NAB Show 2023 Revisión Parte 1: ATSC 3.0 Más allá de la televisión

Doug Lung comparte su visión sobre las innovaciones ATSC 3.0 de la reunión de abril en Las Vegas

Las exhibiciones y sesiones del NAB Show 2023 demostraron que el futuro de ATSC 3.0 puede extenderse más allá de la transmisión tradicional de televisión por aire. Me centraré en tres innovaciones de ATSC 3.0: uso de ATSC 3.0 para proporcionar servicios de posicionamiento y tiempo de precisión; transmisión de datos eficiente para radio sobre ATSC 3.0; y compartir un canal ATSC 3.0 con una señal 5G.

Sistema de posicionamiento de transmisiónEl tema del uso de ATSC 3.0 como respaldo para GPS se discutió en la sesión "Entrega de tiempo de referencia rastreable para el sistema de posicionamiento de transmisión (BPS) basado en ATSC 3.0", por Patrick Diamond de Diamond Consulting y en coautoría con Tariq Mondal y Robert Weller de NAB y Andrew Hansen en Volpe Center.

Durante la sesión, enumeraron algunos de los servicios críticos que dependen de la sincronización precisa del GPS, incluidas las redes inalámbricas móviles, los sistemas de comercio de acciones y la sincronización de la red eléctrica, así como múltiples servicios que requieren información de posición precisa. La pérdida de tiempo del GPS, ya sea debido a una falla o interrupción intencional, tendrá un impacto significativo en los sistemas de los que dependemos; de hecho, la posición, navegación y tiempo de alta precisión (PNT) se ha reconocido como una preocupación de seguridad nacional.

El concepto de usar ATSC 3.0 para proporcionar tiempo y posicionamiento de precisión no es nuevo. Una de las preguntas que tenía sobre la sincronización de precisión era cómo se tenían en cuenta las diferencias de sincronización en la cadena de transmisión. Por ejemplo, la longitud de la línea de transmisión en una torre de 2000 pies cambiará con la temperatura, y el tiempo en la ruta desde donde se genera el tiempo ATSC 3.0 hasta el sitio del transmisor también puede cambiar.

El sistema presentado utiliza datos de un receptor Avateq para comparar el tiempo de la señal recibida con una referencia de precisión (GPS si está disponible, un reloj local de cesio o rubidio u otra estación ATSC 3.0 con una referencia de precisión son opciones posibles) y envía esa información al Triveni Digital Broadcast Gateway, que ajusta los relojes ATSC 3.0 con una precisión de 200 nanosegundos requerida por las aplicaciones críticas. Al colocar los datos de temporización en un tubo de capa física (PLP) robusto, la recepción debería ser posible con una relación señal-ruido por debajo de cero dB, lo que permite que el BPS funcione en interiores donde las señales de GPS no están disponibles.

Esta presentación y otra con detalles sobre el sistema utilizado, "BPS ATSC 3.0 Broadcast Emission Time Stabilization System Proof-of-Concept" de Mark Coril de Triveni, Vladimir Anishchenko de Avateq y Tariq Mondal, están disponibles en las actas de la conferencia NAB BEIT. La presentación, "Broadcast Positioning System (BPS) Using ATSC 3.0", de Tariq Mondal, Robert D. Weller y Sam Matheny de NAB, presentada en una reunión reciente de la Junta Asesora Nacional de Posicionamiento, Navegación y Cronometraje Basados ​​en el Espacio, está disponible en línea en gps.gov. La Fig. 1 de la presentación muestra la configuración del sistema.

Radio sobre ATSC 3.0 Al principio, la idea de enviar transmisiones de audio (radio) sobre ATSC 3.0 suena simple. El estándar ATSC 3.0 incluye opciones para audio multicanal Dolby AC-4 y MPEG-H.

Sin embargo, como señaló Liam Power de ONE Media en el documento "Servicios de audio sobre ATSC 3.0: una prueba de concepto", la transmisión de audio a receptores en vehículos de manera eficiente en cuanto al ancho de banda no es tan simple. El diseño de un sistema de radio ATSC 3.0 eficiente requiere seleccionar un códec de audio compatible con una amplia gama de clientes que brinde la calidad suficiente utilizando la menor cantidad de ancho de banda, y encontrar un método para transmitir el audio en la señal ATSC 3.0 con la menor cantidad de sobrecarga y complejidad. en el lado del receptor, y seleccionando los parámetros de la capa física que proporcionan una señal confiable en un entorno móvil.

Diseñar un sistema de radio ATSC 3.0 eficiente requiere seleccionar un códec de audio compatible con una amplia gama de clientes que brinde suficiente calidad utilizando la menor cantidad de ancho de banda".

ONE Media descubrió que el códec xHE-AAC cumplía con los requisitos de audio a velocidades de bits tan bajas como 24 kbps. Dolby AC-4 funcionó bien a 48 kbps pero, debido a las restricciones del codificador, no se pudo probar a menos de 48 kbps. La compatibilidad con Dolby AC-4 también está limitada en los dispositivos cliente, especialmente en computadoras y dispositivos móviles, en comparación con la familia de códecs HE-AAC. Para la prueba de concepto, se utilizó HE-AACv2, ya que actualmente tiene un soporte más amplio que xHE-AAC.

La prueba de concepto usó la tabla "UserDefined" en el estándar ATSC 3.0 para proporcionar información de señalización para el audio transmitido como un flujo de transporte incrustado en datos RTP UDP.

La demostración utilizó el 16,66 % de la capacidad total de la señal ATSC 3.0 para proporcionar 15 servicios de radio a 45 kbps cada uno (675 kbps en total). Para el audio se utilizó un canal de capa física (PLP) modcod QPSK 11/16 con un requisito de SNR calculado de 6,3 dB. Las pruebas de manejo mostraron una recepción comparable (o mejor) que las estaciones de radio FM locales. Consulte el documento en las Actas de BEIT para obtener más detalles sobre cómo se seleccionaron los parámetros y la mejora potencial en diseños futuros.

MIMS ATSC 3.0 y 5G En mi última columna expresé mis dudas sobre el soporte para combinar ATSC 3.0 y 5G en un canal de TV. En el NAB Show de este año, quedó claro que la tecnología para compartir un canal de TV con ATSC 3.0 y una señal compatible con 5G todavía estaba en desarrollo activo.

En el NAB Futures Park, el ETRI de Corea mostró una señal ATSC 3.0 y 5G-MBMS que comparte un solo canal de TV de 6 MHz en un múltiplex por división de tiempo (TDM). Las señales ATSC 3.0 y 5G se generaron a diferentes niveles de potencia para permitir que la conmutación se muestre en un analizador de espectro (Fig. 2).

La señal 5G usó el 50% del tiempo de transmisión. Para la demostración, se transmitió un solo flujo en cada señal a 5,77 Mbps para ATSC 3.0 y 5,21 Mbps para 5G-MBMS. La señal ATSC 3.0 usó una constelación 64-QAM no uniforme con 8K FFT, mientras que la señal 5G usó 64-QAM y 12K FFT. Las tasas de código fueron similares, por lo que esperaría que ambas señales tuvieran una robustez similar, con la transmisión ATSC 3.0 teniendo una ligera ventaja.

Rohde y Schwarz no tuvieron una demostración en vivo del uso compartido de canales 5G/ATSC 3.0, pero sí mostraron su trabajo usando TDM para compartir un canal de TV con 5G. Rohde and Schwarz tiene experiencia en sistemas de transmisión 5G y en el NAB Show 2022 mostró un transmisor UHF 5G-MBMS de alta potencia.

(Lea también: ¿Qué pueden hacer las emisoras con 5G?)

¿Por qué las emisoras estarían interesadas en compartir su canal con una señal compatible con 5G? Si las emisoras son capaces de convencer a los fabricantes de teléfonos celulares y las compañías inalámbricas para que incluyan la capacidad ATSC 3.0 en sus teléfonos, sería una pequeña ventaja transmitir el contenido dos veces.

Sin embargo, la dificultad de habilitar la radio FM en los teléfonos celulares, incluso cuando un dispositivo tiene el circuito para recibirla, muestra que es probable que las emisoras tengan dificultades para obtener ATSC 3.0 en los dispositivos móviles. La transmisión de una señal en un formato de capa física compatible facilitaría las cosas a los fabricantes de dispositivos. Qualcomm, un importante proveedor de chips para dispositivos móviles, ha indicado que admitirá 5G sobre canales de TV UHF en sus nuevos chips de módem.

La transmisión de una señal de capa física 5G junto con una señal ATSC 3.0 compatible puede estar permitida según las reglas actuales de la FCC y, por lo que vi en la feria, el equipo para hacerlo estará disponible si los clientes lo exigen. Eso no sucederá a menos que haya dispositivos disponibles que admitan 5G en canales de TV UHF y las compañías inalámbricas lo permitan en sus dispositivos. Hasta que se complete la transición a ATSC 3.0, es probable que la capacidad de ATSC 3.0 siga siendo escasa. ¿Cuántas estaciones estarán dispuestas a ceder capacidad de canales para agregar una señal 5G?

Estas tecnologías muestran que ATSC 3.0 está listo para brindar servicios más allá de entregar TV a las pantallas. Agregar la capacidad del servicio de posicionamiento de transmisión requiere poca capacidad adicional, especialmente si se usa LDM para la capa robusta, y agregar más de una docena de servicios de radio sobre ATSC 3.0 se puede hacer de manera efectiva en mucho menos ancho de banda que una señal HD de 1080P, como lo demostró ONE Media.

Se está realizando otro trabajo que no se menciona aquí para optimizar la entrega de datos sobre ATSC 3.0. Al considerar el papel que podrían desempeñar estos servicios "más allá de la televisión" en el futuro de la transmisión de televisión, observe cómo la televisión por cable ha evolucionado de un servicio que brinda televisión a los consumidores que no podían recibir televisión en una antena a un servicio del que la mayoría de los clientes dependen para Internet de banda ancha. . yo

En la Parte 2 de mi cobertura del NAB Show 2023, veré algunos de los productos interesantes que vi para la transmisión, recepción y medición de RF. Agradezco sus comentarios, preguntas y observaciones sobre el futuro de la televisión abierta. Envíeme un correo electrónico a [email protected].

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Doug Lung es una de las autoridades más destacadas de Estados Unidos en tecnología de radiodifusión de radiofrecuencia. Como vicepresidente de tecnología de transmisión para NBCUniversal Local, H. Douglas Lung dirige los asuntos de transmisión y RF de las estaciones propiedad de NBC y Telemundo, incluidos microondas, radares, enlaces ascendentes satelitales y presentaciones técnicas de la FCC. Comenzando su carrera en 1976 en KSCI en Los Ángeles, Lung tiene casi 50 años de experiencia en ingeniería de transmisión de televisión. A partir de 1985, lideró el departamento de ingeniería de lo que se convertiría en el grupo de cadenas y estaciones de Telemundo, asistiendo en el diseño, construcción e instalación de las instalaciones de transmisión y cable de la compañía. Otros proyectos incluyen el trabajo en el lanzamiento de la primera estación de televisión UHF de Hawái, el lanzamiento y las pruebas del estándar portátil móvil ATSC y el desarrollo de software relacionado con el reempaquetado del espectro de televisión de la subasta de incentivos. Columnista de TV Technology desde hace mucho tiempo, Doug también es un colaborador de IEEE Broadcast Technology. Recibió el Premio de Ingeniería de Televisión NAB 2023. También recibió un premio Tech Leadership Award de la editorial TV Tech Future plc en 2021 y es miembro de la IEEE Broadcast Technology Society y de la Society of Broadcast Engineers.

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