NAB Show 2023 レビュー パート 1: TV を超えた ATSC 3.0

Doug Lung が、ラスベガスでの 4 月の集会での ATSC 3.0 イノベーションに関する洞察を共有します

2023 NAB Show の展示とセッションは、ATSC 3.0 の将来が従来の地上波テレビ放送を超えて拡張できることを実証しました。 ここでは 3 つの ATSC 3.0 イノベーションに焦点を当てます。 ATSC 3.0 を使用して高精度の時刻および測位サービスを提供します。 ATSC 3.0 を介した無線の効率的なデータ送信。 ATSC 3.0 チャネルを 5G 信号と共有します。

放送測位システムGPS のバックアップとして ATSC 3.0 を使用するというトピックは、Diamond Consulting の Patrick Diamond 氏によるセッション「Delivering Traceable Reference Time for ATSC 3.0-based Broadcast Positioning System (BPS)」で議論され、Tariq Mondal 氏および Robert Weller 氏との共著です。 NABとアンドリュー・ハンセン（Volpe Center）より。

セッション中、彼らは、モバイル無線ネットワーク、株式取引システム、電力網の同期など、GPS からの正確なタイミングに依存する重要なサービスのいくつかと、正確な位置情報を必要とする複数のサービスをリストアップしました。 GPS タイミングの損失は、故障または意図的な中断によるものであれ、私たちが依存しているシステムに重大な影響を及ぼします。実際、高精度の位置、ナビゲーションおよびタイミング (PNT) は国家安全保障上の懸念事項として認識されています。

ATSC 3.0 を使用して正確な時刻と測位を提供するという概念は新しいものではありません。 正確なタイミングに関して私が抱いた疑問の 1 つは、トランスミッション チェーンにおけるタイミングの違いがどのように考慮されるかということでした。 たとえば、高さ 2,000 フィートのタワー上の伝送線の長さは温度によって変化し、ATSC 3.0 時間が生成される場所から送信サイトまでのパスのタイミングも変化する可能性があります。

提示されたシステムは、Avateq 受信機からのデータを使用して、受信信号のタイミングを精度基準 (利用可能な場合は GPS、ローカルのセシウムまたはルビジウム時計、または精度基準を持つ別の ATSC 3.0 ステーションがオプションとして使用可能) と比較し、その情報をTriveni デジタル ブロードキャスト ゲートウェイ。重要なアプリケーションで必要とされる 200 ナノ秒以内の精度に ATSC 3.0 クロックを調整します。 タイミング データを堅牢な物理層パイプ (PLP) に配置することで、信号対雑音比が 0 dB 未満で受信が可能になり、GPS 信号が利用できない屋内でも BPS が動作できるようになります。

このプレゼンテーションと、使用されているシステムの詳細を含む別のプレゼンテーション、Triveni の Mark Coril、Avateq の Vladimir Anishchenko、および Tariq Mondal による「BPS ATSC 3.0 Broadcast Emission Time Stabilization System Proof-of-Concept」は、NAB BEIT Conference Proceedings で入手できます。 NAB の Tariq Mondal、Robert D. Weller、Sam Matheny によるプレゼンテーション「ATSC 3.0 を使用した放送測位システム (BPS)」は、国家宇宙測位・航法・タイミング諮問委員会の最近の会議で取り上げられ、オンラインで入手できます。 gps.gov で。 プレゼンテーションの図1にシステム構成を示します。

ATSC 3.0 経由の無線 ATSC 3.0 を介してオーディオ ブロードキャスト (ラジオ) を送信するというアイデアは、最初は簡単に思えます。 ATSC 3.0 標準には、ドルビー AC-4 および MPEG-H マルチチャンネル オーディオのオプションが含まれています。

ただし、ONE Media の Liam Power 氏が論文「Audio Services Over ATSC 3.0: A Proof of Concept」で指摘したように、帯域幅効率の高い方法で車両の受信機に音声を送信するのはそれほど簡単ではありません。 効率的な ATSC 3.0 無線システムを設計するには、最小限の帯域幅を使用して十分な品質を提供する幅広いクライアントと互換性のあるオーディオ コーデックを選択し、最小限のオーバーヘッドと複雑さで ATSC 3.0 信号でオーディオを送信する方法を見つける必要があります。受信側で、モバイル環境で信頼性の高い信号を提供する物理層パラメーターを選択します。

効率的な ATSC 3.0 無線システムを設計するには、最小限の帯域幅を使用して十分な品質を提供する、幅広いクライアントと互換性のあるオーディオ コーデックを選択する必要があります。」

ONE Media は、xHE-AAC コーデックが 24 kbps という低いビット レートでもオーディオ要件を満たしていることを発見しました。 ドルビー AC-4 は 48 kbps では良好なパフォーマンスを示しましたが、エンコーダの制限により 48 kbps 未満ではテストできませんでした。 ドルビー AC-4 のサポートは、HE-AAC ファミリのコーデックと比較して、クライアント デバイス、特にコンピュータやモバイル デバイスでも制限されています。 概念実証には、現在 xHE-AAC よりも広範囲にサポートされている HE-AACv2 が使用されました。

概念実証では、ATSC 3.0 標準の「UserDefined」テーブルを使用して、RTP UDP データに埋め込まれたトランスポート ストリームとして送信されるオーディオのシグナリング情報を提供しました。

このデモンストレーションでは、ATSC 3.0 信号容量の合計の 16.66% を使用して、15 の無線サービスをそれぞれ 45 kbps (合計 675 kbps) で提供しました。 計算された 6.3 dB SNR 要件を持つ QPSK 11/16 modcod 物理層パイプ (PLP) がオーディオに使用されました。 テストドライブでは、地元の FM ラジオ局と同等 (またはそれ以上) の受信状態が得られました。 パラメータの選択方法と将来の設計での改善の可能性の詳細については、BEIT Proceedings の論文を参照してください。

ATSC 3.0 および 5G MIMS前回のコラムで、私は TV チャンネルでの ATSC 3.0 と 5G の組み合わせのサポートについて疑問を表明しました。 今年の NAB ショーでは、ATSC 3.0 と 5G 互換信号で TV チャンネルを共有する技術がまだ開発中であることが明らかになりました。

NAB フューチャーズ パークでは、韓国の ETRI が、時分割多重 (TDM) で単一の 6 MHz TV チャネルを共有する ATSC 3.0 および 5G-MBMS 信号を展示しました。 ATSC 3.0 信号と 5G 信号は、スペクトル アナライザでスイッチングを表示できるように、異なる電力レベルで生成されました (図 2)。

5G 信号は伝送時間の 50% を使用しました。 デモンストレーションでは、単一ストリームが各信号で ATSC 3.0 の場合は 5.77 Mbps、5G-MBMS の場合は 5.21 Mbps で送信されました。 ATSC 3.0 信号は 8K FFT を備えた不均一 64-QAM コンスタレーションを使用しましたが、5G 信号は 64-QAM と 12K FFT を使用しました。 コード レートは類似していたので、ATSC 3.0 ストリームがわずかに有利であり、両方の信号の堅牢性が近いと予想されます。

ローデとシュワルツは、5G/ATSC 3.0 チャネル共有のライブ デモンストレーションは行っていませんが、TDM を使用して TV チャネルを 5G と共有する取り組みを披露しました。 ローデ・シュワルツは5G伝送システムの経験があり、2022年のNABショーでは高出力UHF 5G-MBMS送信機を展示しました。

(こちらもお読みください: 放送局は 5G で何ができるのか?)

なぜ放送局はチャンネルを 5G 互換信号で共有することに興味を持つのでしょうか? 放送局が携帯電話メーカーや無線会社を説得して、携帯電話に ATSC 3.0 機能を組み込むことができれば、コンテンツを 2 回送信するメリットはほとんどありません。

しかし、携帯電話で FM ラジオを受信する回路が搭載されている場合でも、携帯電話で FM ラジオを有効にするのが難しいことは、放送局がモバイル デバイスで ATSC 3.0 を実現するのに苦労する可能性が高いことを示しています。 互換性のある物理層フォーマットで信号を送信できれば、デバイス メーカーにとっては容易になります。 大手モバイルデバイスチップサプライヤーであるクアルコムは、新しいモデムチップでUHF TVチャンネル上の5Gをサポートする予定であることを示しました。

互換性のある ATSC 3.0 信号とともに 5G 物理層信号を送信することは、現在の FCC 規則で許可される可能性があり、ショーで見たところによると、顧客の要求に応じて、それを行うための機器が利用可能になる予定です。 UHF TV チャンネルで 5G をサポートするデバイスが利用可能になり、無線会社が自社のデバイスで 5G を許可しない限り、それは起こりません。 ATSC 3.0 への移行が完了するまで、ATSC 3.0 の容量は不足したままになる可能性があります。 5G 信号を追加するためにチャネル容量を放棄するステーションがどれだけあるでしょうか?

これらのテクノロジーは、ATSC 3.0 がテレビをスクリーンに配信する以上のサービスを提供する準備ができていることを示しています。 ONE Media が実証したように、ブロードキャスト ポジショニング サービス機能の追加には、特に LDM が堅牢なレイヤーに使用されている場合、余分な容量はほとんど必要ありません。また、ATSC 3.0 を介した十数個の無線サービスの追加は、1080P HD 信号よりもはるかに少ない帯域幅で効果的に実行できます。

ここで言及されていない他の作業は、ATSC 3.0 でのデータ配信を最適化するために行われています。 これらの「テレビを超えた」サービスが将来の放送テレビで果たせる役割を考えるとき、ケーブルテレビが、アンテナでテレビを受信できない消費者にテレビを提供するサービスから、ほとんどの顧客がブロードバンド インターネットに依存するサービスにどのように進化したかに注目してください。 。 私

2023 NAB Show 取材のパート 2 では、RF 送信、受信、測定に関する興味深い製品をいくつか紹介します。 テレビ放送の将来に関するコメント、ご質問、ご意見をお待ちしております。 [email protected] まで電子メールを送ってください。

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Doug Lung は、放送 RF 技術におけるアメリカの第一人者の 1 人です。 H. ダグラス ルング氏は、NBCユニバーサル ローカルの放送技術担当副社長として、マイクロ波、レーダー、衛星アップリンク、FCC 技術申請など、NBC およびテレムンド所有局の RF および送信業務を指揮しています。 1976 年にロサンゼルスの KSCI でキャリアをスタートした Lung は、放送テレビのエンジニアリングにおいて 50 年近くの経験があります。 1985 年からは、Telemundo ネットワークおよびステーション グループとなるエンジニアリング部門を率い、同社の放送およびケーブル設備の設計、建設、設置を支援しました。 その他のプロジェクトには、ハワイ初の UHF テレビ局の立ち上げ、ATSC モバイルハンドヘルド規格の展開とテスト、インセンティブ オークション TV スペクトルのリパックに関連するソフトウェア開発などの作業が含まれます。TV Technology の長年のコラムニストでもある Doug は、定期的にコラムを執筆しています。 IEEE ブロードキャスト テクノロジーの寄稿者。 彼は 2023 NAB Television Engineering Award を受賞しました。 また、2021 年に TV Tech 出版社 Future plc から Tech Leadership Award を受賞し、IEEE Broadcast Technology Society および Society of Broadcast Engineers の会員でもあります。

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