Podział czasu (nadawanie cyfrowe)

Przykład transmisji z podziałem czasu

Podział czasu to technika stosowana w technologiach DVB-H i ATSC-M/H w celu uzyskania oszczędności energii w mobilnych urządzeniach końcowych. Opiera się na multipleksowanej w czasie transmisji różnych usług.

DVB-H i ATSC-M/H przesyłają duże ilości danych w seriach, co pozwala na wyłączenie odbiornika w okresach nieaktywnych. Rezultatem jest oszczędność energii do 90% - a ten sam nieaktywny odbiornik może być używany do monitorowania sąsiednich komórek w celu bezproblemowego przełączania .

Szczegółowy opis

Motywacja

Szczególnym problemem terminali mobilnych jest ograniczona pojemność baterii. W pewnym sensie kompatybilność z naziemną usługą szerokopasmową stanowiłaby obciążenie dla terminala mobilnego, ponieważ demodulacja i dekodowanie strumienia o dużej szybkości transmisji danych wiąże się z pewnym rozpraszaniem mocy w tunerze i demodulatorze. Badanie przeprowadzone na początku rozwoju DVB-H wykazało, że całkowite zużycie energii przez przednią część DVB-T wynosiło ponad 1 wat w czasie badania i oczekuje się, że nie spadnie poniżej 600 mW do 2006 r.; tymczasem nieco niższa wartość wydaje się możliwa, ale przewidywany cel 100 mW jako maksymalny próg dla całego front-endu wbudowanego w terminal DVB-H jest nadal nieosiągalny dla odbiornika DVB-T.

Istotną wadą terminali zasilanych bateryjnie jest fakt, że w przypadku DVB-T lub ATSC cały strumień danych musi zostać zdekodowany, zanim będzie można uzyskać dostęp do którejkolwiek z usług (programów telewizyjnych) multipleksu. Oszczędność energii możliwa dzięki podziałowi czasu wynika z faktu, że zasadniczo tylko te części strumienia, które przenoszą dane aktualnie wybranej usługi, muszą być przetwarzane. Strumień danych musi jednak zostać odpowiednio zreorganizowany w tym celu. W DVB-H i ATSC-M/H multipleksowanie usług odbywa się w multipleksie z czystym podziałem czasu . Dane jednej konkretnej usługi nie są zatem przesyłane w sposób ciągły, ale w zwartych okresowych seriach z przerwami pomiędzy nimi. Multipleksowanie kilku usług ponownie prowadzi do ciągłego, nieprzerwanego przesyłanego strumienia o stałej szybkości transmisji danych.

Transmisja impulsowa

Ten rodzaj sygnału może być odbierany selektywnie w czasie: terminal synchronizuje się z seriami żądanej usługi, ale przełącza się w tryb oszczędzania energii w czasie pośrednim, kiedy inne usługi są transmitowane. Czas oszczędzania energii między seriami, w stosunku do czasu włączenia wymaganego do odbioru pojedynczej usługi, jest bezpośrednią miarą oszczędności energii zapewnianej przez podział czasu. Impulsy wchodzące do odbiornika muszą być buforowane i odczytywane z bufora z szybkością transmisji danych usługi. Ilość danych zawartych w jednym pakiecie musi być wystarczająca do pokonania okresu oszczędzania energii przez front-end. Aby dostroić się do strumienia, seria musi zawierać ramkę wideo, która umożliwia dekoderowi natychmiastowe wyświetlenie wideo, w przeciwnym razie trzeba będzie czekać na następną serię.

Położenie impulsów jest sygnalizowane w kategoriach względnej różnicy czasu między dwoma kolejnymi impulsami tej samej usługi. Ta informacja nazywa się „delta t”. Jest przesyłany wiele razy w ramach jednej serii, aby zapewnić redundancję błędów.

W praktyce czas trwania jednego impulsu mieści się w przedziale kilkuset milisekund, podczas gdy czas oszczędzania energii może wynosić kilka sekund. Należy wziąć pod uwagę czas oczekiwania na zasilenie front-endu, resynchronizację itp.; przyjmuje się, że ten okres czasu jest krótszy niż 250 ms zgodnie ze standardem technicznym DVB-H. W zależności od stosunku czasu włączenia do czasu oszczędzania energii, wynikająca z tego oszczędność energii może przekroczyć 90%.

Jako przykład, rysunek po prawej stronie przedstawia część strumienia danych zawierającego usługi z podziałem czasu. Jedna czwarta zakładanej łącznej przepustowości kanału DVB-T wynoszącej 13,27 Mbit/s jest przeznaczona na usługi DVB-H, a pozostała przepustowość jest dzielona między zwykłe usługi DVB-T. Ten przykład pokazuje, że możliwa jest transmisja zarówno DVB-T, jak i DVB-H w tej samej sieci.

Obliczanie parametrów wybuchu

Długość impulsu $}$ $R_ {B}$ rozmiaru impulsu $\ Displaystyle$ szybkości transmisji impulsu . Wprowadzono dodatkowy współczynnik 0,96, aby zrekompensować nagłówki podstawowego strumienia transportowego MPEG , ponieważ są one tworzone po zastosowaniu podziału czasu.

${\ Displaystyle T_ {B} = {\ Frac {B_ {B}} {R_ {B} \ cdot 0,96}}}$

$określany$ jako , obejmuje podany powyżej synchronizacji (250 ms)

${\ Displaystyle T_ {ON} = T_ {B} + T_ {Synchronizacja}}$

Stałą przepływność strumienia można obliczyć na podstawie szybkości transmisji serii oraz długości WŁĄCZENIA i WYŁĄCZENIA: ${\ displaystyle R_ {C}}$

$\ Displaystyle R_ {C} = {\ Frac {R_ {B}} {T_ {ON} + T_ {OFF}}}}$

I odwrotnie, czas WYŁĄCZENIA, który ma być użyty, można obliczyć na podstawie rzeczywistej stałej przepływności strumienia wideo. Jest to bardziej intuicyjne, ponieważ stała (lub średnia) szybkość transmisji wideo jest znana przed zastosowaniem podziału czasu.

${\ Displaystyle T_ {OFF} = {\ Frac {R_ {B}} {R_ {C}}} -T_ {ON}}$

$wzorem$ oszczędności energii można ostatecznie wyrazić

${\ Displaystyle P = (1-R_ {C} \ cdot ({\ Frac {1} {R_ {B}\cdot 0.96}}+{\frac {T_{Sync}}{B_{B}}}))\cdot 100\%}$

Korzyści i wady

Podział czasu wymaga odpowiednio dużej liczby zmultipleksowanych usług i określonej minimalnej szybkości przesyłania danych, aby zagwarantować efektywne oszczędzanie energii. Zasadniczo zużycie energii przez interfejs jest skorelowane z szybkością transmisji danych aktualnie wybranej usługi.

Podział czasu oferuje inną korzyść dla architektury terminala. Dość długie okresy oszczędzania energii mogą być wykorzystane do wyszukiwania kanałów w sąsiednich komórkach radiowych oferujących wybraną usługę. W ten sposób przekazywanie kanałów może odbywać się na granicy dwóch komórek, co pozostaje niezauważalne dla użytkownika. Zarówno monitorowanie usług w sąsiednich komórkach, jak i odbiór wybranych danych usługowych może odbywać się za pomocą tego samego interfejsu.

Cyfrowe nadawanie wideo (DVB); System transmisji dla terminali ręcznych (DVB-H), ETSI EN 302 304 V1.1.1.
Kandydat na standard: ATSC-M/H Standard, Part 2 – RF/Transmission System Characteristics (A/153, Part 2:2009), S4-131r14.
M. Rezaei, I. Bouazizi, V. Vadakital i M. Gabbouj, „Optymalne opóźnienie zmiany kanału dla telewizji mobilnej przez DVB-H”, maj 2007, Międzynarodowa konferencja IEEE na temat przenośnych urządzeń informacyjnych