ut vil være beregnet på stasjonære mottakere, og mobilmottak vil bare være mulig i sender-nære områder. Men det tenkes allerede på en fremtidig og mer omfattende dekning til mobile brukere. Fordi signalet må være mye mer robust vil ikke bitstrømmen være så stor, men samtidig vil mobile terminaler ha mindre skjermer og hver kanal kan gis betydelig mindre overføringskapasitet.

Det jobbes også for digitalfjernsyn på fremtidens mobiltelefoner. Den såkalte DVB-H (handheld) standarden skal gjøre dette mulig uten å slite ut batteriet på telefonen. På en så liten skjerm er det ikke noe poeng med en rask bitrate, men for å spare batteriet mottas signalet i pulser på 2 mbit/s slik at det gjennomsnittlig utgjør en strøm på 300 kbit/s. Det gjør at mottakeren bare jobber noen prosent av tiden og det avlaster batteriet kraftig.

I Finland planlegges allerede en slik tjeneste som forbrukerne kan abonnere på for noen ganske få euro i måneden.