שדורי טלוויזיה ספרתיים קרקעיים אינגר משה 4Z1PF 2009 ספטמבר 1 שדורי טלוויזיה ספרתיים קרקעיים – למה?  יציבות באיכות התמונה  ניצול טוב יותר של הספקטרום יחסית לשידור.

Download Report

Transcript שדורי טלוויזיה ספרתיים קרקעיים אינגר משה 4Z1PF 2009 ספטמבר 1 שדורי טלוויזיה ספרתיים קרקעיים – למה?  יציבות באיכות התמונה  ניצול טוב יותר של הספקטרום יחסית לשידור.

Slide 1

‫שדורי טלוויזיה‬
‫ספרתיים קרקעיים‬

‫אינגר משה ‪4Z1PF‬‬
‫‪2009‬‬
‫ספטמבר‬
‫‪1‬‬

‫שדורי טלוויזיה ספרתיים קרקעיים – למה?‬
‫‪ ‬יציבות באיכות התמונה‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של הספקטרום יחסית לשידור האנלוגי (פי ‪ 4‬עד ‪)6‬‬
‫‪ ‬זול יותר יחסית לשידורי כבלים‪ ,‬שידורים אנלוגיים ושידורי לווינים‪.‬‬
‫‪ ‬פשוט וזול (ממיר ספרתי ואנטנה קטנה) לעומת קליטה מלווין‪.‬‬
‫‪ ‬יישומים חדשים אפשריים בשידורים הדיגיטלים בלבד‪:‬‬
‫‪ ‬אינטראקטיביות‬
‫‪HDTV ‬‬
‫‪ ‬טלוויזיה ניידת‬
‫‪ ‬לוח שידורים אלקטרוני‬

‫‪2‬‬

‫רשתות של תדר בודד‬
‫‪ ‬שידורי טלוויזיה ספרתיים עושים שימוש בשיטת ‪ COFDM‬שמאפשרת עבודה של רשת‬
‫משדרים על תדר בודד‪.‬‬
‫‪ ‬תדר בודד עבור כל המשדרים שמאפשרים כיסוי שטח גדול‪.‬‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של תדרי שידור – שימוש בתדרים חוזרים‬
‫‪ ‬מאפשר טופולוגיות רשת טובות יותר יחסית לשידור אנלוגי‪.‬‬
‫‪‬דרישות מ‪(Single Frequency Networks) SFN-‬‬
‫‪‬כל משדר חייב לשדר‬
‫‪‬על אותו התדר‬
‫‪‬באותו הזמן‬
‫‪‬באותו קצב שידור‬
‫‪ ‬כל המשדרים חייבים להיות מסונכרנים בתדר ובזמן (‪)GPS‬‬
‫‪ ‬בחירת זמן מרווח הביטחון יקבע את המרחק המרבי שבין שני משדרים‪.‬‬

‫‪3‬‬

‫מושגים‬
‫‪ ‬אות אנלוגי‬
‫‪ ‬אות ספרתי (דיגיטלי)‬
‫‪ ‬ביט ‪bite‬‬
‫‪ ‬בית ‪Byte‬‬
‫‪ ‬אות ספרתי מרובה רמות‬

‫‪4‬‬

Asynchronous Digital Subscriber Line

5

‫מה זה ‪? ADSL‬‬

‫( ‪.)Asynchronous Digital Subscriber Line‬‬

‫טכנולוגיית ‪ ADSL‬משתמשת ברוחב פס של ‪ 1.1MHz‬המחולק לשלושה נתחים באמצעות‬
‫מסננים‪ .‬הנתח האחד מ‪ 0KHz -‬עד ‪ ,4KHz‬משמש את ערוץ הטלפוניה‪ .‬הנתח השני מ‪-‬‬
‫‪ 20KHz‬עד ‪ 160KHz‬משמש עבור ה‪ upstream-‬והנתח הגדול ביותר –‪ 240 KHz‬עד‬
‫‪ ,1.1MHz‬משמש עבור ה‪.downstream -‬‬

‫‪6‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫על מנת לקבל ניחות מזערי ודיוק מרבי‪ ,‬ממוצע המתח על הקו צריך לשאוף לאפס וכך ניתן להשיג‬
‫את הקצב הנדרש‪ .‬כדי לעמוד בדרישות אלה‪ ,‬משתמשים בשיטת קידוד‬
‫‪ .)Quadrature Amplitude Modulation) QAM‬שיטה המקודדת קבוצות של שלוש סיביות‬
‫ומייצגת אותם בגל סינוס ברמת מתח ובתזוזת מופע‪.‬‬

‫‪7‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫האפנון השימושי הוא מסוג "ריבוי תדרים" ‪(Discrete Multiton) DMT‬‬
‫הערוץ היורד )‪ (downstream‬מחולק ל‪ 256 -‬תדרי נושא )‪ (tones‬כל אחד‬
‫ברוחב פס של ‪4KHz‬‬
‫הערוץ העולה )‪ (upstream‬מחולק ל‪ 32 -‬תת נושאים‪.‬‬
‫נושא ‪ 64‬מאופנן מידע קבוע המשמש לבקרת הרזולוציה של זמן הדגימה‬
‫במקלט‪.‬‬

‫‪8‬‬

9

Standard vs. High-definition
Standard vs. Highdefinition
Wondering what the difference
is between standard and high
definition? Standard definition
(SD) uses 625 lines of pixels
from top to bottom. High
definition (HD) uses up to 1125
lines. Not all of these lines are
visible on the screen, but
they're included as part of the
signal .

10

‫‪Standard vs. High-definition‬‬
‫)‪HDTV )high-definition television‬‬
‫)‪DTV )digital television‬‬

‫‪ DTV‬משודר בתחום ה‪ UHF -‬ברוחב פס של ‪ 8MHz‬כמו שידורי הטלוויזיה‬
‫האנלוגיים‪.‬‬
‫יתרונות ‪DTV‬‬
‫• תומך ברזולוציה גבוהה יותר‪.‬‬

‫• ניתן לשדר את התמונה בסריקה שלובה ‪ interlaced‬או סריקה מלאה‬
‫‪.progressive‬‬
‫• תחנת השידור יכולה לשדר על אותו ספקטרום מספר תוכניות שונות בו‪-‬‬
‫זמנית‪.‬‬
‫• ניתן להוסיף לשידור חומר אינטראקטיבי ו‪/‬או חומר אחר‪ ,‬כמו מידע‬
‫מהאינטרנט‪.‬‬
‫• תומך בשידורי ‪.HDTV‬‬
‫‪11‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫• קיימים ‪ 18‬תקנים לשידורי טלוויזיה דיגיטאלית‪.‬‬
‫• יחס ממדים ‪ 4:3‬באנלוגי‪ 16:9 ,‬בדיגיטלי‪.‬‬
‫• הרזולוציה הנמוכה ביותר היא כמו הרזולוציה של הטלוויזיה האנלוגית‬
‫‪ 576X720‬פיקסלים‪.‬‬
‫• הרזולוציה המרבית היא של ‪ 1080X1920 HDTV‬פיקסלים‪.‬‬
‫• מספר תמונות משודרות בשנייה מוגדרות על ידי האותיות "‪ "i‬עבור ‪interlaced‬‬
‫ו ‪ "p" -‬עבור ‪progressive‬‬

‫• ב – ‪ DTV‬מספר התמונות משתנה בין ‪ 60P‬ל‪20P -‬‬

‫‪12‬‬

‫‪HDTV‬‬

‫תקן ‪ "1080i" HDTV‬אומר שהרזולוציה היא ‪ 1080X1920‬פיקסלים‪ ,‬סריקה‬
‫שלובה‪ 60 ,‬תמונות בשנייה‪.‬‬
‫הערה‪ :‬הטבלה מתאימה לתקן האמריקאי‬
‫‪13‬‬

‫‪.‬‬

‫תקנים‬
‫‪MPEG-2‬‬
‫‪ DTV‬מקודד את המידע ב – ‪ .MPEG-2‬מקודד שימושי ברוב מכשירי ה‪.DVD -‬‬
‫מקודד זה מקטין את נפח המידע ביחס של ‪ .55:1‬הוא מעלים חלק גדול מהמידע‬
‫שעין האדם לא יכולה להבחין‪.‬‬
‫בתקן זה משדרים את השוני בין תמונה לתמונה בבלוקים של ‪ 16X16‬פיקסלים‪.‬‬
‫‪.‬‬
‫‪H.264 / MPEG-4‬‬
‫‪ H.264‬הוא תקן מתקדם לדחיסת וידאו‪ .‬התקן זהה לחלק ‪ 10‬של התקן ‪MPEG-‬‬
‫‪4‬של ‪ ISO‬וידוע גם בשם "קידוד וידאו מתקדם" – ‪AVC‬‬
‫‪ H.264/AVC‬מאופיין על ידי מספר תכונות חדשות המאפשרות לו לדחוס וידאו‬
‫ביעילות רבה יותר מאשר מקודדים אחרים‪.‬‬
‫ביצוע "פיצוי תנועה על סמך בלוק בגודל משתנה" עם בלוקים בגדלים ‪16X16‬ועד‬
‫‪ 4X4‬המאפשר חלוקה מדויקת של אזורים נעים‪ .‬חלוקה רבה מדי לתת‪-‬בלוקים‬
‫עלולה להוביל לשליחת מידע מיותר‪ ,‬שכן המקודד נדרש לציין מספר גדול יותר של‬
‫בלוקים‪ ,‬ולכן מתמקדים מקודדי ‪ H.264‬בבעיית הבחירה של החלוקה‬
‫האופטימאלית של בלוק ‪.16X16‬‬
‫‪14‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫לכול תחנת שידור מוקצה ערוץ שידור אחד‪.‬‬
‫ניתן לחלק את הערוץ לתת‪-‬ערוצים ‪sub-channels‬‬

‫כל ערוץ יכול לשדר ‪19.39 Mbps‬של מידע דיגיטלי‪.‬‬
‫תחנת השידור יכולה לחלק תעבורה זו במספר אפשרויות‪ ,‬לדוגמה‪:‬‬
‫ערוץ אחד של ‪19.39 Mbps‬‬
‫ארבעה תת‪-‬ערוצים של ‪4.85 Mbps‬‬

‫ניתן לשדר תוכניות באיכות נמוכה כמו חדשות‪ ,‬אך לאחד את הערוצים לאיכות‬
‫גבוהה יותר עבור תוכנית טבע כלשהי‪.‬‬
‫נערכים ניסויים לשדר מידע דיגיטלי ב‪ .1- 2Mbps -‬מידע זה יכול לכלול דפי‬
‫אינטרנט או מידע דיגיטלי אחר‪.‬‬

‫‪15‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫הבסיס לתקני ‪ HDTV‬הוא של ‪. (Advanced Television Standards Committee) ATSC‬עבור‬
‫‪ HDTV‬קיימים שני פורמטים‪ P720 :‬ו‪.i1080 -‬‬
‫מדובר בתקנים אמריקאים אשר משודרים ב‪ 60Hz -‬ואשר שניהם רחבי מסך (כלומר ביחס מסך‬
‫‪.)16:9‬‬
‫‪ P720‬הוא תקן פרוגרסיבי (כלומר‪ ,‬משודרות שורות ברצף) אשר כולל ‪ 720‬שורות של ‪1280‬‬
‫פיקסלים בכל שורה‪.‬‬
‫‪ i1080‬הוא תקן ‪( INTERLACED‬כלומר‪ ,‬משדר את כל השורות הזוגיות ואחריהן את השורות האי‬
‫זוגיות וחוזר חלילה) אשר כולל ‪ 1080‬שורות של ‪ 1920‬פיקסלים בכל אחת‪.‬‬
‫התקנים הללו יועדו לשוק האמריקאי‪ ,‬ולכן הוגדרו ב‪ 60Hz-‬בלבד‪ .‬לאחר מספר שנים‪ ,‬אירופה‬
‫התעוררה והגדירה גם לעצמה כמה תקנים‪:‬‬
‫‪ P576 - PAL PROGRESSIVE‬אשר משודר במסך רחב או רגיל (‪)4:3‬‬
‫‪ - P50720‬תקן זהה לתקן האמריקאי פרט לכך שהוא משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪( i501080‬לעתים מכונה גם ‪ - )i251080‬גם הוא תקן זהה לאמריקאי אך משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪16‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫‪HD READY‬‬
‫לגבי רזולוציה‪ ,‬המסך חייב לתמוך בלפחות ‪ 720‬שורות עבור מצב ‪.16:9‬‬
‫התנאים‪:‬‬
‫‪ .1‬כל סוג מסך או אלמנט תצוגה אשר יש לו ‪ 720‬שורות פיזיות (דיסקרטיות) במצב יחס רחב‪.‬‬
‫‪ .2‬על המסך לתמוך בכניסות ‪ HDTV‬דרך הכניסות הבאות‪:‬‬
‫‪ YPBPR‬אנלוגי‬
‫‪ DVI‬או ‪HDMI‬‬
‫‪ .3‬בכל הכניסות הללו‪ ,‬המסך חייב לתמוך בתקנים הבאים‪:‬‬
‫‪ 1280‬על ‪ 720‬פרוגרסיבי ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ 1920‬על ‪ 1080‬שזור ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ .4‬על חיבורי ה‪ DVI-‬וה‪ HDMI-‬לתמוך בהצפנת ‪.HDCP‬‬
‫‪17‬‬

18

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫הגדרה‪ :‬שני גלים נושאים‪ ,‬באותו התדר נמצאים ב‪ 90 -‬מעלות האחד ביחס לשני‬
‫(ניצבים)‪ .‬ניתן לראות זאת כשווה ערך‪ ,‬לגל נושא יחיד המאופנן מופע ואמפליטודה‪.‬‬

‫תמונת ווקטור‪-‬סקופ של אפנון‬
‫מידע הצבע במשדרי טלוויזיה‬

‫‪19‬‬

‫ אפנון ניצב‬QAM - Quadrature Amplitude Modulation
‫ כל סימבול‬16QAM -‫דוגמה ל‬
‫ ביטים‬4 ‫מיצג‬
I - In phase

Q – Quadrature

‫בתקשורת ספרתית נהוג לעבוד‬
QAM16 64 128 256 -‫ב‬

20

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫דוגמאות ל – ‪ 8QAM‬במבנה מעגלי ומלבני‬
‫הבחירה למבנה הרצוי נקבע על ידי השיקולים‪:‬‬
‫‪ .1‬ההספק הממוצע המשודר‬
‫‪ .2‬מורכבות מעגלי השידור והקליטה‬
‫‪ .3‬חסינות לרעש‬
‫‪BER (Bit Error Rate) .4‬‬
‫‪ .5‬התאבכות בין גלי הנושא השונים‪.‬‬

‫‪21‬‬

22

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫)‪ Orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM‬זהה עקרונית ל‪-‬‬
‫)‪ Coded OFDM (COFDM‬ול‪.Discrete multi-tone modulation (DMT) -‬‬
‫בכל המקרים מדובר על ריבוב בחלוקת תדר ‪frequency-division multiplexing‬‬
‫)‪ .(FDM‬מספר רב של תדרי תת נושא ניצבים‪ ,‬הקרובים זה לזה‪ ,‬נושאים את‬
‫המידע‪ .‬המידע מחולק למספר ערוצים מקבילים‪ ,‬כאשר כל ערוץ מאופנן על תדר‬
‫תת‪-‬נושא אחר‪.‬‬
‫האפנון יכול להיות כל אפנון שכיח כמו ‪ QAM‬או ‪ .PSK‬המידע המאופנן נשלח‬
‫בקצב נמוך אך בגלל המספר הרב של התתי‪-‬נושא זה שווה ערך לשידור‬
‫קונבנציונלי של אפנון נושא אחד באותו רוחב פס ובמהירות העברת מידע גבוהה‪.‬‬

‫‪23‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫מרווח ביטחון (שומר מרווח) ‪Guard interval‬‬
‫מטרת מרווח הביטחון הוא לשפר את חסינות ההשהיה בהתפשטות הגלים‪ ,‬הדהוד והחזרים‬
‫מגופים שונים כמו הר או בית‪ .‬נתונים ספרתיים מאוד רגישים לתופעות אלו ‪.‬‬
‫ב‪ COFDM -‬בתחילת כל סימבול קיים "מרווח ביטחון"‪ .‬כל עוד ה"הד" נופל בתחום מרווח זה‪.‬‬
‫הוא לא יהיה מושפע ביכולת המקלט לפענח את המידע הרצוי משום שהמידע יופיע אחרי זמן‬
‫"מרווח הביטחון"‬
‫ככול שמרווח הביטחון יהיה גדול יותר ניתן יהיה לטפל במרחק הדהוד גדול יותר‪ .‬אבל הגדלת‬
‫המרווח מוריד את נצילות ערוץ השידור‪ .‬לדוגמה בשידור ‪ DVB-T‬ארבע מרווחי ביטחון‬
‫שימושיים (ניתנים כשבר מזמן המחזור של הסימבול) ‪1/32 ; 1/16 ; 1/8 ; 1/4‬‬
‫‪ 1/32‬נותן הגנה מזערית אבל העברת מידע מהירה ביותר‪ 1/4 .‬מאפשר הגנה טובה ביותר‬
‫אבל נצילות ערוץ שידור נמוכה‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫דוגמה‪:‬‬
‫אם נשדר מיליון סימבולים לשנייה על ערוץ תקשורת באפנון של נושא בודד אזי זמן שידור‬
‫סימבול יהיה מיקרו‪-‬שנייה‪ .‬במצב זה נצטרך להתמודד עם סנכרון בתדר גבוה ועם התאבכויות‬
‫ממסלולים שונים )‪.(multipath interference‬‬
‫אם אותם מיליון סימבולים לשנייה יחולקו לאלף תת‪-‬ערוצים אז זמן המחזור של כל סימבול יכול‬
‫להיות ארוך פי ‪ 1000‬ז"א מילישנייה אחת (במקום מיקרו‪-‬שנייה)‪ .‬אם נוסיף "מרווח ביטחון"‬
‫בערך של ‪ 1/8‬סימבול אשר יוכנס בתחילת שידור של כל סימבול‪ ,‬אזי נוכל להתגבר על בעיית‬
‫ההתאבכות‪ .‬זמן "מרווח הביטחון" יהיה ‪ 125‬מיקרו‪-‬שניות שמייצג הפרש מרבי של ‪37.5‬‬
‫קילומטר בין אות ישיר לאות מוחזר כהד מגוף כלשהו‪.‬‬

‫‪25‬‬

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Example of applications
Cable
ADSL and VDSL broadband access via POTS copper wiring.
Power line communication (PLC).
Multimedia over Coax Alliance (MoCA) home networking.
ITU-T G.hn, a standard which provides high-speed local area networking over existing home wiring (power lines,
phone lines and coaxial cables)
Wireless
The wireless LAN radio interfaces IEEE 802.11a, g, n and HIPERLAN/2.
The digital radio systems DAB/EUREKA 147, DAB+, Digital Radio Mondiale, HD Radio, T-DMB and ISDBTSB.
The terrestrial digital TV system DVB-T.
The terrestrial mobile TV systems DVB-H, T-DMB, ISDB-T and MediaFLO forward link.
The cellular communication systems Flash-OFDM
The mobile broadband 3GPP Long Term Evolution air interface named High Speed OFDM Packet Access
(HSOPA)
The Wireless MAN / Fixed broadband wireless access (BWA) standard IEEE 802.16 (or WiMAX).
The Mobile Broadband Wireless Access (MBWA) standards IEEE 802.20, IEEE 802.16e (Mobile WiMAX) and
WiBro.
The wireless Personal Area Network (PAN) Ultra wideband (UWB) IEEE 802.15.3a implementation suggested by
WiMedia Alliance.
26

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Transmitter
An OFDM carrier signal is the sum of a number of orthogonal sub-carriers, with baseband data on each sub-carrier
being independently modulated commonly using some type of quadrature amplitude modulation (QAM) or phaseshift keying (PSK). This composite baseband signal is typically used to modulate a main RF carrier.

s[n] is a serial stream of binary digits. By inverse multiplexing, these are first demultiplexed into N parallel
streams, and each one mapped to a (possibly complex) symbol stream using some modulation constellation
(QAM, PSK, etc.). Note that the constellations may be different, so some streams may carry a higher bit-rate than
others.
An inverse FFT is computed on each set of symbols, giving a set of complex time-domain samples. These
samples are then quadrature-mixed to passband in the standard way. The real and imaginary components are first
converted to the analogue domain using digital-to-analogue converters (DACs); the analogue signals are then
used to modulate cosine and sine waves at the carrier frequency, fc, respectively. These signals are then summed
to give the transmission signal, s(t).
27

28

‫)‪DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial‬‬
‫‪ DVB-T‬הינו תקן שתוקן על ידי איגוד ‪ DVB‬לשידורי טלוויזיה‬
‫קרקעיים‪ .‬השידורים הראשוניים נערכו בבריטניה בשנת ‪.1997‬‬
‫המערכת משדרת אות ספרתי מכווץ של שמע‪ ,‬וידאו ונתונים‬
‫נוספים בשיטת ‪ MPEG‬ובשימוש באפנון ‪.COFDM‬‬
‫תכונות בסיסיות‪:‬‬
‫‪ .1‬שלש אפשרויות לאפנון )‪(QPSK, 16QAM, 64QAM‬‬
‫‪ FEC (forward error correction) .2‬חמש אפשרויות לתיקון שגיאות המבוססות על קידוד‬
‫קונבולוציה וקידוד רייד סולומון ביחסים של ‪ 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8‬בהתאם לדרישות‬
‫המערכת‪.‬‬
‫‪ .3‬ארבע אפשרויות למרווחי ביטחון ‪.1/4 1/8 1/16 1/32‬‬
‫‪ .4‬רוחב פס של ערוץ שידור ‪ 7 ,6‬או ‪8MHz‬‬
‫‪ .5‬תדר תמונות ‪ 50‬או ‪ 60‬הרץ‪.‬‬

‫‪29‬‬

DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial)

30

31

32

:‫הסבר‬
Video – SD – MPEG – 4 PART 10 H.264
SD-Standard Definition

Audio .HE .AAC + V2 & Dolby Pulse
HE-High Efficincy
AAC-Advanced Audio Coding ‫סוג של קודק‬
Pulse -- Plus

MPEG 2 – TS
TS – Transport Stream

‫ מבוסס על‬Dolby Digital Plus
‫ שמאפשר‬AC-3 ‫מערכת קודקים של‬
‫ ותומך‬6.144 Mbit/s ‫שידור בקצב עד‬
‫ הוא אינו‬.13.1 ‫במספר ערוצים עד‬
.AC-3 ‫תואם אחורנית עם‬
‫ הוא פורמט לשידור תקן‬MPEG-2TS
‫) אשר מרובב עם‬4 ‫או‬1,2( MPEG
‫ שימושי כמידע זורם‬.‫מידע נוסף‬
‫ רשתות כולל‬,‫בטלוויזיה ספרתית‬
.‫אינטרנט‬

Three (3) SFN Network ‫סוג של טופולוגית המשדרים‬
SFN - Single Frequency Networks
33

34

:‫הסבר‬
EIT – based EPG & 7 day EPG
EIT – Event Information Table
EPG – Electronic Program Guide
HDMI – 1.3 output
HDMI - High-Definition Multimedia Interface

S/PDIF - Sony/Philips Digital Interconnect Format (more commonly

known as Sony Philips Digital InterFace)
‫ דרך מוליך אופטי או כבל‬,‫ מגדיר את השכבה הפיזית של חיבור מידע שמע בין התקנים שונים‬S/PDIF
.‫ עם שינויים קלים ודרישות זולות יותר מבחינת החומרה‬AES/EBU ‫ תקן זה מבוסס על תקן‬.‫קואקסילי‬
35

‫הסבר‪:‬‬
‫‪S/PDIF - more commonly known as Sony Philips Digital InterFace‬‬

‫‪BMC-biphase mark code‬‬

‫בתקן זה נעשה שימוש בקוד דו‪-‬מופעי )‪ (biphase‬המקודד מידע זורם בינארי‪ .‬כל ביט של‬
‫המידע הראשוני מייצג שתי רמות אשר יחד מייצגות ביט בודד‪ .‬כל כל רמה לוגית "‪ "1‬במבוא‬
‫מיוצגת על ידי שני ביטים שונים ‪ 10‬או ‪ .01‬כניסה לוגית ‪ 0‬מיוצגת על ידי שני ביטים זהים ‪00‬‬
‫או ‪ 11‬במוצא‪.‬‬
‫‪36‬‬

37

38

‫דוגמה – ממיר ‪APEX‬‬
‫תכונות‪:‬‬
‫• תומך ‪EPG‬‬
‫• רשימת ערוצים ועריכת תוכניות‬
‫• בקרת הורים‬
‫• טיימר לתחילת תוכנית‬
‫• בחירת שפת הכתוביות‬
‫• השהיית תיאום שפתיים (במילישניות)‬
‫• הגדרת מדיית ה‪(MP3, JPEG….) USB -‬‬
‫• קביעת זמני הקלטה על מדיית ה‪USB -‬‬
‫• ועוד‪.....‬‬

‫‪39‬‬

APEX ‫ממיר‬

40

APEX ‫ממיר‬

41

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪42‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪43‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪44‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪45‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪46‬‬

:‫הסבר‬
BER – Bit Error Rate
PV BER – Post VITARBI Bit Error Rate
NM – Noise Margin
MER – Modulation Error Rate
CSI – Channel Status Information
Cell – identify code of the transmitting operator
CFO – carrier Frequency offset
PWR index – signal level status
RU – Read Solomon Uncorrect, uncorrected errors.

47

‫סופ ללא פ סופית כי אין סוף ללימוד ולחומר‬

‫‪48‬‬

OFDM
)‫ שימוש בערוצי שידור אורתוגונליים שונים (בתדרי גל נושא‬
.‫להעברת המידע‬
LPF
cos( 2  f 1 t )

LPF
cos( 2  f 2 t )

cos( 2  f 2 t )

MULTIPLEX

DEMULTIPLEX

data

cos( 2  f 1 t )

data

LPF
cos( 2  f N t )

cos( 2  f N t )
49

‫תדרים אורתוגונליים‬
‫‪ ‬המשדר מקבל את המידע לשידור ומחלק את ערוץ השידור למספר‬
‫תדרים בלתי תלויים‪.‬‬

‫‪50‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪2‬‬

‫‪51‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪3‬‬
‫‪ ‬כך לא ניתן לחסום את כל המידע שעובר ממשתמש אחד לשני‬

‫‪52‬‬

‫שידור וידאו כף יד דיגיטאלי והתמודדות‬
‫מול בעיות ייחודיות – בשתי השיטות‬
‫‪ DVB-T ‬שידור וידאו למטרות נייחות‬
‫‪ DVB-H ‬שידור וידאו למטרות ניידות (כף יד)‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬

‫‪53‬‬

‫יש צורך לחסוך באנרגיה‬
‫סנכרון מעבר בין תחנות שידור‬
‫שימוש בדחיסה חזקה ‪ H264‬ולא ב ‪mpeg- 2‬‬
‫אפקט דופלר‬

Multi Path ‫בעיית‬
P at h 2

B uilding
D i r ect P at h

P at h 3

M ob i l e
R ecep t i on

B ase St at i on

54

Guard Interval Tg -"‫"שמירת מרחק‬
Tg

OFDM symbol(1/f0)

Tg
Copy signal
 By adding the Guard Interval (GI) Period, Inter symbol

interference (ISI) can be avoided, while keeping orthogonality

Tg OFDM symbol (1/f0)
Direct
Delayed
Sampling Period
55

‫השהיה ותזוזת תדר ב ‪. OFDM‬ו‪CDMA -‬‬
‫‪OFDM ‬‬
‫‪ ‬בעיית ‪ Multi-path‬נפתרת ע"י ‪GI‬‬
‫‪ ‬רגיש לשינויי תדרים שמירה על הפרדת תדרים‬
‫‪CDMA ‬‬
‫‪ ‬כמעט ואין השפעה על הקודים ב ‪Multi-path‬‬
‫‪ ‬אפקט דופלר לא משפיע מאחר ואין לו תלות בתדר‬

‫‪56‬‬

‫מיזוג שיטות הקידוד‬
‫‪ ‬ניתן לשלב בין שתי השיטות וכך כל תדר בקידוד ה ‪OFDM‬‬
‫יוכפל בקוד ה‪CDMA-‬‬
‫‪Multi-carrier code division multiple access (MC- ‬‬
‫)‪CDMA‬‬

‫‪57‬‬

‫סיכום‬
‫‪ ‬הוצגו שיטות קידוד שונות לשידור‪ CDMA :‬ו‪OFDM‬‬
‫‪ ‬לכל שיטה יש את הייחודיות שלה אך ניתן עדיין לשלבם ביחד‬
‫במספר אפליקציות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמד יישום של השיטות לצורך העברת וידאו דיגיטלי למערכות‬
‫ניידות בשתי השיטות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמדה החסינות של שתי השיטות לתופעות ה ‪,Multi Path‬‬
‫ואפקט דופלר‬

References 1
Faria, G.; Henriksson, J.A.; Stare, E.; Talmola, P., "DVB-H:
Digital Broadcast Services to Handheld Devices,"
Proceedings of the IEEE , vol.94, no.1, pp.194-209, Jan.
2006
2. Fire Tom Wada Professor, Information Engineering, Univ.
of the Ryukyus Chief Scientist at Magna Design Net, Inc
[email protected] http://www.ie.uryukyu.ac.jp/~wada/
1.

3. “Ofdm and cdma” Dr.S.Srikanth AU-KBC Research

Centre Anna University Chennai
59

References 2
4. http://en.wikipedia.org/wiki/Code_division_multipl

e_access
5. http://en.wikipedia.org/wiki/OFDM


Slide 2

‫שדורי טלוויזיה‬
‫ספרתיים קרקעיים‬

‫אינגר משה ‪4Z1PF‬‬
‫‪2009‬‬
‫ספטמבר‬
‫‪1‬‬

‫שדורי טלוויזיה ספרתיים קרקעיים – למה?‬
‫‪ ‬יציבות באיכות התמונה‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של הספקטרום יחסית לשידור האנלוגי (פי ‪ 4‬עד ‪)6‬‬
‫‪ ‬זול יותר יחסית לשידורי כבלים‪ ,‬שידורים אנלוגיים ושידורי לווינים‪.‬‬
‫‪ ‬פשוט וזול (ממיר ספרתי ואנטנה קטנה) לעומת קליטה מלווין‪.‬‬
‫‪ ‬יישומים חדשים אפשריים בשידורים הדיגיטלים בלבד‪:‬‬
‫‪ ‬אינטראקטיביות‬
‫‪HDTV ‬‬
‫‪ ‬טלוויזיה ניידת‬
‫‪ ‬לוח שידורים אלקטרוני‬

‫‪2‬‬

‫רשתות של תדר בודד‬
‫‪ ‬שידורי טלוויזיה ספרתיים עושים שימוש בשיטת ‪ COFDM‬שמאפשרת עבודה של רשת‬
‫משדרים על תדר בודד‪.‬‬
‫‪ ‬תדר בודד עבור כל המשדרים שמאפשרים כיסוי שטח גדול‪.‬‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של תדרי שידור – שימוש בתדרים חוזרים‬
‫‪ ‬מאפשר טופולוגיות רשת טובות יותר יחסית לשידור אנלוגי‪.‬‬
‫‪‬דרישות מ‪(Single Frequency Networks) SFN-‬‬
‫‪‬כל משדר חייב לשדר‬
‫‪‬על אותו התדר‬
‫‪‬באותו הזמן‬
‫‪‬באותו קצב שידור‬
‫‪ ‬כל המשדרים חייבים להיות מסונכרנים בתדר ובזמן (‪)GPS‬‬
‫‪ ‬בחירת זמן מרווח הביטחון יקבע את המרחק המרבי שבין שני משדרים‪.‬‬

‫‪3‬‬

‫מושגים‬
‫‪ ‬אות אנלוגי‬
‫‪ ‬אות ספרתי (דיגיטלי)‬
‫‪ ‬ביט ‪bite‬‬
‫‪ ‬בית ‪Byte‬‬
‫‪ ‬אות ספרתי מרובה רמות‬

‫‪4‬‬

Asynchronous Digital Subscriber Line

5

‫מה זה ‪? ADSL‬‬

‫( ‪.)Asynchronous Digital Subscriber Line‬‬

‫טכנולוגיית ‪ ADSL‬משתמשת ברוחב פס של ‪ 1.1MHz‬המחולק לשלושה נתחים באמצעות‬
‫מסננים‪ .‬הנתח האחד מ‪ 0KHz -‬עד ‪ ,4KHz‬משמש את ערוץ הטלפוניה‪ .‬הנתח השני מ‪-‬‬
‫‪ 20KHz‬עד ‪ 160KHz‬משמש עבור ה‪ upstream-‬והנתח הגדול ביותר –‪ 240 KHz‬עד‬
‫‪ ,1.1MHz‬משמש עבור ה‪.downstream -‬‬

‫‪6‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫על מנת לקבל ניחות מזערי ודיוק מרבי‪ ,‬ממוצע המתח על הקו צריך לשאוף לאפס וכך ניתן להשיג‬
‫את הקצב הנדרש‪ .‬כדי לעמוד בדרישות אלה‪ ,‬משתמשים בשיטת קידוד‬
‫‪ .)Quadrature Amplitude Modulation) QAM‬שיטה המקודדת קבוצות של שלוש סיביות‬
‫ומייצגת אותם בגל סינוס ברמת מתח ובתזוזת מופע‪.‬‬

‫‪7‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫האפנון השימושי הוא מסוג "ריבוי תדרים" ‪(Discrete Multiton) DMT‬‬
‫הערוץ היורד )‪ (downstream‬מחולק ל‪ 256 -‬תדרי נושא )‪ (tones‬כל אחד‬
‫ברוחב פס של ‪4KHz‬‬
‫הערוץ העולה )‪ (upstream‬מחולק ל‪ 32 -‬תת נושאים‪.‬‬
‫נושא ‪ 64‬מאופנן מידע קבוע המשמש לבקרת הרזולוציה של זמן הדגימה‬
‫במקלט‪.‬‬

‫‪8‬‬

9

Standard vs. High-definition
Standard vs. Highdefinition
Wondering what the difference
is between standard and high
definition? Standard definition
(SD) uses 625 lines of pixels
from top to bottom. High
definition (HD) uses up to 1125
lines. Not all of these lines are
visible on the screen, but
they're included as part of the
signal .

10

‫‪Standard vs. High-definition‬‬
‫)‪HDTV )high-definition television‬‬
‫)‪DTV )digital television‬‬

‫‪ DTV‬משודר בתחום ה‪ UHF -‬ברוחב פס של ‪ 8MHz‬כמו שידורי הטלוויזיה‬
‫האנלוגיים‪.‬‬
‫יתרונות ‪DTV‬‬
‫• תומך ברזולוציה גבוהה יותר‪.‬‬

‫• ניתן לשדר את התמונה בסריקה שלובה ‪ interlaced‬או סריקה מלאה‬
‫‪.progressive‬‬
‫• תחנת השידור יכולה לשדר על אותו ספקטרום מספר תוכניות שונות בו‪-‬‬
‫זמנית‪.‬‬
‫• ניתן להוסיף לשידור חומר אינטראקטיבי ו‪/‬או חומר אחר‪ ,‬כמו מידע‬
‫מהאינטרנט‪.‬‬
‫• תומך בשידורי ‪.HDTV‬‬
‫‪11‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫• קיימים ‪ 18‬תקנים לשידורי טלוויזיה דיגיטאלית‪.‬‬
‫• יחס ממדים ‪ 4:3‬באנלוגי‪ 16:9 ,‬בדיגיטלי‪.‬‬
‫• הרזולוציה הנמוכה ביותר היא כמו הרזולוציה של הטלוויזיה האנלוגית‬
‫‪ 576X720‬פיקסלים‪.‬‬
‫• הרזולוציה המרבית היא של ‪ 1080X1920 HDTV‬פיקסלים‪.‬‬
‫• מספר תמונות משודרות בשנייה מוגדרות על ידי האותיות "‪ "i‬עבור ‪interlaced‬‬
‫ו ‪ "p" -‬עבור ‪progressive‬‬

‫• ב – ‪ DTV‬מספר התמונות משתנה בין ‪ 60P‬ל‪20P -‬‬

‫‪12‬‬

‫‪HDTV‬‬

‫תקן ‪ "1080i" HDTV‬אומר שהרזולוציה היא ‪ 1080X1920‬פיקסלים‪ ,‬סריקה‬
‫שלובה‪ 60 ,‬תמונות בשנייה‪.‬‬
‫הערה‪ :‬הטבלה מתאימה לתקן האמריקאי‬
‫‪13‬‬

‫‪.‬‬

‫תקנים‬
‫‪MPEG-2‬‬
‫‪ DTV‬מקודד את המידע ב – ‪ .MPEG-2‬מקודד שימושי ברוב מכשירי ה‪.DVD -‬‬
‫מקודד זה מקטין את נפח המידע ביחס של ‪ .55:1‬הוא מעלים חלק גדול מהמידע‬
‫שעין האדם לא יכולה להבחין‪.‬‬
‫בתקן זה משדרים את השוני בין תמונה לתמונה בבלוקים של ‪ 16X16‬פיקסלים‪.‬‬
‫‪.‬‬
‫‪H.264 / MPEG-4‬‬
‫‪ H.264‬הוא תקן מתקדם לדחיסת וידאו‪ .‬התקן זהה לחלק ‪ 10‬של התקן ‪MPEG-‬‬
‫‪4‬של ‪ ISO‬וידוע גם בשם "קידוד וידאו מתקדם" – ‪AVC‬‬
‫‪ H.264/AVC‬מאופיין על ידי מספר תכונות חדשות המאפשרות לו לדחוס וידאו‬
‫ביעילות רבה יותר מאשר מקודדים אחרים‪.‬‬
‫ביצוע "פיצוי תנועה על סמך בלוק בגודל משתנה" עם בלוקים בגדלים ‪16X16‬ועד‬
‫‪ 4X4‬המאפשר חלוקה מדויקת של אזורים נעים‪ .‬חלוקה רבה מדי לתת‪-‬בלוקים‬
‫עלולה להוביל לשליחת מידע מיותר‪ ,‬שכן המקודד נדרש לציין מספר גדול יותר של‬
‫בלוקים‪ ,‬ולכן מתמקדים מקודדי ‪ H.264‬בבעיית הבחירה של החלוקה‬
‫האופטימאלית של בלוק ‪.16X16‬‬
‫‪14‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫לכול תחנת שידור מוקצה ערוץ שידור אחד‪.‬‬
‫ניתן לחלק את הערוץ לתת‪-‬ערוצים ‪sub-channels‬‬

‫כל ערוץ יכול לשדר ‪19.39 Mbps‬של מידע דיגיטלי‪.‬‬
‫תחנת השידור יכולה לחלק תעבורה זו במספר אפשרויות‪ ,‬לדוגמה‪:‬‬
‫ערוץ אחד של ‪19.39 Mbps‬‬
‫ארבעה תת‪-‬ערוצים של ‪4.85 Mbps‬‬

‫ניתן לשדר תוכניות באיכות נמוכה כמו חדשות‪ ,‬אך לאחד את הערוצים לאיכות‬
‫גבוהה יותר עבור תוכנית טבע כלשהי‪.‬‬
‫נערכים ניסויים לשדר מידע דיגיטלי ב‪ .1- 2Mbps -‬מידע זה יכול לכלול דפי‬
‫אינטרנט או מידע דיגיטלי אחר‪.‬‬

‫‪15‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫הבסיס לתקני ‪ HDTV‬הוא של ‪. (Advanced Television Standards Committee) ATSC‬עבור‬
‫‪ HDTV‬קיימים שני פורמטים‪ P720 :‬ו‪.i1080 -‬‬
‫מדובר בתקנים אמריקאים אשר משודרים ב‪ 60Hz -‬ואשר שניהם רחבי מסך (כלומר ביחס מסך‬
‫‪.)16:9‬‬
‫‪ P720‬הוא תקן פרוגרסיבי (כלומר‪ ,‬משודרות שורות ברצף) אשר כולל ‪ 720‬שורות של ‪1280‬‬
‫פיקסלים בכל שורה‪.‬‬
‫‪ i1080‬הוא תקן ‪( INTERLACED‬כלומר‪ ,‬משדר את כל השורות הזוגיות ואחריהן את השורות האי‬
‫זוגיות וחוזר חלילה) אשר כולל ‪ 1080‬שורות של ‪ 1920‬פיקסלים בכל אחת‪.‬‬
‫התקנים הללו יועדו לשוק האמריקאי‪ ,‬ולכן הוגדרו ב‪ 60Hz-‬בלבד‪ .‬לאחר מספר שנים‪ ,‬אירופה‬
‫התעוררה והגדירה גם לעצמה כמה תקנים‪:‬‬
‫‪ P576 - PAL PROGRESSIVE‬אשר משודר במסך רחב או רגיל (‪)4:3‬‬
‫‪ - P50720‬תקן זהה לתקן האמריקאי פרט לכך שהוא משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪( i501080‬לעתים מכונה גם ‪ - )i251080‬גם הוא תקן זהה לאמריקאי אך משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪16‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫‪HD READY‬‬
‫לגבי רזולוציה‪ ,‬המסך חייב לתמוך בלפחות ‪ 720‬שורות עבור מצב ‪.16:9‬‬
‫התנאים‪:‬‬
‫‪ .1‬כל סוג מסך או אלמנט תצוגה אשר יש לו ‪ 720‬שורות פיזיות (דיסקרטיות) במצב יחס רחב‪.‬‬
‫‪ .2‬על המסך לתמוך בכניסות ‪ HDTV‬דרך הכניסות הבאות‪:‬‬
‫‪ YPBPR‬אנלוגי‬
‫‪ DVI‬או ‪HDMI‬‬
‫‪ .3‬בכל הכניסות הללו‪ ,‬המסך חייב לתמוך בתקנים הבאים‪:‬‬
‫‪ 1280‬על ‪ 720‬פרוגרסיבי ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ 1920‬על ‪ 1080‬שזור ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ .4‬על חיבורי ה‪ DVI-‬וה‪ HDMI-‬לתמוך בהצפנת ‪.HDCP‬‬
‫‪17‬‬

18

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫הגדרה‪ :‬שני גלים נושאים‪ ,‬באותו התדר נמצאים ב‪ 90 -‬מעלות האחד ביחס לשני‬
‫(ניצבים)‪ .‬ניתן לראות זאת כשווה ערך‪ ,‬לגל נושא יחיד המאופנן מופע ואמפליטודה‪.‬‬

‫תמונת ווקטור‪-‬סקופ של אפנון‬
‫מידע הצבע במשדרי טלוויזיה‬

‫‪19‬‬

‫ אפנון ניצב‬QAM - Quadrature Amplitude Modulation
‫ כל סימבול‬16QAM -‫דוגמה ל‬
‫ ביטים‬4 ‫מיצג‬
I - In phase

Q – Quadrature

‫בתקשורת ספרתית נהוג לעבוד‬
QAM16 64 128 256 -‫ב‬

20

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫דוגמאות ל – ‪ 8QAM‬במבנה מעגלי ומלבני‬
‫הבחירה למבנה הרצוי נקבע על ידי השיקולים‪:‬‬
‫‪ .1‬ההספק הממוצע המשודר‬
‫‪ .2‬מורכבות מעגלי השידור והקליטה‬
‫‪ .3‬חסינות לרעש‬
‫‪BER (Bit Error Rate) .4‬‬
‫‪ .5‬התאבכות בין גלי הנושא השונים‪.‬‬

‫‪21‬‬

22

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫)‪ Orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM‬זהה עקרונית ל‪-‬‬
‫)‪ Coded OFDM (COFDM‬ול‪.Discrete multi-tone modulation (DMT) -‬‬
‫בכל המקרים מדובר על ריבוב בחלוקת תדר ‪frequency-division multiplexing‬‬
‫)‪ .(FDM‬מספר רב של תדרי תת נושא ניצבים‪ ,‬הקרובים זה לזה‪ ,‬נושאים את‬
‫המידע‪ .‬המידע מחולק למספר ערוצים מקבילים‪ ,‬כאשר כל ערוץ מאופנן על תדר‬
‫תת‪-‬נושא אחר‪.‬‬
‫האפנון יכול להיות כל אפנון שכיח כמו ‪ QAM‬או ‪ .PSK‬המידע המאופנן נשלח‬
‫בקצב נמוך אך בגלל המספר הרב של התתי‪-‬נושא זה שווה ערך לשידור‬
‫קונבנציונלי של אפנון נושא אחד באותו רוחב פס ובמהירות העברת מידע גבוהה‪.‬‬

‫‪23‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫מרווח ביטחון (שומר מרווח) ‪Guard interval‬‬
‫מטרת מרווח הביטחון הוא לשפר את חסינות ההשהיה בהתפשטות הגלים‪ ,‬הדהוד והחזרים‬
‫מגופים שונים כמו הר או בית‪ .‬נתונים ספרתיים מאוד רגישים לתופעות אלו ‪.‬‬
‫ב‪ COFDM -‬בתחילת כל סימבול קיים "מרווח ביטחון"‪ .‬כל עוד ה"הד" נופל בתחום מרווח זה‪.‬‬
‫הוא לא יהיה מושפע ביכולת המקלט לפענח את המידע הרצוי משום שהמידע יופיע אחרי זמן‬
‫"מרווח הביטחון"‬
‫ככול שמרווח הביטחון יהיה גדול יותר ניתן יהיה לטפל במרחק הדהוד גדול יותר‪ .‬אבל הגדלת‬
‫המרווח מוריד את נצילות ערוץ השידור‪ .‬לדוגמה בשידור ‪ DVB-T‬ארבע מרווחי ביטחון‬
‫שימושיים (ניתנים כשבר מזמן המחזור של הסימבול) ‪1/32 ; 1/16 ; 1/8 ; 1/4‬‬
‫‪ 1/32‬נותן הגנה מזערית אבל העברת מידע מהירה ביותר‪ 1/4 .‬מאפשר הגנה טובה ביותר‬
‫אבל נצילות ערוץ שידור נמוכה‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫דוגמה‪:‬‬
‫אם נשדר מיליון סימבולים לשנייה על ערוץ תקשורת באפנון של נושא בודד אזי זמן שידור‬
‫סימבול יהיה מיקרו‪-‬שנייה‪ .‬במצב זה נצטרך להתמודד עם סנכרון בתדר גבוה ועם התאבכויות‬
‫ממסלולים שונים )‪.(multipath interference‬‬
‫אם אותם מיליון סימבולים לשנייה יחולקו לאלף תת‪-‬ערוצים אז זמן המחזור של כל סימבול יכול‬
‫להיות ארוך פי ‪ 1000‬ז"א מילישנייה אחת (במקום מיקרו‪-‬שנייה)‪ .‬אם נוסיף "מרווח ביטחון"‬
‫בערך של ‪ 1/8‬סימבול אשר יוכנס בתחילת שידור של כל סימבול‪ ,‬אזי נוכל להתגבר על בעיית‬
‫ההתאבכות‪ .‬זמן "מרווח הביטחון" יהיה ‪ 125‬מיקרו‪-‬שניות שמייצג הפרש מרבי של ‪37.5‬‬
‫קילומטר בין אות ישיר לאות מוחזר כהד מגוף כלשהו‪.‬‬

‫‪25‬‬

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Example of applications
Cable
ADSL and VDSL broadband access via POTS copper wiring.
Power line communication (PLC).
Multimedia over Coax Alliance (MoCA) home networking.
ITU-T G.hn, a standard which provides high-speed local area networking over existing home wiring (power lines,
phone lines and coaxial cables)
Wireless
The wireless LAN radio interfaces IEEE 802.11a, g, n and HIPERLAN/2.
The digital radio systems DAB/EUREKA 147, DAB+, Digital Radio Mondiale, HD Radio, T-DMB and ISDBTSB.
The terrestrial digital TV system DVB-T.
The terrestrial mobile TV systems DVB-H, T-DMB, ISDB-T and MediaFLO forward link.
The cellular communication systems Flash-OFDM
The mobile broadband 3GPP Long Term Evolution air interface named High Speed OFDM Packet Access
(HSOPA)
The Wireless MAN / Fixed broadband wireless access (BWA) standard IEEE 802.16 (or WiMAX).
The Mobile Broadband Wireless Access (MBWA) standards IEEE 802.20, IEEE 802.16e (Mobile WiMAX) and
WiBro.
The wireless Personal Area Network (PAN) Ultra wideband (UWB) IEEE 802.15.3a implementation suggested by
WiMedia Alliance.
26

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Transmitter
An OFDM carrier signal is the sum of a number of orthogonal sub-carriers, with baseband data on each sub-carrier
being independently modulated commonly using some type of quadrature amplitude modulation (QAM) or phaseshift keying (PSK). This composite baseband signal is typically used to modulate a main RF carrier.

s[n] is a serial stream of binary digits. By inverse multiplexing, these are first demultiplexed into N parallel
streams, and each one mapped to a (possibly complex) symbol stream using some modulation constellation
(QAM, PSK, etc.). Note that the constellations may be different, so some streams may carry a higher bit-rate than
others.
An inverse FFT is computed on each set of symbols, giving a set of complex time-domain samples. These
samples are then quadrature-mixed to passband in the standard way. The real and imaginary components are first
converted to the analogue domain using digital-to-analogue converters (DACs); the analogue signals are then
used to modulate cosine and sine waves at the carrier frequency, fc, respectively. These signals are then summed
to give the transmission signal, s(t).
27

28

‫)‪DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial‬‬
‫‪ DVB-T‬הינו תקן שתוקן על ידי איגוד ‪ DVB‬לשידורי טלוויזיה‬
‫קרקעיים‪ .‬השידורים הראשוניים נערכו בבריטניה בשנת ‪.1997‬‬
‫המערכת משדרת אות ספרתי מכווץ של שמע‪ ,‬וידאו ונתונים‬
‫נוספים בשיטת ‪ MPEG‬ובשימוש באפנון ‪.COFDM‬‬
‫תכונות בסיסיות‪:‬‬
‫‪ .1‬שלש אפשרויות לאפנון )‪(QPSK, 16QAM, 64QAM‬‬
‫‪ FEC (forward error correction) .2‬חמש אפשרויות לתיקון שגיאות המבוססות על קידוד‬
‫קונבולוציה וקידוד רייד סולומון ביחסים של ‪ 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8‬בהתאם לדרישות‬
‫המערכת‪.‬‬
‫‪ .3‬ארבע אפשרויות למרווחי ביטחון ‪.1/4 1/8 1/16 1/32‬‬
‫‪ .4‬רוחב פס של ערוץ שידור ‪ 7 ,6‬או ‪8MHz‬‬
‫‪ .5‬תדר תמונות ‪ 50‬או ‪ 60‬הרץ‪.‬‬

‫‪29‬‬

DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial)

30

31

32

:‫הסבר‬
Video – SD – MPEG – 4 PART 10 H.264
SD-Standard Definition

Audio .HE .AAC + V2 & Dolby Pulse
HE-High Efficincy
AAC-Advanced Audio Coding ‫סוג של קודק‬
Pulse -- Plus

MPEG 2 – TS
TS – Transport Stream

‫ מבוסס על‬Dolby Digital Plus
‫ שמאפשר‬AC-3 ‫מערכת קודקים של‬
‫ ותומך‬6.144 Mbit/s ‫שידור בקצב עד‬
‫ הוא אינו‬.13.1 ‫במספר ערוצים עד‬
.AC-3 ‫תואם אחורנית עם‬
‫ הוא פורמט לשידור תקן‬MPEG-2TS
‫) אשר מרובב עם‬4 ‫או‬1,2( MPEG
‫ שימושי כמידע זורם‬.‫מידע נוסף‬
‫ רשתות כולל‬,‫בטלוויזיה ספרתית‬
.‫אינטרנט‬

Three (3) SFN Network ‫סוג של טופולוגית המשדרים‬
SFN - Single Frequency Networks
33

34

:‫הסבר‬
EIT – based EPG & 7 day EPG
EIT – Event Information Table
EPG – Electronic Program Guide
HDMI – 1.3 output
HDMI - High-Definition Multimedia Interface

S/PDIF - Sony/Philips Digital Interconnect Format (more commonly

known as Sony Philips Digital InterFace)
‫ דרך מוליך אופטי או כבל‬,‫ מגדיר את השכבה הפיזית של חיבור מידע שמע בין התקנים שונים‬S/PDIF
.‫ עם שינויים קלים ודרישות זולות יותר מבחינת החומרה‬AES/EBU ‫ תקן זה מבוסס על תקן‬.‫קואקסילי‬
35

‫הסבר‪:‬‬
‫‪S/PDIF - more commonly known as Sony Philips Digital InterFace‬‬

‫‪BMC-biphase mark code‬‬

‫בתקן זה נעשה שימוש בקוד דו‪-‬מופעי )‪ (biphase‬המקודד מידע זורם בינארי‪ .‬כל ביט של‬
‫המידע הראשוני מייצג שתי רמות אשר יחד מייצגות ביט בודד‪ .‬כל כל רמה לוגית "‪ "1‬במבוא‬
‫מיוצגת על ידי שני ביטים שונים ‪ 10‬או ‪ .01‬כניסה לוגית ‪ 0‬מיוצגת על ידי שני ביטים זהים ‪00‬‬
‫או ‪ 11‬במוצא‪.‬‬
‫‪36‬‬

37

38

‫דוגמה – ממיר ‪APEX‬‬
‫תכונות‪:‬‬
‫• תומך ‪EPG‬‬
‫• רשימת ערוצים ועריכת תוכניות‬
‫• בקרת הורים‬
‫• טיימר לתחילת תוכנית‬
‫• בחירת שפת הכתוביות‬
‫• השהיית תיאום שפתיים (במילישניות)‬
‫• הגדרת מדיית ה‪(MP3, JPEG….) USB -‬‬
‫• קביעת זמני הקלטה על מדיית ה‪USB -‬‬
‫• ועוד‪.....‬‬

‫‪39‬‬

APEX ‫ממיר‬

40

APEX ‫ממיר‬

41

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪42‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪43‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪44‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪45‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪46‬‬

:‫הסבר‬
BER – Bit Error Rate
PV BER – Post VITARBI Bit Error Rate
NM – Noise Margin
MER – Modulation Error Rate
CSI – Channel Status Information
Cell – identify code of the transmitting operator
CFO – carrier Frequency offset
PWR index – signal level status
RU – Read Solomon Uncorrect, uncorrected errors.

47

‫סופ ללא פ סופית כי אין סוף ללימוד ולחומר‬

‫‪48‬‬

OFDM
)‫ שימוש בערוצי שידור אורתוגונליים שונים (בתדרי גל נושא‬
.‫להעברת המידע‬
LPF
cos( 2  f 1 t )

LPF
cos( 2  f 2 t )

cos( 2  f 2 t )

MULTIPLEX

DEMULTIPLEX

data

cos( 2  f 1 t )

data

LPF
cos( 2  f N t )

cos( 2  f N t )
49

‫תדרים אורתוגונליים‬
‫‪ ‬המשדר מקבל את המידע לשידור ומחלק את ערוץ השידור למספר‬
‫תדרים בלתי תלויים‪.‬‬

‫‪50‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪2‬‬

‫‪51‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪3‬‬
‫‪ ‬כך לא ניתן לחסום את כל המידע שעובר ממשתמש אחד לשני‬

‫‪52‬‬

‫שידור וידאו כף יד דיגיטאלי והתמודדות‬
‫מול בעיות ייחודיות – בשתי השיטות‬
‫‪ DVB-T ‬שידור וידאו למטרות נייחות‬
‫‪ DVB-H ‬שידור וידאו למטרות ניידות (כף יד)‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬

‫‪53‬‬

‫יש צורך לחסוך באנרגיה‬
‫סנכרון מעבר בין תחנות שידור‬
‫שימוש בדחיסה חזקה ‪ H264‬ולא ב ‪mpeg- 2‬‬
‫אפקט דופלר‬

Multi Path ‫בעיית‬
P at h 2

B uilding
D i r ect P at h

P at h 3

M ob i l e
R ecep t i on

B ase St at i on

54

Guard Interval Tg -"‫"שמירת מרחק‬
Tg

OFDM symbol(1/f0)

Tg
Copy signal
 By adding the Guard Interval (GI) Period, Inter symbol

interference (ISI) can be avoided, while keeping orthogonality

Tg OFDM symbol (1/f0)
Direct
Delayed
Sampling Period
55

‫השהיה ותזוזת תדר ב ‪. OFDM‬ו‪CDMA -‬‬
‫‪OFDM ‬‬
‫‪ ‬בעיית ‪ Multi-path‬נפתרת ע"י ‪GI‬‬
‫‪ ‬רגיש לשינויי תדרים שמירה על הפרדת תדרים‬
‫‪CDMA ‬‬
‫‪ ‬כמעט ואין השפעה על הקודים ב ‪Multi-path‬‬
‫‪ ‬אפקט דופלר לא משפיע מאחר ואין לו תלות בתדר‬

‫‪56‬‬

‫מיזוג שיטות הקידוד‬
‫‪ ‬ניתן לשלב בין שתי השיטות וכך כל תדר בקידוד ה ‪OFDM‬‬
‫יוכפל בקוד ה‪CDMA-‬‬
‫‪Multi-carrier code division multiple access (MC- ‬‬
‫)‪CDMA‬‬

‫‪57‬‬

‫סיכום‬
‫‪ ‬הוצגו שיטות קידוד שונות לשידור‪ CDMA :‬ו‪OFDM‬‬
‫‪ ‬לכל שיטה יש את הייחודיות שלה אך ניתן עדיין לשלבם ביחד‬
‫במספר אפליקציות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמד יישום של השיטות לצורך העברת וידאו דיגיטלי למערכות‬
‫ניידות בשתי השיטות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמדה החסינות של שתי השיטות לתופעות ה ‪,Multi Path‬‬
‫ואפקט דופלר‬

References 1
Faria, G.; Henriksson, J.A.; Stare, E.; Talmola, P., "DVB-H:
Digital Broadcast Services to Handheld Devices,"
Proceedings of the IEEE , vol.94, no.1, pp.194-209, Jan.
2006
2. Fire Tom Wada Professor, Information Engineering, Univ.
of the Ryukyus Chief Scientist at Magna Design Net, Inc
[email protected] http://www.ie.uryukyu.ac.jp/~wada/
1.

3. “Ofdm and cdma” Dr.S.Srikanth AU-KBC Research

Centre Anna University Chennai
59

References 2
4. http://en.wikipedia.org/wiki/Code_division_multipl

e_access
5. http://en.wikipedia.org/wiki/OFDM


Slide 3

‫שדורי טלוויזיה‬
‫ספרתיים קרקעיים‬

‫אינגר משה ‪4Z1PF‬‬
‫‪2009‬‬
‫ספטמבר‬
‫‪1‬‬

‫שדורי טלוויזיה ספרתיים קרקעיים – למה?‬
‫‪ ‬יציבות באיכות התמונה‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של הספקטרום יחסית לשידור האנלוגי (פי ‪ 4‬עד ‪)6‬‬
‫‪ ‬זול יותר יחסית לשידורי כבלים‪ ,‬שידורים אנלוגיים ושידורי לווינים‪.‬‬
‫‪ ‬פשוט וזול (ממיר ספרתי ואנטנה קטנה) לעומת קליטה מלווין‪.‬‬
‫‪ ‬יישומים חדשים אפשריים בשידורים הדיגיטלים בלבד‪:‬‬
‫‪ ‬אינטראקטיביות‬
‫‪HDTV ‬‬
‫‪ ‬טלוויזיה ניידת‬
‫‪ ‬לוח שידורים אלקטרוני‬

‫‪2‬‬

‫רשתות של תדר בודד‬
‫‪ ‬שידורי טלוויזיה ספרתיים עושים שימוש בשיטת ‪ COFDM‬שמאפשרת עבודה של רשת‬
‫משדרים על תדר בודד‪.‬‬
‫‪ ‬תדר בודד עבור כל המשדרים שמאפשרים כיסוי שטח גדול‪.‬‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של תדרי שידור – שימוש בתדרים חוזרים‬
‫‪ ‬מאפשר טופולוגיות רשת טובות יותר יחסית לשידור אנלוגי‪.‬‬
‫‪‬דרישות מ‪(Single Frequency Networks) SFN-‬‬
‫‪‬כל משדר חייב לשדר‬
‫‪‬על אותו התדר‬
‫‪‬באותו הזמן‬
‫‪‬באותו קצב שידור‬
‫‪ ‬כל המשדרים חייבים להיות מסונכרנים בתדר ובזמן (‪)GPS‬‬
‫‪ ‬בחירת זמן מרווח הביטחון יקבע את המרחק המרבי שבין שני משדרים‪.‬‬

‫‪3‬‬

‫מושגים‬
‫‪ ‬אות אנלוגי‬
‫‪ ‬אות ספרתי (דיגיטלי)‬
‫‪ ‬ביט ‪bite‬‬
‫‪ ‬בית ‪Byte‬‬
‫‪ ‬אות ספרתי מרובה רמות‬

‫‪4‬‬

Asynchronous Digital Subscriber Line

5

‫מה זה ‪? ADSL‬‬

‫( ‪.)Asynchronous Digital Subscriber Line‬‬

‫טכנולוגיית ‪ ADSL‬משתמשת ברוחב פס של ‪ 1.1MHz‬המחולק לשלושה נתחים באמצעות‬
‫מסננים‪ .‬הנתח האחד מ‪ 0KHz -‬עד ‪ ,4KHz‬משמש את ערוץ הטלפוניה‪ .‬הנתח השני מ‪-‬‬
‫‪ 20KHz‬עד ‪ 160KHz‬משמש עבור ה‪ upstream-‬והנתח הגדול ביותר –‪ 240 KHz‬עד‬
‫‪ ,1.1MHz‬משמש עבור ה‪.downstream -‬‬

‫‪6‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫על מנת לקבל ניחות מזערי ודיוק מרבי‪ ,‬ממוצע המתח על הקו צריך לשאוף לאפס וכך ניתן להשיג‬
‫את הקצב הנדרש‪ .‬כדי לעמוד בדרישות אלה‪ ,‬משתמשים בשיטת קידוד‬
‫‪ .)Quadrature Amplitude Modulation) QAM‬שיטה המקודדת קבוצות של שלוש סיביות‬
‫ומייצגת אותם בגל סינוס ברמת מתח ובתזוזת מופע‪.‬‬

‫‪7‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫האפנון השימושי הוא מסוג "ריבוי תדרים" ‪(Discrete Multiton) DMT‬‬
‫הערוץ היורד )‪ (downstream‬מחולק ל‪ 256 -‬תדרי נושא )‪ (tones‬כל אחד‬
‫ברוחב פס של ‪4KHz‬‬
‫הערוץ העולה )‪ (upstream‬מחולק ל‪ 32 -‬תת נושאים‪.‬‬
‫נושא ‪ 64‬מאופנן מידע קבוע המשמש לבקרת הרזולוציה של זמן הדגימה‬
‫במקלט‪.‬‬

‫‪8‬‬

9

Standard vs. High-definition
Standard vs. Highdefinition
Wondering what the difference
is between standard and high
definition? Standard definition
(SD) uses 625 lines of pixels
from top to bottom. High
definition (HD) uses up to 1125
lines. Not all of these lines are
visible on the screen, but
they're included as part of the
signal .

10

‫‪Standard vs. High-definition‬‬
‫)‪HDTV )high-definition television‬‬
‫)‪DTV )digital television‬‬

‫‪ DTV‬משודר בתחום ה‪ UHF -‬ברוחב פס של ‪ 8MHz‬כמו שידורי הטלוויזיה‬
‫האנלוגיים‪.‬‬
‫יתרונות ‪DTV‬‬
‫• תומך ברזולוציה גבוהה יותר‪.‬‬

‫• ניתן לשדר את התמונה בסריקה שלובה ‪ interlaced‬או סריקה מלאה‬
‫‪.progressive‬‬
‫• תחנת השידור יכולה לשדר על אותו ספקטרום מספר תוכניות שונות בו‪-‬‬
‫זמנית‪.‬‬
‫• ניתן להוסיף לשידור חומר אינטראקטיבי ו‪/‬או חומר אחר‪ ,‬כמו מידע‬
‫מהאינטרנט‪.‬‬
‫• תומך בשידורי ‪.HDTV‬‬
‫‪11‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫• קיימים ‪ 18‬תקנים לשידורי טלוויזיה דיגיטאלית‪.‬‬
‫• יחס ממדים ‪ 4:3‬באנלוגי‪ 16:9 ,‬בדיגיטלי‪.‬‬
‫• הרזולוציה הנמוכה ביותר היא כמו הרזולוציה של הטלוויזיה האנלוגית‬
‫‪ 576X720‬פיקסלים‪.‬‬
‫• הרזולוציה המרבית היא של ‪ 1080X1920 HDTV‬פיקסלים‪.‬‬
‫• מספר תמונות משודרות בשנייה מוגדרות על ידי האותיות "‪ "i‬עבור ‪interlaced‬‬
‫ו ‪ "p" -‬עבור ‪progressive‬‬

‫• ב – ‪ DTV‬מספר התמונות משתנה בין ‪ 60P‬ל‪20P -‬‬

‫‪12‬‬

‫‪HDTV‬‬

‫תקן ‪ "1080i" HDTV‬אומר שהרזולוציה היא ‪ 1080X1920‬פיקסלים‪ ,‬סריקה‬
‫שלובה‪ 60 ,‬תמונות בשנייה‪.‬‬
‫הערה‪ :‬הטבלה מתאימה לתקן האמריקאי‬
‫‪13‬‬

‫‪.‬‬

‫תקנים‬
‫‪MPEG-2‬‬
‫‪ DTV‬מקודד את המידע ב – ‪ .MPEG-2‬מקודד שימושי ברוב מכשירי ה‪.DVD -‬‬
‫מקודד זה מקטין את נפח המידע ביחס של ‪ .55:1‬הוא מעלים חלק גדול מהמידע‬
‫שעין האדם לא יכולה להבחין‪.‬‬
‫בתקן זה משדרים את השוני בין תמונה לתמונה בבלוקים של ‪ 16X16‬פיקסלים‪.‬‬
‫‪.‬‬
‫‪H.264 / MPEG-4‬‬
‫‪ H.264‬הוא תקן מתקדם לדחיסת וידאו‪ .‬התקן זהה לחלק ‪ 10‬של התקן ‪MPEG-‬‬
‫‪4‬של ‪ ISO‬וידוע גם בשם "קידוד וידאו מתקדם" – ‪AVC‬‬
‫‪ H.264/AVC‬מאופיין על ידי מספר תכונות חדשות המאפשרות לו לדחוס וידאו‬
‫ביעילות רבה יותר מאשר מקודדים אחרים‪.‬‬
‫ביצוע "פיצוי תנועה על סמך בלוק בגודל משתנה" עם בלוקים בגדלים ‪16X16‬ועד‬
‫‪ 4X4‬המאפשר חלוקה מדויקת של אזורים נעים‪ .‬חלוקה רבה מדי לתת‪-‬בלוקים‬
‫עלולה להוביל לשליחת מידע מיותר‪ ,‬שכן המקודד נדרש לציין מספר גדול יותר של‬
‫בלוקים‪ ,‬ולכן מתמקדים מקודדי ‪ H.264‬בבעיית הבחירה של החלוקה‬
‫האופטימאלית של בלוק ‪.16X16‬‬
‫‪14‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫לכול תחנת שידור מוקצה ערוץ שידור אחד‪.‬‬
‫ניתן לחלק את הערוץ לתת‪-‬ערוצים ‪sub-channels‬‬

‫כל ערוץ יכול לשדר ‪19.39 Mbps‬של מידע דיגיטלי‪.‬‬
‫תחנת השידור יכולה לחלק תעבורה זו במספר אפשרויות‪ ,‬לדוגמה‪:‬‬
‫ערוץ אחד של ‪19.39 Mbps‬‬
‫ארבעה תת‪-‬ערוצים של ‪4.85 Mbps‬‬

‫ניתן לשדר תוכניות באיכות נמוכה כמו חדשות‪ ,‬אך לאחד את הערוצים לאיכות‬
‫גבוהה יותר עבור תוכנית טבע כלשהי‪.‬‬
‫נערכים ניסויים לשדר מידע דיגיטלי ב‪ .1- 2Mbps -‬מידע זה יכול לכלול דפי‬
‫אינטרנט או מידע דיגיטלי אחר‪.‬‬

‫‪15‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫הבסיס לתקני ‪ HDTV‬הוא של ‪. (Advanced Television Standards Committee) ATSC‬עבור‬
‫‪ HDTV‬קיימים שני פורמטים‪ P720 :‬ו‪.i1080 -‬‬
‫מדובר בתקנים אמריקאים אשר משודרים ב‪ 60Hz -‬ואשר שניהם רחבי מסך (כלומר ביחס מסך‬
‫‪.)16:9‬‬
‫‪ P720‬הוא תקן פרוגרסיבי (כלומר‪ ,‬משודרות שורות ברצף) אשר כולל ‪ 720‬שורות של ‪1280‬‬
‫פיקסלים בכל שורה‪.‬‬
‫‪ i1080‬הוא תקן ‪( INTERLACED‬כלומר‪ ,‬משדר את כל השורות הזוגיות ואחריהן את השורות האי‬
‫זוגיות וחוזר חלילה) אשר כולל ‪ 1080‬שורות של ‪ 1920‬פיקסלים בכל אחת‪.‬‬
‫התקנים הללו יועדו לשוק האמריקאי‪ ,‬ולכן הוגדרו ב‪ 60Hz-‬בלבד‪ .‬לאחר מספר שנים‪ ,‬אירופה‬
‫התעוררה והגדירה גם לעצמה כמה תקנים‪:‬‬
‫‪ P576 - PAL PROGRESSIVE‬אשר משודר במסך רחב או רגיל (‪)4:3‬‬
‫‪ - P50720‬תקן זהה לתקן האמריקאי פרט לכך שהוא משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪( i501080‬לעתים מכונה גם ‪ - )i251080‬גם הוא תקן זהה לאמריקאי אך משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪16‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫‪HD READY‬‬
‫לגבי רזולוציה‪ ,‬המסך חייב לתמוך בלפחות ‪ 720‬שורות עבור מצב ‪.16:9‬‬
‫התנאים‪:‬‬
‫‪ .1‬כל סוג מסך או אלמנט תצוגה אשר יש לו ‪ 720‬שורות פיזיות (דיסקרטיות) במצב יחס רחב‪.‬‬
‫‪ .2‬על המסך לתמוך בכניסות ‪ HDTV‬דרך הכניסות הבאות‪:‬‬
‫‪ YPBPR‬אנלוגי‬
‫‪ DVI‬או ‪HDMI‬‬
‫‪ .3‬בכל הכניסות הללו‪ ,‬המסך חייב לתמוך בתקנים הבאים‪:‬‬
‫‪ 1280‬על ‪ 720‬פרוגרסיבי ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ 1920‬על ‪ 1080‬שזור ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ .4‬על חיבורי ה‪ DVI-‬וה‪ HDMI-‬לתמוך בהצפנת ‪.HDCP‬‬
‫‪17‬‬

18

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫הגדרה‪ :‬שני גלים נושאים‪ ,‬באותו התדר נמצאים ב‪ 90 -‬מעלות האחד ביחס לשני‬
‫(ניצבים)‪ .‬ניתן לראות זאת כשווה ערך‪ ,‬לגל נושא יחיד המאופנן מופע ואמפליטודה‪.‬‬

‫תמונת ווקטור‪-‬סקופ של אפנון‬
‫מידע הצבע במשדרי טלוויזיה‬

‫‪19‬‬

‫ אפנון ניצב‬QAM - Quadrature Amplitude Modulation
‫ כל סימבול‬16QAM -‫דוגמה ל‬
‫ ביטים‬4 ‫מיצג‬
I - In phase

Q – Quadrature

‫בתקשורת ספרתית נהוג לעבוד‬
QAM16 64 128 256 -‫ב‬

20

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫דוגמאות ל – ‪ 8QAM‬במבנה מעגלי ומלבני‬
‫הבחירה למבנה הרצוי נקבע על ידי השיקולים‪:‬‬
‫‪ .1‬ההספק הממוצע המשודר‬
‫‪ .2‬מורכבות מעגלי השידור והקליטה‬
‫‪ .3‬חסינות לרעש‬
‫‪BER (Bit Error Rate) .4‬‬
‫‪ .5‬התאבכות בין גלי הנושא השונים‪.‬‬

‫‪21‬‬

22

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫)‪ Orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM‬זהה עקרונית ל‪-‬‬
‫)‪ Coded OFDM (COFDM‬ול‪.Discrete multi-tone modulation (DMT) -‬‬
‫בכל המקרים מדובר על ריבוב בחלוקת תדר ‪frequency-division multiplexing‬‬
‫)‪ .(FDM‬מספר רב של תדרי תת נושא ניצבים‪ ,‬הקרובים זה לזה‪ ,‬נושאים את‬
‫המידע‪ .‬המידע מחולק למספר ערוצים מקבילים‪ ,‬כאשר כל ערוץ מאופנן על תדר‬
‫תת‪-‬נושא אחר‪.‬‬
‫האפנון יכול להיות כל אפנון שכיח כמו ‪ QAM‬או ‪ .PSK‬המידע המאופנן נשלח‬
‫בקצב נמוך אך בגלל המספר הרב של התתי‪-‬נושא זה שווה ערך לשידור‬
‫קונבנציונלי של אפנון נושא אחד באותו רוחב פס ובמהירות העברת מידע גבוהה‪.‬‬

‫‪23‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫מרווח ביטחון (שומר מרווח) ‪Guard interval‬‬
‫מטרת מרווח הביטחון הוא לשפר את חסינות ההשהיה בהתפשטות הגלים‪ ,‬הדהוד והחזרים‬
‫מגופים שונים כמו הר או בית‪ .‬נתונים ספרתיים מאוד רגישים לתופעות אלו ‪.‬‬
‫ב‪ COFDM -‬בתחילת כל סימבול קיים "מרווח ביטחון"‪ .‬כל עוד ה"הד" נופל בתחום מרווח זה‪.‬‬
‫הוא לא יהיה מושפע ביכולת המקלט לפענח את המידע הרצוי משום שהמידע יופיע אחרי זמן‬
‫"מרווח הביטחון"‬
‫ככול שמרווח הביטחון יהיה גדול יותר ניתן יהיה לטפל במרחק הדהוד גדול יותר‪ .‬אבל הגדלת‬
‫המרווח מוריד את נצילות ערוץ השידור‪ .‬לדוגמה בשידור ‪ DVB-T‬ארבע מרווחי ביטחון‬
‫שימושיים (ניתנים כשבר מזמן המחזור של הסימבול) ‪1/32 ; 1/16 ; 1/8 ; 1/4‬‬
‫‪ 1/32‬נותן הגנה מזערית אבל העברת מידע מהירה ביותר‪ 1/4 .‬מאפשר הגנה טובה ביותר‬
‫אבל נצילות ערוץ שידור נמוכה‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫דוגמה‪:‬‬
‫אם נשדר מיליון סימבולים לשנייה על ערוץ תקשורת באפנון של נושא בודד אזי זמן שידור‬
‫סימבול יהיה מיקרו‪-‬שנייה‪ .‬במצב זה נצטרך להתמודד עם סנכרון בתדר גבוה ועם התאבכויות‬
‫ממסלולים שונים )‪.(multipath interference‬‬
‫אם אותם מיליון סימבולים לשנייה יחולקו לאלף תת‪-‬ערוצים אז זמן המחזור של כל סימבול יכול‬
‫להיות ארוך פי ‪ 1000‬ז"א מילישנייה אחת (במקום מיקרו‪-‬שנייה)‪ .‬אם נוסיף "מרווח ביטחון"‬
‫בערך של ‪ 1/8‬סימבול אשר יוכנס בתחילת שידור של כל סימבול‪ ,‬אזי נוכל להתגבר על בעיית‬
‫ההתאבכות‪ .‬זמן "מרווח הביטחון" יהיה ‪ 125‬מיקרו‪-‬שניות שמייצג הפרש מרבי של ‪37.5‬‬
‫קילומטר בין אות ישיר לאות מוחזר כהד מגוף כלשהו‪.‬‬

‫‪25‬‬

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Example of applications
Cable
ADSL and VDSL broadband access via POTS copper wiring.
Power line communication (PLC).
Multimedia over Coax Alliance (MoCA) home networking.
ITU-T G.hn, a standard which provides high-speed local area networking over existing home wiring (power lines,
phone lines and coaxial cables)
Wireless
The wireless LAN radio interfaces IEEE 802.11a, g, n and HIPERLAN/2.
The digital radio systems DAB/EUREKA 147, DAB+, Digital Radio Mondiale, HD Radio, T-DMB and ISDBTSB.
The terrestrial digital TV system DVB-T.
The terrestrial mobile TV systems DVB-H, T-DMB, ISDB-T and MediaFLO forward link.
The cellular communication systems Flash-OFDM
The mobile broadband 3GPP Long Term Evolution air interface named High Speed OFDM Packet Access
(HSOPA)
The Wireless MAN / Fixed broadband wireless access (BWA) standard IEEE 802.16 (or WiMAX).
The Mobile Broadband Wireless Access (MBWA) standards IEEE 802.20, IEEE 802.16e (Mobile WiMAX) and
WiBro.
The wireless Personal Area Network (PAN) Ultra wideband (UWB) IEEE 802.15.3a implementation suggested by
WiMedia Alliance.
26

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Transmitter
An OFDM carrier signal is the sum of a number of orthogonal sub-carriers, with baseband data on each sub-carrier
being independently modulated commonly using some type of quadrature amplitude modulation (QAM) or phaseshift keying (PSK). This composite baseband signal is typically used to modulate a main RF carrier.

s[n] is a serial stream of binary digits. By inverse multiplexing, these are first demultiplexed into N parallel
streams, and each one mapped to a (possibly complex) symbol stream using some modulation constellation
(QAM, PSK, etc.). Note that the constellations may be different, so some streams may carry a higher bit-rate than
others.
An inverse FFT is computed on each set of symbols, giving a set of complex time-domain samples. These
samples are then quadrature-mixed to passband in the standard way. The real and imaginary components are first
converted to the analogue domain using digital-to-analogue converters (DACs); the analogue signals are then
used to modulate cosine and sine waves at the carrier frequency, fc, respectively. These signals are then summed
to give the transmission signal, s(t).
27

28

‫)‪DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial‬‬
‫‪ DVB-T‬הינו תקן שתוקן על ידי איגוד ‪ DVB‬לשידורי טלוויזיה‬
‫קרקעיים‪ .‬השידורים הראשוניים נערכו בבריטניה בשנת ‪.1997‬‬
‫המערכת משדרת אות ספרתי מכווץ של שמע‪ ,‬וידאו ונתונים‬
‫נוספים בשיטת ‪ MPEG‬ובשימוש באפנון ‪.COFDM‬‬
‫תכונות בסיסיות‪:‬‬
‫‪ .1‬שלש אפשרויות לאפנון )‪(QPSK, 16QAM, 64QAM‬‬
‫‪ FEC (forward error correction) .2‬חמש אפשרויות לתיקון שגיאות המבוססות על קידוד‬
‫קונבולוציה וקידוד רייד סולומון ביחסים של ‪ 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8‬בהתאם לדרישות‬
‫המערכת‪.‬‬
‫‪ .3‬ארבע אפשרויות למרווחי ביטחון ‪.1/4 1/8 1/16 1/32‬‬
‫‪ .4‬רוחב פס של ערוץ שידור ‪ 7 ,6‬או ‪8MHz‬‬
‫‪ .5‬תדר תמונות ‪ 50‬או ‪ 60‬הרץ‪.‬‬

‫‪29‬‬

DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial)

30

31

32

:‫הסבר‬
Video – SD – MPEG – 4 PART 10 H.264
SD-Standard Definition

Audio .HE .AAC + V2 & Dolby Pulse
HE-High Efficincy
AAC-Advanced Audio Coding ‫סוג של קודק‬
Pulse -- Plus

MPEG 2 – TS
TS – Transport Stream

‫ מבוסס על‬Dolby Digital Plus
‫ שמאפשר‬AC-3 ‫מערכת קודקים של‬
‫ ותומך‬6.144 Mbit/s ‫שידור בקצב עד‬
‫ הוא אינו‬.13.1 ‫במספר ערוצים עד‬
.AC-3 ‫תואם אחורנית עם‬
‫ הוא פורמט לשידור תקן‬MPEG-2TS
‫) אשר מרובב עם‬4 ‫או‬1,2( MPEG
‫ שימושי כמידע זורם‬.‫מידע נוסף‬
‫ רשתות כולל‬,‫בטלוויזיה ספרתית‬
.‫אינטרנט‬

Three (3) SFN Network ‫סוג של טופולוגית המשדרים‬
SFN - Single Frequency Networks
33

34

:‫הסבר‬
EIT – based EPG & 7 day EPG
EIT – Event Information Table
EPG – Electronic Program Guide
HDMI – 1.3 output
HDMI - High-Definition Multimedia Interface

S/PDIF - Sony/Philips Digital Interconnect Format (more commonly

known as Sony Philips Digital InterFace)
‫ דרך מוליך אופטי או כבל‬,‫ מגדיר את השכבה הפיזית של חיבור מידע שמע בין התקנים שונים‬S/PDIF
.‫ עם שינויים קלים ודרישות זולות יותר מבחינת החומרה‬AES/EBU ‫ תקן זה מבוסס על תקן‬.‫קואקסילי‬
35

‫הסבר‪:‬‬
‫‪S/PDIF - more commonly known as Sony Philips Digital InterFace‬‬

‫‪BMC-biphase mark code‬‬

‫בתקן זה נעשה שימוש בקוד דו‪-‬מופעי )‪ (biphase‬המקודד מידע זורם בינארי‪ .‬כל ביט של‬
‫המידע הראשוני מייצג שתי רמות אשר יחד מייצגות ביט בודד‪ .‬כל כל רמה לוגית "‪ "1‬במבוא‬
‫מיוצגת על ידי שני ביטים שונים ‪ 10‬או ‪ .01‬כניסה לוגית ‪ 0‬מיוצגת על ידי שני ביטים זהים ‪00‬‬
‫או ‪ 11‬במוצא‪.‬‬
‫‪36‬‬

37

38

‫דוגמה – ממיר ‪APEX‬‬
‫תכונות‪:‬‬
‫• תומך ‪EPG‬‬
‫• רשימת ערוצים ועריכת תוכניות‬
‫• בקרת הורים‬
‫• טיימר לתחילת תוכנית‬
‫• בחירת שפת הכתוביות‬
‫• השהיית תיאום שפתיים (במילישניות)‬
‫• הגדרת מדיית ה‪(MP3, JPEG….) USB -‬‬
‫• קביעת זמני הקלטה על מדיית ה‪USB -‬‬
‫• ועוד‪.....‬‬

‫‪39‬‬

APEX ‫ממיר‬

40

APEX ‫ממיר‬

41

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪42‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪43‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪44‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪45‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪46‬‬

:‫הסבר‬
BER – Bit Error Rate
PV BER – Post VITARBI Bit Error Rate
NM – Noise Margin
MER – Modulation Error Rate
CSI – Channel Status Information
Cell – identify code of the transmitting operator
CFO – carrier Frequency offset
PWR index – signal level status
RU – Read Solomon Uncorrect, uncorrected errors.

47

‫סופ ללא פ סופית כי אין סוף ללימוד ולחומר‬

‫‪48‬‬

OFDM
)‫ שימוש בערוצי שידור אורתוגונליים שונים (בתדרי גל נושא‬
.‫להעברת המידע‬
LPF
cos( 2  f 1 t )

LPF
cos( 2  f 2 t )

cos( 2  f 2 t )

MULTIPLEX

DEMULTIPLEX

data

cos( 2  f 1 t )

data

LPF
cos( 2  f N t )

cos( 2  f N t )
49

‫תדרים אורתוגונליים‬
‫‪ ‬המשדר מקבל את המידע לשידור ומחלק את ערוץ השידור למספר‬
‫תדרים בלתי תלויים‪.‬‬

‫‪50‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪2‬‬

‫‪51‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪3‬‬
‫‪ ‬כך לא ניתן לחסום את כל המידע שעובר ממשתמש אחד לשני‬

‫‪52‬‬

‫שידור וידאו כף יד דיגיטאלי והתמודדות‬
‫מול בעיות ייחודיות – בשתי השיטות‬
‫‪ DVB-T ‬שידור וידאו למטרות נייחות‬
‫‪ DVB-H ‬שידור וידאו למטרות ניידות (כף יד)‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬

‫‪53‬‬

‫יש צורך לחסוך באנרגיה‬
‫סנכרון מעבר בין תחנות שידור‬
‫שימוש בדחיסה חזקה ‪ H264‬ולא ב ‪mpeg- 2‬‬
‫אפקט דופלר‬

Multi Path ‫בעיית‬
P at h 2

B uilding
D i r ect P at h

P at h 3

M ob i l e
R ecep t i on

B ase St at i on

54

Guard Interval Tg -"‫"שמירת מרחק‬
Tg

OFDM symbol(1/f0)

Tg
Copy signal
 By adding the Guard Interval (GI) Period, Inter symbol

interference (ISI) can be avoided, while keeping orthogonality

Tg OFDM symbol (1/f0)
Direct
Delayed
Sampling Period
55

‫השהיה ותזוזת תדר ב ‪. OFDM‬ו‪CDMA -‬‬
‫‪OFDM ‬‬
‫‪ ‬בעיית ‪ Multi-path‬נפתרת ע"י ‪GI‬‬
‫‪ ‬רגיש לשינויי תדרים שמירה על הפרדת תדרים‬
‫‪CDMA ‬‬
‫‪ ‬כמעט ואין השפעה על הקודים ב ‪Multi-path‬‬
‫‪ ‬אפקט דופלר לא משפיע מאחר ואין לו תלות בתדר‬

‫‪56‬‬

‫מיזוג שיטות הקידוד‬
‫‪ ‬ניתן לשלב בין שתי השיטות וכך כל תדר בקידוד ה ‪OFDM‬‬
‫יוכפל בקוד ה‪CDMA-‬‬
‫‪Multi-carrier code division multiple access (MC- ‬‬
‫)‪CDMA‬‬

‫‪57‬‬

‫סיכום‬
‫‪ ‬הוצגו שיטות קידוד שונות לשידור‪ CDMA :‬ו‪OFDM‬‬
‫‪ ‬לכל שיטה יש את הייחודיות שלה אך ניתן עדיין לשלבם ביחד‬
‫במספר אפליקציות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמד יישום של השיטות לצורך העברת וידאו דיגיטלי למערכות‬
‫ניידות בשתי השיטות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמדה החסינות של שתי השיטות לתופעות ה ‪,Multi Path‬‬
‫ואפקט דופלר‬

References 1
Faria, G.; Henriksson, J.A.; Stare, E.; Talmola, P., "DVB-H:
Digital Broadcast Services to Handheld Devices,"
Proceedings of the IEEE , vol.94, no.1, pp.194-209, Jan.
2006
2. Fire Tom Wada Professor, Information Engineering, Univ.
of the Ryukyus Chief Scientist at Magna Design Net, Inc
[email protected] http://www.ie.uryukyu.ac.jp/~wada/
1.

3. “Ofdm and cdma” Dr.S.Srikanth AU-KBC Research

Centre Anna University Chennai
59

References 2
4. http://en.wikipedia.org/wiki/Code_division_multipl

e_access
5. http://en.wikipedia.org/wiki/OFDM


Slide 4

‫שדורי טלוויזיה‬
‫ספרתיים קרקעיים‬

‫אינגר משה ‪4Z1PF‬‬
‫‪2009‬‬
‫ספטמבר‬
‫‪1‬‬

‫שדורי טלוויזיה ספרתיים קרקעיים – למה?‬
‫‪ ‬יציבות באיכות התמונה‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של הספקטרום יחסית לשידור האנלוגי (פי ‪ 4‬עד ‪)6‬‬
‫‪ ‬זול יותר יחסית לשידורי כבלים‪ ,‬שידורים אנלוגיים ושידורי לווינים‪.‬‬
‫‪ ‬פשוט וזול (ממיר ספרתי ואנטנה קטנה) לעומת קליטה מלווין‪.‬‬
‫‪ ‬יישומים חדשים אפשריים בשידורים הדיגיטלים בלבד‪:‬‬
‫‪ ‬אינטראקטיביות‬
‫‪HDTV ‬‬
‫‪ ‬טלוויזיה ניידת‬
‫‪ ‬לוח שידורים אלקטרוני‬

‫‪2‬‬

‫רשתות של תדר בודד‬
‫‪ ‬שידורי טלוויזיה ספרתיים עושים שימוש בשיטת ‪ COFDM‬שמאפשרת עבודה של רשת‬
‫משדרים על תדר בודד‪.‬‬
‫‪ ‬תדר בודד עבור כל המשדרים שמאפשרים כיסוי שטח גדול‪.‬‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של תדרי שידור – שימוש בתדרים חוזרים‬
‫‪ ‬מאפשר טופולוגיות רשת טובות יותר יחסית לשידור אנלוגי‪.‬‬
‫‪‬דרישות מ‪(Single Frequency Networks) SFN-‬‬
‫‪‬כל משדר חייב לשדר‬
‫‪‬על אותו התדר‬
‫‪‬באותו הזמן‬
‫‪‬באותו קצב שידור‬
‫‪ ‬כל המשדרים חייבים להיות מסונכרנים בתדר ובזמן (‪)GPS‬‬
‫‪ ‬בחירת זמן מרווח הביטחון יקבע את המרחק המרבי שבין שני משדרים‪.‬‬

‫‪3‬‬

‫מושגים‬
‫‪ ‬אות אנלוגי‬
‫‪ ‬אות ספרתי (דיגיטלי)‬
‫‪ ‬ביט ‪bite‬‬
‫‪ ‬בית ‪Byte‬‬
‫‪ ‬אות ספרתי מרובה רמות‬

‫‪4‬‬

Asynchronous Digital Subscriber Line

5

‫מה זה ‪? ADSL‬‬

‫( ‪.)Asynchronous Digital Subscriber Line‬‬

‫טכנולוגיית ‪ ADSL‬משתמשת ברוחב פס של ‪ 1.1MHz‬המחולק לשלושה נתחים באמצעות‬
‫מסננים‪ .‬הנתח האחד מ‪ 0KHz -‬עד ‪ ,4KHz‬משמש את ערוץ הטלפוניה‪ .‬הנתח השני מ‪-‬‬
‫‪ 20KHz‬עד ‪ 160KHz‬משמש עבור ה‪ upstream-‬והנתח הגדול ביותר –‪ 240 KHz‬עד‬
‫‪ ,1.1MHz‬משמש עבור ה‪.downstream -‬‬

‫‪6‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫על מנת לקבל ניחות מזערי ודיוק מרבי‪ ,‬ממוצע המתח על הקו צריך לשאוף לאפס וכך ניתן להשיג‬
‫את הקצב הנדרש‪ .‬כדי לעמוד בדרישות אלה‪ ,‬משתמשים בשיטת קידוד‬
‫‪ .)Quadrature Amplitude Modulation) QAM‬שיטה המקודדת קבוצות של שלוש סיביות‬
‫ומייצגת אותם בגל סינוס ברמת מתח ובתזוזת מופע‪.‬‬

‫‪7‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫האפנון השימושי הוא מסוג "ריבוי תדרים" ‪(Discrete Multiton) DMT‬‬
‫הערוץ היורד )‪ (downstream‬מחולק ל‪ 256 -‬תדרי נושא )‪ (tones‬כל אחד‬
‫ברוחב פס של ‪4KHz‬‬
‫הערוץ העולה )‪ (upstream‬מחולק ל‪ 32 -‬תת נושאים‪.‬‬
‫נושא ‪ 64‬מאופנן מידע קבוע המשמש לבקרת הרזולוציה של זמן הדגימה‬
‫במקלט‪.‬‬

‫‪8‬‬

9

Standard vs. High-definition
Standard vs. Highdefinition
Wondering what the difference
is between standard and high
definition? Standard definition
(SD) uses 625 lines of pixels
from top to bottom. High
definition (HD) uses up to 1125
lines. Not all of these lines are
visible on the screen, but
they're included as part of the
signal .

10

‫‪Standard vs. High-definition‬‬
‫)‪HDTV )high-definition television‬‬
‫)‪DTV )digital television‬‬

‫‪ DTV‬משודר בתחום ה‪ UHF -‬ברוחב פס של ‪ 8MHz‬כמו שידורי הטלוויזיה‬
‫האנלוגיים‪.‬‬
‫יתרונות ‪DTV‬‬
‫• תומך ברזולוציה גבוהה יותר‪.‬‬

‫• ניתן לשדר את התמונה בסריקה שלובה ‪ interlaced‬או סריקה מלאה‬
‫‪.progressive‬‬
‫• תחנת השידור יכולה לשדר על אותו ספקטרום מספר תוכניות שונות בו‪-‬‬
‫זמנית‪.‬‬
‫• ניתן להוסיף לשידור חומר אינטראקטיבי ו‪/‬או חומר אחר‪ ,‬כמו מידע‬
‫מהאינטרנט‪.‬‬
‫• תומך בשידורי ‪.HDTV‬‬
‫‪11‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫• קיימים ‪ 18‬תקנים לשידורי טלוויזיה דיגיטאלית‪.‬‬
‫• יחס ממדים ‪ 4:3‬באנלוגי‪ 16:9 ,‬בדיגיטלי‪.‬‬
‫• הרזולוציה הנמוכה ביותר היא כמו הרזולוציה של הטלוויזיה האנלוגית‬
‫‪ 576X720‬פיקסלים‪.‬‬
‫• הרזולוציה המרבית היא של ‪ 1080X1920 HDTV‬פיקסלים‪.‬‬
‫• מספר תמונות משודרות בשנייה מוגדרות על ידי האותיות "‪ "i‬עבור ‪interlaced‬‬
‫ו ‪ "p" -‬עבור ‪progressive‬‬

‫• ב – ‪ DTV‬מספר התמונות משתנה בין ‪ 60P‬ל‪20P -‬‬

‫‪12‬‬

‫‪HDTV‬‬

‫תקן ‪ "1080i" HDTV‬אומר שהרזולוציה היא ‪ 1080X1920‬פיקסלים‪ ,‬סריקה‬
‫שלובה‪ 60 ,‬תמונות בשנייה‪.‬‬
‫הערה‪ :‬הטבלה מתאימה לתקן האמריקאי‬
‫‪13‬‬

‫‪.‬‬

‫תקנים‬
‫‪MPEG-2‬‬
‫‪ DTV‬מקודד את המידע ב – ‪ .MPEG-2‬מקודד שימושי ברוב מכשירי ה‪.DVD -‬‬
‫מקודד זה מקטין את נפח המידע ביחס של ‪ .55:1‬הוא מעלים חלק גדול מהמידע‬
‫שעין האדם לא יכולה להבחין‪.‬‬
‫בתקן זה משדרים את השוני בין תמונה לתמונה בבלוקים של ‪ 16X16‬פיקסלים‪.‬‬
‫‪.‬‬
‫‪H.264 / MPEG-4‬‬
‫‪ H.264‬הוא תקן מתקדם לדחיסת וידאו‪ .‬התקן זהה לחלק ‪ 10‬של התקן ‪MPEG-‬‬
‫‪4‬של ‪ ISO‬וידוע גם בשם "קידוד וידאו מתקדם" – ‪AVC‬‬
‫‪ H.264/AVC‬מאופיין על ידי מספר תכונות חדשות המאפשרות לו לדחוס וידאו‬
‫ביעילות רבה יותר מאשר מקודדים אחרים‪.‬‬
‫ביצוע "פיצוי תנועה על סמך בלוק בגודל משתנה" עם בלוקים בגדלים ‪16X16‬ועד‬
‫‪ 4X4‬המאפשר חלוקה מדויקת של אזורים נעים‪ .‬חלוקה רבה מדי לתת‪-‬בלוקים‬
‫עלולה להוביל לשליחת מידע מיותר‪ ,‬שכן המקודד נדרש לציין מספר גדול יותר של‬
‫בלוקים‪ ,‬ולכן מתמקדים מקודדי ‪ H.264‬בבעיית הבחירה של החלוקה‬
‫האופטימאלית של בלוק ‪.16X16‬‬
‫‪14‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫לכול תחנת שידור מוקצה ערוץ שידור אחד‪.‬‬
‫ניתן לחלק את הערוץ לתת‪-‬ערוצים ‪sub-channels‬‬

‫כל ערוץ יכול לשדר ‪19.39 Mbps‬של מידע דיגיטלי‪.‬‬
‫תחנת השידור יכולה לחלק תעבורה זו במספר אפשרויות‪ ,‬לדוגמה‪:‬‬
‫ערוץ אחד של ‪19.39 Mbps‬‬
‫ארבעה תת‪-‬ערוצים של ‪4.85 Mbps‬‬

‫ניתן לשדר תוכניות באיכות נמוכה כמו חדשות‪ ,‬אך לאחד את הערוצים לאיכות‬
‫גבוהה יותר עבור תוכנית טבע כלשהי‪.‬‬
‫נערכים ניסויים לשדר מידע דיגיטלי ב‪ .1- 2Mbps -‬מידע זה יכול לכלול דפי‬
‫אינטרנט או מידע דיגיטלי אחר‪.‬‬

‫‪15‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫הבסיס לתקני ‪ HDTV‬הוא של ‪. (Advanced Television Standards Committee) ATSC‬עבור‬
‫‪ HDTV‬קיימים שני פורמטים‪ P720 :‬ו‪.i1080 -‬‬
‫מדובר בתקנים אמריקאים אשר משודרים ב‪ 60Hz -‬ואשר שניהם רחבי מסך (כלומר ביחס מסך‬
‫‪.)16:9‬‬
‫‪ P720‬הוא תקן פרוגרסיבי (כלומר‪ ,‬משודרות שורות ברצף) אשר כולל ‪ 720‬שורות של ‪1280‬‬
‫פיקסלים בכל שורה‪.‬‬
‫‪ i1080‬הוא תקן ‪( INTERLACED‬כלומר‪ ,‬משדר את כל השורות הזוגיות ואחריהן את השורות האי‬
‫זוגיות וחוזר חלילה) אשר כולל ‪ 1080‬שורות של ‪ 1920‬פיקסלים בכל אחת‪.‬‬
‫התקנים הללו יועדו לשוק האמריקאי‪ ,‬ולכן הוגדרו ב‪ 60Hz-‬בלבד‪ .‬לאחר מספר שנים‪ ,‬אירופה‬
‫התעוררה והגדירה גם לעצמה כמה תקנים‪:‬‬
‫‪ P576 - PAL PROGRESSIVE‬אשר משודר במסך רחב או רגיל (‪)4:3‬‬
‫‪ - P50720‬תקן זהה לתקן האמריקאי פרט לכך שהוא משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪( i501080‬לעתים מכונה גם ‪ - )i251080‬גם הוא תקן זהה לאמריקאי אך משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪16‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫‪HD READY‬‬
‫לגבי רזולוציה‪ ,‬המסך חייב לתמוך בלפחות ‪ 720‬שורות עבור מצב ‪.16:9‬‬
‫התנאים‪:‬‬
‫‪ .1‬כל סוג מסך או אלמנט תצוגה אשר יש לו ‪ 720‬שורות פיזיות (דיסקרטיות) במצב יחס רחב‪.‬‬
‫‪ .2‬על המסך לתמוך בכניסות ‪ HDTV‬דרך הכניסות הבאות‪:‬‬
‫‪ YPBPR‬אנלוגי‬
‫‪ DVI‬או ‪HDMI‬‬
‫‪ .3‬בכל הכניסות הללו‪ ,‬המסך חייב לתמוך בתקנים הבאים‪:‬‬
‫‪ 1280‬על ‪ 720‬פרוגרסיבי ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ 1920‬על ‪ 1080‬שזור ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ .4‬על חיבורי ה‪ DVI-‬וה‪ HDMI-‬לתמוך בהצפנת ‪.HDCP‬‬
‫‪17‬‬

18

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫הגדרה‪ :‬שני גלים נושאים‪ ,‬באותו התדר נמצאים ב‪ 90 -‬מעלות האחד ביחס לשני‬
‫(ניצבים)‪ .‬ניתן לראות זאת כשווה ערך‪ ,‬לגל נושא יחיד המאופנן מופע ואמפליטודה‪.‬‬

‫תמונת ווקטור‪-‬סקופ של אפנון‬
‫מידע הצבע במשדרי טלוויזיה‬

‫‪19‬‬

‫ אפנון ניצב‬QAM - Quadrature Amplitude Modulation
‫ כל סימבול‬16QAM -‫דוגמה ל‬
‫ ביטים‬4 ‫מיצג‬
I - In phase

Q – Quadrature

‫בתקשורת ספרתית נהוג לעבוד‬
QAM16 64 128 256 -‫ב‬

20

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫דוגמאות ל – ‪ 8QAM‬במבנה מעגלי ומלבני‬
‫הבחירה למבנה הרצוי נקבע על ידי השיקולים‪:‬‬
‫‪ .1‬ההספק הממוצע המשודר‬
‫‪ .2‬מורכבות מעגלי השידור והקליטה‬
‫‪ .3‬חסינות לרעש‬
‫‪BER (Bit Error Rate) .4‬‬
‫‪ .5‬התאבכות בין גלי הנושא השונים‪.‬‬

‫‪21‬‬

22

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫)‪ Orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM‬זהה עקרונית ל‪-‬‬
‫)‪ Coded OFDM (COFDM‬ול‪.Discrete multi-tone modulation (DMT) -‬‬
‫בכל המקרים מדובר על ריבוב בחלוקת תדר ‪frequency-division multiplexing‬‬
‫)‪ .(FDM‬מספר רב של תדרי תת נושא ניצבים‪ ,‬הקרובים זה לזה‪ ,‬נושאים את‬
‫המידע‪ .‬המידע מחולק למספר ערוצים מקבילים‪ ,‬כאשר כל ערוץ מאופנן על תדר‬
‫תת‪-‬נושא אחר‪.‬‬
‫האפנון יכול להיות כל אפנון שכיח כמו ‪ QAM‬או ‪ .PSK‬המידע המאופנן נשלח‬
‫בקצב נמוך אך בגלל המספר הרב של התתי‪-‬נושא זה שווה ערך לשידור‬
‫קונבנציונלי של אפנון נושא אחד באותו רוחב פס ובמהירות העברת מידע גבוהה‪.‬‬

‫‪23‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫מרווח ביטחון (שומר מרווח) ‪Guard interval‬‬
‫מטרת מרווח הביטחון הוא לשפר את חסינות ההשהיה בהתפשטות הגלים‪ ,‬הדהוד והחזרים‬
‫מגופים שונים כמו הר או בית‪ .‬נתונים ספרתיים מאוד רגישים לתופעות אלו ‪.‬‬
‫ב‪ COFDM -‬בתחילת כל סימבול קיים "מרווח ביטחון"‪ .‬כל עוד ה"הד" נופל בתחום מרווח זה‪.‬‬
‫הוא לא יהיה מושפע ביכולת המקלט לפענח את המידע הרצוי משום שהמידע יופיע אחרי זמן‬
‫"מרווח הביטחון"‬
‫ככול שמרווח הביטחון יהיה גדול יותר ניתן יהיה לטפל במרחק הדהוד גדול יותר‪ .‬אבל הגדלת‬
‫המרווח מוריד את נצילות ערוץ השידור‪ .‬לדוגמה בשידור ‪ DVB-T‬ארבע מרווחי ביטחון‬
‫שימושיים (ניתנים כשבר מזמן המחזור של הסימבול) ‪1/32 ; 1/16 ; 1/8 ; 1/4‬‬
‫‪ 1/32‬נותן הגנה מזערית אבל העברת מידע מהירה ביותר‪ 1/4 .‬מאפשר הגנה טובה ביותר‬
‫אבל נצילות ערוץ שידור נמוכה‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫דוגמה‪:‬‬
‫אם נשדר מיליון סימבולים לשנייה על ערוץ תקשורת באפנון של נושא בודד אזי זמן שידור‬
‫סימבול יהיה מיקרו‪-‬שנייה‪ .‬במצב זה נצטרך להתמודד עם סנכרון בתדר גבוה ועם התאבכויות‬
‫ממסלולים שונים )‪.(multipath interference‬‬
‫אם אותם מיליון סימבולים לשנייה יחולקו לאלף תת‪-‬ערוצים אז זמן המחזור של כל סימבול יכול‬
‫להיות ארוך פי ‪ 1000‬ז"א מילישנייה אחת (במקום מיקרו‪-‬שנייה)‪ .‬אם נוסיף "מרווח ביטחון"‬
‫בערך של ‪ 1/8‬סימבול אשר יוכנס בתחילת שידור של כל סימבול‪ ,‬אזי נוכל להתגבר על בעיית‬
‫ההתאבכות‪ .‬זמן "מרווח הביטחון" יהיה ‪ 125‬מיקרו‪-‬שניות שמייצג הפרש מרבי של ‪37.5‬‬
‫קילומטר בין אות ישיר לאות מוחזר כהד מגוף כלשהו‪.‬‬

‫‪25‬‬

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Example of applications
Cable
ADSL and VDSL broadband access via POTS copper wiring.
Power line communication (PLC).
Multimedia over Coax Alliance (MoCA) home networking.
ITU-T G.hn, a standard which provides high-speed local area networking over existing home wiring (power lines,
phone lines and coaxial cables)
Wireless
The wireless LAN radio interfaces IEEE 802.11a, g, n and HIPERLAN/2.
The digital radio systems DAB/EUREKA 147, DAB+, Digital Radio Mondiale, HD Radio, T-DMB and ISDBTSB.
The terrestrial digital TV system DVB-T.
The terrestrial mobile TV systems DVB-H, T-DMB, ISDB-T and MediaFLO forward link.
The cellular communication systems Flash-OFDM
The mobile broadband 3GPP Long Term Evolution air interface named High Speed OFDM Packet Access
(HSOPA)
The Wireless MAN / Fixed broadband wireless access (BWA) standard IEEE 802.16 (or WiMAX).
The Mobile Broadband Wireless Access (MBWA) standards IEEE 802.20, IEEE 802.16e (Mobile WiMAX) and
WiBro.
The wireless Personal Area Network (PAN) Ultra wideband (UWB) IEEE 802.15.3a implementation suggested by
WiMedia Alliance.
26

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Transmitter
An OFDM carrier signal is the sum of a number of orthogonal sub-carriers, with baseband data on each sub-carrier
being independently modulated commonly using some type of quadrature amplitude modulation (QAM) or phaseshift keying (PSK). This composite baseband signal is typically used to modulate a main RF carrier.

s[n] is a serial stream of binary digits. By inverse multiplexing, these are first demultiplexed into N parallel
streams, and each one mapped to a (possibly complex) symbol stream using some modulation constellation
(QAM, PSK, etc.). Note that the constellations may be different, so some streams may carry a higher bit-rate than
others.
An inverse FFT is computed on each set of symbols, giving a set of complex time-domain samples. These
samples are then quadrature-mixed to passband in the standard way. The real and imaginary components are first
converted to the analogue domain using digital-to-analogue converters (DACs); the analogue signals are then
used to modulate cosine and sine waves at the carrier frequency, fc, respectively. These signals are then summed
to give the transmission signal, s(t).
27

28

‫)‪DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial‬‬
‫‪ DVB-T‬הינו תקן שתוקן על ידי איגוד ‪ DVB‬לשידורי טלוויזיה‬
‫קרקעיים‪ .‬השידורים הראשוניים נערכו בבריטניה בשנת ‪.1997‬‬
‫המערכת משדרת אות ספרתי מכווץ של שמע‪ ,‬וידאו ונתונים‬
‫נוספים בשיטת ‪ MPEG‬ובשימוש באפנון ‪.COFDM‬‬
‫תכונות בסיסיות‪:‬‬
‫‪ .1‬שלש אפשרויות לאפנון )‪(QPSK, 16QAM, 64QAM‬‬
‫‪ FEC (forward error correction) .2‬חמש אפשרויות לתיקון שגיאות המבוססות על קידוד‬
‫קונבולוציה וקידוד רייד סולומון ביחסים של ‪ 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8‬בהתאם לדרישות‬
‫המערכת‪.‬‬
‫‪ .3‬ארבע אפשרויות למרווחי ביטחון ‪.1/4 1/8 1/16 1/32‬‬
‫‪ .4‬רוחב פס של ערוץ שידור ‪ 7 ,6‬או ‪8MHz‬‬
‫‪ .5‬תדר תמונות ‪ 50‬או ‪ 60‬הרץ‪.‬‬

‫‪29‬‬

DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial)

30

31

32

:‫הסבר‬
Video – SD – MPEG – 4 PART 10 H.264
SD-Standard Definition

Audio .HE .AAC + V2 & Dolby Pulse
HE-High Efficincy
AAC-Advanced Audio Coding ‫סוג של קודק‬
Pulse -- Plus

MPEG 2 – TS
TS – Transport Stream

‫ מבוסס על‬Dolby Digital Plus
‫ שמאפשר‬AC-3 ‫מערכת קודקים של‬
‫ ותומך‬6.144 Mbit/s ‫שידור בקצב עד‬
‫ הוא אינו‬.13.1 ‫במספר ערוצים עד‬
.AC-3 ‫תואם אחורנית עם‬
‫ הוא פורמט לשידור תקן‬MPEG-2TS
‫) אשר מרובב עם‬4 ‫או‬1,2( MPEG
‫ שימושי כמידע זורם‬.‫מידע נוסף‬
‫ רשתות כולל‬,‫בטלוויזיה ספרתית‬
.‫אינטרנט‬

Three (3) SFN Network ‫סוג של טופולוגית המשדרים‬
SFN - Single Frequency Networks
33

34

:‫הסבר‬
EIT – based EPG & 7 day EPG
EIT – Event Information Table
EPG – Electronic Program Guide
HDMI – 1.3 output
HDMI - High-Definition Multimedia Interface

S/PDIF - Sony/Philips Digital Interconnect Format (more commonly

known as Sony Philips Digital InterFace)
‫ דרך מוליך אופטי או כבל‬,‫ מגדיר את השכבה הפיזית של חיבור מידע שמע בין התקנים שונים‬S/PDIF
.‫ עם שינויים קלים ודרישות זולות יותר מבחינת החומרה‬AES/EBU ‫ תקן זה מבוסס על תקן‬.‫קואקסילי‬
35

‫הסבר‪:‬‬
‫‪S/PDIF - more commonly known as Sony Philips Digital InterFace‬‬

‫‪BMC-biphase mark code‬‬

‫בתקן זה נעשה שימוש בקוד דו‪-‬מופעי )‪ (biphase‬המקודד מידע זורם בינארי‪ .‬כל ביט של‬
‫המידע הראשוני מייצג שתי רמות אשר יחד מייצגות ביט בודד‪ .‬כל כל רמה לוגית "‪ "1‬במבוא‬
‫מיוצגת על ידי שני ביטים שונים ‪ 10‬או ‪ .01‬כניסה לוגית ‪ 0‬מיוצגת על ידי שני ביטים זהים ‪00‬‬
‫או ‪ 11‬במוצא‪.‬‬
‫‪36‬‬

37

38

‫דוגמה – ממיר ‪APEX‬‬
‫תכונות‪:‬‬
‫• תומך ‪EPG‬‬
‫• רשימת ערוצים ועריכת תוכניות‬
‫• בקרת הורים‬
‫• טיימר לתחילת תוכנית‬
‫• בחירת שפת הכתוביות‬
‫• השהיית תיאום שפתיים (במילישניות)‬
‫• הגדרת מדיית ה‪(MP3, JPEG….) USB -‬‬
‫• קביעת זמני הקלטה על מדיית ה‪USB -‬‬
‫• ועוד‪.....‬‬

‫‪39‬‬

APEX ‫ממיר‬

40

APEX ‫ממיר‬

41

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪42‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪43‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪44‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪45‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪46‬‬

:‫הסבר‬
BER – Bit Error Rate
PV BER – Post VITARBI Bit Error Rate
NM – Noise Margin
MER – Modulation Error Rate
CSI – Channel Status Information
Cell – identify code of the transmitting operator
CFO – carrier Frequency offset
PWR index – signal level status
RU – Read Solomon Uncorrect, uncorrected errors.

47

‫סופ ללא פ סופית כי אין סוף ללימוד ולחומר‬

‫‪48‬‬

OFDM
)‫ שימוש בערוצי שידור אורתוגונליים שונים (בתדרי גל נושא‬
.‫להעברת המידע‬
LPF
cos( 2  f 1 t )

LPF
cos( 2  f 2 t )

cos( 2  f 2 t )

MULTIPLEX

DEMULTIPLEX

data

cos( 2  f 1 t )

data

LPF
cos( 2  f N t )

cos( 2  f N t )
49

‫תדרים אורתוגונליים‬
‫‪ ‬המשדר מקבל את המידע לשידור ומחלק את ערוץ השידור למספר‬
‫תדרים בלתי תלויים‪.‬‬

‫‪50‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪2‬‬

‫‪51‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪3‬‬
‫‪ ‬כך לא ניתן לחסום את כל המידע שעובר ממשתמש אחד לשני‬

‫‪52‬‬

‫שידור וידאו כף יד דיגיטאלי והתמודדות‬
‫מול בעיות ייחודיות – בשתי השיטות‬
‫‪ DVB-T ‬שידור וידאו למטרות נייחות‬
‫‪ DVB-H ‬שידור וידאו למטרות ניידות (כף יד)‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬

‫‪53‬‬

‫יש צורך לחסוך באנרגיה‬
‫סנכרון מעבר בין תחנות שידור‬
‫שימוש בדחיסה חזקה ‪ H264‬ולא ב ‪mpeg- 2‬‬
‫אפקט דופלר‬

Multi Path ‫בעיית‬
P at h 2

B uilding
D i r ect P at h

P at h 3

M ob i l e
R ecep t i on

B ase St at i on

54

Guard Interval Tg -"‫"שמירת מרחק‬
Tg

OFDM symbol(1/f0)

Tg
Copy signal
 By adding the Guard Interval (GI) Period, Inter symbol

interference (ISI) can be avoided, while keeping orthogonality

Tg OFDM symbol (1/f0)
Direct
Delayed
Sampling Period
55

‫השהיה ותזוזת תדר ב ‪. OFDM‬ו‪CDMA -‬‬
‫‪OFDM ‬‬
‫‪ ‬בעיית ‪ Multi-path‬נפתרת ע"י ‪GI‬‬
‫‪ ‬רגיש לשינויי תדרים שמירה על הפרדת תדרים‬
‫‪CDMA ‬‬
‫‪ ‬כמעט ואין השפעה על הקודים ב ‪Multi-path‬‬
‫‪ ‬אפקט דופלר לא משפיע מאחר ואין לו תלות בתדר‬

‫‪56‬‬

‫מיזוג שיטות הקידוד‬
‫‪ ‬ניתן לשלב בין שתי השיטות וכך כל תדר בקידוד ה ‪OFDM‬‬
‫יוכפל בקוד ה‪CDMA-‬‬
‫‪Multi-carrier code division multiple access (MC- ‬‬
‫)‪CDMA‬‬

‫‪57‬‬

‫סיכום‬
‫‪ ‬הוצגו שיטות קידוד שונות לשידור‪ CDMA :‬ו‪OFDM‬‬
‫‪ ‬לכל שיטה יש את הייחודיות שלה אך ניתן עדיין לשלבם ביחד‬
‫במספר אפליקציות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמד יישום של השיטות לצורך העברת וידאו דיגיטלי למערכות‬
‫ניידות בשתי השיטות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמדה החסינות של שתי השיטות לתופעות ה ‪,Multi Path‬‬
‫ואפקט דופלר‬

References 1
Faria, G.; Henriksson, J.A.; Stare, E.; Talmola, P., "DVB-H:
Digital Broadcast Services to Handheld Devices,"
Proceedings of the IEEE , vol.94, no.1, pp.194-209, Jan.
2006
2. Fire Tom Wada Professor, Information Engineering, Univ.
of the Ryukyus Chief Scientist at Magna Design Net, Inc
[email protected] http://www.ie.uryukyu.ac.jp/~wada/
1.

3. “Ofdm and cdma” Dr.S.Srikanth AU-KBC Research

Centre Anna University Chennai
59

References 2
4. http://en.wikipedia.org/wiki/Code_division_multipl

e_access
5. http://en.wikipedia.org/wiki/OFDM


Slide 5

‫שדורי טלוויזיה‬
‫ספרתיים קרקעיים‬

‫אינגר משה ‪4Z1PF‬‬
‫‪2009‬‬
‫ספטמבר‬
‫‪1‬‬

‫שדורי טלוויזיה ספרתיים קרקעיים – למה?‬
‫‪ ‬יציבות באיכות התמונה‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של הספקטרום יחסית לשידור האנלוגי (פי ‪ 4‬עד ‪)6‬‬
‫‪ ‬זול יותר יחסית לשידורי כבלים‪ ,‬שידורים אנלוגיים ושידורי לווינים‪.‬‬
‫‪ ‬פשוט וזול (ממיר ספרתי ואנטנה קטנה) לעומת קליטה מלווין‪.‬‬
‫‪ ‬יישומים חדשים אפשריים בשידורים הדיגיטלים בלבד‪:‬‬
‫‪ ‬אינטראקטיביות‬
‫‪HDTV ‬‬
‫‪ ‬טלוויזיה ניידת‬
‫‪ ‬לוח שידורים אלקטרוני‬

‫‪2‬‬

‫רשתות של תדר בודד‬
‫‪ ‬שידורי טלוויזיה ספרתיים עושים שימוש בשיטת ‪ COFDM‬שמאפשרת עבודה של רשת‬
‫משדרים על תדר בודד‪.‬‬
‫‪ ‬תדר בודד עבור כל המשדרים שמאפשרים כיסוי שטח גדול‪.‬‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של תדרי שידור – שימוש בתדרים חוזרים‬
‫‪ ‬מאפשר טופולוגיות רשת טובות יותר יחסית לשידור אנלוגי‪.‬‬
‫‪‬דרישות מ‪(Single Frequency Networks) SFN-‬‬
‫‪‬כל משדר חייב לשדר‬
‫‪‬על אותו התדר‬
‫‪‬באותו הזמן‬
‫‪‬באותו קצב שידור‬
‫‪ ‬כל המשדרים חייבים להיות מסונכרנים בתדר ובזמן (‪)GPS‬‬
‫‪ ‬בחירת זמן מרווח הביטחון יקבע את המרחק המרבי שבין שני משדרים‪.‬‬

‫‪3‬‬

‫מושגים‬
‫‪ ‬אות אנלוגי‬
‫‪ ‬אות ספרתי (דיגיטלי)‬
‫‪ ‬ביט ‪bite‬‬
‫‪ ‬בית ‪Byte‬‬
‫‪ ‬אות ספרתי מרובה רמות‬

‫‪4‬‬

Asynchronous Digital Subscriber Line

5

‫מה זה ‪? ADSL‬‬

‫( ‪.)Asynchronous Digital Subscriber Line‬‬

‫טכנולוגיית ‪ ADSL‬משתמשת ברוחב פס של ‪ 1.1MHz‬המחולק לשלושה נתחים באמצעות‬
‫מסננים‪ .‬הנתח האחד מ‪ 0KHz -‬עד ‪ ,4KHz‬משמש את ערוץ הטלפוניה‪ .‬הנתח השני מ‪-‬‬
‫‪ 20KHz‬עד ‪ 160KHz‬משמש עבור ה‪ upstream-‬והנתח הגדול ביותר –‪ 240 KHz‬עד‬
‫‪ ,1.1MHz‬משמש עבור ה‪.downstream -‬‬

‫‪6‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫על מנת לקבל ניחות מזערי ודיוק מרבי‪ ,‬ממוצע המתח על הקו צריך לשאוף לאפס וכך ניתן להשיג‬
‫את הקצב הנדרש‪ .‬כדי לעמוד בדרישות אלה‪ ,‬משתמשים בשיטת קידוד‬
‫‪ .)Quadrature Amplitude Modulation) QAM‬שיטה המקודדת קבוצות של שלוש סיביות‬
‫ומייצגת אותם בגל סינוס ברמת מתח ובתזוזת מופע‪.‬‬

‫‪7‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫האפנון השימושי הוא מסוג "ריבוי תדרים" ‪(Discrete Multiton) DMT‬‬
‫הערוץ היורד )‪ (downstream‬מחולק ל‪ 256 -‬תדרי נושא )‪ (tones‬כל אחד‬
‫ברוחב פס של ‪4KHz‬‬
‫הערוץ העולה )‪ (upstream‬מחולק ל‪ 32 -‬תת נושאים‪.‬‬
‫נושא ‪ 64‬מאופנן מידע קבוע המשמש לבקרת הרזולוציה של זמן הדגימה‬
‫במקלט‪.‬‬

‫‪8‬‬

9

Standard vs. High-definition
Standard vs. Highdefinition
Wondering what the difference
is between standard and high
definition? Standard definition
(SD) uses 625 lines of pixels
from top to bottom. High
definition (HD) uses up to 1125
lines. Not all of these lines are
visible on the screen, but
they're included as part of the
signal .

10

‫‪Standard vs. High-definition‬‬
‫)‪HDTV )high-definition television‬‬
‫)‪DTV )digital television‬‬

‫‪ DTV‬משודר בתחום ה‪ UHF -‬ברוחב פס של ‪ 8MHz‬כמו שידורי הטלוויזיה‬
‫האנלוגיים‪.‬‬
‫יתרונות ‪DTV‬‬
‫• תומך ברזולוציה גבוהה יותר‪.‬‬

‫• ניתן לשדר את התמונה בסריקה שלובה ‪ interlaced‬או סריקה מלאה‬
‫‪.progressive‬‬
‫• תחנת השידור יכולה לשדר על אותו ספקטרום מספר תוכניות שונות בו‪-‬‬
‫זמנית‪.‬‬
‫• ניתן להוסיף לשידור חומר אינטראקטיבי ו‪/‬או חומר אחר‪ ,‬כמו מידע‬
‫מהאינטרנט‪.‬‬
‫• תומך בשידורי ‪.HDTV‬‬
‫‪11‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫• קיימים ‪ 18‬תקנים לשידורי טלוויזיה דיגיטאלית‪.‬‬
‫• יחס ממדים ‪ 4:3‬באנלוגי‪ 16:9 ,‬בדיגיטלי‪.‬‬
‫• הרזולוציה הנמוכה ביותר היא כמו הרזולוציה של הטלוויזיה האנלוגית‬
‫‪ 576X720‬פיקסלים‪.‬‬
‫• הרזולוציה המרבית היא של ‪ 1080X1920 HDTV‬פיקסלים‪.‬‬
‫• מספר תמונות משודרות בשנייה מוגדרות על ידי האותיות "‪ "i‬עבור ‪interlaced‬‬
‫ו ‪ "p" -‬עבור ‪progressive‬‬

‫• ב – ‪ DTV‬מספר התמונות משתנה בין ‪ 60P‬ל‪20P -‬‬

‫‪12‬‬

‫‪HDTV‬‬

‫תקן ‪ "1080i" HDTV‬אומר שהרזולוציה היא ‪ 1080X1920‬פיקסלים‪ ,‬סריקה‬
‫שלובה‪ 60 ,‬תמונות בשנייה‪.‬‬
‫הערה‪ :‬הטבלה מתאימה לתקן האמריקאי‬
‫‪13‬‬

‫‪.‬‬

‫תקנים‬
‫‪MPEG-2‬‬
‫‪ DTV‬מקודד את המידע ב – ‪ .MPEG-2‬מקודד שימושי ברוב מכשירי ה‪.DVD -‬‬
‫מקודד זה מקטין את נפח המידע ביחס של ‪ .55:1‬הוא מעלים חלק גדול מהמידע‬
‫שעין האדם לא יכולה להבחין‪.‬‬
‫בתקן זה משדרים את השוני בין תמונה לתמונה בבלוקים של ‪ 16X16‬פיקסלים‪.‬‬
‫‪.‬‬
‫‪H.264 / MPEG-4‬‬
‫‪ H.264‬הוא תקן מתקדם לדחיסת וידאו‪ .‬התקן זהה לחלק ‪ 10‬של התקן ‪MPEG-‬‬
‫‪4‬של ‪ ISO‬וידוע גם בשם "קידוד וידאו מתקדם" – ‪AVC‬‬
‫‪ H.264/AVC‬מאופיין על ידי מספר תכונות חדשות המאפשרות לו לדחוס וידאו‬
‫ביעילות רבה יותר מאשר מקודדים אחרים‪.‬‬
‫ביצוע "פיצוי תנועה על סמך בלוק בגודל משתנה" עם בלוקים בגדלים ‪16X16‬ועד‬
‫‪ 4X4‬המאפשר חלוקה מדויקת של אזורים נעים‪ .‬חלוקה רבה מדי לתת‪-‬בלוקים‬
‫עלולה להוביל לשליחת מידע מיותר‪ ,‬שכן המקודד נדרש לציין מספר גדול יותר של‬
‫בלוקים‪ ,‬ולכן מתמקדים מקודדי ‪ H.264‬בבעיית הבחירה של החלוקה‬
‫האופטימאלית של בלוק ‪.16X16‬‬
‫‪14‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫לכול תחנת שידור מוקצה ערוץ שידור אחד‪.‬‬
‫ניתן לחלק את הערוץ לתת‪-‬ערוצים ‪sub-channels‬‬

‫כל ערוץ יכול לשדר ‪19.39 Mbps‬של מידע דיגיטלי‪.‬‬
‫תחנת השידור יכולה לחלק תעבורה זו במספר אפשרויות‪ ,‬לדוגמה‪:‬‬
‫ערוץ אחד של ‪19.39 Mbps‬‬
‫ארבעה תת‪-‬ערוצים של ‪4.85 Mbps‬‬

‫ניתן לשדר תוכניות באיכות נמוכה כמו חדשות‪ ,‬אך לאחד את הערוצים לאיכות‬
‫גבוהה יותר עבור תוכנית טבע כלשהי‪.‬‬
‫נערכים ניסויים לשדר מידע דיגיטלי ב‪ .1- 2Mbps -‬מידע זה יכול לכלול דפי‬
‫אינטרנט או מידע דיגיטלי אחר‪.‬‬

‫‪15‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫הבסיס לתקני ‪ HDTV‬הוא של ‪. (Advanced Television Standards Committee) ATSC‬עבור‬
‫‪ HDTV‬קיימים שני פורמטים‪ P720 :‬ו‪.i1080 -‬‬
‫מדובר בתקנים אמריקאים אשר משודרים ב‪ 60Hz -‬ואשר שניהם רחבי מסך (כלומר ביחס מסך‬
‫‪.)16:9‬‬
‫‪ P720‬הוא תקן פרוגרסיבי (כלומר‪ ,‬משודרות שורות ברצף) אשר כולל ‪ 720‬שורות של ‪1280‬‬
‫פיקסלים בכל שורה‪.‬‬
‫‪ i1080‬הוא תקן ‪( INTERLACED‬כלומר‪ ,‬משדר את כל השורות הזוגיות ואחריהן את השורות האי‬
‫זוגיות וחוזר חלילה) אשר כולל ‪ 1080‬שורות של ‪ 1920‬פיקסלים בכל אחת‪.‬‬
‫התקנים הללו יועדו לשוק האמריקאי‪ ,‬ולכן הוגדרו ב‪ 60Hz-‬בלבד‪ .‬לאחר מספר שנים‪ ,‬אירופה‬
‫התעוררה והגדירה גם לעצמה כמה תקנים‪:‬‬
‫‪ P576 - PAL PROGRESSIVE‬אשר משודר במסך רחב או רגיל (‪)4:3‬‬
‫‪ - P50720‬תקן זהה לתקן האמריקאי פרט לכך שהוא משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪( i501080‬לעתים מכונה גם ‪ - )i251080‬גם הוא תקן זהה לאמריקאי אך משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪16‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫‪HD READY‬‬
‫לגבי רזולוציה‪ ,‬המסך חייב לתמוך בלפחות ‪ 720‬שורות עבור מצב ‪.16:9‬‬
‫התנאים‪:‬‬
‫‪ .1‬כל סוג מסך או אלמנט תצוגה אשר יש לו ‪ 720‬שורות פיזיות (דיסקרטיות) במצב יחס רחב‪.‬‬
‫‪ .2‬על המסך לתמוך בכניסות ‪ HDTV‬דרך הכניסות הבאות‪:‬‬
‫‪ YPBPR‬אנלוגי‬
‫‪ DVI‬או ‪HDMI‬‬
‫‪ .3‬בכל הכניסות הללו‪ ,‬המסך חייב לתמוך בתקנים הבאים‪:‬‬
‫‪ 1280‬על ‪ 720‬פרוגרסיבי ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ 1920‬על ‪ 1080‬שזור ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ .4‬על חיבורי ה‪ DVI-‬וה‪ HDMI-‬לתמוך בהצפנת ‪.HDCP‬‬
‫‪17‬‬

18

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫הגדרה‪ :‬שני גלים נושאים‪ ,‬באותו התדר נמצאים ב‪ 90 -‬מעלות האחד ביחס לשני‬
‫(ניצבים)‪ .‬ניתן לראות זאת כשווה ערך‪ ,‬לגל נושא יחיד המאופנן מופע ואמפליטודה‪.‬‬

‫תמונת ווקטור‪-‬סקופ של אפנון‬
‫מידע הצבע במשדרי טלוויזיה‬

‫‪19‬‬

‫ אפנון ניצב‬QAM - Quadrature Amplitude Modulation
‫ כל סימבול‬16QAM -‫דוגמה ל‬
‫ ביטים‬4 ‫מיצג‬
I - In phase

Q – Quadrature

‫בתקשורת ספרתית נהוג לעבוד‬
QAM16 64 128 256 -‫ב‬

20

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫דוגמאות ל – ‪ 8QAM‬במבנה מעגלי ומלבני‬
‫הבחירה למבנה הרצוי נקבע על ידי השיקולים‪:‬‬
‫‪ .1‬ההספק הממוצע המשודר‬
‫‪ .2‬מורכבות מעגלי השידור והקליטה‬
‫‪ .3‬חסינות לרעש‬
‫‪BER (Bit Error Rate) .4‬‬
‫‪ .5‬התאבכות בין גלי הנושא השונים‪.‬‬

‫‪21‬‬

22

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫)‪ Orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM‬זהה עקרונית ל‪-‬‬
‫)‪ Coded OFDM (COFDM‬ול‪.Discrete multi-tone modulation (DMT) -‬‬
‫בכל המקרים מדובר על ריבוב בחלוקת תדר ‪frequency-division multiplexing‬‬
‫)‪ .(FDM‬מספר רב של תדרי תת נושא ניצבים‪ ,‬הקרובים זה לזה‪ ,‬נושאים את‬
‫המידע‪ .‬המידע מחולק למספר ערוצים מקבילים‪ ,‬כאשר כל ערוץ מאופנן על תדר‬
‫תת‪-‬נושא אחר‪.‬‬
‫האפנון יכול להיות כל אפנון שכיח כמו ‪ QAM‬או ‪ .PSK‬המידע המאופנן נשלח‬
‫בקצב נמוך אך בגלל המספר הרב של התתי‪-‬נושא זה שווה ערך לשידור‬
‫קונבנציונלי של אפנון נושא אחד באותו רוחב פס ובמהירות העברת מידע גבוהה‪.‬‬

‫‪23‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫מרווח ביטחון (שומר מרווח) ‪Guard interval‬‬
‫מטרת מרווח הביטחון הוא לשפר את חסינות ההשהיה בהתפשטות הגלים‪ ,‬הדהוד והחזרים‬
‫מגופים שונים כמו הר או בית‪ .‬נתונים ספרתיים מאוד רגישים לתופעות אלו ‪.‬‬
‫ב‪ COFDM -‬בתחילת כל סימבול קיים "מרווח ביטחון"‪ .‬כל עוד ה"הד" נופל בתחום מרווח זה‪.‬‬
‫הוא לא יהיה מושפע ביכולת המקלט לפענח את המידע הרצוי משום שהמידע יופיע אחרי זמן‬
‫"מרווח הביטחון"‬
‫ככול שמרווח הביטחון יהיה גדול יותר ניתן יהיה לטפל במרחק הדהוד גדול יותר‪ .‬אבל הגדלת‬
‫המרווח מוריד את נצילות ערוץ השידור‪ .‬לדוגמה בשידור ‪ DVB-T‬ארבע מרווחי ביטחון‬
‫שימושיים (ניתנים כשבר מזמן המחזור של הסימבול) ‪1/32 ; 1/16 ; 1/8 ; 1/4‬‬
‫‪ 1/32‬נותן הגנה מזערית אבל העברת מידע מהירה ביותר‪ 1/4 .‬מאפשר הגנה טובה ביותר‬
‫אבל נצילות ערוץ שידור נמוכה‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫דוגמה‪:‬‬
‫אם נשדר מיליון סימבולים לשנייה על ערוץ תקשורת באפנון של נושא בודד אזי זמן שידור‬
‫סימבול יהיה מיקרו‪-‬שנייה‪ .‬במצב זה נצטרך להתמודד עם סנכרון בתדר גבוה ועם התאבכויות‬
‫ממסלולים שונים )‪.(multipath interference‬‬
‫אם אותם מיליון סימבולים לשנייה יחולקו לאלף תת‪-‬ערוצים אז זמן המחזור של כל סימבול יכול‬
‫להיות ארוך פי ‪ 1000‬ז"א מילישנייה אחת (במקום מיקרו‪-‬שנייה)‪ .‬אם נוסיף "מרווח ביטחון"‬
‫בערך של ‪ 1/8‬סימבול אשר יוכנס בתחילת שידור של כל סימבול‪ ,‬אזי נוכל להתגבר על בעיית‬
‫ההתאבכות‪ .‬זמן "מרווח הביטחון" יהיה ‪ 125‬מיקרו‪-‬שניות שמייצג הפרש מרבי של ‪37.5‬‬
‫קילומטר בין אות ישיר לאות מוחזר כהד מגוף כלשהו‪.‬‬

‫‪25‬‬

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Example of applications
Cable
ADSL and VDSL broadband access via POTS copper wiring.
Power line communication (PLC).
Multimedia over Coax Alliance (MoCA) home networking.
ITU-T G.hn, a standard which provides high-speed local area networking over existing home wiring (power lines,
phone lines and coaxial cables)
Wireless
The wireless LAN radio interfaces IEEE 802.11a, g, n and HIPERLAN/2.
The digital radio systems DAB/EUREKA 147, DAB+, Digital Radio Mondiale, HD Radio, T-DMB and ISDBTSB.
The terrestrial digital TV system DVB-T.
The terrestrial mobile TV systems DVB-H, T-DMB, ISDB-T and MediaFLO forward link.
The cellular communication systems Flash-OFDM
The mobile broadband 3GPP Long Term Evolution air interface named High Speed OFDM Packet Access
(HSOPA)
The Wireless MAN / Fixed broadband wireless access (BWA) standard IEEE 802.16 (or WiMAX).
The Mobile Broadband Wireless Access (MBWA) standards IEEE 802.20, IEEE 802.16e (Mobile WiMAX) and
WiBro.
The wireless Personal Area Network (PAN) Ultra wideband (UWB) IEEE 802.15.3a implementation suggested by
WiMedia Alliance.
26

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Transmitter
An OFDM carrier signal is the sum of a number of orthogonal sub-carriers, with baseband data on each sub-carrier
being independently modulated commonly using some type of quadrature amplitude modulation (QAM) or phaseshift keying (PSK). This composite baseband signal is typically used to modulate a main RF carrier.

s[n] is a serial stream of binary digits. By inverse multiplexing, these are first demultiplexed into N parallel
streams, and each one mapped to a (possibly complex) symbol stream using some modulation constellation
(QAM, PSK, etc.). Note that the constellations may be different, so some streams may carry a higher bit-rate than
others.
An inverse FFT is computed on each set of symbols, giving a set of complex time-domain samples. These
samples are then quadrature-mixed to passband in the standard way. The real and imaginary components are first
converted to the analogue domain using digital-to-analogue converters (DACs); the analogue signals are then
used to modulate cosine and sine waves at the carrier frequency, fc, respectively. These signals are then summed
to give the transmission signal, s(t).
27

28

‫)‪DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial‬‬
‫‪ DVB-T‬הינו תקן שתוקן על ידי איגוד ‪ DVB‬לשידורי טלוויזיה‬
‫קרקעיים‪ .‬השידורים הראשוניים נערכו בבריטניה בשנת ‪.1997‬‬
‫המערכת משדרת אות ספרתי מכווץ של שמע‪ ,‬וידאו ונתונים‬
‫נוספים בשיטת ‪ MPEG‬ובשימוש באפנון ‪.COFDM‬‬
‫תכונות בסיסיות‪:‬‬
‫‪ .1‬שלש אפשרויות לאפנון )‪(QPSK, 16QAM, 64QAM‬‬
‫‪ FEC (forward error correction) .2‬חמש אפשרויות לתיקון שגיאות המבוססות על קידוד‬
‫קונבולוציה וקידוד רייד סולומון ביחסים של ‪ 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8‬בהתאם לדרישות‬
‫המערכת‪.‬‬
‫‪ .3‬ארבע אפשרויות למרווחי ביטחון ‪.1/4 1/8 1/16 1/32‬‬
‫‪ .4‬רוחב פס של ערוץ שידור ‪ 7 ,6‬או ‪8MHz‬‬
‫‪ .5‬תדר תמונות ‪ 50‬או ‪ 60‬הרץ‪.‬‬

‫‪29‬‬

DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial)

30

31

32

:‫הסבר‬
Video – SD – MPEG – 4 PART 10 H.264
SD-Standard Definition

Audio .HE .AAC + V2 & Dolby Pulse
HE-High Efficincy
AAC-Advanced Audio Coding ‫סוג של קודק‬
Pulse -- Plus

MPEG 2 – TS
TS – Transport Stream

‫ מבוסס על‬Dolby Digital Plus
‫ שמאפשר‬AC-3 ‫מערכת קודקים של‬
‫ ותומך‬6.144 Mbit/s ‫שידור בקצב עד‬
‫ הוא אינו‬.13.1 ‫במספר ערוצים עד‬
.AC-3 ‫תואם אחורנית עם‬
‫ הוא פורמט לשידור תקן‬MPEG-2TS
‫) אשר מרובב עם‬4 ‫או‬1,2( MPEG
‫ שימושי כמידע זורם‬.‫מידע נוסף‬
‫ רשתות כולל‬,‫בטלוויזיה ספרתית‬
.‫אינטרנט‬

Three (3) SFN Network ‫סוג של טופולוגית המשדרים‬
SFN - Single Frequency Networks
33

34

:‫הסבר‬
EIT – based EPG & 7 day EPG
EIT – Event Information Table
EPG – Electronic Program Guide
HDMI – 1.3 output
HDMI - High-Definition Multimedia Interface

S/PDIF - Sony/Philips Digital Interconnect Format (more commonly

known as Sony Philips Digital InterFace)
‫ דרך מוליך אופטי או כבל‬,‫ מגדיר את השכבה הפיזית של חיבור מידע שמע בין התקנים שונים‬S/PDIF
.‫ עם שינויים קלים ודרישות זולות יותר מבחינת החומרה‬AES/EBU ‫ תקן זה מבוסס על תקן‬.‫קואקסילי‬
35

‫הסבר‪:‬‬
‫‪S/PDIF - more commonly known as Sony Philips Digital InterFace‬‬

‫‪BMC-biphase mark code‬‬

‫בתקן זה נעשה שימוש בקוד דו‪-‬מופעי )‪ (biphase‬המקודד מידע זורם בינארי‪ .‬כל ביט של‬
‫המידע הראשוני מייצג שתי רמות אשר יחד מייצגות ביט בודד‪ .‬כל כל רמה לוגית "‪ "1‬במבוא‬
‫מיוצגת על ידי שני ביטים שונים ‪ 10‬או ‪ .01‬כניסה לוגית ‪ 0‬מיוצגת על ידי שני ביטים זהים ‪00‬‬
‫או ‪ 11‬במוצא‪.‬‬
‫‪36‬‬

37

38

‫דוגמה – ממיר ‪APEX‬‬
‫תכונות‪:‬‬
‫• תומך ‪EPG‬‬
‫• רשימת ערוצים ועריכת תוכניות‬
‫• בקרת הורים‬
‫• טיימר לתחילת תוכנית‬
‫• בחירת שפת הכתוביות‬
‫• השהיית תיאום שפתיים (במילישניות)‬
‫• הגדרת מדיית ה‪(MP3, JPEG….) USB -‬‬
‫• קביעת זמני הקלטה על מדיית ה‪USB -‬‬
‫• ועוד‪.....‬‬

‫‪39‬‬

APEX ‫ממיר‬

40

APEX ‫ממיר‬

41

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪42‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪43‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪44‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪45‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪46‬‬

:‫הסבר‬
BER – Bit Error Rate
PV BER – Post VITARBI Bit Error Rate
NM – Noise Margin
MER – Modulation Error Rate
CSI – Channel Status Information
Cell – identify code of the transmitting operator
CFO – carrier Frequency offset
PWR index – signal level status
RU – Read Solomon Uncorrect, uncorrected errors.

47

‫סופ ללא פ סופית כי אין סוף ללימוד ולחומר‬

‫‪48‬‬

OFDM
)‫ שימוש בערוצי שידור אורתוגונליים שונים (בתדרי גל נושא‬
.‫להעברת המידע‬
LPF
cos( 2  f 1 t )

LPF
cos( 2  f 2 t )

cos( 2  f 2 t )

MULTIPLEX

DEMULTIPLEX

data

cos( 2  f 1 t )

data

LPF
cos( 2  f N t )

cos( 2  f N t )
49

‫תדרים אורתוגונליים‬
‫‪ ‬המשדר מקבל את המידע לשידור ומחלק את ערוץ השידור למספר‬
‫תדרים בלתי תלויים‪.‬‬

‫‪50‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪2‬‬

‫‪51‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪3‬‬
‫‪ ‬כך לא ניתן לחסום את כל המידע שעובר ממשתמש אחד לשני‬

‫‪52‬‬

‫שידור וידאו כף יד דיגיטאלי והתמודדות‬
‫מול בעיות ייחודיות – בשתי השיטות‬
‫‪ DVB-T ‬שידור וידאו למטרות נייחות‬
‫‪ DVB-H ‬שידור וידאו למטרות ניידות (כף יד)‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬

‫‪53‬‬

‫יש צורך לחסוך באנרגיה‬
‫סנכרון מעבר בין תחנות שידור‬
‫שימוש בדחיסה חזקה ‪ H264‬ולא ב ‪mpeg- 2‬‬
‫אפקט דופלר‬

Multi Path ‫בעיית‬
P at h 2

B uilding
D i r ect P at h

P at h 3

M ob i l e
R ecep t i on

B ase St at i on

54

Guard Interval Tg -"‫"שמירת מרחק‬
Tg

OFDM symbol(1/f0)

Tg
Copy signal
 By adding the Guard Interval (GI) Period, Inter symbol

interference (ISI) can be avoided, while keeping orthogonality

Tg OFDM symbol (1/f0)
Direct
Delayed
Sampling Period
55

‫השהיה ותזוזת תדר ב ‪. OFDM‬ו‪CDMA -‬‬
‫‪OFDM ‬‬
‫‪ ‬בעיית ‪ Multi-path‬נפתרת ע"י ‪GI‬‬
‫‪ ‬רגיש לשינויי תדרים שמירה על הפרדת תדרים‬
‫‪CDMA ‬‬
‫‪ ‬כמעט ואין השפעה על הקודים ב ‪Multi-path‬‬
‫‪ ‬אפקט דופלר לא משפיע מאחר ואין לו תלות בתדר‬

‫‪56‬‬

‫מיזוג שיטות הקידוד‬
‫‪ ‬ניתן לשלב בין שתי השיטות וכך כל תדר בקידוד ה ‪OFDM‬‬
‫יוכפל בקוד ה‪CDMA-‬‬
‫‪Multi-carrier code division multiple access (MC- ‬‬
‫)‪CDMA‬‬

‫‪57‬‬

‫סיכום‬
‫‪ ‬הוצגו שיטות קידוד שונות לשידור‪ CDMA :‬ו‪OFDM‬‬
‫‪ ‬לכל שיטה יש את הייחודיות שלה אך ניתן עדיין לשלבם ביחד‬
‫במספר אפליקציות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמד יישום של השיטות לצורך העברת וידאו דיגיטלי למערכות‬
‫ניידות בשתי השיטות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמדה החסינות של שתי השיטות לתופעות ה ‪,Multi Path‬‬
‫ואפקט דופלר‬

References 1
Faria, G.; Henriksson, J.A.; Stare, E.; Talmola, P., "DVB-H:
Digital Broadcast Services to Handheld Devices,"
Proceedings of the IEEE , vol.94, no.1, pp.194-209, Jan.
2006
2. Fire Tom Wada Professor, Information Engineering, Univ.
of the Ryukyus Chief Scientist at Magna Design Net, Inc
[email protected] http://www.ie.uryukyu.ac.jp/~wada/
1.

3. “Ofdm and cdma” Dr.S.Srikanth AU-KBC Research

Centre Anna University Chennai
59

References 2
4. http://en.wikipedia.org/wiki/Code_division_multipl

e_access
5. http://en.wikipedia.org/wiki/OFDM


Slide 6

‫שדורי טלוויזיה‬
‫ספרתיים קרקעיים‬

‫אינגר משה ‪4Z1PF‬‬
‫‪2009‬‬
‫ספטמבר‬
‫‪1‬‬

‫שדורי טלוויזיה ספרתיים קרקעיים – למה?‬
‫‪ ‬יציבות באיכות התמונה‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של הספקטרום יחסית לשידור האנלוגי (פי ‪ 4‬עד ‪)6‬‬
‫‪ ‬זול יותר יחסית לשידורי כבלים‪ ,‬שידורים אנלוגיים ושידורי לווינים‪.‬‬
‫‪ ‬פשוט וזול (ממיר ספרתי ואנטנה קטנה) לעומת קליטה מלווין‪.‬‬
‫‪ ‬יישומים חדשים אפשריים בשידורים הדיגיטלים בלבד‪:‬‬
‫‪ ‬אינטראקטיביות‬
‫‪HDTV ‬‬
‫‪ ‬טלוויזיה ניידת‬
‫‪ ‬לוח שידורים אלקטרוני‬

‫‪2‬‬

‫רשתות של תדר בודד‬
‫‪ ‬שידורי טלוויזיה ספרתיים עושים שימוש בשיטת ‪ COFDM‬שמאפשרת עבודה של רשת‬
‫משדרים על תדר בודד‪.‬‬
‫‪ ‬תדר בודד עבור כל המשדרים שמאפשרים כיסוי שטח גדול‪.‬‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של תדרי שידור – שימוש בתדרים חוזרים‬
‫‪ ‬מאפשר טופולוגיות רשת טובות יותר יחסית לשידור אנלוגי‪.‬‬
‫‪‬דרישות מ‪(Single Frequency Networks) SFN-‬‬
‫‪‬כל משדר חייב לשדר‬
‫‪‬על אותו התדר‬
‫‪‬באותו הזמן‬
‫‪‬באותו קצב שידור‬
‫‪ ‬כל המשדרים חייבים להיות מסונכרנים בתדר ובזמן (‪)GPS‬‬
‫‪ ‬בחירת זמן מרווח הביטחון יקבע את המרחק המרבי שבין שני משדרים‪.‬‬

‫‪3‬‬

‫מושגים‬
‫‪ ‬אות אנלוגי‬
‫‪ ‬אות ספרתי (דיגיטלי)‬
‫‪ ‬ביט ‪bite‬‬
‫‪ ‬בית ‪Byte‬‬
‫‪ ‬אות ספרתי מרובה רמות‬

‫‪4‬‬

Asynchronous Digital Subscriber Line

5

‫מה זה ‪? ADSL‬‬

‫( ‪.)Asynchronous Digital Subscriber Line‬‬

‫טכנולוגיית ‪ ADSL‬משתמשת ברוחב פס של ‪ 1.1MHz‬המחולק לשלושה נתחים באמצעות‬
‫מסננים‪ .‬הנתח האחד מ‪ 0KHz -‬עד ‪ ,4KHz‬משמש את ערוץ הטלפוניה‪ .‬הנתח השני מ‪-‬‬
‫‪ 20KHz‬עד ‪ 160KHz‬משמש עבור ה‪ upstream-‬והנתח הגדול ביותר –‪ 240 KHz‬עד‬
‫‪ ,1.1MHz‬משמש עבור ה‪.downstream -‬‬

‫‪6‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫על מנת לקבל ניחות מזערי ודיוק מרבי‪ ,‬ממוצע המתח על הקו צריך לשאוף לאפס וכך ניתן להשיג‬
‫את הקצב הנדרש‪ .‬כדי לעמוד בדרישות אלה‪ ,‬משתמשים בשיטת קידוד‬
‫‪ .)Quadrature Amplitude Modulation) QAM‬שיטה המקודדת קבוצות של שלוש סיביות‬
‫ומייצגת אותם בגל סינוס ברמת מתח ובתזוזת מופע‪.‬‬

‫‪7‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫האפנון השימושי הוא מסוג "ריבוי תדרים" ‪(Discrete Multiton) DMT‬‬
‫הערוץ היורד )‪ (downstream‬מחולק ל‪ 256 -‬תדרי נושא )‪ (tones‬כל אחד‬
‫ברוחב פס של ‪4KHz‬‬
‫הערוץ העולה )‪ (upstream‬מחולק ל‪ 32 -‬תת נושאים‪.‬‬
‫נושא ‪ 64‬מאופנן מידע קבוע המשמש לבקרת הרזולוציה של זמן הדגימה‬
‫במקלט‪.‬‬

‫‪8‬‬

9

Standard vs. High-definition
Standard vs. Highdefinition
Wondering what the difference
is between standard and high
definition? Standard definition
(SD) uses 625 lines of pixels
from top to bottom. High
definition (HD) uses up to 1125
lines. Not all of these lines are
visible on the screen, but
they're included as part of the
signal .

10

‫‪Standard vs. High-definition‬‬
‫)‪HDTV )high-definition television‬‬
‫)‪DTV )digital television‬‬

‫‪ DTV‬משודר בתחום ה‪ UHF -‬ברוחב פס של ‪ 8MHz‬כמו שידורי הטלוויזיה‬
‫האנלוגיים‪.‬‬
‫יתרונות ‪DTV‬‬
‫• תומך ברזולוציה גבוהה יותר‪.‬‬

‫• ניתן לשדר את התמונה בסריקה שלובה ‪ interlaced‬או סריקה מלאה‬
‫‪.progressive‬‬
‫• תחנת השידור יכולה לשדר על אותו ספקטרום מספר תוכניות שונות בו‪-‬‬
‫זמנית‪.‬‬
‫• ניתן להוסיף לשידור חומר אינטראקטיבי ו‪/‬או חומר אחר‪ ,‬כמו מידע‬
‫מהאינטרנט‪.‬‬
‫• תומך בשידורי ‪.HDTV‬‬
‫‪11‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫• קיימים ‪ 18‬תקנים לשידורי טלוויזיה דיגיטאלית‪.‬‬
‫• יחס ממדים ‪ 4:3‬באנלוגי‪ 16:9 ,‬בדיגיטלי‪.‬‬
‫• הרזולוציה הנמוכה ביותר היא כמו הרזולוציה של הטלוויזיה האנלוגית‬
‫‪ 576X720‬פיקסלים‪.‬‬
‫• הרזולוציה המרבית היא של ‪ 1080X1920 HDTV‬פיקסלים‪.‬‬
‫• מספר תמונות משודרות בשנייה מוגדרות על ידי האותיות "‪ "i‬עבור ‪interlaced‬‬
‫ו ‪ "p" -‬עבור ‪progressive‬‬

‫• ב – ‪ DTV‬מספר התמונות משתנה בין ‪ 60P‬ל‪20P -‬‬

‫‪12‬‬

‫‪HDTV‬‬

‫תקן ‪ "1080i" HDTV‬אומר שהרזולוציה היא ‪ 1080X1920‬פיקסלים‪ ,‬סריקה‬
‫שלובה‪ 60 ,‬תמונות בשנייה‪.‬‬
‫הערה‪ :‬הטבלה מתאימה לתקן האמריקאי‬
‫‪13‬‬

‫‪.‬‬

‫תקנים‬
‫‪MPEG-2‬‬
‫‪ DTV‬מקודד את המידע ב – ‪ .MPEG-2‬מקודד שימושי ברוב מכשירי ה‪.DVD -‬‬
‫מקודד זה מקטין את נפח המידע ביחס של ‪ .55:1‬הוא מעלים חלק גדול מהמידע‬
‫שעין האדם לא יכולה להבחין‪.‬‬
‫בתקן זה משדרים את השוני בין תמונה לתמונה בבלוקים של ‪ 16X16‬פיקסלים‪.‬‬
‫‪.‬‬
‫‪H.264 / MPEG-4‬‬
‫‪ H.264‬הוא תקן מתקדם לדחיסת וידאו‪ .‬התקן זהה לחלק ‪ 10‬של התקן ‪MPEG-‬‬
‫‪4‬של ‪ ISO‬וידוע גם בשם "קידוד וידאו מתקדם" – ‪AVC‬‬
‫‪ H.264/AVC‬מאופיין על ידי מספר תכונות חדשות המאפשרות לו לדחוס וידאו‬
‫ביעילות רבה יותר מאשר מקודדים אחרים‪.‬‬
‫ביצוע "פיצוי תנועה על סמך בלוק בגודל משתנה" עם בלוקים בגדלים ‪16X16‬ועד‬
‫‪ 4X4‬המאפשר חלוקה מדויקת של אזורים נעים‪ .‬חלוקה רבה מדי לתת‪-‬בלוקים‬
‫עלולה להוביל לשליחת מידע מיותר‪ ,‬שכן המקודד נדרש לציין מספר גדול יותר של‬
‫בלוקים‪ ,‬ולכן מתמקדים מקודדי ‪ H.264‬בבעיית הבחירה של החלוקה‬
‫האופטימאלית של בלוק ‪.16X16‬‬
‫‪14‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫לכול תחנת שידור מוקצה ערוץ שידור אחד‪.‬‬
‫ניתן לחלק את הערוץ לתת‪-‬ערוצים ‪sub-channels‬‬

‫כל ערוץ יכול לשדר ‪19.39 Mbps‬של מידע דיגיטלי‪.‬‬
‫תחנת השידור יכולה לחלק תעבורה זו במספר אפשרויות‪ ,‬לדוגמה‪:‬‬
‫ערוץ אחד של ‪19.39 Mbps‬‬
‫ארבעה תת‪-‬ערוצים של ‪4.85 Mbps‬‬

‫ניתן לשדר תוכניות באיכות נמוכה כמו חדשות‪ ,‬אך לאחד את הערוצים לאיכות‬
‫גבוהה יותר עבור תוכנית טבע כלשהי‪.‬‬
‫נערכים ניסויים לשדר מידע דיגיטלי ב‪ .1- 2Mbps -‬מידע זה יכול לכלול דפי‬
‫אינטרנט או מידע דיגיטלי אחר‪.‬‬

‫‪15‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫הבסיס לתקני ‪ HDTV‬הוא של ‪. (Advanced Television Standards Committee) ATSC‬עבור‬
‫‪ HDTV‬קיימים שני פורמטים‪ P720 :‬ו‪.i1080 -‬‬
‫מדובר בתקנים אמריקאים אשר משודרים ב‪ 60Hz -‬ואשר שניהם רחבי מסך (כלומר ביחס מסך‬
‫‪.)16:9‬‬
‫‪ P720‬הוא תקן פרוגרסיבי (כלומר‪ ,‬משודרות שורות ברצף) אשר כולל ‪ 720‬שורות של ‪1280‬‬
‫פיקסלים בכל שורה‪.‬‬
‫‪ i1080‬הוא תקן ‪( INTERLACED‬כלומר‪ ,‬משדר את כל השורות הזוגיות ואחריהן את השורות האי‬
‫זוגיות וחוזר חלילה) אשר כולל ‪ 1080‬שורות של ‪ 1920‬פיקסלים בכל אחת‪.‬‬
‫התקנים הללו יועדו לשוק האמריקאי‪ ,‬ולכן הוגדרו ב‪ 60Hz-‬בלבד‪ .‬לאחר מספר שנים‪ ,‬אירופה‬
‫התעוררה והגדירה גם לעצמה כמה תקנים‪:‬‬
‫‪ P576 - PAL PROGRESSIVE‬אשר משודר במסך רחב או רגיל (‪)4:3‬‬
‫‪ - P50720‬תקן זהה לתקן האמריקאי פרט לכך שהוא משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪( i501080‬לעתים מכונה גם ‪ - )i251080‬גם הוא תקן זהה לאמריקאי אך משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪16‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫‪HD READY‬‬
‫לגבי רזולוציה‪ ,‬המסך חייב לתמוך בלפחות ‪ 720‬שורות עבור מצב ‪.16:9‬‬
‫התנאים‪:‬‬
‫‪ .1‬כל סוג מסך או אלמנט תצוגה אשר יש לו ‪ 720‬שורות פיזיות (דיסקרטיות) במצב יחס רחב‪.‬‬
‫‪ .2‬על המסך לתמוך בכניסות ‪ HDTV‬דרך הכניסות הבאות‪:‬‬
‫‪ YPBPR‬אנלוגי‬
‫‪ DVI‬או ‪HDMI‬‬
‫‪ .3‬בכל הכניסות הללו‪ ,‬המסך חייב לתמוך בתקנים הבאים‪:‬‬
‫‪ 1280‬על ‪ 720‬פרוגרסיבי ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ 1920‬על ‪ 1080‬שזור ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ .4‬על חיבורי ה‪ DVI-‬וה‪ HDMI-‬לתמוך בהצפנת ‪.HDCP‬‬
‫‪17‬‬

18

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫הגדרה‪ :‬שני גלים נושאים‪ ,‬באותו התדר נמצאים ב‪ 90 -‬מעלות האחד ביחס לשני‬
‫(ניצבים)‪ .‬ניתן לראות זאת כשווה ערך‪ ,‬לגל נושא יחיד המאופנן מופע ואמפליטודה‪.‬‬

‫תמונת ווקטור‪-‬סקופ של אפנון‬
‫מידע הצבע במשדרי טלוויזיה‬

‫‪19‬‬

‫ אפנון ניצב‬QAM - Quadrature Amplitude Modulation
‫ כל סימבול‬16QAM -‫דוגמה ל‬
‫ ביטים‬4 ‫מיצג‬
I - In phase

Q – Quadrature

‫בתקשורת ספרתית נהוג לעבוד‬
QAM16 64 128 256 -‫ב‬

20

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫דוגמאות ל – ‪ 8QAM‬במבנה מעגלי ומלבני‬
‫הבחירה למבנה הרצוי נקבע על ידי השיקולים‪:‬‬
‫‪ .1‬ההספק הממוצע המשודר‬
‫‪ .2‬מורכבות מעגלי השידור והקליטה‬
‫‪ .3‬חסינות לרעש‬
‫‪BER (Bit Error Rate) .4‬‬
‫‪ .5‬התאבכות בין גלי הנושא השונים‪.‬‬

‫‪21‬‬

22

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫)‪ Orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM‬זהה עקרונית ל‪-‬‬
‫)‪ Coded OFDM (COFDM‬ול‪.Discrete multi-tone modulation (DMT) -‬‬
‫בכל המקרים מדובר על ריבוב בחלוקת תדר ‪frequency-division multiplexing‬‬
‫)‪ .(FDM‬מספר רב של תדרי תת נושא ניצבים‪ ,‬הקרובים זה לזה‪ ,‬נושאים את‬
‫המידע‪ .‬המידע מחולק למספר ערוצים מקבילים‪ ,‬כאשר כל ערוץ מאופנן על תדר‬
‫תת‪-‬נושא אחר‪.‬‬
‫האפנון יכול להיות כל אפנון שכיח כמו ‪ QAM‬או ‪ .PSK‬המידע המאופנן נשלח‬
‫בקצב נמוך אך בגלל המספר הרב של התתי‪-‬נושא זה שווה ערך לשידור‬
‫קונבנציונלי של אפנון נושא אחד באותו רוחב פס ובמהירות העברת מידע גבוהה‪.‬‬

‫‪23‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫מרווח ביטחון (שומר מרווח) ‪Guard interval‬‬
‫מטרת מרווח הביטחון הוא לשפר את חסינות ההשהיה בהתפשטות הגלים‪ ,‬הדהוד והחזרים‬
‫מגופים שונים כמו הר או בית‪ .‬נתונים ספרתיים מאוד רגישים לתופעות אלו ‪.‬‬
‫ב‪ COFDM -‬בתחילת כל סימבול קיים "מרווח ביטחון"‪ .‬כל עוד ה"הד" נופל בתחום מרווח זה‪.‬‬
‫הוא לא יהיה מושפע ביכולת המקלט לפענח את המידע הרצוי משום שהמידע יופיע אחרי זמן‬
‫"מרווח הביטחון"‬
‫ככול שמרווח הביטחון יהיה גדול יותר ניתן יהיה לטפל במרחק הדהוד גדול יותר‪ .‬אבל הגדלת‬
‫המרווח מוריד את נצילות ערוץ השידור‪ .‬לדוגמה בשידור ‪ DVB-T‬ארבע מרווחי ביטחון‬
‫שימושיים (ניתנים כשבר מזמן המחזור של הסימבול) ‪1/32 ; 1/16 ; 1/8 ; 1/4‬‬
‫‪ 1/32‬נותן הגנה מזערית אבל העברת מידע מהירה ביותר‪ 1/4 .‬מאפשר הגנה טובה ביותר‬
‫אבל נצילות ערוץ שידור נמוכה‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫דוגמה‪:‬‬
‫אם נשדר מיליון סימבולים לשנייה על ערוץ תקשורת באפנון של נושא בודד אזי זמן שידור‬
‫סימבול יהיה מיקרו‪-‬שנייה‪ .‬במצב זה נצטרך להתמודד עם סנכרון בתדר גבוה ועם התאבכויות‬
‫ממסלולים שונים )‪.(multipath interference‬‬
‫אם אותם מיליון סימבולים לשנייה יחולקו לאלף תת‪-‬ערוצים אז זמן המחזור של כל סימבול יכול‬
‫להיות ארוך פי ‪ 1000‬ז"א מילישנייה אחת (במקום מיקרו‪-‬שנייה)‪ .‬אם נוסיף "מרווח ביטחון"‬
‫בערך של ‪ 1/8‬סימבול אשר יוכנס בתחילת שידור של כל סימבול‪ ,‬אזי נוכל להתגבר על בעיית‬
‫ההתאבכות‪ .‬זמן "מרווח הביטחון" יהיה ‪ 125‬מיקרו‪-‬שניות שמייצג הפרש מרבי של ‪37.5‬‬
‫קילומטר בין אות ישיר לאות מוחזר כהד מגוף כלשהו‪.‬‬

‫‪25‬‬

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Example of applications
Cable
ADSL and VDSL broadband access via POTS copper wiring.
Power line communication (PLC).
Multimedia over Coax Alliance (MoCA) home networking.
ITU-T G.hn, a standard which provides high-speed local area networking over existing home wiring (power lines,
phone lines and coaxial cables)
Wireless
The wireless LAN radio interfaces IEEE 802.11a, g, n and HIPERLAN/2.
The digital radio systems DAB/EUREKA 147, DAB+, Digital Radio Mondiale, HD Radio, T-DMB and ISDBTSB.
The terrestrial digital TV system DVB-T.
The terrestrial mobile TV systems DVB-H, T-DMB, ISDB-T and MediaFLO forward link.
The cellular communication systems Flash-OFDM
The mobile broadband 3GPP Long Term Evolution air interface named High Speed OFDM Packet Access
(HSOPA)
The Wireless MAN / Fixed broadband wireless access (BWA) standard IEEE 802.16 (or WiMAX).
The Mobile Broadband Wireless Access (MBWA) standards IEEE 802.20, IEEE 802.16e (Mobile WiMAX) and
WiBro.
The wireless Personal Area Network (PAN) Ultra wideband (UWB) IEEE 802.15.3a implementation suggested by
WiMedia Alliance.
26

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Transmitter
An OFDM carrier signal is the sum of a number of orthogonal sub-carriers, with baseband data on each sub-carrier
being independently modulated commonly using some type of quadrature amplitude modulation (QAM) or phaseshift keying (PSK). This composite baseband signal is typically used to modulate a main RF carrier.

s[n] is a serial stream of binary digits. By inverse multiplexing, these are first demultiplexed into N parallel
streams, and each one mapped to a (possibly complex) symbol stream using some modulation constellation
(QAM, PSK, etc.). Note that the constellations may be different, so some streams may carry a higher bit-rate than
others.
An inverse FFT is computed on each set of symbols, giving a set of complex time-domain samples. These
samples are then quadrature-mixed to passband in the standard way. The real and imaginary components are first
converted to the analogue domain using digital-to-analogue converters (DACs); the analogue signals are then
used to modulate cosine and sine waves at the carrier frequency, fc, respectively. These signals are then summed
to give the transmission signal, s(t).
27

28

‫)‪DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial‬‬
‫‪ DVB-T‬הינו תקן שתוקן על ידי איגוד ‪ DVB‬לשידורי טלוויזיה‬
‫קרקעיים‪ .‬השידורים הראשוניים נערכו בבריטניה בשנת ‪.1997‬‬
‫המערכת משדרת אות ספרתי מכווץ של שמע‪ ,‬וידאו ונתונים‬
‫נוספים בשיטת ‪ MPEG‬ובשימוש באפנון ‪.COFDM‬‬
‫תכונות בסיסיות‪:‬‬
‫‪ .1‬שלש אפשרויות לאפנון )‪(QPSK, 16QAM, 64QAM‬‬
‫‪ FEC (forward error correction) .2‬חמש אפשרויות לתיקון שגיאות המבוססות על קידוד‬
‫קונבולוציה וקידוד רייד סולומון ביחסים של ‪ 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8‬בהתאם לדרישות‬
‫המערכת‪.‬‬
‫‪ .3‬ארבע אפשרויות למרווחי ביטחון ‪.1/4 1/8 1/16 1/32‬‬
‫‪ .4‬רוחב פס של ערוץ שידור ‪ 7 ,6‬או ‪8MHz‬‬
‫‪ .5‬תדר תמונות ‪ 50‬או ‪ 60‬הרץ‪.‬‬

‫‪29‬‬

DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial)

30

31

32

:‫הסבר‬
Video – SD – MPEG – 4 PART 10 H.264
SD-Standard Definition

Audio .HE .AAC + V2 & Dolby Pulse
HE-High Efficincy
AAC-Advanced Audio Coding ‫סוג של קודק‬
Pulse -- Plus

MPEG 2 – TS
TS – Transport Stream

‫ מבוסס על‬Dolby Digital Plus
‫ שמאפשר‬AC-3 ‫מערכת קודקים של‬
‫ ותומך‬6.144 Mbit/s ‫שידור בקצב עד‬
‫ הוא אינו‬.13.1 ‫במספר ערוצים עד‬
.AC-3 ‫תואם אחורנית עם‬
‫ הוא פורמט לשידור תקן‬MPEG-2TS
‫) אשר מרובב עם‬4 ‫או‬1,2( MPEG
‫ שימושי כמידע זורם‬.‫מידע נוסף‬
‫ רשתות כולל‬,‫בטלוויזיה ספרתית‬
.‫אינטרנט‬

Three (3) SFN Network ‫סוג של טופולוגית המשדרים‬
SFN - Single Frequency Networks
33

34

:‫הסבר‬
EIT – based EPG & 7 day EPG
EIT – Event Information Table
EPG – Electronic Program Guide
HDMI – 1.3 output
HDMI - High-Definition Multimedia Interface

S/PDIF - Sony/Philips Digital Interconnect Format (more commonly

known as Sony Philips Digital InterFace)
‫ דרך מוליך אופטי או כבל‬,‫ מגדיר את השכבה הפיזית של חיבור מידע שמע בין התקנים שונים‬S/PDIF
.‫ עם שינויים קלים ודרישות זולות יותר מבחינת החומרה‬AES/EBU ‫ תקן זה מבוסס על תקן‬.‫קואקסילי‬
35

‫הסבר‪:‬‬
‫‪S/PDIF - more commonly known as Sony Philips Digital InterFace‬‬

‫‪BMC-biphase mark code‬‬

‫בתקן זה נעשה שימוש בקוד דו‪-‬מופעי )‪ (biphase‬המקודד מידע זורם בינארי‪ .‬כל ביט של‬
‫המידע הראשוני מייצג שתי רמות אשר יחד מייצגות ביט בודד‪ .‬כל כל רמה לוגית "‪ "1‬במבוא‬
‫מיוצגת על ידי שני ביטים שונים ‪ 10‬או ‪ .01‬כניסה לוגית ‪ 0‬מיוצגת על ידי שני ביטים זהים ‪00‬‬
‫או ‪ 11‬במוצא‪.‬‬
‫‪36‬‬

37

38

‫דוגמה – ממיר ‪APEX‬‬
‫תכונות‪:‬‬
‫• תומך ‪EPG‬‬
‫• רשימת ערוצים ועריכת תוכניות‬
‫• בקרת הורים‬
‫• טיימר לתחילת תוכנית‬
‫• בחירת שפת הכתוביות‬
‫• השהיית תיאום שפתיים (במילישניות)‬
‫• הגדרת מדיית ה‪(MP3, JPEG….) USB -‬‬
‫• קביעת זמני הקלטה על מדיית ה‪USB -‬‬
‫• ועוד‪.....‬‬

‫‪39‬‬

APEX ‫ממיר‬

40

APEX ‫ממיר‬

41

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪42‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪43‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪44‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪45‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪46‬‬

:‫הסבר‬
BER – Bit Error Rate
PV BER – Post VITARBI Bit Error Rate
NM – Noise Margin
MER – Modulation Error Rate
CSI – Channel Status Information
Cell – identify code of the transmitting operator
CFO – carrier Frequency offset
PWR index – signal level status
RU – Read Solomon Uncorrect, uncorrected errors.

47

‫סופ ללא פ סופית כי אין סוף ללימוד ולחומר‬

‫‪48‬‬

OFDM
)‫ שימוש בערוצי שידור אורתוגונליים שונים (בתדרי גל נושא‬
.‫להעברת המידע‬
LPF
cos( 2  f 1 t )

LPF
cos( 2  f 2 t )

cos( 2  f 2 t )

MULTIPLEX

DEMULTIPLEX

data

cos( 2  f 1 t )

data

LPF
cos( 2  f N t )

cos( 2  f N t )
49

‫תדרים אורתוגונליים‬
‫‪ ‬המשדר מקבל את המידע לשידור ומחלק את ערוץ השידור למספר‬
‫תדרים בלתי תלויים‪.‬‬

‫‪50‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪2‬‬

‫‪51‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪3‬‬
‫‪ ‬כך לא ניתן לחסום את כל המידע שעובר ממשתמש אחד לשני‬

‫‪52‬‬

‫שידור וידאו כף יד דיגיטאלי והתמודדות‬
‫מול בעיות ייחודיות – בשתי השיטות‬
‫‪ DVB-T ‬שידור וידאו למטרות נייחות‬
‫‪ DVB-H ‬שידור וידאו למטרות ניידות (כף יד)‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬

‫‪53‬‬

‫יש צורך לחסוך באנרגיה‬
‫סנכרון מעבר בין תחנות שידור‬
‫שימוש בדחיסה חזקה ‪ H264‬ולא ב ‪mpeg- 2‬‬
‫אפקט דופלר‬

Multi Path ‫בעיית‬
P at h 2

B uilding
D i r ect P at h

P at h 3

M ob i l e
R ecep t i on

B ase St at i on

54

Guard Interval Tg -"‫"שמירת מרחק‬
Tg

OFDM symbol(1/f0)

Tg
Copy signal
 By adding the Guard Interval (GI) Period, Inter symbol

interference (ISI) can be avoided, while keeping orthogonality

Tg OFDM symbol (1/f0)
Direct
Delayed
Sampling Period
55

‫השהיה ותזוזת תדר ב ‪. OFDM‬ו‪CDMA -‬‬
‫‪OFDM ‬‬
‫‪ ‬בעיית ‪ Multi-path‬נפתרת ע"י ‪GI‬‬
‫‪ ‬רגיש לשינויי תדרים שמירה על הפרדת תדרים‬
‫‪CDMA ‬‬
‫‪ ‬כמעט ואין השפעה על הקודים ב ‪Multi-path‬‬
‫‪ ‬אפקט דופלר לא משפיע מאחר ואין לו תלות בתדר‬

‫‪56‬‬

‫מיזוג שיטות הקידוד‬
‫‪ ‬ניתן לשלב בין שתי השיטות וכך כל תדר בקידוד ה ‪OFDM‬‬
‫יוכפל בקוד ה‪CDMA-‬‬
‫‪Multi-carrier code division multiple access (MC- ‬‬
‫)‪CDMA‬‬

‫‪57‬‬

‫סיכום‬
‫‪ ‬הוצגו שיטות קידוד שונות לשידור‪ CDMA :‬ו‪OFDM‬‬
‫‪ ‬לכל שיטה יש את הייחודיות שלה אך ניתן עדיין לשלבם ביחד‬
‫במספר אפליקציות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמד יישום של השיטות לצורך העברת וידאו דיגיטלי למערכות‬
‫ניידות בשתי השיטות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמדה החסינות של שתי השיטות לתופעות ה ‪,Multi Path‬‬
‫ואפקט דופלר‬

References 1
Faria, G.; Henriksson, J.A.; Stare, E.; Talmola, P., "DVB-H:
Digital Broadcast Services to Handheld Devices,"
Proceedings of the IEEE , vol.94, no.1, pp.194-209, Jan.
2006
2. Fire Tom Wada Professor, Information Engineering, Univ.
of the Ryukyus Chief Scientist at Magna Design Net, Inc
[email protected] http://www.ie.uryukyu.ac.jp/~wada/
1.

3. “Ofdm and cdma” Dr.S.Srikanth AU-KBC Research

Centre Anna University Chennai
59

References 2
4. http://en.wikipedia.org/wiki/Code_division_multipl

e_access
5. http://en.wikipedia.org/wiki/OFDM


Slide 7

‫שדורי טלוויזיה‬
‫ספרתיים קרקעיים‬

‫אינגר משה ‪4Z1PF‬‬
‫‪2009‬‬
‫ספטמבר‬
‫‪1‬‬

‫שדורי טלוויזיה ספרתיים קרקעיים – למה?‬
‫‪ ‬יציבות באיכות התמונה‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של הספקטרום יחסית לשידור האנלוגי (פי ‪ 4‬עד ‪)6‬‬
‫‪ ‬זול יותר יחסית לשידורי כבלים‪ ,‬שידורים אנלוגיים ושידורי לווינים‪.‬‬
‫‪ ‬פשוט וזול (ממיר ספרתי ואנטנה קטנה) לעומת קליטה מלווין‪.‬‬
‫‪ ‬יישומים חדשים אפשריים בשידורים הדיגיטלים בלבד‪:‬‬
‫‪ ‬אינטראקטיביות‬
‫‪HDTV ‬‬
‫‪ ‬טלוויזיה ניידת‬
‫‪ ‬לוח שידורים אלקטרוני‬

‫‪2‬‬

‫רשתות של תדר בודד‬
‫‪ ‬שידורי טלוויזיה ספרתיים עושים שימוש בשיטת ‪ COFDM‬שמאפשרת עבודה של רשת‬
‫משדרים על תדר בודד‪.‬‬
‫‪ ‬תדר בודד עבור כל המשדרים שמאפשרים כיסוי שטח גדול‪.‬‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של תדרי שידור – שימוש בתדרים חוזרים‬
‫‪ ‬מאפשר טופולוגיות רשת טובות יותר יחסית לשידור אנלוגי‪.‬‬
‫‪‬דרישות מ‪(Single Frequency Networks) SFN-‬‬
‫‪‬כל משדר חייב לשדר‬
‫‪‬על אותו התדר‬
‫‪‬באותו הזמן‬
‫‪‬באותו קצב שידור‬
‫‪ ‬כל המשדרים חייבים להיות מסונכרנים בתדר ובזמן (‪)GPS‬‬
‫‪ ‬בחירת זמן מרווח הביטחון יקבע את המרחק המרבי שבין שני משדרים‪.‬‬

‫‪3‬‬

‫מושגים‬
‫‪ ‬אות אנלוגי‬
‫‪ ‬אות ספרתי (דיגיטלי)‬
‫‪ ‬ביט ‪bite‬‬
‫‪ ‬בית ‪Byte‬‬
‫‪ ‬אות ספרתי מרובה רמות‬

‫‪4‬‬

Asynchronous Digital Subscriber Line

5

‫מה זה ‪? ADSL‬‬

‫( ‪.)Asynchronous Digital Subscriber Line‬‬

‫טכנולוגיית ‪ ADSL‬משתמשת ברוחב פס של ‪ 1.1MHz‬המחולק לשלושה נתחים באמצעות‬
‫מסננים‪ .‬הנתח האחד מ‪ 0KHz -‬עד ‪ ,4KHz‬משמש את ערוץ הטלפוניה‪ .‬הנתח השני מ‪-‬‬
‫‪ 20KHz‬עד ‪ 160KHz‬משמש עבור ה‪ upstream-‬והנתח הגדול ביותר –‪ 240 KHz‬עד‬
‫‪ ,1.1MHz‬משמש עבור ה‪.downstream -‬‬

‫‪6‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫על מנת לקבל ניחות מזערי ודיוק מרבי‪ ,‬ממוצע המתח על הקו צריך לשאוף לאפס וכך ניתן להשיג‬
‫את הקצב הנדרש‪ .‬כדי לעמוד בדרישות אלה‪ ,‬משתמשים בשיטת קידוד‬
‫‪ .)Quadrature Amplitude Modulation) QAM‬שיטה המקודדת קבוצות של שלוש סיביות‬
‫ומייצגת אותם בגל סינוס ברמת מתח ובתזוזת מופע‪.‬‬

‫‪7‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫האפנון השימושי הוא מסוג "ריבוי תדרים" ‪(Discrete Multiton) DMT‬‬
‫הערוץ היורד )‪ (downstream‬מחולק ל‪ 256 -‬תדרי נושא )‪ (tones‬כל אחד‬
‫ברוחב פס של ‪4KHz‬‬
‫הערוץ העולה )‪ (upstream‬מחולק ל‪ 32 -‬תת נושאים‪.‬‬
‫נושא ‪ 64‬מאופנן מידע קבוע המשמש לבקרת הרזולוציה של זמן הדגימה‬
‫במקלט‪.‬‬

‫‪8‬‬

9

Standard vs. High-definition
Standard vs. Highdefinition
Wondering what the difference
is between standard and high
definition? Standard definition
(SD) uses 625 lines of pixels
from top to bottom. High
definition (HD) uses up to 1125
lines. Not all of these lines are
visible on the screen, but
they're included as part of the
signal .

10

‫‪Standard vs. High-definition‬‬
‫)‪HDTV )high-definition television‬‬
‫)‪DTV )digital television‬‬

‫‪ DTV‬משודר בתחום ה‪ UHF -‬ברוחב פס של ‪ 8MHz‬כמו שידורי הטלוויזיה‬
‫האנלוגיים‪.‬‬
‫יתרונות ‪DTV‬‬
‫• תומך ברזולוציה גבוהה יותר‪.‬‬

‫• ניתן לשדר את התמונה בסריקה שלובה ‪ interlaced‬או סריקה מלאה‬
‫‪.progressive‬‬
‫• תחנת השידור יכולה לשדר על אותו ספקטרום מספר תוכניות שונות בו‪-‬‬
‫זמנית‪.‬‬
‫• ניתן להוסיף לשידור חומר אינטראקטיבי ו‪/‬או חומר אחר‪ ,‬כמו מידע‬
‫מהאינטרנט‪.‬‬
‫• תומך בשידורי ‪.HDTV‬‬
‫‪11‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫• קיימים ‪ 18‬תקנים לשידורי טלוויזיה דיגיטאלית‪.‬‬
‫• יחס ממדים ‪ 4:3‬באנלוגי‪ 16:9 ,‬בדיגיטלי‪.‬‬
‫• הרזולוציה הנמוכה ביותר היא כמו הרזולוציה של הטלוויזיה האנלוגית‬
‫‪ 576X720‬פיקסלים‪.‬‬
‫• הרזולוציה המרבית היא של ‪ 1080X1920 HDTV‬פיקסלים‪.‬‬
‫• מספר תמונות משודרות בשנייה מוגדרות על ידי האותיות "‪ "i‬עבור ‪interlaced‬‬
‫ו ‪ "p" -‬עבור ‪progressive‬‬

‫• ב – ‪ DTV‬מספר התמונות משתנה בין ‪ 60P‬ל‪20P -‬‬

‫‪12‬‬

‫‪HDTV‬‬

‫תקן ‪ "1080i" HDTV‬אומר שהרזולוציה היא ‪ 1080X1920‬פיקסלים‪ ,‬סריקה‬
‫שלובה‪ 60 ,‬תמונות בשנייה‪.‬‬
‫הערה‪ :‬הטבלה מתאימה לתקן האמריקאי‬
‫‪13‬‬

‫‪.‬‬

‫תקנים‬
‫‪MPEG-2‬‬
‫‪ DTV‬מקודד את המידע ב – ‪ .MPEG-2‬מקודד שימושי ברוב מכשירי ה‪.DVD -‬‬
‫מקודד זה מקטין את נפח המידע ביחס של ‪ .55:1‬הוא מעלים חלק גדול מהמידע‬
‫שעין האדם לא יכולה להבחין‪.‬‬
‫בתקן זה משדרים את השוני בין תמונה לתמונה בבלוקים של ‪ 16X16‬פיקסלים‪.‬‬
‫‪.‬‬
‫‪H.264 / MPEG-4‬‬
‫‪ H.264‬הוא תקן מתקדם לדחיסת וידאו‪ .‬התקן זהה לחלק ‪ 10‬של התקן ‪MPEG-‬‬
‫‪4‬של ‪ ISO‬וידוע גם בשם "קידוד וידאו מתקדם" – ‪AVC‬‬
‫‪ H.264/AVC‬מאופיין על ידי מספר תכונות חדשות המאפשרות לו לדחוס וידאו‬
‫ביעילות רבה יותר מאשר מקודדים אחרים‪.‬‬
‫ביצוע "פיצוי תנועה על סמך בלוק בגודל משתנה" עם בלוקים בגדלים ‪16X16‬ועד‬
‫‪ 4X4‬המאפשר חלוקה מדויקת של אזורים נעים‪ .‬חלוקה רבה מדי לתת‪-‬בלוקים‬
‫עלולה להוביל לשליחת מידע מיותר‪ ,‬שכן המקודד נדרש לציין מספר גדול יותר של‬
‫בלוקים‪ ,‬ולכן מתמקדים מקודדי ‪ H.264‬בבעיית הבחירה של החלוקה‬
‫האופטימאלית של בלוק ‪.16X16‬‬
‫‪14‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫לכול תחנת שידור מוקצה ערוץ שידור אחד‪.‬‬
‫ניתן לחלק את הערוץ לתת‪-‬ערוצים ‪sub-channels‬‬

‫כל ערוץ יכול לשדר ‪19.39 Mbps‬של מידע דיגיטלי‪.‬‬
‫תחנת השידור יכולה לחלק תעבורה זו במספר אפשרויות‪ ,‬לדוגמה‪:‬‬
‫ערוץ אחד של ‪19.39 Mbps‬‬
‫ארבעה תת‪-‬ערוצים של ‪4.85 Mbps‬‬

‫ניתן לשדר תוכניות באיכות נמוכה כמו חדשות‪ ,‬אך לאחד את הערוצים לאיכות‬
‫גבוהה יותר עבור תוכנית טבע כלשהי‪.‬‬
‫נערכים ניסויים לשדר מידע דיגיטלי ב‪ .1- 2Mbps -‬מידע זה יכול לכלול דפי‬
‫אינטרנט או מידע דיגיטלי אחר‪.‬‬

‫‪15‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫הבסיס לתקני ‪ HDTV‬הוא של ‪. (Advanced Television Standards Committee) ATSC‬עבור‬
‫‪ HDTV‬קיימים שני פורמטים‪ P720 :‬ו‪.i1080 -‬‬
‫מדובר בתקנים אמריקאים אשר משודרים ב‪ 60Hz -‬ואשר שניהם רחבי מסך (כלומר ביחס מסך‬
‫‪.)16:9‬‬
‫‪ P720‬הוא תקן פרוגרסיבי (כלומר‪ ,‬משודרות שורות ברצף) אשר כולל ‪ 720‬שורות של ‪1280‬‬
‫פיקסלים בכל שורה‪.‬‬
‫‪ i1080‬הוא תקן ‪( INTERLACED‬כלומר‪ ,‬משדר את כל השורות הזוגיות ואחריהן את השורות האי‬
‫זוגיות וחוזר חלילה) אשר כולל ‪ 1080‬שורות של ‪ 1920‬פיקסלים בכל אחת‪.‬‬
‫התקנים הללו יועדו לשוק האמריקאי‪ ,‬ולכן הוגדרו ב‪ 60Hz-‬בלבד‪ .‬לאחר מספר שנים‪ ,‬אירופה‬
‫התעוררה והגדירה גם לעצמה כמה תקנים‪:‬‬
‫‪ P576 - PAL PROGRESSIVE‬אשר משודר במסך רחב או רגיל (‪)4:3‬‬
‫‪ - P50720‬תקן זהה לתקן האמריקאי פרט לכך שהוא משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪( i501080‬לעתים מכונה גם ‪ - )i251080‬גם הוא תקן זהה לאמריקאי אך משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪16‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫‪HD READY‬‬
‫לגבי רזולוציה‪ ,‬המסך חייב לתמוך בלפחות ‪ 720‬שורות עבור מצב ‪.16:9‬‬
‫התנאים‪:‬‬
‫‪ .1‬כל סוג מסך או אלמנט תצוגה אשר יש לו ‪ 720‬שורות פיזיות (דיסקרטיות) במצב יחס רחב‪.‬‬
‫‪ .2‬על המסך לתמוך בכניסות ‪ HDTV‬דרך הכניסות הבאות‪:‬‬
‫‪ YPBPR‬אנלוגי‬
‫‪ DVI‬או ‪HDMI‬‬
‫‪ .3‬בכל הכניסות הללו‪ ,‬המסך חייב לתמוך בתקנים הבאים‪:‬‬
‫‪ 1280‬על ‪ 720‬פרוגרסיבי ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ 1920‬על ‪ 1080‬שזור ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ .4‬על חיבורי ה‪ DVI-‬וה‪ HDMI-‬לתמוך בהצפנת ‪.HDCP‬‬
‫‪17‬‬

18

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫הגדרה‪ :‬שני גלים נושאים‪ ,‬באותו התדר נמצאים ב‪ 90 -‬מעלות האחד ביחס לשני‬
‫(ניצבים)‪ .‬ניתן לראות זאת כשווה ערך‪ ,‬לגל נושא יחיד המאופנן מופע ואמפליטודה‪.‬‬

‫תמונת ווקטור‪-‬סקופ של אפנון‬
‫מידע הצבע במשדרי טלוויזיה‬

‫‪19‬‬

‫ אפנון ניצב‬QAM - Quadrature Amplitude Modulation
‫ כל סימבול‬16QAM -‫דוגמה ל‬
‫ ביטים‬4 ‫מיצג‬
I - In phase

Q – Quadrature

‫בתקשורת ספרתית נהוג לעבוד‬
QAM16 64 128 256 -‫ב‬

20

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫דוגמאות ל – ‪ 8QAM‬במבנה מעגלי ומלבני‬
‫הבחירה למבנה הרצוי נקבע על ידי השיקולים‪:‬‬
‫‪ .1‬ההספק הממוצע המשודר‬
‫‪ .2‬מורכבות מעגלי השידור והקליטה‬
‫‪ .3‬חסינות לרעש‬
‫‪BER (Bit Error Rate) .4‬‬
‫‪ .5‬התאבכות בין גלי הנושא השונים‪.‬‬

‫‪21‬‬

22

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫)‪ Orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM‬זהה עקרונית ל‪-‬‬
‫)‪ Coded OFDM (COFDM‬ול‪.Discrete multi-tone modulation (DMT) -‬‬
‫בכל המקרים מדובר על ריבוב בחלוקת תדר ‪frequency-division multiplexing‬‬
‫)‪ .(FDM‬מספר רב של תדרי תת נושא ניצבים‪ ,‬הקרובים זה לזה‪ ,‬נושאים את‬
‫המידע‪ .‬המידע מחולק למספר ערוצים מקבילים‪ ,‬כאשר כל ערוץ מאופנן על תדר‬
‫תת‪-‬נושא אחר‪.‬‬
‫האפנון יכול להיות כל אפנון שכיח כמו ‪ QAM‬או ‪ .PSK‬המידע המאופנן נשלח‬
‫בקצב נמוך אך בגלל המספר הרב של התתי‪-‬נושא זה שווה ערך לשידור‬
‫קונבנציונלי של אפנון נושא אחד באותו רוחב פס ובמהירות העברת מידע גבוהה‪.‬‬

‫‪23‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫מרווח ביטחון (שומר מרווח) ‪Guard interval‬‬
‫מטרת מרווח הביטחון הוא לשפר את חסינות ההשהיה בהתפשטות הגלים‪ ,‬הדהוד והחזרים‬
‫מגופים שונים כמו הר או בית‪ .‬נתונים ספרתיים מאוד רגישים לתופעות אלו ‪.‬‬
‫ב‪ COFDM -‬בתחילת כל סימבול קיים "מרווח ביטחון"‪ .‬כל עוד ה"הד" נופל בתחום מרווח זה‪.‬‬
‫הוא לא יהיה מושפע ביכולת המקלט לפענח את המידע הרצוי משום שהמידע יופיע אחרי זמן‬
‫"מרווח הביטחון"‬
‫ככול שמרווח הביטחון יהיה גדול יותר ניתן יהיה לטפל במרחק הדהוד גדול יותר‪ .‬אבל הגדלת‬
‫המרווח מוריד את נצילות ערוץ השידור‪ .‬לדוגמה בשידור ‪ DVB-T‬ארבע מרווחי ביטחון‬
‫שימושיים (ניתנים כשבר מזמן המחזור של הסימבול) ‪1/32 ; 1/16 ; 1/8 ; 1/4‬‬
‫‪ 1/32‬נותן הגנה מזערית אבל העברת מידע מהירה ביותר‪ 1/4 .‬מאפשר הגנה טובה ביותר‬
‫אבל נצילות ערוץ שידור נמוכה‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫דוגמה‪:‬‬
‫אם נשדר מיליון סימבולים לשנייה על ערוץ תקשורת באפנון של נושא בודד אזי זמן שידור‬
‫סימבול יהיה מיקרו‪-‬שנייה‪ .‬במצב זה נצטרך להתמודד עם סנכרון בתדר גבוה ועם התאבכויות‬
‫ממסלולים שונים )‪.(multipath interference‬‬
‫אם אותם מיליון סימבולים לשנייה יחולקו לאלף תת‪-‬ערוצים אז זמן המחזור של כל סימבול יכול‬
‫להיות ארוך פי ‪ 1000‬ז"א מילישנייה אחת (במקום מיקרו‪-‬שנייה)‪ .‬אם נוסיף "מרווח ביטחון"‬
‫בערך של ‪ 1/8‬סימבול אשר יוכנס בתחילת שידור של כל סימבול‪ ,‬אזי נוכל להתגבר על בעיית‬
‫ההתאבכות‪ .‬זמן "מרווח הביטחון" יהיה ‪ 125‬מיקרו‪-‬שניות שמייצג הפרש מרבי של ‪37.5‬‬
‫קילומטר בין אות ישיר לאות מוחזר כהד מגוף כלשהו‪.‬‬

‫‪25‬‬

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Example of applications
Cable
ADSL and VDSL broadband access via POTS copper wiring.
Power line communication (PLC).
Multimedia over Coax Alliance (MoCA) home networking.
ITU-T G.hn, a standard which provides high-speed local area networking over existing home wiring (power lines,
phone lines and coaxial cables)
Wireless
The wireless LAN radio interfaces IEEE 802.11a, g, n and HIPERLAN/2.
The digital radio systems DAB/EUREKA 147, DAB+, Digital Radio Mondiale, HD Radio, T-DMB and ISDBTSB.
The terrestrial digital TV system DVB-T.
The terrestrial mobile TV systems DVB-H, T-DMB, ISDB-T and MediaFLO forward link.
The cellular communication systems Flash-OFDM
The mobile broadband 3GPP Long Term Evolution air interface named High Speed OFDM Packet Access
(HSOPA)
The Wireless MAN / Fixed broadband wireless access (BWA) standard IEEE 802.16 (or WiMAX).
The Mobile Broadband Wireless Access (MBWA) standards IEEE 802.20, IEEE 802.16e (Mobile WiMAX) and
WiBro.
The wireless Personal Area Network (PAN) Ultra wideband (UWB) IEEE 802.15.3a implementation suggested by
WiMedia Alliance.
26

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Transmitter
An OFDM carrier signal is the sum of a number of orthogonal sub-carriers, with baseband data on each sub-carrier
being independently modulated commonly using some type of quadrature amplitude modulation (QAM) or phaseshift keying (PSK). This composite baseband signal is typically used to modulate a main RF carrier.

s[n] is a serial stream of binary digits. By inverse multiplexing, these are first demultiplexed into N parallel
streams, and each one mapped to a (possibly complex) symbol stream using some modulation constellation
(QAM, PSK, etc.). Note that the constellations may be different, so some streams may carry a higher bit-rate than
others.
An inverse FFT is computed on each set of symbols, giving a set of complex time-domain samples. These
samples are then quadrature-mixed to passband in the standard way. The real and imaginary components are first
converted to the analogue domain using digital-to-analogue converters (DACs); the analogue signals are then
used to modulate cosine and sine waves at the carrier frequency, fc, respectively. These signals are then summed
to give the transmission signal, s(t).
27

28

‫)‪DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial‬‬
‫‪ DVB-T‬הינו תקן שתוקן על ידי איגוד ‪ DVB‬לשידורי טלוויזיה‬
‫קרקעיים‪ .‬השידורים הראשוניים נערכו בבריטניה בשנת ‪.1997‬‬
‫המערכת משדרת אות ספרתי מכווץ של שמע‪ ,‬וידאו ונתונים‬
‫נוספים בשיטת ‪ MPEG‬ובשימוש באפנון ‪.COFDM‬‬
‫תכונות בסיסיות‪:‬‬
‫‪ .1‬שלש אפשרויות לאפנון )‪(QPSK, 16QAM, 64QAM‬‬
‫‪ FEC (forward error correction) .2‬חמש אפשרויות לתיקון שגיאות המבוססות על קידוד‬
‫קונבולוציה וקידוד רייד סולומון ביחסים של ‪ 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8‬בהתאם לדרישות‬
‫המערכת‪.‬‬
‫‪ .3‬ארבע אפשרויות למרווחי ביטחון ‪.1/4 1/8 1/16 1/32‬‬
‫‪ .4‬רוחב פס של ערוץ שידור ‪ 7 ,6‬או ‪8MHz‬‬
‫‪ .5‬תדר תמונות ‪ 50‬או ‪ 60‬הרץ‪.‬‬

‫‪29‬‬

DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial)

30

31

32

:‫הסבר‬
Video – SD – MPEG – 4 PART 10 H.264
SD-Standard Definition

Audio .HE .AAC + V2 & Dolby Pulse
HE-High Efficincy
AAC-Advanced Audio Coding ‫סוג של קודק‬
Pulse -- Plus

MPEG 2 – TS
TS – Transport Stream

‫ מבוסס על‬Dolby Digital Plus
‫ שמאפשר‬AC-3 ‫מערכת קודקים של‬
‫ ותומך‬6.144 Mbit/s ‫שידור בקצב עד‬
‫ הוא אינו‬.13.1 ‫במספר ערוצים עד‬
.AC-3 ‫תואם אחורנית עם‬
‫ הוא פורמט לשידור תקן‬MPEG-2TS
‫) אשר מרובב עם‬4 ‫או‬1,2( MPEG
‫ שימושי כמידע זורם‬.‫מידע נוסף‬
‫ רשתות כולל‬,‫בטלוויזיה ספרתית‬
.‫אינטרנט‬

Three (3) SFN Network ‫סוג של טופולוגית המשדרים‬
SFN - Single Frequency Networks
33

34

:‫הסבר‬
EIT – based EPG & 7 day EPG
EIT – Event Information Table
EPG – Electronic Program Guide
HDMI – 1.3 output
HDMI - High-Definition Multimedia Interface

S/PDIF - Sony/Philips Digital Interconnect Format (more commonly

known as Sony Philips Digital InterFace)
‫ דרך מוליך אופטי או כבל‬,‫ מגדיר את השכבה הפיזית של חיבור מידע שמע בין התקנים שונים‬S/PDIF
.‫ עם שינויים קלים ודרישות זולות יותר מבחינת החומרה‬AES/EBU ‫ תקן זה מבוסס על תקן‬.‫קואקסילי‬
35

‫הסבר‪:‬‬
‫‪S/PDIF - more commonly known as Sony Philips Digital InterFace‬‬

‫‪BMC-biphase mark code‬‬

‫בתקן זה נעשה שימוש בקוד דו‪-‬מופעי )‪ (biphase‬המקודד מידע זורם בינארי‪ .‬כל ביט של‬
‫המידע הראשוני מייצג שתי רמות אשר יחד מייצגות ביט בודד‪ .‬כל כל רמה לוגית "‪ "1‬במבוא‬
‫מיוצגת על ידי שני ביטים שונים ‪ 10‬או ‪ .01‬כניסה לוגית ‪ 0‬מיוצגת על ידי שני ביטים זהים ‪00‬‬
‫או ‪ 11‬במוצא‪.‬‬
‫‪36‬‬

37

38

‫דוגמה – ממיר ‪APEX‬‬
‫תכונות‪:‬‬
‫• תומך ‪EPG‬‬
‫• רשימת ערוצים ועריכת תוכניות‬
‫• בקרת הורים‬
‫• טיימר לתחילת תוכנית‬
‫• בחירת שפת הכתוביות‬
‫• השהיית תיאום שפתיים (במילישניות)‬
‫• הגדרת מדיית ה‪(MP3, JPEG….) USB -‬‬
‫• קביעת זמני הקלטה על מדיית ה‪USB -‬‬
‫• ועוד‪.....‬‬

‫‪39‬‬

APEX ‫ממיר‬

40

APEX ‫ממיר‬

41

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪42‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪43‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪44‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪45‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪46‬‬

:‫הסבר‬
BER – Bit Error Rate
PV BER – Post VITARBI Bit Error Rate
NM – Noise Margin
MER – Modulation Error Rate
CSI – Channel Status Information
Cell – identify code of the transmitting operator
CFO – carrier Frequency offset
PWR index – signal level status
RU – Read Solomon Uncorrect, uncorrected errors.

47

‫סופ ללא פ סופית כי אין סוף ללימוד ולחומר‬

‫‪48‬‬

OFDM
)‫ שימוש בערוצי שידור אורתוגונליים שונים (בתדרי גל נושא‬
.‫להעברת המידע‬
LPF
cos( 2  f 1 t )

LPF
cos( 2  f 2 t )

cos( 2  f 2 t )

MULTIPLEX

DEMULTIPLEX

data

cos( 2  f 1 t )

data

LPF
cos( 2  f N t )

cos( 2  f N t )
49

‫תדרים אורתוגונליים‬
‫‪ ‬המשדר מקבל את המידע לשידור ומחלק את ערוץ השידור למספר‬
‫תדרים בלתי תלויים‪.‬‬

‫‪50‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪2‬‬

‫‪51‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪3‬‬
‫‪ ‬כך לא ניתן לחסום את כל המידע שעובר ממשתמש אחד לשני‬

‫‪52‬‬

‫שידור וידאו כף יד דיגיטאלי והתמודדות‬
‫מול בעיות ייחודיות – בשתי השיטות‬
‫‪ DVB-T ‬שידור וידאו למטרות נייחות‬
‫‪ DVB-H ‬שידור וידאו למטרות ניידות (כף יד)‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬

‫‪53‬‬

‫יש צורך לחסוך באנרגיה‬
‫סנכרון מעבר בין תחנות שידור‬
‫שימוש בדחיסה חזקה ‪ H264‬ולא ב ‪mpeg- 2‬‬
‫אפקט דופלר‬

Multi Path ‫בעיית‬
P at h 2

B uilding
D i r ect P at h

P at h 3

M ob i l e
R ecep t i on

B ase St at i on

54

Guard Interval Tg -"‫"שמירת מרחק‬
Tg

OFDM symbol(1/f0)

Tg
Copy signal
 By adding the Guard Interval (GI) Period, Inter symbol

interference (ISI) can be avoided, while keeping orthogonality

Tg OFDM symbol (1/f0)
Direct
Delayed
Sampling Period
55

‫השהיה ותזוזת תדר ב ‪. OFDM‬ו‪CDMA -‬‬
‫‪OFDM ‬‬
‫‪ ‬בעיית ‪ Multi-path‬נפתרת ע"י ‪GI‬‬
‫‪ ‬רגיש לשינויי תדרים שמירה על הפרדת תדרים‬
‫‪CDMA ‬‬
‫‪ ‬כמעט ואין השפעה על הקודים ב ‪Multi-path‬‬
‫‪ ‬אפקט דופלר לא משפיע מאחר ואין לו תלות בתדר‬

‫‪56‬‬

‫מיזוג שיטות הקידוד‬
‫‪ ‬ניתן לשלב בין שתי השיטות וכך כל תדר בקידוד ה ‪OFDM‬‬
‫יוכפל בקוד ה‪CDMA-‬‬
‫‪Multi-carrier code division multiple access (MC- ‬‬
‫)‪CDMA‬‬

‫‪57‬‬

‫סיכום‬
‫‪ ‬הוצגו שיטות קידוד שונות לשידור‪ CDMA :‬ו‪OFDM‬‬
‫‪ ‬לכל שיטה יש את הייחודיות שלה אך ניתן עדיין לשלבם ביחד‬
‫במספר אפליקציות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמד יישום של השיטות לצורך העברת וידאו דיגיטלי למערכות‬
‫ניידות בשתי השיטות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמדה החסינות של שתי השיטות לתופעות ה ‪,Multi Path‬‬
‫ואפקט דופלר‬

References 1
Faria, G.; Henriksson, J.A.; Stare, E.; Talmola, P., "DVB-H:
Digital Broadcast Services to Handheld Devices,"
Proceedings of the IEEE , vol.94, no.1, pp.194-209, Jan.
2006
2. Fire Tom Wada Professor, Information Engineering, Univ.
of the Ryukyus Chief Scientist at Magna Design Net, Inc
[email protected] http://www.ie.uryukyu.ac.jp/~wada/
1.

3. “Ofdm and cdma” Dr.S.Srikanth AU-KBC Research

Centre Anna University Chennai
59

References 2
4. http://en.wikipedia.org/wiki/Code_division_multipl

e_access
5. http://en.wikipedia.org/wiki/OFDM


Slide 8

‫שדורי טלוויזיה‬
‫ספרתיים קרקעיים‬

‫אינגר משה ‪4Z1PF‬‬
‫‪2009‬‬
‫ספטמבר‬
‫‪1‬‬

‫שדורי טלוויזיה ספרתיים קרקעיים – למה?‬
‫‪ ‬יציבות באיכות התמונה‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של הספקטרום יחסית לשידור האנלוגי (פי ‪ 4‬עד ‪)6‬‬
‫‪ ‬זול יותר יחסית לשידורי כבלים‪ ,‬שידורים אנלוגיים ושידורי לווינים‪.‬‬
‫‪ ‬פשוט וזול (ממיר ספרתי ואנטנה קטנה) לעומת קליטה מלווין‪.‬‬
‫‪ ‬יישומים חדשים אפשריים בשידורים הדיגיטלים בלבד‪:‬‬
‫‪ ‬אינטראקטיביות‬
‫‪HDTV ‬‬
‫‪ ‬טלוויזיה ניידת‬
‫‪ ‬לוח שידורים אלקטרוני‬

‫‪2‬‬

‫רשתות של תדר בודד‬
‫‪ ‬שידורי טלוויזיה ספרתיים עושים שימוש בשיטת ‪ COFDM‬שמאפשרת עבודה של רשת‬
‫משדרים על תדר בודד‪.‬‬
‫‪ ‬תדר בודד עבור כל המשדרים שמאפשרים כיסוי שטח גדול‪.‬‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של תדרי שידור – שימוש בתדרים חוזרים‬
‫‪ ‬מאפשר טופולוגיות רשת טובות יותר יחסית לשידור אנלוגי‪.‬‬
‫‪‬דרישות מ‪(Single Frequency Networks) SFN-‬‬
‫‪‬כל משדר חייב לשדר‬
‫‪‬על אותו התדר‬
‫‪‬באותו הזמן‬
‫‪‬באותו קצב שידור‬
‫‪ ‬כל המשדרים חייבים להיות מסונכרנים בתדר ובזמן (‪)GPS‬‬
‫‪ ‬בחירת זמן מרווח הביטחון יקבע את המרחק המרבי שבין שני משדרים‪.‬‬

‫‪3‬‬

‫מושגים‬
‫‪ ‬אות אנלוגי‬
‫‪ ‬אות ספרתי (דיגיטלי)‬
‫‪ ‬ביט ‪bite‬‬
‫‪ ‬בית ‪Byte‬‬
‫‪ ‬אות ספרתי מרובה רמות‬

‫‪4‬‬

Asynchronous Digital Subscriber Line

5

‫מה זה ‪? ADSL‬‬

‫( ‪.)Asynchronous Digital Subscriber Line‬‬

‫טכנולוגיית ‪ ADSL‬משתמשת ברוחב פס של ‪ 1.1MHz‬המחולק לשלושה נתחים באמצעות‬
‫מסננים‪ .‬הנתח האחד מ‪ 0KHz -‬עד ‪ ,4KHz‬משמש את ערוץ הטלפוניה‪ .‬הנתח השני מ‪-‬‬
‫‪ 20KHz‬עד ‪ 160KHz‬משמש עבור ה‪ upstream-‬והנתח הגדול ביותר –‪ 240 KHz‬עד‬
‫‪ ,1.1MHz‬משמש עבור ה‪.downstream -‬‬

‫‪6‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫על מנת לקבל ניחות מזערי ודיוק מרבי‪ ,‬ממוצע המתח על הקו צריך לשאוף לאפס וכך ניתן להשיג‬
‫את הקצב הנדרש‪ .‬כדי לעמוד בדרישות אלה‪ ,‬משתמשים בשיטת קידוד‬
‫‪ .)Quadrature Amplitude Modulation) QAM‬שיטה המקודדת קבוצות של שלוש סיביות‬
‫ומייצגת אותם בגל סינוס ברמת מתח ובתזוזת מופע‪.‬‬

‫‪7‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫האפנון השימושי הוא מסוג "ריבוי תדרים" ‪(Discrete Multiton) DMT‬‬
‫הערוץ היורד )‪ (downstream‬מחולק ל‪ 256 -‬תדרי נושא )‪ (tones‬כל אחד‬
‫ברוחב פס של ‪4KHz‬‬
‫הערוץ העולה )‪ (upstream‬מחולק ל‪ 32 -‬תת נושאים‪.‬‬
‫נושא ‪ 64‬מאופנן מידע קבוע המשמש לבקרת הרזולוציה של זמן הדגימה‬
‫במקלט‪.‬‬

‫‪8‬‬

9

Standard vs. High-definition
Standard vs. Highdefinition
Wondering what the difference
is between standard and high
definition? Standard definition
(SD) uses 625 lines of pixels
from top to bottom. High
definition (HD) uses up to 1125
lines. Not all of these lines are
visible on the screen, but
they're included as part of the
signal .

10

‫‪Standard vs. High-definition‬‬
‫)‪HDTV )high-definition television‬‬
‫)‪DTV )digital television‬‬

‫‪ DTV‬משודר בתחום ה‪ UHF -‬ברוחב פס של ‪ 8MHz‬כמו שידורי הטלוויזיה‬
‫האנלוגיים‪.‬‬
‫יתרונות ‪DTV‬‬
‫• תומך ברזולוציה גבוהה יותר‪.‬‬

‫• ניתן לשדר את התמונה בסריקה שלובה ‪ interlaced‬או סריקה מלאה‬
‫‪.progressive‬‬
‫• תחנת השידור יכולה לשדר על אותו ספקטרום מספר תוכניות שונות בו‪-‬‬
‫זמנית‪.‬‬
‫• ניתן להוסיף לשידור חומר אינטראקטיבי ו‪/‬או חומר אחר‪ ,‬כמו מידע‬
‫מהאינטרנט‪.‬‬
‫• תומך בשידורי ‪.HDTV‬‬
‫‪11‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫• קיימים ‪ 18‬תקנים לשידורי טלוויזיה דיגיטאלית‪.‬‬
‫• יחס ממדים ‪ 4:3‬באנלוגי‪ 16:9 ,‬בדיגיטלי‪.‬‬
‫• הרזולוציה הנמוכה ביותר היא כמו הרזולוציה של הטלוויזיה האנלוגית‬
‫‪ 576X720‬פיקסלים‪.‬‬
‫• הרזולוציה המרבית היא של ‪ 1080X1920 HDTV‬פיקסלים‪.‬‬
‫• מספר תמונות משודרות בשנייה מוגדרות על ידי האותיות "‪ "i‬עבור ‪interlaced‬‬
‫ו ‪ "p" -‬עבור ‪progressive‬‬

‫• ב – ‪ DTV‬מספר התמונות משתנה בין ‪ 60P‬ל‪20P -‬‬

‫‪12‬‬

‫‪HDTV‬‬

‫תקן ‪ "1080i" HDTV‬אומר שהרזולוציה היא ‪ 1080X1920‬פיקסלים‪ ,‬סריקה‬
‫שלובה‪ 60 ,‬תמונות בשנייה‪.‬‬
‫הערה‪ :‬הטבלה מתאימה לתקן האמריקאי‬
‫‪13‬‬

‫‪.‬‬

‫תקנים‬
‫‪MPEG-2‬‬
‫‪ DTV‬מקודד את המידע ב – ‪ .MPEG-2‬מקודד שימושי ברוב מכשירי ה‪.DVD -‬‬
‫מקודד זה מקטין את נפח המידע ביחס של ‪ .55:1‬הוא מעלים חלק גדול מהמידע‬
‫שעין האדם לא יכולה להבחין‪.‬‬
‫בתקן זה משדרים את השוני בין תמונה לתמונה בבלוקים של ‪ 16X16‬פיקסלים‪.‬‬
‫‪.‬‬
‫‪H.264 / MPEG-4‬‬
‫‪ H.264‬הוא תקן מתקדם לדחיסת וידאו‪ .‬התקן זהה לחלק ‪ 10‬של התקן ‪MPEG-‬‬
‫‪4‬של ‪ ISO‬וידוע גם בשם "קידוד וידאו מתקדם" – ‪AVC‬‬
‫‪ H.264/AVC‬מאופיין על ידי מספר תכונות חדשות המאפשרות לו לדחוס וידאו‬
‫ביעילות רבה יותר מאשר מקודדים אחרים‪.‬‬
‫ביצוע "פיצוי תנועה על סמך בלוק בגודל משתנה" עם בלוקים בגדלים ‪16X16‬ועד‬
‫‪ 4X4‬המאפשר חלוקה מדויקת של אזורים נעים‪ .‬חלוקה רבה מדי לתת‪-‬בלוקים‬
‫עלולה להוביל לשליחת מידע מיותר‪ ,‬שכן המקודד נדרש לציין מספר גדול יותר של‬
‫בלוקים‪ ,‬ולכן מתמקדים מקודדי ‪ H.264‬בבעיית הבחירה של החלוקה‬
‫האופטימאלית של בלוק ‪.16X16‬‬
‫‪14‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫לכול תחנת שידור מוקצה ערוץ שידור אחד‪.‬‬
‫ניתן לחלק את הערוץ לתת‪-‬ערוצים ‪sub-channels‬‬

‫כל ערוץ יכול לשדר ‪19.39 Mbps‬של מידע דיגיטלי‪.‬‬
‫תחנת השידור יכולה לחלק תעבורה זו במספר אפשרויות‪ ,‬לדוגמה‪:‬‬
‫ערוץ אחד של ‪19.39 Mbps‬‬
‫ארבעה תת‪-‬ערוצים של ‪4.85 Mbps‬‬

‫ניתן לשדר תוכניות באיכות נמוכה כמו חדשות‪ ,‬אך לאחד את הערוצים לאיכות‬
‫גבוהה יותר עבור תוכנית טבע כלשהי‪.‬‬
‫נערכים ניסויים לשדר מידע דיגיטלי ב‪ .1- 2Mbps -‬מידע זה יכול לכלול דפי‬
‫אינטרנט או מידע דיגיטלי אחר‪.‬‬

‫‪15‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫הבסיס לתקני ‪ HDTV‬הוא של ‪. (Advanced Television Standards Committee) ATSC‬עבור‬
‫‪ HDTV‬קיימים שני פורמטים‪ P720 :‬ו‪.i1080 -‬‬
‫מדובר בתקנים אמריקאים אשר משודרים ב‪ 60Hz -‬ואשר שניהם רחבי מסך (כלומר ביחס מסך‬
‫‪.)16:9‬‬
‫‪ P720‬הוא תקן פרוגרסיבי (כלומר‪ ,‬משודרות שורות ברצף) אשר כולל ‪ 720‬שורות של ‪1280‬‬
‫פיקסלים בכל שורה‪.‬‬
‫‪ i1080‬הוא תקן ‪( INTERLACED‬כלומר‪ ,‬משדר את כל השורות הזוגיות ואחריהן את השורות האי‬
‫זוגיות וחוזר חלילה) אשר כולל ‪ 1080‬שורות של ‪ 1920‬פיקסלים בכל אחת‪.‬‬
‫התקנים הללו יועדו לשוק האמריקאי‪ ,‬ולכן הוגדרו ב‪ 60Hz-‬בלבד‪ .‬לאחר מספר שנים‪ ,‬אירופה‬
‫התעוררה והגדירה גם לעצמה כמה תקנים‪:‬‬
‫‪ P576 - PAL PROGRESSIVE‬אשר משודר במסך רחב או רגיל (‪)4:3‬‬
‫‪ - P50720‬תקן זהה לתקן האמריקאי פרט לכך שהוא משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪( i501080‬לעתים מכונה גם ‪ - )i251080‬גם הוא תקן זהה לאמריקאי אך משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪16‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫‪HD READY‬‬
‫לגבי רזולוציה‪ ,‬המסך חייב לתמוך בלפחות ‪ 720‬שורות עבור מצב ‪.16:9‬‬
‫התנאים‪:‬‬
‫‪ .1‬כל סוג מסך או אלמנט תצוגה אשר יש לו ‪ 720‬שורות פיזיות (דיסקרטיות) במצב יחס רחב‪.‬‬
‫‪ .2‬על המסך לתמוך בכניסות ‪ HDTV‬דרך הכניסות הבאות‪:‬‬
‫‪ YPBPR‬אנלוגי‬
‫‪ DVI‬או ‪HDMI‬‬
‫‪ .3‬בכל הכניסות הללו‪ ,‬המסך חייב לתמוך בתקנים הבאים‪:‬‬
‫‪ 1280‬על ‪ 720‬פרוגרסיבי ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ 1920‬על ‪ 1080‬שזור ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ .4‬על חיבורי ה‪ DVI-‬וה‪ HDMI-‬לתמוך בהצפנת ‪.HDCP‬‬
‫‪17‬‬

18

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫הגדרה‪ :‬שני גלים נושאים‪ ,‬באותו התדר נמצאים ב‪ 90 -‬מעלות האחד ביחס לשני‬
‫(ניצבים)‪ .‬ניתן לראות זאת כשווה ערך‪ ,‬לגל נושא יחיד המאופנן מופע ואמפליטודה‪.‬‬

‫תמונת ווקטור‪-‬סקופ של אפנון‬
‫מידע הצבע במשדרי טלוויזיה‬

‫‪19‬‬

‫ אפנון ניצב‬QAM - Quadrature Amplitude Modulation
‫ כל סימבול‬16QAM -‫דוגמה ל‬
‫ ביטים‬4 ‫מיצג‬
I - In phase

Q – Quadrature

‫בתקשורת ספרתית נהוג לעבוד‬
QAM16 64 128 256 -‫ב‬

20

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫דוגמאות ל – ‪ 8QAM‬במבנה מעגלי ומלבני‬
‫הבחירה למבנה הרצוי נקבע על ידי השיקולים‪:‬‬
‫‪ .1‬ההספק הממוצע המשודר‬
‫‪ .2‬מורכבות מעגלי השידור והקליטה‬
‫‪ .3‬חסינות לרעש‬
‫‪BER (Bit Error Rate) .4‬‬
‫‪ .5‬התאבכות בין גלי הנושא השונים‪.‬‬

‫‪21‬‬

22

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫)‪ Orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM‬זהה עקרונית ל‪-‬‬
‫)‪ Coded OFDM (COFDM‬ול‪.Discrete multi-tone modulation (DMT) -‬‬
‫בכל המקרים מדובר על ריבוב בחלוקת תדר ‪frequency-division multiplexing‬‬
‫)‪ .(FDM‬מספר רב של תדרי תת נושא ניצבים‪ ,‬הקרובים זה לזה‪ ,‬נושאים את‬
‫המידע‪ .‬המידע מחולק למספר ערוצים מקבילים‪ ,‬כאשר כל ערוץ מאופנן על תדר‬
‫תת‪-‬נושא אחר‪.‬‬
‫האפנון יכול להיות כל אפנון שכיח כמו ‪ QAM‬או ‪ .PSK‬המידע המאופנן נשלח‬
‫בקצב נמוך אך בגלל המספר הרב של התתי‪-‬נושא זה שווה ערך לשידור‬
‫קונבנציונלי של אפנון נושא אחד באותו רוחב פס ובמהירות העברת מידע גבוהה‪.‬‬

‫‪23‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫מרווח ביטחון (שומר מרווח) ‪Guard interval‬‬
‫מטרת מרווח הביטחון הוא לשפר את חסינות ההשהיה בהתפשטות הגלים‪ ,‬הדהוד והחזרים‬
‫מגופים שונים כמו הר או בית‪ .‬נתונים ספרתיים מאוד רגישים לתופעות אלו ‪.‬‬
‫ב‪ COFDM -‬בתחילת כל סימבול קיים "מרווח ביטחון"‪ .‬כל עוד ה"הד" נופל בתחום מרווח זה‪.‬‬
‫הוא לא יהיה מושפע ביכולת המקלט לפענח את המידע הרצוי משום שהמידע יופיע אחרי זמן‬
‫"מרווח הביטחון"‬
‫ככול שמרווח הביטחון יהיה גדול יותר ניתן יהיה לטפל במרחק הדהוד גדול יותר‪ .‬אבל הגדלת‬
‫המרווח מוריד את נצילות ערוץ השידור‪ .‬לדוגמה בשידור ‪ DVB-T‬ארבע מרווחי ביטחון‬
‫שימושיים (ניתנים כשבר מזמן המחזור של הסימבול) ‪1/32 ; 1/16 ; 1/8 ; 1/4‬‬
‫‪ 1/32‬נותן הגנה מזערית אבל העברת מידע מהירה ביותר‪ 1/4 .‬מאפשר הגנה טובה ביותר‬
‫אבל נצילות ערוץ שידור נמוכה‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫דוגמה‪:‬‬
‫אם נשדר מיליון סימבולים לשנייה על ערוץ תקשורת באפנון של נושא בודד אזי זמן שידור‬
‫סימבול יהיה מיקרו‪-‬שנייה‪ .‬במצב זה נצטרך להתמודד עם סנכרון בתדר גבוה ועם התאבכויות‬
‫ממסלולים שונים )‪.(multipath interference‬‬
‫אם אותם מיליון סימבולים לשנייה יחולקו לאלף תת‪-‬ערוצים אז זמן המחזור של כל סימבול יכול‬
‫להיות ארוך פי ‪ 1000‬ז"א מילישנייה אחת (במקום מיקרו‪-‬שנייה)‪ .‬אם נוסיף "מרווח ביטחון"‬
‫בערך של ‪ 1/8‬סימבול אשר יוכנס בתחילת שידור של כל סימבול‪ ,‬אזי נוכל להתגבר על בעיית‬
‫ההתאבכות‪ .‬זמן "מרווח הביטחון" יהיה ‪ 125‬מיקרו‪-‬שניות שמייצג הפרש מרבי של ‪37.5‬‬
‫קילומטר בין אות ישיר לאות מוחזר כהד מגוף כלשהו‪.‬‬

‫‪25‬‬

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Example of applications
Cable
ADSL and VDSL broadband access via POTS copper wiring.
Power line communication (PLC).
Multimedia over Coax Alliance (MoCA) home networking.
ITU-T G.hn, a standard which provides high-speed local area networking over existing home wiring (power lines,
phone lines and coaxial cables)
Wireless
The wireless LAN radio interfaces IEEE 802.11a, g, n and HIPERLAN/2.
The digital radio systems DAB/EUREKA 147, DAB+, Digital Radio Mondiale, HD Radio, T-DMB and ISDBTSB.
The terrestrial digital TV system DVB-T.
The terrestrial mobile TV systems DVB-H, T-DMB, ISDB-T and MediaFLO forward link.
The cellular communication systems Flash-OFDM
The mobile broadband 3GPP Long Term Evolution air interface named High Speed OFDM Packet Access
(HSOPA)
The Wireless MAN / Fixed broadband wireless access (BWA) standard IEEE 802.16 (or WiMAX).
The Mobile Broadband Wireless Access (MBWA) standards IEEE 802.20, IEEE 802.16e (Mobile WiMAX) and
WiBro.
The wireless Personal Area Network (PAN) Ultra wideband (UWB) IEEE 802.15.3a implementation suggested by
WiMedia Alliance.
26

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Transmitter
An OFDM carrier signal is the sum of a number of orthogonal sub-carriers, with baseband data on each sub-carrier
being independently modulated commonly using some type of quadrature amplitude modulation (QAM) or phaseshift keying (PSK). This composite baseband signal is typically used to modulate a main RF carrier.

s[n] is a serial stream of binary digits. By inverse multiplexing, these are first demultiplexed into N parallel
streams, and each one mapped to a (possibly complex) symbol stream using some modulation constellation
(QAM, PSK, etc.). Note that the constellations may be different, so some streams may carry a higher bit-rate than
others.
An inverse FFT is computed on each set of symbols, giving a set of complex time-domain samples. These
samples are then quadrature-mixed to passband in the standard way. The real and imaginary components are first
converted to the analogue domain using digital-to-analogue converters (DACs); the analogue signals are then
used to modulate cosine and sine waves at the carrier frequency, fc, respectively. These signals are then summed
to give the transmission signal, s(t).
27

28

‫)‪DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial‬‬
‫‪ DVB-T‬הינו תקן שתוקן על ידי איגוד ‪ DVB‬לשידורי טלוויזיה‬
‫קרקעיים‪ .‬השידורים הראשוניים נערכו בבריטניה בשנת ‪.1997‬‬
‫המערכת משדרת אות ספרתי מכווץ של שמע‪ ,‬וידאו ונתונים‬
‫נוספים בשיטת ‪ MPEG‬ובשימוש באפנון ‪.COFDM‬‬
‫תכונות בסיסיות‪:‬‬
‫‪ .1‬שלש אפשרויות לאפנון )‪(QPSK, 16QAM, 64QAM‬‬
‫‪ FEC (forward error correction) .2‬חמש אפשרויות לתיקון שגיאות המבוססות על קידוד‬
‫קונבולוציה וקידוד רייד סולומון ביחסים של ‪ 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8‬בהתאם לדרישות‬
‫המערכת‪.‬‬
‫‪ .3‬ארבע אפשרויות למרווחי ביטחון ‪.1/4 1/8 1/16 1/32‬‬
‫‪ .4‬רוחב פס של ערוץ שידור ‪ 7 ,6‬או ‪8MHz‬‬
‫‪ .5‬תדר תמונות ‪ 50‬או ‪ 60‬הרץ‪.‬‬

‫‪29‬‬

DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial)

30

31

32

:‫הסבר‬
Video – SD – MPEG – 4 PART 10 H.264
SD-Standard Definition

Audio .HE .AAC + V2 & Dolby Pulse
HE-High Efficincy
AAC-Advanced Audio Coding ‫סוג של קודק‬
Pulse -- Plus

MPEG 2 – TS
TS – Transport Stream

‫ מבוסס על‬Dolby Digital Plus
‫ שמאפשר‬AC-3 ‫מערכת קודקים של‬
‫ ותומך‬6.144 Mbit/s ‫שידור בקצב עד‬
‫ הוא אינו‬.13.1 ‫במספר ערוצים עד‬
.AC-3 ‫תואם אחורנית עם‬
‫ הוא פורמט לשידור תקן‬MPEG-2TS
‫) אשר מרובב עם‬4 ‫או‬1,2( MPEG
‫ שימושי כמידע זורם‬.‫מידע נוסף‬
‫ רשתות כולל‬,‫בטלוויזיה ספרתית‬
.‫אינטרנט‬

Three (3) SFN Network ‫סוג של טופולוגית המשדרים‬
SFN - Single Frequency Networks
33

34

:‫הסבר‬
EIT – based EPG & 7 day EPG
EIT – Event Information Table
EPG – Electronic Program Guide
HDMI – 1.3 output
HDMI - High-Definition Multimedia Interface

S/PDIF - Sony/Philips Digital Interconnect Format (more commonly

known as Sony Philips Digital InterFace)
‫ דרך מוליך אופטי או כבל‬,‫ מגדיר את השכבה הפיזית של חיבור מידע שמע בין התקנים שונים‬S/PDIF
.‫ עם שינויים קלים ודרישות זולות יותר מבחינת החומרה‬AES/EBU ‫ תקן זה מבוסס על תקן‬.‫קואקסילי‬
35

‫הסבר‪:‬‬
‫‪S/PDIF - more commonly known as Sony Philips Digital InterFace‬‬

‫‪BMC-biphase mark code‬‬

‫בתקן זה נעשה שימוש בקוד דו‪-‬מופעי )‪ (biphase‬המקודד מידע זורם בינארי‪ .‬כל ביט של‬
‫המידע הראשוני מייצג שתי רמות אשר יחד מייצגות ביט בודד‪ .‬כל כל רמה לוגית "‪ "1‬במבוא‬
‫מיוצגת על ידי שני ביטים שונים ‪ 10‬או ‪ .01‬כניסה לוגית ‪ 0‬מיוצגת על ידי שני ביטים זהים ‪00‬‬
‫או ‪ 11‬במוצא‪.‬‬
‫‪36‬‬

37

38

‫דוגמה – ממיר ‪APEX‬‬
‫תכונות‪:‬‬
‫• תומך ‪EPG‬‬
‫• רשימת ערוצים ועריכת תוכניות‬
‫• בקרת הורים‬
‫• טיימר לתחילת תוכנית‬
‫• בחירת שפת הכתוביות‬
‫• השהיית תיאום שפתיים (במילישניות)‬
‫• הגדרת מדיית ה‪(MP3, JPEG….) USB -‬‬
‫• קביעת זמני הקלטה על מדיית ה‪USB -‬‬
‫• ועוד‪.....‬‬

‫‪39‬‬

APEX ‫ממיר‬

40

APEX ‫ממיר‬

41

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪42‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪43‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪44‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪45‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪46‬‬

:‫הסבר‬
BER – Bit Error Rate
PV BER – Post VITARBI Bit Error Rate
NM – Noise Margin
MER – Modulation Error Rate
CSI – Channel Status Information
Cell – identify code of the transmitting operator
CFO – carrier Frequency offset
PWR index – signal level status
RU – Read Solomon Uncorrect, uncorrected errors.

47

‫סופ ללא פ סופית כי אין סוף ללימוד ולחומר‬

‫‪48‬‬

OFDM
)‫ שימוש בערוצי שידור אורתוגונליים שונים (בתדרי גל נושא‬
.‫להעברת המידע‬
LPF
cos( 2  f 1 t )

LPF
cos( 2  f 2 t )

cos( 2  f 2 t )

MULTIPLEX

DEMULTIPLEX

data

cos( 2  f 1 t )

data

LPF
cos( 2  f N t )

cos( 2  f N t )
49

‫תדרים אורתוגונליים‬
‫‪ ‬המשדר מקבל את המידע לשידור ומחלק את ערוץ השידור למספר‬
‫תדרים בלתי תלויים‪.‬‬

‫‪50‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪2‬‬

‫‪51‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪3‬‬
‫‪ ‬כך לא ניתן לחסום את כל המידע שעובר ממשתמש אחד לשני‬

‫‪52‬‬

‫שידור וידאו כף יד דיגיטאלי והתמודדות‬
‫מול בעיות ייחודיות – בשתי השיטות‬
‫‪ DVB-T ‬שידור וידאו למטרות נייחות‬
‫‪ DVB-H ‬שידור וידאו למטרות ניידות (כף יד)‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬

‫‪53‬‬

‫יש צורך לחסוך באנרגיה‬
‫סנכרון מעבר בין תחנות שידור‬
‫שימוש בדחיסה חזקה ‪ H264‬ולא ב ‪mpeg- 2‬‬
‫אפקט דופלר‬

Multi Path ‫בעיית‬
P at h 2

B uilding
D i r ect P at h

P at h 3

M ob i l e
R ecep t i on

B ase St at i on

54

Guard Interval Tg -"‫"שמירת מרחק‬
Tg

OFDM symbol(1/f0)

Tg
Copy signal
 By adding the Guard Interval (GI) Period, Inter symbol

interference (ISI) can be avoided, while keeping orthogonality

Tg OFDM symbol (1/f0)
Direct
Delayed
Sampling Period
55

‫השהיה ותזוזת תדר ב ‪. OFDM‬ו‪CDMA -‬‬
‫‪OFDM ‬‬
‫‪ ‬בעיית ‪ Multi-path‬נפתרת ע"י ‪GI‬‬
‫‪ ‬רגיש לשינויי תדרים שמירה על הפרדת תדרים‬
‫‪CDMA ‬‬
‫‪ ‬כמעט ואין השפעה על הקודים ב ‪Multi-path‬‬
‫‪ ‬אפקט דופלר לא משפיע מאחר ואין לו תלות בתדר‬

‫‪56‬‬

‫מיזוג שיטות הקידוד‬
‫‪ ‬ניתן לשלב בין שתי השיטות וכך כל תדר בקידוד ה ‪OFDM‬‬
‫יוכפל בקוד ה‪CDMA-‬‬
‫‪Multi-carrier code division multiple access (MC- ‬‬
‫)‪CDMA‬‬

‫‪57‬‬

‫סיכום‬
‫‪ ‬הוצגו שיטות קידוד שונות לשידור‪ CDMA :‬ו‪OFDM‬‬
‫‪ ‬לכל שיטה יש את הייחודיות שלה אך ניתן עדיין לשלבם ביחד‬
‫במספר אפליקציות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמד יישום של השיטות לצורך העברת וידאו דיגיטלי למערכות‬
‫ניידות בשתי השיטות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמדה החסינות של שתי השיטות לתופעות ה ‪,Multi Path‬‬
‫ואפקט דופלר‬

References 1
Faria, G.; Henriksson, J.A.; Stare, E.; Talmola, P., "DVB-H:
Digital Broadcast Services to Handheld Devices,"
Proceedings of the IEEE , vol.94, no.1, pp.194-209, Jan.
2006
2. Fire Tom Wada Professor, Information Engineering, Univ.
of the Ryukyus Chief Scientist at Magna Design Net, Inc
[email protected] http://www.ie.uryukyu.ac.jp/~wada/
1.

3. “Ofdm and cdma” Dr.S.Srikanth AU-KBC Research

Centre Anna University Chennai
59

References 2
4. http://en.wikipedia.org/wiki/Code_division_multipl

e_access
5. http://en.wikipedia.org/wiki/OFDM


Slide 9

‫שדורי טלוויזיה‬
‫ספרתיים קרקעיים‬

‫אינגר משה ‪4Z1PF‬‬
‫‪2009‬‬
‫ספטמבר‬
‫‪1‬‬

‫שדורי טלוויזיה ספרתיים קרקעיים – למה?‬
‫‪ ‬יציבות באיכות התמונה‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של הספקטרום יחסית לשידור האנלוגי (פי ‪ 4‬עד ‪)6‬‬
‫‪ ‬זול יותר יחסית לשידורי כבלים‪ ,‬שידורים אנלוגיים ושידורי לווינים‪.‬‬
‫‪ ‬פשוט וזול (ממיר ספרתי ואנטנה קטנה) לעומת קליטה מלווין‪.‬‬
‫‪ ‬יישומים חדשים אפשריים בשידורים הדיגיטלים בלבד‪:‬‬
‫‪ ‬אינטראקטיביות‬
‫‪HDTV ‬‬
‫‪ ‬טלוויזיה ניידת‬
‫‪ ‬לוח שידורים אלקטרוני‬

‫‪2‬‬

‫רשתות של תדר בודד‬
‫‪ ‬שידורי טלוויזיה ספרתיים עושים שימוש בשיטת ‪ COFDM‬שמאפשרת עבודה של רשת‬
‫משדרים על תדר בודד‪.‬‬
‫‪ ‬תדר בודד עבור כל המשדרים שמאפשרים כיסוי שטח גדול‪.‬‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של תדרי שידור – שימוש בתדרים חוזרים‬
‫‪ ‬מאפשר טופולוגיות רשת טובות יותר יחסית לשידור אנלוגי‪.‬‬
‫‪‬דרישות מ‪(Single Frequency Networks) SFN-‬‬
‫‪‬כל משדר חייב לשדר‬
‫‪‬על אותו התדר‬
‫‪‬באותו הזמן‬
‫‪‬באותו קצב שידור‬
‫‪ ‬כל המשדרים חייבים להיות מסונכרנים בתדר ובזמן (‪)GPS‬‬
‫‪ ‬בחירת זמן מרווח הביטחון יקבע את המרחק המרבי שבין שני משדרים‪.‬‬

‫‪3‬‬

‫מושגים‬
‫‪ ‬אות אנלוגי‬
‫‪ ‬אות ספרתי (דיגיטלי)‬
‫‪ ‬ביט ‪bite‬‬
‫‪ ‬בית ‪Byte‬‬
‫‪ ‬אות ספרתי מרובה רמות‬

‫‪4‬‬

Asynchronous Digital Subscriber Line

5

‫מה זה ‪? ADSL‬‬

‫( ‪.)Asynchronous Digital Subscriber Line‬‬

‫טכנולוגיית ‪ ADSL‬משתמשת ברוחב פס של ‪ 1.1MHz‬המחולק לשלושה נתחים באמצעות‬
‫מסננים‪ .‬הנתח האחד מ‪ 0KHz -‬עד ‪ ,4KHz‬משמש את ערוץ הטלפוניה‪ .‬הנתח השני מ‪-‬‬
‫‪ 20KHz‬עד ‪ 160KHz‬משמש עבור ה‪ upstream-‬והנתח הגדול ביותר –‪ 240 KHz‬עד‬
‫‪ ,1.1MHz‬משמש עבור ה‪.downstream -‬‬

‫‪6‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫על מנת לקבל ניחות מזערי ודיוק מרבי‪ ,‬ממוצע המתח על הקו צריך לשאוף לאפס וכך ניתן להשיג‬
‫את הקצב הנדרש‪ .‬כדי לעמוד בדרישות אלה‪ ,‬משתמשים בשיטת קידוד‬
‫‪ .)Quadrature Amplitude Modulation) QAM‬שיטה המקודדת קבוצות של שלוש סיביות‬
‫ומייצגת אותם בגל סינוס ברמת מתח ובתזוזת מופע‪.‬‬

‫‪7‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫האפנון השימושי הוא מסוג "ריבוי תדרים" ‪(Discrete Multiton) DMT‬‬
‫הערוץ היורד )‪ (downstream‬מחולק ל‪ 256 -‬תדרי נושא )‪ (tones‬כל אחד‬
‫ברוחב פס של ‪4KHz‬‬
‫הערוץ העולה )‪ (upstream‬מחולק ל‪ 32 -‬תת נושאים‪.‬‬
‫נושא ‪ 64‬מאופנן מידע קבוע המשמש לבקרת הרזולוציה של זמן הדגימה‬
‫במקלט‪.‬‬

‫‪8‬‬

9

Standard vs. High-definition
Standard vs. Highdefinition
Wondering what the difference
is between standard and high
definition? Standard definition
(SD) uses 625 lines of pixels
from top to bottom. High
definition (HD) uses up to 1125
lines. Not all of these lines are
visible on the screen, but
they're included as part of the
signal .

10

‫‪Standard vs. High-definition‬‬
‫)‪HDTV )high-definition television‬‬
‫)‪DTV )digital television‬‬

‫‪ DTV‬משודר בתחום ה‪ UHF -‬ברוחב פס של ‪ 8MHz‬כמו שידורי הטלוויזיה‬
‫האנלוגיים‪.‬‬
‫יתרונות ‪DTV‬‬
‫• תומך ברזולוציה גבוהה יותר‪.‬‬

‫• ניתן לשדר את התמונה בסריקה שלובה ‪ interlaced‬או סריקה מלאה‬
‫‪.progressive‬‬
‫• תחנת השידור יכולה לשדר על אותו ספקטרום מספר תוכניות שונות בו‪-‬‬
‫זמנית‪.‬‬
‫• ניתן להוסיף לשידור חומר אינטראקטיבי ו‪/‬או חומר אחר‪ ,‬כמו מידע‬
‫מהאינטרנט‪.‬‬
‫• תומך בשידורי ‪.HDTV‬‬
‫‪11‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫• קיימים ‪ 18‬תקנים לשידורי טלוויזיה דיגיטאלית‪.‬‬
‫• יחס ממדים ‪ 4:3‬באנלוגי‪ 16:9 ,‬בדיגיטלי‪.‬‬
‫• הרזולוציה הנמוכה ביותר היא כמו הרזולוציה של הטלוויזיה האנלוגית‬
‫‪ 576X720‬פיקסלים‪.‬‬
‫• הרזולוציה המרבית היא של ‪ 1080X1920 HDTV‬פיקסלים‪.‬‬
‫• מספר תמונות משודרות בשנייה מוגדרות על ידי האותיות "‪ "i‬עבור ‪interlaced‬‬
‫ו ‪ "p" -‬עבור ‪progressive‬‬

‫• ב – ‪ DTV‬מספר התמונות משתנה בין ‪ 60P‬ל‪20P -‬‬

‫‪12‬‬

‫‪HDTV‬‬

‫תקן ‪ "1080i" HDTV‬אומר שהרזולוציה היא ‪ 1080X1920‬פיקסלים‪ ,‬סריקה‬
‫שלובה‪ 60 ,‬תמונות בשנייה‪.‬‬
‫הערה‪ :‬הטבלה מתאימה לתקן האמריקאי‬
‫‪13‬‬

‫‪.‬‬

‫תקנים‬
‫‪MPEG-2‬‬
‫‪ DTV‬מקודד את המידע ב – ‪ .MPEG-2‬מקודד שימושי ברוב מכשירי ה‪.DVD -‬‬
‫מקודד זה מקטין את נפח המידע ביחס של ‪ .55:1‬הוא מעלים חלק גדול מהמידע‬
‫שעין האדם לא יכולה להבחין‪.‬‬
‫בתקן זה משדרים את השוני בין תמונה לתמונה בבלוקים של ‪ 16X16‬פיקסלים‪.‬‬
‫‪.‬‬
‫‪H.264 / MPEG-4‬‬
‫‪ H.264‬הוא תקן מתקדם לדחיסת וידאו‪ .‬התקן זהה לחלק ‪ 10‬של התקן ‪MPEG-‬‬
‫‪4‬של ‪ ISO‬וידוע גם בשם "קידוד וידאו מתקדם" – ‪AVC‬‬
‫‪ H.264/AVC‬מאופיין על ידי מספר תכונות חדשות המאפשרות לו לדחוס וידאו‬
‫ביעילות רבה יותר מאשר מקודדים אחרים‪.‬‬
‫ביצוע "פיצוי תנועה על סמך בלוק בגודל משתנה" עם בלוקים בגדלים ‪16X16‬ועד‬
‫‪ 4X4‬המאפשר חלוקה מדויקת של אזורים נעים‪ .‬חלוקה רבה מדי לתת‪-‬בלוקים‬
‫עלולה להוביל לשליחת מידע מיותר‪ ,‬שכן המקודד נדרש לציין מספר גדול יותר של‬
‫בלוקים‪ ,‬ולכן מתמקדים מקודדי ‪ H.264‬בבעיית הבחירה של החלוקה‬
‫האופטימאלית של בלוק ‪.16X16‬‬
‫‪14‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫לכול תחנת שידור מוקצה ערוץ שידור אחד‪.‬‬
‫ניתן לחלק את הערוץ לתת‪-‬ערוצים ‪sub-channels‬‬

‫כל ערוץ יכול לשדר ‪19.39 Mbps‬של מידע דיגיטלי‪.‬‬
‫תחנת השידור יכולה לחלק תעבורה זו במספר אפשרויות‪ ,‬לדוגמה‪:‬‬
‫ערוץ אחד של ‪19.39 Mbps‬‬
‫ארבעה תת‪-‬ערוצים של ‪4.85 Mbps‬‬

‫ניתן לשדר תוכניות באיכות נמוכה כמו חדשות‪ ,‬אך לאחד את הערוצים לאיכות‬
‫גבוהה יותר עבור תוכנית טבע כלשהי‪.‬‬
‫נערכים ניסויים לשדר מידע דיגיטלי ב‪ .1- 2Mbps -‬מידע זה יכול לכלול דפי‬
‫אינטרנט או מידע דיגיטלי אחר‪.‬‬

‫‪15‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫הבסיס לתקני ‪ HDTV‬הוא של ‪. (Advanced Television Standards Committee) ATSC‬עבור‬
‫‪ HDTV‬קיימים שני פורמטים‪ P720 :‬ו‪.i1080 -‬‬
‫מדובר בתקנים אמריקאים אשר משודרים ב‪ 60Hz -‬ואשר שניהם רחבי מסך (כלומר ביחס מסך‬
‫‪.)16:9‬‬
‫‪ P720‬הוא תקן פרוגרסיבי (כלומר‪ ,‬משודרות שורות ברצף) אשר כולל ‪ 720‬שורות של ‪1280‬‬
‫פיקסלים בכל שורה‪.‬‬
‫‪ i1080‬הוא תקן ‪( INTERLACED‬כלומר‪ ,‬משדר את כל השורות הזוגיות ואחריהן את השורות האי‬
‫זוגיות וחוזר חלילה) אשר כולל ‪ 1080‬שורות של ‪ 1920‬פיקסלים בכל אחת‪.‬‬
‫התקנים הללו יועדו לשוק האמריקאי‪ ,‬ולכן הוגדרו ב‪ 60Hz-‬בלבד‪ .‬לאחר מספר שנים‪ ,‬אירופה‬
‫התעוררה והגדירה גם לעצמה כמה תקנים‪:‬‬
‫‪ P576 - PAL PROGRESSIVE‬אשר משודר במסך רחב או רגיל (‪)4:3‬‬
‫‪ - P50720‬תקן זהה לתקן האמריקאי פרט לכך שהוא משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪( i501080‬לעתים מכונה גם ‪ - )i251080‬גם הוא תקן זהה לאמריקאי אך משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪16‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫‪HD READY‬‬
‫לגבי רזולוציה‪ ,‬המסך חייב לתמוך בלפחות ‪ 720‬שורות עבור מצב ‪.16:9‬‬
‫התנאים‪:‬‬
‫‪ .1‬כל סוג מסך או אלמנט תצוגה אשר יש לו ‪ 720‬שורות פיזיות (דיסקרטיות) במצב יחס רחב‪.‬‬
‫‪ .2‬על המסך לתמוך בכניסות ‪ HDTV‬דרך הכניסות הבאות‪:‬‬
‫‪ YPBPR‬אנלוגי‬
‫‪ DVI‬או ‪HDMI‬‬
‫‪ .3‬בכל הכניסות הללו‪ ,‬המסך חייב לתמוך בתקנים הבאים‪:‬‬
‫‪ 1280‬על ‪ 720‬פרוגרסיבי ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ 1920‬על ‪ 1080‬שזור ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ .4‬על חיבורי ה‪ DVI-‬וה‪ HDMI-‬לתמוך בהצפנת ‪.HDCP‬‬
‫‪17‬‬

18

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫הגדרה‪ :‬שני גלים נושאים‪ ,‬באותו התדר נמצאים ב‪ 90 -‬מעלות האחד ביחס לשני‬
‫(ניצבים)‪ .‬ניתן לראות זאת כשווה ערך‪ ,‬לגל נושא יחיד המאופנן מופע ואמפליטודה‪.‬‬

‫תמונת ווקטור‪-‬סקופ של אפנון‬
‫מידע הצבע במשדרי טלוויזיה‬

‫‪19‬‬

‫ אפנון ניצב‬QAM - Quadrature Amplitude Modulation
‫ כל סימבול‬16QAM -‫דוגמה ל‬
‫ ביטים‬4 ‫מיצג‬
I - In phase

Q – Quadrature

‫בתקשורת ספרתית נהוג לעבוד‬
QAM16 64 128 256 -‫ב‬

20

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫דוגמאות ל – ‪ 8QAM‬במבנה מעגלי ומלבני‬
‫הבחירה למבנה הרצוי נקבע על ידי השיקולים‪:‬‬
‫‪ .1‬ההספק הממוצע המשודר‬
‫‪ .2‬מורכבות מעגלי השידור והקליטה‬
‫‪ .3‬חסינות לרעש‬
‫‪BER (Bit Error Rate) .4‬‬
‫‪ .5‬התאבכות בין גלי הנושא השונים‪.‬‬

‫‪21‬‬

22

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫)‪ Orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM‬זהה עקרונית ל‪-‬‬
‫)‪ Coded OFDM (COFDM‬ול‪.Discrete multi-tone modulation (DMT) -‬‬
‫בכל המקרים מדובר על ריבוב בחלוקת תדר ‪frequency-division multiplexing‬‬
‫)‪ .(FDM‬מספר רב של תדרי תת נושא ניצבים‪ ,‬הקרובים זה לזה‪ ,‬נושאים את‬
‫המידע‪ .‬המידע מחולק למספר ערוצים מקבילים‪ ,‬כאשר כל ערוץ מאופנן על תדר‬
‫תת‪-‬נושא אחר‪.‬‬
‫האפנון יכול להיות כל אפנון שכיח כמו ‪ QAM‬או ‪ .PSK‬המידע המאופנן נשלח‬
‫בקצב נמוך אך בגלל המספר הרב של התתי‪-‬נושא זה שווה ערך לשידור‬
‫קונבנציונלי של אפנון נושא אחד באותו רוחב פס ובמהירות העברת מידע גבוהה‪.‬‬

‫‪23‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫מרווח ביטחון (שומר מרווח) ‪Guard interval‬‬
‫מטרת מרווח הביטחון הוא לשפר את חסינות ההשהיה בהתפשטות הגלים‪ ,‬הדהוד והחזרים‬
‫מגופים שונים כמו הר או בית‪ .‬נתונים ספרתיים מאוד רגישים לתופעות אלו ‪.‬‬
‫ב‪ COFDM -‬בתחילת כל סימבול קיים "מרווח ביטחון"‪ .‬כל עוד ה"הד" נופל בתחום מרווח זה‪.‬‬
‫הוא לא יהיה מושפע ביכולת המקלט לפענח את המידע הרצוי משום שהמידע יופיע אחרי זמן‬
‫"מרווח הביטחון"‬
‫ככול שמרווח הביטחון יהיה גדול יותר ניתן יהיה לטפל במרחק הדהוד גדול יותר‪ .‬אבל הגדלת‬
‫המרווח מוריד את נצילות ערוץ השידור‪ .‬לדוגמה בשידור ‪ DVB-T‬ארבע מרווחי ביטחון‬
‫שימושיים (ניתנים כשבר מזמן המחזור של הסימבול) ‪1/32 ; 1/16 ; 1/8 ; 1/4‬‬
‫‪ 1/32‬נותן הגנה מזערית אבל העברת מידע מהירה ביותר‪ 1/4 .‬מאפשר הגנה טובה ביותר‬
‫אבל נצילות ערוץ שידור נמוכה‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫דוגמה‪:‬‬
‫אם נשדר מיליון סימבולים לשנייה על ערוץ תקשורת באפנון של נושא בודד אזי זמן שידור‬
‫סימבול יהיה מיקרו‪-‬שנייה‪ .‬במצב זה נצטרך להתמודד עם סנכרון בתדר גבוה ועם התאבכויות‬
‫ממסלולים שונים )‪.(multipath interference‬‬
‫אם אותם מיליון סימבולים לשנייה יחולקו לאלף תת‪-‬ערוצים אז זמן המחזור של כל סימבול יכול‬
‫להיות ארוך פי ‪ 1000‬ז"א מילישנייה אחת (במקום מיקרו‪-‬שנייה)‪ .‬אם נוסיף "מרווח ביטחון"‬
‫בערך של ‪ 1/8‬סימבול אשר יוכנס בתחילת שידור של כל סימבול‪ ,‬אזי נוכל להתגבר על בעיית‬
‫ההתאבכות‪ .‬זמן "מרווח הביטחון" יהיה ‪ 125‬מיקרו‪-‬שניות שמייצג הפרש מרבי של ‪37.5‬‬
‫קילומטר בין אות ישיר לאות מוחזר כהד מגוף כלשהו‪.‬‬

‫‪25‬‬

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Example of applications
Cable
ADSL and VDSL broadband access via POTS copper wiring.
Power line communication (PLC).
Multimedia over Coax Alliance (MoCA) home networking.
ITU-T G.hn, a standard which provides high-speed local area networking over existing home wiring (power lines,
phone lines and coaxial cables)
Wireless
The wireless LAN radio interfaces IEEE 802.11a, g, n and HIPERLAN/2.
The digital radio systems DAB/EUREKA 147, DAB+, Digital Radio Mondiale, HD Radio, T-DMB and ISDBTSB.
The terrestrial digital TV system DVB-T.
The terrestrial mobile TV systems DVB-H, T-DMB, ISDB-T and MediaFLO forward link.
The cellular communication systems Flash-OFDM
The mobile broadband 3GPP Long Term Evolution air interface named High Speed OFDM Packet Access
(HSOPA)
The Wireless MAN / Fixed broadband wireless access (BWA) standard IEEE 802.16 (or WiMAX).
The Mobile Broadband Wireless Access (MBWA) standards IEEE 802.20, IEEE 802.16e (Mobile WiMAX) and
WiBro.
The wireless Personal Area Network (PAN) Ultra wideband (UWB) IEEE 802.15.3a implementation suggested by
WiMedia Alliance.
26

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Transmitter
An OFDM carrier signal is the sum of a number of orthogonal sub-carriers, with baseband data on each sub-carrier
being independently modulated commonly using some type of quadrature amplitude modulation (QAM) or phaseshift keying (PSK). This composite baseband signal is typically used to modulate a main RF carrier.

s[n] is a serial stream of binary digits. By inverse multiplexing, these are first demultiplexed into N parallel
streams, and each one mapped to a (possibly complex) symbol stream using some modulation constellation
(QAM, PSK, etc.). Note that the constellations may be different, so some streams may carry a higher bit-rate than
others.
An inverse FFT is computed on each set of symbols, giving a set of complex time-domain samples. These
samples are then quadrature-mixed to passband in the standard way. The real and imaginary components are first
converted to the analogue domain using digital-to-analogue converters (DACs); the analogue signals are then
used to modulate cosine and sine waves at the carrier frequency, fc, respectively. These signals are then summed
to give the transmission signal, s(t).
27

28

‫)‪DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial‬‬
‫‪ DVB-T‬הינו תקן שתוקן על ידי איגוד ‪ DVB‬לשידורי טלוויזיה‬
‫קרקעיים‪ .‬השידורים הראשוניים נערכו בבריטניה בשנת ‪.1997‬‬
‫המערכת משדרת אות ספרתי מכווץ של שמע‪ ,‬וידאו ונתונים‬
‫נוספים בשיטת ‪ MPEG‬ובשימוש באפנון ‪.COFDM‬‬
‫תכונות בסיסיות‪:‬‬
‫‪ .1‬שלש אפשרויות לאפנון )‪(QPSK, 16QAM, 64QAM‬‬
‫‪ FEC (forward error correction) .2‬חמש אפשרויות לתיקון שגיאות המבוססות על קידוד‬
‫קונבולוציה וקידוד רייד סולומון ביחסים של ‪ 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8‬בהתאם לדרישות‬
‫המערכת‪.‬‬
‫‪ .3‬ארבע אפשרויות למרווחי ביטחון ‪.1/4 1/8 1/16 1/32‬‬
‫‪ .4‬רוחב פס של ערוץ שידור ‪ 7 ,6‬או ‪8MHz‬‬
‫‪ .5‬תדר תמונות ‪ 50‬או ‪ 60‬הרץ‪.‬‬

‫‪29‬‬

DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial)

30

31

32

:‫הסבר‬
Video – SD – MPEG – 4 PART 10 H.264
SD-Standard Definition

Audio .HE .AAC + V2 & Dolby Pulse
HE-High Efficincy
AAC-Advanced Audio Coding ‫סוג של קודק‬
Pulse -- Plus

MPEG 2 – TS
TS – Transport Stream

‫ מבוסס על‬Dolby Digital Plus
‫ שמאפשר‬AC-3 ‫מערכת קודקים של‬
‫ ותומך‬6.144 Mbit/s ‫שידור בקצב עד‬
‫ הוא אינו‬.13.1 ‫במספר ערוצים עד‬
.AC-3 ‫תואם אחורנית עם‬
‫ הוא פורמט לשידור תקן‬MPEG-2TS
‫) אשר מרובב עם‬4 ‫או‬1,2( MPEG
‫ שימושי כמידע זורם‬.‫מידע נוסף‬
‫ רשתות כולל‬,‫בטלוויזיה ספרתית‬
.‫אינטרנט‬

Three (3) SFN Network ‫סוג של טופולוגית המשדרים‬
SFN - Single Frequency Networks
33

34

:‫הסבר‬
EIT – based EPG & 7 day EPG
EIT – Event Information Table
EPG – Electronic Program Guide
HDMI – 1.3 output
HDMI - High-Definition Multimedia Interface

S/PDIF - Sony/Philips Digital Interconnect Format (more commonly

known as Sony Philips Digital InterFace)
‫ דרך מוליך אופטי או כבל‬,‫ מגדיר את השכבה הפיזית של חיבור מידע שמע בין התקנים שונים‬S/PDIF
.‫ עם שינויים קלים ודרישות זולות יותר מבחינת החומרה‬AES/EBU ‫ תקן זה מבוסס על תקן‬.‫קואקסילי‬
35

‫הסבר‪:‬‬
‫‪S/PDIF - more commonly known as Sony Philips Digital InterFace‬‬

‫‪BMC-biphase mark code‬‬

‫בתקן זה נעשה שימוש בקוד דו‪-‬מופעי )‪ (biphase‬המקודד מידע זורם בינארי‪ .‬כל ביט של‬
‫המידע הראשוני מייצג שתי רמות אשר יחד מייצגות ביט בודד‪ .‬כל כל רמה לוגית "‪ "1‬במבוא‬
‫מיוצגת על ידי שני ביטים שונים ‪ 10‬או ‪ .01‬כניסה לוגית ‪ 0‬מיוצגת על ידי שני ביטים זהים ‪00‬‬
‫או ‪ 11‬במוצא‪.‬‬
‫‪36‬‬

37

38

‫דוגמה – ממיר ‪APEX‬‬
‫תכונות‪:‬‬
‫• תומך ‪EPG‬‬
‫• רשימת ערוצים ועריכת תוכניות‬
‫• בקרת הורים‬
‫• טיימר לתחילת תוכנית‬
‫• בחירת שפת הכתוביות‬
‫• השהיית תיאום שפתיים (במילישניות)‬
‫• הגדרת מדיית ה‪(MP3, JPEG….) USB -‬‬
‫• קביעת זמני הקלטה על מדיית ה‪USB -‬‬
‫• ועוד‪.....‬‬

‫‪39‬‬

APEX ‫ממיר‬

40

APEX ‫ממיר‬

41

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪42‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪43‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪44‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪45‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪46‬‬

:‫הסבר‬
BER – Bit Error Rate
PV BER – Post VITARBI Bit Error Rate
NM – Noise Margin
MER – Modulation Error Rate
CSI – Channel Status Information
Cell – identify code of the transmitting operator
CFO – carrier Frequency offset
PWR index – signal level status
RU – Read Solomon Uncorrect, uncorrected errors.

47

‫סופ ללא פ סופית כי אין סוף ללימוד ולחומר‬

‫‪48‬‬

OFDM
)‫ שימוש בערוצי שידור אורתוגונליים שונים (בתדרי גל נושא‬
.‫להעברת המידע‬
LPF
cos( 2  f 1 t )

LPF
cos( 2  f 2 t )

cos( 2  f 2 t )

MULTIPLEX

DEMULTIPLEX

data

cos( 2  f 1 t )

data

LPF
cos( 2  f N t )

cos( 2  f N t )
49

‫תדרים אורתוגונליים‬
‫‪ ‬המשדר מקבל את המידע לשידור ומחלק את ערוץ השידור למספר‬
‫תדרים בלתי תלויים‪.‬‬

‫‪50‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪2‬‬

‫‪51‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪3‬‬
‫‪ ‬כך לא ניתן לחסום את כל המידע שעובר ממשתמש אחד לשני‬

‫‪52‬‬

‫שידור וידאו כף יד דיגיטאלי והתמודדות‬
‫מול בעיות ייחודיות – בשתי השיטות‬
‫‪ DVB-T ‬שידור וידאו למטרות נייחות‬
‫‪ DVB-H ‬שידור וידאו למטרות ניידות (כף יד)‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬

‫‪53‬‬

‫יש צורך לחסוך באנרגיה‬
‫סנכרון מעבר בין תחנות שידור‬
‫שימוש בדחיסה חזקה ‪ H264‬ולא ב ‪mpeg- 2‬‬
‫אפקט דופלר‬

Multi Path ‫בעיית‬
P at h 2

B uilding
D i r ect P at h

P at h 3

M ob i l e
R ecep t i on

B ase St at i on

54

Guard Interval Tg -"‫"שמירת מרחק‬
Tg

OFDM symbol(1/f0)

Tg
Copy signal
 By adding the Guard Interval (GI) Period, Inter symbol

interference (ISI) can be avoided, while keeping orthogonality

Tg OFDM symbol (1/f0)
Direct
Delayed
Sampling Period
55

‫השהיה ותזוזת תדר ב ‪. OFDM‬ו‪CDMA -‬‬
‫‪OFDM ‬‬
‫‪ ‬בעיית ‪ Multi-path‬נפתרת ע"י ‪GI‬‬
‫‪ ‬רגיש לשינויי תדרים שמירה על הפרדת תדרים‬
‫‪CDMA ‬‬
‫‪ ‬כמעט ואין השפעה על הקודים ב ‪Multi-path‬‬
‫‪ ‬אפקט דופלר לא משפיע מאחר ואין לו תלות בתדר‬

‫‪56‬‬

‫מיזוג שיטות הקידוד‬
‫‪ ‬ניתן לשלב בין שתי השיטות וכך כל תדר בקידוד ה ‪OFDM‬‬
‫יוכפל בקוד ה‪CDMA-‬‬
‫‪Multi-carrier code division multiple access (MC- ‬‬
‫)‪CDMA‬‬

‫‪57‬‬

‫סיכום‬
‫‪ ‬הוצגו שיטות קידוד שונות לשידור‪ CDMA :‬ו‪OFDM‬‬
‫‪ ‬לכל שיטה יש את הייחודיות שלה אך ניתן עדיין לשלבם ביחד‬
‫במספר אפליקציות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמד יישום של השיטות לצורך העברת וידאו דיגיטלי למערכות‬
‫ניידות בשתי השיטות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמדה החסינות של שתי השיטות לתופעות ה ‪,Multi Path‬‬
‫ואפקט דופלר‬

References 1
Faria, G.; Henriksson, J.A.; Stare, E.; Talmola, P., "DVB-H:
Digital Broadcast Services to Handheld Devices,"
Proceedings of the IEEE , vol.94, no.1, pp.194-209, Jan.
2006
2. Fire Tom Wada Professor, Information Engineering, Univ.
of the Ryukyus Chief Scientist at Magna Design Net, Inc
[email protected] http://www.ie.uryukyu.ac.jp/~wada/
1.

3. “Ofdm and cdma” Dr.S.Srikanth AU-KBC Research

Centre Anna University Chennai
59

References 2
4. http://en.wikipedia.org/wiki/Code_division_multipl

e_access
5. http://en.wikipedia.org/wiki/OFDM


Slide 10

‫שדורי טלוויזיה‬
‫ספרתיים קרקעיים‬

‫אינגר משה ‪4Z1PF‬‬
‫‪2009‬‬
‫ספטמבר‬
‫‪1‬‬

‫שדורי טלוויזיה ספרתיים קרקעיים – למה?‬
‫‪ ‬יציבות באיכות התמונה‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של הספקטרום יחסית לשידור האנלוגי (פי ‪ 4‬עד ‪)6‬‬
‫‪ ‬זול יותר יחסית לשידורי כבלים‪ ,‬שידורים אנלוגיים ושידורי לווינים‪.‬‬
‫‪ ‬פשוט וזול (ממיר ספרתי ואנטנה קטנה) לעומת קליטה מלווין‪.‬‬
‫‪ ‬יישומים חדשים אפשריים בשידורים הדיגיטלים בלבד‪:‬‬
‫‪ ‬אינטראקטיביות‬
‫‪HDTV ‬‬
‫‪ ‬טלוויזיה ניידת‬
‫‪ ‬לוח שידורים אלקטרוני‬

‫‪2‬‬

‫רשתות של תדר בודד‬
‫‪ ‬שידורי טלוויזיה ספרתיים עושים שימוש בשיטת ‪ COFDM‬שמאפשרת עבודה של רשת‬
‫משדרים על תדר בודד‪.‬‬
‫‪ ‬תדר בודד עבור כל המשדרים שמאפשרים כיסוי שטח גדול‪.‬‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של תדרי שידור – שימוש בתדרים חוזרים‬
‫‪ ‬מאפשר טופולוגיות רשת טובות יותר יחסית לשידור אנלוגי‪.‬‬
‫‪‬דרישות מ‪(Single Frequency Networks) SFN-‬‬
‫‪‬כל משדר חייב לשדר‬
‫‪‬על אותו התדר‬
‫‪‬באותו הזמן‬
‫‪‬באותו קצב שידור‬
‫‪ ‬כל המשדרים חייבים להיות מסונכרנים בתדר ובזמן (‪)GPS‬‬
‫‪ ‬בחירת זמן מרווח הביטחון יקבע את המרחק המרבי שבין שני משדרים‪.‬‬

‫‪3‬‬

‫מושגים‬
‫‪ ‬אות אנלוגי‬
‫‪ ‬אות ספרתי (דיגיטלי)‬
‫‪ ‬ביט ‪bite‬‬
‫‪ ‬בית ‪Byte‬‬
‫‪ ‬אות ספרתי מרובה רמות‬

‫‪4‬‬

Asynchronous Digital Subscriber Line

5

‫מה זה ‪? ADSL‬‬

‫( ‪.)Asynchronous Digital Subscriber Line‬‬

‫טכנולוגיית ‪ ADSL‬משתמשת ברוחב פס של ‪ 1.1MHz‬המחולק לשלושה נתחים באמצעות‬
‫מסננים‪ .‬הנתח האחד מ‪ 0KHz -‬עד ‪ ,4KHz‬משמש את ערוץ הטלפוניה‪ .‬הנתח השני מ‪-‬‬
‫‪ 20KHz‬עד ‪ 160KHz‬משמש עבור ה‪ upstream-‬והנתח הגדול ביותר –‪ 240 KHz‬עד‬
‫‪ ,1.1MHz‬משמש עבור ה‪.downstream -‬‬

‫‪6‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫על מנת לקבל ניחות מזערי ודיוק מרבי‪ ,‬ממוצע המתח על הקו צריך לשאוף לאפס וכך ניתן להשיג‬
‫את הקצב הנדרש‪ .‬כדי לעמוד בדרישות אלה‪ ,‬משתמשים בשיטת קידוד‬
‫‪ .)Quadrature Amplitude Modulation) QAM‬שיטה המקודדת קבוצות של שלוש סיביות‬
‫ומייצגת אותם בגל סינוס ברמת מתח ובתזוזת מופע‪.‬‬

‫‪7‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫האפנון השימושי הוא מסוג "ריבוי תדרים" ‪(Discrete Multiton) DMT‬‬
‫הערוץ היורד )‪ (downstream‬מחולק ל‪ 256 -‬תדרי נושא )‪ (tones‬כל אחד‬
‫ברוחב פס של ‪4KHz‬‬
‫הערוץ העולה )‪ (upstream‬מחולק ל‪ 32 -‬תת נושאים‪.‬‬
‫נושא ‪ 64‬מאופנן מידע קבוע המשמש לבקרת הרזולוציה של זמן הדגימה‬
‫במקלט‪.‬‬

‫‪8‬‬

9

Standard vs. High-definition
Standard vs. Highdefinition
Wondering what the difference
is between standard and high
definition? Standard definition
(SD) uses 625 lines of pixels
from top to bottom. High
definition (HD) uses up to 1125
lines. Not all of these lines are
visible on the screen, but
they're included as part of the
signal .

10

‫‪Standard vs. High-definition‬‬
‫)‪HDTV )high-definition television‬‬
‫)‪DTV )digital television‬‬

‫‪ DTV‬משודר בתחום ה‪ UHF -‬ברוחב פס של ‪ 8MHz‬כמו שידורי הטלוויזיה‬
‫האנלוגיים‪.‬‬
‫יתרונות ‪DTV‬‬
‫• תומך ברזולוציה גבוהה יותר‪.‬‬

‫• ניתן לשדר את התמונה בסריקה שלובה ‪ interlaced‬או סריקה מלאה‬
‫‪.progressive‬‬
‫• תחנת השידור יכולה לשדר על אותו ספקטרום מספר תוכניות שונות בו‪-‬‬
‫זמנית‪.‬‬
‫• ניתן להוסיף לשידור חומר אינטראקטיבי ו‪/‬או חומר אחר‪ ,‬כמו מידע‬
‫מהאינטרנט‪.‬‬
‫• תומך בשידורי ‪.HDTV‬‬
‫‪11‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫• קיימים ‪ 18‬תקנים לשידורי טלוויזיה דיגיטאלית‪.‬‬
‫• יחס ממדים ‪ 4:3‬באנלוגי‪ 16:9 ,‬בדיגיטלי‪.‬‬
‫• הרזולוציה הנמוכה ביותר היא כמו הרזולוציה של הטלוויזיה האנלוגית‬
‫‪ 576X720‬פיקסלים‪.‬‬
‫• הרזולוציה המרבית היא של ‪ 1080X1920 HDTV‬פיקסלים‪.‬‬
‫• מספר תמונות משודרות בשנייה מוגדרות על ידי האותיות "‪ "i‬עבור ‪interlaced‬‬
‫ו ‪ "p" -‬עבור ‪progressive‬‬

‫• ב – ‪ DTV‬מספר התמונות משתנה בין ‪ 60P‬ל‪20P -‬‬

‫‪12‬‬

‫‪HDTV‬‬

‫תקן ‪ "1080i" HDTV‬אומר שהרזולוציה היא ‪ 1080X1920‬פיקסלים‪ ,‬סריקה‬
‫שלובה‪ 60 ,‬תמונות בשנייה‪.‬‬
‫הערה‪ :‬הטבלה מתאימה לתקן האמריקאי‬
‫‪13‬‬

‫‪.‬‬

‫תקנים‬
‫‪MPEG-2‬‬
‫‪ DTV‬מקודד את המידע ב – ‪ .MPEG-2‬מקודד שימושי ברוב מכשירי ה‪.DVD -‬‬
‫מקודד זה מקטין את נפח המידע ביחס של ‪ .55:1‬הוא מעלים חלק גדול מהמידע‬
‫שעין האדם לא יכולה להבחין‪.‬‬
‫בתקן זה משדרים את השוני בין תמונה לתמונה בבלוקים של ‪ 16X16‬פיקסלים‪.‬‬
‫‪.‬‬
‫‪H.264 / MPEG-4‬‬
‫‪ H.264‬הוא תקן מתקדם לדחיסת וידאו‪ .‬התקן זהה לחלק ‪ 10‬של התקן ‪MPEG-‬‬
‫‪4‬של ‪ ISO‬וידוע גם בשם "קידוד וידאו מתקדם" – ‪AVC‬‬
‫‪ H.264/AVC‬מאופיין על ידי מספר תכונות חדשות המאפשרות לו לדחוס וידאו‬
‫ביעילות רבה יותר מאשר מקודדים אחרים‪.‬‬
‫ביצוע "פיצוי תנועה על סמך בלוק בגודל משתנה" עם בלוקים בגדלים ‪16X16‬ועד‬
‫‪ 4X4‬המאפשר חלוקה מדויקת של אזורים נעים‪ .‬חלוקה רבה מדי לתת‪-‬בלוקים‬
‫עלולה להוביל לשליחת מידע מיותר‪ ,‬שכן המקודד נדרש לציין מספר גדול יותר של‬
‫בלוקים‪ ,‬ולכן מתמקדים מקודדי ‪ H.264‬בבעיית הבחירה של החלוקה‬
‫האופטימאלית של בלוק ‪.16X16‬‬
‫‪14‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫לכול תחנת שידור מוקצה ערוץ שידור אחד‪.‬‬
‫ניתן לחלק את הערוץ לתת‪-‬ערוצים ‪sub-channels‬‬

‫כל ערוץ יכול לשדר ‪19.39 Mbps‬של מידע דיגיטלי‪.‬‬
‫תחנת השידור יכולה לחלק תעבורה זו במספר אפשרויות‪ ,‬לדוגמה‪:‬‬
‫ערוץ אחד של ‪19.39 Mbps‬‬
‫ארבעה תת‪-‬ערוצים של ‪4.85 Mbps‬‬

‫ניתן לשדר תוכניות באיכות נמוכה כמו חדשות‪ ,‬אך לאחד את הערוצים לאיכות‬
‫גבוהה יותר עבור תוכנית טבע כלשהי‪.‬‬
‫נערכים ניסויים לשדר מידע דיגיטלי ב‪ .1- 2Mbps -‬מידע זה יכול לכלול דפי‬
‫אינטרנט או מידע דיגיטלי אחר‪.‬‬

‫‪15‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫הבסיס לתקני ‪ HDTV‬הוא של ‪. (Advanced Television Standards Committee) ATSC‬עבור‬
‫‪ HDTV‬קיימים שני פורמטים‪ P720 :‬ו‪.i1080 -‬‬
‫מדובר בתקנים אמריקאים אשר משודרים ב‪ 60Hz -‬ואשר שניהם רחבי מסך (כלומר ביחס מסך‬
‫‪.)16:9‬‬
‫‪ P720‬הוא תקן פרוגרסיבי (כלומר‪ ,‬משודרות שורות ברצף) אשר כולל ‪ 720‬שורות של ‪1280‬‬
‫פיקסלים בכל שורה‪.‬‬
‫‪ i1080‬הוא תקן ‪( INTERLACED‬כלומר‪ ,‬משדר את כל השורות הזוגיות ואחריהן את השורות האי‬
‫זוגיות וחוזר חלילה) אשר כולל ‪ 1080‬שורות של ‪ 1920‬פיקסלים בכל אחת‪.‬‬
‫התקנים הללו יועדו לשוק האמריקאי‪ ,‬ולכן הוגדרו ב‪ 60Hz-‬בלבד‪ .‬לאחר מספר שנים‪ ,‬אירופה‬
‫התעוררה והגדירה גם לעצמה כמה תקנים‪:‬‬
‫‪ P576 - PAL PROGRESSIVE‬אשר משודר במסך רחב או רגיל (‪)4:3‬‬
‫‪ - P50720‬תקן זהה לתקן האמריקאי פרט לכך שהוא משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪( i501080‬לעתים מכונה גם ‪ - )i251080‬גם הוא תקן זהה לאמריקאי אך משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪16‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫‪HD READY‬‬
‫לגבי רזולוציה‪ ,‬המסך חייב לתמוך בלפחות ‪ 720‬שורות עבור מצב ‪.16:9‬‬
‫התנאים‪:‬‬
‫‪ .1‬כל סוג מסך או אלמנט תצוגה אשר יש לו ‪ 720‬שורות פיזיות (דיסקרטיות) במצב יחס רחב‪.‬‬
‫‪ .2‬על המסך לתמוך בכניסות ‪ HDTV‬דרך הכניסות הבאות‪:‬‬
‫‪ YPBPR‬אנלוגי‬
‫‪ DVI‬או ‪HDMI‬‬
‫‪ .3‬בכל הכניסות הללו‪ ,‬המסך חייב לתמוך בתקנים הבאים‪:‬‬
‫‪ 1280‬על ‪ 720‬פרוגרסיבי ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ 1920‬על ‪ 1080‬שזור ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ .4‬על חיבורי ה‪ DVI-‬וה‪ HDMI-‬לתמוך בהצפנת ‪.HDCP‬‬
‫‪17‬‬

18

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫הגדרה‪ :‬שני גלים נושאים‪ ,‬באותו התדר נמצאים ב‪ 90 -‬מעלות האחד ביחס לשני‬
‫(ניצבים)‪ .‬ניתן לראות זאת כשווה ערך‪ ,‬לגל נושא יחיד המאופנן מופע ואמפליטודה‪.‬‬

‫תמונת ווקטור‪-‬סקופ של אפנון‬
‫מידע הצבע במשדרי טלוויזיה‬

‫‪19‬‬

‫ אפנון ניצב‬QAM - Quadrature Amplitude Modulation
‫ כל סימבול‬16QAM -‫דוגמה ל‬
‫ ביטים‬4 ‫מיצג‬
I - In phase

Q – Quadrature

‫בתקשורת ספרתית נהוג לעבוד‬
QAM16 64 128 256 -‫ב‬

20

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫דוגמאות ל – ‪ 8QAM‬במבנה מעגלי ומלבני‬
‫הבחירה למבנה הרצוי נקבע על ידי השיקולים‪:‬‬
‫‪ .1‬ההספק הממוצע המשודר‬
‫‪ .2‬מורכבות מעגלי השידור והקליטה‬
‫‪ .3‬חסינות לרעש‬
‫‪BER (Bit Error Rate) .4‬‬
‫‪ .5‬התאבכות בין גלי הנושא השונים‪.‬‬

‫‪21‬‬

22

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫)‪ Orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM‬זהה עקרונית ל‪-‬‬
‫)‪ Coded OFDM (COFDM‬ול‪.Discrete multi-tone modulation (DMT) -‬‬
‫בכל המקרים מדובר על ריבוב בחלוקת תדר ‪frequency-division multiplexing‬‬
‫)‪ .(FDM‬מספר רב של תדרי תת נושא ניצבים‪ ,‬הקרובים זה לזה‪ ,‬נושאים את‬
‫המידע‪ .‬המידע מחולק למספר ערוצים מקבילים‪ ,‬כאשר כל ערוץ מאופנן על תדר‬
‫תת‪-‬נושא אחר‪.‬‬
‫האפנון יכול להיות כל אפנון שכיח כמו ‪ QAM‬או ‪ .PSK‬המידע המאופנן נשלח‬
‫בקצב נמוך אך בגלל המספר הרב של התתי‪-‬נושא זה שווה ערך לשידור‬
‫קונבנציונלי של אפנון נושא אחד באותו רוחב פס ובמהירות העברת מידע גבוהה‪.‬‬

‫‪23‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫מרווח ביטחון (שומר מרווח) ‪Guard interval‬‬
‫מטרת מרווח הביטחון הוא לשפר את חסינות ההשהיה בהתפשטות הגלים‪ ,‬הדהוד והחזרים‬
‫מגופים שונים כמו הר או בית‪ .‬נתונים ספרתיים מאוד רגישים לתופעות אלו ‪.‬‬
‫ב‪ COFDM -‬בתחילת כל סימבול קיים "מרווח ביטחון"‪ .‬כל עוד ה"הד" נופל בתחום מרווח זה‪.‬‬
‫הוא לא יהיה מושפע ביכולת המקלט לפענח את המידע הרצוי משום שהמידע יופיע אחרי זמן‬
‫"מרווח הביטחון"‬
‫ככול שמרווח הביטחון יהיה גדול יותר ניתן יהיה לטפל במרחק הדהוד גדול יותר‪ .‬אבל הגדלת‬
‫המרווח מוריד את נצילות ערוץ השידור‪ .‬לדוגמה בשידור ‪ DVB-T‬ארבע מרווחי ביטחון‬
‫שימושיים (ניתנים כשבר מזמן המחזור של הסימבול) ‪1/32 ; 1/16 ; 1/8 ; 1/4‬‬
‫‪ 1/32‬נותן הגנה מזערית אבל העברת מידע מהירה ביותר‪ 1/4 .‬מאפשר הגנה טובה ביותר‬
‫אבל נצילות ערוץ שידור נמוכה‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫דוגמה‪:‬‬
‫אם נשדר מיליון סימבולים לשנייה על ערוץ תקשורת באפנון של נושא בודד אזי זמן שידור‬
‫סימבול יהיה מיקרו‪-‬שנייה‪ .‬במצב זה נצטרך להתמודד עם סנכרון בתדר גבוה ועם התאבכויות‬
‫ממסלולים שונים )‪.(multipath interference‬‬
‫אם אותם מיליון סימבולים לשנייה יחולקו לאלף תת‪-‬ערוצים אז זמן המחזור של כל סימבול יכול‬
‫להיות ארוך פי ‪ 1000‬ז"א מילישנייה אחת (במקום מיקרו‪-‬שנייה)‪ .‬אם נוסיף "מרווח ביטחון"‬
‫בערך של ‪ 1/8‬סימבול אשר יוכנס בתחילת שידור של כל סימבול‪ ,‬אזי נוכל להתגבר על בעיית‬
‫ההתאבכות‪ .‬זמן "מרווח הביטחון" יהיה ‪ 125‬מיקרו‪-‬שניות שמייצג הפרש מרבי של ‪37.5‬‬
‫קילומטר בין אות ישיר לאות מוחזר כהד מגוף כלשהו‪.‬‬

‫‪25‬‬

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Example of applications
Cable
ADSL and VDSL broadband access via POTS copper wiring.
Power line communication (PLC).
Multimedia over Coax Alliance (MoCA) home networking.
ITU-T G.hn, a standard which provides high-speed local area networking over existing home wiring (power lines,
phone lines and coaxial cables)
Wireless
The wireless LAN radio interfaces IEEE 802.11a, g, n and HIPERLAN/2.
The digital radio systems DAB/EUREKA 147, DAB+, Digital Radio Mondiale, HD Radio, T-DMB and ISDBTSB.
The terrestrial digital TV system DVB-T.
The terrestrial mobile TV systems DVB-H, T-DMB, ISDB-T and MediaFLO forward link.
The cellular communication systems Flash-OFDM
The mobile broadband 3GPP Long Term Evolution air interface named High Speed OFDM Packet Access
(HSOPA)
The Wireless MAN / Fixed broadband wireless access (BWA) standard IEEE 802.16 (or WiMAX).
The Mobile Broadband Wireless Access (MBWA) standards IEEE 802.20, IEEE 802.16e (Mobile WiMAX) and
WiBro.
The wireless Personal Area Network (PAN) Ultra wideband (UWB) IEEE 802.15.3a implementation suggested by
WiMedia Alliance.
26

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Transmitter
An OFDM carrier signal is the sum of a number of orthogonal sub-carriers, with baseband data on each sub-carrier
being independently modulated commonly using some type of quadrature amplitude modulation (QAM) or phaseshift keying (PSK). This composite baseband signal is typically used to modulate a main RF carrier.

s[n] is a serial stream of binary digits. By inverse multiplexing, these are first demultiplexed into N parallel
streams, and each one mapped to a (possibly complex) symbol stream using some modulation constellation
(QAM, PSK, etc.). Note that the constellations may be different, so some streams may carry a higher bit-rate than
others.
An inverse FFT is computed on each set of symbols, giving a set of complex time-domain samples. These
samples are then quadrature-mixed to passband in the standard way. The real and imaginary components are first
converted to the analogue domain using digital-to-analogue converters (DACs); the analogue signals are then
used to modulate cosine and sine waves at the carrier frequency, fc, respectively. These signals are then summed
to give the transmission signal, s(t).
27

28

‫)‪DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial‬‬
‫‪ DVB-T‬הינו תקן שתוקן על ידי איגוד ‪ DVB‬לשידורי טלוויזיה‬
‫קרקעיים‪ .‬השידורים הראשוניים נערכו בבריטניה בשנת ‪.1997‬‬
‫המערכת משדרת אות ספרתי מכווץ של שמע‪ ,‬וידאו ונתונים‬
‫נוספים בשיטת ‪ MPEG‬ובשימוש באפנון ‪.COFDM‬‬
‫תכונות בסיסיות‪:‬‬
‫‪ .1‬שלש אפשרויות לאפנון )‪(QPSK, 16QAM, 64QAM‬‬
‫‪ FEC (forward error correction) .2‬חמש אפשרויות לתיקון שגיאות המבוססות על קידוד‬
‫קונבולוציה וקידוד רייד סולומון ביחסים של ‪ 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8‬בהתאם לדרישות‬
‫המערכת‪.‬‬
‫‪ .3‬ארבע אפשרויות למרווחי ביטחון ‪.1/4 1/8 1/16 1/32‬‬
‫‪ .4‬רוחב פס של ערוץ שידור ‪ 7 ,6‬או ‪8MHz‬‬
‫‪ .5‬תדר תמונות ‪ 50‬או ‪ 60‬הרץ‪.‬‬

‫‪29‬‬

DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial)

30

31

32

:‫הסבר‬
Video – SD – MPEG – 4 PART 10 H.264
SD-Standard Definition

Audio .HE .AAC + V2 & Dolby Pulse
HE-High Efficincy
AAC-Advanced Audio Coding ‫סוג של קודק‬
Pulse -- Plus

MPEG 2 – TS
TS – Transport Stream

‫ מבוסס על‬Dolby Digital Plus
‫ שמאפשר‬AC-3 ‫מערכת קודקים של‬
‫ ותומך‬6.144 Mbit/s ‫שידור בקצב עד‬
‫ הוא אינו‬.13.1 ‫במספר ערוצים עד‬
.AC-3 ‫תואם אחורנית עם‬
‫ הוא פורמט לשידור תקן‬MPEG-2TS
‫) אשר מרובב עם‬4 ‫או‬1,2( MPEG
‫ שימושי כמידע זורם‬.‫מידע נוסף‬
‫ רשתות כולל‬,‫בטלוויזיה ספרתית‬
.‫אינטרנט‬

Three (3) SFN Network ‫סוג של טופולוגית המשדרים‬
SFN - Single Frequency Networks
33

34

:‫הסבר‬
EIT – based EPG & 7 day EPG
EIT – Event Information Table
EPG – Electronic Program Guide
HDMI – 1.3 output
HDMI - High-Definition Multimedia Interface

S/PDIF - Sony/Philips Digital Interconnect Format (more commonly

known as Sony Philips Digital InterFace)
‫ דרך מוליך אופטי או כבל‬,‫ מגדיר את השכבה הפיזית של חיבור מידע שמע בין התקנים שונים‬S/PDIF
.‫ עם שינויים קלים ודרישות זולות יותר מבחינת החומרה‬AES/EBU ‫ תקן זה מבוסס על תקן‬.‫קואקסילי‬
35

‫הסבר‪:‬‬
‫‪S/PDIF - more commonly known as Sony Philips Digital InterFace‬‬

‫‪BMC-biphase mark code‬‬

‫בתקן זה נעשה שימוש בקוד דו‪-‬מופעי )‪ (biphase‬המקודד מידע זורם בינארי‪ .‬כל ביט של‬
‫המידע הראשוני מייצג שתי רמות אשר יחד מייצגות ביט בודד‪ .‬כל כל רמה לוגית "‪ "1‬במבוא‬
‫מיוצגת על ידי שני ביטים שונים ‪ 10‬או ‪ .01‬כניסה לוגית ‪ 0‬מיוצגת על ידי שני ביטים זהים ‪00‬‬
‫או ‪ 11‬במוצא‪.‬‬
‫‪36‬‬

37

38

‫דוגמה – ממיר ‪APEX‬‬
‫תכונות‪:‬‬
‫• תומך ‪EPG‬‬
‫• רשימת ערוצים ועריכת תוכניות‬
‫• בקרת הורים‬
‫• טיימר לתחילת תוכנית‬
‫• בחירת שפת הכתוביות‬
‫• השהיית תיאום שפתיים (במילישניות)‬
‫• הגדרת מדיית ה‪(MP3, JPEG….) USB -‬‬
‫• קביעת זמני הקלטה על מדיית ה‪USB -‬‬
‫• ועוד‪.....‬‬

‫‪39‬‬

APEX ‫ממיר‬

40

APEX ‫ממיר‬

41

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪42‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪43‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪44‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪45‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪46‬‬

:‫הסבר‬
BER – Bit Error Rate
PV BER – Post VITARBI Bit Error Rate
NM – Noise Margin
MER – Modulation Error Rate
CSI – Channel Status Information
Cell – identify code of the transmitting operator
CFO – carrier Frequency offset
PWR index – signal level status
RU – Read Solomon Uncorrect, uncorrected errors.

47

‫סופ ללא פ סופית כי אין סוף ללימוד ולחומר‬

‫‪48‬‬

OFDM
)‫ שימוש בערוצי שידור אורתוגונליים שונים (בתדרי גל נושא‬
.‫להעברת המידע‬
LPF
cos( 2  f 1 t )

LPF
cos( 2  f 2 t )

cos( 2  f 2 t )

MULTIPLEX

DEMULTIPLEX

data

cos( 2  f 1 t )

data

LPF
cos( 2  f N t )

cos( 2  f N t )
49

‫תדרים אורתוגונליים‬
‫‪ ‬המשדר מקבל את המידע לשידור ומחלק את ערוץ השידור למספר‬
‫תדרים בלתי תלויים‪.‬‬

‫‪50‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪2‬‬

‫‪51‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪3‬‬
‫‪ ‬כך לא ניתן לחסום את כל המידע שעובר ממשתמש אחד לשני‬

‫‪52‬‬

‫שידור וידאו כף יד דיגיטאלי והתמודדות‬
‫מול בעיות ייחודיות – בשתי השיטות‬
‫‪ DVB-T ‬שידור וידאו למטרות נייחות‬
‫‪ DVB-H ‬שידור וידאו למטרות ניידות (כף יד)‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬

‫‪53‬‬

‫יש צורך לחסוך באנרגיה‬
‫סנכרון מעבר בין תחנות שידור‬
‫שימוש בדחיסה חזקה ‪ H264‬ולא ב ‪mpeg- 2‬‬
‫אפקט דופלר‬

Multi Path ‫בעיית‬
P at h 2

B uilding
D i r ect P at h

P at h 3

M ob i l e
R ecep t i on

B ase St at i on

54

Guard Interval Tg -"‫"שמירת מרחק‬
Tg

OFDM symbol(1/f0)

Tg
Copy signal
 By adding the Guard Interval (GI) Period, Inter symbol

interference (ISI) can be avoided, while keeping orthogonality

Tg OFDM symbol (1/f0)
Direct
Delayed
Sampling Period
55

‫השהיה ותזוזת תדר ב ‪. OFDM‬ו‪CDMA -‬‬
‫‪OFDM ‬‬
‫‪ ‬בעיית ‪ Multi-path‬נפתרת ע"י ‪GI‬‬
‫‪ ‬רגיש לשינויי תדרים שמירה על הפרדת תדרים‬
‫‪CDMA ‬‬
‫‪ ‬כמעט ואין השפעה על הקודים ב ‪Multi-path‬‬
‫‪ ‬אפקט דופלר לא משפיע מאחר ואין לו תלות בתדר‬

‫‪56‬‬

‫מיזוג שיטות הקידוד‬
‫‪ ‬ניתן לשלב בין שתי השיטות וכך כל תדר בקידוד ה ‪OFDM‬‬
‫יוכפל בקוד ה‪CDMA-‬‬
‫‪Multi-carrier code division multiple access (MC- ‬‬
‫)‪CDMA‬‬

‫‪57‬‬

‫סיכום‬
‫‪ ‬הוצגו שיטות קידוד שונות לשידור‪ CDMA :‬ו‪OFDM‬‬
‫‪ ‬לכל שיטה יש את הייחודיות שלה אך ניתן עדיין לשלבם ביחד‬
‫במספר אפליקציות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמד יישום של השיטות לצורך העברת וידאו דיגיטלי למערכות‬
‫ניידות בשתי השיטות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמדה החסינות של שתי השיטות לתופעות ה ‪,Multi Path‬‬
‫ואפקט דופלר‬

References 1
Faria, G.; Henriksson, J.A.; Stare, E.; Talmola, P., "DVB-H:
Digital Broadcast Services to Handheld Devices,"
Proceedings of the IEEE , vol.94, no.1, pp.194-209, Jan.
2006
2. Fire Tom Wada Professor, Information Engineering, Univ.
of the Ryukyus Chief Scientist at Magna Design Net, Inc
[email protected] http://www.ie.uryukyu.ac.jp/~wada/
1.

3. “Ofdm and cdma” Dr.S.Srikanth AU-KBC Research

Centre Anna University Chennai
59

References 2
4. http://en.wikipedia.org/wiki/Code_division_multipl

e_access
5. http://en.wikipedia.org/wiki/OFDM


Slide 11

‫שדורי טלוויזיה‬
‫ספרתיים קרקעיים‬

‫אינגר משה ‪4Z1PF‬‬
‫‪2009‬‬
‫ספטמבר‬
‫‪1‬‬

‫שדורי טלוויזיה ספרתיים קרקעיים – למה?‬
‫‪ ‬יציבות באיכות התמונה‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של הספקטרום יחסית לשידור האנלוגי (פי ‪ 4‬עד ‪)6‬‬
‫‪ ‬זול יותר יחסית לשידורי כבלים‪ ,‬שידורים אנלוגיים ושידורי לווינים‪.‬‬
‫‪ ‬פשוט וזול (ממיר ספרתי ואנטנה קטנה) לעומת קליטה מלווין‪.‬‬
‫‪ ‬יישומים חדשים אפשריים בשידורים הדיגיטלים בלבד‪:‬‬
‫‪ ‬אינטראקטיביות‬
‫‪HDTV ‬‬
‫‪ ‬טלוויזיה ניידת‬
‫‪ ‬לוח שידורים אלקטרוני‬

‫‪2‬‬

‫רשתות של תדר בודד‬
‫‪ ‬שידורי טלוויזיה ספרתיים עושים שימוש בשיטת ‪ COFDM‬שמאפשרת עבודה של רשת‬
‫משדרים על תדר בודד‪.‬‬
‫‪ ‬תדר בודד עבור כל המשדרים שמאפשרים כיסוי שטח גדול‪.‬‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של תדרי שידור – שימוש בתדרים חוזרים‬
‫‪ ‬מאפשר טופולוגיות רשת טובות יותר יחסית לשידור אנלוגי‪.‬‬
‫‪‬דרישות מ‪(Single Frequency Networks) SFN-‬‬
‫‪‬כל משדר חייב לשדר‬
‫‪‬על אותו התדר‬
‫‪‬באותו הזמן‬
‫‪‬באותו קצב שידור‬
‫‪ ‬כל המשדרים חייבים להיות מסונכרנים בתדר ובזמן (‪)GPS‬‬
‫‪ ‬בחירת זמן מרווח הביטחון יקבע את המרחק המרבי שבין שני משדרים‪.‬‬

‫‪3‬‬

‫מושגים‬
‫‪ ‬אות אנלוגי‬
‫‪ ‬אות ספרתי (דיגיטלי)‬
‫‪ ‬ביט ‪bite‬‬
‫‪ ‬בית ‪Byte‬‬
‫‪ ‬אות ספרתי מרובה רמות‬

‫‪4‬‬

Asynchronous Digital Subscriber Line

5

‫מה זה ‪? ADSL‬‬

‫( ‪.)Asynchronous Digital Subscriber Line‬‬

‫טכנולוגיית ‪ ADSL‬משתמשת ברוחב פס של ‪ 1.1MHz‬המחולק לשלושה נתחים באמצעות‬
‫מסננים‪ .‬הנתח האחד מ‪ 0KHz -‬עד ‪ ,4KHz‬משמש את ערוץ הטלפוניה‪ .‬הנתח השני מ‪-‬‬
‫‪ 20KHz‬עד ‪ 160KHz‬משמש עבור ה‪ upstream-‬והנתח הגדול ביותר –‪ 240 KHz‬עד‬
‫‪ ,1.1MHz‬משמש עבור ה‪.downstream -‬‬

‫‪6‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫על מנת לקבל ניחות מזערי ודיוק מרבי‪ ,‬ממוצע המתח על הקו צריך לשאוף לאפס וכך ניתן להשיג‬
‫את הקצב הנדרש‪ .‬כדי לעמוד בדרישות אלה‪ ,‬משתמשים בשיטת קידוד‬
‫‪ .)Quadrature Amplitude Modulation) QAM‬שיטה המקודדת קבוצות של שלוש סיביות‬
‫ומייצגת אותם בגל סינוס ברמת מתח ובתזוזת מופע‪.‬‬

‫‪7‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫האפנון השימושי הוא מסוג "ריבוי תדרים" ‪(Discrete Multiton) DMT‬‬
‫הערוץ היורד )‪ (downstream‬מחולק ל‪ 256 -‬תדרי נושא )‪ (tones‬כל אחד‬
‫ברוחב פס של ‪4KHz‬‬
‫הערוץ העולה )‪ (upstream‬מחולק ל‪ 32 -‬תת נושאים‪.‬‬
‫נושא ‪ 64‬מאופנן מידע קבוע המשמש לבקרת הרזולוציה של זמן הדגימה‬
‫במקלט‪.‬‬

‫‪8‬‬

9

Standard vs. High-definition
Standard vs. Highdefinition
Wondering what the difference
is between standard and high
definition? Standard definition
(SD) uses 625 lines of pixels
from top to bottom. High
definition (HD) uses up to 1125
lines. Not all of these lines are
visible on the screen, but
they're included as part of the
signal .

10

‫‪Standard vs. High-definition‬‬
‫)‪HDTV )high-definition television‬‬
‫)‪DTV )digital television‬‬

‫‪ DTV‬משודר בתחום ה‪ UHF -‬ברוחב פס של ‪ 8MHz‬כמו שידורי הטלוויזיה‬
‫האנלוגיים‪.‬‬
‫יתרונות ‪DTV‬‬
‫• תומך ברזולוציה גבוהה יותר‪.‬‬

‫• ניתן לשדר את התמונה בסריקה שלובה ‪ interlaced‬או סריקה מלאה‬
‫‪.progressive‬‬
‫• תחנת השידור יכולה לשדר על אותו ספקטרום מספר תוכניות שונות בו‪-‬‬
‫זמנית‪.‬‬
‫• ניתן להוסיף לשידור חומר אינטראקטיבי ו‪/‬או חומר אחר‪ ,‬כמו מידע‬
‫מהאינטרנט‪.‬‬
‫• תומך בשידורי ‪.HDTV‬‬
‫‪11‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫• קיימים ‪ 18‬תקנים לשידורי טלוויזיה דיגיטאלית‪.‬‬
‫• יחס ממדים ‪ 4:3‬באנלוגי‪ 16:9 ,‬בדיגיטלי‪.‬‬
‫• הרזולוציה הנמוכה ביותר היא כמו הרזולוציה של הטלוויזיה האנלוגית‬
‫‪ 576X720‬פיקסלים‪.‬‬
‫• הרזולוציה המרבית היא של ‪ 1080X1920 HDTV‬פיקסלים‪.‬‬
‫• מספר תמונות משודרות בשנייה מוגדרות על ידי האותיות "‪ "i‬עבור ‪interlaced‬‬
‫ו ‪ "p" -‬עבור ‪progressive‬‬

‫• ב – ‪ DTV‬מספר התמונות משתנה בין ‪ 60P‬ל‪20P -‬‬

‫‪12‬‬

‫‪HDTV‬‬

‫תקן ‪ "1080i" HDTV‬אומר שהרזולוציה היא ‪ 1080X1920‬פיקסלים‪ ,‬סריקה‬
‫שלובה‪ 60 ,‬תמונות בשנייה‪.‬‬
‫הערה‪ :‬הטבלה מתאימה לתקן האמריקאי‬
‫‪13‬‬

‫‪.‬‬

‫תקנים‬
‫‪MPEG-2‬‬
‫‪ DTV‬מקודד את המידע ב – ‪ .MPEG-2‬מקודד שימושי ברוב מכשירי ה‪.DVD -‬‬
‫מקודד זה מקטין את נפח המידע ביחס של ‪ .55:1‬הוא מעלים חלק גדול מהמידע‬
‫שעין האדם לא יכולה להבחין‪.‬‬
‫בתקן זה משדרים את השוני בין תמונה לתמונה בבלוקים של ‪ 16X16‬פיקסלים‪.‬‬
‫‪.‬‬
‫‪H.264 / MPEG-4‬‬
‫‪ H.264‬הוא תקן מתקדם לדחיסת וידאו‪ .‬התקן זהה לחלק ‪ 10‬של התקן ‪MPEG-‬‬
‫‪4‬של ‪ ISO‬וידוע גם בשם "קידוד וידאו מתקדם" – ‪AVC‬‬
‫‪ H.264/AVC‬מאופיין על ידי מספר תכונות חדשות המאפשרות לו לדחוס וידאו‬
‫ביעילות רבה יותר מאשר מקודדים אחרים‪.‬‬
‫ביצוע "פיצוי תנועה על סמך בלוק בגודל משתנה" עם בלוקים בגדלים ‪16X16‬ועד‬
‫‪ 4X4‬המאפשר חלוקה מדויקת של אזורים נעים‪ .‬חלוקה רבה מדי לתת‪-‬בלוקים‬
‫עלולה להוביל לשליחת מידע מיותר‪ ,‬שכן המקודד נדרש לציין מספר גדול יותר של‬
‫בלוקים‪ ,‬ולכן מתמקדים מקודדי ‪ H.264‬בבעיית הבחירה של החלוקה‬
‫האופטימאלית של בלוק ‪.16X16‬‬
‫‪14‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫לכול תחנת שידור מוקצה ערוץ שידור אחד‪.‬‬
‫ניתן לחלק את הערוץ לתת‪-‬ערוצים ‪sub-channels‬‬

‫כל ערוץ יכול לשדר ‪19.39 Mbps‬של מידע דיגיטלי‪.‬‬
‫תחנת השידור יכולה לחלק תעבורה זו במספר אפשרויות‪ ,‬לדוגמה‪:‬‬
‫ערוץ אחד של ‪19.39 Mbps‬‬
‫ארבעה תת‪-‬ערוצים של ‪4.85 Mbps‬‬

‫ניתן לשדר תוכניות באיכות נמוכה כמו חדשות‪ ,‬אך לאחד את הערוצים לאיכות‬
‫גבוהה יותר עבור תוכנית טבע כלשהי‪.‬‬
‫נערכים ניסויים לשדר מידע דיגיטלי ב‪ .1- 2Mbps -‬מידע זה יכול לכלול דפי‬
‫אינטרנט או מידע דיגיטלי אחר‪.‬‬

‫‪15‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫הבסיס לתקני ‪ HDTV‬הוא של ‪. (Advanced Television Standards Committee) ATSC‬עבור‬
‫‪ HDTV‬קיימים שני פורמטים‪ P720 :‬ו‪.i1080 -‬‬
‫מדובר בתקנים אמריקאים אשר משודרים ב‪ 60Hz -‬ואשר שניהם רחבי מסך (כלומר ביחס מסך‬
‫‪.)16:9‬‬
‫‪ P720‬הוא תקן פרוגרסיבי (כלומר‪ ,‬משודרות שורות ברצף) אשר כולל ‪ 720‬שורות של ‪1280‬‬
‫פיקסלים בכל שורה‪.‬‬
‫‪ i1080‬הוא תקן ‪( INTERLACED‬כלומר‪ ,‬משדר את כל השורות הזוגיות ואחריהן את השורות האי‬
‫זוגיות וחוזר חלילה) אשר כולל ‪ 1080‬שורות של ‪ 1920‬פיקסלים בכל אחת‪.‬‬
‫התקנים הללו יועדו לשוק האמריקאי‪ ,‬ולכן הוגדרו ב‪ 60Hz-‬בלבד‪ .‬לאחר מספר שנים‪ ,‬אירופה‬
‫התעוררה והגדירה גם לעצמה כמה תקנים‪:‬‬
‫‪ P576 - PAL PROGRESSIVE‬אשר משודר במסך רחב או רגיל (‪)4:3‬‬
‫‪ - P50720‬תקן זהה לתקן האמריקאי פרט לכך שהוא משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪( i501080‬לעתים מכונה גם ‪ - )i251080‬גם הוא תקן זהה לאמריקאי אך משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪16‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫‪HD READY‬‬
‫לגבי רזולוציה‪ ,‬המסך חייב לתמוך בלפחות ‪ 720‬שורות עבור מצב ‪.16:9‬‬
‫התנאים‪:‬‬
‫‪ .1‬כל סוג מסך או אלמנט תצוגה אשר יש לו ‪ 720‬שורות פיזיות (דיסקרטיות) במצב יחס רחב‪.‬‬
‫‪ .2‬על המסך לתמוך בכניסות ‪ HDTV‬דרך הכניסות הבאות‪:‬‬
‫‪ YPBPR‬אנלוגי‬
‫‪ DVI‬או ‪HDMI‬‬
‫‪ .3‬בכל הכניסות הללו‪ ,‬המסך חייב לתמוך בתקנים הבאים‪:‬‬
‫‪ 1280‬על ‪ 720‬פרוגרסיבי ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ 1920‬על ‪ 1080‬שזור ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ .4‬על חיבורי ה‪ DVI-‬וה‪ HDMI-‬לתמוך בהצפנת ‪.HDCP‬‬
‫‪17‬‬

18

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫הגדרה‪ :‬שני גלים נושאים‪ ,‬באותו התדר נמצאים ב‪ 90 -‬מעלות האחד ביחס לשני‬
‫(ניצבים)‪ .‬ניתן לראות זאת כשווה ערך‪ ,‬לגל נושא יחיד המאופנן מופע ואמפליטודה‪.‬‬

‫תמונת ווקטור‪-‬סקופ של אפנון‬
‫מידע הצבע במשדרי טלוויזיה‬

‫‪19‬‬

‫ אפנון ניצב‬QAM - Quadrature Amplitude Modulation
‫ כל סימבול‬16QAM -‫דוגמה ל‬
‫ ביטים‬4 ‫מיצג‬
I - In phase

Q – Quadrature

‫בתקשורת ספרתית נהוג לעבוד‬
QAM16 64 128 256 -‫ב‬

20

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫דוגמאות ל – ‪ 8QAM‬במבנה מעגלי ומלבני‬
‫הבחירה למבנה הרצוי נקבע על ידי השיקולים‪:‬‬
‫‪ .1‬ההספק הממוצע המשודר‬
‫‪ .2‬מורכבות מעגלי השידור והקליטה‬
‫‪ .3‬חסינות לרעש‬
‫‪BER (Bit Error Rate) .4‬‬
‫‪ .5‬התאבכות בין גלי הנושא השונים‪.‬‬

‫‪21‬‬

22

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫)‪ Orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM‬זהה עקרונית ל‪-‬‬
‫)‪ Coded OFDM (COFDM‬ול‪.Discrete multi-tone modulation (DMT) -‬‬
‫בכל המקרים מדובר על ריבוב בחלוקת תדר ‪frequency-division multiplexing‬‬
‫)‪ .(FDM‬מספר רב של תדרי תת נושא ניצבים‪ ,‬הקרובים זה לזה‪ ,‬נושאים את‬
‫המידע‪ .‬המידע מחולק למספר ערוצים מקבילים‪ ,‬כאשר כל ערוץ מאופנן על תדר‬
‫תת‪-‬נושא אחר‪.‬‬
‫האפנון יכול להיות כל אפנון שכיח כמו ‪ QAM‬או ‪ .PSK‬המידע המאופנן נשלח‬
‫בקצב נמוך אך בגלל המספר הרב של התתי‪-‬נושא זה שווה ערך לשידור‬
‫קונבנציונלי של אפנון נושא אחד באותו רוחב פס ובמהירות העברת מידע גבוהה‪.‬‬

‫‪23‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫מרווח ביטחון (שומר מרווח) ‪Guard interval‬‬
‫מטרת מרווח הביטחון הוא לשפר את חסינות ההשהיה בהתפשטות הגלים‪ ,‬הדהוד והחזרים‬
‫מגופים שונים כמו הר או בית‪ .‬נתונים ספרתיים מאוד רגישים לתופעות אלו ‪.‬‬
‫ב‪ COFDM -‬בתחילת כל סימבול קיים "מרווח ביטחון"‪ .‬כל עוד ה"הד" נופל בתחום מרווח זה‪.‬‬
‫הוא לא יהיה מושפע ביכולת המקלט לפענח את המידע הרצוי משום שהמידע יופיע אחרי זמן‬
‫"מרווח הביטחון"‬
‫ככול שמרווח הביטחון יהיה גדול יותר ניתן יהיה לטפל במרחק הדהוד גדול יותר‪ .‬אבל הגדלת‬
‫המרווח מוריד את נצילות ערוץ השידור‪ .‬לדוגמה בשידור ‪ DVB-T‬ארבע מרווחי ביטחון‬
‫שימושיים (ניתנים כשבר מזמן המחזור של הסימבול) ‪1/32 ; 1/16 ; 1/8 ; 1/4‬‬
‫‪ 1/32‬נותן הגנה מזערית אבל העברת מידע מהירה ביותר‪ 1/4 .‬מאפשר הגנה טובה ביותר‬
‫אבל נצילות ערוץ שידור נמוכה‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫דוגמה‪:‬‬
‫אם נשדר מיליון סימבולים לשנייה על ערוץ תקשורת באפנון של נושא בודד אזי זמן שידור‬
‫סימבול יהיה מיקרו‪-‬שנייה‪ .‬במצב זה נצטרך להתמודד עם סנכרון בתדר גבוה ועם התאבכויות‬
‫ממסלולים שונים )‪.(multipath interference‬‬
‫אם אותם מיליון סימבולים לשנייה יחולקו לאלף תת‪-‬ערוצים אז זמן המחזור של כל סימבול יכול‬
‫להיות ארוך פי ‪ 1000‬ז"א מילישנייה אחת (במקום מיקרו‪-‬שנייה)‪ .‬אם נוסיף "מרווח ביטחון"‬
‫בערך של ‪ 1/8‬סימבול אשר יוכנס בתחילת שידור של כל סימבול‪ ,‬אזי נוכל להתגבר על בעיית‬
‫ההתאבכות‪ .‬זמן "מרווח הביטחון" יהיה ‪ 125‬מיקרו‪-‬שניות שמייצג הפרש מרבי של ‪37.5‬‬
‫קילומטר בין אות ישיר לאות מוחזר כהד מגוף כלשהו‪.‬‬

‫‪25‬‬

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Example of applications
Cable
ADSL and VDSL broadband access via POTS copper wiring.
Power line communication (PLC).
Multimedia over Coax Alliance (MoCA) home networking.
ITU-T G.hn, a standard which provides high-speed local area networking over existing home wiring (power lines,
phone lines and coaxial cables)
Wireless
The wireless LAN radio interfaces IEEE 802.11a, g, n and HIPERLAN/2.
The digital radio systems DAB/EUREKA 147, DAB+, Digital Radio Mondiale, HD Radio, T-DMB and ISDBTSB.
The terrestrial digital TV system DVB-T.
The terrestrial mobile TV systems DVB-H, T-DMB, ISDB-T and MediaFLO forward link.
The cellular communication systems Flash-OFDM
The mobile broadband 3GPP Long Term Evolution air interface named High Speed OFDM Packet Access
(HSOPA)
The Wireless MAN / Fixed broadband wireless access (BWA) standard IEEE 802.16 (or WiMAX).
The Mobile Broadband Wireless Access (MBWA) standards IEEE 802.20, IEEE 802.16e (Mobile WiMAX) and
WiBro.
The wireless Personal Area Network (PAN) Ultra wideband (UWB) IEEE 802.15.3a implementation suggested by
WiMedia Alliance.
26

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Transmitter
An OFDM carrier signal is the sum of a number of orthogonal sub-carriers, with baseband data on each sub-carrier
being independently modulated commonly using some type of quadrature amplitude modulation (QAM) or phaseshift keying (PSK). This composite baseband signal is typically used to modulate a main RF carrier.

s[n] is a serial stream of binary digits. By inverse multiplexing, these are first demultiplexed into N parallel
streams, and each one mapped to a (possibly complex) symbol stream using some modulation constellation
(QAM, PSK, etc.). Note that the constellations may be different, so some streams may carry a higher bit-rate than
others.
An inverse FFT is computed on each set of symbols, giving a set of complex time-domain samples. These
samples are then quadrature-mixed to passband in the standard way. The real and imaginary components are first
converted to the analogue domain using digital-to-analogue converters (DACs); the analogue signals are then
used to modulate cosine and sine waves at the carrier frequency, fc, respectively. These signals are then summed
to give the transmission signal, s(t).
27

28

‫)‪DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial‬‬
‫‪ DVB-T‬הינו תקן שתוקן על ידי איגוד ‪ DVB‬לשידורי טלוויזיה‬
‫קרקעיים‪ .‬השידורים הראשוניים נערכו בבריטניה בשנת ‪.1997‬‬
‫המערכת משדרת אות ספרתי מכווץ של שמע‪ ,‬וידאו ונתונים‬
‫נוספים בשיטת ‪ MPEG‬ובשימוש באפנון ‪.COFDM‬‬
‫תכונות בסיסיות‪:‬‬
‫‪ .1‬שלש אפשרויות לאפנון )‪(QPSK, 16QAM, 64QAM‬‬
‫‪ FEC (forward error correction) .2‬חמש אפשרויות לתיקון שגיאות המבוססות על קידוד‬
‫קונבולוציה וקידוד רייד סולומון ביחסים של ‪ 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8‬בהתאם לדרישות‬
‫המערכת‪.‬‬
‫‪ .3‬ארבע אפשרויות למרווחי ביטחון ‪.1/4 1/8 1/16 1/32‬‬
‫‪ .4‬רוחב פס של ערוץ שידור ‪ 7 ,6‬או ‪8MHz‬‬
‫‪ .5‬תדר תמונות ‪ 50‬או ‪ 60‬הרץ‪.‬‬

‫‪29‬‬

DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial)

30

31

32

:‫הסבר‬
Video – SD – MPEG – 4 PART 10 H.264
SD-Standard Definition

Audio .HE .AAC + V2 & Dolby Pulse
HE-High Efficincy
AAC-Advanced Audio Coding ‫סוג של קודק‬
Pulse -- Plus

MPEG 2 – TS
TS – Transport Stream

‫ מבוסס על‬Dolby Digital Plus
‫ שמאפשר‬AC-3 ‫מערכת קודקים של‬
‫ ותומך‬6.144 Mbit/s ‫שידור בקצב עד‬
‫ הוא אינו‬.13.1 ‫במספר ערוצים עד‬
.AC-3 ‫תואם אחורנית עם‬
‫ הוא פורמט לשידור תקן‬MPEG-2TS
‫) אשר מרובב עם‬4 ‫או‬1,2( MPEG
‫ שימושי כמידע זורם‬.‫מידע נוסף‬
‫ רשתות כולל‬,‫בטלוויזיה ספרתית‬
.‫אינטרנט‬

Three (3) SFN Network ‫סוג של טופולוגית המשדרים‬
SFN - Single Frequency Networks
33

34

:‫הסבר‬
EIT – based EPG & 7 day EPG
EIT – Event Information Table
EPG – Electronic Program Guide
HDMI – 1.3 output
HDMI - High-Definition Multimedia Interface

S/PDIF - Sony/Philips Digital Interconnect Format (more commonly

known as Sony Philips Digital InterFace)
‫ דרך מוליך אופטי או כבל‬,‫ מגדיר את השכבה הפיזית של חיבור מידע שמע בין התקנים שונים‬S/PDIF
.‫ עם שינויים קלים ודרישות זולות יותר מבחינת החומרה‬AES/EBU ‫ תקן זה מבוסס על תקן‬.‫קואקסילי‬
35

‫הסבר‪:‬‬
‫‪S/PDIF - more commonly known as Sony Philips Digital InterFace‬‬

‫‪BMC-biphase mark code‬‬

‫בתקן זה נעשה שימוש בקוד דו‪-‬מופעי )‪ (biphase‬המקודד מידע זורם בינארי‪ .‬כל ביט של‬
‫המידע הראשוני מייצג שתי רמות אשר יחד מייצגות ביט בודד‪ .‬כל כל רמה לוגית "‪ "1‬במבוא‬
‫מיוצגת על ידי שני ביטים שונים ‪ 10‬או ‪ .01‬כניסה לוגית ‪ 0‬מיוצגת על ידי שני ביטים זהים ‪00‬‬
‫או ‪ 11‬במוצא‪.‬‬
‫‪36‬‬

37

38

‫דוגמה – ממיר ‪APEX‬‬
‫תכונות‪:‬‬
‫• תומך ‪EPG‬‬
‫• רשימת ערוצים ועריכת תוכניות‬
‫• בקרת הורים‬
‫• טיימר לתחילת תוכנית‬
‫• בחירת שפת הכתוביות‬
‫• השהיית תיאום שפתיים (במילישניות)‬
‫• הגדרת מדיית ה‪(MP3, JPEG….) USB -‬‬
‫• קביעת זמני הקלטה על מדיית ה‪USB -‬‬
‫• ועוד‪.....‬‬

‫‪39‬‬

APEX ‫ממיר‬

40

APEX ‫ממיר‬

41

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪42‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪43‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪44‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪45‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪46‬‬

:‫הסבר‬
BER – Bit Error Rate
PV BER – Post VITARBI Bit Error Rate
NM – Noise Margin
MER – Modulation Error Rate
CSI – Channel Status Information
Cell – identify code of the transmitting operator
CFO – carrier Frequency offset
PWR index – signal level status
RU – Read Solomon Uncorrect, uncorrected errors.

47

‫סופ ללא פ סופית כי אין סוף ללימוד ולחומר‬

‫‪48‬‬

OFDM
)‫ שימוש בערוצי שידור אורתוגונליים שונים (בתדרי גל נושא‬
.‫להעברת המידע‬
LPF
cos( 2  f 1 t )

LPF
cos( 2  f 2 t )

cos( 2  f 2 t )

MULTIPLEX

DEMULTIPLEX

data

cos( 2  f 1 t )

data

LPF
cos( 2  f N t )

cos( 2  f N t )
49

‫תדרים אורתוגונליים‬
‫‪ ‬המשדר מקבל את המידע לשידור ומחלק את ערוץ השידור למספר‬
‫תדרים בלתי תלויים‪.‬‬

‫‪50‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪2‬‬

‫‪51‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪3‬‬
‫‪ ‬כך לא ניתן לחסום את כל המידע שעובר ממשתמש אחד לשני‬

‫‪52‬‬

‫שידור וידאו כף יד דיגיטאלי והתמודדות‬
‫מול בעיות ייחודיות – בשתי השיטות‬
‫‪ DVB-T ‬שידור וידאו למטרות נייחות‬
‫‪ DVB-H ‬שידור וידאו למטרות ניידות (כף יד)‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬

‫‪53‬‬

‫יש צורך לחסוך באנרגיה‬
‫סנכרון מעבר בין תחנות שידור‬
‫שימוש בדחיסה חזקה ‪ H264‬ולא ב ‪mpeg- 2‬‬
‫אפקט דופלר‬

Multi Path ‫בעיית‬
P at h 2

B uilding
D i r ect P at h

P at h 3

M ob i l e
R ecep t i on

B ase St at i on

54

Guard Interval Tg -"‫"שמירת מרחק‬
Tg

OFDM symbol(1/f0)

Tg
Copy signal
 By adding the Guard Interval (GI) Period, Inter symbol

interference (ISI) can be avoided, while keeping orthogonality

Tg OFDM symbol (1/f0)
Direct
Delayed
Sampling Period
55

‫השהיה ותזוזת תדר ב ‪. OFDM‬ו‪CDMA -‬‬
‫‪OFDM ‬‬
‫‪ ‬בעיית ‪ Multi-path‬נפתרת ע"י ‪GI‬‬
‫‪ ‬רגיש לשינויי תדרים שמירה על הפרדת תדרים‬
‫‪CDMA ‬‬
‫‪ ‬כמעט ואין השפעה על הקודים ב ‪Multi-path‬‬
‫‪ ‬אפקט דופלר לא משפיע מאחר ואין לו תלות בתדר‬

‫‪56‬‬

‫מיזוג שיטות הקידוד‬
‫‪ ‬ניתן לשלב בין שתי השיטות וכך כל תדר בקידוד ה ‪OFDM‬‬
‫יוכפל בקוד ה‪CDMA-‬‬
‫‪Multi-carrier code division multiple access (MC- ‬‬
‫)‪CDMA‬‬

‫‪57‬‬

‫סיכום‬
‫‪ ‬הוצגו שיטות קידוד שונות לשידור‪ CDMA :‬ו‪OFDM‬‬
‫‪ ‬לכל שיטה יש את הייחודיות שלה אך ניתן עדיין לשלבם ביחד‬
‫במספר אפליקציות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמד יישום של השיטות לצורך העברת וידאו דיגיטלי למערכות‬
‫ניידות בשתי השיטות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמדה החסינות של שתי השיטות לתופעות ה ‪,Multi Path‬‬
‫ואפקט דופלר‬

References 1
Faria, G.; Henriksson, J.A.; Stare, E.; Talmola, P., "DVB-H:
Digital Broadcast Services to Handheld Devices,"
Proceedings of the IEEE , vol.94, no.1, pp.194-209, Jan.
2006
2. Fire Tom Wada Professor, Information Engineering, Univ.
of the Ryukyus Chief Scientist at Magna Design Net, Inc
[email protected] http://www.ie.uryukyu.ac.jp/~wada/
1.

3. “Ofdm and cdma” Dr.S.Srikanth AU-KBC Research

Centre Anna University Chennai
59

References 2
4. http://en.wikipedia.org/wiki/Code_division_multipl

e_access
5. http://en.wikipedia.org/wiki/OFDM


Slide 12

‫שדורי טלוויזיה‬
‫ספרתיים קרקעיים‬

‫אינגר משה ‪4Z1PF‬‬
‫‪2009‬‬
‫ספטמבר‬
‫‪1‬‬

‫שדורי טלוויזיה ספרתיים קרקעיים – למה?‬
‫‪ ‬יציבות באיכות התמונה‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של הספקטרום יחסית לשידור האנלוגי (פי ‪ 4‬עד ‪)6‬‬
‫‪ ‬זול יותר יחסית לשידורי כבלים‪ ,‬שידורים אנלוגיים ושידורי לווינים‪.‬‬
‫‪ ‬פשוט וזול (ממיר ספרתי ואנטנה קטנה) לעומת קליטה מלווין‪.‬‬
‫‪ ‬יישומים חדשים אפשריים בשידורים הדיגיטלים בלבד‪:‬‬
‫‪ ‬אינטראקטיביות‬
‫‪HDTV ‬‬
‫‪ ‬טלוויזיה ניידת‬
‫‪ ‬לוח שידורים אלקטרוני‬

‫‪2‬‬

‫רשתות של תדר בודד‬
‫‪ ‬שידורי טלוויזיה ספרתיים עושים שימוש בשיטת ‪ COFDM‬שמאפשרת עבודה של רשת‬
‫משדרים על תדר בודד‪.‬‬
‫‪ ‬תדר בודד עבור כל המשדרים שמאפשרים כיסוי שטח גדול‪.‬‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של תדרי שידור – שימוש בתדרים חוזרים‬
‫‪ ‬מאפשר טופולוגיות רשת טובות יותר יחסית לשידור אנלוגי‪.‬‬
‫‪‬דרישות מ‪(Single Frequency Networks) SFN-‬‬
‫‪‬כל משדר חייב לשדר‬
‫‪‬על אותו התדר‬
‫‪‬באותו הזמן‬
‫‪‬באותו קצב שידור‬
‫‪ ‬כל המשדרים חייבים להיות מסונכרנים בתדר ובזמן (‪)GPS‬‬
‫‪ ‬בחירת זמן מרווח הביטחון יקבע את המרחק המרבי שבין שני משדרים‪.‬‬

‫‪3‬‬

‫מושגים‬
‫‪ ‬אות אנלוגי‬
‫‪ ‬אות ספרתי (דיגיטלי)‬
‫‪ ‬ביט ‪bite‬‬
‫‪ ‬בית ‪Byte‬‬
‫‪ ‬אות ספרתי מרובה רמות‬

‫‪4‬‬

Asynchronous Digital Subscriber Line

5

‫מה זה ‪? ADSL‬‬

‫( ‪.)Asynchronous Digital Subscriber Line‬‬

‫טכנולוגיית ‪ ADSL‬משתמשת ברוחב פס של ‪ 1.1MHz‬המחולק לשלושה נתחים באמצעות‬
‫מסננים‪ .‬הנתח האחד מ‪ 0KHz -‬עד ‪ ,4KHz‬משמש את ערוץ הטלפוניה‪ .‬הנתח השני מ‪-‬‬
‫‪ 20KHz‬עד ‪ 160KHz‬משמש עבור ה‪ upstream-‬והנתח הגדול ביותר –‪ 240 KHz‬עד‬
‫‪ ,1.1MHz‬משמש עבור ה‪.downstream -‬‬

‫‪6‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫על מנת לקבל ניחות מזערי ודיוק מרבי‪ ,‬ממוצע המתח על הקו צריך לשאוף לאפס וכך ניתן להשיג‬
‫את הקצב הנדרש‪ .‬כדי לעמוד בדרישות אלה‪ ,‬משתמשים בשיטת קידוד‬
‫‪ .)Quadrature Amplitude Modulation) QAM‬שיטה המקודדת קבוצות של שלוש סיביות‬
‫ומייצגת אותם בגל סינוס ברמת מתח ובתזוזת מופע‪.‬‬

‫‪7‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫האפנון השימושי הוא מסוג "ריבוי תדרים" ‪(Discrete Multiton) DMT‬‬
‫הערוץ היורד )‪ (downstream‬מחולק ל‪ 256 -‬תדרי נושא )‪ (tones‬כל אחד‬
‫ברוחב פס של ‪4KHz‬‬
‫הערוץ העולה )‪ (upstream‬מחולק ל‪ 32 -‬תת נושאים‪.‬‬
‫נושא ‪ 64‬מאופנן מידע קבוע המשמש לבקרת הרזולוציה של זמן הדגימה‬
‫במקלט‪.‬‬

‫‪8‬‬

9

Standard vs. High-definition
Standard vs. Highdefinition
Wondering what the difference
is between standard and high
definition? Standard definition
(SD) uses 625 lines of pixels
from top to bottom. High
definition (HD) uses up to 1125
lines. Not all of these lines are
visible on the screen, but
they're included as part of the
signal .

10

‫‪Standard vs. High-definition‬‬
‫)‪HDTV )high-definition television‬‬
‫)‪DTV )digital television‬‬

‫‪ DTV‬משודר בתחום ה‪ UHF -‬ברוחב פס של ‪ 8MHz‬כמו שידורי הטלוויזיה‬
‫האנלוגיים‪.‬‬
‫יתרונות ‪DTV‬‬
‫• תומך ברזולוציה גבוהה יותר‪.‬‬

‫• ניתן לשדר את התמונה בסריקה שלובה ‪ interlaced‬או סריקה מלאה‬
‫‪.progressive‬‬
‫• תחנת השידור יכולה לשדר על אותו ספקטרום מספר תוכניות שונות בו‪-‬‬
‫זמנית‪.‬‬
‫• ניתן להוסיף לשידור חומר אינטראקטיבי ו‪/‬או חומר אחר‪ ,‬כמו מידע‬
‫מהאינטרנט‪.‬‬
‫• תומך בשידורי ‪.HDTV‬‬
‫‪11‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫• קיימים ‪ 18‬תקנים לשידורי טלוויזיה דיגיטאלית‪.‬‬
‫• יחס ממדים ‪ 4:3‬באנלוגי‪ 16:9 ,‬בדיגיטלי‪.‬‬
‫• הרזולוציה הנמוכה ביותר היא כמו הרזולוציה של הטלוויזיה האנלוגית‬
‫‪ 576X720‬פיקסלים‪.‬‬
‫• הרזולוציה המרבית היא של ‪ 1080X1920 HDTV‬פיקסלים‪.‬‬
‫• מספר תמונות משודרות בשנייה מוגדרות על ידי האותיות "‪ "i‬עבור ‪interlaced‬‬
‫ו ‪ "p" -‬עבור ‪progressive‬‬

‫• ב – ‪ DTV‬מספר התמונות משתנה בין ‪ 60P‬ל‪20P -‬‬

‫‪12‬‬

‫‪HDTV‬‬

‫תקן ‪ "1080i" HDTV‬אומר שהרזולוציה היא ‪ 1080X1920‬פיקסלים‪ ,‬סריקה‬
‫שלובה‪ 60 ,‬תמונות בשנייה‪.‬‬
‫הערה‪ :‬הטבלה מתאימה לתקן האמריקאי‬
‫‪13‬‬

‫‪.‬‬

‫תקנים‬
‫‪MPEG-2‬‬
‫‪ DTV‬מקודד את המידע ב – ‪ .MPEG-2‬מקודד שימושי ברוב מכשירי ה‪.DVD -‬‬
‫מקודד זה מקטין את נפח המידע ביחס של ‪ .55:1‬הוא מעלים חלק גדול מהמידע‬
‫שעין האדם לא יכולה להבחין‪.‬‬
‫בתקן זה משדרים את השוני בין תמונה לתמונה בבלוקים של ‪ 16X16‬פיקסלים‪.‬‬
‫‪.‬‬
‫‪H.264 / MPEG-4‬‬
‫‪ H.264‬הוא תקן מתקדם לדחיסת וידאו‪ .‬התקן זהה לחלק ‪ 10‬של התקן ‪MPEG-‬‬
‫‪4‬של ‪ ISO‬וידוע גם בשם "קידוד וידאו מתקדם" – ‪AVC‬‬
‫‪ H.264/AVC‬מאופיין על ידי מספר תכונות חדשות המאפשרות לו לדחוס וידאו‬
‫ביעילות רבה יותר מאשר מקודדים אחרים‪.‬‬
‫ביצוע "פיצוי תנועה על סמך בלוק בגודל משתנה" עם בלוקים בגדלים ‪16X16‬ועד‬
‫‪ 4X4‬המאפשר חלוקה מדויקת של אזורים נעים‪ .‬חלוקה רבה מדי לתת‪-‬בלוקים‬
‫עלולה להוביל לשליחת מידע מיותר‪ ,‬שכן המקודד נדרש לציין מספר גדול יותר של‬
‫בלוקים‪ ,‬ולכן מתמקדים מקודדי ‪ H.264‬בבעיית הבחירה של החלוקה‬
‫האופטימאלית של בלוק ‪.16X16‬‬
‫‪14‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫לכול תחנת שידור מוקצה ערוץ שידור אחד‪.‬‬
‫ניתן לחלק את הערוץ לתת‪-‬ערוצים ‪sub-channels‬‬

‫כל ערוץ יכול לשדר ‪19.39 Mbps‬של מידע דיגיטלי‪.‬‬
‫תחנת השידור יכולה לחלק תעבורה זו במספר אפשרויות‪ ,‬לדוגמה‪:‬‬
‫ערוץ אחד של ‪19.39 Mbps‬‬
‫ארבעה תת‪-‬ערוצים של ‪4.85 Mbps‬‬

‫ניתן לשדר תוכניות באיכות נמוכה כמו חדשות‪ ,‬אך לאחד את הערוצים לאיכות‬
‫גבוהה יותר עבור תוכנית טבע כלשהי‪.‬‬
‫נערכים ניסויים לשדר מידע דיגיטלי ב‪ .1- 2Mbps -‬מידע זה יכול לכלול דפי‬
‫אינטרנט או מידע דיגיטלי אחר‪.‬‬

‫‪15‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫הבסיס לתקני ‪ HDTV‬הוא של ‪. (Advanced Television Standards Committee) ATSC‬עבור‬
‫‪ HDTV‬קיימים שני פורמטים‪ P720 :‬ו‪.i1080 -‬‬
‫מדובר בתקנים אמריקאים אשר משודרים ב‪ 60Hz -‬ואשר שניהם רחבי מסך (כלומר ביחס מסך‬
‫‪.)16:9‬‬
‫‪ P720‬הוא תקן פרוגרסיבי (כלומר‪ ,‬משודרות שורות ברצף) אשר כולל ‪ 720‬שורות של ‪1280‬‬
‫פיקסלים בכל שורה‪.‬‬
‫‪ i1080‬הוא תקן ‪( INTERLACED‬כלומר‪ ,‬משדר את כל השורות הזוגיות ואחריהן את השורות האי‬
‫זוגיות וחוזר חלילה) אשר כולל ‪ 1080‬שורות של ‪ 1920‬פיקסלים בכל אחת‪.‬‬
‫התקנים הללו יועדו לשוק האמריקאי‪ ,‬ולכן הוגדרו ב‪ 60Hz-‬בלבד‪ .‬לאחר מספר שנים‪ ,‬אירופה‬
‫התעוררה והגדירה גם לעצמה כמה תקנים‪:‬‬
‫‪ P576 - PAL PROGRESSIVE‬אשר משודר במסך רחב או רגיל (‪)4:3‬‬
‫‪ - P50720‬תקן זהה לתקן האמריקאי פרט לכך שהוא משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪( i501080‬לעתים מכונה גם ‪ - )i251080‬גם הוא תקן זהה לאמריקאי אך משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪16‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫‪HD READY‬‬
‫לגבי רזולוציה‪ ,‬המסך חייב לתמוך בלפחות ‪ 720‬שורות עבור מצב ‪.16:9‬‬
‫התנאים‪:‬‬
‫‪ .1‬כל סוג מסך או אלמנט תצוגה אשר יש לו ‪ 720‬שורות פיזיות (דיסקרטיות) במצב יחס רחב‪.‬‬
‫‪ .2‬על המסך לתמוך בכניסות ‪ HDTV‬דרך הכניסות הבאות‪:‬‬
‫‪ YPBPR‬אנלוגי‬
‫‪ DVI‬או ‪HDMI‬‬
‫‪ .3‬בכל הכניסות הללו‪ ,‬המסך חייב לתמוך בתקנים הבאים‪:‬‬
‫‪ 1280‬על ‪ 720‬פרוגרסיבי ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ 1920‬על ‪ 1080‬שזור ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ .4‬על חיבורי ה‪ DVI-‬וה‪ HDMI-‬לתמוך בהצפנת ‪.HDCP‬‬
‫‪17‬‬

18

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫הגדרה‪ :‬שני גלים נושאים‪ ,‬באותו התדר נמצאים ב‪ 90 -‬מעלות האחד ביחס לשני‬
‫(ניצבים)‪ .‬ניתן לראות זאת כשווה ערך‪ ,‬לגל נושא יחיד המאופנן מופע ואמפליטודה‪.‬‬

‫תמונת ווקטור‪-‬סקופ של אפנון‬
‫מידע הצבע במשדרי טלוויזיה‬

‫‪19‬‬

‫ אפנון ניצב‬QAM - Quadrature Amplitude Modulation
‫ כל סימבול‬16QAM -‫דוגמה ל‬
‫ ביטים‬4 ‫מיצג‬
I - In phase

Q – Quadrature

‫בתקשורת ספרתית נהוג לעבוד‬
QAM16 64 128 256 -‫ב‬

20

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫דוגמאות ל – ‪ 8QAM‬במבנה מעגלי ומלבני‬
‫הבחירה למבנה הרצוי נקבע על ידי השיקולים‪:‬‬
‫‪ .1‬ההספק הממוצע המשודר‬
‫‪ .2‬מורכבות מעגלי השידור והקליטה‬
‫‪ .3‬חסינות לרעש‬
‫‪BER (Bit Error Rate) .4‬‬
‫‪ .5‬התאבכות בין גלי הנושא השונים‪.‬‬

‫‪21‬‬

22

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫)‪ Orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM‬זהה עקרונית ל‪-‬‬
‫)‪ Coded OFDM (COFDM‬ול‪.Discrete multi-tone modulation (DMT) -‬‬
‫בכל המקרים מדובר על ריבוב בחלוקת תדר ‪frequency-division multiplexing‬‬
‫)‪ .(FDM‬מספר רב של תדרי תת נושא ניצבים‪ ,‬הקרובים זה לזה‪ ,‬נושאים את‬
‫המידע‪ .‬המידע מחולק למספר ערוצים מקבילים‪ ,‬כאשר כל ערוץ מאופנן על תדר‬
‫תת‪-‬נושא אחר‪.‬‬
‫האפנון יכול להיות כל אפנון שכיח כמו ‪ QAM‬או ‪ .PSK‬המידע המאופנן נשלח‬
‫בקצב נמוך אך בגלל המספר הרב של התתי‪-‬נושא זה שווה ערך לשידור‬
‫קונבנציונלי של אפנון נושא אחד באותו רוחב פס ובמהירות העברת מידע גבוהה‪.‬‬

‫‪23‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫מרווח ביטחון (שומר מרווח) ‪Guard interval‬‬
‫מטרת מרווח הביטחון הוא לשפר את חסינות ההשהיה בהתפשטות הגלים‪ ,‬הדהוד והחזרים‬
‫מגופים שונים כמו הר או בית‪ .‬נתונים ספרתיים מאוד רגישים לתופעות אלו ‪.‬‬
‫ב‪ COFDM -‬בתחילת כל סימבול קיים "מרווח ביטחון"‪ .‬כל עוד ה"הד" נופל בתחום מרווח זה‪.‬‬
‫הוא לא יהיה מושפע ביכולת המקלט לפענח את המידע הרצוי משום שהמידע יופיע אחרי זמן‬
‫"מרווח הביטחון"‬
‫ככול שמרווח הביטחון יהיה גדול יותר ניתן יהיה לטפל במרחק הדהוד גדול יותר‪ .‬אבל הגדלת‬
‫המרווח מוריד את נצילות ערוץ השידור‪ .‬לדוגמה בשידור ‪ DVB-T‬ארבע מרווחי ביטחון‬
‫שימושיים (ניתנים כשבר מזמן המחזור של הסימבול) ‪1/32 ; 1/16 ; 1/8 ; 1/4‬‬
‫‪ 1/32‬נותן הגנה מזערית אבל העברת מידע מהירה ביותר‪ 1/4 .‬מאפשר הגנה טובה ביותר‬
‫אבל נצילות ערוץ שידור נמוכה‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫דוגמה‪:‬‬
‫אם נשדר מיליון סימבולים לשנייה על ערוץ תקשורת באפנון של נושא בודד אזי זמן שידור‬
‫סימבול יהיה מיקרו‪-‬שנייה‪ .‬במצב זה נצטרך להתמודד עם סנכרון בתדר גבוה ועם התאבכויות‬
‫ממסלולים שונים )‪.(multipath interference‬‬
‫אם אותם מיליון סימבולים לשנייה יחולקו לאלף תת‪-‬ערוצים אז זמן המחזור של כל סימבול יכול‬
‫להיות ארוך פי ‪ 1000‬ז"א מילישנייה אחת (במקום מיקרו‪-‬שנייה)‪ .‬אם נוסיף "מרווח ביטחון"‬
‫בערך של ‪ 1/8‬סימבול אשר יוכנס בתחילת שידור של כל סימבול‪ ,‬אזי נוכל להתגבר על בעיית‬
‫ההתאבכות‪ .‬זמן "מרווח הביטחון" יהיה ‪ 125‬מיקרו‪-‬שניות שמייצג הפרש מרבי של ‪37.5‬‬
‫קילומטר בין אות ישיר לאות מוחזר כהד מגוף כלשהו‪.‬‬

‫‪25‬‬

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Example of applications
Cable
ADSL and VDSL broadband access via POTS copper wiring.
Power line communication (PLC).
Multimedia over Coax Alliance (MoCA) home networking.
ITU-T G.hn, a standard which provides high-speed local area networking over existing home wiring (power lines,
phone lines and coaxial cables)
Wireless
The wireless LAN radio interfaces IEEE 802.11a, g, n and HIPERLAN/2.
The digital radio systems DAB/EUREKA 147, DAB+, Digital Radio Mondiale, HD Radio, T-DMB and ISDBTSB.
The terrestrial digital TV system DVB-T.
The terrestrial mobile TV systems DVB-H, T-DMB, ISDB-T and MediaFLO forward link.
The cellular communication systems Flash-OFDM
The mobile broadband 3GPP Long Term Evolution air interface named High Speed OFDM Packet Access
(HSOPA)
The Wireless MAN / Fixed broadband wireless access (BWA) standard IEEE 802.16 (or WiMAX).
The Mobile Broadband Wireless Access (MBWA) standards IEEE 802.20, IEEE 802.16e (Mobile WiMAX) and
WiBro.
The wireless Personal Area Network (PAN) Ultra wideband (UWB) IEEE 802.15.3a implementation suggested by
WiMedia Alliance.
26

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Transmitter
An OFDM carrier signal is the sum of a number of orthogonal sub-carriers, with baseband data on each sub-carrier
being independently modulated commonly using some type of quadrature amplitude modulation (QAM) or phaseshift keying (PSK). This composite baseband signal is typically used to modulate a main RF carrier.

s[n] is a serial stream of binary digits. By inverse multiplexing, these are first demultiplexed into N parallel
streams, and each one mapped to a (possibly complex) symbol stream using some modulation constellation
(QAM, PSK, etc.). Note that the constellations may be different, so some streams may carry a higher bit-rate than
others.
An inverse FFT is computed on each set of symbols, giving a set of complex time-domain samples. These
samples are then quadrature-mixed to passband in the standard way. The real and imaginary components are first
converted to the analogue domain using digital-to-analogue converters (DACs); the analogue signals are then
used to modulate cosine and sine waves at the carrier frequency, fc, respectively. These signals are then summed
to give the transmission signal, s(t).
27

28

‫)‪DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial‬‬
‫‪ DVB-T‬הינו תקן שתוקן על ידי איגוד ‪ DVB‬לשידורי טלוויזיה‬
‫קרקעיים‪ .‬השידורים הראשוניים נערכו בבריטניה בשנת ‪.1997‬‬
‫המערכת משדרת אות ספרתי מכווץ של שמע‪ ,‬וידאו ונתונים‬
‫נוספים בשיטת ‪ MPEG‬ובשימוש באפנון ‪.COFDM‬‬
‫תכונות בסיסיות‪:‬‬
‫‪ .1‬שלש אפשרויות לאפנון )‪(QPSK, 16QAM, 64QAM‬‬
‫‪ FEC (forward error correction) .2‬חמש אפשרויות לתיקון שגיאות המבוססות על קידוד‬
‫קונבולוציה וקידוד רייד סולומון ביחסים של ‪ 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8‬בהתאם לדרישות‬
‫המערכת‪.‬‬
‫‪ .3‬ארבע אפשרויות למרווחי ביטחון ‪.1/4 1/8 1/16 1/32‬‬
‫‪ .4‬רוחב פס של ערוץ שידור ‪ 7 ,6‬או ‪8MHz‬‬
‫‪ .5‬תדר תמונות ‪ 50‬או ‪ 60‬הרץ‪.‬‬

‫‪29‬‬

DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial)

30

31

32

:‫הסבר‬
Video – SD – MPEG – 4 PART 10 H.264
SD-Standard Definition

Audio .HE .AAC + V2 & Dolby Pulse
HE-High Efficincy
AAC-Advanced Audio Coding ‫סוג של קודק‬
Pulse -- Plus

MPEG 2 – TS
TS – Transport Stream

‫ מבוסס על‬Dolby Digital Plus
‫ שמאפשר‬AC-3 ‫מערכת קודקים של‬
‫ ותומך‬6.144 Mbit/s ‫שידור בקצב עד‬
‫ הוא אינו‬.13.1 ‫במספר ערוצים עד‬
.AC-3 ‫תואם אחורנית עם‬
‫ הוא פורמט לשידור תקן‬MPEG-2TS
‫) אשר מרובב עם‬4 ‫או‬1,2( MPEG
‫ שימושי כמידע זורם‬.‫מידע נוסף‬
‫ רשתות כולל‬,‫בטלוויזיה ספרתית‬
.‫אינטרנט‬

Three (3) SFN Network ‫סוג של טופולוגית המשדרים‬
SFN - Single Frequency Networks
33

34

:‫הסבר‬
EIT – based EPG & 7 day EPG
EIT – Event Information Table
EPG – Electronic Program Guide
HDMI – 1.3 output
HDMI - High-Definition Multimedia Interface

S/PDIF - Sony/Philips Digital Interconnect Format (more commonly

known as Sony Philips Digital InterFace)
‫ דרך מוליך אופטי או כבל‬,‫ מגדיר את השכבה הפיזית של חיבור מידע שמע בין התקנים שונים‬S/PDIF
.‫ עם שינויים קלים ודרישות זולות יותר מבחינת החומרה‬AES/EBU ‫ תקן זה מבוסס על תקן‬.‫קואקסילי‬
35

‫הסבר‪:‬‬
‫‪S/PDIF - more commonly known as Sony Philips Digital InterFace‬‬

‫‪BMC-biphase mark code‬‬

‫בתקן זה נעשה שימוש בקוד דו‪-‬מופעי )‪ (biphase‬המקודד מידע זורם בינארי‪ .‬כל ביט של‬
‫המידע הראשוני מייצג שתי רמות אשר יחד מייצגות ביט בודד‪ .‬כל כל רמה לוגית "‪ "1‬במבוא‬
‫מיוצגת על ידי שני ביטים שונים ‪ 10‬או ‪ .01‬כניסה לוגית ‪ 0‬מיוצגת על ידי שני ביטים זהים ‪00‬‬
‫או ‪ 11‬במוצא‪.‬‬
‫‪36‬‬

37

38

‫דוגמה – ממיר ‪APEX‬‬
‫תכונות‪:‬‬
‫• תומך ‪EPG‬‬
‫• רשימת ערוצים ועריכת תוכניות‬
‫• בקרת הורים‬
‫• טיימר לתחילת תוכנית‬
‫• בחירת שפת הכתוביות‬
‫• השהיית תיאום שפתיים (במילישניות)‬
‫• הגדרת מדיית ה‪(MP3, JPEG….) USB -‬‬
‫• קביעת זמני הקלטה על מדיית ה‪USB -‬‬
‫• ועוד‪.....‬‬

‫‪39‬‬

APEX ‫ממיר‬

40

APEX ‫ממיר‬

41

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪42‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪43‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪44‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪45‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪46‬‬

:‫הסבר‬
BER – Bit Error Rate
PV BER – Post VITARBI Bit Error Rate
NM – Noise Margin
MER – Modulation Error Rate
CSI – Channel Status Information
Cell – identify code of the transmitting operator
CFO – carrier Frequency offset
PWR index – signal level status
RU – Read Solomon Uncorrect, uncorrected errors.

47

‫סופ ללא פ סופית כי אין סוף ללימוד ולחומר‬

‫‪48‬‬

OFDM
)‫ שימוש בערוצי שידור אורתוגונליים שונים (בתדרי גל נושא‬
.‫להעברת המידע‬
LPF
cos( 2  f 1 t )

LPF
cos( 2  f 2 t )

cos( 2  f 2 t )

MULTIPLEX

DEMULTIPLEX

data

cos( 2  f 1 t )

data

LPF
cos( 2  f N t )

cos( 2  f N t )
49

‫תדרים אורתוגונליים‬
‫‪ ‬המשדר מקבל את המידע לשידור ומחלק את ערוץ השידור למספר‬
‫תדרים בלתי תלויים‪.‬‬

‫‪50‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪2‬‬

‫‪51‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪3‬‬
‫‪ ‬כך לא ניתן לחסום את כל המידע שעובר ממשתמש אחד לשני‬

‫‪52‬‬

‫שידור וידאו כף יד דיגיטאלי והתמודדות‬
‫מול בעיות ייחודיות – בשתי השיטות‬
‫‪ DVB-T ‬שידור וידאו למטרות נייחות‬
‫‪ DVB-H ‬שידור וידאו למטרות ניידות (כף יד)‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬

‫‪53‬‬

‫יש צורך לחסוך באנרגיה‬
‫סנכרון מעבר בין תחנות שידור‬
‫שימוש בדחיסה חזקה ‪ H264‬ולא ב ‪mpeg- 2‬‬
‫אפקט דופלר‬

Multi Path ‫בעיית‬
P at h 2

B uilding
D i r ect P at h

P at h 3

M ob i l e
R ecep t i on

B ase St at i on

54

Guard Interval Tg -"‫"שמירת מרחק‬
Tg

OFDM symbol(1/f0)

Tg
Copy signal
 By adding the Guard Interval (GI) Period, Inter symbol

interference (ISI) can be avoided, while keeping orthogonality

Tg OFDM symbol (1/f0)
Direct
Delayed
Sampling Period
55

‫השהיה ותזוזת תדר ב ‪. OFDM‬ו‪CDMA -‬‬
‫‪OFDM ‬‬
‫‪ ‬בעיית ‪ Multi-path‬נפתרת ע"י ‪GI‬‬
‫‪ ‬רגיש לשינויי תדרים שמירה על הפרדת תדרים‬
‫‪CDMA ‬‬
‫‪ ‬כמעט ואין השפעה על הקודים ב ‪Multi-path‬‬
‫‪ ‬אפקט דופלר לא משפיע מאחר ואין לו תלות בתדר‬

‫‪56‬‬

‫מיזוג שיטות הקידוד‬
‫‪ ‬ניתן לשלב בין שתי השיטות וכך כל תדר בקידוד ה ‪OFDM‬‬
‫יוכפל בקוד ה‪CDMA-‬‬
‫‪Multi-carrier code division multiple access (MC- ‬‬
‫)‪CDMA‬‬

‫‪57‬‬

‫סיכום‬
‫‪ ‬הוצגו שיטות קידוד שונות לשידור‪ CDMA :‬ו‪OFDM‬‬
‫‪ ‬לכל שיטה יש את הייחודיות שלה אך ניתן עדיין לשלבם ביחד‬
‫במספר אפליקציות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמד יישום של השיטות לצורך העברת וידאו דיגיטלי למערכות‬
‫ניידות בשתי השיטות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמדה החסינות של שתי השיטות לתופעות ה ‪,Multi Path‬‬
‫ואפקט דופלר‬

References 1
Faria, G.; Henriksson, J.A.; Stare, E.; Talmola, P., "DVB-H:
Digital Broadcast Services to Handheld Devices,"
Proceedings of the IEEE , vol.94, no.1, pp.194-209, Jan.
2006
2. Fire Tom Wada Professor, Information Engineering, Univ.
of the Ryukyus Chief Scientist at Magna Design Net, Inc
[email protected] http://www.ie.uryukyu.ac.jp/~wada/
1.

3. “Ofdm and cdma” Dr.S.Srikanth AU-KBC Research

Centre Anna University Chennai
59

References 2
4. http://en.wikipedia.org/wiki/Code_division_multipl

e_access
5. http://en.wikipedia.org/wiki/OFDM


Slide 13

‫שדורי טלוויזיה‬
‫ספרתיים קרקעיים‬

‫אינגר משה ‪4Z1PF‬‬
‫‪2009‬‬
‫ספטמבר‬
‫‪1‬‬

‫שדורי טלוויזיה ספרתיים קרקעיים – למה?‬
‫‪ ‬יציבות באיכות התמונה‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של הספקטרום יחסית לשידור האנלוגי (פי ‪ 4‬עד ‪)6‬‬
‫‪ ‬זול יותר יחסית לשידורי כבלים‪ ,‬שידורים אנלוגיים ושידורי לווינים‪.‬‬
‫‪ ‬פשוט וזול (ממיר ספרתי ואנטנה קטנה) לעומת קליטה מלווין‪.‬‬
‫‪ ‬יישומים חדשים אפשריים בשידורים הדיגיטלים בלבד‪:‬‬
‫‪ ‬אינטראקטיביות‬
‫‪HDTV ‬‬
‫‪ ‬טלוויזיה ניידת‬
‫‪ ‬לוח שידורים אלקטרוני‬

‫‪2‬‬

‫רשתות של תדר בודד‬
‫‪ ‬שידורי טלוויזיה ספרתיים עושים שימוש בשיטת ‪ COFDM‬שמאפשרת עבודה של רשת‬
‫משדרים על תדר בודד‪.‬‬
‫‪ ‬תדר בודד עבור כל המשדרים שמאפשרים כיסוי שטח גדול‪.‬‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של תדרי שידור – שימוש בתדרים חוזרים‬
‫‪ ‬מאפשר טופולוגיות רשת טובות יותר יחסית לשידור אנלוגי‪.‬‬
‫‪‬דרישות מ‪(Single Frequency Networks) SFN-‬‬
‫‪‬כל משדר חייב לשדר‬
‫‪‬על אותו התדר‬
‫‪‬באותו הזמן‬
‫‪‬באותו קצב שידור‬
‫‪ ‬כל המשדרים חייבים להיות מסונכרנים בתדר ובזמן (‪)GPS‬‬
‫‪ ‬בחירת זמן מרווח הביטחון יקבע את המרחק המרבי שבין שני משדרים‪.‬‬

‫‪3‬‬

‫מושגים‬
‫‪ ‬אות אנלוגי‬
‫‪ ‬אות ספרתי (דיגיטלי)‬
‫‪ ‬ביט ‪bite‬‬
‫‪ ‬בית ‪Byte‬‬
‫‪ ‬אות ספרתי מרובה רמות‬

‫‪4‬‬

Asynchronous Digital Subscriber Line

5

‫מה זה ‪? ADSL‬‬

‫( ‪.)Asynchronous Digital Subscriber Line‬‬

‫טכנולוגיית ‪ ADSL‬משתמשת ברוחב פס של ‪ 1.1MHz‬המחולק לשלושה נתחים באמצעות‬
‫מסננים‪ .‬הנתח האחד מ‪ 0KHz -‬עד ‪ ,4KHz‬משמש את ערוץ הטלפוניה‪ .‬הנתח השני מ‪-‬‬
‫‪ 20KHz‬עד ‪ 160KHz‬משמש עבור ה‪ upstream-‬והנתח הגדול ביותר –‪ 240 KHz‬עד‬
‫‪ ,1.1MHz‬משמש עבור ה‪.downstream -‬‬

‫‪6‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫על מנת לקבל ניחות מזערי ודיוק מרבי‪ ,‬ממוצע המתח על הקו צריך לשאוף לאפס וכך ניתן להשיג‬
‫את הקצב הנדרש‪ .‬כדי לעמוד בדרישות אלה‪ ,‬משתמשים בשיטת קידוד‬
‫‪ .)Quadrature Amplitude Modulation) QAM‬שיטה המקודדת קבוצות של שלוש סיביות‬
‫ומייצגת אותם בגל סינוס ברמת מתח ובתזוזת מופע‪.‬‬

‫‪7‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫האפנון השימושי הוא מסוג "ריבוי תדרים" ‪(Discrete Multiton) DMT‬‬
‫הערוץ היורד )‪ (downstream‬מחולק ל‪ 256 -‬תדרי נושא )‪ (tones‬כל אחד‬
‫ברוחב פס של ‪4KHz‬‬
‫הערוץ העולה )‪ (upstream‬מחולק ל‪ 32 -‬תת נושאים‪.‬‬
‫נושא ‪ 64‬מאופנן מידע קבוע המשמש לבקרת הרזולוציה של זמן הדגימה‬
‫במקלט‪.‬‬

‫‪8‬‬

9

Standard vs. High-definition
Standard vs. Highdefinition
Wondering what the difference
is between standard and high
definition? Standard definition
(SD) uses 625 lines of pixels
from top to bottom. High
definition (HD) uses up to 1125
lines. Not all of these lines are
visible on the screen, but
they're included as part of the
signal .

10

‫‪Standard vs. High-definition‬‬
‫)‪HDTV )high-definition television‬‬
‫)‪DTV )digital television‬‬

‫‪ DTV‬משודר בתחום ה‪ UHF -‬ברוחב פס של ‪ 8MHz‬כמו שידורי הטלוויזיה‬
‫האנלוגיים‪.‬‬
‫יתרונות ‪DTV‬‬
‫• תומך ברזולוציה גבוהה יותר‪.‬‬

‫• ניתן לשדר את התמונה בסריקה שלובה ‪ interlaced‬או סריקה מלאה‬
‫‪.progressive‬‬
‫• תחנת השידור יכולה לשדר על אותו ספקטרום מספר תוכניות שונות בו‪-‬‬
‫זמנית‪.‬‬
‫• ניתן להוסיף לשידור חומר אינטראקטיבי ו‪/‬או חומר אחר‪ ,‬כמו מידע‬
‫מהאינטרנט‪.‬‬
‫• תומך בשידורי ‪.HDTV‬‬
‫‪11‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫• קיימים ‪ 18‬תקנים לשידורי טלוויזיה דיגיטאלית‪.‬‬
‫• יחס ממדים ‪ 4:3‬באנלוגי‪ 16:9 ,‬בדיגיטלי‪.‬‬
‫• הרזולוציה הנמוכה ביותר היא כמו הרזולוציה של הטלוויזיה האנלוגית‬
‫‪ 576X720‬פיקסלים‪.‬‬
‫• הרזולוציה המרבית היא של ‪ 1080X1920 HDTV‬פיקסלים‪.‬‬
‫• מספר תמונות משודרות בשנייה מוגדרות על ידי האותיות "‪ "i‬עבור ‪interlaced‬‬
‫ו ‪ "p" -‬עבור ‪progressive‬‬

‫• ב – ‪ DTV‬מספר התמונות משתנה בין ‪ 60P‬ל‪20P -‬‬

‫‪12‬‬

‫‪HDTV‬‬

‫תקן ‪ "1080i" HDTV‬אומר שהרזולוציה היא ‪ 1080X1920‬פיקסלים‪ ,‬סריקה‬
‫שלובה‪ 60 ,‬תמונות בשנייה‪.‬‬
‫הערה‪ :‬הטבלה מתאימה לתקן האמריקאי‬
‫‪13‬‬

‫‪.‬‬

‫תקנים‬
‫‪MPEG-2‬‬
‫‪ DTV‬מקודד את המידע ב – ‪ .MPEG-2‬מקודד שימושי ברוב מכשירי ה‪.DVD -‬‬
‫מקודד זה מקטין את נפח המידע ביחס של ‪ .55:1‬הוא מעלים חלק גדול מהמידע‬
‫שעין האדם לא יכולה להבחין‪.‬‬
‫בתקן זה משדרים את השוני בין תמונה לתמונה בבלוקים של ‪ 16X16‬פיקסלים‪.‬‬
‫‪.‬‬
‫‪H.264 / MPEG-4‬‬
‫‪ H.264‬הוא תקן מתקדם לדחיסת וידאו‪ .‬התקן זהה לחלק ‪ 10‬של התקן ‪MPEG-‬‬
‫‪4‬של ‪ ISO‬וידוע גם בשם "קידוד וידאו מתקדם" – ‪AVC‬‬
‫‪ H.264/AVC‬מאופיין על ידי מספר תכונות חדשות המאפשרות לו לדחוס וידאו‬
‫ביעילות רבה יותר מאשר מקודדים אחרים‪.‬‬
‫ביצוע "פיצוי תנועה על סמך בלוק בגודל משתנה" עם בלוקים בגדלים ‪16X16‬ועד‬
‫‪ 4X4‬המאפשר חלוקה מדויקת של אזורים נעים‪ .‬חלוקה רבה מדי לתת‪-‬בלוקים‬
‫עלולה להוביל לשליחת מידע מיותר‪ ,‬שכן המקודד נדרש לציין מספר גדול יותר של‬
‫בלוקים‪ ,‬ולכן מתמקדים מקודדי ‪ H.264‬בבעיית הבחירה של החלוקה‬
‫האופטימאלית של בלוק ‪.16X16‬‬
‫‪14‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫לכול תחנת שידור מוקצה ערוץ שידור אחד‪.‬‬
‫ניתן לחלק את הערוץ לתת‪-‬ערוצים ‪sub-channels‬‬

‫כל ערוץ יכול לשדר ‪19.39 Mbps‬של מידע דיגיטלי‪.‬‬
‫תחנת השידור יכולה לחלק תעבורה זו במספר אפשרויות‪ ,‬לדוגמה‪:‬‬
‫ערוץ אחד של ‪19.39 Mbps‬‬
‫ארבעה תת‪-‬ערוצים של ‪4.85 Mbps‬‬

‫ניתן לשדר תוכניות באיכות נמוכה כמו חדשות‪ ,‬אך לאחד את הערוצים לאיכות‬
‫גבוהה יותר עבור תוכנית טבע כלשהי‪.‬‬
‫נערכים ניסויים לשדר מידע דיגיטלי ב‪ .1- 2Mbps -‬מידע זה יכול לכלול דפי‬
‫אינטרנט או מידע דיגיטלי אחר‪.‬‬

‫‪15‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫הבסיס לתקני ‪ HDTV‬הוא של ‪. (Advanced Television Standards Committee) ATSC‬עבור‬
‫‪ HDTV‬קיימים שני פורמטים‪ P720 :‬ו‪.i1080 -‬‬
‫מדובר בתקנים אמריקאים אשר משודרים ב‪ 60Hz -‬ואשר שניהם רחבי מסך (כלומר ביחס מסך‬
‫‪.)16:9‬‬
‫‪ P720‬הוא תקן פרוגרסיבי (כלומר‪ ,‬משודרות שורות ברצף) אשר כולל ‪ 720‬שורות של ‪1280‬‬
‫פיקסלים בכל שורה‪.‬‬
‫‪ i1080‬הוא תקן ‪( INTERLACED‬כלומר‪ ,‬משדר את כל השורות הזוגיות ואחריהן את השורות האי‬
‫זוגיות וחוזר חלילה) אשר כולל ‪ 1080‬שורות של ‪ 1920‬פיקסלים בכל אחת‪.‬‬
‫התקנים הללו יועדו לשוק האמריקאי‪ ,‬ולכן הוגדרו ב‪ 60Hz-‬בלבד‪ .‬לאחר מספר שנים‪ ,‬אירופה‬
‫התעוררה והגדירה גם לעצמה כמה תקנים‪:‬‬
‫‪ P576 - PAL PROGRESSIVE‬אשר משודר במסך רחב או רגיל (‪)4:3‬‬
‫‪ - P50720‬תקן זהה לתקן האמריקאי פרט לכך שהוא משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪( i501080‬לעתים מכונה גם ‪ - )i251080‬גם הוא תקן זהה לאמריקאי אך משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪16‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫‪HD READY‬‬
‫לגבי רזולוציה‪ ,‬המסך חייב לתמוך בלפחות ‪ 720‬שורות עבור מצב ‪.16:9‬‬
‫התנאים‪:‬‬
‫‪ .1‬כל סוג מסך או אלמנט תצוגה אשר יש לו ‪ 720‬שורות פיזיות (דיסקרטיות) במצב יחס רחב‪.‬‬
‫‪ .2‬על המסך לתמוך בכניסות ‪ HDTV‬דרך הכניסות הבאות‪:‬‬
‫‪ YPBPR‬אנלוגי‬
‫‪ DVI‬או ‪HDMI‬‬
‫‪ .3‬בכל הכניסות הללו‪ ,‬המסך חייב לתמוך בתקנים הבאים‪:‬‬
‫‪ 1280‬על ‪ 720‬פרוגרסיבי ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ 1920‬על ‪ 1080‬שזור ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ .4‬על חיבורי ה‪ DVI-‬וה‪ HDMI-‬לתמוך בהצפנת ‪.HDCP‬‬
‫‪17‬‬

18

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫הגדרה‪ :‬שני גלים נושאים‪ ,‬באותו התדר נמצאים ב‪ 90 -‬מעלות האחד ביחס לשני‬
‫(ניצבים)‪ .‬ניתן לראות זאת כשווה ערך‪ ,‬לגל נושא יחיד המאופנן מופע ואמפליטודה‪.‬‬

‫תמונת ווקטור‪-‬סקופ של אפנון‬
‫מידע הצבע במשדרי טלוויזיה‬

‫‪19‬‬

‫ אפנון ניצב‬QAM - Quadrature Amplitude Modulation
‫ כל סימבול‬16QAM -‫דוגמה ל‬
‫ ביטים‬4 ‫מיצג‬
I - In phase

Q – Quadrature

‫בתקשורת ספרתית נהוג לעבוד‬
QAM16 64 128 256 -‫ב‬

20

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫דוגמאות ל – ‪ 8QAM‬במבנה מעגלי ומלבני‬
‫הבחירה למבנה הרצוי נקבע על ידי השיקולים‪:‬‬
‫‪ .1‬ההספק הממוצע המשודר‬
‫‪ .2‬מורכבות מעגלי השידור והקליטה‬
‫‪ .3‬חסינות לרעש‬
‫‪BER (Bit Error Rate) .4‬‬
‫‪ .5‬התאבכות בין גלי הנושא השונים‪.‬‬

‫‪21‬‬

22

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫)‪ Orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM‬זהה עקרונית ל‪-‬‬
‫)‪ Coded OFDM (COFDM‬ול‪.Discrete multi-tone modulation (DMT) -‬‬
‫בכל המקרים מדובר על ריבוב בחלוקת תדר ‪frequency-division multiplexing‬‬
‫)‪ .(FDM‬מספר רב של תדרי תת נושא ניצבים‪ ,‬הקרובים זה לזה‪ ,‬נושאים את‬
‫המידע‪ .‬המידע מחולק למספר ערוצים מקבילים‪ ,‬כאשר כל ערוץ מאופנן על תדר‬
‫תת‪-‬נושא אחר‪.‬‬
‫האפנון יכול להיות כל אפנון שכיח כמו ‪ QAM‬או ‪ .PSK‬המידע המאופנן נשלח‬
‫בקצב נמוך אך בגלל המספר הרב של התתי‪-‬נושא זה שווה ערך לשידור‬
‫קונבנציונלי של אפנון נושא אחד באותו רוחב פס ובמהירות העברת מידע גבוהה‪.‬‬

‫‪23‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫מרווח ביטחון (שומר מרווח) ‪Guard interval‬‬
‫מטרת מרווח הביטחון הוא לשפר את חסינות ההשהיה בהתפשטות הגלים‪ ,‬הדהוד והחזרים‬
‫מגופים שונים כמו הר או בית‪ .‬נתונים ספרתיים מאוד רגישים לתופעות אלו ‪.‬‬
‫ב‪ COFDM -‬בתחילת כל סימבול קיים "מרווח ביטחון"‪ .‬כל עוד ה"הד" נופל בתחום מרווח זה‪.‬‬
‫הוא לא יהיה מושפע ביכולת המקלט לפענח את המידע הרצוי משום שהמידע יופיע אחרי זמן‬
‫"מרווח הביטחון"‬
‫ככול שמרווח הביטחון יהיה גדול יותר ניתן יהיה לטפל במרחק הדהוד גדול יותר‪ .‬אבל הגדלת‬
‫המרווח מוריד את נצילות ערוץ השידור‪ .‬לדוגמה בשידור ‪ DVB-T‬ארבע מרווחי ביטחון‬
‫שימושיים (ניתנים כשבר מזמן המחזור של הסימבול) ‪1/32 ; 1/16 ; 1/8 ; 1/4‬‬
‫‪ 1/32‬נותן הגנה מזערית אבל העברת מידע מהירה ביותר‪ 1/4 .‬מאפשר הגנה טובה ביותר‬
‫אבל נצילות ערוץ שידור נמוכה‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫דוגמה‪:‬‬
‫אם נשדר מיליון סימבולים לשנייה על ערוץ תקשורת באפנון של נושא בודד אזי זמן שידור‬
‫סימבול יהיה מיקרו‪-‬שנייה‪ .‬במצב זה נצטרך להתמודד עם סנכרון בתדר גבוה ועם התאבכויות‬
‫ממסלולים שונים )‪.(multipath interference‬‬
‫אם אותם מיליון סימבולים לשנייה יחולקו לאלף תת‪-‬ערוצים אז זמן המחזור של כל סימבול יכול‬
‫להיות ארוך פי ‪ 1000‬ז"א מילישנייה אחת (במקום מיקרו‪-‬שנייה)‪ .‬אם נוסיף "מרווח ביטחון"‬
‫בערך של ‪ 1/8‬סימבול אשר יוכנס בתחילת שידור של כל סימבול‪ ,‬אזי נוכל להתגבר על בעיית‬
‫ההתאבכות‪ .‬זמן "מרווח הביטחון" יהיה ‪ 125‬מיקרו‪-‬שניות שמייצג הפרש מרבי של ‪37.5‬‬
‫קילומטר בין אות ישיר לאות מוחזר כהד מגוף כלשהו‪.‬‬

‫‪25‬‬

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Example of applications
Cable
ADSL and VDSL broadband access via POTS copper wiring.
Power line communication (PLC).
Multimedia over Coax Alliance (MoCA) home networking.
ITU-T G.hn, a standard which provides high-speed local area networking over existing home wiring (power lines,
phone lines and coaxial cables)
Wireless
The wireless LAN radio interfaces IEEE 802.11a, g, n and HIPERLAN/2.
The digital radio systems DAB/EUREKA 147, DAB+, Digital Radio Mondiale, HD Radio, T-DMB and ISDBTSB.
The terrestrial digital TV system DVB-T.
The terrestrial mobile TV systems DVB-H, T-DMB, ISDB-T and MediaFLO forward link.
The cellular communication systems Flash-OFDM
The mobile broadband 3GPP Long Term Evolution air interface named High Speed OFDM Packet Access
(HSOPA)
The Wireless MAN / Fixed broadband wireless access (BWA) standard IEEE 802.16 (or WiMAX).
The Mobile Broadband Wireless Access (MBWA) standards IEEE 802.20, IEEE 802.16e (Mobile WiMAX) and
WiBro.
The wireless Personal Area Network (PAN) Ultra wideband (UWB) IEEE 802.15.3a implementation suggested by
WiMedia Alliance.
26

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Transmitter
An OFDM carrier signal is the sum of a number of orthogonal sub-carriers, with baseband data on each sub-carrier
being independently modulated commonly using some type of quadrature amplitude modulation (QAM) or phaseshift keying (PSK). This composite baseband signal is typically used to modulate a main RF carrier.

s[n] is a serial stream of binary digits. By inverse multiplexing, these are first demultiplexed into N parallel
streams, and each one mapped to a (possibly complex) symbol stream using some modulation constellation
(QAM, PSK, etc.). Note that the constellations may be different, so some streams may carry a higher bit-rate than
others.
An inverse FFT is computed on each set of symbols, giving a set of complex time-domain samples. These
samples are then quadrature-mixed to passband in the standard way. The real and imaginary components are first
converted to the analogue domain using digital-to-analogue converters (DACs); the analogue signals are then
used to modulate cosine and sine waves at the carrier frequency, fc, respectively. These signals are then summed
to give the transmission signal, s(t).
27

28

‫)‪DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial‬‬
‫‪ DVB-T‬הינו תקן שתוקן על ידי איגוד ‪ DVB‬לשידורי טלוויזיה‬
‫קרקעיים‪ .‬השידורים הראשוניים נערכו בבריטניה בשנת ‪.1997‬‬
‫המערכת משדרת אות ספרתי מכווץ של שמע‪ ,‬וידאו ונתונים‬
‫נוספים בשיטת ‪ MPEG‬ובשימוש באפנון ‪.COFDM‬‬
‫תכונות בסיסיות‪:‬‬
‫‪ .1‬שלש אפשרויות לאפנון )‪(QPSK, 16QAM, 64QAM‬‬
‫‪ FEC (forward error correction) .2‬חמש אפשרויות לתיקון שגיאות המבוססות על קידוד‬
‫קונבולוציה וקידוד רייד סולומון ביחסים של ‪ 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8‬בהתאם לדרישות‬
‫המערכת‪.‬‬
‫‪ .3‬ארבע אפשרויות למרווחי ביטחון ‪.1/4 1/8 1/16 1/32‬‬
‫‪ .4‬רוחב פס של ערוץ שידור ‪ 7 ,6‬או ‪8MHz‬‬
‫‪ .5‬תדר תמונות ‪ 50‬או ‪ 60‬הרץ‪.‬‬

‫‪29‬‬

DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial)

30

31

32

:‫הסבר‬
Video – SD – MPEG – 4 PART 10 H.264
SD-Standard Definition

Audio .HE .AAC + V2 & Dolby Pulse
HE-High Efficincy
AAC-Advanced Audio Coding ‫סוג של קודק‬
Pulse -- Plus

MPEG 2 – TS
TS – Transport Stream

‫ מבוסס על‬Dolby Digital Plus
‫ שמאפשר‬AC-3 ‫מערכת קודקים של‬
‫ ותומך‬6.144 Mbit/s ‫שידור בקצב עד‬
‫ הוא אינו‬.13.1 ‫במספר ערוצים עד‬
.AC-3 ‫תואם אחורנית עם‬
‫ הוא פורמט לשידור תקן‬MPEG-2TS
‫) אשר מרובב עם‬4 ‫או‬1,2( MPEG
‫ שימושי כמידע זורם‬.‫מידע נוסף‬
‫ רשתות כולל‬,‫בטלוויזיה ספרתית‬
.‫אינטרנט‬

Three (3) SFN Network ‫סוג של טופולוגית המשדרים‬
SFN - Single Frequency Networks
33

34

:‫הסבר‬
EIT – based EPG & 7 day EPG
EIT – Event Information Table
EPG – Electronic Program Guide
HDMI – 1.3 output
HDMI - High-Definition Multimedia Interface

S/PDIF - Sony/Philips Digital Interconnect Format (more commonly

known as Sony Philips Digital InterFace)
‫ דרך מוליך אופטי או כבל‬,‫ מגדיר את השכבה הפיזית של חיבור מידע שמע בין התקנים שונים‬S/PDIF
.‫ עם שינויים קלים ודרישות זולות יותר מבחינת החומרה‬AES/EBU ‫ תקן זה מבוסס על תקן‬.‫קואקסילי‬
35

‫הסבר‪:‬‬
‫‪S/PDIF - more commonly known as Sony Philips Digital InterFace‬‬

‫‪BMC-biphase mark code‬‬

‫בתקן זה נעשה שימוש בקוד דו‪-‬מופעי )‪ (biphase‬המקודד מידע זורם בינארי‪ .‬כל ביט של‬
‫המידע הראשוני מייצג שתי רמות אשר יחד מייצגות ביט בודד‪ .‬כל כל רמה לוגית "‪ "1‬במבוא‬
‫מיוצגת על ידי שני ביטים שונים ‪ 10‬או ‪ .01‬כניסה לוגית ‪ 0‬מיוצגת על ידי שני ביטים זהים ‪00‬‬
‫או ‪ 11‬במוצא‪.‬‬
‫‪36‬‬

37

38

‫דוגמה – ממיר ‪APEX‬‬
‫תכונות‪:‬‬
‫• תומך ‪EPG‬‬
‫• רשימת ערוצים ועריכת תוכניות‬
‫• בקרת הורים‬
‫• טיימר לתחילת תוכנית‬
‫• בחירת שפת הכתוביות‬
‫• השהיית תיאום שפתיים (במילישניות)‬
‫• הגדרת מדיית ה‪(MP3, JPEG….) USB -‬‬
‫• קביעת זמני הקלטה על מדיית ה‪USB -‬‬
‫• ועוד‪.....‬‬

‫‪39‬‬

APEX ‫ממיר‬

40

APEX ‫ממיר‬

41

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪42‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪43‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪44‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪45‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪46‬‬

:‫הסבר‬
BER – Bit Error Rate
PV BER – Post VITARBI Bit Error Rate
NM – Noise Margin
MER – Modulation Error Rate
CSI – Channel Status Information
Cell – identify code of the transmitting operator
CFO – carrier Frequency offset
PWR index – signal level status
RU – Read Solomon Uncorrect, uncorrected errors.

47

‫סופ ללא פ סופית כי אין סוף ללימוד ולחומר‬

‫‪48‬‬

OFDM
)‫ שימוש בערוצי שידור אורתוגונליים שונים (בתדרי גל נושא‬
.‫להעברת המידע‬
LPF
cos( 2  f 1 t )

LPF
cos( 2  f 2 t )

cos( 2  f 2 t )

MULTIPLEX

DEMULTIPLEX

data

cos( 2  f 1 t )

data

LPF
cos( 2  f N t )

cos( 2  f N t )
49

‫תדרים אורתוגונליים‬
‫‪ ‬המשדר מקבל את המידע לשידור ומחלק את ערוץ השידור למספר‬
‫תדרים בלתי תלויים‪.‬‬

‫‪50‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪2‬‬

‫‪51‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪3‬‬
‫‪ ‬כך לא ניתן לחסום את כל המידע שעובר ממשתמש אחד לשני‬

‫‪52‬‬

‫שידור וידאו כף יד דיגיטאלי והתמודדות‬
‫מול בעיות ייחודיות – בשתי השיטות‬
‫‪ DVB-T ‬שידור וידאו למטרות נייחות‬
‫‪ DVB-H ‬שידור וידאו למטרות ניידות (כף יד)‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬

‫‪53‬‬

‫יש צורך לחסוך באנרגיה‬
‫סנכרון מעבר בין תחנות שידור‬
‫שימוש בדחיסה חזקה ‪ H264‬ולא ב ‪mpeg- 2‬‬
‫אפקט דופלר‬

Multi Path ‫בעיית‬
P at h 2

B uilding
D i r ect P at h

P at h 3

M ob i l e
R ecep t i on

B ase St at i on

54

Guard Interval Tg -"‫"שמירת מרחק‬
Tg

OFDM symbol(1/f0)

Tg
Copy signal
 By adding the Guard Interval (GI) Period, Inter symbol

interference (ISI) can be avoided, while keeping orthogonality

Tg OFDM symbol (1/f0)
Direct
Delayed
Sampling Period
55

‫השהיה ותזוזת תדר ב ‪. OFDM‬ו‪CDMA -‬‬
‫‪OFDM ‬‬
‫‪ ‬בעיית ‪ Multi-path‬נפתרת ע"י ‪GI‬‬
‫‪ ‬רגיש לשינויי תדרים שמירה על הפרדת תדרים‬
‫‪CDMA ‬‬
‫‪ ‬כמעט ואין השפעה על הקודים ב ‪Multi-path‬‬
‫‪ ‬אפקט דופלר לא משפיע מאחר ואין לו תלות בתדר‬

‫‪56‬‬

‫מיזוג שיטות הקידוד‬
‫‪ ‬ניתן לשלב בין שתי השיטות וכך כל תדר בקידוד ה ‪OFDM‬‬
‫יוכפל בקוד ה‪CDMA-‬‬
‫‪Multi-carrier code division multiple access (MC- ‬‬
‫)‪CDMA‬‬

‫‪57‬‬

‫סיכום‬
‫‪ ‬הוצגו שיטות קידוד שונות לשידור‪ CDMA :‬ו‪OFDM‬‬
‫‪ ‬לכל שיטה יש את הייחודיות שלה אך ניתן עדיין לשלבם ביחד‬
‫במספר אפליקציות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמד יישום של השיטות לצורך העברת וידאו דיגיטלי למערכות‬
‫ניידות בשתי השיטות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמדה החסינות של שתי השיטות לתופעות ה ‪,Multi Path‬‬
‫ואפקט דופלר‬

References 1
Faria, G.; Henriksson, J.A.; Stare, E.; Talmola, P., "DVB-H:
Digital Broadcast Services to Handheld Devices,"
Proceedings of the IEEE , vol.94, no.1, pp.194-209, Jan.
2006
2. Fire Tom Wada Professor, Information Engineering, Univ.
of the Ryukyus Chief Scientist at Magna Design Net, Inc
[email protected] http://www.ie.uryukyu.ac.jp/~wada/
1.

3. “Ofdm and cdma” Dr.S.Srikanth AU-KBC Research

Centre Anna University Chennai
59

References 2
4. http://en.wikipedia.org/wiki/Code_division_multipl

e_access
5. http://en.wikipedia.org/wiki/OFDM


Slide 14

‫שדורי טלוויזיה‬
‫ספרתיים קרקעיים‬

‫אינגר משה ‪4Z1PF‬‬
‫‪2009‬‬
‫ספטמבר‬
‫‪1‬‬

‫שדורי טלוויזיה ספרתיים קרקעיים – למה?‬
‫‪ ‬יציבות באיכות התמונה‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של הספקטרום יחסית לשידור האנלוגי (פי ‪ 4‬עד ‪)6‬‬
‫‪ ‬זול יותר יחסית לשידורי כבלים‪ ,‬שידורים אנלוגיים ושידורי לווינים‪.‬‬
‫‪ ‬פשוט וזול (ממיר ספרתי ואנטנה קטנה) לעומת קליטה מלווין‪.‬‬
‫‪ ‬יישומים חדשים אפשריים בשידורים הדיגיטלים בלבד‪:‬‬
‫‪ ‬אינטראקטיביות‬
‫‪HDTV ‬‬
‫‪ ‬טלוויזיה ניידת‬
‫‪ ‬לוח שידורים אלקטרוני‬

‫‪2‬‬

‫רשתות של תדר בודד‬
‫‪ ‬שידורי טלוויזיה ספרתיים עושים שימוש בשיטת ‪ COFDM‬שמאפשרת עבודה של רשת‬
‫משדרים על תדר בודד‪.‬‬
‫‪ ‬תדר בודד עבור כל המשדרים שמאפשרים כיסוי שטח גדול‪.‬‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של תדרי שידור – שימוש בתדרים חוזרים‬
‫‪ ‬מאפשר טופולוגיות רשת טובות יותר יחסית לשידור אנלוגי‪.‬‬
‫‪‬דרישות מ‪(Single Frequency Networks) SFN-‬‬
‫‪‬כל משדר חייב לשדר‬
‫‪‬על אותו התדר‬
‫‪‬באותו הזמן‬
‫‪‬באותו קצב שידור‬
‫‪ ‬כל המשדרים חייבים להיות מסונכרנים בתדר ובזמן (‪)GPS‬‬
‫‪ ‬בחירת זמן מרווח הביטחון יקבע את המרחק המרבי שבין שני משדרים‪.‬‬

‫‪3‬‬

‫מושגים‬
‫‪ ‬אות אנלוגי‬
‫‪ ‬אות ספרתי (דיגיטלי)‬
‫‪ ‬ביט ‪bite‬‬
‫‪ ‬בית ‪Byte‬‬
‫‪ ‬אות ספרתי מרובה רמות‬

‫‪4‬‬

Asynchronous Digital Subscriber Line

5

‫מה זה ‪? ADSL‬‬

‫( ‪.)Asynchronous Digital Subscriber Line‬‬

‫טכנולוגיית ‪ ADSL‬משתמשת ברוחב פס של ‪ 1.1MHz‬המחולק לשלושה נתחים באמצעות‬
‫מסננים‪ .‬הנתח האחד מ‪ 0KHz -‬עד ‪ ,4KHz‬משמש את ערוץ הטלפוניה‪ .‬הנתח השני מ‪-‬‬
‫‪ 20KHz‬עד ‪ 160KHz‬משמש עבור ה‪ upstream-‬והנתח הגדול ביותר –‪ 240 KHz‬עד‬
‫‪ ,1.1MHz‬משמש עבור ה‪.downstream -‬‬

‫‪6‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫על מנת לקבל ניחות מזערי ודיוק מרבי‪ ,‬ממוצע המתח על הקו צריך לשאוף לאפס וכך ניתן להשיג‬
‫את הקצב הנדרש‪ .‬כדי לעמוד בדרישות אלה‪ ,‬משתמשים בשיטת קידוד‬
‫‪ .)Quadrature Amplitude Modulation) QAM‬שיטה המקודדת קבוצות של שלוש סיביות‬
‫ומייצגת אותם בגל סינוס ברמת מתח ובתזוזת מופע‪.‬‬

‫‪7‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫האפנון השימושי הוא מסוג "ריבוי תדרים" ‪(Discrete Multiton) DMT‬‬
‫הערוץ היורד )‪ (downstream‬מחולק ל‪ 256 -‬תדרי נושא )‪ (tones‬כל אחד‬
‫ברוחב פס של ‪4KHz‬‬
‫הערוץ העולה )‪ (upstream‬מחולק ל‪ 32 -‬תת נושאים‪.‬‬
‫נושא ‪ 64‬מאופנן מידע קבוע המשמש לבקרת הרזולוציה של זמן הדגימה‬
‫במקלט‪.‬‬

‫‪8‬‬

9

Standard vs. High-definition
Standard vs. Highdefinition
Wondering what the difference
is between standard and high
definition? Standard definition
(SD) uses 625 lines of pixels
from top to bottom. High
definition (HD) uses up to 1125
lines. Not all of these lines are
visible on the screen, but
they're included as part of the
signal .

10

‫‪Standard vs. High-definition‬‬
‫)‪HDTV )high-definition television‬‬
‫)‪DTV )digital television‬‬

‫‪ DTV‬משודר בתחום ה‪ UHF -‬ברוחב פס של ‪ 8MHz‬כמו שידורי הטלוויזיה‬
‫האנלוגיים‪.‬‬
‫יתרונות ‪DTV‬‬
‫• תומך ברזולוציה גבוהה יותר‪.‬‬

‫• ניתן לשדר את התמונה בסריקה שלובה ‪ interlaced‬או סריקה מלאה‬
‫‪.progressive‬‬
‫• תחנת השידור יכולה לשדר על אותו ספקטרום מספר תוכניות שונות בו‪-‬‬
‫זמנית‪.‬‬
‫• ניתן להוסיף לשידור חומר אינטראקטיבי ו‪/‬או חומר אחר‪ ,‬כמו מידע‬
‫מהאינטרנט‪.‬‬
‫• תומך בשידורי ‪.HDTV‬‬
‫‪11‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫• קיימים ‪ 18‬תקנים לשידורי טלוויזיה דיגיטאלית‪.‬‬
‫• יחס ממדים ‪ 4:3‬באנלוגי‪ 16:9 ,‬בדיגיטלי‪.‬‬
‫• הרזולוציה הנמוכה ביותר היא כמו הרזולוציה של הטלוויזיה האנלוגית‬
‫‪ 576X720‬פיקסלים‪.‬‬
‫• הרזולוציה המרבית היא של ‪ 1080X1920 HDTV‬פיקסלים‪.‬‬
‫• מספר תמונות משודרות בשנייה מוגדרות על ידי האותיות "‪ "i‬עבור ‪interlaced‬‬
‫ו ‪ "p" -‬עבור ‪progressive‬‬

‫• ב – ‪ DTV‬מספר התמונות משתנה בין ‪ 60P‬ל‪20P -‬‬

‫‪12‬‬

‫‪HDTV‬‬

‫תקן ‪ "1080i" HDTV‬אומר שהרזולוציה היא ‪ 1080X1920‬פיקסלים‪ ,‬סריקה‬
‫שלובה‪ 60 ,‬תמונות בשנייה‪.‬‬
‫הערה‪ :‬הטבלה מתאימה לתקן האמריקאי‬
‫‪13‬‬

‫‪.‬‬

‫תקנים‬
‫‪MPEG-2‬‬
‫‪ DTV‬מקודד את המידע ב – ‪ .MPEG-2‬מקודד שימושי ברוב מכשירי ה‪.DVD -‬‬
‫מקודד זה מקטין את נפח המידע ביחס של ‪ .55:1‬הוא מעלים חלק גדול מהמידע‬
‫שעין האדם לא יכולה להבחין‪.‬‬
‫בתקן זה משדרים את השוני בין תמונה לתמונה בבלוקים של ‪ 16X16‬פיקסלים‪.‬‬
‫‪.‬‬
‫‪H.264 / MPEG-4‬‬
‫‪ H.264‬הוא תקן מתקדם לדחיסת וידאו‪ .‬התקן זהה לחלק ‪ 10‬של התקן ‪MPEG-‬‬
‫‪4‬של ‪ ISO‬וידוע גם בשם "קידוד וידאו מתקדם" – ‪AVC‬‬
‫‪ H.264/AVC‬מאופיין על ידי מספר תכונות חדשות המאפשרות לו לדחוס וידאו‬
‫ביעילות רבה יותר מאשר מקודדים אחרים‪.‬‬
‫ביצוע "פיצוי תנועה על סמך בלוק בגודל משתנה" עם בלוקים בגדלים ‪16X16‬ועד‬
‫‪ 4X4‬המאפשר חלוקה מדויקת של אזורים נעים‪ .‬חלוקה רבה מדי לתת‪-‬בלוקים‬
‫עלולה להוביל לשליחת מידע מיותר‪ ,‬שכן המקודד נדרש לציין מספר גדול יותר של‬
‫בלוקים‪ ,‬ולכן מתמקדים מקודדי ‪ H.264‬בבעיית הבחירה של החלוקה‬
‫האופטימאלית של בלוק ‪.16X16‬‬
‫‪14‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫לכול תחנת שידור מוקצה ערוץ שידור אחד‪.‬‬
‫ניתן לחלק את הערוץ לתת‪-‬ערוצים ‪sub-channels‬‬

‫כל ערוץ יכול לשדר ‪19.39 Mbps‬של מידע דיגיטלי‪.‬‬
‫תחנת השידור יכולה לחלק תעבורה זו במספר אפשרויות‪ ,‬לדוגמה‪:‬‬
‫ערוץ אחד של ‪19.39 Mbps‬‬
‫ארבעה תת‪-‬ערוצים של ‪4.85 Mbps‬‬

‫ניתן לשדר תוכניות באיכות נמוכה כמו חדשות‪ ,‬אך לאחד את הערוצים לאיכות‬
‫גבוהה יותר עבור תוכנית טבע כלשהי‪.‬‬
‫נערכים ניסויים לשדר מידע דיגיטלי ב‪ .1- 2Mbps -‬מידע זה יכול לכלול דפי‬
‫אינטרנט או מידע דיגיטלי אחר‪.‬‬

‫‪15‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫הבסיס לתקני ‪ HDTV‬הוא של ‪. (Advanced Television Standards Committee) ATSC‬עבור‬
‫‪ HDTV‬קיימים שני פורמטים‪ P720 :‬ו‪.i1080 -‬‬
‫מדובר בתקנים אמריקאים אשר משודרים ב‪ 60Hz -‬ואשר שניהם רחבי מסך (כלומר ביחס מסך‬
‫‪.)16:9‬‬
‫‪ P720‬הוא תקן פרוגרסיבי (כלומר‪ ,‬משודרות שורות ברצף) אשר כולל ‪ 720‬שורות של ‪1280‬‬
‫פיקסלים בכל שורה‪.‬‬
‫‪ i1080‬הוא תקן ‪( INTERLACED‬כלומר‪ ,‬משדר את כל השורות הזוגיות ואחריהן את השורות האי‬
‫זוגיות וחוזר חלילה) אשר כולל ‪ 1080‬שורות של ‪ 1920‬פיקסלים בכל אחת‪.‬‬
‫התקנים הללו יועדו לשוק האמריקאי‪ ,‬ולכן הוגדרו ב‪ 60Hz-‬בלבד‪ .‬לאחר מספר שנים‪ ,‬אירופה‬
‫התעוררה והגדירה גם לעצמה כמה תקנים‪:‬‬
‫‪ P576 - PAL PROGRESSIVE‬אשר משודר במסך רחב או רגיל (‪)4:3‬‬
‫‪ - P50720‬תקן זהה לתקן האמריקאי פרט לכך שהוא משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪( i501080‬לעתים מכונה גם ‪ - )i251080‬גם הוא תקן זהה לאמריקאי אך משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪16‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫‪HD READY‬‬
‫לגבי רזולוציה‪ ,‬המסך חייב לתמוך בלפחות ‪ 720‬שורות עבור מצב ‪.16:9‬‬
‫התנאים‪:‬‬
‫‪ .1‬כל סוג מסך או אלמנט תצוגה אשר יש לו ‪ 720‬שורות פיזיות (דיסקרטיות) במצב יחס רחב‪.‬‬
‫‪ .2‬על המסך לתמוך בכניסות ‪ HDTV‬דרך הכניסות הבאות‪:‬‬
‫‪ YPBPR‬אנלוגי‬
‫‪ DVI‬או ‪HDMI‬‬
‫‪ .3‬בכל הכניסות הללו‪ ,‬המסך חייב לתמוך בתקנים הבאים‪:‬‬
‫‪ 1280‬על ‪ 720‬פרוגרסיבי ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ 1920‬על ‪ 1080‬שזור ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ .4‬על חיבורי ה‪ DVI-‬וה‪ HDMI-‬לתמוך בהצפנת ‪.HDCP‬‬
‫‪17‬‬

18

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫הגדרה‪ :‬שני גלים נושאים‪ ,‬באותו התדר נמצאים ב‪ 90 -‬מעלות האחד ביחס לשני‬
‫(ניצבים)‪ .‬ניתן לראות זאת כשווה ערך‪ ,‬לגל נושא יחיד המאופנן מופע ואמפליטודה‪.‬‬

‫תמונת ווקטור‪-‬סקופ של אפנון‬
‫מידע הצבע במשדרי טלוויזיה‬

‫‪19‬‬

‫ אפנון ניצב‬QAM - Quadrature Amplitude Modulation
‫ כל סימבול‬16QAM -‫דוגמה ל‬
‫ ביטים‬4 ‫מיצג‬
I - In phase

Q – Quadrature

‫בתקשורת ספרתית נהוג לעבוד‬
QAM16 64 128 256 -‫ב‬

20

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫דוגמאות ל – ‪ 8QAM‬במבנה מעגלי ומלבני‬
‫הבחירה למבנה הרצוי נקבע על ידי השיקולים‪:‬‬
‫‪ .1‬ההספק הממוצע המשודר‬
‫‪ .2‬מורכבות מעגלי השידור והקליטה‬
‫‪ .3‬חסינות לרעש‬
‫‪BER (Bit Error Rate) .4‬‬
‫‪ .5‬התאבכות בין גלי הנושא השונים‪.‬‬

‫‪21‬‬

22

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫)‪ Orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM‬זהה עקרונית ל‪-‬‬
‫)‪ Coded OFDM (COFDM‬ול‪.Discrete multi-tone modulation (DMT) -‬‬
‫בכל המקרים מדובר על ריבוב בחלוקת תדר ‪frequency-division multiplexing‬‬
‫)‪ .(FDM‬מספר רב של תדרי תת נושא ניצבים‪ ,‬הקרובים זה לזה‪ ,‬נושאים את‬
‫המידע‪ .‬המידע מחולק למספר ערוצים מקבילים‪ ,‬כאשר כל ערוץ מאופנן על תדר‬
‫תת‪-‬נושא אחר‪.‬‬
‫האפנון יכול להיות כל אפנון שכיח כמו ‪ QAM‬או ‪ .PSK‬המידע המאופנן נשלח‬
‫בקצב נמוך אך בגלל המספר הרב של התתי‪-‬נושא זה שווה ערך לשידור‬
‫קונבנציונלי של אפנון נושא אחד באותו רוחב פס ובמהירות העברת מידע גבוהה‪.‬‬

‫‪23‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫מרווח ביטחון (שומר מרווח) ‪Guard interval‬‬
‫מטרת מרווח הביטחון הוא לשפר את חסינות ההשהיה בהתפשטות הגלים‪ ,‬הדהוד והחזרים‬
‫מגופים שונים כמו הר או בית‪ .‬נתונים ספרתיים מאוד רגישים לתופעות אלו ‪.‬‬
‫ב‪ COFDM -‬בתחילת כל סימבול קיים "מרווח ביטחון"‪ .‬כל עוד ה"הד" נופל בתחום מרווח זה‪.‬‬
‫הוא לא יהיה מושפע ביכולת המקלט לפענח את המידע הרצוי משום שהמידע יופיע אחרי זמן‬
‫"מרווח הביטחון"‬
‫ככול שמרווח הביטחון יהיה גדול יותר ניתן יהיה לטפל במרחק הדהוד גדול יותר‪ .‬אבל הגדלת‬
‫המרווח מוריד את נצילות ערוץ השידור‪ .‬לדוגמה בשידור ‪ DVB-T‬ארבע מרווחי ביטחון‬
‫שימושיים (ניתנים כשבר מזמן המחזור של הסימבול) ‪1/32 ; 1/16 ; 1/8 ; 1/4‬‬
‫‪ 1/32‬נותן הגנה מזערית אבל העברת מידע מהירה ביותר‪ 1/4 .‬מאפשר הגנה טובה ביותר‬
‫אבל נצילות ערוץ שידור נמוכה‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫דוגמה‪:‬‬
‫אם נשדר מיליון סימבולים לשנייה על ערוץ תקשורת באפנון של נושא בודד אזי זמן שידור‬
‫סימבול יהיה מיקרו‪-‬שנייה‪ .‬במצב זה נצטרך להתמודד עם סנכרון בתדר גבוה ועם התאבכויות‬
‫ממסלולים שונים )‪.(multipath interference‬‬
‫אם אותם מיליון סימבולים לשנייה יחולקו לאלף תת‪-‬ערוצים אז זמן המחזור של כל סימבול יכול‬
‫להיות ארוך פי ‪ 1000‬ז"א מילישנייה אחת (במקום מיקרו‪-‬שנייה)‪ .‬אם נוסיף "מרווח ביטחון"‬
‫בערך של ‪ 1/8‬סימבול אשר יוכנס בתחילת שידור של כל סימבול‪ ,‬אזי נוכל להתגבר על בעיית‬
‫ההתאבכות‪ .‬זמן "מרווח הביטחון" יהיה ‪ 125‬מיקרו‪-‬שניות שמייצג הפרש מרבי של ‪37.5‬‬
‫קילומטר בין אות ישיר לאות מוחזר כהד מגוף כלשהו‪.‬‬

‫‪25‬‬

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Example of applications
Cable
ADSL and VDSL broadband access via POTS copper wiring.
Power line communication (PLC).
Multimedia over Coax Alliance (MoCA) home networking.
ITU-T G.hn, a standard which provides high-speed local area networking over existing home wiring (power lines,
phone lines and coaxial cables)
Wireless
The wireless LAN radio interfaces IEEE 802.11a, g, n and HIPERLAN/2.
The digital radio systems DAB/EUREKA 147, DAB+, Digital Radio Mondiale, HD Radio, T-DMB and ISDBTSB.
The terrestrial digital TV system DVB-T.
The terrestrial mobile TV systems DVB-H, T-DMB, ISDB-T and MediaFLO forward link.
The cellular communication systems Flash-OFDM
The mobile broadband 3GPP Long Term Evolution air interface named High Speed OFDM Packet Access
(HSOPA)
The Wireless MAN / Fixed broadband wireless access (BWA) standard IEEE 802.16 (or WiMAX).
The Mobile Broadband Wireless Access (MBWA) standards IEEE 802.20, IEEE 802.16e (Mobile WiMAX) and
WiBro.
The wireless Personal Area Network (PAN) Ultra wideband (UWB) IEEE 802.15.3a implementation suggested by
WiMedia Alliance.
26

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Transmitter
An OFDM carrier signal is the sum of a number of orthogonal sub-carriers, with baseband data on each sub-carrier
being independently modulated commonly using some type of quadrature amplitude modulation (QAM) or phaseshift keying (PSK). This composite baseband signal is typically used to modulate a main RF carrier.

s[n] is a serial stream of binary digits. By inverse multiplexing, these are first demultiplexed into N parallel
streams, and each one mapped to a (possibly complex) symbol stream using some modulation constellation
(QAM, PSK, etc.). Note that the constellations may be different, so some streams may carry a higher bit-rate than
others.
An inverse FFT is computed on each set of symbols, giving a set of complex time-domain samples. These
samples are then quadrature-mixed to passband in the standard way. The real and imaginary components are first
converted to the analogue domain using digital-to-analogue converters (DACs); the analogue signals are then
used to modulate cosine and sine waves at the carrier frequency, fc, respectively. These signals are then summed
to give the transmission signal, s(t).
27

28

‫)‪DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial‬‬
‫‪ DVB-T‬הינו תקן שתוקן על ידי איגוד ‪ DVB‬לשידורי טלוויזיה‬
‫קרקעיים‪ .‬השידורים הראשוניים נערכו בבריטניה בשנת ‪.1997‬‬
‫המערכת משדרת אות ספרתי מכווץ של שמע‪ ,‬וידאו ונתונים‬
‫נוספים בשיטת ‪ MPEG‬ובשימוש באפנון ‪.COFDM‬‬
‫תכונות בסיסיות‪:‬‬
‫‪ .1‬שלש אפשרויות לאפנון )‪(QPSK, 16QAM, 64QAM‬‬
‫‪ FEC (forward error correction) .2‬חמש אפשרויות לתיקון שגיאות המבוססות על קידוד‬
‫קונבולוציה וקידוד רייד סולומון ביחסים של ‪ 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8‬בהתאם לדרישות‬
‫המערכת‪.‬‬
‫‪ .3‬ארבע אפשרויות למרווחי ביטחון ‪.1/4 1/8 1/16 1/32‬‬
‫‪ .4‬רוחב פס של ערוץ שידור ‪ 7 ,6‬או ‪8MHz‬‬
‫‪ .5‬תדר תמונות ‪ 50‬או ‪ 60‬הרץ‪.‬‬

‫‪29‬‬

DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial)

30

31

32

:‫הסבר‬
Video – SD – MPEG – 4 PART 10 H.264
SD-Standard Definition

Audio .HE .AAC + V2 & Dolby Pulse
HE-High Efficincy
AAC-Advanced Audio Coding ‫סוג של קודק‬
Pulse -- Plus

MPEG 2 – TS
TS – Transport Stream

‫ מבוסס על‬Dolby Digital Plus
‫ שמאפשר‬AC-3 ‫מערכת קודקים של‬
‫ ותומך‬6.144 Mbit/s ‫שידור בקצב עד‬
‫ הוא אינו‬.13.1 ‫במספר ערוצים עד‬
.AC-3 ‫תואם אחורנית עם‬
‫ הוא פורמט לשידור תקן‬MPEG-2TS
‫) אשר מרובב עם‬4 ‫או‬1,2( MPEG
‫ שימושי כמידע זורם‬.‫מידע נוסף‬
‫ רשתות כולל‬,‫בטלוויזיה ספרתית‬
.‫אינטרנט‬

Three (3) SFN Network ‫סוג של טופולוגית המשדרים‬
SFN - Single Frequency Networks
33

34

:‫הסבר‬
EIT – based EPG & 7 day EPG
EIT – Event Information Table
EPG – Electronic Program Guide
HDMI – 1.3 output
HDMI - High-Definition Multimedia Interface

S/PDIF - Sony/Philips Digital Interconnect Format (more commonly

known as Sony Philips Digital InterFace)
‫ דרך מוליך אופטי או כבל‬,‫ מגדיר את השכבה הפיזית של חיבור מידע שמע בין התקנים שונים‬S/PDIF
.‫ עם שינויים קלים ודרישות זולות יותר מבחינת החומרה‬AES/EBU ‫ תקן זה מבוסס על תקן‬.‫קואקסילי‬
35

‫הסבר‪:‬‬
‫‪S/PDIF - more commonly known as Sony Philips Digital InterFace‬‬

‫‪BMC-biphase mark code‬‬

‫בתקן זה נעשה שימוש בקוד דו‪-‬מופעי )‪ (biphase‬המקודד מידע זורם בינארי‪ .‬כל ביט של‬
‫המידע הראשוני מייצג שתי רמות אשר יחד מייצגות ביט בודד‪ .‬כל כל רמה לוגית "‪ "1‬במבוא‬
‫מיוצגת על ידי שני ביטים שונים ‪ 10‬או ‪ .01‬כניסה לוגית ‪ 0‬מיוצגת על ידי שני ביטים זהים ‪00‬‬
‫או ‪ 11‬במוצא‪.‬‬
‫‪36‬‬

37

38

‫דוגמה – ממיר ‪APEX‬‬
‫תכונות‪:‬‬
‫• תומך ‪EPG‬‬
‫• רשימת ערוצים ועריכת תוכניות‬
‫• בקרת הורים‬
‫• טיימר לתחילת תוכנית‬
‫• בחירת שפת הכתוביות‬
‫• השהיית תיאום שפתיים (במילישניות)‬
‫• הגדרת מדיית ה‪(MP3, JPEG….) USB -‬‬
‫• קביעת זמני הקלטה על מדיית ה‪USB -‬‬
‫• ועוד‪.....‬‬

‫‪39‬‬

APEX ‫ממיר‬

40

APEX ‫ממיר‬

41

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪42‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪43‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪44‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪45‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪46‬‬

:‫הסבר‬
BER – Bit Error Rate
PV BER – Post VITARBI Bit Error Rate
NM – Noise Margin
MER – Modulation Error Rate
CSI – Channel Status Information
Cell – identify code of the transmitting operator
CFO – carrier Frequency offset
PWR index – signal level status
RU – Read Solomon Uncorrect, uncorrected errors.

47

‫סופ ללא פ סופית כי אין סוף ללימוד ולחומר‬

‫‪48‬‬

OFDM
)‫ שימוש בערוצי שידור אורתוגונליים שונים (בתדרי גל נושא‬
.‫להעברת המידע‬
LPF
cos( 2  f 1 t )

LPF
cos( 2  f 2 t )

cos( 2  f 2 t )

MULTIPLEX

DEMULTIPLEX

data

cos( 2  f 1 t )

data

LPF
cos( 2  f N t )

cos( 2  f N t )
49

‫תדרים אורתוגונליים‬
‫‪ ‬המשדר מקבל את המידע לשידור ומחלק את ערוץ השידור למספר‬
‫תדרים בלתי תלויים‪.‬‬

‫‪50‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪2‬‬

‫‪51‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪3‬‬
‫‪ ‬כך לא ניתן לחסום את כל המידע שעובר ממשתמש אחד לשני‬

‫‪52‬‬

‫שידור וידאו כף יד דיגיטאלי והתמודדות‬
‫מול בעיות ייחודיות – בשתי השיטות‬
‫‪ DVB-T ‬שידור וידאו למטרות נייחות‬
‫‪ DVB-H ‬שידור וידאו למטרות ניידות (כף יד)‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬

‫‪53‬‬

‫יש צורך לחסוך באנרגיה‬
‫סנכרון מעבר בין תחנות שידור‬
‫שימוש בדחיסה חזקה ‪ H264‬ולא ב ‪mpeg- 2‬‬
‫אפקט דופלר‬

Multi Path ‫בעיית‬
P at h 2

B uilding
D i r ect P at h

P at h 3

M ob i l e
R ecep t i on

B ase St at i on

54

Guard Interval Tg -"‫"שמירת מרחק‬
Tg

OFDM symbol(1/f0)

Tg
Copy signal
 By adding the Guard Interval (GI) Period, Inter symbol

interference (ISI) can be avoided, while keeping orthogonality

Tg OFDM symbol (1/f0)
Direct
Delayed
Sampling Period
55

‫השהיה ותזוזת תדר ב ‪. OFDM‬ו‪CDMA -‬‬
‫‪OFDM ‬‬
‫‪ ‬בעיית ‪ Multi-path‬נפתרת ע"י ‪GI‬‬
‫‪ ‬רגיש לשינויי תדרים שמירה על הפרדת תדרים‬
‫‪CDMA ‬‬
‫‪ ‬כמעט ואין השפעה על הקודים ב ‪Multi-path‬‬
‫‪ ‬אפקט דופלר לא משפיע מאחר ואין לו תלות בתדר‬

‫‪56‬‬

‫מיזוג שיטות הקידוד‬
‫‪ ‬ניתן לשלב בין שתי השיטות וכך כל תדר בקידוד ה ‪OFDM‬‬
‫יוכפל בקוד ה‪CDMA-‬‬
‫‪Multi-carrier code division multiple access (MC- ‬‬
‫)‪CDMA‬‬

‫‪57‬‬

‫סיכום‬
‫‪ ‬הוצגו שיטות קידוד שונות לשידור‪ CDMA :‬ו‪OFDM‬‬
‫‪ ‬לכל שיטה יש את הייחודיות שלה אך ניתן עדיין לשלבם ביחד‬
‫במספר אפליקציות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמד יישום של השיטות לצורך העברת וידאו דיגיטלי למערכות‬
‫ניידות בשתי השיטות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמדה החסינות של שתי השיטות לתופעות ה ‪,Multi Path‬‬
‫ואפקט דופלר‬

References 1
Faria, G.; Henriksson, J.A.; Stare, E.; Talmola, P., "DVB-H:
Digital Broadcast Services to Handheld Devices,"
Proceedings of the IEEE , vol.94, no.1, pp.194-209, Jan.
2006
2. Fire Tom Wada Professor, Information Engineering, Univ.
of the Ryukyus Chief Scientist at Magna Design Net, Inc
[email protected] http://www.ie.uryukyu.ac.jp/~wada/
1.

3. “Ofdm and cdma” Dr.S.Srikanth AU-KBC Research

Centre Anna University Chennai
59

References 2
4. http://en.wikipedia.org/wiki/Code_division_multipl

e_access
5. http://en.wikipedia.org/wiki/OFDM


Slide 15

‫שדורי טלוויזיה‬
‫ספרתיים קרקעיים‬

‫אינגר משה ‪4Z1PF‬‬
‫‪2009‬‬
‫ספטמבר‬
‫‪1‬‬

‫שדורי טלוויזיה ספרתיים קרקעיים – למה?‬
‫‪ ‬יציבות באיכות התמונה‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של הספקטרום יחסית לשידור האנלוגי (פי ‪ 4‬עד ‪)6‬‬
‫‪ ‬זול יותר יחסית לשידורי כבלים‪ ,‬שידורים אנלוגיים ושידורי לווינים‪.‬‬
‫‪ ‬פשוט וזול (ממיר ספרתי ואנטנה קטנה) לעומת קליטה מלווין‪.‬‬
‫‪ ‬יישומים חדשים אפשריים בשידורים הדיגיטלים בלבד‪:‬‬
‫‪ ‬אינטראקטיביות‬
‫‪HDTV ‬‬
‫‪ ‬טלוויזיה ניידת‬
‫‪ ‬לוח שידורים אלקטרוני‬

‫‪2‬‬

‫רשתות של תדר בודד‬
‫‪ ‬שידורי טלוויזיה ספרתיים עושים שימוש בשיטת ‪ COFDM‬שמאפשרת עבודה של רשת‬
‫משדרים על תדר בודד‪.‬‬
‫‪ ‬תדר בודד עבור כל המשדרים שמאפשרים כיסוי שטח גדול‪.‬‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של תדרי שידור – שימוש בתדרים חוזרים‬
‫‪ ‬מאפשר טופולוגיות רשת טובות יותר יחסית לשידור אנלוגי‪.‬‬
‫‪‬דרישות מ‪(Single Frequency Networks) SFN-‬‬
‫‪‬כל משדר חייב לשדר‬
‫‪‬על אותו התדר‬
‫‪‬באותו הזמן‬
‫‪‬באותו קצב שידור‬
‫‪ ‬כל המשדרים חייבים להיות מסונכרנים בתדר ובזמן (‪)GPS‬‬
‫‪ ‬בחירת זמן מרווח הביטחון יקבע את המרחק המרבי שבין שני משדרים‪.‬‬

‫‪3‬‬

‫מושגים‬
‫‪ ‬אות אנלוגי‬
‫‪ ‬אות ספרתי (דיגיטלי)‬
‫‪ ‬ביט ‪bite‬‬
‫‪ ‬בית ‪Byte‬‬
‫‪ ‬אות ספרתי מרובה רמות‬

‫‪4‬‬

Asynchronous Digital Subscriber Line

5

‫מה זה ‪? ADSL‬‬

‫( ‪.)Asynchronous Digital Subscriber Line‬‬

‫טכנולוגיית ‪ ADSL‬משתמשת ברוחב פס של ‪ 1.1MHz‬המחולק לשלושה נתחים באמצעות‬
‫מסננים‪ .‬הנתח האחד מ‪ 0KHz -‬עד ‪ ,4KHz‬משמש את ערוץ הטלפוניה‪ .‬הנתח השני מ‪-‬‬
‫‪ 20KHz‬עד ‪ 160KHz‬משמש עבור ה‪ upstream-‬והנתח הגדול ביותר –‪ 240 KHz‬עד‬
‫‪ ,1.1MHz‬משמש עבור ה‪.downstream -‬‬

‫‪6‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫על מנת לקבל ניחות מזערי ודיוק מרבי‪ ,‬ממוצע המתח על הקו צריך לשאוף לאפס וכך ניתן להשיג‬
‫את הקצב הנדרש‪ .‬כדי לעמוד בדרישות אלה‪ ,‬משתמשים בשיטת קידוד‬
‫‪ .)Quadrature Amplitude Modulation) QAM‬שיטה המקודדת קבוצות של שלוש סיביות‬
‫ומייצגת אותם בגל סינוס ברמת מתח ובתזוזת מופע‪.‬‬

‫‪7‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫האפנון השימושי הוא מסוג "ריבוי תדרים" ‪(Discrete Multiton) DMT‬‬
‫הערוץ היורד )‪ (downstream‬מחולק ל‪ 256 -‬תדרי נושא )‪ (tones‬כל אחד‬
‫ברוחב פס של ‪4KHz‬‬
‫הערוץ העולה )‪ (upstream‬מחולק ל‪ 32 -‬תת נושאים‪.‬‬
‫נושא ‪ 64‬מאופנן מידע קבוע המשמש לבקרת הרזולוציה של זמן הדגימה‬
‫במקלט‪.‬‬

‫‪8‬‬

9

Standard vs. High-definition
Standard vs. Highdefinition
Wondering what the difference
is between standard and high
definition? Standard definition
(SD) uses 625 lines of pixels
from top to bottom. High
definition (HD) uses up to 1125
lines. Not all of these lines are
visible on the screen, but
they're included as part of the
signal .

10

‫‪Standard vs. High-definition‬‬
‫)‪HDTV )high-definition television‬‬
‫)‪DTV )digital television‬‬

‫‪ DTV‬משודר בתחום ה‪ UHF -‬ברוחב פס של ‪ 8MHz‬כמו שידורי הטלוויזיה‬
‫האנלוגיים‪.‬‬
‫יתרונות ‪DTV‬‬
‫• תומך ברזולוציה גבוהה יותר‪.‬‬

‫• ניתן לשדר את התמונה בסריקה שלובה ‪ interlaced‬או סריקה מלאה‬
‫‪.progressive‬‬
‫• תחנת השידור יכולה לשדר על אותו ספקטרום מספר תוכניות שונות בו‪-‬‬
‫זמנית‪.‬‬
‫• ניתן להוסיף לשידור חומר אינטראקטיבי ו‪/‬או חומר אחר‪ ,‬כמו מידע‬
‫מהאינטרנט‪.‬‬
‫• תומך בשידורי ‪.HDTV‬‬
‫‪11‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫• קיימים ‪ 18‬תקנים לשידורי טלוויזיה דיגיטאלית‪.‬‬
‫• יחס ממדים ‪ 4:3‬באנלוגי‪ 16:9 ,‬בדיגיטלי‪.‬‬
‫• הרזולוציה הנמוכה ביותר היא כמו הרזולוציה של הטלוויזיה האנלוגית‬
‫‪ 576X720‬פיקסלים‪.‬‬
‫• הרזולוציה המרבית היא של ‪ 1080X1920 HDTV‬פיקסלים‪.‬‬
‫• מספר תמונות משודרות בשנייה מוגדרות על ידי האותיות "‪ "i‬עבור ‪interlaced‬‬
‫ו ‪ "p" -‬עבור ‪progressive‬‬

‫• ב – ‪ DTV‬מספר התמונות משתנה בין ‪ 60P‬ל‪20P -‬‬

‫‪12‬‬

‫‪HDTV‬‬

‫תקן ‪ "1080i" HDTV‬אומר שהרזולוציה היא ‪ 1080X1920‬פיקסלים‪ ,‬סריקה‬
‫שלובה‪ 60 ,‬תמונות בשנייה‪.‬‬
‫הערה‪ :‬הטבלה מתאימה לתקן האמריקאי‬
‫‪13‬‬

‫‪.‬‬

‫תקנים‬
‫‪MPEG-2‬‬
‫‪ DTV‬מקודד את המידע ב – ‪ .MPEG-2‬מקודד שימושי ברוב מכשירי ה‪.DVD -‬‬
‫מקודד זה מקטין את נפח המידע ביחס של ‪ .55:1‬הוא מעלים חלק גדול מהמידע‬
‫שעין האדם לא יכולה להבחין‪.‬‬
‫בתקן זה משדרים את השוני בין תמונה לתמונה בבלוקים של ‪ 16X16‬פיקסלים‪.‬‬
‫‪.‬‬
‫‪H.264 / MPEG-4‬‬
‫‪ H.264‬הוא תקן מתקדם לדחיסת וידאו‪ .‬התקן זהה לחלק ‪ 10‬של התקן ‪MPEG-‬‬
‫‪4‬של ‪ ISO‬וידוע גם בשם "קידוד וידאו מתקדם" – ‪AVC‬‬
‫‪ H.264/AVC‬מאופיין על ידי מספר תכונות חדשות המאפשרות לו לדחוס וידאו‬
‫ביעילות רבה יותר מאשר מקודדים אחרים‪.‬‬
‫ביצוע "פיצוי תנועה על סמך בלוק בגודל משתנה" עם בלוקים בגדלים ‪16X16‬ועד‬
‫‪ 4X4‬המאפשר חלוקה מדויקת של אזורים נעים‪ .‬חלוקה רבה מדי לתת‪-‬בלוקים‬
‫עלולה להוביל לשליחת מידע מיותר‪ ,‬שכן המקודד נדרש לציין מספר גדול יותר של‬
‫בלוקים‪ ,‬ולכן מתמקדים מקודדי ‪ H.264‬בבעיית הבחירה של החלוקה‬
‫האופטימאלית של בלוק ‪.16X16‬‬
‫‪14‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫לכול תחנת שידור מוקצה ערוץ שידור אחד‪.‬‬
‫ניתן לחלק את הערוץ לתת‪-‬ערוצים ‪sub-channels‬‬

‫כל ערוץ יכול לשדר ‪19.39 Mbps‬של מידע דיגיטלי‪.‬‬
‫תחנת השידור יכולה לחלק תעבורה זו במספר אפשרויות‪ ,‬לדוגמה‪:‬‬
‫ערוץ אחד של ‪19.39 Mbps‬‬
‫ארבעה תת‪-‬ערוצים של ‪4.85 Mbps‬‬

‫ניתן לשדר תוכניות באיכות נמוכה כמו חדשות‪ ,‬אך לאחד את הערוצים לאיכות‬
‫גבוהה יותר עבור תוכנית טבע כלשהי‪.‬‬
‫נערכים ניסויים לשדר מידע דיגיטלי ב‪ .1- 2Mbps -‬מידע זה יכול לכלול דפי‬
‫אינטרנט או מידע דיגיטלי אחר‪.‬‬

‫‪15‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫הבסיס לתקני ‪ HDTV‬הוא של ‪. (Advanced Television Standards Committee) ATSC‬עבור‬
‫‪ HDTV‬קיימים שני פורמטים‪ P720 :‬ו‪.i1080 -‬‬
‫מדובר בתקנים אמריקאים אשר משודרים ב‪ 60Hz -‬ואשר שניהם רחבי מסך (כלומר ביחס מסך‬
‫‪.)16:9‬‬
‫‪ P720‬הוא תקן פרוגרסיבי (כלומר‪ ,‬משודרות שורות ברצף) אשר כולל ‪ 720‬שורות של ‪1280‬‬
‫פיקסלים בכל שורה‪.‬‬
‫‪ i1080‬הוא תקן ‪( INTERLACED‬כלומר‪ ,‬משדר את כל השורות הזוגיות ואחריהן את השורות האי‬
‫זוגיות וחוזר חלילה) אשר כולל ‪ 1080‬שורות של ‪ 1920‬פיקסלים בכל אחת‪.‬‬
‫התקנים הללו יועדו לשוק האמריקאי‪ ,‬ולכן הוגדרו ב‪ 60Hz-‬בלבד‪ .‬לאחר מספר שנים‪ ,‬אירופה‬
‫התעוררה והגדירה גם לעצמה כמה תקנים‪:‬‬
‫‪ P576 - PAL PROGRESSIVE‬אשר משודר במסך רחב או רגיל (‪)4:3‬‬
‫‪ - P50720‬תקן זהה לתקן האמריקאי פרט לכך שהוא משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪( i501080‬לעתים מכונה גם ‪ - )i251080‬גם הוא תקן זהה לאמריקאי אך משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪16‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫‪HD READY‬‬
‫לגבי רזולוציה‪ ,‬המסך חייב לתמוך בלפחות ‪ 720‬שורות עבור מצב ‪.16:9‬‬
‫התנאים‪:‬‬
‫‪ .1‬כל סוג מסך או אלמנט תצוגה אשר יש לו ‪ 720‬שורות פיזיות (דיסקרטיות) במצב יחס רחב‪.‬‬
‫‪ .2‬על המסך לתמוך בכניסות ‪ HDTV‬דרך הכניסות הבאות‪:‬‬
‫‪ YPBPR‬אנלוגי‬
‫‪ DVI‬או ‪HDMI‬‬
‫‪ .3‬בכל הכניסות הללו‪ ,‬המסך חייב לתמוך בתקנים הבאים‪:‬‬
‫‪ 1280‬על ‪ 720‬פרוגרסיבי ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ 1920‬על ‪ 1080‬שזור ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ .4‬על חיבורי ה‪ DVI-‬וה‪ HDMI-‬לתמוך בהצפנת ‪.HDCP‬‬
‫‪17‬‬

18

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫הגדרה‪ :‬שני גלים נושאים‪ ,‬באותו התדר נמצאים ב‪ 90 -‬מעלות האחד ביחס לשני‬
‫(ניצבים)‪ .‬ניתן לראות זאת כשווה ערך‪ ,‬לגל נושא יחיד המאופנן מופע ואמפליטודה‪.‬‬

‫תמונת ווקטור‪-‬סקופ של אפנון‬
‫מידע הצבע במשדרי טלוויזיה‬

‫‪19‬‬

‫ אפנון ניצב‬QAM - Quadrature Amplitude Modulation
‫ כל סימבול‬16QAM -‫דוגמה ל‬
‫ ביטים‬4 ‫מיצג‬
I - In phase

Q – Quadrature

‫בתקשורת ספרתית נהוג לעבוד‬
QAM16 64 128 256 -‫ב‬

20

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫דוגמאות ל – ‪ 8QAM‬במבנה מעגלי ומלבני‬
‫הבחירה למבנה הרצוי נקבע על ידי השיקולים‪:‬‬
‫‪ .1‬ההספק הממוצע המשודר‬
‫‪ .2‬מורכבות מעגלי השידור והקליטה‬
‫‪ .3‬חסינות לרעש‬
‫‪BER (Bit Error Rate) .4‬‬
‫‪ .5‬התאבכות בין גלי הנושא השונים‪.‬‬

‫‪21‬‬

22

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫)‪ Orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM‬זהה עקרונית ל‪-‬‬
‫)‪ Coded OFDM (COFDM‬ול‪.Discrete multi-tone modulation (DMT) -‬‬
‫בכל המקרים מדובר על ריבוב בחלוקת תדר ‪frequency-division multiplexing‬‬
‫)‪ .(FDM‬מספר רב של תדרי תת נושא ניצבים‪ ,‬הקרובים זה לזה‪ ,‬נושאים את‬
‫המידע‪ .‬המידע מחולק למספר ערוצים מקבילים‪ ,‬כאשר כל ערוץ מאופנן על תדר‬
‫תת‪-‬נושא אחר‪.‬‬
‫האפנון יכול להיות כל אפנון שכיח כמו ‪ QAM‬או ‪ .PSK‬המידע המאופנן נשלח‬
‫בקצב נמוך אך בגלל המספר הרב של התתי‪-‬נושא זה שווה ערך לשידור‬
‫קונבנציונלי של אפנון נושא אחד באותו רוחב פס ובמהירות העברת מידע גבוהה‪.‬‬

‫‪23‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫מרווח ביטחון (שומר מרווח) ‪Guard interval‬‬
‫מטרת מרווח הביטחון הוא לשפר את חסינות ההשהיה בהתפשטות הגלים‪ ,‬הדהוד והחזרים‬
‫מגופים שונים כמו הר או בית‪ .‬נתונים ספרתיים מאוד רגישים לתופעות אלו ‪.‬‬
‫ב‪ COFDM -‬בתחילת כל סימבול קיים "מרווח ביטחון"‪ .‬כל עוד ה"הד" נופל בתחום מרווח זה‪.‬‬
‫הוא לא יהיה מושפע ביכולת המקלט לפענח את המידע הרצוי משום שהמידע יופיע אחרי זמן‬
‫"מרווח הביטחון"‬
‫ככול שמרווח הביטחון יהיה גדול יותר ניתן יהיה לטפל במרחק הדהוד גדול יותר‪ .‬אבל הגדלת‬
‫המרווח מוריד את נצילות ערוץ השידור‪ .‬לדוגמה בשידור ‪ DVB-T‬ארבע מרווחי ביטחון‬
‫שימושיים (ניתנים כשבר מזמן המחזור של הסימבול) ‪1/32 ; 1/16 ; 1/8 ; 1/4‬‬
‫‪ 1/32‬נותן הגנה מזערית אבל העברת מידע מהירה ביותר‪ 1/4 .‬מאפשר הגנה טובה ביותר‬
‫אבל נצילות ערוץ שידור נמוכה‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫דוגמה‪:‬‬
‫אם נשדר מיליון סימבולים לשנייה על ערוץ תקשורת באפנון של נושא בודד אזי זמן שידור‬
‫סימבול יהיה מיקרו‪-‬שנייה‪ .‬במצב זה נצטרך להתמודד עם סנכרון בתדר גבוה ועם התאבכויות‬
‫ממסלולים שונים )‪.(multipath interference‬‬
‫אם אותם מיליון סימבולים לשנייה יחולקו לאלף תת‪-‬ערוצים אז זמן המחזור של כל סימבול יכול‬
‫להיות ארוך פי ‪ 1000‬ז"א מילישנייה אחת (במקום מיקרו‪-‬שנייה)‪ .‬אם נוסיף "מרווח ביטחון"‬
‫בערך של ‪ 1/8‬סימבול אשר יוכנס בתחילת שידור של כל סימבול‪ ,‬אזי נוכל להתגבר על בעיית‬
‫ההתאבכות‪ .‬זמן "מרווח הביטחון" יהיה ‪ 125‬מיקרו‪-‬שניות שמייצג הפרש מרבי של ‪37.5‬‬
‫קילומטר בין אות ישיר לאות מוחזר כהד מגוף כלשהו‪.‬‬

‫‪25‬‬

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Example of applications
Cable
ADSL and VDSL broadband access via POTS copper wiring.
Power line communication (PLC).
Multimedia over Coax Alliance (MoCA) home networking.
ITU-T G.hn, a standard which provides high-speed local area networking over existing home wiring (power lines,
phone lines and coaxial cables)
Wireless
The wireless LAN radio interfaces IEEE 802.11a, g, n and HIPERLAN/2.
The digital radio systems DAB/EUREKA 147, DAB+, Digital Radio Mondiale, HD Radio, T-DMB and ISDBTSB.
The terrestrial digital TV system DVB-T.
The terrestrial mobile TV systems DVB-H, T-DMB, ISDB-T and MediaFLO forward link.
The cellular communication systems Flash-OFDM
The mobile broadband 3GPP Long Term Evolution air interface named High Speed OFDM Packet Access
(HSOPA)
The Wireless MAN / Fixed broadband wireless access (BWA) standard IEEE 802.16 (or WiMAX).
The Mobile Broadband Wireless Access (MBWA) standards IEEE 802.20, IEEE 802.16e (Mobile WiMAX) and
WiBro.
The wireless Personal Area Network (PAN) Ultra wideband (UWB) IEEE 802.15.3a implementation suggested by
WiMedia Alliance.
26

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Transmitter
An OFDM carrier signal is the sum of a number of orthogonal sub-carriers, with baseband data on each sub-carrier
being independently modulated commonly using some type of quadrature amplitude modulation (QAM) or phaseshift keying (PSK). This composite baseband signal is typically used to modulate a main RF carrier.

s[n] is a serial stream of binary digits. By inverse multiplexing, these are first demultiplexed into N parallel
streams, and each one mapped to a (possibly complex) symbol stream using some modulation constellation
(QAM, PSK, etc.). Note that the constellations may be different, so some streams may carry a higher bit-rate than
others.
An inverse FFT is computed on each set of symbols, giving a set of complex time-domain samples. These
samples are then quadrature-mixed to passband in the standard way. The real and imaginary components are first
converted to the analogue domain using digital-to-analogue converters (DACs); the analogue signals are then
used to modulate cosine and sine waves at the carrier frequency, fc, respectively. These signals are then summed
to give the transmission signal, s(t).
27

28

‫)‪DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial‬‬
‫‪ DVB-T‬הינו תקן שתוקן על ידי איגוד ‪ DVB‬לשידורי טלוויזיה‬
‫קרקעיים‪ .‬השידורים הראשוניים נערכו בבריטניה בשנת ‪.1997‬‬
‫המערכת משדרת אות ספרתי מכווץ של שמע‪ ,‬וידאו ונתונים‬
‫נוספים בשיטת ‪ MPEG‬ובשימוש באפנון ‪.COFDM‬‬
‫תכונות בסיסיות‪:‬‬
‫‪ .1‬שלש אפשרויות לאפנון )‪(QPSK, 16QAM, 64QAM‬‬
‫‪ FEC (forward error correction) .2‬חמש אפשרויות לתיקון שגיאות המבוססות על קידוד‬
‫קונבולוציה וקידוד רייד סולומון ביחסים של ‪ 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8‬בהתאם לדרישות‬
‫המערכת‪.‬‬
‫‪ .3‬ארבע אפשרויות למרווחי ביטחון ‪.1/4 1/8 1/16 1/32‬‬
‫‪ .4‬רוחב פס של ערוץ שידור ‪ 7 ,6‬או ‪8MHz‬‬
‫‪ .5‬תדר תמונות ‪ 50‬או ‪ 60‬הרץ‪.‬‬

‫‪29‬‬

DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial)

30

31

32

:‫הסבר‬
Video – SD – MPEG – 4 PART 10 H.264
SD-Standard Definition

Audio .HE .AAC + V2 & Dolby Pulse
HE-High Efficincy
AAC-Advanced Audio Coding ‫סוג של קודק‬
Pulse -- Plus

MPEG 2 – TS
TS – Transport Stream

‫ מבוסס על‬Dolby Digital Plus
‫ שמאפשר‬AC-3 ‫מערכת קודקים של‬
‫ ותומך‬6.144 Mbit/s ‫שידור בקצב עד‬
‫ הוא אינו‬.13.1 ‫במספר ערוצים עד‬
.AC-3 ‫תואם אחורנית עם‬
‫ הוא פורמט לשידור תקן‬MPEG-2TS
‫) אשר מרובב עם‬4 ‫או‬1,2( MPEG
‫ שימושי כמידע זורם‬.‫מידע נוסף‬
‫ רשתות כולל‬,‫בטלוויזיה ספרתית‬
.‫אינטרנט‬

Three (3) SFN Network ‫סוג של טופולוגית המשדרים‬
SFN - Single Frequency Networks
33

34

:‫הסבר‬
EIT – based EPG & 7 day EPG
EIT – Event Information Table
EPG – Electronic Program Guide
HDMI – 1.3 output
HDMI - High-Definition Multimedia Interface

S/PDIF - Sony/Philips Digital Interconnect Format (more commonly

known as Sony Philips Digital InterFace)
‫ דרך מוליך אופטי או כבל‬,‫ מגדיר את השכבה הפיזית של חיבור מידע שמע בין התקנים שונים‬S/PDIF
.‫ עם שינויים קלים ודרישות זולות יותר מבחינת החומרה‬AES/EBU ‫ תקן זה מבוסס על תקן‬.‫קואקסילי‬
35

‫הסבר‪:‬‬
‫‪S/PDIF - more commonly known as Sony Philips Digital InterFace‬‬

‫‪BMC-biphase mark code‬‬

‫בתקן זה נעשה שימוש בקוד דו‪-‬מופעי )‪ (biphase‬המקודד מידע זורם בינארי‪ .‬כל ביט של‬
‫המידע הראשוני מייצג שתי רמות אשר יחד מייצגות ביט בודד‪ .‬כל כל רמה לוגית "‪ "1‬במבוא‬
‫מיוצגת על ידי שני ביטים שונים ‪ 10‬או ‪ .01‬כניסה לוגית ‪ 0‬מיוצגת על ידי שני ביטים זהים ‪00‬‬
‫או ‪ 11‬במוצא‪.‬‬
‫‪36‬‬

37

38

‫דוגמה – ממיר ‪APEX‬‬
‫תכונות‪:‬‬
‫• תומך ‪EPG‬‬
‫• רשימת ערוצים ועריכת תוכניות‬
‫• בקרת הורים‬
‫• טיימר לתחילת תוכנית‬
‫• בחירת שפת הכתוביות‬
‫• השהיית תיאום שפתיים (במילישניות)‬
‫• הגדרת מדיית ה‪(MP3, JPEG….) USB -‬‬
‫• קביעת זמני הקלטה על מדיית ה‪USB -‬‬
‫• ועוד‪.....‬‬

‫‪39‬‬

APEX ‫ממיר‬

40

APEX ‫ממיר‬

41

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪42‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪43‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪44‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪45‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪46‬‬

:‫הסבר‬
BER – Bit Error Rate
PV BER – Post VITARBI Bit Error Rate
NM – Noise Margin
MER – Modulation Error Rate
CSI – Channel Status Information
Cell – identify code of the transmitting operator
CFO – carrier Frequency offset
PWR index – signal level status
RU – Read Solomon Uncorrect, uncorrected errors.

47

‫סופ ללא פ סופית כי אין סוף ללימוד ולחומר‬

‫‪48‬‬

OFDM
)‫ שימוש בערוצי שידור אורתוגונליים שונים (בתדרי גל נושא‬
.‫להעברת המידע‬
LPF
cos( 2  f 1 t )

LPF
cos( 2  f 2 t )

cos( 2  f 2 t )

MULTIPLEX

DEMULTIPLEX

data

cos( 2  f 1 t )

data

LPF
cos( 2  f N t )

cos( 2  f N t )
49

‫תדרים אורתוגונליים‬
‫‪ ‬המשדר מקבל את המידע לשידור ומחלק את ערוץ השידור למספר‬
‫תדרים בלתי תלויים‪.‬‬

‫‪50‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪2‬‬

‫‪51‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪3‬‬
‫‪ ‬כך לא ניתן לחסום את כל המידע שעובר ממשתמש אחד לשני‬

‫‪52‬‬

‫שידור וידאו כף יד דיגיטאלי והתמודדות‬
‫מול בעיות ייחודיות – בשתי השיטות‬
‫‪ DVB-T ‬שידור וידאו למטרות נייחות‬
‫‪ DVB-H ‬שידור וידאו למטרות ניידות (כף יד)‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬

‫‪53‬‬

‫יש צורך לחסוך באנרגיה‬
‫סנכרון מעבר בין תחנות שידור‬
‫שימוש בדחיסה חזקה ‪ H264‬ולא ב ‪mpeg- 2‬‬
‫אפקט דופלר‬

Multi Path ‫בעיית‬
P at h 2

B uilding
D i r ect P at h

P at h 3

M ob i l e
R ecep t i on

B ase St at i on

54

Guard Interval Tg -"‫"שמירת מרחק‬
Tg

OFDM symbol(1/f0)

Tg
Copy signal
 By adding the Guard Interval (GI) Period, Inter symbol

interference (ISI) can be avoided, while keeping orthogonality

Tg OFDM symbol (1/f0)
Direct
Delayed
Sampling Period
55

‫השהיה ותזוזת תדר ב ‪. OFDM‬ו‪CDMA -‬‬
‫‪OFDM ‬‬
‫‪ ‬בעיית ‪ Multi-path‬נפתרת ע"י ‪GI‬‬
‫‪ ‬רגיש לשינויי תדרים שמירה על הפרדת תדרים‬
‫‪CDMA ‬‬
‫‪ ‬כמעט ואין השפעה על הקודים ב ‪Multi-path‬‬
‫‪ ‬אפקט דופלר לא משפיע מאחר ואין לו תלות בתדר‬

‫‪56‬‬

‫מיזוג שיטות הקידוד‬
‫‪ ‬ניתן לשלב בין שתי השיטות וכך כל תדר בקידוד ה ‪OFDM‬‬
‫יוכפל בקוד ה‪CDMA-‬‬
‫‪Multi-carrier code division multiple access (MC- ‬‬
‫)‪CDMA‬‬

‫‪57‬‬

‫סיכום‬
‫‪ ‬הוצגו שיטות קידוד שונות לשידור‪ CDMA :‬ו‪OFDM‬‬
‫‪ ‬לכל שיטה יש את הייחודיות שלה אך ניתן עדיין לשלבם ביחד‬
‫במספר אפליקציות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמד יישום של השיטות לצורך העברת וידאו דיגיטלי למערכות‬
‫ניידות בשתי השיטות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמדה החסינות של שתי השיטות לתופעות ה ‪,Multi Path‬‬
‫ואפקט דופלר‬

References 1
Faria, G.; Henriksson, J.A.; Stare, E.; Talmola, P., "DVB-H:
Digital Broadcast Services to Handheld Devices,"
Proceedings of the IEEE , vol.94, no.1, pp.194-209, Jan.
2006
2. Fire Tom Wada Professor, Information Engineering, Univ.
of the Ryukyus Chief Scientist at Magna Design Net, Inc
[email protected] http://www.ie.uryukyu.ac.jp/~wada/
1.

3. “Ofdm and cdma” Dr.S.Srikanth AU-KBC Research

Centre Anna University Chennai
59

References 2
4. http://en.wikipedia.org/wiki/Code_division_multipl

e_access
5. http://en.wikipedia.org/wiki/OFDM


Slide 16

‫שדורי טלוויזיה‬
‫ספרתיים קרקעיים‬

‫אינגר משה ‪4Z1PF‬‬
‫‪2009‬‬
‫ספטמבר‬
‫‪1‬‬

‫שדורי טלוויזיה ספרתיים קרקעיים – למה?‬
‫‪ ‬יציבות באיכות התמונה‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של הספקטרום יחסית לשידור האנלוגי (פי ‪ 4‬עד ‪)6‬‬
‫‪ ‬זול יותר יחסית לשידורי כבלים‪ ,‬שידורים אנלוגיים ושידורי לווינים‪.‬‬
‫‪ ‬פשוט וזול (ממיר ספרתי ואנטנה קטנה) לעומת קליטה מלווין‪.‬‬
‫‪ ‬יישומים חדשים אפשריים בשידורים הדיגיטלים בלבד‪:‬‬
‫‪ ‬אינטראקטיביות‬
‫‪HDTV ‬‬
‫‪ ‬טלוויזיה ניידת‬
‫‪ ‬לוח שידורים אלקטרוני‬

‫‪2‬‬

‫רשתות של תדר בודד‬
‫‪ ‬שידורי טלוויזיה ספרתיים עושים שימוש בשיטת ‪ COFDM‬שמאפשרת עבודה של רשת‬
‫משדרים על תדר בודד‪.‬‬
‫‪ ‬תדר בודד עבור כל המשדרים שמאפשרים כיסוי שטח גדול‪.‬‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של תדרי שידור – שימוש בתדרים חוזרים‬
‫‪ ‬מאפשר טופולוגיות רשת טובות יותר יחסית לשידור אנלוגי‪.‬‬
‫‪‬דרישות מ‪(Single Frequency Networks) SFN-‬‬
‫‪‬כל משדר חייב לשדר‬
‫‪‬על אותו התדר‬
‫‪‬באותו הזמן‬
‫‪‬באותו קצב שידור‬
‫‪ ‬כל המשדרים חייבים להיות מסונכרנים בתדר ובזמן (‪)GPS‬‬
‫‪ ‬בחירת זמן מרווח הביטחון יקבע את המרחק המרבי שבין שני משדרים‪.‬‬

‫‪3‬‬

‫מושגים‬
‫‪ ‬אות אנלוגי‬
‫‪ ‬אות ספרתי (דיגיטלי)‬
‫‪ ‬ביט ‪bite‬‬
‫‪ ‬בית ‪Byte‬‬
‫‪ ‬אות ספרתי מרובה רמות‬

‫‪4‬‬

Asynchronous Digital Subscriber Line

5

‫מה זה ‪? ADSL‬‬

‫( ‪.)Asynchronous Digital Subscriber Line‬‬

‫טכנולוגיית ‪ ADSL‬משתמשת ברוחב פס של ‪ 1.1MHz‬המחולק לשלושה נתחים באמצעות‬
‫מסננים‪ .‬הנתח האחד מ‪ 0KHz -‬עד ‪ ,4KHz‬משמש את ערוץ הטלפוניה‪ .‬הנתח השני מ‪-‬‬
‫‪ 20KHz‬עד ‪ 160KHz‬משמש עבור ה‪ upstream-‬והנתח הגדול ביותר –‪ 240 KHz‬עד‬
‫‪ ,1.1MHz‬משמש עבור ה‪.downstream -‬‬

‫‪6‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫על מנת לקבל ניחות מזערי ודיוק מרבי‪ ,‬ממוצע המתח על הקו צריך לשאוף לאפס וכך ניתן להשיג‬
‫את הקצב הנדרש‪ .‬כדי לעמוד בדרישות אלה‪ ,‬משתמשים בשיטת קידוד‬
‫‪ .)Quadrature Amplitude Modulation) QAM‬שיטה המקודדת קבוצות של שלוש סיביות‬
‫ומייצגת אותם בגל סינוס ברמת מתח ובתזוזת מופע‪.‬‬

‫‪7‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫האפנון השימושי הוא מסוג "ריבוי תדרים" ‪(Discrete Multiton) DMT‬‬
‫הערוץ היורד )‪ (downstream‬מחולק ל‪ 256 -‬תדרי נושא )‪ (tones‬כל אחד‬
‫ברוחב פס של ‪4KHz‬‬
‫הערוץ העולה )‪ (upstream‬מחולק ל‪ 32 -‬תת נושאים‪.‬‬
‫נושא ‪ 64‬מאופנן מידע קבוע המשמש לבקרת הרזולוציה של זמן הדגימה‬
‫במקלט‪.‬‬

‫‪8‬‬

9

Standard vs. High-definition
Standard vs. Highdefinition
Wondering what the difference
is between standard and high
definition? Standard definition
(SD) uses 625 lines of pixels
from top to bottom. High
definition (HD) uses up to 1125
lines. Not all of these lines are
visible on the screen, but
they're included as part of the
signal .

10

‫‪Standard vs. High-definition‬‬
‫)‪HDTV )high-definition television‬‬
‫)‪DTV )digital television‬‬

‫‪ DTV‬משודר בתחום ה‪ UHF -‬ברוחב פס של ‪ 8MHz‬כמו שידורי הטלוויזיה‬
‫האנלוגיים‪.‬‬
‫יתרונות ‪DTV‬‬
‫• תומך ברזולוציה גבוהה יותר‪.‬‬

‫• ניתן לשדר את התמונה בסריקה שלובה ‪ interlaced‬או סריקה מלאה‬
‫‪.progressive‬‬
‫• תחנת השידור יכולה לשדר על אותו ספקטרום מספר תוכניות שונות בו‪-‬‬
‫זמנית‪.‬‬
‫• ניתן להוסיף לשידור חומר אינטראקטיבי ו‪/‬או חומר אחר‪ ,‬כמו מידע‬
‫מהאינטרנט‪.‬‬
‫• תומך בשידורי ‪.HDTV‬‬
‫‪11‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫• קיימים ‪ 18‬תקנים לשידורי טלוויזיה דיגיטאלית‪.‬‬
‫• יחס ממדים ‪ 4:3‬באנלוגי‪ 16:9 ,‬בדיגיטלי‪.‬‬
‫• הרזולוציה הנמוכה ביותר היא כמו הרזולוציה של הטלוויזיה האנלוגית‬
‫‪ 576X720‬פיקסלים‪.‬‬
‫• הרזולוציה המרבית היא של ‪ 1080X1920 HDTV‬פיקסלים‪.‬‬
‫• מספר תמונות משודרות בשנייה מוגדרות על ידי האותיות "‪ "i‬עבור ‪interlaced‬‬
‫ו ‪ "p" -‬עבור ‪progressive‬‬

‫• ב – ‪ DTV‬מספר התמונות משתנה בין ‪ 60P‬ל‪20P -‬‬

‫‪12‬‬

‫‪HDTV‬‬

‫תקן ‪ "1080i" HDTV‬אומר שהרזולוציה היא ‪ 1080X1920‬פיקסלים‪ ,‬סריקה‬
‫שלובה‪ 60 ,‬תמונות בשנייה‪.‬‬
‫הערה‪ :‬הטבלה מתאימה לתקן האמריקאי‬
‫‪13‬‬

‫‪.‬‬

‫תקנים‬
‫‪MPEG-2‬‬
‫‪ DTV‬מקודד את המידע ב – ‪ .MPEG-2‬מקודד שימושי ברוב מכשירי ה‪.DVD -‬‬
‫מקודד זה מקטין את נפח המידע ביחס של ‪ .55:1‬הוא מעלים חלק גדול מהמידע‬
‫שעין האדם לא יכולה להבחין‪.‬‬
‫בתקן זה משדרים את השוני בין תמונה לתמונה בבלוקים של ‪ 16X16‬פיקסלים‪.‬‬
‫‪.‬‬
‫‪H.264 / MPEG-4‬‬
‫‪ H.264‬הוא תקן מתקדם לדחיסת וידאו‪ .‬התקן זהה לחלק ‪ 10‬של התקן ‪MPEG-‬‬
‫‪4‬של ‪ ISO‬וידוע גם בשם "קידוד וידאו מתקדם" – ‪AVC‬‬
‫‪ H.264/AVC‬מאופיין על ידי מספר תכונות חדשות המאפשרות לו לדחוס וידאו‬
‫ביעילות רבה יותר מאשר מקודדים אחרים‪.‬‬
‫ביצוע "פיצוי תנועה על סמך בלוק בגודל משתנה" עם בלוקים בגדלים ‪16X16‬ועד‬
‫‪ 4X4‬המאפשר חלוקה מדויקת של אזורים נעים‪ .‬חלוקה רבה מדי לתת‪-‬בלוקים‬
‫עלולה להוביל לשליחת מידע מיותר‪ ,‬שכן המקודד נדרש לציין מספר גדול יותר של‬
‫בלוקים‪ ,‬ולכן מתמקדים מקודדי ‪ H.264‬בבעיית הבחירה של החלוקה‬
‫האופטימאלית של בלוק ‪.16X16‬‬
‫‪14‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫לכול תחנת שידור מוקצה ערוץ שידור אחד‪.‬‬
‫ניתן לחלק את הערוץ לתת‪-‬ערוצים ‪sub-channels‬‬

‫כל ערוץ יכול לשדר ‪19.39 Mbps‬של מידע דיגיטלי‪.‬‬
‫תחנת השידור יכולה לחלק תעבורה זו במספר אפשרויות‪ ,‬לדוגמה‪:‬‬
‫ערוץ אחד של ‪19.39 Mbps‬‬
‫ארבעה תת‪-‬ערוצים של ‪4.85 Mbps‬‬

‫ניתן לשדר תוכניות באיכות נמוכה כמו חדשות‪ ,‬אך לאחד את הערוצים לאיכות‬
‫גבוהה יותר עבור תוכנית טבע כלשהי‪.‬‬
‫נערכים ניסויים לשדר מידע דיגיטלי ב‪ .1- 2Mbps -‬מידע זה יכול לכלול דפי‬
‫אינטרנט או מידע דיגיטלי אחר‪.‬‬

‫‪15‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫הבסיס לתקני ‪ HDTV‬הוא של ‪. (Advanced Television Standards Committee) ATSC‬עבור‬
‫‪ HDTV‬קיימים שני פורמטים‪ P720 :‬ו‪.i1080 -‬‬
‫מדובר בתקנים אמריקאים אשר משודרים ב‪ 60Hz -‬ואשר שניהם רחבי מסך (כלומר ביחס מסך‬
‫‪.)16:9‬‬
‫‪ P720‬הוא תקן פרוגרסיבי (כלומר‪ ,‬משודרות שורות ברצף) אשר כולל ‪ 720‬שורות של ‪1280‬‬
‫פיקסלים בכל שורה‪.‬‬
‫‪ i1080‬הוא תקן ‪( INTERLACED‬כלומר‪ ,‬משדר את כל השורות הזוגיות ואחריהן את השורות האי‬
‫זוגיות וחוזר חלילה) אשר כולל ‪ 1080‬שורות של ‪ 1920‬פיקסלים בכל אחת‪.‬‬
‫התקנים הללו יועדו לשוק האמריקאי‪ ,‬ולכן הוגדרו ב‪ 60Hz-‬בלבד‪ .‬לאחר מספר שנים‪ ,‬אירופה‬
‫התעוררה והגדירה גם לעצמה כמה תקנים‪:‬‬
‫‪ P576 - PAL PROGRESSIVE‬אשר משודר במסך רחב או רגיל (‪)4:3‬‬
‫‪ - P50720‬תקן זהה לתקן האמריקאי פרט לכך שהוא משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪( i501080‬לעתים מכונה גם ‪ - )i251080‬גם הוא תקן זהה לאמריקאי אך משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪16‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫‪HD READY‬‬
‫לגבי רזולוציה‪ ,‬המסך חייב לתמוך בלפחות ‪ 720‬שורות עבור מצב ‪.16:9‬‬
‫התנאים‪:‬‬
‫‪ .1‬כל סוג מסך או אלמנט תצוגה אשר יש לו ‪ 720‬שורות פיזיות (דיסקרטיות) במצב יחס רחב‪.‬‬
‫‪ .2‬על המסך לתמוך בכניסות ‪ HDTV‬דרך הכניסות הבאות‪:‬‬
‫‪ YPBPR‬אנלוגי‬
‫‪ DVI‬או ‪HDMI‬‬
‫‪ .3‬בכל הכניסות הללו‪ ,‬המסך חייב לתמוך בתקנים הבאים‪:‬‬
‫‪ 1280‬על ‪ 720‬פרוגרסיבי ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ 1920‬על ‪ 1080‬שזור ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ .4‬על חיבורי ה‪ DVI-‬וה‪ HDMI-‬לתמוך בהצפנת ‪.HDCP‬‬
‫‪17‬‬

18

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫הגדרה‪ :‬שני גלים נושאים‪ ,‬באותו התדר נמצאים ב‪ 90 -‬מעלות האחד ביחס לשני‬
‫(ניצבים)‪ .‬ניתן לראות זאת כשווה ערך‪ ,‬לגל נושא יחיד המאופנן מופע ואמפליטודה‪.‬‬

‫תמונת ווקטור‪-‬סקופ של אפנון‬
‫מידע הצבע במשדרי טלוויזיה‬

‫‪19‬‬

‫ אפנון ניצב‬QAM - Quadrature Amplitude Modulation
‫ כל סימבול‬16QAM -‫דוגמה ל‬
‫ ביטים‬4 ‫מיצג‬
I - In phase

Q – Quadrature

‫בתקשורת ספרתית נהוג לעבוד‬
QAM16 64 128 256 -‫ב‬

20

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫דוגמאות ל – ‪ 8QAM‬במבנה מעגלי ומלבני‬
‫הבחירה למבנה הרצוי נקבע על ידי השיקולים‪:‬‬
‫‪ .1‬ההספק הממוצע המשודר‬
‫‪ .2‬מורכבות מעגלי השידור והקליטה‬
‫‪ .3‬חסינות לרעש‬
‫‪BER (Bit Error Rate) .4‬‬
‫‪ .5‬התאבכות בין גלי הנושא השונים‪.‬‬

‫‪21‬‬

22

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫)‪ Orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM‬זהה עקרונית ל‪-‬‬
‫)‪ Coded OFDM (COFDM‬ול‪.Discrete multi-tone modulation (DMT) -‬‬
‫בכל המקרים מדובר על ריבוב בחלוקת תדר ‪frequency-division multiplexing‬‬
‫)‪ .(FDM‬מספר רב של תדרי תת נושא ניצבים‪ ,‬הקרובים זה לזה‪ ,‬נושאים את‬
‫המידע‪ .‬המידע מחולק למספר ערוצים מקבילים‪ ,‬כאשר כל ערוץ מאופנן על תדר‬
‫תת‪-‬נושא אחר‪.‬‬
‫האפנון יכול להיות כל אפנון שכיח כמו ‪ QAM‬או ‪ .PSK‬המידע המאופנן נשלח‬
‫בקצב נמוך אך בגלל המספר הרב של התתי‪-‬נושא זה שווה ערך לשידור‬
‫קונבנציונלי של אפנון נושא אחד באותו רוחב פס ובמהירות העברת מידע גבוהה‪.‬‬

‫‪23‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫מרווח ביטחון (שומר מרווח) ‪Guard interval‬‬
‫מטרת מרווח הביטחון הוא לשפר את חסינות ההשהיה בהתפשטות הגלים‪ ,‬הדהוד והחזרים‬
‫מגופים שונים כמו הר או בית‪ .‬נתונים ספרתיים מאוד רגישים לתופעות אלו ‪.‬‬
‫ב‪ COFDM -‬בתחילת כל סימבול קיים "מרווח ביטחון"‪ .‬כל עוד ה"הד" נופל בתחום מרווח זה‪.‬‬
‫הוא לא יהיה מושפע ביכולת המקלט לפענח את המידע הרצוי משום שהמידע יופיע אחרי זמן‬
‫"מרווח הביטחון"‬
‫ככול שמרווח הביטחון יהיה גדול יותר ניתן יהיה לטפל במרחק הדהוד גדול יותר‪ .‬אבל הגדלת‬
‫המרווח מוריד את נצילות ערוץ השידור‪ .‬לדוגמה בשידור ‪ DVB-T‬ארבע מרווחי ביטחון‬
‫שימושיים (ניתנים כשבר מזמן המחזור של הסימבול) ‪1/32 ; 1/16 ; 1/8 ; 1/4‬‬
‫‪ 1/32‬נותן הגנה מזערית אבל העברת מידע מהירה ביותר‪ 1/4 .‬מאפשר הגנה טובה ביותר‬
‫אבל נצילות ערוץ שידור נמוכה‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫דוגמה‪:‬‬
‫אם נשדר מיליון סימבולים לשנייה על ערוץ תקשורת באפנון של נושא בודד אזי זמן שידור‬
‫סימבול יהיה מיקרו‪-‬שנייה‪ .‬במצב זה נצטרך להתמודד עם סנכרון בתדר גבוה ועם התאבכויות‬
‫ממסלולים שונים )‪.(multipath interference‬‬
‫אם אותם מיליון סימבולים לשנייה יחולקו לאלף תת‪-‬ערוצים אז זמן המחזור של כל סימבול יכול‬
‫להיות ארוך פי ‪ 1000‬ז"א מילישנייה אחת (במקום מיקרו‪-‬שנייה)‪ .‬אם נוסיף "מרווח ביטחון"‬
‫בערך של ‪ 1/8‬סימבול אשר יוכנס בתחילת שידור של כל סימבול‪ ,‬אזי נוכל להתגבר על בעיית‬
‫ההתאבכות‪ .‬זמן "מרווח הביטחון" יהיה ‪ 125‬מיקרו‪-‬שניות שמייצג הפרש מרבי של ‪37.5‬‬
‫קילומטר בין אות ישיר לאות מוחזר כהד מגוף כלשהו‪.‬‬

‫‪25‬‬

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Example of applications
Cable
ADSL and VDSL broadband access via POTS copper wiring.
Power line communication (PLC).
Multimedia over Coax Alliance (MoCA) home networking.
ITU-T G.hn, a standard which provides high-speed local area networking over existing home wiring (power lines,
phone lines and coaxial cables)
Wireless
The wireless LAN radio interfaces IEEE 802.11a, g, n and HIPERLAN/2.
The digital radio systems DAB/EUREKA 147, DAB+, Digital Radio Mondiale, HD Radio, T-DMB and ISDBTSB.
The terrestrial digital TV system DVB-T.
The terrestrial mobile TV systems DVB-H, T-DMB, ISDB-T and MediaFLO forward link.
The cellular communication systems Flash-OFDM
The mobile broadband 3GPP Long Term Evolution air interface named High Speed OFDM Packet Access
(HSOPA)
The Wireless MAN / Fixed broadband wireless access (BWA) standard IEEE 802.16 (or WiMAX).
The Mobile Broadband Wireless Access (MBWA) standards IEEE 802.20, IEEE 802.16e (Mobile WiMAX) and
WiBro.
The wireless Personal Area Network (PAN) Ultra wideband (UWB) IEEE 802.15.3a implementation suggested by
WiMedia Alliance.
26

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Transmitter
An OFDM carrier signal is the sum of a number of orthogonal sub-carriers, with baseband data on each sub-carrier
being independently modulated commonly using some type of quadrature amplitude modulation (QAM) or phaseshift keying (PSK). This composite baseband signal is typically used to modulate a main RF carrier.

s[n] is a serial stream of binary digits. By inverse multiplexing, these are first demultiplexed into N parallel
streams, and each one mapped to a (possibly complex) symbol stream using some modulation constellation
(QAM, PSK, etc.). Note that the constellations may be different, so some streams may carry a higher bit-rate than
others.
An inverse FFT is computed on each set of symbols, giving a set of complex time-domain samples. These
samples are then quadrature-mixed to passband in the standard way. The real and imaginary components are first
converted to the analogue domain using digital-to-analogue converters (DACs); the analogue signals are then
used to modulate cosine and sine waves at the carrier frequency, fc, respectively. These signals are then summed
to give the transmission signal, s(t).
27

28

‫)‪DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial‬‬
‫‪ DVB-T‬הינו תקן שתוקן על ידי איגוד ‪ DVB‬לשידורי טלוויזיה‬
‫קרקעיים‪ .‬השידורים הראשוניים נערכו בבריטניה בשנת ‪.1997‬‬
‫המערכת משדרת אות ספרתי מכווץ של שמע‪ ,‬וידאו ונתונים‬
‫נוספים בשיטת ‪ MPEG‬ובשימוש באפנון ‪.COFDM‬‬
‫תכונות בסיסיות‪:‬‬
‫‪ .1‬שלש אפשרויות לאפנון )‪(QPSK, 16QAM, 64QAM‬‬
‫‪ FEC (forward error correction) .2‬חמש אפשרויות לתיקון שגיאות המבוססות על קידוד‬
‫קונבולוציה וקידוד רייד סולומון ביחסים של ‪ 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8‬בהתאם לדרישות‬
‫המערכת‪.‬‬
‫‪ .3‬ארבע אפשרויות למרווחי ביטחון ‪.1/4 1/8 1/16 1/32‬‬
‫‪ .4‬רוחב פס של ערוץ שידור ‪ 7 ,6‬או ‪8MHz‬‬
‫‪ .5‬תדר תמונות ‪ 50‬או ‪ 60‬הרץ‪.‬‬

‫‪29‬‬

DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial)

30

31

32

:‫הסבר‬
Video – SD – MPEG – 4 PART 10 H.264
SD-Standard Definition

Audio .HE .AAC + V2 & Dolby Pulse
HE-High Efficincy
AAC-Advanced Audio Coding ‫סוג של קודק‬
Pulse -- Plus

MPEG 2 – TS
TS – Transport Stream

‫ מבוסס על‬Dolby Digital Plus
‫ שמאפשר‬AC-3 ‫מערכת קודקים של‬
‫ ותומך‬6.144 Mbit/s ‫שידור בקצב עד‬
‫ הוא אינו‬.13.1 ‫במספר ערוצים עד‬
.AC-3 ‫תואם אחורנית עם‬
‫ הוא פורמט לשידור תקן‬MPEG-2TS
‫) אשר מרובב עם‬4 ‫או‬1,2( MPEG
‫ שימושי כמידע זורם‬.‫מידע נוסף‬
‫ רשתות כולל‬,‫בטלוויזיה ספרתית‬
.‫אינטרנט‬

Three (3) SFN Network ‫סוג של טופולוגית המשדרים‬
SFN - Single Frequency Networks
33

34

:‫הסבר‬
EIT – based EPG & 7 day EPG
EIT – Event Information Table
EPG – Electronic Program Guide
HDMI – 1.3 output
HDMI - High-Definition Multimedia Interface

S/PDIF - Sony/Philips Digital Interconnect Format (more commonly

known as Sony Philips Digital InterFace)
‫ דרך מוליך אופטי או כבל‬,‫ מגדיר את השכבה הפיזית של חיבור מידע שמע בין התקנים שונים‬S/PDIF
.‫ עם שינויים קלים ודרישות זולות יותר מבחינת החומרה‬AES/EBU ‫ תקן זה מבוסס על תקן‬.‫קואקסילי‬
35

‫הסבר‪:‬‬
‫‪S/PDIF - more commonly known as Sony Philips Digital InterFace‬‬

‫‪BMC-biphase mark code‬‬

‫בתקן זה נעשה שימוש בקוד דו‪-‬מופעי )‪ (biphase‬המקודד מידע זורם בינארי‪ .‬כל ביט של‬
‫המידע הראשוני מייצג שתי רמות אשר יחד מייצגות ביט בודד‪ .‬כל כל רמה לוגית "‪ "1‬במבוא‬
‫מיוצגת על ידי שני ביטים שונים ‪ 10‬או ‪ .01‬כניסה לוגית ‪ 0‬מיוצגת על ידי שני ביטים זהים ‪00‬‬
‫או ‪ 11‬במוצא‪.‬‬
‫‪36‬‬

37

38

‫דוגמה – ממיר ‪APEX‬‬
‫תכונות‪:‬‬
‫• תומך ‪EPG‬‬
‫• רשימת ערוצים ועריכת תוכניות‬
‫• בקרת הורים‬
‫• טיימר לתחילת תוכנית‬
‫• בחירת שפת הכתוביות‬
‫• השהיית תיאום שפתיים (במילישניות)‬
‫• הגדרת מדיית ה‪(MP3, JPEG….) USB -‬‬
‫• קביעת זמני הקלטה על מדיית ה‪USB -‬‬
‫• ועוד‪.....‬‬

‫‪39‬‬

APEX ‫ממיר‬

40

APEX ‫ממיר‬

41

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪42‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪43‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪44‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪45‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪46‬‬

:‫הסבר‬
BER – Bit Error Rate
PV BER – Post VITARBI Bit Error Rate
NM – Noise Margin
MER – Modulation Error Rate
CSI – Channel Status Information
Cell – identify code of the transmitting operator
CFO – carrier Frequency offset
PWR index – signal level status
RU – Read Solomon Uncorrect, uncorrected errors.

47

‫סופ ללא פ סופית כי אין סוף ללימוד ולחומר‬

‫‪48‬‬

OFDM
)‫ שימוש בערוצי שידור אורתוגונליים שונים (בתדרי גל נושא‬
.‫להעברת המידע‬
LPF
cos( 2  f 1 t )

LPF
cos( 2  f 2 t )

cos( 2  f 2 t )

MULTIPLEX

DEMULTIPLEX

data

cos( 2  f 1 t )

data

LPF
cos( 2  f N t )

cos( 2  f N t )
49

‫תדרים אורתוגונליים‬
‫‪ ‬המשדר מקבל את המידע לשידור ומחלק את ערוץ השידור למספר‬
‫תדרים בלתי תלויים‪.‬‬

‫‪50‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪2‬‬

‫‪51‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪3‬‬
‫‪ ‬כך לא ניתן לחסום את כל המידע שעובר ממשתמש אחד לשני‬

‫‪52‬‬

‫שידור וידאו כף יד דיגיטאלי והתמודדות‬
‫מול בעיות ייחודיות – בשתי השיטות‬
‫‪ DVB-T ‬שידור וידאו למטרות נייחות‬
‫‪ DVB-H ‬שידור וידאו למטרות ניידות (כף יד)‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬

‫‪53‬‬

‫יש צורך לחסוך באנרגיה‬
‫סנכרון מעבר בין תחנות שידור‬
‫שימוש בדחיסה חזקה ‪ H264‬ולא ב ‪mpeg- 2‬‬
‫אפקט דופלר‬

Multi Path ‫בעיית‬
P at h 2

B uilding
D i r ect P at h

P at h 3

M ob i l e
R ecep t i on

B ase St at i on

54

Guard Interval Tg -"‫"שמירת מרחק‬
Tg

OFDM symbol(1/f0)

Tg
Copy signal
 By adding the Guard Interval (GI) Period, Inter symbol

interference (ISI) can be avoided, while keeping orthogonality

Tg OFDM symbol (1/f0)
Direct
Delayed
Sampling Period
55

‫השהיה ותזוזת תדר ב ‪. OFDM‬ו‪CDMA -‬‬
‫‪OFDM ‬‬
‫‪ ‬בעיית ‪ Multi-path‬נפתרת ע"י ‪GI‬‬
‫‪ ‬רגיש לשינויי תדרים שמירה על הפרדת תדרים‬
‫‪CDMA ‬‬
‫‪ ‬כמעט ואין השפעה על הקודים ב ‪Multi-path‬‬
‫‪ ‬אפקט דופלר לא משפיע מאחר ואין לו תלות בתדר‬

‫‪56‬‬

‫מיזוג שיטות הקידוד‬
‫‪ ‬ניתן לשלב בין שתי השיטות וכך כל תדר בקידוד ה ‪OFDM‬‬
‫יוכפל בקוד ה‪CDMA-‬‬
‫‪Multi-carrier code division multiple access (MC- ‬‬
‫)‪CDMA‬‬

‫‪57‬‬

‫סיכום‬
‫‪ ‬הוצגו שיטות קידוד שונות לשידור‪ CDMA :‬ו‪OFDM‬‬
‫‪ ‬לכל שיטה יש את הייחודיות שלה אך ניתן עדיין לשלבם ביחד‬
‫במספר אפליקציות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמד יישום של השיטות לצורך העברת וידאו דיגיטלי למערכות‬
‫ניידות בשתי השיטות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמדה החסינות של שתי השיטות לתופעות ה ‪,Multi Path‬‬
‫ואפקט דופלר‬

References 1
Faria, G.; Henriksson, J.A.; Stare, E.; Talmola, P., "DVB-H:
Digital Broadcast Services to Handheld Devices,"
Proceedings of the IEEE , vol.94, no.1, pp.194-209, Jan.
2006
2. Fire Tom Wada Professor, Information Engineering, Univ.
of the Ryukyus Chief Scientist at Magna Design Net, Inc
[email protected] http://www.ie.uryukyu.ac.jp/~wada/
1.

3. “Ofdm and cdma” Dr.S.Srikanth AU-KBC Research

Centre Anna University Chennai
59

References 2
4. http://en.wikipedia.org/wiki/Code_division_multipl

e_access
5. http://en.wikipedia.org/wiki/OFDM


Slide 17

‫שדורי טלוויזיה‬
‫ספרתיים קרקעיים‬

‫אינגר משה ‪4Z1PF‬‬
‫‪2009‬‬
‫ספטמבר‬
‫‪1‬‬

‫שדורי טלוויזיה ספרתיים קרקעיים – למה?‬
‫‪ ‬יציבות באיכות התמונה‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של הספקטרום יחסית לשידור האנלוגי (פי ‪ 4‬עד ‪)6‬‬
‫‪ ‬זול יותר יחסית לשידורי כבלים‪ ,‬שידורים אנלוגיים ושידורי לווינים‪.‬‬
‫‪ ‬פשוט וזול (ממיר ספרתי ואנטנה קטנה) לעומת קליטה מלווין‪.‬‬
‫‪ ‬יישומים חדשים אפשריים בשידורים הדיגיטלים בלבד‪:‬‬
‫‪ ‬אינטראקטיביות‬
‫‪HDTV ‬‬
‫‪ ‬טלוויזיה ניידת‬
‫‪ ‬לוח שידורים אלקטרוני‬

‫‪2‬‬

‫רשתות של תדר בודד‬
‫‪ ‬שידורי טלוויזיה ספרתיים עושים שימוש בשיטת ‪ COFDM‬שמאפשרת עבודה של רשת‬
‫משדרים על תדר בודד‪.‬‬
‫‪ ‬תדר בודד עבור כל המשדרים שמאפשרים כיסוי שטח גדול‪.‬‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של תדרי שידור – שימוש בתדרים חוזרים‬
‫‪ ‬מאפשר טופולוגיות רשת טובות יותר יחסית לשידור אנלוגי‪.‬‬
‫‪‬דרישות מ‪(Single Frequency Networks) SFN-‬‬
‫‪‬כל משדר חייב לשדר‬
‫‪‬על אותו התדר‬
‫‪‬באותו הזמן‬
‫‪‬באותו קצב שידור‬
‫‪ ‬כל המשדרים חייבים להיות מסונכרנים בתדר ובזמן (‪)GPS‬‬
‫‪ ‬בחירת זמן מרווח הביטחון יקבע את המרחק המרבי שבין שני משדרים‪.‬‬

‫‪3‬‬

‫מושגים‬
‫‪ ‬אות אנלוגי‬
‫‪ ‬אות ספרתי (דיגיטלי)‬
‫‪ ‬ביט ‪bite‬‬
‫‪ ‬בית ‪Byte‬‬
‫‪ ‬אות ספרתי מרובה רמות‬

‫‪4‬‬

Asynchronous Digital Subscriber Line

5

‫מה זה ‪? ADSL‬‬

‫( ‪.)Asynchronous Digital Subscriber Line‬‬

‫טכנולוגיית ‪ ADSL‬משתמשת ברוחב פס של ‪ 1.1MHz‬המחולק לשלושה נתחים באמצעות‬
‫מסננים‪ .‬הנתח האחד מ‪ 0KHz -‬עד ‪ ,4KHz‬משמש את ערוץ הטלפוניה‪ .‬הנתח השני מ‪-‬‬
‫‪ 20KHz‬עד ‪ 160KHz‬משמש עבור ה‪ upstream-‬והנתח הגדול ביותר –‪ 240 KHz‬עד‬
‫‪ ,1.1MHz‬משמש עבור ה‪.downstream -‬‬

‫‪6‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫על מנת לקבל ניחות מזערי ודיוק מרבי‪ ,‬ממוצע המתח על הקו צריך לשאוף לאפס וכך ניתן להשיג‬
‫את הקצב הנדרש‪ .‬כדי לעמוד בדרישות אלה‪ ,‬משתמשים בשיטת קידוד‬
‫‪ .)Quadrature Amplitude Modulation) QAM‬שיטה המקודדת קבוצות של שלוש סיביות‬
‫ומייצגת אותם בגל סינוס ברמת מתח ובתזוזת מופע‪.‬‬

‫‪7‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫האפנון השימושי הוא מסוג "ריבוי תדרים" ‪(Discrete Multiton) DMT‬‬
‫הערוץ היורד )‪ (downstream‬מחולק ל‪ 256 -‬תדרי נושא )‪ (tones‬כל אחד‬
‫ברוחב פס של ‪4KHz‬‬
‫הערוץ העולה )‪ (upstream‬מחולק ל‪ 32 -‬תת נושאים‪.‬‬
‫נושא ‪ 64‬מאופנן מידע קבוע המשמש לבקרת הרזולוציה של זמן הדגימה‬
‫במקלט‪.‬‬

‫‪8‬‬

9

Standard vs. High-definition
Standard vs. Highdefinition
Wondering what the difference
is between standard and high
definition? Standard definition
(SD) uses 625 lines of pixels
from top to bottom. High
definition (HD) uses up to 1125
lines. Not all of these lines are
visible on the screen, but
they're included as part of the
signal .

10

‫‪Standard vs. High-definition‬‬
‫)‪HDTV )high-definition television‬‬
‫)‪DTV )digital television‬‬

‫‪ DTV‬משודר בתחום ה‪ UHF -‬ברוחב פס של ‪ 8MHz‬כמו שידורי הטלוויזיה‬
‫האנלוגיים‪.‬‬
‫יתרונות ‪DTV‬‬
‫• תומך ברזולוציה גבוהה יותר‪.‬‬

‫• ניתן לשדר את התמונה בסריקה שלובה ‪ interlaced‬או סריקה מלאה‬
‫‪.progressive‬‬
‫• תחנת השידור יכולה לשדר על אותו ספקטרום מספר תוכניות שונות בו‪-‬‬
‫זמנית‪.‬‬
‫• ניתן להוסיף לשידור חומר אינטראקטיבי ו‪/‬או חומר אחר‪ ,‬כמו מידע‬
‫מהאינטרנט‪.‬‬
‫• תומך בשידורי ‪.HDTV‬‬
‫‪11‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫• קיימים ‪ 18‬תקנים לשידורי טלוויזיה דיגיטאלית‪.‬‬
‫• יחס ממדים ‪ 4:3‬באנלוגי‪ 16:9 ,‬בדיגיטלי‪.‬‬
‫• הרזולוציה הנמוכה ביותר היא כמו הרזולוציה של הטלוויזיה האנלוגית‬
‫‪ 576X720‬פיקסלים‪.‬‬
‫• הרזולוציה המרבית היא של ‪ 1080X1920 HDTV‬פיקסלים‪.‬‬
‫• מספר תמונות משודרות בשנייה מוגדרות על ידי האותיות "‪ "i‬עבור ‪interlaced‬‬
‫ו ‪ "p" -‬עבור ‪progressive‬‬

‫• ב – ‪ DTV‬מספר התמונות משתנה בין ‪ 60P‬ל‪20P -‬‬

‫‪12‬‬

‫‪HDTV‬‬

‫תקן ‪ "1080i" HDTV‬אומר שהרזולוציה היא ‪ 1080X1920‬פיקסלים‪ ,‬סריקה‬
‫שלובה‪ 60 ,‬תמונות בשנייה‪.‬‬
‫הערה‪ :‬הטבלה מתאימה לתקן האמריקאי‬
‫‪13‬‬

‫‪.‬‬

‫תקנים‬
‫‪MPEG-2‬‬
‫‪ DTV‬מקודד את המידע ב – ‪ .MPEG-2‬מקודד שימושי ברוב מכשירי ה‪.DVD -‬‬
‫מקודד זה מקטין את נפח המידע ביחס של ‪ .55:1‬הוא מעלים חלק גדול מהמידע‬
‫שעין האדם לא יכולה להבחין‪.‬‬
‫בתקן זה משדרים את השוני בין תמונה לתמונה בבלוקים של ‪ 16X16‬פיקסלים‪.‬‬
‫‪.‬‬
‫‪H.264 / MPEG-4‬‬
‫‪ H.264‬הוא תקן מתקדם לדחיסת וידאו‪ .‬התקן זהה לחלק ‪ 10‬של התקן ‪MPEG-‬‬
‫‪4‬של ‪ ISO‬וידוע גם בשם "קידוד וידאו מתקדם" – ‪AVC‬‬
‫‪ H.264/AVC‬מאופיין על ידי מספר תכונות חדשות המאפשרות לו לדחוס וידאו‬
‫ביעילות רבה יותר מאשר מקודדים אחרים‪.‬‬
‫ביצוע "פיצוי תנועה על סמך בלוק בגודל משתנה" עם בלוקים בגדלים ‪16X16‬ועד‬
‫‪ 4X4‬המאפשר חלוקה מדויקת של אזורים נעים‪ .‬חלוקה רבה מדי לתת‪-‬בלוקים‬
‫עלולה להוביל לשליחת מידע מיותר‪ ,‬שכן המקודד נדרש לציין מספר גדול יותר של‬
‫בלוקים‪ ,‬ולכן מתמקדים מקודדי ‪ H.264‬בבעיית הבחירה של החלוקה‬
‫האופטימאלית של בלוק ‪.16X16‬‬
‫‪14‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫לכול תחנת שידור מוקצה ערוץ שידור אחד‪.‬‬
‫ניתן לחלק את הערוץ לתת‪-‬ערוצים ‪sub-channels‬‬

‫כל ערוץ יכול לשדר ‪19.39 Mbps‬של מידע דיגיטלי‪.‬‬
‫תחנת השידור יכולה לחלק תעבורה זו במספר אפשרויות‪ ,‬לדוגמה‪:‬‬
‫ערוץ אחד של ‪19.39 Mbps‬‬
‫ארבעה תת‪-‬ערוצים של ‪4.85 Mbps‬‬

‫ניתן לשדר תוכניות באיכות נמוכה כמו חדשות‪ ,‬אך לאחד את הערוצים לאיכות‬
‫גבוהה יותר עבור תוכנית טבע כלשהי‪.‬‬
‫נערכים ניסויים לשדר מידע דיגיטלי ב‪ .1- 2Mbps -‬מידע זה יכול לכלול דפי‬
‫אינטרנט או מידע דיגיטלי אחר‪.‬‬

‫‪15‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫הבסיס לתקני ‪ HDTV‬הוא של ‪. (Advanced Television Standards Committee) ATSC‬עבור‬
‫‪ HDTV‬קיימים שני פורמטים‪ P720 :‬ו‪.i1080 -‬‬
‫מדובר בתקנים אמריקאים אשר משודרים ב‪ 60Hz -‬ואשר שניהם רחבי מסך (כלומר ביחס מסך‬
‫‪.)16:9‬‬
‫‪ P720‬הוא תקן פרוגרסיבי (כלומר‪ ,‬משודרות שורות ברצף) אשר כולל ‪ 720‬שורות של ‪1280‬‬
‫פיקסלים בכל שורה‪.‬‬
‫‪ i1080‬הוא תקן ‪( INTERLACED‬כלומר‪ ,‬משדר את כל השורות הזוגיות ואחריהן את השורות האי‬
‫זוגיות וחוזר חלילה) אשר כולל ‪ 1080‬שורות של ‪ 1920‬פיקסלים בכל אחת‪.‬‬
‫התקנים הללו יועדו לשוק האמריקאי‪ ,‬ולכן הוגדרו ב‪ 60Hz-‬בלבד‪ .‬לאחר מספר שנים‪ ,‬אירופה‬
‫התעוררה והגדירה גם לעצמה כמה תקנים‪:‬‬
‫‪ P576 - PAL PROGRESSIVE‬אשר משודר במסך רחב או רגיל (‪)4:3‬‬
‫‪ - P50720‬תקן זהה לתקן האמריקאי פרט לכך שהוא משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪( i501080‬לעתים מכונה גם ‪ - )i251080‬גם הוא תקן זהה לאמריקאי אך משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪16‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫‪HD READY‬‬
‫לגבי רזולוציה‪ ,‬המסך חייב לתמוך בלפחות ‪ 720‬שורות עבור מצב ‪.16:9‬‬
‫התנאים‪:‬‬
‫‪ .1‬כל סוג מסך או אלמנט תצוגה אשר יש לו ‪ 720‬שורות פיזיות (דיסקרטיות) במצב יחס רחב‪.‬‬
‫‪ .2‬על המסך לתמוך בכניסות ‪ HDTV‬דרך הכניסות הבאות‪:‬‬
‫‪ YPBPR‬אנלוגי‬
‫‪ DVI‬או ‪HDMI‬‬
‫‪ .3‬בכל הכניסות הללו‪ ,‬המסך חייב לתמוך בתקנים הבאים‪:‬‬
‫‪ 1280‬על ‪ 720‬פרוגרסיבי ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ 1920‬על ‪ 1080‬שזור ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ .4‬על חיבורי ה‪ DVI-‬וה‪ HDMI-‬לתמוך בהצפנת ‪.HDCP‬‬
‫‪17‬‬

18

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫הגדרה‪ :‬שני גלים נושאים‪ ,‬באותו התדר נמצאים ב‪ 90 -‬מעלות האחד ביחס לשני‬
‫(ניצבים)‪ .‬ניתן לראות זאת כשווה ערך‪ ,‬לגל נושא יחיד המאופנן מופע ואמפליטודה‪.‬‬

‫תמונת ווקטור‪-‬סקופ של אפנון‬
‫מידע הצבע במשדרי טלוויזיה‬

‫‪19‬‬

‫ אפנון ניצב‬QAM - Quadrature Amplitude Modulation
‫ כל סימבול‬16QAM -‫דוגמה ל‬
‫ ביטים‬4 ‫מיצג‬
I - In phase

Q – Quadrature

‫בתקשורת ספרתית נהוג לעבוד‬
QAM16 64 128 256 -‫ב‬

20

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫דוגמאות ל – ‪ 8QAM‬במבנה מעגלי ומלבני‬
‫הבחירה למבנה הרצוי נקבע על ידי השיקולים‪:‬‬
‫‪ .1‬ההספק הממוצע המשודר‬
‫‪ .2‬מורכבות מעגלי השידור והקליטה‬
‫‪ .3‬חסינות לרעש‬
‫‪BER (Bit Error Rate) .4‬‬
‫‪ .5‬התאבכות בין גלי הנושא השונים‪.‬‬

‫‪21‬‬

22

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫)‪ Orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM‬זהה עקרונית ל‪-‬‬
‫)‪ Coded OFDM (COFDM‬ול‪.Discrete multi-tone modulation (DMT) -‬‬
‫בכל המקרים מדובר על ריבוב בחלוקת תדר ‪frequency-division multiplexing‬‬
‫)‪ .(FDM‬מספר רב של תדרי תת נושא ניצבים‪ ,‬הקרובים זה לזה‪ ,‬נושאים את‬
‫המידע‪ .‬המידע מחולק למספר ערוצים מקבילים‪ ,‬כאשר כל ערוץ מאופנן על תדר‬
‫תת‪-‬נושא אחר‪.‬‬
‫האפנון יכול להיות כל אפנון שכיח כמו ‪ QAM‬או ‪ .PSK‬המידע המאופנן נשלח‬
‫בקצב נמוך אך בגלל המספר הרב של התתי‪-‬נושא זה שווה ערך לשידור‬
‫קונבנציונלי של אפנון נושא אחד באותו רוחב פס ובמהירות העברת מידע גבוהה‪.‬‬

‫‪23‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫מרווח ביטחון (שומר מרווח) ‪Guard interval‬‬
‫מטרת מרווח הביטחון הוא לשפר את חסינות ההשהיה בהתפשטות הגלים‪ ,‬הדהוד והחזרים‬
‫מגופים שונים כמו הר או בית‪ .‬נתונים ספרתיים מאוד רגישים לתופעות אלו ‪.‬‬
‫ב‪ COFDM -‬בתחילת כל סימבול קיים "מרווח ביטחון"‪ .‬כל עוד ה"הד" נופל בתחום מרווח זה‪.‬‬
‫הוא לא יהיה מושפע ביכולת המקלט לפענח את המידע הרצוי משום שהמידע יופיע אחרי זמן‬
‫"מרווח הביטחון"‬
‫ככול שמרווח הביטחון יהיה גדול יותר ניתן יהיה לטפל במרחק הדהוד גדול יותר‪ .‬אבל הגדלת‬
‫המרווח מוריד את נצילות ערוץ השידור‪ .‬לדוגמה בשידור ‪ DVB-T‬ארבע מרווחי ביטחון‬
‫שימושיים (ניתנים כשבר מזמן המחזור של הסימבול) ‪1/32 ; 1/16 ; 1/8 ; 1/4‬‬
‫‪ 1/32‬נותן הגנה מזערית אבל העברת מידע מהירה ביותר‪ 1/4 .‬מאפשר הגנה טובה ביותר‬
‫אבל נצילות ערוץ שידור נמוכה‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫דוגמה‪:‬‬
‫אם נשדר מיליון סימבולים לשנייה על ערוץ תקשורת באפנון של נושא בודד אזי זמן שידור‬
‫סימבול יהיה מיקרו‪-‬שנייה‪ .‬במצב זה נצטרך להתמודד עם סנכרון בתדר גבוה ועם התאבכויות‬
‫ממסלולים שונים )‪.(multipath interference‬‬
‫אם אותם מיליון סימבולים לשנייה יחולקו לאלף תת‪-‬ערוצים אז זמן המחזור של כל סימבול יכול‬
‫להיות ארוך פי ‪ 1000‬ז"א מילישנייה אחת (במקום מיקרו‪-‬שנייה)‪ .‬אם נוסיף "מרווח ביטחון"‬
‫בערך של ‪ 1/8‬סימבול אשר יוכנס בתחילת שידור של כל סימבול‪ ,‬אזי נוכל להתגבר על בעיית‬
‫ההתאבכות‪ .‬זמן "מרווח הביטחון" יהיה ‪ 125‬מיקרו‪-‬שניות שמייצג הפרש מרבי של ‪37.5‬‬
‫קילומטר בין אות ישיר לאות מוחזר כהד מגוף כלשהו‪.‬‬

‫‪25‬‬

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Example of applications
Cable
ADSL and VDSL broadband access via POTS copper wiring.
Power line communication (PLC).
Multimedia over Coax Alliance (MoCA) home networking.
ITU-T G.hn, a standard which provides high-speed local area networking over existing home wiring (power lines,
phone lines and coaxial cables)
Wireless
The wireless LAN radio interfaces IEEE 802.11a, g, n and HIPERLAN/2.
The digital radio systems DAB/EUREKA 147, DAB+, Digital Radio Mondiale, HD Radio, T-DMB and ISDBTSB.
The terrestrial digital TV system DVB-T.
The terrestrial mobile TV systems DVB-H, T-DMB, ISDB-T and MediaFLO forward link.
The cellular communication systems Flash-OFDM
The mobile broadband 3GPP Long Term Evolution air interface named High Speed OFDM Packet Access
(HSOPA)
The Wireless MAN / Fixed broadband wireless access (BWA) standard IEEE 802.16 (or WiMAX).
The Mobile Broadband Wireless Access (MBWA) standards IEEE 802.20, IEEE 802.16e (Mobile WiMAX) and
WiBro.
The wireless Personal Area Network (PAN) Ultra wideband (UWB) IEEE 802.15.3a implementation suggested by
WiMedia Alliance.
26

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Transmitter
An OFDM carrier signal is the sum of a number of orthogonal sub-carriers, with baseband data on each sub-carrier
being independently modulated commonly using some type of quadrature amplitude modulation (QAM) or phaseshift keying (PSK). This composite baseband signal is typically used to modulate a main RF carrier.

s[n] is a serial stream of binary digits. By inverse multiplexing, these are first demultiplexed into N parallel
streams, and each one mapped to a (possibly complex) symbol stream using some modulation constellation
(QAM, PSK, etc.). Note that the constellations may be different, so some streams may carry a higher bit-rate than
others.
An inverse FFT is computed on each set of symbols, giving a set of complex time-domain samples. These
samples are then quadrature-mixed to passband in the standard way. The real and imaginary components are first
converted to the analogue domain using digital-to-analogue converters (DACs); the analogue signals are then
used to modulate cosine and sine waves at the carrier frequency, fc, respectively. These signals are then summed
to give the transmission signal, s(t).
27

28

‫)‪DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial‬‬
‫‪ DVB-T‬הינו תקן שתוקן על ידי איגוד ‪ DVB‬לשידורי טלוויזיה‬
‫קרקעיים‪ .‬השידורים הראשוניים נערכו בבריטניה בשנת ‪.1997‬‬
‫המערכת משדרת אות ספרתי מכווץ של שמע‪ ,‬וידאו ונתונים‬
‫נוספים בשיטת ‪ MPEG‬ובשימוש באפנון ‪.COFDM‬‬
‫תכונות בסיסיות‪:‬‬
‫‪ .1‬שלש אפשרויות לאפנון )‪(QPSK, 16QAM, 64QAM‬‬
‫‪ FEC (forward error correction) .2‬חמש אפשרויות לתיקון שגיאות המבוססות על קידוד‬
‫קונבולוציה וקידוד רייד סולומון ביחסים של ‪ 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8‬בהתאם לדרישות‬
‫המערכת‪.‬‬
‫‪ .3‬ארבע אפשרויות למרווחי ביטחון ‪.1/4 1/8 1/16 1/32‬‬
‫‪ .4‬רוחב פס של ערוץ שידור ‪ 7 ,6‬או ‪8MHz‬‬
‫‪ .5‬תדר תמונות ‪ 50‬או ‪ 60‬הרץ‪.‬‬

‫‪29‬‬

DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial)

30

31

32

:‫הסבר‬
Video – SD – MPEG – 4 PART 10 H.264
SD-Standard Definition

Audio .HE .AAC + V2 & Dolby Pulse
HE-High Efficincy
AAC-Advanced Audio Coding ‫סוג של קודק‬
Pulse -- Plus

MPEG 2 – TS
TS – Transport Stream

‫ מבוסס על‬Dolby Digital Plus
‫ שמאפשר‬AC-3 ‫מערכת קודקים של‬
‫ ותומך‬6.144 Mbit/s ‫שידור בקצב עד‬
‫ הוא אינו‬.13.1 ‫במספר ערוצים עד‬
.AC-3 ‫תואם אחורנית עם‬
‫ הוא פורמט לשידור תקן‬MPEG-2TS
‫) אשר מרובב עם‬4 ‫או‬1,2( MPEG
‫ שימושי כמידע זורם‬.‫מידע נוסף‬
‫ רשתות כולל‬,‫בטלוויזיה ספרתית‬
.‫אינטרנט‬

Three (3) SFN Network ‫סוג של טופולוגית המשדרים‬
SFN - Single Frequency Networks
33

34

:‫הסבר‬
EIT – based EPG & 7 day EPG
EIT – Event Information Table
EPG – Electronic Program Guide
HDMI – 1.3 output
HDMI - High-Definition Multimedia Interface

S/PDIF - Sony/Philips Digital Interconnect Format (more commonly

known as Sony Philips Digital InterFace)
‫ דרך מוליך אופטי או כבל‬,‫ מגדיר את השכבה הפיזית של חיבור מידע שמע בין התקנים שונים‬S/PDIF
.‫ עם שינויים קלים ודרישות זולות יותר מבחינת החומרה‬AES/EBU ‫ תקן זה מבוסס על תקן‬.‫קואקסילי‬
35

‫הסבר‪:‬‬
‫‪S/PDIF - more commonly known as Sony Philips Digital InterFace‬‬

‫‪BMC-biphase mark code‬‬

‫בתקן זה נעשה שימוש בקוד דו‪-‬מופעי )‪ (biphase‬המקודד מידע זורם בינארי‪ .‬כל ביט של‬
‫המידע הראשוני מייצג שתי רמות אשר יחד מייצגות ביט בודד‪ .‬כל כל רמה לוגית "‪ "1‬במבוא‬
‫מיוצגת על ידי שני ביטים שונים ‪ 10‬או ‪ .01‬כניסה לוגית ‪ 0‬מיוצגת על ידי שני ביטים זהים ‪00‬‬
‫או ‪ 11‬במוצא‪.‬‬
‫‪36‬‬

37

38

‫דוגמה – ממיר ‪APEX‬‬
‫תכונות‪:‬‬
‫• תומך ‪EPG‬‬
‫• רשימת ערוצים ועריכת תוכניות‬
‫• בקרת הורים‬
‫• טיימר לתחילת תוכנית‬
‫• בחירת שפת הכתוביות‬
‫• השהיית תיאום שפתיים (במילישניות)‬
‫• הגדרת מדיית ה‪(MP3, JPEG….) USB -‬‬
‫• קביעת זמני הקלטה על מדיית ה‪USB -‬‬
‫• ועוד‪.....‬‬

‫‪39‬‬

APEX ‫ממיר‬

40

APEX ‫ממיר‬

41

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪42‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪43‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪44‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪45‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪46‬‬

:‫הסבר‬
BER – Bit Error Rate
PV BER – Post VITARBI Bit Error Rate
NM – Noise Margin
MER – Modulation Error Rate
CSI – Channel Status Information
Cell – identify code of the transmitting operator
CFO – carrier Frequency offset
PWR index – signal level status
RU – Read Solomon Uncorrect, uncorrected errors.

47

‫סופ ללא פ סופית כי אין סוף ללימוד ולחומר‬

‫‪48‬‬

OFDM
)‫ שימוש בערוצי שידור אורתוגונליים שונים (בתדרי גל נושא‬
.‫להעברת המידע‬
LPF
cos( 2  f 1 t )

LPF
cos( 2  f 2 t )

cos( 2  f 2 t )

MULTIPLEX

DEMULTIPLEX

data

cos( 2  f 1 t )

data

LPF
cos( 2  f N t )

cos( 2  f N t )
49

‫תדרים אורתוגונליים‬
‫‪ ‬המשדר מקבל את המידע לשידור ומחלק את ערוץ השידור למספר‬
‫תדרים בלתי תלויים‪.‬‬

‫‪50‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪2‬‬

‫‪51‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪3‬‬
‫‪ ‬כך לא ניתן לחסום את כל המידע שעובר ממשתמש אחד לשני‬

‫‪52‬‬

‫שידור וידאו כף יד דיגיטאלי והתמודדות‬
‫מול בעיות ייחודיות – בשתי השיטות‬
‫‪ DVB-T ‬שידור וידאו למטרות נייחות‬
‫‪ DVB-H ‬שידור וידאו למטרות ניידות (כף יד)‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬

‫‪53‬‬

‫יש צורך לחסוך באנרגיה‬
‫סנכרון מעבר בין תחנות שידור‬
‫שימוש בדחיסה חזקה ‪ H264‬ולא ב ‪mpeg- 2‬‬
‫אפקט דופלר‬

Multi Path ‫בעיית‬
P at h 2

B uilding
D i r ect P at h

P at h 3

M ob i l e
R ecep t i on

B ase St at i on

54

Guard Interval Tg -"‫"שמירת מרחק‬
Tg

OFDM symbol(1/f0)

Tg
Copy signal
 By adding the Guard Interval (GI) Period, Inter symbol

interference (ISI) can be avoided, while keeping orthogonality

Tg OFDM symbol (1/f0)
Direct
Delayed
Sampling Period
55

‫השהיה ותזוזת תדר ב ‪. OFDM‬ו‪CDMA -‬‬
‫‪OFDM ‬‬
‫‪ ‬בעיית ‪ Multi-path‬נפתרת ע"י ‪GI‬‬
‫‪ ‬רגיש לשינויי תדרים שמירה על הפרדת תדרים‬
‫‪CDMA ‬‬
‫‪ ‬כמעט ואין השפעה על הקודים ב ‪Multi-path‬‬
‫‪ ‬אפקט דופלר לא משפיע מאחר ואין לו תלות בתדר‬

‫‪56‬‬

‫מיזוג שיטות הקידוד‬
‫‪ ‬ניתן לשלב בין שתי השיטות וכך כל תדר בקידוד ה ‪OFDM‬‬
‫יוכפל בקוד ה‪CDMA-‬‬
‫‪Multi-carrier code division multiple access (MC- ‬‬
‫)‪CDMA‬‬

‫‪57‬‬

‫סיכום‬
‫‪ ‬הוצגו שיטות קידוד שונות לשידור‪ CDMA :‬ו‪OFDM‬‬
‫‪ ‬לכל שיטה יש את הייחודיות שלה אך ניתן עדיין לשלבם ביחד‬
‫במספר אפליקציות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמד יישום של השיטות לצורך העברת וידאו דיגיטלי למערכות‬
‫ניידות בשתי השיטות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמדה החסינות של שתי השיטות לתופעות ה ‪,Multi Path‬‬
‫ואפקט דופלר‬

References 1
Faria, G.; Henriksson, J.A.; Stare, E.; Talmola, P., "DVB-H:
Digital Broadcast Services to Handheld Devices,"
Proceedings of the IEEE , vol.94, no.1, pp.194-209, Jan.
2006
2. Fire Tom Wada Professor, Information Engineering, Univ.
of the Ryukyus Chief Scientist at Magna Design Net, Inc
[email protected] http://www.ie.uryukyu.ac.jp/~wada/
1.

3. “Ofdm and cdma” Dr.S.Srikanth AU-KBC Research

Centre Anna University Chennai
59

References 2
4. http://en.wikipedia.org/wiki/Code_division_multipl

e_access
5. http://en.wikipedia.org/wiki/OFDM


Slide 18

‫שדורי טלוויזיה‬
‫ספרתיים קרקעיים‬

‫אינגר משה ‪4Z1PF‬‬
‫‪2009‬‬
‫ספטמבר‬
‫‪1‬‬

‫שדורי טלוויזיה ספרתיים קרקעיים – למה?‬
‫‪ ‬יציבות באיכות התמונה‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של הספקטרום יחסית לשידור האנלוגי (פי ‪ 4‬עד ‪)6‬‬
‫‪ ‬זול יותר יחסית לשידורי כבלים‪ ,‬שידורים אנלוגיים ושידורי לווינים‪.‬‬
‫‪ ‬פשוט וזול (ממיר ספרתי ואנטנה קטנה) לעומת קליטה מלווין‪.‬‬
‫‪ ‬יישומים חדשים אפשריים בשידורים הדיגיטלים בלבד‪:‬‬
‫‪ ‬אינטראקטיביות‬
‫‪HDTV ‬‬
‫‪ ‬טלוויזיה ניידת‬
‫‪ ‬לוח שידורים אלקטרוני‬

‫‪2‬‬

‫רשתות של תדר בודד‬
‫‪ ‬שידורי טלוויזיה ספרתיים עושים שימוש בשיטת ‪ COFDM‬שמאפשרת עבודה של רשת‬
‫משדרים על תדר בודד‪.‬‬
‫‪ ‬תדר בודד עבור כל המשדרים שמאפשרים כיסוי שטח גדול‪.‬‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של תדרי שידור – שימוש בתדרים חוזרים‬
‫‪ ‬מאפשר טופולוגיות רשת טובות יותר יחסית לשידור אנלוגי‪.‬‬
‫‪‬דרישות מ‪(Single Frequency Networks) SFN-‬‬
‫‪‬כל משדר חייב לשדר‬
‫‪‬על אותו התדר‬
‫‪‬באותו הזמן‬
‫‪‬באותו קצב שידור‬
‫‪ ‬כל המשדרים חייבים להיות מסונכרנים בתדר ובזמן (‪)GPS‬‬
‫‪ ‬בחירת זמן מרווח הביטחון יקבע את המרחק המרבי שבין שני משדרים‪.‬‬

‫‪3‬‬

‫מושגים‬
‫‪ ‬אות אנלוגי‬
‫‪ ‬אות ספרתי (דיגיטלי)‬
‫‪ ‬ביט ‪bite‬‬
‫‪ ‬בית ‪Byte‬‬
‫‪ ‬אות ספרתי מרובה רמות‬

‫‪4‬‬

Asynchronous Digital Subscriber Line

5

‫מה זה ‪? ADSL‬‬

‫( ‪.)Asynchronous Digital Subscriber Line‬‬

‫טכנולוגיית ‪ ADSL‬משתמשת ברוחב פס של ‪ 1.1MHz‬המחולק לשלושה נתחים באמצעות‬
‫מסננים‪ .‬הנתח האחד מ‪ 0KHz -‬עד ‪ ,4KHz‬משמש את ערוץ הטלפוניה‪ .‬הנתח השני מ‪-‬‬
‫‪ 20KHz‬עד ‪ 160KHz‬משמש עבור ה‪ upstream-‬והנתח הגדול ביותר –‪ 240 KHz‬עד‬
‫‪ ,1.1MHz‬משמש עבור ה‪.downstream -‬‬

‫‪6‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫על מנת לקבל ניחות מזערי ודיוק מרבי‪ ,‬ממוצע המתח על הקו צריך לשאוף לאפס וכך ניתן להשיג‬
‫את הקצב הנדרש‪ .‬כדי לעמוד בדרישות אלה‪ ,‬משתמשים בשיטת קידוד‬
‫‪ .)Quadrature Amplitude Modulation) QAM‬שיטה המקודדת קבוצות של שלוש סיביות‬
‫ומייצגת אותם בגל סינוס ברמת מתח ובתזוזת מופע‪.‬‬

‫‪7‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫האפנון השימושי הוא מסוג "ריבוי תדרים" ‪(Discrete Multiton) DMT‬‬
‫הערוץ היורד )‪ (downstream‬מחולק ל‪ 256 -‬תדרי נושא )‪ (tones‬כל אחד‬
‫ברוחב פס של ‪4KHz‬‬
‫הערוץ העולה )‪ (upstream‬מחולק ל‪ 32 -‬תת נושאים‪.‬‬
‫נושא ‪ 64‬מאופנן מידע קבוע המשמש לבקרת הרזולוציה של זמן הדגימה‬
‫במקלט‪.‬‬

‫‪8‬‬

9

Standard vs. High-definition
Standard vs. Highdefinition
Wondering what the difference
is between standard and high
definition? Standard definition
(SD) uses 625 lines of pixels
from top to bottom. High
definition (HD) uses up to 1125
lines. Not all of these lines are
visible on the screen, but
they're included as part of the
signal .

10

‫‪Standard vs. High-definition‬‬
‫)‪HDTV )high-definition television‬‬
‫)‪DTV )digital television‬‬

‫‪ DTV‬משודר בתחום ה‪ UHF -‬ברוחב פס של ‪ 8MHz‬כמו שידורי הטלוויזיה‬
‫האנלוגיים‪.‬‬
‫יתרונות ‪DTV‬‬
‫• תומך ברזולוציה גבוהה יותר‪.‬‬

‫• ניתן לשדר את התמונה בסריקה שלובה ‪ interlaced‬או סריקה מלאה‬
‫‪.progressive‬‬
‫• תחנת השידור יכולה לשדר על אותו ספקטרום מספר תוכניות שונות בו‪-‬‬
‫זמנית‪.‬‬
‫• ניתן להוסיף לשידור חומר אינטראקטיבי ו‪/‬או חומר אחר‪ ,‬כמו מידע‬
‫מהאינטרנט‪.‬‬
‫• תומך בשידורי ‪.HDTV‬‬
‫‪11‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫• קיימים ‪ 18‬תקנים לשידורי טלוויזיה דיגיטאלית‪.‬‬
‫• יחס ממדים ‪ 4:3‬באנלוגי‪ 16:9 ,‬בדיגיטלי‪.‬‬
‫• הרזולוציה הנמוכה ביותר היא כמו הרזולוציה של הטלוויזיה האנלוגית‬
‫‪ 576X720‬פיקסלים‪.‬‬
‫• הרזולוציה המרבית היא של ‪ 1080X1920 HDTV‬פיקסלים‪.‬‬
‫• מספר תמונות משודרות בשנייה מוגדרות על ידי האותיות "‪ "i‬עבור ‪interlaced‬‬
‫ו ‪ "p" -‬עבור ‪progressive‬‬

‫• ב – ‪ DTV‬מספר התמונות משתנה בין ‪ 60P‬ל‪20P -‬‬

‫‪12‬‬

‫‪HDTV‬‬

‫תקן ‪ "1080i" HDTV‬אומר שהרזולוציה היא ‪ 1080X1920‬פיקסלים‪ ,‬סריקה‬
‫שלובה‪ 60 ,‬תמונות בשנייה‪.‬‬
‫הערה‪ :‬הטבלה מתאימה לתקן האמריקאי‬
‫‪13‬‬

‫‪.‬‬

‫תקנים‬
‫‪MPEG-2‬‬
‫‪ DTV‬מקודד את המידע ב – ‪ .MPEG-2‬מקודד שימושי ברוב מכשירי ה‪.DVD -‬‬
‫מקודד זה מקטין את נפח המידע ביחס של ‪ .55:1‬הוא מעלים חלק גדול מהמידע‬
‫שעין האדם לא יכולה להבחין‪.‬‬
‫בתקן זה משדרים את השוני בין תמונה לתמונה בבלוקים של ‪ 16X16‬פיקסלים‪.‬‬
‫‪.‬‬
‫‪H.264 / MPEG-4‬‬
‫‪ H.264‬הוא תקן מתקדם לדחיסת וידאו‪ .‬התקן זהה לחלק ‪ 10‬של התקן ‪MPEG-‬‬
‫‪4‬של ‪ ISO‬וידוע גם בשם "קידוד וידאו מתקדם" – ‪AVC‬‬
‫‪ H.264/AVC‬מאופיין על ידי מספר תכונות חדשות המאפשרות לו לדחוס וידאו‬
‫ביעילות רבה יותר מאשר מקודדים אחרים‪.‬‬
‫ביצוע "פיצוי תנועה על סמך בלוק בגודל משתנה" עם בלוקים בגדלים ‪16X16‬ועד‬
‫‪ 4X4‬המאפשר חלוקה מדויקת של אזורים נעים‪ .‬חלוקה רבה מדי לתת‪-‬בלוקים‬
‫עלולה להוביל לשליחת מידע מיותר‪ ,‬שכן המקודד נדרש לציין מספר גדול יותר של‬
‫בלוקים‪ ,‬ולכן מתמקדים מקודדי ‪ H.264‬בבעיית הבחירה של החלוקה‬
‫האופטימאלית של בלוק ‪.16X16‬‬
‫‪14‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫לכול תחנת שידור מוקצה ערוץ שידור אחד‪.‬‬
‫ניתן לחלק את הערוץ לתת‪-‬ערוצים ‪sub-channels‬‬

‫כל ערוץ יכול לשדר ‪19.39 Mbps‬של מידע דיגיטלי‪.‬‬
‫תחנת השידור יכולה לחלק תעבורה זו במספר אפשרויות‪ ,‬לדוגמה‪:‬‬
‫ערוץ אחד של ‪19.39 Mbps‬‬
‫ארבעה תת‪-‬ערוצים של ‪4.85 Mbps‬‬

‫ניתן לשדר תוכניות באיכות נמוכה כמו חדשות‪ ,‬אך לאחד את הערוצים לאיכות‬
‫גבוהה יותר עבור תוכנית טבע כלשהי‪.‬‬
‫נערכים ניסויים לשדר מידע דיגיטלי ב‪ .1- 2Mbps -‬מידע זה יכול לכלול דפי‬
‫אינטרנט או מידע דיגיטלי אחר‪.‬‬

‫‪15‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫הבסיס לתקני ‪ HDTV‬הוא של ‪. (Advanced Television Standards Committee) ATSC‬עבור‬
‫‪ HDTV‬קיימים שני פורמטים‪ P720 :‬ו‪.i1080 -‬‬
‫מדובר בתקנים אמריקאים אשר משודרים ב‪ 60Hz -‬ואשר שניהם רחבי מסך (כלומר ביחס מסך‬
‫‪.)16:9‬‬
‫‪ P720‬הוא תקן פרוגרסיבי (כלומר‪ ,‬משודרות שורות ברצף) אשר כולל ‪ 720‬שורות של ‪1280‬‬
‫פיקסלים בכל שורה‪.‬‬
‫‪ i1080‬הוא תקן ‪( INTERLACED‬כלומר‪ ,‬משדר את כל השורות הזוגיות ואחריהן את השורות האי‬
‫זוגיות וחוזר חלילה) אשר כולל ‪ 1080‬שורות של ‪ 1920‬פיקסלים בכל אחת‪.‬‬
‫התקנים הללו יועדו לשוק האמריקאי‪ ,‬ולכן הוגדרו ב‪ 60Hz-‬בלבד‪ .‬לאחר מספר שנים‪ ,‬אירופה‬
‫התעוררה והגדירה גם לעצמה כמה תקנים‪:‬‬
‫‪ P576 - PAL PROGRESSIVE‬אשר משודר במסך רחב או רגיל (‪)4:3‬‬
‫‪ - P50720‬תקן זהה לתקן האמריקאי פרט לכך שהוא משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪( i501080‬לעתים מכונה גם ‪ - )i251080‬גם הוא תקן זהה לאמריקאי אך משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪16‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫‪HD READY‬‬
‫לגבי רזולוציה‪ ,‬המסך חייב לתמוך בלפחות ‪ 720‬שורות עבור מצב ‪.16:9‬‬
‫התנאים‪:‬‬
‫‪ .1‬כל סוג מסך או אלמנט תצוגה אשר יש לו ‪ 720‬שורות פיזיות (דיסקרטיות) במצב יחס רחב‪.‬‬
‫‪ .2‬על המסך לתמוך בכניסות ‪ HDTV‬דרך הכניסות הבאות‪:‬‬
‫‪ YPBPR‬אנלוגי‬
‫‪ DVI‬או ‪HDMI‬‬
‫‪ .3‬בכל הכניסות הללו‪ ,‬המסך חייב לתמוך בתקנים הבאים‪:‬‬
‫‪ 1280‬על ‪ 720‬פרוגרסיבי ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ 1920‬על ‪ 1080‬שזור ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ .4‬על חיבורי ה‪ DVI-‬וה‪ HDMI-‬לתמוך בהצפנת ‪.HDCP‬‬
‫‪17‬‬

18

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫הגדרה‪ :‬שני גלים נושאים‪ ,‬באותו התדר נמצאים ב‪ 90 -‬מעלות האחד ביחס לשני‬
‫(ניצבים)‪ .‬ניתן לראות זאת כשווה ערך‪ ,‬לגל נושא יחיד המאופנן מופע ואמפליטודה‪.‬‬

‫תמונת ווקטור‪-‬סקופ של אפנון‬
‫מידע הצבע במשדרי טלוויזיה‬

‫‪19‬‬

‫ אפנון ניצב‬QAM - Quadrature Amplitude Modulation
‫ כל סימבול‬16QAM -‫דוגמה ל‬
‫ ביטים‬4 ‫מיצג‬
I - In phase

Q – Quadrature

‫בתקשורת ספרתית נהוג לעבוד‬
QAM16 64 128 256 -‫ב‬

20

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫דוגמאות ל – ‪ 8QAM‬במבנה מעגלי ומלבני‬
‫הבחירה למבנה הרצוי נקבע על ידי השיקולים‪:‬‬
‫‪ .1‬ההספק הממוצע המשודר‬
‫‪ .2‬מורכבות מעגלי השידור והקליטה‬
‫‪ .3‬חסינות לרעש‬
‫‪BER (Bit Error Rate) .4‬‬
‫‪ .5‬התאבכות בין גלי הנושא השונים‪.‬‬

‫‪21‬‬

22

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫)‪ Orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM‬זהה עקרונית ל‪-‬‬
‫)‪ Coded OFDM (COFDM‬ול‪.Discrete multi-tone modulation (DMT) -‬‬
‫בכל המקרים מדובר על ריבוב בחלוקת תדר ‪frequency-division multiplexing‬‬
‫)‪ .(FDM‬מספר רב של תדרי תת נושא ניצבים‪ ,‬הקרובים זה לזה‪ ,‬נושאים את‬
‫המידע‪ .‬המידע מחולק למספר ערוצים מקבילים‪ ,‬כאשר כל ערוץ מאופנן על תדר‬
‫תת‪-‬נושא אחר‪.‬‬
‫האפנון יכול להיות כל אפנון שכיח כמו ‪ QAM‬או ‪ .PSK‬המידע המאופנן נשלח‬
‫בקצב נמוך אך בגלל המספר הרב של התתי‪-‬נושא זה שווה ערך לשידור‬
‫קונבנציונלי של אפנון נושא אחד באותו רוחב פס ובמהירות העברת מידע גבוהה‪.‬‬

‫‪23‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫מרווח ביטחון (שומר מרווח) ‪Guard interval‬‬
‫מטרת מרווח הביטחון הוא לשפר את חסינות ההשהיה בהתפשטות הגלים‪ ,‬הדהוד והחזרים‬
‫מגופים שונים כמו הר או בית‪ .‬נתונים ספרתיים מאוד רגישים לתופעות אלו ‪.‬‬
‫ב‪ COFDM -‬בתחילת כל סימבול קיים "מרווח ביטחון"‪ .‬כל עוד ה"הד" נופל בתחום מרווח זה‪.‬‬
‫הוא לא יהיה מושפע ביכולת המקלט לפענח את המידע הרצוי משום שהמידע יופיע אחרי זמן‬
‫"מרווח הביטחון"‬
‫ככול שמרווח הביטחון יהיה גדול יותר ניתן יהיה לטפל במרחק הדהוד גדול יותר‪ .‬אבל הגדלת‬
‫המרווח מוריד את נצילות ערוץ השידור‪ .‬לדוגמה בשידור ‪ DVB-T‬ארבע מרווחי ביטחון‬
‫שימושיים (ניתנים כשבר מזמן המחזור של הסימבול) ‪1/32 ; 1/16 ; 1/8 ; 1/4‬‬
‫‪ 1/32‬נותן הגנה מזערית אבל העברת מידע מהירה ביותר‪ 1/4 .‬מאפשר הגנה טובה ביותר‬
‫אבל נצילות ערוץ שידור נמוכה‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫דוגמה‪:‬‬
‫אם נשדר מיליון סימבולים לשנייה על ערוץ תקשורת באפנון של נושא בודד אזי זמן שידור‬
‫סימבול יהיה מיקרו‪-‬שנייה‪ .‬במצב זה נצטרך להתמודד עם סנכרון בתדר גבוה ועם התאבכויות‬
‫ממסלולים שונים )‪.(multipath interference‬‬
‫אם אותם מיליון סימבולים לשנייה יחולקו לאלף תת‪-‬ערוצים אז זמן המחזור של כל סימבול יכול‬
‫להיות ארוך פי ‪ 1000‬ז"א מילישנייה אחת (במקום מיקרו‪-‬שנייה)‪ .‬אם נוסיף "מרווח ביטחון"‬
‫בערך של ‪ 1/8‬סימבול אשר יוכנס בתחילת שידור של כל סימבול‪ ,‬אזי נוכל להתגבר על בעיית‬
‫ההתאבכות‪ .‬זמן "מרווח הביטחון" יהיה ‪ 125‬מיקרו‪-‬שניות שמייצג הפרש מרבי של ‪37.5‬‬
‫קילומטר בין אות ישיר לאות מוחזר כהד מגוף כלשהו‪.‬‬

‫‪25‬‬

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Example of applications
Cable
ADSL and VDSL broadband access via POTS copper wiring.
Power line communication (PLC).
Multimedia over Coax Alliance (MoCA) home networking.
ITU-T G.hn, a standard which provides high-speed local area networking over existing home wiring (power lines,
phone lines and coaxial cables)
Wireless
The wireless LAN radio interfaces IEEE 802.11a, g, n and HIPERLAN/2.
The digital radio systems DAB/EUREKA 147, DAB+, Digital Radio Mondiale, HD Radio, T-DMB and ISDBTSB.
The terrestrial digital TV system DVB-T.
The terrestrial mobile TV systems DVB-H, T-DMB, ISDB-T and MediaFLO forward link.
The cellular communication systems Flash-OFDM
The mobile broadband 3GPP Long Term Evolution air interface named High Speed OFDM Packet Access
(HSOPA)
The Wireless MAN / Fixed broadband wireless access (BWA) standard IEEE 802.16 (or WiMAX).
The Mobile Broadband Wireless Access (MBWA) standards IEEE 802.20, IEEE 802.16e (Mobile WiMAX) and
WiBro.
The wireless Personal Area Network (PAN) Ultra wideband (UWB) IEEE 802.15.3a implementation suggested by
WiMedia Alliance.
26

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Transmitter
An OFDM carrier signal is the sum of a number of orthogonal sub-carriers, with baseband data on each sub-carrier
being independently modulated commonly using some type of quadrature amplitude modulation (QAM) or phaseshift keying (PSK). This composite baseband signal is typically used to modulate a main RF carrier.

s[n] is a serial stream of binary digits. By inverse multiplexing, these are first demultiplexed into N parallel
streams, and each one mapped to a (possibly complex) symbol stream using some modulation constellation
(QAM, PSK, etc.). Note that the constellations may be different, so some streams may carry a higher bit-rate than
others.
An inverse FFT is computed on each set of symbols, giving a set of complex time-domain samples. These
samples are then quadrature-mixed to passband in the standard way. The real and imaginary components are first
converted to the analogue domain using digital-to-analogue converters (DACs); the analogue signals are then
used to modulate cosine and sine waves at the carrier frequency, fc, respectively. These signals are then summed
to give the transmission signal, s(t).
27

28

‫)‪DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial‬‬
‫‪ DVB-T‬הינו תקן שתוקן על ידי איגוד ‪ DVB‬לשידורי טלוויזיה‬
‫קרקעיים‪ .‬השידורים הראשוניים נערכו בבריטניה בשנת ‪.1997‬‬
‫המערכת משדרת אות ספרתי מכווץ של שמע‪ ,‬וידאו ונתונים‬
‫נוספים בשיטת ‪ MPEG‬ובשימוש באפנון ‪.COFDM‬‬
‫תכונות בסיסיות‪:‬‬
‫‪ .1‬שלש אפשרויות לאפנון )‪(QPSK, 16QAM, 64QAM‬‬
‫‪ FEC (forward error correction) .2‬חמש אפשרויות לתיקון שגיאות המבוססות על קידוד‬
‫קונבולוציה וקידוד רייד סולומון ביחסים של ‪ 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8‬בהתאם לדרישות‬
‫המערכת‪.‬‬
‫‪ .3‬ארבע אפשרויות למרווחי ביטחון ‪.1/4 1/8 1/16 1/32‬‬
‫‪ .4‬רוחב פס של ערוץ שידור ‪ 7 ,6‬או ‪8MHz‬‬
‫‪ .5‬תדר תמונות ‪ 50‬או ‪ 60‬הרץ‪.‬‬

‫‪29‬‬

DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial)

30

31

32

:‫הסבר‬
Video – SD – MPEG – 4 PART 10 H.264
SD-Standard Definition

Audio .HE .AAC + V2 & Dolby Pulse
HE-High Efficincy
AAC-Advanced Audio Coding ‫סוג של קודק‬
Pulse -- Plus

MPEG 2 – TS
TS – Transport Stream

‫ מבוסס על‬Dolby Digital Plus
‫ שמאפשר‬AC-3 ‫מערכת קודקים של‬
‫ ותומך‬6.144 Mbit/s ‫שידור בקצב עד‬
‫ הוא אינו‬.13.1 ‫במספר ערוצים עד‬
.AC-3 ‫תואם אחורנית עם‬
‫ הוא פורמט לשידור תקן‬MPEG-2TS
‫) אשר מרובב עם‬4 ‫או‬1,2( MPEG
‫ שימושי כמידע זורם‬.‫מידע נוסף‬
‫ רשתות כולל‬,‫בטלוויזיה ספרתית‬
.‫אינטרנט‬

Three (3) SFN Network ‫סוג של טופולוגית המשדרים‬
SFN - Single Frequency Networks
33

34

:‫הסבר‬
EIT – based EPG & 7 day EPG
EIT – Event Information Table
EPG – Electronic Program Guide
HDMI – 1.3 output
HDMI - High-Definition Multimedia Interface

S/PDIF - Sony/Philips Digital Interconnect Format (more commonly

known as Sony Philips Digital InterFace)
‫ דרך מוליך אופטי או כבל‬,‫ מגדיר את השכבה הפיזית של חיבור מידע שמע בין התקנים שונים‬S/PDIF
.‫ עם שינויים קלים ודרישות זולות יותר מבחינת החומרה‬AES/EBU ‫ תקן זה מבוסס על תקן‬.‫קואקסילי‬
35

‫הסבר‪:‬‬
‫‪S/PDIF - more commonly known as Sony Philips Digital InterFace‬‬

‫‪BMC-biphase mark code‬‬

‫בתקן זה נעשה שימוש בקוד דו‪-‬מופעי )‪ (biphase‬המקודד מידע זורם בינארי‪ .‬כל ביט של‬
‫המידע הראשוני מייצג שתי רמות אשר יחד מייצגות ביט בודד‪ .‬כל כל רמה לוגית "‪ "1‬במבוא‬
‫מיוצגת על ידי שני ביטים שונים ‪ 10‬או ‪ .01‬כניסה לוגית ‪ 0‬מיוצגת על ידי שני ביטים זהים ‪00‬‬
‫או ‪ 11‬במוצא‪.‬‬
‫‪36‬‬

37

38

‫דוגמה – ממיר ‪APEX‬‬
‫תכונות‪:‬‬
‫• תומך ‪EPG‬‬
‫• רשימת ערוצים ועריכת תוכניות‬
‫• בקרת הורים‬
‫• טיימר לתחילת תוכנית‬
‫• בחירת שפת הכתוביות‬
‫• השהיית תיאום שפתיים (במילישניות)‬
‫• הגדרת מדיית ה‪(MP3, JPEG….) USB -‬‬
‫• קביעת זמני הקלטה על מדיית ה‪USB -‬‬
‫• ועוד‪.....‬‬

‫‪39‬‬

APEX ‫ממיר‬

40

APEX ‫ממיר‬

41

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪42‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪43‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪44‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪45‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪46‬‬

:‫הסבר‬
BER – Bit Error Rate
PV BER – Post VITARBI Bit Error Rate
NM – Noise Margin
MER – Modulation Error Rate
CSI – Channel Status Information
Cell – identify code of the transmitting operator
CFO – carrier Frequency offset
PWR index – signal level status
RU – Read Solomon Uncorrect, uncorrected errors.

47

‫סופ ללא פ סופית כי אין סוף ללימוד ולחומר‬

‫‪48‬‬

OFDM
)‫ שימוש בערוצי שידור אורתוגונליים שונים (בתדרי גל נושא‬
.‫להעברת המידע‬
LPF
cos( 2  f 1 t )

LPF
cos( 2  f 2 t )

cos( 2  f 2 t )

MULTIPLEX

DEMULTIPLEX

data

cos( 2  f 1 t )

data

LPF
cos( 2  f N t )

cos( 2  f N t )
49

‫תדרים אורתוגונליים‬
‫‪ ‬המשדר מקבל את המידע לשידור ומחלק את ערוץ השידור למספר‬
‫תדרים בלתי תלויים‪.‬‬

‫‪50‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪2‬‬

‫‪51‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪3‬‬
‫‪ ‬כך לא ניתן לחסום את כל המידע שעובר ממשתמש אחד לשני‬

‫‪52‬‬

‫שידור וידאו כף יד דיגיטאלי והתמודדות‬
‫מול בעיות ייחודיות – בשתי השיטות‬
‫‪ DVB-T ‬שידור וידאו למטרות נייחות‬
‫‪ DVB-H ‬שידור וידאו למטרות ניידות (כף יד)‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬

‫‪53‬‬

‫יש צורך לחסוך באנרגיה‬
‫סנכרון מעבר בין תחנות שידור‬
‫שימוש בדחיסה חזקה ‪ H264‬ולא ב ‪mpeg- 2‬‬
‫אפקט דופלר‬

Multi Path ‫בעיית‬
P at h 2

B uilding
D i r ect P at h

P at h 3

M ob i l e
R ecep t i on

B ase St at i on

54

Guard Interval Tg -"‫"שמירת מרחק‬
Tg

OFDM symbol(1/f0)

Tg
Copy signal
 By adding the Guard Interval (GI) Period, Inter symbol

interference (ISI) can be avoided, while keeping orthogonality

Tg OFDM symbol (1/f0)
Direct
Delayed
Sampling Period
55

‫השהיה ותזוזת תדר ב ‪. OFDM‬ו‪CDMA -‬‬
‫‪OFDM ‬‬
‫‪ ‬בעיית ‪ Multi-path‬נפתרת ע"י ‪GI‬‬
‫‪ ‬רגיש לשינויי תדרים שמירה על הפרדת תדרים‬
‫‪CDMA ‬‬
‫‪ ‬כמעט ואין השפעה על הקודים ב ‪Multi-path‬‬
‫‪ ‬אפקט דופלר לא משפיע מאחר ואין לו תלות בתדר‬

‫‪56‬‬

‫מיזוג שיטות הקידוד‬
‫‪ ‬ניתן לשלב בין שתי השיטות וכך כל תדר בקידוד ה ‪OFDM‬‬
‫יוכפל בקוד ה‪CDMA-‬‬
‫‪Multi-carrier code division multiple access (MC- ‬‬
‫)‪CDMA‬‬

‫‪57‬‬

‫סיכום‬
‫‪ ‬הוצגו שיטות קידוד שונות לשידור‪ CDMA :‬ו‪OFDM‬‬
‫‪ ‬לכל שיטה יש את הייחודיות שלה אך ניתן עדיין לשלבם ביחד‬
‫במספר אפליקציות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמד יישום של השיטות לצורך העברת וידאו דיגיטלי למערכות‬
‫ניידות בשתי השיטות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמדה החסינות של שתי השיטות לתופעות ה ‪,Multi Path‬‬
‫ואפקט דופלר‬

References 1
Faria, G.; Henriksson, J.A.; Stare, E.; Talmola, P., "DVB-H:
Digital Broadcast Services to Handheld Devices,"
Proceedings of the IEEE , vol.94, no.1, pp.194-209, Jan.
2006
2. Fire Tom Wada Professor, Information Engineering, Univ.
of the Ryukyus Chief Scientist at Magna Design Net, Inc
[email protected] http://www.ie.uryukyu.ac.jp/~wada/
1.

3. “Ofdm and cdma” Dr.S.Srikanth AU-KBC Research

Centre Anna University Chennai
59

References 2
4. http://en.wikipedia.org/wiki/Code_division_multipl

e_access
5. http://en.wikipedia.org/wiki/OFDM


Slide 19

‫שדורי טלוויזיה‬
‫ספרתיים קרקעיים‬

‫אינגר משה ‪4Z1PF‬‬
‫‪2009‬‬
‫ספטמבר‬
‫‪1‬‬

‫שדורי טלוויזיה ספרתיים קרקעיים – למה?‬
‫‪ ‬יציבות באיכות התמונה‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של הספקטרום יחסית לשידור האנלוגי (פי ‪ 4‬עד ‪)6‬‬
‫‪ ‬זול יותר יחסית לשידורי כבלים‪ ,‬שידורים אנלוגיים ושידורי לווינים‪.‬‬
‫‪ ‬פשוט וזול (ממיר ספרתי ואנטנה קטנה) לעומת קליטה מלווין‪.‬‬
‫‪ ‬יישומים חדשים אפשריים בשידורים הדיגיטלים בלבד‪:‬‬
‫‪ ‬אינטראקטיביות‬
‫‪HDTV ‬‬
‫‪ ‬טלוויזיה ניידת‬
‫‪ ‬לוח שידורים אלקטרוני‬

‫‪2‬‬

‫רשתות של תדר בודד‬
‫‪ ‬שידורי טלוויזיה ספרתיים עושים שימוש בשיטת ‪ COFDM‬שמאפשרת עבודה של רשת‬
‫משדרים על תדר בודד‪.‬‬
‫‪ ‬תדר בודד עבור כל המשדרים שמאפשרים כיסוי שטח גדול‪.‬‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של תדרי שידור – שימוש בתדרים חוזרים‬
‫‪ ‬מאפשר טופולוגיות רשת טובות יותר יחסית לשידור אנלוגי‪.‬‬
‫‪‬דרישות מ‪(Single Frequency Networks) SFN-‬‬
‫‪‬כל משדר חייב לשדר‬
‫‪‬על אותו התדר‬
‫‪‬באותו הזמן‬
‫‪‬באותו קצב שידור‬
‫‪ ‬כל המשדרים חייבים להיות מסונכרנים בתדר ובזמן (‪)GPS‬‬
‫‪ ‬בחירת זמן מרווח הביטחון יקבע את המרחק המרבי שבין שני משדרים‪.‬‬

‫‪3‬‬

‫מושגים‬
‫‪ ‬אות אנלוגי‬
‫‪ ‬אות ספרתי (דיגיטלי)‬
‫‪ ‬ביט ‪bite‬‬
‫‪ ‬בית ‪Byte‬‬
‫‪ ‬אות ספרתי מרובה רמות‬

‫‪4‬‬

Asynchronous Digital Subscriber Line

5

‫מה זה ‪? ADSL‬‬

‫( ‪.)Asynchronous Digital Subscriber Line‬‬

‫טכנולוגיית ‪ ADSL‬משתמשת ברוחב פס של ‪ 1.1MHz‬המחולק לשלושה נתחים באמצעות‬
‫מסננים‪ .‬הנתח האחד מ‪ 0KHz -‬עד ‪ ,4KHz‬משמש את ערוץ הטלפוניה‪ .‬הנתח השני מ‪-‬‬
‫‪ 20KHz‬עד ‪ 160KHz‬משמש עבור ה‪ upstream-‬והנתח הגדול ביותר –‪ 240 KHz‬עד‬
‫‪ ,1.1MHz‬משמש עבור ה‪.downstream -‬‬

‫‪6‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫על מנת לקבל ניחות מזערי ודיוק מרבי‪ ,‬ממוצע המתח על הקו צריך לשאוף לאפס וכך ניתן להשיג‬
‫את הקצב הנדרש‪ .‬כדי לעמוד בדרישות אלה‪ ,‬משתמשים בשיטת קידוד‬
‫‪ .)Quadrature Amplitude Modulation) QAM‬שיטה המקודדת קבוצות של שלוש סיביות‬
‫ומייצגת אותם בגל סינוס ברמת מתח ובתזוזת מופע‪.‬‬

‫‪7‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫האפנון השימושי הוא מסוג "ריבוי תדרים" ‪(Discrete Multiton) DMT‬‬
‫הערוץ היורד )‪ (downstream‬מחולק ל‪ 256 -‬תדרי נושא )‪ (tones‬כל אחד‬
‫ברוחב פס של ‪4KHz‬‬
‫הערוץ העולה )‪ (upstream‬מחולק ל‪ 32 -‬תת נושאים‪.‬‬
‫נושא ‪ 64‬מאופנן מידע קבוע המשמש לבקרת הרזולוציה של זמן הדגימה‬
‫במקלט‪.‬‬

‫‪8‬‬

9

Standard vs. High-definition
Standard vs. Highdefinition
Wondering what the difference
is between standard and high
definition? Standard definition
(SD) uses 625 lines of pixels
from top to bottom. High
definition (HD) uses up to 1125
lines. Not all of these lines are
visible on the screen, but
they're included as part of the
signal .

10

‫‪Standard vs. High-definition‬‬
‫)‪HDTV )high-definition television‬‬
‫)‪DTV )digital television‬‬

‫‪ DTV‬משודר בתחום ה‪ UHF -‬ברוחב פס של ‪ 8MHz‬כמו שידורי הטלוויזיה‬
‫האנלוגיים‪.‬‬
‫יתרונות ‪DTV‬‬
‫• תומך ברזולוציה גבוהה יותר‪.‬‬

‫• ניתן לשדר את התמונה בסריקה שלובה ‪ interlaced‬או סריקה מלאה‬
‫‪.progressive‬‬
‫• תחנת השידור יכולה לשדר על אותו ספקטרום מספר תוכניות שונות בו‪-‬‬
‫זמנית‪.‬‬
‫• ניתן להוסיף לשידור חומר אינטראקטיבי ו‪/‬או חומר אחר‪ ,‬כמו מידע‬
‫מהאינטרנט‪.‬‬
‫• תומך בשידורי ‪.HDTV‬‬
‫‪11‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫• קיימים ‪ 18‬תקנים לשידורי טלוויזיה דיגיטאלית‪.‬‬
‫• יחס ממדים ‪ 4:3‬באנלוגי‪ 16:9 ,‬בדיגיטלי‪.‬‬
‫• הרזולוציה הנמוכה ביותר היא כמו הרזולוציה של הטלוויזיה האנלוגית‬
‫‪ 576X720‬פיקסלים‪.‬‬
‫• הרזולוציה המרבית היא של ‪ 1080X1920 HDTV‬פיקסלים‪.‬‬
‫• מספר תמונות משודרות בשנייה מוגדרות על ידי האותיות "‪ "i‬עבור ‪interlaced‬‬
‫ו ‪ "p" -‬עבור ‪progressive‬‬

‫• ב – ‪ DTV‬מספר התמונות משתנה בין ‪ 60P‬ל‪20P -‬‬

‫‪12‬‬

‫‪HDTV‬‬

‫תקן ‪ "1080i" HDTV‬אומר שהרזולוציה היא ‪ 1080X1920‬פיקסלים‪ ,‬סריקה‬
‫שלובה‪ 60 ,‬תמונות בשנייה‪.‬‬
‫הערה‪ :‬הטבלה מתאימה לתקן האמריקאי‬
‫‪13‬‬

‫‪.‬‬

‫תקנים‬
‫‪MPEG-2‬‬
‫‪ DTV‬מקודד את המידע ב – ‪ .MPEG-2‬מקודד שימושי ברוב מכשירי ה‪.DVD -‬‬
‫מקודד זה מקטין את נפח המידע ביחס של ‪ .55:1‬הוא מעלים חלק גדול מהמידע‬
‫שעין האדם לא יכולה להבחין‪.‬‬
‫בתקן זה משדרים את השוני בין תמונה לתמונה בבלוקים של ‪ 16X16‬פיקסלים‪.‬‬
‫‪.‬‬
‫‪H.264 / MPEG-4‬‬
‫‪ H.264‬הוא תקן מתקדם לדחיסת וידאו‪ .‬התקן זהה לחלק ‪ 10‬של התקן ‪MPEG-‬‬
‫‪4‬של ‪ ISO‬וידוע גם בשם "קידוד וידאו מתקדם" – ‪AVC‬‬
‫‪ H.264/AVC‬מאופיין על ידי מספר תכונות חדשות המאפשרות לו לדחוס וידאו‬
‫ביעילות רבה יותר מאשר מקודדים אחרים‪.‬‬
‫ביצוע "פיצוי תנועה על סמך בלוק בגודל משתנה" עם בלוקים בגדלים ‪16X16‬ועד‬
‫‪ 4X4‬המאפשר חלוקה מדויקת של אזורים נעים‪ .‬חלוקה רבה מדי לתת‪-‬בלוקים‬
‫עלולה להוביל לשליחת מידע מיותר‪ ,‬שכן המקודד נדרש לציין מספר גדול יותר של‬
‫בלוקים‪ ,‬ולכן מתמקדים מקודדי ‪ H.264‬בבעיית הבחירה של החלוקה‬
‫האופטימאלית של בלוק ‪.16X16‬‬
‫‪14‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫לכול תחנת שידור מוקצה ערוץ שידור אחד‪.‬‬
‫ניתן לחלק את הערוץ לתת‪-‬ערוצים ‪sub-channels‬‬

‫כל ערוץ יכול לשדר ‪19.39 Mbps‬של מידע דיגיטלי‪.‬‬
‫תחנת השידור יכולה לחלק תעבורה זו במספר אפשרויות‪ ,‬לדוגמה‪:‬‬
‫ערוץ אחד של ‪19.39 Mbps‬‬
‫ארבעה תת‪-‬ערוצים של ‪4.85 Mbps‬‬

‫ניתן לשדר תוכניות באיכות נמוכה כמו חדשות‪ ,‬אך לאחד את הערוצים לאיכות‬
‫גבוהה יותר עבור תוכנית טבע כלשהי‪.‬‬
‫נערכים ניסויים לשדר מידע דיגיטלי ב‪ .1- 2Mbps -‬מידע זה יכול לכלול דפי‬
‫אינטרנט או מידע דיגיטלי אחר‪.‬‬

‫‪15‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫הבסיס לתקני ‪ HDTV‬הוא של ‪. (Advanced Television Standards Committee) ATSC‬עבור‬
‫‪ HDTV‬קיימים שני פורמטים‪ P720 :‬ו‪.i1080 -‬‬
‫מדובר בתקנים אמריקאים אשר משודרים ב‪ 60Hz -‬ואשר שניהם רחבי מסך (כלומר ביחס מסך‬
‫‪.)16:9‬‬
‫‪ P720‬הוא תקן פרוגרסיבי (כלומר‪ ,‬משודרות שורות ברצף) אשר כולל ‪ 720‬שורות של ‪1280‬‬
‫פיקסלים בכל שורה‪.‬‬
‫‪ i1080‬הוא תקן ‪( INTERLACED‬כלומר‪ ,‬משדר את כל השורות הזוגיות ואחריהן את השורות האי‬
‫זוגיות וחוזר חלילה) אשר כולל ‪ 1080‬שורות של ‪ 1920‬פיקסלים בכל אחת‪.‬‬
‫התקנים הללו יועדו לשוק האמריקאי‪ ,‬ולכן הוגדרו ב‪ 60Hz-‬בלבד‪ .‬לאחר מספר שנים‪ ,‬אירופה‬
‫התעוררה והגדירה גם לעצמה כמה תקנים‪:‬‬
‫‪ P576 - PAL PROGRESSIVE‬אשר משודר במסך רחב או רגיל (‪)4:3‬‬
‫‪ - P50720‬תקן זהה לתקן האמריקאי פרט לכך שהוא משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪( i501080‬לעתים מכונה גם ‪ - )i251080‬גם הוא תקן זהה לאמריקאי אך משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪16‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫‪HD READY‬‬
‫לגבי רזולוציה‪ ,‬המסך חייב לתמוך בלפחות ‪ 720‬שורות עבור מצב ‪.16:9‬‬
‫התנאים‪:‬‬
‫‪ .1‬כל סוג מסך או אלמנט תצוגה אשר יש לו ‪ 720‬שורות פיזיות (דיסקרטיות) במצב יחס רחב‪.‬‬
‫‪ .2‬על המסך לתמוך בכניסות ‪ HDTV‬דרך הכניסות הבאות‪:‬‬
‫‪ YPBPR‬אנלוגי‬
‫‪ DVI‬או ‪HDMI‬‬
‫‪ .3‬בכל הכניסות הללו‪ ,‬המסך חייב לתמוך בתקנים הבאים‪:‬‬
‫‪ 1280‬על ‪ 720‬פרוגרסיבי ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ 1920‬על ‪ 1080‬שזור ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ .4‬על חיבורי ה‪ DVI-‬וה‪ HDMI-‬לתמוך בהצפנת ‪.HDCP‬‬
‫‪17‬‬

18

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫הגדרה‪ :‬שני גלים נושאים‪ ,‬באותו התדר נמצאים ב‪ 90 -‬מעלות האחד ביחס לשני‬
‫(ניצבים)‪ .‬ניתן לראות זאת כשווה ערך‪ ,‬לגל נושא יחיד המאופנן מופע ואמפליטודה‪.‬‬

‫תמונת ווקטור‪-‬סקופ של אפנון‬
‫מידע הצבע במשדרי טלוויזיה‬

‫‪19‬‬

‫ אפנון ניצב‬QAM - Quadrature Amplitude Modulation
‫ כל סימבול‬16QAM -‫דוגמה ל‬
‫ ביטים‬4 ‫מיצג‬
I - In phase

Q – Quadrature

‫בתקשורת ספרתית נהוג לעבוד‬
QAM16 64 128 256 -‫ב‬

20

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫דוגמאות ל – ‪ 8QAM‬במבנה מעגלי ומלבני‬
‫הבחירה למבנה הרצוי נקבע על ידי השיקולים‪:‬‬
‫‪ .1‬ההספק הממוצע המשודר‬
‫‪ .2‬מורכבות מעגלי השידור והקליטה‬
‫‪ .3‬חסינות לרעש‬
‫‪BER (Bit Error Rate) .4‬‬
‫‪ .5‬התאבכות בין גלי הנושא השונים‪.‬‬

‫‪21‬‬

22

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫)‪ Orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM‬זהה עקרונית ל‪-‬‬
‫)‪ Coded OFDM (COFDM‬ול‪.Discrete multi-tone modulation (DMT) -‬‬
‫בכל המקרים מדובר על ריבוב בחלוקת תדר ‪frequency-division multiplexing‬‬
‫)‪ .(FDM‬מספר רב של תדרי תת נושא ניצבים‪ ,‬הקרובים זה לזה‪ ,‬נושאים את‬
‫המידע‪ .‬המידע מחולק למספר ערוצים מקבילים‪ ,‬כאשר כל ערוץ מאופנן על תדר‬
‫תת‪-‬נושא אחר‪.‬‬
‫האפנון יכול להיות כל אפנון שכיח כמו ‪ QAM‬או ‪ .PSK‬המידע המאופנן נשלח‬
‫בקצב נמוך אך בגלל המספר הרב של התתי‪-‬נושא זה שווה ערך לשידור‬
‫קונבנציונלי של אפנון נושא אחד באותו רוחב פס ובמהירות העברת מידע גבוהה‪.‬‬

‫‪23‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫מרווח ביטחון (שומר מרווח) ‪Guard interval‬‬
‫מטרת מרווח הביטחון הוא לשפר את חסינות ההשהיה בהתפשטות הגלים‪ ,‬הדהוד והחזרים‬
‫מגופים שונים כמו הר או בית‪ .‬נתונים ספרתיים מאוד רגישים לתופעות אלו ‪.‬‬
‫ב‪ COFDM -‬בתחילת כל סימבול קיים "מרווח ביטחון"‪ .‬כל עוד ה"הד" נופל בתחום מרווח זה‪.‬‬
‫הוא לא יהיה מושפע ביכולת המקלט לפענח את המידע הרצוי משום שהמידע יופיע אחרי זמן‬
‫"מרווח הביטחון"‬
‫ככול שמרווח הביטחון יהיה גדול יותר ניתן יהיה לטפל במרחק הדהוד גדול יותר‪ .‬אבל הגדלת‬
‫המרווח מוריד את נצילות ערוץ השידור‪ .‬לדוגמה בשידור ‪ DVB-T‬ארבע מרווחי ביטחון‬
‫שימושיים (ניתנים כשבר מזמן המחזור של הסימבול) ‪1/32 ; 1/16 ; 1/8 ; 1/4‬‬
‫‪ 1/32‬נותן הגנה מזערית אבל העברת מידע מהירה ביותר‪ 1/4 .‬מאפשר הגנה טובה ביותר‬
‫אבל נצילות ערוץ שידור נמוכה‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫דוגמה‪:‬‬
‫אם נשדר מיליון סימבולים לשנייה על ערוץ תקשורת באפנון של נושא בודד אזי זמן שידור‬
‫סימבול יהיה מיקרו‪-‬שנייה‪ .‬במצב זה נצטרך להתמודד עם סנכרון בתדר גבוה ועם התאבכויות‬
‫ממסלולים שונים )‪.(multipath interference‬‬
‫אם אותם מיליון סימבולים לשנייה יחולקו לאלף תת‪-‬ערוצים אז זמן המחזור של כל סימבול יכול‬
‫להיות ארוך פי ‪ 1000‬ז"א מילישנייה אחת (במקום מיקרו‪-‬שנייה)‪ .‬אם נוסיף "מרווח ביטחון"‬
‫בערך של ‪ 1/8‬סימבול אשר יוכנס בתחילת שידור של כל סימבול‪ ,‬אזי נוכל להתגבר על בעיית‬
‫ההתאבכות‪ .‬זמן "מרווח הביטחון" יהיה ‪ 125‬מיקרו‪-‬שניות שמייצג הפרש מרבי של ‪37.5‬‬
‫קילומטר בין אות ישיר לאות מוחזר כהד מגוף כלשהו‪.‬‬

‫‪25‬‬

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Example of applications
Cable
ADSL and VDSL broadband access via POTS copper wiring.
Power line communication (PLC).
Multimedia over Coax Alliance (MoCA) home networking.
ITU-T G.hn, a standard which provides high-speed local area networking over existing home wiring (power lines,
phone lines and coaxial cables)
Wireless
The wireless LAN radio interfaces IEEE 802.11a, g, n and HIPERLAN/2.
The digital radio systems DAB/EUREKA 147, DAB+, Digital Radio Mondiale, HD Radio, T-DMB and ISDBTSB.
The terrestrial digital TV system DVB-T.
The terrestrial mobile TV systems DVB-H, T-DMB, ISDB-T and MediaFLO forward link.
The cellular communication systems Flash-OFDM
The mobile broadband 3GPP Long Term Evolution air interface named High Speed OFDM Packet Access
(HSOPA)
The Wireless MAN / Fixed broadband wireless access (BWA) standard IEEE 802.16 (or WiMAX).
The Mobile Broadband Wireless Access (MBWA) standards IEEE 802.20, IEEE 802.16e (Mobile WiMAX) and
WiBro.
The wireless Personal Area Network (PAN) Ultra wideband (UWB) IEEE 802.15.3a implementation suggested by
WiMedia Alliance.
26

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Transmitter
An OFDM carrier signal is the sum of a number of orthogonal sub-carriers, with baseband data on each sub-carrier
being independently modulated commonly using some type of quadrature amplitude modulation (QAM) or phaseshift keying (PSK). This composite baseband signal is typically used to modulate a main RF carrier.

s[n] is a serial stream of binary digits. By inverse multiplexing, these are first demultiplexed into N parallel
streams, and each one mapped to a (possibly complex) symbol stream using some modulation constellation
(QAM, PSK, etc.). Note that the constellations may be different, so some streams may carry a higher bit-rate than
others.
An inverse FFT is computed on each set of symbols, giving a set of complex time-domain samples. These
samples are then quadrature-mixed to passband in the standard way. The real and imaginary components are first
converted to the analogue domain using digital-to-analogue converters (DACs); the analogue signals are then
used to modulate cosine and sine waves at the carrier frequency, fc, respectively. These signals are then summed
to give the transmission signal, s(t).
27

28

‫)‪DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial‬‬
‫‪ DVB-T‬הינו תקן שתוקן על ידי איגוד ‪ DVB‬לשידורי טלוויזיה‬
‫קרקעיים‪ .‬השידורים הראשוניים נערכו בבריטניה בשנת ‪.1997‬‬
‫המערכת משדרת אות ספרתי מכווץ של שמע‪ ,‬וידאו ונתונים‬
‫נוספים בשיטת ‪ MPEG‬ובשימוש באפנון ‪.COFDM‬‬
‫תכונות בסיסיות‪:‬‬
‫‪ .1‬שלש אפשרויות לאפנון )‪(QPSK, 16QAM, 64QAM‬‬
‫‪ FEC (forward error correction) .2‬חמש אפשרויות לתיקון שגיאות המבוססות על קידוד‬
‫קונבולוציה וקידוד רייד סולומון ביחסים של ‪ 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8‬בהתאם לדרישות‬
‫המערכת‪.‬‬
‫‪ .3‬ארבע אפשרויות למרווחי ביטחון ‪.1/4 1/8 1/16 1/32‬‬
‫‪ .4‬רוחב פס של ערוץ שידור ‪ 7 ,6‬או ‪8MHz‬‬
‫‪ .5‬תדר תמונות ‪ 50‬או ‪ 60‬הרץ‪.‬‬

‫‪29‬‬

DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial)

30

31

32

:‫הסבר‬
Video – SD – MPEG – 4 PART 10 H.264
SD-Standard Definition

Audio .HE .AAC + V2 & Dolby Pulse
HE-High Efficincy
AAC-Advanced Audio Coding ‫סוג של קודק‬
Pulse -- Plus

MPEG 2 – TS
TS – Transport Stream

‫ מבוסס על‬Dolby Digital Plus
‫ שמאפשר‬AC-3 ‫מערכת קודקים של‬
‫ ותומך‬6.144 Mbit/s ‫שידור בקצב עד‬
‫ הוא אינו‬.13.1 ‫במספר ערוצים עד‬
.AC-3 ‫תואם אחורנית עם‬
‫ הוא פורמט לשידור תקן‬MPEG-2TS
‫) אשר מרובב עם‬4 ‫או‬1,2( MPEG
‫ שימושי כמידע זורם‬.‫מידע נוסף‬
‫ רשתות כולל‬,‫בטלוויזיה ספרתית‬
.‫אינטרנט‬

Three (3) SFN Network ‫סוג של טופולוגית המשדרים‬
SFN - Single Frequency Networks
33

34

:‫הסבר‬
EIT – based EPG & 7 day EPG
EIT – Event Information Table
EPG – Electronic Program Guide
HDMI – 1.3 output
HDMI - High-Definition Multimedia Interface

S/PDIF - Sony/Philips Digital Interconnect Format (more commonly

known as Sony Philips Digital InterFace)
‫ דרך מוליך אופטי או כבל‬,‫ מגדיר את השכבה הפיזית של חיבור מידע שמע בין התקנים שונים‬S/PDIF
.‫ עם שינויים קלים ודרישות זולות יותר מבחינת החומרה‬AES/EBU ‫ תקן זה מבוסס על תקן‬.‫קואקסילי‬
35

‫הסבר‪:‬‬
‫‪S/PDIF - more commonly known as Sony Philips Digital InterFace‬‬

‫‪BMC-biphase mark code‬‬

‫בתקן זה נעשה שימוש בקוד דו‪-‬מופעי )‪ (biphase‬המקודד מידע זורם בינארי‪ .‬כל ביט של‬
‫המידע הראשוני מייצג שתי רמות אשר יחד מייצגות ביט בודד‪ .‬כל כל רמה לוגית "‪ "1‬במבוא‬
‫מיוצגת על ידי שני ביטים שונים ‪ 10‬או ‪ .01‬כניסה לוגית ‪ 0‬מיוצגת על ידי שני ביטים זהים ‪00‬‬
‫או ‪ 11‬במוצא‪.‬‬
‫‪36‬‬

37

38

‫דוגמה – ממיר ‪APEX‬‬
‫תכונות‪:‬‬
‫• תומך ‪EPG‬‬
‫• רשימת ערוצים ועריכת תוכניות‬
‫• בקרת הורים‬
‫• טיימר לתחילת תוכנית‬
‫• בחירת שפת הכתוביות‬
‫• השהיית תיאום שפתיים (במילישניות)‬
‫• הגדרת מדיית ה‪(MP3, JPEG….) USB -‬‬
‫• קביעת זמני הקלטה על מדיית ה‪USB -‬‬
‫• ועוד‪.....‬‬

‫‪39‬‬

APEX ‫ממיר‬

40

APEX ‫ממיר‬

41

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪42‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪43‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪44‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪45‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪46‬‬

:‫הסבר‬
BER – Bit Error Rate
PV BER – Post VITARBI Bit Error Rate
NM – Noise Margin
MER – Modulation Error Rate
CSI – Channel Status Information
Cell – identify code of the transmitting operator
CFO – carrier Frequency offset
PWR index – signal level status
RU – Read Solomon Uncorrect, uncorrected errors.

47

‫סופ ללא פ סופית כי אין סוף ללימוד ולחומר‬

‫‪48‬‬

OFDM
)‫ שימוש בערוצי שידור אורתוגונליים שונים (בתדרי גל נושא‬
.‫להעברת המידע‬
LPF
cos( 2  f 1 t )

LPF
cos( 2  f 2 t )

cos( 2  f 2 t )

MULTIPLEX

DEMULTIPLEX

data

cos( 2  f 1 t )

data

LPF
cos( 2  f N t )

cos( 2  f N t )
49

‫תדרים אורתוגונליים‬
‫‪ ‬המשדר מקבל את המידע לשידור ומחלק את ערוץ השידור למספר‬
‫תדרים בלתי תלויים‪.‬‬

‫‪50‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪2‬‬

‫‪51‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪3‬‬
‫‪ ‬כך לא ניתן לחסום את כל המידע שעובר ממשתמש אחד לשני‬

‫‪52‬‬

‫שידור וידאו כף יד דיגיטאלי והתמודדות‬
‫מול בעיות ייחודיות – בשתי השיטות‬
‫‪ DVB-T ‬שידור וידאו למטרות נייחות‬
‫‪ DVB-H ‬שידור וידאו למטרות ניידות (כף יד)‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬

‫‪53‬‬

‫יש צורך לחסוך באנרגיה‬
‫סנכרון מעבר בין תחנות שידור‬
‫שימוש בדחיסה חזקה ‪ H264‬ולא ב ‪mpeg- 2‬‬
‫אפקט דופלר‬

Multi Path ‫בעיית‬
P at h 2

B uilding
D i r ect P at h

P at h 3

M ob i l e
R ecep t i on

B ase St at i on

54

Guard Interval Tg -"‫"שמירת מרחק‬
Tg

OFDM symbol(1/f0)

Tg
Copy signal
 By adding the Guard Interval (GI) Period, Inter symbol

interference (ISI) can be avoided, while keeping orthogonality

Tg OFDM symbol (1/f0)
Direct
Delayed
Sampling Period
55

‫השהיה ותזוזת תדר ב ‪. OFDM‬ו‪CDMA -‬‬
‫‪OFDM ‬‬
‫‪ ‬בעיית ‪ Multi-path‬נפתרת ע"י ‪GI‬‬
‫‪ ‬רגיש לשינויי תדרים שמירה על הפרדת תדרים‬
‫‪CDMA ‬‬
‫‪ ‬כמעט ואין השפעה על הקודים ב ‪Multi-path‬‬
‫‪ ‬אפקט דופלר לא משפיע מאחר ואין לו תלות בתדר‬

‫‪56‬‬

‫מיזוג שיטות הקידוד‬
‫‪ ‬ניתן לשלב בין שתי השיטות וכך כל תדר בקידוד ה ‪OFDM‬‬
‫יוכפל בקוד ה‪CDMA-‬‬
‫‪Multi-carrier code division multiple access (MC- ‬‬
‫)‪CDMA‬‬

‫‪57‬‬

‫סיכום‬
‫‪ ‬הוצגו שיטות קידוד שונות לשידור‪ CDMA :‬ו‪OFDM‬‬
‫‪ ‬לכל שיטה יש את הייחודיות שלה אך ניתן עדיין לשלבם ביחד‬
‫במספר אפליקציות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמד יישום של השיטות לצורך העברת וידאו דיגיטלי למערכות‬
‫ניידות בשתי השיטות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמדה החסינות של שתי השיטות לתופעות ה ‪,Multi Path‬‬
‫ואפקט דופלר‬

References 1
Faria, G.; Henriksson, J.A.; Stare, E.; Talmola, P., "DVB-H:
Digital Broadcast Services to Handheld Devices,"
Proceedings of the IEEE , vol.94, no.1, pp.194-209, Jan.
2006
2. Fire Tom Wada Professor, Information Engineering, Univ.
of the Ryukyus Chief Scientist at Magna Design Net, Inc
[email protected] http://www.ie.uryukyu.ac.jp/~wada/
1.

3. “Ofdm and cdma” Dr.S.Srikanth AU-KBC Research

Centre Anna University Chennai
59

References 2
4. http://en.wikipedia.org/wiki/Code_division_multipl

e_access
5. http://en.wikipedia.org/wiki/OFDM


Slide 20

‫שדורי טלוויזיה‬
‫ספרתיים קרקעיים‬

‫אינגר משה ‪4Z1PF‬‬
‫‪2009‬‬
‫ספטמבר‬
‫‪1‬‬

‫שדורי טלוויזיה ספרתיים קרקעיים – למה?‬
‫‪ ‬יציבות באיכות התמונה‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של הספקטרום יחסית לשידור האנלוגי (פי ‪ 4‬עד ‪)6‬‬
‫‪ ‬זול יותר יחסית לשידורי כבלים‪ ,‬שידורים אנלוגיים ושידורי לווינים‪.‬‬
‫‪ ‬פשוט וזול (ממיר ספרתי ואנטנה קטנה) לעומת קליטה מלווין‪.‬‬
‫‪ ‬יישומים חדשים אפשריים בשידורים הדיגיטלים בלבד‪:‬‬
‫‪ ‬אינטראקטיביות‬
‫‪HDTV ‬‬
‫‪ ‬טלוויזיה ניידת‬
‫‪ ‬לוח שידורים אלקטרוני‬

‫‪2‬‬

‫רשתות של תדר בודד‬
‫‪ ‬שידורי טלוויזיה ספרתיים עושים שימוש בשיטת ‪ COFDM‬שמאפשרת עבודה של רשת‬
‫משדרים על תדר בודד‪.‬‬
‫‪ ‬תדר בודד עבור כל המשדרים שמאפשרים כיסוי שטח גדול‪.‬‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של תדרי שידור – שימוש בתדרים חוזרים‬
‫‪ ‬מאפשר טופולוגיות רשת טובות יותר יחסית לשידור אנלוגי‪.‬‬
‫‪‬דרישות מ‪(Single Frequency Networks) SFN-‬‬
‫‪‬כל משדר חייב לשדר‬
‫‪‬על אותו התדר‬
‫‪‬באותו הזמן‬
‫‪‬באותו קצב שידור‬
‫‪ ‬כל המשדרים חייבים להיות מסונכרנים בתדר ובזמן (‪)GPS‬‬
‫‪ ‬בחירת זמן מרווח הביטחון יקבע את המרחק המרבי שבין שני משדרים‪.‬‬

‫‪3‬‬

‫מושגים‬
‫‪ ‬אות אנלוגי‬
‫‪ ‬אות ספרתי (דיגיטלי)‬
‫‪ ‬ביט ‪bite‬‬
‫‪ ‬בית ‪Byte‬‬
‫‪ ‬אות ספרתי מרובה רמות‬

‫‪4‬‬

Asynchronous Digital Subscriber Line

5

‫מה זה ‪? ADSL‬‬

‫( ‪.)Asynchronous Digital Subscriber Line‬‬

‫טכנולוגיית ‪ ADSL‬משתמשת ברוחב פס של ‪ 1.1MHz‬המחולק לשלושה נתחים באמצעות‬
‫מסננים‪ .‬הנתח האחד מ‪ 0KHz -‬עד ‪ ,4KHz‬משמש את ערוץ הטלפוניה‪ .‬הנתח השני מ‪-‬‬
‫‪ 20KHz‬עד ‪ 160KHz‬משמש עבור ה‪ upstream-‬והנתח הגדול ביותר –‪ 240 KHz‬עד‬
‫‪ ,1.1MHz‬משמש עבור ה‪.downstream -‬‬

‫‪6‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫על מנת לקבל ניחות מזערי ודיוק מרבי‪ ,‬ממוצע המתח על הקו צריך לשאוף לאפס וכך ניתן להשיג‬
‫את הקצב הנדרש‪ .‬כדי לעמוד בדרישות אלה‪ ,‬משתמשים בשיטת קידוד‬
‫‪ .)Quadrature Amplitude Modulation) QAM‬שיטה המקודדת קבוצות של שלוש סיביות‬
‫ומייצגת אותם בגל סינוס ברמת מתח ובתזוזת מופע‪.‬‬

‫‪7‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫האפנון השימושי הוא מסוג "ריבוי תדרים" ‪(Discrete Multiton) DMT‬‬
‫הערוץ היורד )‪ (downstream‬מחולק ל‪ 256 -‬תדרי נושא )‪ (tones‬כל אחד‬
‫ברוחב פס של ‪4KHz‬‬
‫הערוץ העולה )‪ (upstream‬מחולק ל‪ 32 -‬תת נושאים‪.‬‬
‫נושא ‪ 64‬מאופנן מידע קבוע המשמש לבקרת הרזולוציה של זמן הדגימה‬
‫במקלט‪.‬‬

‫‪8‬‬

9

Standard vs. High-definition
Standard vs. Highdefinition
Wondering what the difference
is between standard and high
definition? Standard definition
(SD) uses 625 lines of pixels
from top to bottom. High
definition (HD) uses up to 1125
lines. Not all of these lines are
visible on the screen, but
they're included as part of the
signal .

10

‫‪Standard vs. High-definition‬‬
‫)‪HDTV )high-definition television‬‬
‫)‪DTV )digital television‬‬

‫‪ DTV‬משודר בתחום ה‪ UHF -‬ברוחב פס של ‪ 8MHz‬כמו שידורי הטלוויזיה‬
‫האנלוגיים‪.‬‬
‫יתרונות ‪DTV‬‬
‫• תומך ברזולוציה גבוהה יותר‪.‬‬

‫• ניתן לשדר את התמונה בסריקה שלובה ‪ interlaced‬או סריקה מלאה‬
‫‪.progressive‬‬
‫• תחנת השידור יכולה לשדר על אותו ספקטרום מספר תוכניות שונות בו‪-‬‬
‫זמנית‪.‬‬
‫• ניתן להוסיף לשידור חומר אינטראקטיבי ו‪/‬או חומר אחר‪ ,‬כמו מידע‬
‫מהאינטרנט‪.‬‬
‫• תומך בשידורי ‪.HDTV‬‬
‫‪11‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫• קיימים ‪ 18‬תקנים לשידורי טלוויזיה דיגיטאלית‪.‬‬
‫• יחס ממדים ‪ 4:3‬באנלוגי‪ 16:9 ,‬בדיגיטלי‪.‬‬
‫• הרזולוציה הנמוכה ביותר היא כמו הרזולוציה של הטלוויזיה האנלוגית‬
‫‪ 576X720‬פיקסלים‪.‬‬
‫• הרזולוציה המרבית היא של ‪ 1080X1920 HDTV‬פיקסלים‪.‬‬
‫• מספר תמונות משודרות בשנייה מוגדרות על ידי האותיות "‪ "i‬עבור ‪interlaced‬‬
‫ו ‪ "p" -‬עבור ‪progressive‬‬

‫• ב – ‪ DTV‬מספר התמונות משתנה בין ‪ 60P‬ל‪20P -‬‬

‫‪12‬‬

‫‪HDTV‬‬

‫תקן ‪ "1080i" HDTV‬אומר שהרזולוציה היא ‪ 1080X1920‬פיקסלים‪ ,‬סריקה‬
‫שלובה‪ 60 ,‬תמונות בשנייה‪.‬‬
‫הערה‪ :‬הטבלה מתאימה לתקן האמריקאי‬
‫‪13‬‬

‫‪.‬‬

‫תקנים‬
‫‪MPEG-2‬‬
‫‪ DTV‬מקודד את המידע ב – ‪ .MPEG-2‬מקודד שימושי ברוב מכשירי ה‪.DVD -‬‬
‫מקודד זה מקטין את נפח המידע ביחס של ‪ .55:1‬הוא מעלים חלק גדול מהמידע‬
‫שעין האדם לא יכולה להבחין‪.‬‬
‫בתקן זה משדרים את השוני בין תמונה לתמונה בבלוקים של ‪ 16X16‬פיקסלים‪.‬‬
‫‪.‬‬
‫‪H.264 / MPEG-4‬‬
‫‪ H.264‬הוא תקן מתקדם לדחיסת וידאו‪ .‬התקן זהה לחלק ‪ 10‬של התקן ‪MPEG-‬‬
‫‪4‬של ‪ ISO‬וידוע גם בשם "קידוד וידאו מתקדם" – ‪AVC‬‬
‫‪ H.264/AVC‬מאופיין על ידי מספר תכונות חדשות המאפשרות לו לדחוס וידאו‬
‫ביעילות רבה יותר מאשר מקודדים אחרים‪.‬‬
‫ביצוע "פיצוי תנועה על סמך בלוק בגודל משתנה" עם בלוקים בגדלים ‪16X16‬ועד‬
‫‪ 4X4‬המאפשר חלוקה מדויקת של אזורים נעים‪ .‬חלוקה רבה מדי לתת‪-‬בלוקים‬
‫עלולה להוביל לשליחת מידע מיותר‪ ,‬שכן המקודד נדרש לציין מספר גדול יותר של‬
‫בלוקים‪ ,‬ולכן מתמקדים מקודדי ‪ H.264‬בבעיית הבחירה של החלוקה‬
‫האופטימאלית של בלוק ‪.16X16‬‬
‫‪14‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫לכול תחנת שידור מוקצה ערוץ שידור אחד‪.‬‬
‫ניתן לחלק את הערוץ לתת‪-‬ערוצים ‪sub-channels‬‬

‫כל ערוץ יכול לשדר ‪19.39 Mbps‬של מידע דיגיטלי‪.‬‬
‫תחנת השידור יכולה לחלק תעבורה זו במספר אפשרויות‪ ,‬לדוגמה‪:‬‬
‫ערוץ אחד של ‪19.39 Mbps‬‬
‫ארבעה תת‪-‬ערוצים של ‪4.85 Mbps‬‬

‫ניתן לשדר תוכניות באיכות נמוכה כמו חדשות‪ ,‬אך לאחד את הערוצים לאיכות‬
‫גבוהה יותר עבור תוכנית טבע כלשהי‪.‬‬
‫נערכים ניסויים לשדר מידע דיגיטלי ב‪ .1- 2Mbps -‬מידע זה יכול לכלול דפי‬
‫אינטרנט או מידע דיגיטלי אחר‪.‬‬

‫‪15‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫הבסיס לתקני ‪ HDTV‬הוא של ‪. (Advanced Television Standards Committee) ATSC‬עבור‬
‫‪ HDTV‬קיימים שני פורמטים‪ P720 :‬ו‪.i1080 -‬‬
‫מדובר בתקנים אמריקאים אשר משודרים ב‪ 60Hz -‬ואשר שניהם רחבי מסך (כלומר ביחס מסך‬
‫‪.)16:9‬‬
‫‪ P720‬הוא תקן פרוגרסיבי (כלומר‪ ,‬משודרות שורות ברצף) אשר כולל ‪ 720‬שורות של ‪1280‬‬
‫פיקסלים בכל שורה‪.‬‬
‫‪ i1080‬הוא תקן ‪( INTERLACED‬כלומר‪ ,‬משדר את כל השורות הזוגיות ואחריהן את השורות האי‬
‫זוגיות וחוזר חלילה) אשר כולל ‪ 1080‬שורות של ‪ 1920‬פיקסלים בכל אחת‪.‬‬
‫התקנים הללו יועדו לשוק האמריקאי‪ ,‬ולכן הוגדרו ב‪ 60Hz-‬בלבד‪ .‬לאחר מספר שנים‪ ,‬אירופה‬
‫התעוררה והגדירה גם לעצמה כמה תקנים‪:‬‬
‫‪ P576 - PAL PROGRESSIVE‬אשר משודר במסך רחב או רגיל (‪)4:3‬‬
‫‪ - P50720‬תקן זהה לתקן האמריקאי פרט לכך שהוא משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪( i501080‬לעתים מכונה גם ‪ - )i251080‬גם הוא תקן זהה לאמריקאי אך משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪16‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫‪HD READY‬‬
‫לגבי רזולוציה‪ ,‬המסך חייב לתמוך בלפחות ‪ 720‬שורות עבור מצב ‪.16:9‬‬
‫התנאים‪:‬‬
‫‪ .1‬כל סוג מסך או אלמנט תצוגה אשר יש לו ‪ 720‬שורות פיזיות (דיסקרטיות) במצב יחס רחב‪.‬‬
‫‪ .2‬על המסך לתמוך בכניסות ‪ HDTV‬דרך הכניסות הבאות‪:‬‬
‫‪ YPBPR‬אנלוגי‬
‫‪ DVI‬או ‪HDMI‬‬
‫‪ .3‬בכל הכניסות הללו‪ ,‬המסך חייב לתמוך בתקנים הבאים‪:‬‬
‫‪ 1280‬על ‪ 720‬פרוגרסיבי ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ 1920‬על ‪ 1080‬שזור ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ .4‬על חיבורי ה‪ DVI-‬וה‪ HDMI-‬לתמוך בהצפנת ‪.HDCP‬‬
‫‪17‬‬

18

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫הגדרה‪ :‬שני גלים נושאים‪ ,‬באותו התדר נמצאים ב‪ 90 -‬מעלות האחד ביחס לשני‬
‫(ניצבים)‪ .‬ניתן לראות זאת כשווה ערך‪ ,‬לגל נושא יחיד המאופנן מופע ואמפליטודה‪.‬‬

‫תמונת ווקטור‪-‬סקופ של אפנון‬
‫מידע הצבע במשדרי טלוויזיה‬

‫‪19‬‬

‫ אפנון ניצב‬QAM - Quadrature Amplitude Modulation
‫ כל סימבול‬16QAM -‫דוגמה ל‬
‫ ביטים‬4 ‫מיצג‬
I - In phase

Q – Quadrature

‫בתקשורת ספרתית נהוג לעבוד‬
QAM16 64 128 256 -‫ב‬

20

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫דוגמאות ל – ‪ 8QAM‬במבנה מעגלי ומלבני‬
‫הבחירה למבנה הרצוי נקבע על ידי השיקולים‪:‬‬
‫‪ .1‬ההספק הממוצע המשודר‬
‫‪ .2‬מורכבות מעגלי השידור והקליטה‬
‫‪ .3‬חסינות לרעש‬
‫‪BER (Bit Error Rate) .4‬‬
‫‪ .5‬התאבכות בין גלי הנושא השונים‪.‬‬

‫‪21‬‬

22

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫)‪ Orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM‬זהה עקרונית ל‪-‬‬
‫)‪ Coded OFDM (COFDM‬ול‪.Discrete multi-tone modulation (DMT) -‬‬
‫בכל המקרים מדובר על ריבוב בחלוקת תדר ‪frequency-division multiplexing‬‬
‫)‪ .(FDM‬מספר רב של תדרי תת נושא ניצבים‪ ,‬הקרובים זה לזה‪ ,‬נושאים את‬
‫המידע‪ .‬המידע מחולק למספר ערוצים מקבילים‪ ,‬כאשר כל ערוץ מאופנן על תדר‬
‫תת‪-‬נושא אחר‪.‬‬
‫האפנון יכול להיות כל אפנון שכיח כמו ‪ QAM‬או ‪ .PSK‬המידע המאופנן נשלח‬
‫בקצב נמוך אך בגלל המספר הרב של התתי‪-‬נושא זה שווה ערך לשידור‬
‫קונבנציונלי של אפנון נושא אחד באותו רוחב פס ובמהירות העברת מידע גבוהה‪.‬‬

‫‪23‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫מרווח ביטחון (שומר מרווח) ‪Guard interval‬‬
‫מטרת מרווח הביטחון הוא לשפר את חסינות ההשהיה בהתפשטות הגלים‪ ,‬הדהוד והחזרים‬
‫מגופים שונים כמו הר או בית‪ .‬נתונים ספרתיים מאוד רגישים לתופעות אלו ‪.‬‬
‫ב‪ COFDM -‬בתחילת כל סימבול קיים "מרווח ביטחון"‪ .‬כל עוד ה"הד" נופל בתחום מרווח זה‪.‬‬
‫הוא לא יהיה מושפע ביכולת המקלט לפענח את המידע הרצוי משום שהמידע יופיע אחרי זמן‬
‫"מרווח הביטחון"‬
‫ככול שמרווח הביטחון יהיה גדול יותר ניתן יהיה לטפל במרחק הדהוד גדול יותר‪ .‬אבל הגדלת‬
‫המרווח מוריד את נצילות ערוץ השידור‪ .‬לדוגמה בשידור ‪ DVB-T‬ארבע מרווחי ביטחון‬
‫שימושיים (ניתנים כשבר מזמן המחזור של הסימבול) ‪1/32 ; 1/16 ; 1/8 ; 1/4‬‬
‫‪ 1/32‬נותן הגנה מזערית אבל העברת מידע מהירה ביותר‪ 1/4 .‬מאפשר הגנה טובה ביותר‬
‫אבל נצילות ערוץ שידור נמוכה‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫דוגמה‪:‬‬
‫אם נשדר מיליון סימבולים לשנייה על ערוץ תקשורת באפנון של נושא בודד אזי זמן שידור‬
‫סימבול יהיה מיקרו‪-‬שנייה‪ .‬במצב זה נצטרך להתמודד עם סנכרון בתדר גבוה ועם התאבכויות‬
‫ממסלולים שונים )‪.(multipath interference‬‬
‫אם אותם מיליון סימבולים לשנייה יחולקו לאלף תת‪-‬ערוצים אז זמן המחזור של כל סימבול יכול‬
‫להיות ארוך פי ‪ 1000‬ז"א מילישנייה אחת (במקום מיקרו‪-‬שנייה)‪ .‬אם נוסיף "מרווח ביטחון"‬
‫בערך של ‪ 1/8‬סימבול אשר יוכנס בתחילת שידור של כל סימבול‪ ,‬אזי נוכל להתגבר על בעיית‬
‫ההתאבכות‪ .‬זמן "מרווח הביטחון" יהיה ‪ 125‬מיקרו‪-‬שניות שמייצג הפרש מרבי של ‪37.5‬‬
‫קילומטר בין אות ישיר לאות מוחזר כהד מגוף כלשהו‪.‬‬

‫‪25‬‬

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Example of applications
Cable
ADSL and VDSL broadband access via POTS copper wiring.
Power line communication (PLC).
Multimedia over Coax Alliance (MoCA) home networking.
ITU-T G.hn, a standard which provides high-speed local area networking over existing home wiring (power lines,
phone lines and coaxial cables)
Wireless
The wireless LAN radio interfaces IEEE 802.11a, g, n and HIPERLAN/2.
The digital radio systems DAB/EUREKA 147, DAB+, Digital Radio Mondiale, HD Radio, T-DMB and ISDBTSB.
The terrestrial digital TV system DVB-T.
The terrestrial mobile TV systems DVB-H, T-DMB, ISDB-T and MediaFLO forward link.
The cellular communication systems Flash-OFDM
The mobile broadband 3GPP Long Term Evolution air interface named High Speed OFDM Packet Access
(HSOPA)
The Wireless MAN / Fixed broadband wireless access (BWA) standard IEEE 802.16 (or WiMAX).
The Mobile Broadband Wireless Access (MBWA) standards IEEE 802.20, IEEE 802.16e (Mobile WiMAX) and
WiBro.
The wireless Personal Area Network (PAN) Ultra wideband (UWB) IEEE 802.15.3a implementation suggested by
WiMedia Alliance.
26

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Transmitter
An OFDM carrier signal is the sum of a number of orthogonal sub-carriers, with baseband data on each sub-carrier
being independently modulated commonly using some type of quadrature amplitude modulation (QAM) or phaseshift keying (PSK). This composite baseband signal is typically used to modulate a main RF carrier.

s[n] is a serial stream of binary digits. By inverse multiplexing, these are first demultiplexed into N parallel
streams, and each one mapped to a (possibly complex) symbol stream using some modulation constellation
(QAM, PSK, etc.). Note that the constellations may be different, so some streams may carry a higher bit-rate than
others.
An inverse FFT is computed on each set of symbols, giving a set of complex time-domain samples. These
samples are then quadrature-mixed to passband in the standard way. The real and imaginary components are first
converted to the analogue domain using digital-to-analogue converters (DACs); the analogue signals are then
used to modulate cosine and sine waves at the carrier frequency, fc, respectively. These signals are then summed
to give the transmission signal, s(t).
27

28

‫)‪DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial‬‬
‫‪ DVB-T‬הינו תקן שתוקן על ידי איגוד ‪ DVB‬לשידורי טלוויזיה‬
‫קרקעיים‪ .‬השידורים הראשוניים נערכו בבריטניה בשנת ‪.1997‬‬
‫המערכת משדרת אות ספרתי מכווץ של שמע‪ ,‬וידאו ונתונים‬
‫נוספים בשיטת ‪ MPEG‬ובשימוש באפנון ‪.COFDM‬‬
‫תכונות בסיסיות‪:‬‬
‫‪ .1‬שלש אפשרויות לאפנון )‪(QPSK, 16QAM, 64QAM‬‬
‫‪ FEC (forward error correction) .2‬חמש אפשרויות לתיקון שגיאות המבוססות על קידוד‬
‫קונבולוציה וקידוד רייד סולומון ביחסים של ‪ 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8‬בהתאם לדרישות‬
‫המערכת‪.‬‬
‫‪ .3‬ארבע אפשרויות למרווחי ביטחון ‪.1/4 1/8 1/16 1/32‬‬
‫‪ .4‬רוחב פס של ערוץ שידור ‪ 7 ,6‬או ‪8MHz‬‬
‫‪ .5‬תדר תמונות ‪ 50‬או ‪ 60‬הרץ‪.‬‬

‫‪29‬‬

DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial)

30

31

32

:‫הסבר‬
Video – SD – MPEG – 4 PART 10 H.264
SD-Standard Definition

Audio .HE .AAC + V2 & Dolby Pulse
HE-High Efficincy
AAC-Advanced Audio Coding ‫סוג של קודק‬
Pulse -- Plus

MPEG 2 – TS
TS – Transport Stream

‫ מבוסס על‬Dolby Digital Plus
‫ שמאפשר‬AC-3 ‫מערכת קודקים של‬
‫ ותומך‬6.144 Mbit/s ‫שידור בקצב עד‬
‫ הוא אינו‬.13.1 ‫במספר ערוצים עד‬
.AC-3 ‫תואם אחורנית עם‬
‫ הוא פורמט לשידור תקן‬MPEG-2TS
‫) אשר מרובב עם‬4 ‫או‬1,2( MPEG
‫ שימושי כמידע זורם‬.‫מידע נוסף‬
‫ רשתות כולל‬,‫בטלוויזיה ספרתית‬
.‫אינטרנט‬

Three (3) SFN Network ‫סוג של טופולוגית המשדרים‬
SFN - Single Frequency Networks
33

34

:‫הסבר‬
EIT – based EPG & 7 day EPG
EIT – Event Information Table
EPG – Electronic Program Guide
HDMI – 1.3 output
HDMI - High-Definition Multimedia Interface

S/PDIF - Sony/Philips Digital Interconnect Format (more commonly

known as Sony Philips Digital InterFace)
‫ דרך מוליך אופטי או כבל‬,‫ מגדיר את השכבה הפיזית של חיבור מידע שמע בין התקנים שונים‬S/PDIF
.‫ עם שינויים קלים ודרישות זולות יותר מבחינת החומרה‬AES/EBU ‫ תקן זה מבוסס על תקן‬.‫קואקסילי‬
35

‫הסבר‪:‬‬
‫‪S/PDIF - more commonly known as Sony Philips Digital InterFace‬‬

‫‪BMC-biphase mark code‬‬

‫בתקן זה נעשה שימוש בקוד דו‪-‬מופעי )‪ (biphase‬המקודד מידע זורם בינארי‪ .‬כל ביט של‬
‫המידע הראשוני מייצג שתי רמות אשר יחד מייצגות ביט בודד‪ .‬כל כל רמה לוגית "‪ "1‬במבוא‬
‫מיוצגת על ידי שני ביטים שונים ‪ 10‬או ‪ .01‬כניסה לוגית ‪ 0‬מיוצגת על ידי שני ביטים זהים ‪00‬‬
‫או ‪ 11‬במוצא‪.‬‬
‫‪36‬‬

37

38

‫דוגמה – ממיר ‪APEX‬‬
‫תכונות‪:‬‬
‫• תומך ‪EPG‬‬
‫• רשימת ערוצים ועריכת תוכניות‬
‫• בקרת הורים‬
‫• טיימר לתחילת תוכנית‬
‫• בחירת שפת הכתוביות‬
‫• השהיית תיאום שפתיים (במילישניות)‬
‫• הגדרת מדיית ה‪(MP3, JPEG….) USB -‬‬
‫• קביעת זמני הקלטה על מדיית ה‪USB -‬‬
‫• ועוד‪.....‬‬

‫‪39‬‬

APEX ‫ממיר‬

40

APEX ‫ממיר‬

41

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪42‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪43‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪44‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪45‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪46‬‬

:‫הסבר‬
BER – Bit Error Rate
PV BER – Post VITARBI Bit Error Rate
NM – Noise Margin
MER – Modulation Error Rate
CSI – Channel Status Information
Cell – identify code of the transmitting operator
CFO – carrier Frequency offset
PWR index – signal level status
RU – Read Solomon Uncorrect, uncorrected errors.

47

‫סופ ללא פ סופית כי אין סוף ללימוד ולחומר‬

‫‪48‬‬

OFDM
)‫ שימוש בערוצי שידור אורתוגונליים שונים (בתדרי גל נושא‬
.‫להעברת המידע‬
LPF
cos( 2  f 1 t )

LPF
cos( 2  f 2 t )

cos( 2  f 2 t )

MULTIPLEX

DEMULTIPLEX

data

cos( 2  f 1 t )

data

LPF
cos( 2  f N t )

cos( 2  f N t )
49

‫תדרים אורתוגונליים‬
‫‪ ‬המשדר מקבל את המידע לשידור ומחלק את ערוץ השידור למספר‬
‫תדרים בלתי תלויים‪.‬‬

‫‪50‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪2‬‬

‫‪51‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪3‬‬
‫‪ ‬כך לא ניתן לחסום את כל המידע שעובר ממשתמש אחד לשני‬

‫‪52‬‬

‫שידור וידאו כף יד דיגיטאלי והתמודדות‬
‫מול בעיות ייחודיות – בשתי השיטות‬
‫‪ DVB-T ‬שידור וידאו למטרות נייחות‬
‫‪ DVB-H ‬שידור וידאו למטרות ניידות (כף יד)‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬

‫‪53‬‬

‫יש צורך לחסוך באנרגיה‬
‫סנכרון מעבר בין תחנות שידור‬
‫שימוש בדחיסה חזקה ‪ H264‬ולא ב ‪mpeg- 2‬‬
‫אפקט דופלר‬

Multi Path ‫בעיית‬
P at h 2

B uilding
D i r ect P at h

P at h 3

M ob i l e
R ecep t i on

B ase St at i on

54

Guard Interval Tg -"‫"שמירת מרחק‬
Tg

OFDM symbol(1/f0)

Tg
Copy signal
 By adding the Guard Interval (GI) Period, Inter symbol

interference (ISI) can be avoided, while keeping orthogonality

Tg OFDM symbol (1/f0)
Direct
Delayed
Sampling Period
55

‫השהיה ותזוזת תדר ב ‪. OFDM‬ו‪CDMA -‬‬
‫‪OFDM ‬‬
‫‪ ‬בעיית ‪ Multi-path‬נפתרת ע"י ‪GI‬‬
‫‪ ‬רגיש לשינויי תדרים שמירה על הפרדת תדרים‬
‫‪CDMA ‬‬
‫‪ ‬כמעט ואין השפעה על הקודים ב ‪Multi-path‬‬
‫‪ ‬אפקט דופלר לא משפיע מאחר ואין לו תלות בתדר‬

‫‪56‬‬

‫מיזוג שיטות הקידוד‬
‫‪ ‬ניתן לשלב בין שתי השיטות וכך כל תדר בקידוד ה ‪OFDM‬‬
‫יוכפל בקוד ה‪CDMA-‬‬
‫‪Multi-carrier code division multiple access (MC- ‬‬
‫)‪CDMA‬‬

‫‪57‬‬

‫סיכום‬
‫‪ ‬הוצגו שיטות קידוד שונות לשידור‪ CDMA :‬ו‪OFDM‬‬
‫‪ ‬לכל שיטה יש את הייחודיות שלה אך ניתן עדיין לשלבם ביחד‬
‫במספר אפליקציות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמד יישום של השיטות לצורך העברת וידאו דיגיטלי למערכות‬
‫ניידות בשתי השיטות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמדה החסינות של שתי השיטות לתופעות ה ‪,Multi Path‬‬
‫ואפקט דופלר‬

References 1
Faria, G.; Henriksson, J.A.; Stare, E.; Talmola, P., "DVB-H:
Digital Broadcast Services to Handheld Devices,"
Proceedings of the IEEE , vol.94, no.1, pp.194-209, Jan.
2006
2. Fire Tom Wada Professor, Information Engineering, Univ.
of the Ryukyus Chief Scientist at Magna Design Net, Inc
[email protected] http://www.ie.uryukyu.ac.jp/~wada/
1.

3. “Ofdm and cdma” Dr.S.Srikanth AU-KBC Research

Centre Anna University Chennai
59

References 2
4. http://en.wikipedia.org/wiki/Code_division_multipl

e_access
5. http://en.wikipedia.org/wiki/OFDM


Slide 21

‫שדורי טלוויזיה‬
‫ספרתיים קרקעיים‬

‫אינגר משה ‪4Z1PF‬‬
‫‪2009‬‬
‫ספטמבר‬
‫‪1‬‬

‫שדורי טלוויזיה ספרתיים קרקעיים – למה?‬
‫‪ ‬יציבות באיכות התמונה‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של הספקטרום יחסית לשידור האנלוגי (פי ‪ 4‬עד ‪)6‬‬
‫‪ ‬זול יותר יחסית לשידורי כבלים‪ ,‬שידורים אנלוגיים ושידורי לווינים‪.‬‬
‫‪ ‬פשוט וזול (ממיר ספרתי ואנטנה קטנה) לעומת קליטה מלווין‪.‬‬
‫‪ ‬יישומים חדשים אפשריים בשידורים הדיגיטלים בלבד‪:‬‬
‫‪ ‬אינטראקטיביות‬
‫‪HDTV ‬‬
‫‪ ‬טלוויזיה ניידת‬
‫‪ ‬לוח שידורים אלקטרוני‬

‫‪2‬‬

‫רשתות של תדר בודד‬
‫‪ ‬שידורי טלוויזיה ספרתיים עושים שימוש בשיטת ‪ COFDM‬שמאפשרת עבודה של רשת‬
‫משדרים על תדר בודד‪.‬‬
‫‪ ‬תדר בודד עבור כל המשדרים שמאפשרים כיסוי שטח גדול‪.‬‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של תדרי שידור – שימוש בתדרים חוזרים‬
‫‪ ‬מאפשר טופולוגיות רשת טובות יותר יחסית לשידור אנלוגי‪.‬‬
‫‪‬דרישות מ‪(Single Frequency Networks) SFN-‬‬
‫‪‬כל משדר חייב לשדר‬
‫‪‬על אותו התדר‬
‫‪‬באותו הזמן‬
‫‪‬באותו קצב שידור‬
‫‪ ‬כל המשדרים חייבים להיות מסונכרנים בתדר ובזמן (‪)GPS‬‬
‫‪ ‬בחירת זמן מרווח הביטחון יקבע את המרחק המרבי שבין שני משדרים‪.‬‬

‫‪3‬‬

‫מושגים‬
‫‪ ‬אות אנלוגי‬
‫‪ ‬אות ספרתי (דיגיטלי)‬
‫‪ ‬ביט ‪bite‬‬
‫‪ ‬בית ‪Byte‬‬
‫‪ ‬אות ספרתי מרובה רמות‬

‫‪4‬‬

Asynchronous Digital Subscriber Line

5

‫מה זה ‪? ADSL‬‬

‫( ‪.)Asynchronous Digital Subscriber Line‬‬

‫טכנולוגיית ‪ ADSL‬משתמשת ברוחב פס של ‪ 1.1MHz‬המחולק לשלושה נתחים באמצעות‬
‫מסננים‪ .‬הנתח האחד מ‪ 0KHz -‬עד ‪ ,4KHz‬משמש את ערוץ הטלפוניה‪ .‬הנתח השני מ‪-‬‬
‫‪ 20KHz‬עד ‪ 160KHz‬משמש עבור ה‪ upstream-‬והנתח הגדול ביותר –‪ 240 KHz‬עד‬
‫‪ ,1.1MHz‬משמש עבור ה‪.downstream -‬‬

‫‪6‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫על מנת לקבל ניחות מזערי ודיוק מרבי‪ ,‬ממוצע המתח על הקו צריך לשאוף לאפס וכך ניתן להשיג‬
‫את הקצב הנדרש‪ .‬כדי לעמוד בדרישות אלה‪ ,‬משתמשים בשיטת קידוד‬
‫‪ .)Quadrature Amplitude Modulation) QAM‬שיטה המקודדת קבוצות של שלוש סיביות‬
‫ומייצגת אותם בגל סינוס ברמת מתח ובתזוזת מופע‪.‬‬

‫‪7‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫האפנון השימושי הוא מסוג "ריבוי תדרים" ‪(Discrete Multiton) DMT‬‬
‫הערוץ היורד )‪ (downstream‬מחולק ל‪ 256 -‬תדרי נושא )‪ (tones‬כל אחד‬
‫ברוחב פס של ‪4KHz‬‬
‫הערוץ העולה )‪ (upstream‬מחולק ל‪ 32 -‬תת נושאים‪.‬‬
‫נושא ‪ 64‬מאופנן מידע קבוע המשמש לבקרת הרזולוציה של זמן הדגימה‬
‫במקלט‪.‬‬

‫‪8‬‬

9

Standard vs. High-definition
Standard vs. Highdefinition
Wondering what the difference
is between standard and high
definition? Standard definition
(SD) uses 625 lines of pixels
from top to bottom. High
definition (HD) uses up to 1125
lines. Not all of these lines are
visible on the screen, but
they're included as part of the
signal .

10

‫‪Standard vs. High-definition‬‬
‫)‪HDTV )high-definition television‬‬
‫)‪DTV )digital television‬‬

‫‪ DTV‬משודר בתחום ה‪ UHF -‬ברוחב פס של ‪ 8MHz‬כמו שידורי הטלוויזיה‬
‫האנלוגיים‪.‬‬
‫יתרונות ‪DTV‬‬
‫• תומך ברזולוציה גבוהה יותר‪.‬‬

‫• ניתן לשדר את התמונה בסריקה שלובה ‪ interlaced‬או סריקה מלאה‬
‫‪.progressive‬‬
‫• תחנת השידור יכולה לשדר על אותו ספקטרום מספר תוכניות שונות בו‪-‬‬
‫זמנית‪.‬‬
‫• ניתן להוסיף לשידור חומר אינטראקטיבי ו‪/‬או חומר אחר‪ ,‬כמו מידע‬
‫מהאינטרנט‪.‬‬
‫• תומך בשידורי ‪.HDTV‬‬
‫‪11‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫• קיימים ‪ 18‬תקנים לשידורי טלוויזיה דיגיטאלית‪.‬‬
‫• יחס ממדים ‪ 4:3‬באנלוגי‪ 16:9 ,‬בדיגיטלי‪.‬‬
‫• הרזולוציה הנמוכה ביותר היא כמו הרזולוציה של הטלוויזיה האנלוגית‬
‫‪ 576X720‬פיקסלים‪.‬‬
‫• הרזולוציה המרבית היא של ‪ 1080X1920 HDTV‬פיקסלים‪.‬‬
‫• מספר תמונות משודרות בשנייה מוגדרות על ידי האותיות "‪ "i‬עבור ‪interlaced‬‬
‫ו ‪ "p" -‬עבור ‪progressive‬‬

‫• ב – ‪ DTV‬מספר התמונות משתנה בין ‪ 60P‬ל‪20P -‬‬

‫‪12‬‬

‫‪HDTV‬‬

‫תקן ‪ "1080i" HDTV‬אומר שהרזולוציה היא ‪ 1080X1920‬פיקסלים‪ ,‬סריקה‬
‫שלובה‪ 60 ,‬תמונות בשנייה‪.‬‬
‫הערה‪ :‬הטבלה מתאימה לתקן האמריקאי‬
‫‪13‬‬

‫‪.‬‬

‫תקנים‬
‫‪MPEG-2‬‬
‫‪ DTV‬מקודד את המידע ב – ‪ .MPEG-2‬מקודד שימושי ברוב מכשירי ה‪.DVD -‬‬
‫מקודד זה מקטין את נפח המידע ביחס של ‪ .55:1‬הוא מעלים חלק גדול מהמידע‬
‫שעין האדם לא יכולה להבחין‪.‬‬
‫בתקן זה משדרים את השוני בין תמונה לתמונה בבלוקים של ‪ 16X16‬פיקסלים‪.‬‬
‫‪.‬‬
‫‪H.264 / MPEG-4‬‬
‫‪ H.264‬הוא תקן מתקדם לדחיסת וידאו‪ .‬התקן זהה לחלק ‪ 10‬של התקן ‪MPEG-‬‬
‫‪4‬של ‪ ISO‬וידוע גם בשם "קידוד וידאו מתקדם" – ‪AVC‬‬
‫‪ H.264/AVC‬מאופיין על ידי מספר תכונות חדשות המאפשרות לו לדחוס וידאו‬
‫ביעילות רבה יותר מאשר מקודדים אחרים‪.‬‬
‫ביצוע "פיצוי תנועה על סמך בלוק בגודל משתנה" עם בלוקים בגדלים ‪16X16‬ועד‬
‫‪ 4X4‬המאפשר חלוקה מדויקת של אזורים נעים‪ .‬חלוקה רבה מדי לתת‪-‬בלוקים‬
‫עלולה להוביל לשליחת מידע מיותר‪ ,‬שכן המקודד נדרש לציין מספר גדול יותר של‬
‫בלוקים‪ ,‬ולכן מתמקדים מקודדי ‪ H.264‬בבעיית הבחירה של החלוקה‬
‫האופטימאלית של בלוק ‪.16X16‬‬
‫‪14‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫לכול תחנת שידור מוקצה ערוץ שידור אחד‪.‬‬
‫ניתן לחלק את הערוץ לתת‪-‬ערוצים ‪sub-channels‬‬

‫כל ערוץ יכול לשדר ‪19.39 Mbps‬של מידע דיגיטלי‪.‬‬
‫תחנת השידור יכולה לחלק תעבורה זו במספר אפשרויות‪ ,‬לדוגמה‪:‬‬
‫ערוץ אחד של ‪19.39 Mbps‬‬
‫ארבעה תת‪-‬ערוצים של ‪4.85 Mbps‬‬

‫ניתן לשדר תוכניות באיכות נמוכה כמו חדשות‪ ,‬אך לאחד את הערוצים לאיכות‬
‫גבוהה יותר עבור תוכנית טבע כלשהי‪.‬‬
‫נערכים ניסויים לשדר מידע דיגיטלי ב‪ .1- 2Mbps -‬מידע זה יכול לכלול דפי‬
‫אינטרנט או מידע דיגיטלי אחר‪.‬‬

‫‪15‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫הבסיס לתקני ‪ HDTV‬הוא של ‪. (Advanced Television Standards Committee) ATSC‬עבור‬
‫‪ HDTV‬קיימים שני פורמטים‪ P720 :‬ו‪.i1080 -‬‬
‫מדובר בתקנים אמריקאים אשר משודרים ב‪ 60Hz -‬ואשר שניהם רחבי מסך (כלומר ביחס מסך‬
‫‪.)16:9‬‬
‫‪ P720‬הוא תקן פרוגרסיבי (כלומר‪ ,‬משודרות שורות ברצף) אשר כולל ‪ 720‬שורות של ‪1280‬‬
‫פיקסלים בכל שורה‪.‬‬
‫‪ i1080‬הוא תקן ‪( INTERLACED‬כלומר‪ ,‬משדר את כל השורות הזוגיות ואחריהן את השורות האי‬
‫זוגיות וחוזר חלילה) אשר כולל ‪ 1080‬שורות של ‪ 1920‬פיקסלים בכל אחת‪.‬‬
‫התקנים הללו יועדו לשוק האמריקאי‪ ,‬ולכן הוגדרו ב‪ 60Hz-‬בלבד‪ .‬לאחר מספר שנים‪ ,‬אירופה‬
‫התעוררה והגדירה גם לעצמה כמה תקנים‪:‬‬
‫‪ P576 - PAL PROGRESSIVE‬אשר משודר במסך רחב או רגיל (‪)4:3‬‬
‫‪ - P50720‬תקן זהה לתקן האמריקאי פרט לכך שהוא משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪( i501080‬לעתים מכונה גם ‪ - )i251080‬גם הוא תקן זהה לאמריקאי אך משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪16‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫‪HD READY‬‬
‫לגבי רזולוציה‪ ,‬המסך חייב לתמוך בלפחות ‪ 720‬שורות עבור מצב ‪.16:9‬‬
‫התנאים‪:‬‬
‫‪ .1‬כל סוג מסך או אלמנט תצוגה אשר יש לו ‪ 720‬שורות פיזיות (דיסקרטיות) במצב יחס רחב‪.‬‬
‫‪ .2‬על המסך לתמוך בכניסות ‪ HDTV‬דרך הכניסות הבאות‪:‬‬
‫‪ YPBPR‬אנלוגי‬
‫‪ DVI‬או ‪HDMI‬‬
‫‪ .3‬בכל הכניסות הללו‪ ,‬המסך חייב לתמוך בתקנים הבאים‪:‬‬
‫‪ 1280‬על ‪ 720‬פרוגרסיבי ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ 1920‬על ‪ 1080‬שזור ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ .4‬על חיבורי ה‪ DVI-‬וה‪ HDMI-‬לתמוך בהצפנת ‪.HDCP‬‬
‫‪17‬‬

18

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫הגדרה‪ :‬שני גלים נושאים‪ ,‬באותו התדר נמצאים ב‪ 90 -‬מעלות האחד ביחס לשני‬
‫(ניצבים)‪ .‬ניתן לראות זאת כשווה ערך‪ ,‬לגל נושא יחיד המאופנן מופע ואמפליטודה‪.‬‬

‫תמונת ווקטור‪-‬סקופ של אפנון‬
‫מידע הצבע במשדרי טלוויזיה‬

‫‪19‬‬

‫ אפנון ניצב‬QAM - Quadrature Amplitude Modulation
‫ כל סימבול‬16QAM -‫דוגמה ל‬
‫ ביטים‬4 ‫מיצג‬
I - In phase

Q – Quadrature

‫בתקשורת ספרתית נהוג לעבוד‬
QAM16 64 128 256 -‫ב‬

20

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫דוגמאות ל – ‪ 8QAM‬במבנה מעגלי ומלבני‬
‫הבחירה למבנה הרצוי נקבע על ידי השיקולים‪:‬‬
‫‪ .1‬ההספק הממוצע המשודר‬
‫‪ .2‬מורכבות מעגלי השידור והקליטה‬
‫‪ .3‬חסינות לרעש‬
‫‪BER (Bit Error Rate) .4‬‬
‫‪ .5‬התאבכות בין גלי הנושא השונים‪.‬‬

‫‪21‬‬

22

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫)‪ Orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM‬זהה עקרונית ל‪-‬‬
‫)‪ Coded OFDM (COFDM‬ול‪.Discrete multi-tone modulation (DMT) -‬‬
‫בכל המקרים מדובר על ריבוב בחלוקת תדר ‪frequency-division multiplexing‬‬
‫)‪ .(FDM‬מספר רב של תדרי תת נושא ניצבים‪ ,‬הקרובים זה לזה‪ ,‬נושאים את‬
‫המידע‪ .‬המידע מחולק למספר ערוצים מקבילים‪ ,‬כאשר כל ערוץ מאופנן על תדר‬
‫תת‪-‬נושא אחר‪.‬‬
‫האפנון יכול להיות כל אפנון שכיח כמו ‪ QAM‬או ‪ .PSK‬המידע המאופנן נשלח‬
‫בקצב נמוך אך בגלל המספר הרב של התתי‪-‬נושא זה שווה ערך לשידור‬
‫קונבנציונלי של אפנון נושא אחד באותו רוחב פס ובמהירות העברת מידע גבוהה‪.‬‬

‫‪23‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫מרווח ביטחון (שומר מרווח) ‪Guard interval‬‬
‫מטרת מרווח הביטחון הוא לשפר את חסינות ההשהיה בהתפשטות הגלים‪ ,‬הדהוד והחזרים‬
‫מגופים שונים כמו הר או בית‪ .‬נתונים ספרתיים מאוד רגישים לתופעות אלו ‪.‬‬
‫ב‪ COFDM -‬בתחילת כל סימבול קיים "מרווח ביטחון"‪ .‬כל עוד ה"הד" נופל בתחום מרווח זה‪.‬‬
‫הוא לא יהיה מושפע ביכולת המקלט לפענח את המידע הרצוי משום שהמידע יופיע אחרי זמן‬
‫"מרווח הביטחון"‬
‫ככול שמרווח הביטחון יהיה גדול יותר ניתן יהיה לטפל במרחק הדהוד גדול יותר‪ .‬אבל הגדלת‬
‫המרווח מוריד את נצילות ערוץ השידור‪ .‬לדוגמה בשידור ‪ DVB-T‬ארבע מרווחי ביטחון‬
‫שימושיים (ניתנים כשבר מזמן המחזור של הסימבול) ‪1/32 ; 1/16 ; 1/8 ; 1/4‬‬
‫‪ 1/32‬נותן הגנה מזערית אבל העברת מידע מהירה ביותר‪ 1/4 .‬מאפשר הגנה טובה ביותר‬
‫אבל נצילות ערוץ שידור נמוכה‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫דוגמה‪:‬‬
‫אם נשדר מיליון סימבולים לשנייה על ערוץ תקשורת באפנון של נושא בודד אזי זמן שידור‬
‫סימבול יהיה מיקרו‪-‬שנייה‪ .‬במצב זה נצטרך להתמודד עם סנכרון בתדר גבוה ועם התאבכויות‬
‫ממסלולים שונים )‪.(multipath interference‬‬
‫אם אותם מיליון סימבולים לשנייה יחולקו לאלף תת‪-‬ערוצים אז זמן המחזור של כל סימבול יכול‬
‫להיות ארוך פי ‪ 1000‬ז"א מילישנייה אחת (במקום מיקרו‪-‬שנייה)‪ .‬אם נוסיף "מרווח ביטחון"‬
‫בערך של ‪ 1/8‬סימבול אשר יוכנס בתחילת שידור של כל סימבול‪ ,‬אזי נוכל להתגבר על בעיית‬
‫ההתאבכות‪ .‬זמן "מרווח הביטחון" יהיה ‪ 125‬מיקרו‪-‬שניות שמייצג הפרש מרבי של ‪37.5‬‬
‫קילומטר בין אות ישיר לאות מוחזר כהד מגוף כלשהו‪.‬‬

‫‪25‬‬

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Example of applications
Cable
ADSL and VDSL broadband access via POTS copper wiring.
Power line communication (PLC).
Multimedia over Coax Alliance (MoCA) home networking.
ITU-T G.hn, a standard which provides high-speed local area networking over existing home wiring (power lines,
phone lines and coaxial cables)
Wireless
The wireless LAN radio interfaces IEEE 802.11a, g, n and HIPERLAN/2.
The digital radio systems DAB/EUREKA 147, DAB+, Digital Radio Mondiale, HD Radio, T-DMB and ISDBTSB.
The terrestrial digital TV system DVB-T.
The terrestrial mobile TV systems DVB-H, T-DMB, ISDB-T and MediaFLO forward link.
The cellular communication systems Flash-OFDM
The mobile broadband 3GPP Long Term Evolution air interface named High Speed OFDM Packet Access
(HSOPA)
The Wireless MAN / Fixed broadband wireless access (BWA) standard IEEE 802.16 (or WiMAX).
The Mobile Broadband Wireless Access (MBWA) standards IEEE 802.20, IEEE 802.16e (Mobile WiMAX) and
WiBro.
The wireless Personal Area Network (PAN) Ultra wideband (UWB) IEEE 802.15.3a implementation suggested by
WiMedia Alliance.
26

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Transmitter
An OFDM carrier signal is the sum of a number of orthogonal sub-carriers, with baseband data on each sub-carrier
being independently modulated commonly using some type of quadrature amplitude modulation (QAM) or phaseshift keying (PSK). This composite baseband signal is typically used to modulate a main RF carrier.

s[n] is a serial stream of binary digits. By inverse multiplexing, these are first demultiplexed into N parallel
streams, and each one mapped to a (possibly complex) symbol stream using some modulation constellation
(QAM, PSK, etc.). Note that the constellations may be different, so some streams may carry a higher bit-rate than
others.
An inverse FFT is computed on each set of symbols, giving a set of complex time-domain samples. These
samples are then quadrature-mixed to passband in the standard way. The real and imaginary components are first
converted to the analogue domain using digital-to-analogue converters (DACs); the analogue signals are then
used to modulate cosine and sine waves at the carrier frequency, fc, respectively. These signals are then summed
to give the transmission signal, s(t).
27

28

‫)‪DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial‬‬
‫‪ DVB-T‬הינו תקן שתוקן על ידי איגוד ‪ DVB‬לשידורי טלוויזיה‬
‫קרקעיים‪ .‬השידורים הראשוניים נערכו בבריטניה בשנת ‪.1997‬‬
‫המערכת משדרת אות ספרתי מכווץ של שמע‪ ,‬וידאו ונתונים‬
‫נוספים בשיטת ‪ MPEG‬ובשימוש באפנון ‪.COFDM‬‬
‫תכונות בסיסיות‪:‬‬
‫‪ .1‬שלש אפשרויות לאפנון )‪(QPSK, 16QAM, 64QAM‬‬
‫‪ FEC (forward error correction) .2‬חמש אפשרויות לתיקון שגיאות המבוססות על קידוד‬
‫קונבולוציה וקידוד רייד סולומון ביחסים של ‪ 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8‬בהתאם לדרישות‬
‫המערכת‪.‬‬
‫‪ .3‬ארבע אפשרויות למרווחי ביטחון ‪.1/4 1/8 1/16 1/32‬‬
‫‪ .4‬רוחב פס של ערוץ שידור ‪ 7 ,6‬או ‪8MHz‬‬
‫‪ .5‬תדר תמונות ‪ 50‬או ‪ 60‬הרץ‪.‬‬

‫‪29‬‬

DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial)

30

31

32

:‫הסבר‬
Video – SD – MPEG – 4 PART 10 H.264
SD-Standard Definition

Audio .HE .AAC + V2 & Dolby Pulse
HE-High Efficincy
AAC-Advanced Audio Coding ‫סוג של קודק‬
Pulse -- Plus

MPEG 2 – TS
TS – Transport Stream

‫ מבוסס על‬Dolby Digital Plus
‫ שמאפשר‬AC-3 ‫מערכת קודקים של‬
‫ ותומך‬6.144 Mbit/s ‫שידור בקצב עד‬
‫ הוא אינו‬.13.1 ‫במספר ערוצים עד‬
.AC-3 ‫תואם אחורנית עם‬
‫ הוא פורמט לשידור תקן‬MPEG-2TS
‫) אשר מרובב עם‬4 ‫או‬1,2( MPEG
‫ שימושי כמידע זורם‬.‫מידע נוסף‬
‫ רשתות כולל‬,‫בטלוויזיה ספרתית‬
.‫אינטרנט‬

Three (3) SFN Network ‫סוג של טופולוגית המשדרים‬
SFN - Single Frequency Networks
33

34

:‫הסבר‬
EIT – based EPG & 7 day EPG
EIT – Event Information Table
EPG – Electronic Program Guide
HDMI – 1.3 output
HDMI - High-Definition Multimedia Interface

S/PDIF - Sony/Philips Digital Interconnect Format (more commonly

known as Sony Philips Digital InterFace)
‫ דרך מוליך אופטי או כבל‬,‫ מגדיר את השכבה הפיזית של חיבור מידע שמע בין התקנים שונים‬S/PDIF
.‫ עם שינויים קלים ודרישות זולות יותר מבחינת החומרה‬AES/EBU ‫ תקן זה מבוסס על תקן‬.‫קואקסילי‬
35

‫הסבר‪:‬‬
‫‪S/PDIF - more commonly known as Sony Philips Digital InterFace‬‬

‫‪BMC-biphase mark code‬‬

‫בתקן זה נעשה שימוש בקוד דו‪-‬מופעי )‪ (biphase‬המקודד מידע זורם בינארי‪ .‬כל ביט של‬
‫המידע הראשוני מייצג שתי רמות אשר יחד מייצגות ביט בודד‪ .‬כל כל רמה לוגית "‪ "1‬במבוא‬
‫מיוצגת על ידי שני ביטים שונים ‪ 10‬או ‪ .01‬כניסה לוגית ‪ 0‬מיוצגת על ידי שני ביטים זהים ‪00‬‬
‫או ‪ 11‬במוצא‪.‬‬
‫‪36‬‬

37

38

‫דוגמה – ממיר ‪APEX‬‬
‫תכונות‪:‬‬
‫• תומך ‪EPG‬‬
‫• רשימת ערוצים ועריכת תוכניות‬
‫• בקרת הורים‬
‫• טיימר לתחילת תוכנית‬
‫• בחירת שפת הכתוביות‬
‫• השהיית תיאום שפתיים (במילישניות)‬
‫• הגדרת מדיית ה‪(MP3, JPEG….) USB -‬‬
‫• קביעת זמני הקלטה על מדיית ה‪USB -‬‬
‫• ועוד‪.....‬‬

‫‪39‬‬

APEX ‫ממיר‬

40

APEX ‫ממיר‬

41

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪42‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪43‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪44‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪45‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪46‬‬

:‫הסבר‬
BER – Bit Error Rate
PV BER – Post VITARBI Bit Error Rate
NM – Noise Margin
MER – Modulation Error Rate
CSI – Channel Status Information
Cell – identify code of the transmitting operator
CFO – carrier Frequency offset
PWR index – signal level status
RU – Read Solomon Uncorrect, uncorrected errors.

47

‫סופ ללא פ סופית כי אין סוף ללימוד ולחומר‬

‫‪48‬‬

OFDM
)‫ שימוש בערוצי שידור אורתוגונליים שונים (בתדרי גל נושא‬
.‫להעברת המידע‬
LPF
cos( 2  f 1 t )

LPF
cos( 2  f 2 t )

cos( 2  f 2 t )

MULTIPLEX

DEMULTIPLEX

data

cos( 2  f 1 t )

data

LPF
cos( 2  f N t )

cos( 2  f N t )
49

‫תדרים אורתוגונליים‬
‫‪ ‬המשדר מקבל את המידע לשידור ומחלק את ערוץ השידור למספר‬
‫תדרים בלתי תלויים‪.‬‬

‫‪50‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪2‬‬

‫‪51‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪3‬‬
‫‪ ‬כך לא ניתן לחסום את כל המידע שעובר ממשתמש אחד לשני‬

‫‪52‬‬

‫שידור וידאו כף יד דיגיטאלי והתמודדות‬
‫מול בעיות ייחודיות – בשתי השיטות‬
‫‪ DVB-T ‬שידור וידאו למטרות נייחות‬
‫‪ DVB-H ‬שידור וידאו למטרות ניידות (כף יד)‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬

‫‪53‬‬

‫יש צורך לחסוך באנרגיה‬
‫סנכרון מעבר בין תחנות שידור‬
‫שימוש בדחיסה חזקה ‪ H264‬ולא ב ‪mpeg- 2‬‬
‫אפקט דופלר‬

Multi Path ‫בעיית‬
P at h 2

B uilding
D i r ect P at h

P at h 3

M ob i l e
R ecep t i on

B ase St at i on

54

Guard Interval Tg -"‫"שמירת מרחק‬
Tg

OFDM symbol(1/f0)

Tg
Copy signal
 By adding the Guard Interval (GI) Period, Inter symbol

interference (ISI) can be avoided, while keeping orthogonality

Tg OFDM symbol (1/f0)
Direct
Delayed
Sampling Period
55

‫השהיה ותזוזת תדר ב ‪. OFDM‬ו‪CDMA -‬‬
‫‪OFDM ‬‬
‫‪ ‬בעיית ‪ Multi-path‬נפתרת ע"י ‪GI‬‬
‫‪ ‬רגיש לשינויי תדרים שמירה על הפרדת תדרים‬
‫‪CDMA ‬‬
‫‪ ‬כמעט ואין השפעה על הקודים ב ‪Multi-path‬‬
‫‪ ‬אפקט דופלר לא משפיע מאחר ואין לו תלות בתדר‬

‫‪56‬‬

‫מיזוג שיטות הקידוד‬
‫‪ ‬ניתן לשלב בין שתי השיטות וכך כל תדר בקידוד ה ‪OFDM‬‬
‫יוכפל בקוד ה‪CDMA-‬‬
‫‪Multi-carrier code division multiple access (MC- ‬‬
‫)‪CDMA‬‬

‫‪57‬‬

‫סיכום‬
‫‪ ‬הוצגו שיטות קידוד שונות לשידור‪ CDMA :‬ו‪OFDM‬‬
‫‪ ‬לכל שיטה יש את הייחודיות שלה אך ניתן עדיין לשלבם ביחד‬
‫במספר אפליקציות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמד יישום של השיטות לצורך העברת וידאו דיגיטלי למערכות‬
‫ניידות בשתי השיטות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמדה החסינות של שתי השיטות לתופעות ה ‪,Multi Path‬‬
‫ואפקט דופלר‬

References 1
Faria, G.; Henriksson, J.A.; Stare, E.; Talmola, P., "DVB-H:
Digital Broadcast Services to Handheld Devices,"
Proceedings of the IEEE , vol.94, no.1, pp.194-209, Jan.
2006
2. Fire Tom Wada Professor, Information Engineering, Univ.
of the Ryukyus Chief Scientist at Magna Design Net, Inc
[email protected] http://www.ie.uryukyu.ac.jp/~wada/
1.

3. “Ofdm and cdma” Dr.S.Srikanth AU-KBC Research

Centre Anna University Chennai
59

References 2
4. http://en.wikipedia.org/wiki/Code_division_multipl

e_access
5. http://en.wikipedia.org/wiki/OFDM


Slide 22

‫שדורי טלוויזיה‬
‫ספרתיים קרקעיים‬

‫אינגר משה ‪4Z1PF‬‬
‫‪2009‬‬
‫ספטמבר‬
‫‪1‬‬

‫שדורי טלוויזיה ספרתיים קרקעיים – למה?‬
‫‪ ‬יציבות באיכות התמונה‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של הספקטרום יחסית לשידור האנלוגי (פי ‪ 4‬עד ‪)6‬‬
‫‪ ‬זול יותר יחסית לשידורי כבלים‪ ,‬שידורים אנלוגיים ושידורי לווינים‪.‬‬
‫‪ ‬פשוט וזול (ממיר ספרתי ואנטנה קטנה) לעומת קליטה מלווין‪.‬‬
‫‪ ‬יישומים חדשים אפשריים בשידורים הדיגיטלים בלבד‪:‬‬
‫‪ ‬אינטראקטיביות‬
‫‪HDTV ‬‬
‫‪ ‬טלוויזיה ניידת‬
‫‪ ‬לוח שידורים אלקטרוני‬

‫‪2‬‬

‫רשתות של תדר בודד‬
‫‪ ‬שידורי טלוויזיה ספרתיים עושים שימוש בשיטת ‪ COFDM‬שמאפשרת עבודה של רשת‬
‫משדרים על תדר בודד‪.‬‬
‫‪ ‬תדר בודד עבור כל המשדרים שמאפשרים כיסוי שטח גדול‪.‬‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של תדרי שידור – שימוש בתדרים חוזרים‬
‫‪ ‬מאפשר טופולוגיות רשת טובות יותר יחסית לשידור אנלוגי‪.‬‬
‫‪‬דרישות מ‪(Single Frequency Networks) SFN-‬‬
‫‪‬כל משדר חייב לשדר‬
‫‪‬על אותו התדר‬
‫‪‬באותו הזמן‬
‫‪‬באותו קצב שידור‬
‫‪ ‬כל המשדרים חייבים להיות מסונכרנים בתדר ובזמן (‪)GPS‬‬
‫‪ ‬בחירת זמן מרווח הביטחון יקבע את המרחק המרבי שבין שני משדרים‪.‬‬

‫‪3‬‬

‫מושגים‬
‫‪ ‬אות אנלוגי‬
‫‪ ‬אות ספרתי (דיגיטלי)‬
‫‪ ‬ביט ‪bite‬‬
‫‪ ‬בית ‪Byte‬‬
‫‪ ‬אות ספרתי מרובה רמות‬

‫‪4‬‬

Asynchronous Digital Subscriber Line

5

‫מה זה ‪? ADSL‬‬

‫( ‪.)Asynchronous Digital Subscriber Line‬‬

‫טכנולוגיית ‪ ADSL‬משתמשת ברוחב פס של ‪ 1.1MHz‬המחולק לשלושה נתחים באמצעות‬
‫מסננים‪ .‬הנתח האחד מ‪ 0KHz -‬עד ‪ ,4KHz‬משמש את ערוץ הטלפוניה‪ .‬הנתח השני מ‪-‬‬
‫‪ 20KHz‬עד ‪ 160KHz‬משמש עבור ה‪ upstream-‬והנתח הגדול ביותר –‪ 240 KHz‬עד‬
‫‪ ,1.1MHz‬משמש עבור ה‪.downstream -‬‬

‫‪6‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫על מנת לקבל ניחות מזערי ודיוק מרבי‪ ,‬ממוצע המתח על הקו צריך לשאוף לאפס וכך ניתן להשיג‬
‫את הקצב הנדרש‪ .‬כדי לעמוד בדרישות אלה‪ ,‬משתמשים בשיטת קידוד‬
‫‪ .)Quadrature Amplitude Modulation) QAM‬שיטה המקודדת קבוצות של שלוש סיביות‬
‫ומייצגת אותם בגל סינוס ברמת מתח ובתזוזת מופע‪.‬‬

‫‪7‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫האפנון השימושי הוא מסוג "ריבוי תדרים" ‪(Discrete Multiton) DMT‬‬
‫הערוץ היורד )‪ (downstream‬מחולק ל‪ 256 -‬תדרי נושא )‪ (tones‬כל אחד‬
‫ברוחב פס של ‪4KHz‬‬
‫הערוץ העולה )‪ (upstream‬מחולק ל‪ 32 -‬תת נושאים‪.‬‬
‫נושא ‪ 64‬מאופנן מידע קבוע המשמש לבקרת הרזולוציה של זמן הדגימה‬
‫במקלט‪.‬‬

‫‪8‬‬

9

Standard vs. High-definition
Standard vs. Highdefinition
Wondering what the difference
is between standard and high
definition? Standard definition
(SD) uses 625 lines of pixels
from top to bottom. High
definition (HD) uses up to 1125
lines. Not all of these lines are
visible on the screen, but
they're included as part of the
signal .

10

‫‪Standard vs. High-definition‬‬
‫)‪HDTV )high-definition television‬‬
‫)‪DTV )digital television‬‬

‫‪ DTV‬משודר בתחום ה‪ UHF -‬ברוחב פס של ‪ 8MHz‬כמו שידורי הטלוויזיה‬
‫האנלוגיים‪.‬‬
‫יתרונות ‪DTV‬‬
‫• תומך ברזולוציה גבוהה יותר‪.‬‬

‫• ניתן לשדר את התמונה בסריקה שלובה ‪ interlaced‬או סריקה מלאה‬
‫‪.progressive‬‬
‫• תחנת השידור יכולה לשדר על אותו ספקטרום מספר תוכניות שונות בו‪-‬‬
‫זמנית‪.‬‬
‫• ניתן להוסיף לשידור חומר אינטראקטיבי ו‪/‬או חומר אחר‪ ,‬כמו מידע‬
‫מהאינטרנט‪.‬‬
‫• תומך בשידורי ‪.HDTV‬‬
‫‪11‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫• קיימים ‪ 18‬תקנים לשידורי טלוויזיה דיגיטאלית‪.‬‬
‫• יחס ממדים ‪ 4:3‬באנלוגי‪ 16:9 ,‬בדיגיטלי‪.‬‬
‫• הרזולוציה הנמוכה ביותר היא כמו הרזולוציה של הטלוויזיה האנלוגית‬
‫‪ 576X720‬פיקסלים‪.‬‬
‫• הרזולוציה המרבית היא של ‪ 1080X1920 HDTV‬פיקסלים‪.‬‬
‫• מספר תמונות משודרות בשנייה מוגדרות על ידי האותיות "‪ "i‬עבור ‪interlaced‬‬
‫ו ‪ "p" -‬עבור ‪progressive‬‬

‫• ב – ‪ DTV‬מספר התמונות משתנה בין ‪ 60P‬ל‪20P -‬‬

‫‪12‬‬

‫‪HDTV‬‬

‫תקן ‪ "1080i" HDTV‬אומר שהרזולוציה היא ‪ 1080X1920‬פיקסלים‪ ,‬סריקה‬
‫שלובה‪ 60 ,‬תמונות בשנייה‪.‬‬
‫הערה‪ :‬הטבלה מתאימה לתקן האמריקאי‬
‫‪13‬‬

‫‪.‬‬

‫תקנים‬
‫‪MPEG-2‬‬
‫‪ DTV‬מקודד את המידע ב – ‪ .MPEG-2‬מקודד שימושי ברוב מכשירי ה‪.DVD -‬‬
‫מקודד זה מקטין את נפח המידע ביחס של ‪ .55:1‬הוא מעלים חלק גדול מהמידע‬
‫שעין האדם לא יכולה להבחין‪.‬‬
‫בתקן זה משדרים את השוני בין תמונה לתמונה בבלוקים של ‪ 16X16‬פיקסלים‪.‬‬
‫‪.‬‬
‫‪H.264 / MPEG-4‬‬
‫‪ H.264‬הוא תקן מתקדם לדחיסת וידאו‪ .‬התקן זהה לחלק ‪ 10‬של התקן ‪MPEG-‬‬
‫‪4‬של ‪ ISO‬וידוע גם בשם "קידוד וידאו מתקדם" – ‪AVC‬‬
‫‪ H.264/AVC‬מאופיין על ידי מספר תכונות חדשות המאפשרות לו לדחוס וידאו‬
‫ביעילות רבה יותר מאשר מקודדים אחרים‪.‬‬
‫ביצוע "פיצוי תנועה על סמך בלוק בגודל משתנה" עם בלוקים בגדלים ‪16X16‬ועד‬
‫‪ 4X4‬המאפשר חלוקה מדויקת של אזורים נעים‪ .‬חלוקה רבה מדי לתת‪-‬בלוקים‬
‫עלולה להוביל לשליחת מידע מיותר‪ ,‬שכן המקודד נדרש לציין מספר גדול יותר של‬
‫בלוקים‪ ,‬ולכן מתמקדים מקודדי ‪ H.264‬בבעיית הבחירה של החלוקה‬
‫האופטימאלית של בלוק ‪.16X16‬‬
‫‪14‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫לכול תחנת שידור מוקצה ערוץ שידור אחד‪.‬‬
‫ניתן לחלק את הערוץ לתת‪-‬ערוצים ‪sub-channels‬‬

‫כל ערוץ יכול לשדר ‪19.39 Mbps‬של מידע דיגיטלי‪.‬‬
‫תחנת השידור יכולה לחלק תעבורה זו במספר אפשרויות‪ ,‬לדוגמה‪:‬‬
‫ערוץ אחד של ‪19.39 Mbps‬‬
‫ארבעה תת‪-‬ערוצים של ‪4.85 Mbps‬‬

‫ניתן לשדר תוכניות באיכות נמוכה כמו חדשות‪ ,‬אך לאחד את הערוצים לאיכות‬
‫גבוהה יותר עבור תוכנית טבע כלשהי‪.‬‬
‫נערכים ניסויים לשדר מידע דיגיטלי ב‪ .1- 2Mbps -‬מידע זה יכול לכלול דפי‬
‫אינטרנט או מידע דיגיטלי אחר‪.‬‬

‫‪15‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫הבסיס לתקני ‪ HDTV‬הוא של ‪. (Advanced Television Standards Committee) ATSC‬עבור‬
‫‪ HDTV‬קיימים שני פורמטים‪ P720 :‬ו‪.i1080 -‬‬
‫מדובר בתקנים אמריקאים אשר משודרים ב‪ 60Hz -‬ואשר שניהם רחבי מסך (כלומר ביחס מסך‬
‫‪.)16:9‬‬
‫‪ P720‬הוא תקן פרוגרסיבי (כלומר‪ ,‬משודרות שורות ברצף) אשר כולל ‪ 720‬שורות של ‪1280‬‬
‫פיקסלים בכל שורה‪.‬‬
‫‪ i1080‬הוא תקן ‪( INTERLACED‬כלומר‪ ,‬משדר את כל השורות הזוגיות ואחריהן את השורות האי‬
‫זוגיות וחוזר חלילה) אשר כולל ‪ 1080‬שורות של ‪ 1920‬פיקסלים בכל אחת‪.‬‬
‫התקנים הללו יועדו לשוק האמריקאי‪ ,‬ולכן הוגדרו ב‪ 60Hz-‬בלבד‪ .‬לאחר מספר שנים‪ ,‬אירופה‬
‫התעוררה והגדירה גם לעצמה כמה תקנים‪:‬‬
‫‪ P576 - PAL PROGRESSIVE‬אשר משודר במסך רחב או רגיל (‪)4:3‬‬
‫‪ - P50720‬תקן זהה לתקן האמריקאי פרט לכך שהוא משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪( i501080‬לעתים מכונה גם ‪ - )i251080‬גם הוא תקן זהה לאמריקאי אך משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪16‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫‪HD READY‬‬
‫לגבי רזולוציה‪ ,‬המסך חייב לתמוך בלפחות ‪ 720‬שורות עבור מצב ‪.16:9‬‬
‫התנאים‪:‬‬
‫‪ .1‬כל סוג מסך או אלמנט תצוגה אשר יש לו ‪ 720‬שורות פיזיות (דיסקרטיות) במצב יחס רחב‪.‬‬
‫‪ .2‬על המסך לתמוך בכניסות ‪ HDTV‬דרך הכניסות הבאות‪:‬‬
‫‪ YPBPR‬אנלוגי‬
‫‪ DVI‬או ‪HDMI‬‬
‫‪ .3‬בכל הכניסות הללו‪ ,‬המסך חייב לתמוך בתקנים הבאים‪:‬‬
‫‪ 1280‬על ‪ 720‬פרוגרסיבי ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ 1920‬על ‪ 1080‬שזור ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ .4‬על חיבורי ה‪ DVI-‬וה‪ HDMI-‬לתמוך בהצפנת ‪.HDCP‬‬
‫‪17‬‬

18

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫הגדרה‪ :‬שני גלים נושאים‪ ,‬באותו התדר נמצאים ב‪ 90 -‬מעלות האחד ביחס לשני‬
‫(ניצבים)‪ .‬ניתן לראות זאת כשווה ערך‪ ,‬לגל נושא יחיד המאופנן מופע ואמפליטודה‪.‬‬

‫תמונת ווקטור‪-‬סקופ של אפנון‬
‫מידע הצבע במשדרי טלוויזיה‬

‫‪19‬‬

‫ אפנון ניצב‬QAM - Quadrature Amplitude Modulation
‫ כל סימבול‬16QAM -‫דוגמה ל‬
‫ ביטים‬4 ‫מיצג‬
I - In phase

Q – Quadrature

‫בתקשורת ספרתית נהוג לעבוד‬
QAM16 64 128 256 -‫ב‬

20

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫דוגמאות ל – ‪ 8QAM‬במבנה מעגלי ומלבני‬
‫הבחירה למבנה הרצוי נקבע על ידי השיקולים‪:‬‬
‫‪ .1‬ההספק הממוצע המשודר‬
‫‪ .2‬מורכבות מעגלי השידור והקליטה‬
‫‪ .3‬חסינות לרעש‬
‫‪BER (Bit Error Rate) .4‬‬
‫‪ .5‬התאבכות בין גלי הנושא השונים‪.‬‬

‫‪21‬‬

22

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫)‪ Orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM‬זהה עקרונית ל‪-‬‬
‫)‪ Coded OFDM (COFDM‬ול‪.Discrete multi-tone modulation (DMT) -‬‬
‫בכל המקרים מדובר על ריבוב בחלוקת תדר ‪frequency-division multiplexing‬‬
‫)‪ .(FDM‬מספר רב של תדרי תת נושא ניצבים‪ ,‬הקרובים זה לזה‪ ,‬נושאים את‬
‫המידע‪ .‬המידע מחולק למספר ערוצים מקבילים‪ ,‬כאשר כל ערוץ מאופנן על תדר‬
‫תת‪-‬נושא אחר‪.‬‬
‫האפנון יכול להיות כל אפנון שכיח כמו ‪ QAM‬או ‪ .PSK‬המידע המאופנן נשלח‬
‫בקצב נמוך אך בגלל המספר הרב של התתי‪-‬נושא זה שווה ערך לשידור‬
‫קונבנציונלי של אפנון נושא אחד באותו רוחב פס ובמהירות העברת מידע גבוהה‪.‬‬

‫‪23‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫מרווח ביטחון (שומר מרווח) ‪Guard interval‬‬
‫מטרת מרווח הביטחון הוא לשפר את חסינות ההשהיה בהתפשטות הגלים‪ ,‬הדהוד והחזרים‬
‫מגופים שונים כמו הר או בית‪ .‬נתונים ספרתיים מאוד רגישים לתופעות אלו ‪.‬‬
‫ב‪ COFDM -‬בתחילת כל סימבול קיים "מרווח ביטחון"‪ .‬כל עוד ה"הד" נופל בתחום מרווח זה‪.‬‬
‫הוא לא יהיה מושפע ביכולת המקלט לפענח את המידע הרצוי משום שהמידע יופיע אחרי זמן‬
‫"מרווח הביטחון"‬
‫ככול שמרווח הביטחון יהיה גדול יותר ניתן יהיה לטפל במרחק הדהוד גדול יותר‪ .‬אבל הגדלת‬
‫המרווח מוריד את נצילות ערוץ השידור‪ .‬לדוגמה בשידור ‪ DVB-T‬ארבע מרווחי ביטחון‬
‫שימושיים (ניתנים כשבר מזמן המחזור של הסימבול) ‪1/32 ; 1/16 ; 1/8 ; 1/4‬‬
‫‪ 1/32‬נותן הגנה מזערית אבל העברת מידע מהירה ביותר‪ 1/4 .‬מאפשר הגנה טובה ביותר‬
‫אבל נצילות ערוץ שידור נמוכה‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫דוגמה‪:‬‬
‫אם נשדר מיליון סימבולים לשנייה על ערוץ תקשורת באפנון של נושא בודד אזי זמן שידור‬
‫סימבול יהיה מיקרו‪-‬שנייה‪ .‬במצב זה נצטרך להתמודד עם סנכרון בתדר גבוה ועם התאבכויות‬
‫ממסלולים שונים )‪.(multipath interference‬‬
‫אם אותם מיליון סימבולים לשנייה יחולקו לאלף תת‪-‬ערוצים אז זמן המחזור של כל סימבול יכול‬
‫להיות ארוך פי ‪ 1000‬ז"א מילישנייה אחת (במקום מיקרו‪-‬שנייה)‪ .‬אם נוסיף "מרווח ביטחון"‬
‫בערך של ‪ 1/8‬סימבול אשר יוכנס בתחילת שידור של כל סימבול‪ ,‬אזי נוכל להתגבר על בעיית‬
‫ההתאבכות‪ .‬זמן "מרווח הביטחון" יהיה ‪ 125‬מיקרו‪-‬שניות שמייצג הפרש מרבי של ‪37.5‬‬
‫קילומטר בין אות ישיר לאות מוחזר כהד מגוף כלשהו‪.‬‬

‫‪25‬‬

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Example of applications
Cable
ADSL and VDSL broadband access via POTS copper wiring.
Power line communication (PLC).
Multimedia over Coax Alliance (MoCA) home networking.
ITU-T G.hn, a standard which provides high-speed local area networking over existing home wiring (power lines,
phone lines and coaxial cables)
Wireless
The wireless LAN radio interfaces IEEE 802.11a, g, n and HIPERLAN/2.
The digital radio systems DAB/EUREKA 147, DAB+, Digital Radio Mondiale, HD Radio, T-DMB and ISDBTSB.
The terrestrial digital TV system DVB-T.
The terrestrial mobile TV systems DVB-H, T-DMB, ISDB-T and MediaFLO forward link.
The cellular communication systems Flash-OFDM
The mobile broadband 3GPP Long Term Evolution air interface named High Speed OFDM Packet Access
(HSOPA)
The Wireless MAN / Fixed broadband wireless access (BWA) standard IEEE 802.16 (or WiMAX).
The Mobile Broadband Wireless Access (MBWA) standards IEEE 802.20, IEEE 802.16e (Mobile WiMAX) and
WiBro.
The wireless Personal Area Network (PAN) Ultra wideband (UWB) IEEE 802.15.3a implementation suggested by
WiMedia Alliance.
26

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Transmitter
An OFDM carrier signal is the sum of a number of orthogonal sub-carriers, with baseband data on each sub-carrier
being independently modulated commonly using some type of quadrature amplitude modulation (QAM) or phaseshift keying (PSK). This composite baseband signal is typically used to modulate a main RF carrier.

s[n] is a serial stream of binary digits. By inverse multiplexing, these are first demultiplexed into N parallel
streams, and each one mapped to a (possibly complex) symbol stream using some modulation constellation
(QAM, PSK, etc.). Note that the constellations may be different, so some streams may carry a higher bit-rate than
others.
An inverse FFT is computed on each set of symbols, giving a set of complex time-domain samples. These
samples are then quadrature-mixed to passband in the standard way. The real and imaginary components are first
converted to the analogue domain using digital-to-analogue converters (DACs); the analogue signals are then
used to modulate cosine and sine waves at the carrier frequency, fc, respectively. These signals are then summed
to give the transmission signal, s(t).
27

28

‫)‪DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial‬‬
‫‪ DVB-T‬הינו תקן שתוקן על ידי איגוד ‪ DVB‬לשידורי טלוויזיה‬
‫קרקעיים‪ .‬השידורים הראשוניים נערכו בבריטניה בשנת ‪.1997‬‬
‫המערכת משדרת אות ספרתי מכווץ של שמע‪ ,‬וידאו ונתונים‬
‫נוספים בשיטת ‪ MPEG‬ובשימוש באפנון ‪.COFDM‬‬
‫תכונות בסיסיות‪:‬‬
‫‪ .1‬שלש אפשרויות לאפנון )‪(QPSK, 16QAM, 64QAM‬‬
‫‪ FEC (forward error correction) .2‬חמש אפשרויות לתיקון שגיאות המבוססות על קידוד‬
‫קונבולוציה וקידוד רייד סולומון ביחסים של ‪ 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8‬בהתאם לדרישות‬
‫המערכת‪.‬‬
‫‪ .3‬ארבע אפשרויות למרווחי ביטחון ‪.1/4 1/8 1/16 1/32‬‬
‫‪ .4‬רוחב פס של ערוץ שידור ‪ 7 ,6‬או ‪8MHz‬‬
‫‪ .5‬תדר תמונות ‪ 50‬או ‪ 60‬הרץ‪.‬‬

‫‪29‬‬

DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial)

30

31

32

:‫הסבר‬
Video – SD – MPEG – 4 PART 10 H.264
SD-Standard Definition

Audio .HE .AAC + V2 & Dolby Pulse
HE-High Efficincy
AAC-Advanced Audio Coding ‫סוג של קודק‬
Pulse -- Plus

MPEG 2 – TS
TS – Transport Stream

‫ מבוסס על‬Dolby Digital Plus
‫ שמאפשר‬AC-3 ‫מערכת קודקים של‬
‫ ותומך‬6.144 Mbit/s ‫שידור בקצב עד‬
‫ הוא אינו‬.13.1 ‫במספר ערוצים עד‬
.AC-3 ‫תואם אחורנית עם‬
‫ הוא פורמט לשידור תקן‬MPEG-2TS
‫) אשר מרובב עם‬4 ‫או‬1,2( MPEG
‫ שימושי כמידע זורם‬.‫מידע נוסף‬
‫ רשתות כולל‬,‫בטלוויזיה ספרתית‬
.‫אינטרנט‬

Three (3) SFN Network ‫סוג של טופולוגית המשדרים‬
SFN - Single Frequency Networks
33

34

:‫הסבר‬
EIT – based EPG & 7 day EPG
EIT – Event Information Table
EPG – Electronic Program Guide
HDMI – 1.3 output
HDMI - High-Definition Multimedia Interface

S/PDIF - Sony/Philips Digital Interconnect Format (more commonly

known as Sony Philips Digital InterFace)
‫ דרך מוליך אופטי או כבל‬,‫ מגדיר את השכבה הפיזית של חיבור מידע שמע בין התקנים שונים‬S/PDIF
.‫ עם שינויים קלים ודרישות זולות יותר מבחינת החומרה‬AES/EBU ‫ תקן זה מבוסס על תקן‬.‫קואקסילי‬
35

‫הסבר‪:‬‬
‫‪S/PDIF - more commonly known as Sony Philips Digital InterFace‬‬

‫‪BMC-biphase mark code‬‬

‫בתקן זה נעשה שימוש בקוד דו‪-‬מופעי )‪ (biphase‬המקודד מידע זורם בינארי‪ .‬כל ביט של‬
‫המידע הראשוני מייצג שתי רמות אשר יחד מייצגות ביט בודד‪ .‬כל כל רמה לוגית "‪ "1‬במבוא‬
‫מיוצגת על ידי שני ביטים שונים ‪ 10‬או ‪ .01‬כניסה לוגית ‪ 0‬מיוצגת על ידי שני ביטים זהים ‪00‬‬
‫או ‪ 11‬במוצא‪.‬‬
‫‪36‬‬

37

38

‫דוגמה – ממיר ‪APEX‬‬
‫תכונות‪:‬‬
‫• תומך ‪EPG‬‬
‫• רשימת ערוצים ועריכת תוכניות‬
‫• בקרת הורים‬
‫• טיימר לתחילת תוכנית‬
‫• בחירת שפת הכתוביות‬
‫• השהיית תיאום שפתיים (במילישניות)‬
‫• הגדרת מדיית ה‪(MP3, JPEG….) USB -‬‬
‫• קביעת זמני הקלטה על מדיית ה‪USB -‬‬
‫• ועוד‪.....‬‬

‫‪39‬‬

APEX ‫ממיר‬

40

APEX ‫ממיר‬

41

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪42‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪43‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪44‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪45‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪46‬‬

:‫הסבר‬
BER – Bit Error Rate
PV BER – Post VITARBI Bit Error Rate
NM – Noise Margin
MER – Modulation Error Rate
CSI – Channel Status Information
Cell – identify code of the transmitting operator
CFO – carrier Frequency offset
PWR index – signal level status
RU – Read Solomon Uncorrect, uncorrected errors.

47

‫סופ ללא פ סופית כי אין סוף ללימוד ולחומר‬

‫‪48‬‬

OFDM
)‫ שימוש בערוצי שידור אורתוגונליים שונים (בתדרי גל נושא‬
.‫להעברת המידע‬
LPF
cos( 2  f 1 t )

LPF
cos( 2  f 2 t )

cos( 2  f 2 t )

MULTIPLEX

DEMULTIPLEX

data

cos( 2  f 1 t )

data

LPF
cos( 2  f N t )

cos( 2  f N t )
49

‫תדרים אורתוגונליים‬
‫‪ ‬המשדר מקבל את המידע לשידור ומחלק את ערוץ השידור למספר‬
‫תדרים בלתי תלויים‪.‬‬

‫‪50‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪2‬‬

‫‪51‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪3‬‬
‫‪ ‬כך לא ניתן לחסום את כל המידע שעובר ממשתמש אחד לשני‬

‫‪52‬‬

‫שידור וידאו כף יד דיגיטאלי והתמודדות‬
‫מול בעיות ייחודיות – בשתי השיטות‬
‫‪ DVB-T ‬שידור וידאו למטרות נייחות‬
‫‪ DVB-H ‬שידור וידאו למטרות ניידות (כף יד)‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬

‫‪53‬‬

‫יש צורך לחסוך באנרגיה‬
‫סנכרון מעבר בין תחנות שידור‬
‫שימוש בדחיסה חזקה ‪ H264‬ולא ב ‪mpeg- 2‬‬
‫אפקט דופלר‬

Multi Path ‫בעיית‬
P at h 2

B uilding
D i r ect P at h

P at h 3

M ob i l e
R ecep t i on

B ase St at i on

54

Guard Interval Tg -"‫"שמירת מרחק‬
Tg

OFDM symbol(1/f0)

Tg
Copy signal
 By adding the Guard Interval (GI) Period, Inter symbol

interference (ISI) can be avoided, while keeping orthogonality

Tg OFDM symbol (1/f0)
Direct
Delayed
Sampling Period
55

‫השהיה ותזוזת תדר ב ‪. OFDM‬ו‪CDMA -‬‬
‫‪OFDM ‬‬
‫‪ ‬בעיית ‪ Multi-path‬נפתרת ע"י ‪GI‬‬
‫‪ ‬רגיש לשינויי תדרים שמירה על הפרדת תדרים‬
‫‪CDMA ‬‬
‫‪ ‬כמעט ואין השפעה על הקודים ב ‪Multi-path‬‬
‫‪ ‬אפקט דופלר לא משפיע מאחר ואין לו תלות בתדר‬

‫‪56‬‬

‫מיזוג שיטות הקידוד‬
‫‪ ‬ניתן לשלב בין שתי השיטות וכך כל תדר בקידוד ה ‪OFDM‬‬
‫יוכפל בקוד ה‪CDMA-‬‬
‫‪Multi-carrier code division multiple access (MC- ‬‬
‫)‪CDMA‬‬

‫‪57‬‬

‫סיכום‬
‫‪ ‬הוצגו שיטות קידוד שונות לשידור‪ CDMA :‬ו‪OFDM‬‬
‫‪ ‬לכל שיטה יש את הייחודיות שלה אך ניתן עדיין לשלבם ביחד‬
‫במספר אפליקציות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמד יישום של השיטות לצורך העברת וידאו דיגיטלי למערכות‬
‫ניידות בשתי השיטות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמדה החסינות של שתי השיטות לתופעות ה ‪,Multi Path‬‬
‫ואפקט דופלר‬

References 1
Faria, G.; Henriksson, J.A.; Stare, E.; Talmola, P., "DVB-H:
Digital Broadcast Services to Handheld Devices,"
Proceedings of the IEEE , vol.94, no.1, pp.194-209, Jan.
2006
2. Fire Tom Wada Professor, Information Engineering, Univ.
of the Ryukyus Chief Scientist at Magna Design Net, Inc
[email protected] http://www.ie.uryukyu.ac.jp/~wada/
1.

3. “Ofdm and cdma” Dr.S.Srikanth AU-KBC Research

Centre Anna University Chennai
59

References 2
4. http://en.wikipedia.org/wiki/Code_division_multipl

e_access
5. http://en.wikipedia.org/wiki/OFDM


Slide 23

‫שדורי טלוויזיה‬
‫ספרתיים קרקעיים‬

‫אינגר משה ‪4Z1PF‬‬
‫‪2009‬‬
‫ספטמבר‬
‫‪1‬‬

‫שדורי טלוויזיה ספרתיים קרקעיים – למה?‬
‫‪ ‬יציבות באיכות התמונה‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של הספקטרום יחסית לשידור האנלוגי (פי ‪ 4‬עד ‪)6‬‬
‫‪ ‬זול יותר יחסית לשידורי כבלים‪ ,‬שידורים אנלוגיים ושידורי לווינים‪.‬‬
‫‪ ‬פשוט וזול (ממיר ספרתי ואנטנה קטנה) לעומת קליטה מלווין‪.‬‬
‫‪ ‬יישומים חדשים אפשריים בשידורים הדיגיטלים בלבד‪:‬‬
‫‪ ‬אינטראקטיביות‬
‫‪HDTV ‬‬
‫‪ ‬טלוויזיה ניידת‬
‫‪ ‬לוח שידורים אלקטרוני‬

‫‪2‬‬

‫רשתות של תדר בודד‬
‫‪ ‬שידורי טלוויזיה ספרתיים עושים שימוש בשיטת ‪ COFDM‬שמאפשרת עבודה של רשת‬
‫משדרים על תדר בודד‪.‬‬
‫‪ ‬תדר בודד עבור כל המשדרים שמאפשרים כיסוי שטח גדול‪.‬‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של תדרי שידור – שימוש בתדרים חוזרים‬
‫‪ ‬מאפשר טופולוגיות רשת טובות יותר יחסית לשידור אנלוגי‪.‬‬
‫‪‬דרישות מ‪(Single Frequency Networks) SFN-‬‬
‫‪‬כל משדר חייב לשדר‬
‫‪‬על אותו התדר‬
‫‪‬באותו הזמן‬
‫‪‬באותו קצב שידור‬
‫‪ ‬כל המשדרים חייבים להיות מסונכרנים בתדר ובזמן (‪)GPS‬‬
‫‪ ‬בחירת זמן מרווח הביטחון יקבע את המרחק המרבי שבין שני משדרים‪.‬‬

‫‪3‬‬

‫מושגים‬
‫‪ ‬אות אנלוגי‬
‫‪ ‬אות ספרתי (דיגיטלי)‬
‫‪ ‬ביט ‪bite‬‬
‫‪ ‬בית ‪Byte‬‬
‫‪ ‬אות ספרתי מרובה רמות‬

‫‪4‬‬

Asynchronous Digital Subscriber Line

5

‫מה זה ‪? ADSL‬‬

‫( ‪.)Asynchronous Digital Subscriber Line‬‬

‫טכנולוגיית ‪ ADSL‬משתמשת ברוחב פס של ‪ 1.1MHz‬המחולק לשלושה נתחים באמצעות‬
‫מסננים‪ .‬הנתח האחד מ‪ 0KHz -‬עד ‪ ,4KHz‬משמש את ערוץ הטלפוניה‪ .‬הנתח השני מ‪-‬‬
‫‪ 20KHz‬עד ‪ 160KHz‬משמש עבור ה‪ upstream-‬והנתח הגדול ביותר –‪ 240 KHz‬עד‬
‫‪ ,1.1MHz‬משמש עבור ה‪.downstream -‬‬

‫‪6‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫על מנת לקבל ניחות מזערי ודיוק מרבי‪ ,‬ממוצע המתח על הקו צריך לשאוף לאפס וכך ניתן להשיג‬
‫את הקצב הנדרש‪ .‬כדי לעמוד בדרישות אלה‪ ,‬משתמשים בשיטת קידוד‬
‫‪ .)Quadrature Amplitude Modulation) QAM‬שיטה המקודדת קבוצות של שלוש סיביות‬
‫ומייצגת אותם בגל סינוס ברמת מתח ובתזוזת מופע‪.‬‬

‫‪7‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫האפנון השימושי הוא מסוג "ריבוי תדרים" ‪(Discrete Multiton) DMT‬‬
‫הערוץ היורד )‪ (downstream‬מחולק ל‪ 256 -‬תדרי נושא )‪ (tones‬כל אחד‬
‫ברוחב פס של ‪4KHz‬‬
‫הערוץ העולה )‪ (upstream‬מחולק ל‪ 32 -‬תת נושאים‪.‬‬
‫נושא ‪ 64‬מאופנן מידע קבוע המשמש לבקרת הרזולוציה של זמן הדגימה‬
‫במקלט‪.‬‬

‫‪8‬‬

9

Standard vs. High-definition
Standard vs. Highdefinition
Wondering what the difference
is between standard and high
definition? Standard definition
(SD) uses 625 lines of pixels
from top to bottom. High
definition (HD) uses up to 1125
lines. Not all of these lines are
visible on the screen, but
they're included as part of the
signal .

10

‫‪Standard vs. High-definition‬‬
‫)‪HDTV )high-definition television‬‬
‫)‪DTV )digital television‬‬

‫‪ DTV‬משודר בתחום ה‪ UHF -‬ברוחב פס של ‪ 8MHz‬כמו שידורי הטלוויזיה‬
‫האנלוגיים‪.‬‬
‫יתרונות ‪DTV‬‬
‫• תומך ברזולוציה גבוהה יותר‪.‬‬

‫• ניתן לשדר את התמונה בסריקה שלובה ‪ interlaced‬או סריקה מלאה‬
‫‪.progressive‬‬
‫• תחנת השידור יכולה לשדר על אותו ספקטרום מספר תוכניות שונות בו‪-‬‬
‫זמנית‪.‬‬
‫• ניתן להוסיף לשידור חומר אינטראקטיבי ו‪/‬או חומר אחר‪ ,‬כמו מידע‬
‫מהאינטרנט‪.‬‬
‫• תומך בשידורי ‪.HDTV‬‬
‫‪11‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫• קיימים ‪ 18‬תקנים לשידורי טלוויזיה דיגיטאלית‪.‬‬
‫• יחס ממדים ‪ 4:3‬באנלוגי‪ 16:9 ,‬בדיגיטלי‪.‬‬
‫• הרזולוציה הנמוכה ביותר היא כמו הרזולוציה של הטלוויזיה האנלוגית‬
‫‪ 576X720‬פיקסלים‪.‬‬
‫• הרזולוציה המרבית היא של ‪ 1080X1920 HDTV‬פיקסלים‪.‬‬
‫• מספר תמונות משודרות בשנייה מוגדרות על ידי האותיות "‪ "i‬עבור ‪interlaced‬‬
‫ו ‪ "p" -‬עבור ‪progressive‬‬

‫• ב – ‪ DTV‬מספר התמונות משתנה בין ‪ 60P‬ל‪20P -‬‬

‫‪12‬‬

‫‪HDTV‬‬

‫תקן ‪ "1080i" HDTV‬אומר שהרזולוציה היא ‪ 1080X1920‬פיקסלים‪ ,‬סריקה‬
‫שלובה‪ 60 ,‬תמונות בשנייה‪.‬‬
‫הערה‪ :‬הטבלה מתאימה לתקן האמריקאי‬
‫‪13‬‬

‫‪.‬‬

‫תקנים‬
‫‪MPEG-2‬‬
‫‪ DTV‬מקודד את המידע ב – ‪ .MPEG-2‬מקודד שימושי ברוב מכשירי ה‪.DVD -‬‬
‫מקודד זה מקטין את נפח המידע ביחס של ‪ .55:1‬הוא מעלים חלק גדול מהמידע‬
‫שעין האדם לא יכולה להבחין‪.‬‬
‫בתקן זה משדרים את השוני בין תמונה לתמונה בבלוקים של ‪ 16X16‬פיקסלים‪.‬‬
‫‪.‬‬
‫‪H.264 / MPEG-4‬‬
‫‪ H.264‬הוא תקן מתקדם לדחיסת וידאו‪ .‬התקן זהה לחלק ‪ 10‬של התקן ‪MPEG-‬‬
‫‪4‬של ‪ ISO‬וידוע גם בשם "קידוד וידאו מתקדם" – ‪AVC‬‬
‫‪ H.264/AVC‬מאופיין על ידי מספר תכונות חדשות המאפשרות לו לדחוס וידאו‬
‫ביעילות רבה יותר מאשר מקודדים אחרים‪.‬‬
‫ביצוע "פיצוי תנועה על סמך בלוק בגודל משתנה" עם בלוקים בגדלים ‪16X16‬ועד‬
‫‪ 4X4‬המאפשר חלוקה מדויקת של אזורים נעים‪ .‬חלוקה רבה מדי לתת‪-‬בלוקים‬
‫עלולה להוביל לשליחת מידע מיותר‪ ,‬שכן המקודד נדרש לציין מספר גדול יותר של‬
‫בלוקים‪ ,‬ולכן מתמקדים מקודדי ‪ H.264‬בבעיית הבחירה של החלוקה‬
‫האופטימאלית של בלוק ‪.16X16‬‬
‫‪14‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫לכול תחנת שידור מוקצה ערוץ שידור אחד‪.‬‬
‫ניתן לחלק את הערוץ לתת‪-‬ערוצים ‪sub-channels‬‬

‫כל ערוץ יכול לשדר ‪19.39 Mbps‬של מידע דיגיטלי‪.‬‬
‫תחנת השידור יכולה לחלק תעבורה זו במספר אפשרויות‪ ,‬לדוגמה‪:‬‬
‫ערוץ אחד של ‪19.39 Mbps‬‬
‫ארבעה תת‪-‬ערוצים של ‪4.85 Mbps‬‬

‫ניתן לשדר תוכניות באיכות נמוכה כמו חדשות‪ ,‬אך לאחד את הערוצים לאיכות‬
‫גבוהה יותר עבור תוכנית טבע כלשהי‪.‬‬
‫נערכים ניסויים לשדר מידע דיגיטלי ב‪ .1- 2Mbps -‬מידע זה יכול לכלול דפי‬
‫אינטרנט או מידע דיגיטלי אחר‪.‬‬

‫‪15‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫הבסיס לתקני ‪ HDTV‬הוא של ‪. (Advanced Television Standards Committee) ATSC‬עבור‬
‫‪ HDTV‬קיימים שני פורמטים‪ P720 :‬ו‪.i1080 -‬‬
‫מדובר בתקנים אמריקאים אשר משודרים ב‪ 60Hz -‬ואשר שניהם רחבי מסך (כלומר ביחס מסך‬
‫‪.)16:9‬‬
‫‪ P720‬הוא תקן פרוגרסיבי (כלומר‪ ,‬משודרות שורות ברצף) אשר כולל ‪ 720‬שורות של ‪1280‬‬
‫פיקסלים בכל שורה‪.‬‬
‫‪ i1080‬הוא תקן ‪( INTERLACED‬כלומר‪ ,‬משדר את כל השורות הזוגיות ואחריהן את השורות האי‬
‫זוגיות וחוזר חלילה) אשר כולל ‪ 1080‬שורות של ‪ 1920‬פיקסלים בכל אחת‪.‬‬
‫התקנים הללו יועדו לשוק האמריקאי‪ ,‬ולכן הוגדרו ב‪ 60Hz-‬בלבד‪ .‬לאחר מספר שנים‪ ,‬אירופה‬
‫התעוררה והגדירה גם לעצמה כמה תקנים‪:‬‬
‫‪ P576 - PAL PROGRESSIVE‬אשר משודר במסך רחב או רגיל (‪)4:3‬‬
‫‪ - P50720‬תקן זהה לתקן האמריקאי פרט לכך שהוא משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪( i501080‬לעתים מכונה גם ‪ - )i251080‬גם הוא תקן זהה לאמריקאי אך משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪16‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫‪HD READY‬‬
‫לגבי רזולוציה‪ ,‬המסך חייב לתמוך בלפחות ‪ 720‬שורות עבור מצב ‪.16:9‬‬
‫התנאים‪:‬‬
‫‪ .1‬כל סוג מסך או אלמנט תצוגה אשר יש לו ‪ 720‬שורות פיזיות (דיסקרטיות) במצב יחס רחב‪.‬‬
‫‪ .2‬על המסך לתמוך בכניסות ‪ HDTV‬דרך הכניסות הבאות‪:‬‬
‫‪ YPBPR‬אנלוגי‬
‫‪ DVI‬או ‪HDMI‬‬
‫‪ .3‬בכל הכניסות הללו‪ ,‬המסך חייב לתמוך בתקנים הבאים‪:‬‬
‫‪ 1280‬על ‪ 720‬פרוגרסיבי ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ 1920‬על ‪ 1080‬שזור ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ .4‬על חיבורי ה‪ DVI-‬וה‪ HDMI-‬לתמוך בהצפנת ‪.HDCP‬‬
‫‪17‬‬

18

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫הגדרה‪ :‬שני גלים נושאים‪ ,‬באותו התדר נמצאים ב‪ 90 -‬מעלות האחד ביחס לשני‬
‫(ניצבים)‪ .‬ניתן לראות זאת כשווה ערך‪ ,‬לגל נושא יחיד המאופנן מופע ואמפליטודה‪.‬‬

‫תמונת ווקטור‪-‬סקופ של אפנון‬
‫מידע הצבע במשדרי טלוויזיה‬

‫‪19‬‬

‫ אפנון ניצב‬QAM - Quadrature Amplitude Modulation
‫ כל סימבול‬16QAM -‫דוגמה ל‬
‫ ביטים‬4 ‫מיצג‬
I - In phase

Q – Quadrature

‫בתקשורת ספרתית נהוג לעבוד‬
QAM16 64 128 256 -‫ב‬

20

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫דוגמאות ל – ‪ 8QAM‬במבנה מעגלי ומלבני‬
‫הבחירה למבנה הרצוי נקבע על ידי השיקולים‪:‬‬
‫‪ .1‬ההספק הממוצע המשודר‬
‫‪ .2‬מורכבות מעגלי השידור והקליטה‬
‫‪ .3‬חסינות לרעש‬
‫‪BER (Bit Error Rate) .4‬‬
‫‪ .5‬התאבכות בין גלי הנושא השונים‪.‬‬

‫‪21‬‬

22

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫)‪ Orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM‬זהה עקרונית ל‪-‬‬
‫)‪ Coded OFDM (COFDM‬ול‪.Discrete multi-tone modulation (DMT) -‬‬
‫בכל המקרים מדובר על ריבוב בחלוקת תדר ‪frequency-division multiplexing‬‬
‫)‪ .(FDM‬מספר רב של תדרי תת נושא ניצבים‪ ,‬הקרובים זה לזה‪ ,‬נושאים את‬
‫המידע‪ .‬המידע מחולק למספר ערוצים מקבילים‪ ,‬כאשר כל ערוץ מאופנן על תדר‬
‫תת‪-‬נושא אחר‪.‬‬
‫האפנון יכול להיות כל אפנון שכיח כמו ‪ QAM‬או ‪ .PSK‬המידע המאופנן נשלח‬
‫בקצב נמוך אך בגלל המספר הרב של התתי‪-‬נושא זה שווה ערך לשידור‬
‫קונבנציונלי של אפנון נושא אחד באותו רוחב פס ובמהירות העברת מידע גבוהה‪.‬‬

‫‪23‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫מרווח ביטחון (שומר מרווח) ‪Guard interval‬‬
‫מטרת מרווח הביטחון הוא לשפר את חסינות ההשהיה בהתפשטות הגלים‪ ,‬הדהוד והחזרים‬
‫מגופים שונים כמו הר או בית‪ .‬נתונים ספרתיים מאוד רגישים לתופעות אלו ‪.‬‬
‫ב‪ COFDM -‬בתחילת כל סימבול קיים "מרווח ביטחון"‪ .‬כל עוד ה"הד" נופל בתחום מרווח זה‪.‬‬
‫הוא לא יהיה מושפע ביכולת המקלט לפענח את המידע הרצוי משום שהמידע יופיע אחרי זמן‬
‫"מרווח הביטחון"‬
‫ככול שמרווח הביטחון יהיה גדול יותר ניתן יהיה לטפל במרחק הדהוד גדול יותר‪ .‬אבל הגדלת‬
‫המרווח מוריד את נצילות ערוץ השידור‪ .‬לדוגמה בשידור ‪ DVB-T‬ארבע מרווחי ביטחון‬
‫שימושיים (ניתנים כשבר מזמן המחזור של הסימבול) ‪1/32 ; 1/16 ; 1/8 ; 1/4‬‬
‫‪ 1/32‬נותן הגנה מזערית אבל העברת מידע מהירה ביותר‪ 1/4 .‬מאפשר הגנה טובה ביותר‬
‫אבל נצילות ערוץ שידור נמוכה‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫דוגמה‪:‬‬
‫אם נשדר מיליון סימבולים לשנייה על ערוץ תקשורת באפנון של נושא בודד אזי זמן שידור‬
‫סימבול יהיה מיקרו‪-‬שנייה‪ .‬במצב זה נצטרך להתמודד עם סנכרון בתדר גבוה ועם התאבכויות‬
‫ממסלולים שונים )‪.(multipath interference‬‬
‫אם אותם מיליון סימבולים לשנייה יחולקו לאלף תת‪-‬ערוצים אז זמן המחזור של כל סימבול יכול‬
‫להיות ארוך פי ‪ 1000‬ז"א מילישנייה אחת (במקום מיקרו‪-‬שנייה)‪ .‬אם נוסיף "מרווח ביטחון"‬
‫בערך של ‪ 1/8‬סימבול אשר יוכנס בתחילת שידור של כל סימבול‪ ,‬אזי נוכל להתגבר על בעיית‬
‫ההתאבכות‪ .‬זמן "מרווח הביטחון" יהיה ‪ 125‬מיקרו‪-‬שניות שמייצג הפרש מרבי של ‪37.5‬‬
‫קילומטר בין אות ישיר לאות מוחזר כהד מגוף כלשהו‪.‬‬

‫‪25‬‬

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Example of applications
Cable
ADSL and VDSL broadband access via POTS copper wiring.
Power line communication (PLC).
Multimedia over Coax Alliance (MoCA) home networking.
ITU-T G.hn, a standard which provides high-speed local area networking over existing home wiring (power lines,
phone lines and coaxial cables)
Wireless
The wireless LAN radio interfaces IEEE 802.11a, g, n and HIPERLAN/2.
The digital radio systems DAB/EUREKA 147, DAB+, Digital Radio Mondiale, HD Radio, T-DMB and ISDBTSB.
The terrestrial digital TV system DVB-T.
The terrestrial mobile TV systems DVB-H, T-DMB, ISDB-T and MediaFLO forward link.
The cellular communication systems Flash-OFDM
The mobile broadband 3GPP Long Term Evolution air interface named High Speed OFDM Packet Access
(HSOPA)
The Wireless MAN / Fixed broadband wireless access (BWA) standard IEEE 802.16 (or WiMAX).
The Mobile Broadband Wireless Access (MBWA) standards IEEE 802.20, IEEE 802.16e (Mobile WiMAX) and
WiBro.
The wireless Personal Area Network (PAN) Ultra wideband (UWB) IEEE 802.15.3a implementation suggested by
WiMedia Alliance.
26

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Transmitter
An OFDM carrier signal is the sum of a number of orthogonal sub-carriers, with baseband data on each sub-carrier
being independently modulated commonly using some type of quadrature amplitude modulation (QAM) or phaseshift keying (PSK). This composite baseband signal is typically used to modulate a main RF carrier.

s[n] is a serial stream of binary digits. By inverse multiplexing, these are first demultiplexed into N parallel
streams, and each one mapped to a (possibly complex) symbol stream using some modulation constellation
(QAM, PSK, etc.). Note that the constellations may be different, so some streams may carry a higher bit-rate than
others.
An inverse FFT is computed on each set of symbols, giving a set of complex time-domain samples. These
samples are then quadrature-mixed to passband in the standard way. The real and imaginary components are first
converted to the analogue domain using digital-to-analogue converters (DACs); the analogue signals are then
used to modulate cosine and sine waves at the carrier frequency, fc, respectively. These signals are then summed
to give the transmission signal, s(t).
27

28

‫)‪DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial‬‬
‫‪ DVB-T‬הינו תקן שתוקן על ידי איגוד ‪ DVB‬לשידורי טלוויזיה‬
‫קרקעיים‪ .‬השידורים הראשוניים נערכו בבריטניה בשנת ‪.1997‬‬
‫המערכת משדרת אות ספרתי מכווץ של שמע‪ ,‬וידאו ונתונים‬
‫נוספים בשיטת ‪ MPEG‬ובשימוש באפנון ‪.COFDM‬‬
‫תכונות בסיסיות‪:‬‬
‫‪ .1‬שלש אפשרויות לאפנון )‪(QPSK, 16QAM, 64QAM‬‬
‫‪ FEC (forward error correction) .2‬חמש אפשרויות לתיקון שגיאות המבוססות על קידוד‬
‫קונבולוציה וקידוד רייד סולומון ביחסים של ‪ 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8‬בהתאם לדרישות‬
‫המערכת‪.‬‬
‫‪ .3‬ארבע אפשרויות למרווחי ביטחון ‪.1/4 1/8 1/16 1/32‬‬
‫‪ .4‬רוחב פס של ערוץ שידור ‪ 7 ,6‬או ‪8MHz‬‬
‫‪ .5‬תדר תמונות ‪ 50‬או ‪ 60‬הרץ‪.‬‬

‫‪29‬‬

DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial)

30

31

32

:‫הסבר‬
Video – SD – MPEG – 4 PART 10 H.264
SD-Standard Definition

Audio .HE .AAC + V2 & Dolby Pulse
HE-High Efficincy
AAC-Advanced Audio Coding ‫סוג של קודק‬
Pulse -- Plus

MPEG 2 – TS
TS – Transport Stream

‫ מבוסס על‬Dolby Digital Plus
‫ שמאפשר‬AC-3 ‫מערכת קודקים של‬
‫ ותומך‬6.144 Mbit/s ‫שידור בקצב עד‬
‫ הוא אינו‬.13.1 ‫במספר ערוצים עד‬
.AC-3 ‫תואם אחורנית עם‬
‫ הוא פורמט לשידור תקן‬MPEG-2TS
‫) אשר מרובב עם‬4 ‫או‬1,2( MPEG
‫ שימושי כמידע זורם‬.‫מידע נוסף‬
‫ רשתות כולל‬,‫בטלוויזיה ספרתית‬
.‫אינטרנט‬

Three (3) SFN Network ‫סוג של טופולוגית המשדרים‬
SFN - Single Frequency Networks
33

34

:‫הסבר‬
EIT – based EPG & 7 day EPG
EIT – Event Information Table
EPG – Electronic Program Guide
HDMI – 1.3 output
HDMI - High-Definition Multimedia Interface

S/PDIF - Sony/Philips Digital Interconnect Format (more commonly

known as Sony Philips Digital InterFace)
‫ דרך מוליך אופטי או כבל‬,‫ מגדיר את השכבה הפיזית של חיבור מידע שמע בין התקנים שונים‬S/PDIF
.‫ עם שינויים קלים ודרישות זולות יותר מבחינת החומרה‬AES/EBU ‫ תקן זה מבוסס על תקן‬.‫קואקסילי‬
35

‫הסבר‪:‬‬
‫‪S/PDIF - more commonly known as Sony Philips Digital InterFace‬‬

‫‪BMC-biphase mark code‬‬

‫בתקן זה נעשה שימוש בקוד דו‪-‬מופעי )‪ (biphase‬המקודד מידע זורם בינארי‪ .‬כל ביט של‬
‫המידע הראשוני מייצג שתי רמות אשר יחד מייצגות ביט בודד‪ .‬כל כל רמה לוגית "‪ "1‬במבוא‬
‫מיוצגת על ידי שני ביטים שונים ‪ 10‬או ‪ .01‬כניסה לוגית ‪ 0‬מיוצגת על ידי שני ביטים זהים ‪00‬‬
‫או ‪ 11‬במוצא‪.‬‬
‫‪36‬‬

37

38

‫דוגמה – ממיר ‪APEX‬‬
‫תכונות‪:‬‬
‫• תומך ‪EPG‬‬
‫• רשימת ערוצים ועריכת תוכניות‬
‫• בקרת הורים‬
‫• טיימר לתחילת תוכנית‬
‫• בחירת שפת הכתוביות‬
‫• השהיית תיאום שפתיים (במילישניות)‬
‫• הגדרת מדיית ה‪(MP3, JPEG….) USB -‬‬
‫• קביעת זמני הקלטה על מדיית ה‪USB -‬‬
‫• ועוד‪.....‬‬

‫‪39‬‬

APEX ‫ממיר‬

40

APEX ‫ממיר‬

41

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪42‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪43‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪44‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪45‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪46‬‬

:‫הסבר‬
BER – Bit Error Rate
PV BER – Post VITARBI Bit Error Rate
NM – Noise Margin
MER – Modulation Error Rate
CSI – Channel Status Information
Cell – identify code of the transmitting operator
CFO – carrier Frequency offset
PWR index – signal level status
RU – Read Solomon Uncorrect, uncorrected errors.

47

‫סופ ללא פ סופית כי אין סוף ללימוד ולחומר‬

‫‪48‬‬

OFDM
)‫ שימוש בערוצי שידור אורתוגונליים שונים (בתדרי גל נושא‬
.‫להעברת המידע‬
LPF
cos( 2  f 1 t )

LPF
cos( 2  f 2 t )

cos( 2  f 2 t )

MULTIPLEX

DEMULTIPLEX

data

cos( 2  f 1 t )

data

LPF
cos( 2  f N t )

cos( 2  f N t )
49

‫תדרים אורתוגונליים‬
‫‪ ‬המשדר מקבל את המידע לשידור ומחלק את ערוץ השידור למספר‬
‫תדרים בלתי תלויים‪.‬‬

‫‪50‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪2‬‬

‫‪51‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪3‬‬
‫‪ ‬כך לא ניתן לחסום את כל המידע שעובר ממשתמש אחד לשני‬

‫‪52‬‬

‫שידור וידאו כף יד דיגיטאלי והתמודדות‬
‫מול בעיות ייחודיות – בשתי השיטות‬
‫‪ DVB-T ‬שידור וידאו למטרות נייחות‬
‫‪ DVB-H ‬שידור וידאו למטרות ניידות (כף יד)‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬

‫‪53‬‬

‫יש צורך לחסוך באנרגיה‬
‫סנכרון מעבר בין תחנות שידור‬
‫שימוש בדחיסה חזקה ‪ H264‬ולא ב ‪mpeg- 2‬‬
‫אפקט דופלר‬

Multi Path ‫בעיית‬
P at h 2

B uilding
D i r ect P at h

P at h 3

M ob i l e
R ecep t i on

B ase St at i on

54

Guard Interval Tg -"‫"שמירת מרחק‬
Tg

OFDM symbol(1/f0)

Tg
Copy signal
 By adding the Guard Interval (GI) Period, Inter symbol

interference (ISI) can be avoided, while keeping orthogonality

Tg OFDM symbol (1/f0)
Direct
Delayed
Sampling Period
55

‫השהיה ותזוזת תדר ב ‪. OFDM‬ו‪CDMA -‬‬
‫‪OFDM ‬‬
‫‪ ‬בעיית ‪ Multi-path‬נפתרת ע"י ‪GI‬‬
‫‪ ‬רגיש לשינויי תדרים שמירה על הפרדת תדרים‬
‫‪CDMA ‬‬
‫‪ ‬כמעט ואין השפעה על הקודים ב ‪Multi-path‬‬
‫‪ ‬אפקט דופלר לא משפיע מאחר ואין לו תלות בתדר‬

‫‪56‬‬

‫מיזוג שיטות הקידוד‬
‫‪ ‬ניתן לשלב בין שתי השיטות וכך כל תדר בקידוד ה ‪OFDM‬‬
‫יוכפל בקוד ה‪CDMA-‬‬
‫‪Multi-carrier code division multiple access (MC- ‬‬
‫)‪CDMA‬‬

‫‪57‬‬

‫סיכום‬
‫‪ ‬הוצגו שיטות קידוד שונות לשידור‪ CDMA :‬ו‪OFDM‬‬
‫‪ ‬לכל שיטה יש את הייחודיות שלה אך ניתן עדיין לשלבם ביחד‬
‫במספר אפליקציות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמד יישום של השיטות לצורך העברת וידאו דיגיטלי למערכות‬
‫ניידות בשתי השיטות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמדה החסינות של שתי השיטות לתופעות ה ‪,Multi Path‬‬
‫ואפקט דופלר‬

References 1
Faria, G.; Henriksson, J.A.; Stare, E.; Talmola, P., "DVB-H:
Digital Broadcast Services to Handheld Devices,"
Proceedings of the IEEE , vol.94, no.1, pp.194-209, Jan.
2006
2. Fire Tom Wada Professor, Information Engineering, Univ.
of the Ryukyus Chief Scientist at Magna Design Net, Inc
[email protected] http://www.ie.uryukyu.ac.jp/~wada/
1.

3. “Ofdm and cdma” Dr.S.Srikanth AU-KBC Research

Centre Anna University Chennai
59

References 2
4. http://en.wikipedia.org/wiki/Code_division_multipl

e_access
5. http://en.wikipedia.org/wiki/OFDM


Slide 24

‫שדורי טלוויזיה‬
‫ספרתיים קרקעיים‬

‫אינגר משה ‪4Z1PF‬‬
‫‪2009‬‬
‫ספטמבר‬
‫‪1‬‬

‫שדורי טלוויזיה ספרתיים קרקעיים – למה?‬
‫‪ ‬יציבות באיכות התמונה‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של הספקטרום יחסית לשידור האנלוגי (פי ‪ 4‬עד ‪)6‬‬
‫‪ ‬זול יותר יחסית לשידורי כבלים‪ ,‬שידורים אנלוגיים ושידורי לווינים‪.‬‬
‫‪ ‬פשוט וזול (ממיר ספרתי ואנטנה קטנה) לעומת קליטה מלווין‪.‬‬
‫‪ ‬יישומים חדשים אפשריים בשידורים הדיגיטלים בלבד‪:‬‬
‫‪ ‬אינטראקטיביות‬
‫‪HDTV ‬‬
‫‪ ‬טלוויזיה ניידת‬
‫‪ ‬לוח שידורים אלקטרוני‬

‫‪2‬‬

‫רשתות של תדר בודד‬
‫‪ ‬שידורי טלוויזיה ספרתיים עושים שימוש בשיטת ‪ COFDM‬שמאפשרת עבודה של רשת‬
‫משדרים על תדר בודד‪.‬‬
‫‪ ‬תדר בודד עבור כל המשדרים שמאפשרים כיסוי שטח גדול‪.‬‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של תדרי שידור – שימוש בתדרים חוזרים‬
‫‪ ‬מאפשר טופולוגיות רשת טובות יותר יחסית לשידור אנלוגי‪.‬‬
‫‪‬דרישות מ‪(Single Frequency Networks) SFN-‬‬
‫‪‬כל משדר חייב לשדר‬
‫‪‬על אותו התדר‬
‫‪‬באותו הזמן‬
‫‪‬באותו קצב שידור‬
‫‪ ‬כל המשדרים חייבים להיות מסונכרנים בתדר ובזמן (‪)GPS‬‬
‫‪ ‬בחירת זמן מרווח הביטחון יקבע את המרחק המרבי שבין שני משדרים‪.‬‬

‫‪3‬‬

‫מושגים‬
‫‪ ‬אות אנלוגי‬
‫‪ ‬אות ספרתי (דיגיטלי)‬
‫‪ ‬ביט ‪bite‬‬
‫‪ ‬בית ‪Byte‬‬
‫‪ ‬אות ספרתי מרובה רמות‬

‫‪4‬‬

Asynchronous Digital Subscriber Line

5

‫מה זה ‪? ADSL‬‬

‫( ‪.)Asynchronous Digital Subscriber Line‬‬

‫טכנולוגיית ‪ ADSL‬משתמשת ברוחב פס של ‪ 1.1MHz‬המחולק לשלושה נתחים באמצעות‬
‫מסננים‪ .‬הנתח האחד מ‪ 0KHz -‬עד ‪ ,4KHz‬משמש את ערוץ הטלפוניה‪ .‬הנתח השני מ‪-‬‬
‫‪ 20KHz‬עד ‪ 160KHz‬משמש עבור ה‪ upstream-‬והנתח הגדול ביותר –‪ 240 KHz‬עד‬
‫‪ ,1.1MHz‬משמש עבור ה‪.downstream -‬‬

‫‪6‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫על מנת לקבל ניחות מזערי ודיוק מרבי‪ ,‬ממוצע המתח על הקו צריך לשאוף לאפס וכך ניתן להשיג‬
‫את הקצב הנדרש‪ .‬כדי לעמוד בדרישות אלה‪ ,‬משתמשים בשיטת קידוד‬
‫‪ .)Quadrature Amplitude Modulation) QAM‬שיטה המקודדת קבוצות של שלוש סיביות‬
‫ומייצגת אותם בגל סינוס ברמת מתח ובתזוזת מופע‪.‬‬

‫‪7‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫האפנון השימושי הוא מסוג "ריבוי תדרים" ‪(Discrete Multiton) DMT‬‬
‫הערוץ היורד )‪ (downstream‬מחולק ל‪ 256 -‬תדרי נושא )‪ (tones‬כל אחד‬
‫ברוחב פס של ‪4KHz‬‬
‫הערוץ העולה )‪ (upstream‬מחולק ל‪ 32 -‬תת נושאים‪.‬‬
‫נושא ‪ 64‬מאופנן מידע קבוע המשמש לבקרת הרזולוציה של זמן הדגימה‬
‫במקלט‪.‬‬

‫‪8‬‬

9

Standard vs. High-definition
Standard vs. Highdefinition
Wondering what the difference
is between standard and high
definition? Standard definition
(SD) uses 625 lines of pixels
from top to bottom. High
definition (HD) uses up to 1125
lines. Not all of these lines are
visible on the screen, but
they're included as part of the
signal .

10

‫‪Standard vs. High-definition‬‬
‫)‪HDTV )high-definition television‬‬
‫)‪DTV )digital television‬‬

‫‪ DTV‬משודר בתחום ה‪ UHF -‬ברוחב פס של ‪ 8MHz‬כמו שידורי הטלוויזיה‬
‫האנלוגיים‪.‬‬
‫יתרונות ‪DTV‬‬
‫• תומך ברזולוציה גבוהה יותר‪.‬‬

‫• ניתן לשדר את התמונה בסריקה שלובה ‪ interlaced‬או סריקה מלאה‬
‫‪.progressive‬‬
‫• תחנת השידור יכולה לשדר על אותו ספקטרום מספר תוכניות שונות בו‪-‬‬
‫זמנית‪.‬‬
‫• ניתן להוסיף לשידור חומר אינטראקטיבי ו‪/‬או חומר אחר‪ ,‬כמו מידע‬
‫מהאינטרנט‪.‬‬
‫• תומך בשידורי ‪.HDTV‬‬
‫‪11‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫• קיימים ‪ 18‬תקנים לשידורי טלוויזיה דיגיטאלית‪.‬‬
‫• יחס ממדים ‪ 4:3‬באנלוגי‪ 16:9 ,‬בדיגיטלי‪.‬‬
‫• הרזולוציה הנמוכה ביותר היא כמו הרזולוציה של הטלוויזיה האנלוגית‬
‫‪ 576X720‬פיקסלים‪.‬‬
‫• הרזולוציה המרבית היא של ‪ 1080X1920 HDTV‬פיקסלים‪.‬‬
‫• מספר תמונות משודרות בשנייה מוגדרות על ידי האותיות "‪ "i‬עבור ‪interlaced‬‬
‫ו ‪ "p" -‬עבור ‪progressive‬‬

‫• ב – ‪ DTV‬מספר התמונות משתנה בין ‪ 60P‬ל‪20P -‬‬

‫‪12‬‬

‫‪HDTV‬‬

‫תקן ‪ "1080i" HDTV‬אומר שהרזולוציה היא ‪ 1080X1920‬פיקסלים‪ ,‬סריקה‬
‫שלובה‪ 60 ,‬תמונות בשנייה‪.‬‬
‫הערה‪ :‬הטבלה מתאימה לתקן האמריקאי‬
‫‪13‬‬

‫‪.‬‬

‫תקנים‬
‫‪MPEG-2‬‬
‫‪ DTV‬מקודד את המידע ב – ‪ .MPEG-2‬מקודד שימושי ברוב מכשירי ה‪.DVD -‬‬
‫מקודד זה מקטין את נפח המידע ביחס של ‪ .55:1‬הוא מעלים חלק גדול מהמידע‬
‫שעין האדם לא יכולה להבחין‪.‬‬
‫בתקן זה משדרים את השוני בין תמונה לתמונה בבלוקים של ‪ 16X16‬פיקסלים‪.‬‬
‫‪.‬‬
‫‪H.264 / MPEG-4‬‬
‫‪ H.264‬הוא תקן מתקדם לדחיסת וידאו‪ .‬התקן זהה לחלק ‪ 10‬של התקן ‪MPEG-‬‬
‫‪4‬של ‪ ISO‬וידוע גם בשם "קידוד וידאו מתקדם" – ‪AVC‬‬
‫‪ H.264/AVC‬מאופיין על ידי מספר תכונות חדשות המאפשרות לו לדחוס וידאו‬
‫ביעילות רבה יותר מאשר מקודדים אחרים‪.‬‬
‫ביצוע "פיצוי תנועה על סמך בלוק בגודל משתנה" עם בלוקים בגדלים ‪16X16‬ועד‬
‫‪ 4X4‬המאפשר חלוקה מדויקת של אזורים נעים‪ .‬חלוקה רבה מדי לתת‪-‬בלוקים‬
‫עלולה להוביל לשליחת מידע מיותר‪ ,‬שכן המקודד נדרש לציין מספר גדול יותר של‬
‫בלוקים‪ ,‬ולכן מתמקדים מקודדי ‪ H.264‬בבעיית הבחירה של החלוקה‬
‫האופטימאלית של בלוק ‪.16X16‬‬
‫‪14‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫לכול תחנת שידור מוקצה ערוץ שידור אחד‪.‬‬
‫ניתן לחלק את הערוץ לתת‪-‬ערוצים ‪sub-channels‬‬

‫כל ערוץ יכול לשדר ‪19.39 Mbps‬של מידע דיגיטלי‪.‬‬
‫תחנת השידור יכולה לחלק תעבורה זו במספר אפשרויות‪ ,‬לדוגמה‪:‬‬
‫ערוץ אחד של ‪19.39 Mbps‬‬
‫ארבעה תת‪-‬ערוצים של ‪4.85 Mbps‬‬

‫ניתן לשדר תוכניות באיכות נמוכה כמו חדשות‪ ,‬אך לאחד את הערוצים לאיכות‬
‫גבוהה יותר עבור תוכנית טבע כלשהי‪.‬‬
‫נערכים ניסויים לשדר מידע דיגיטלי ב‪ .1- 2Mbps -‬מידע זה יכול לכלול דפי‬
‫אינטרנט או מידע דיגיטלי אחר‪.‬‬

‫‪15‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫הבסיס לתקני ‪ HDTV‬הוא של ‪. (Advanced Television Standards Committee) ATSC‬עבור‬
‫‪ HDTV‬קיימים שני פורמטים‪ P720 :‬ו‪.i1080 -‬‬
‫מדובר בתקנים אמריקאים אשר משודרים ב‪ 60Hz -‬ואשר שניהם רחבי מסך (כלומר ביחס מסך‬
‫‪.)16:9‬‬
‫‪ P720‬הוא תקן פרוגרסיבי (כלומר‪ ,‬משודרות שורות ברצף) אשר כולל ‪ 720‬שורות של ‪1280‬‬
‫פיקסלים בכל שורה‪.‬‬
‫‪ i1080‬הוא תקן ‪( INTERLACED‬כלומר‪ ,‬משדר את כל השורות הזוגיות ואחריהן את השורות האי‬
‫זוגיות וחוזר חלילה) אשר כולל ‪ 1080‬שורות של ‪ 1920‬פיקסלים בכל אחת‪.‬‬
‫התקנים הללו יועדו לשוק האמריקאי‪ ,‬ולכן הוגדרו ב‪ 60Hz-‬בלבד‪ .‬לאחר מספר שנים‪ ,‬אירופה‬
‫התעוררה והגדירה גם לעצמה כמה תקנים‪:‬‬
‫‪ P576 - PAL PROGRESSIVE‬אשר משודר במסך רחב או רגיל (‪)4:3‬‬
‫‪ - P50720‬תקן זהה לתקן האמריקאי פרט לכך שהוא משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪( i501080‬לעתים מכונה גם ‪ - )i251080‬גם הוא תקן זהה לאמריקאי אך משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪16‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫‪HD READY‬‬
‫לגבי רזולוציה‪ ,‬המסך חייב לתמוך בלפחות ‪ 720‬שורות עבור מצב ‪.16:9‬‬
‫התנאים‪:‬‬
‫‪ .1‬כל סוג מסך או אלמנט תצוגה אשר יש לו ‪ 720‬שורות פיזיות (דיסקרטיות) במצב יחס רחב‪.‬‬
‫‪ .2‬על המסך לתמוך בכניסות ‪ HDTV‬דרך הכניסות הבאות‪:‬‬
‫‪ YPBPR‬אנלוגי‬
‫‪ DVI‬או ‪HDMI‬‬
‫‪ .3‬בכל הכניסות הללו‪ ,‬המסך חייב לתמוך בתקנים הבאים‪:‬‬
‫‪ 1280‬על ‪ 720‬פרוגרסיבי ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ 1920‬על ‪ 1080‬שזור ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ .4‬על חיבורי ה‪ DVI-‬וה‪ HDMI-‬לתמוך בהצפנת ‪.HDCP‬‬
‫‪17‬‬

18

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫הגדרה‪ :‬שני גלים נושאים‪ ,‬באותו התדר נמצאים ב‪ 90 -‬מעלות האחד ביחס לשני‬
‫(ניצבים)‪ .‬ניתן לראות זאת כשווה ערך‪ ,‬לגל נושא יחיד המאופנן מופע ואמפליטודה‪.‬‬

‫תמונת ווקטור‪-‬סקופ של אפנון‬
‫מידע הצבע במשדרי טלוויזיה‬

‫‪19‬‬

‫ אפנון ניצב‬QAM - Quadrature Amplitude Modulation
‫ כל סימבול‬16QAM -‫דוגמה ל‬
‫ ביטים‬4 ‫מיצג‬
I - In phase

Q – Quadrature

‫בתקשורת ספרתית נהוג לעבוד‬
QAM16 64 128 256 -‫ב‬

20

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫דוגמאות ל – ‪ 8QAM‬במבנה מעגלי ומלבני‬
‫הבחירה למבנה הרצוי נקבע על ידי השיקולים‪:‬‬
‫‪ .1‬ההספק הממוצע המשודר‬
‫‪ .2‬מורכבות מעגלי השידור והקליטה‬
‫‪ .3‬חסינות לרעש‬
‫‪BER (Bit Error Rate) .4‬‬
‫‪ .5‬התאבכות בין גלי הנושא השונים‪.‬‬

‫‪21‬‬

22

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫)‪ Orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM‬זהה עקרונית ל‪-‬‬
‫)‪ Coded OFDM (COFDM‬ול‪.Discrete multi-tone modulation (DMT) -‬‬
‫בכל המקרים מדובר על ריבוב בחלוקת תדר ‪frequency-division multiplexing‬‬
‫)‪ .(FDM‬מספר רב של תדרי תת נושא ניצבים‪ ,‬הקרובים זה לזה‪ ,‬נושאים את‬
‫המידע‪ .‬המידע מחולק למספר ערוצים מקבילים‪ ,‬כאשר כל ערוץ מאופנן על תדר‬
‫תת‪-‬נושא אחר‪.‬‬
‫האפנון יכול להיות כל אפנון שכיח כמו ‪ QAM‬או ‪ .PSK‬המידע המאופנן נשלח‬
‫בקצב נמוך אך בגלל המספר הרב של התתי‪-‬נושא זה שווה ערך לשידור‬
‫קונבנציונלי של אפנון נושא אחד באותו רוחב פס ובמהירות העברת מידע גבוהה‪.‬‬

‫‪23‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫מרווח ביטחון (שומר מרווח) ‪Guard interval‬‬
‫מטרת מרווח הביטחון הוא לשפר את חסינות ההשהיה בהתפשטות הגלים‪ ,‬הדהוד והחזרים‬
‫מגופים שונים כמו הר או בית‪ .‬נתונים ספרתיים מאוד רגישים לתופעות אלו ‪.‬‬
‫ב‪ COFDM -‬בתחילת כל סימבול קיים "מרווח ביטחון"‪ .‬כל עוד ה"הד" נופל בתחום מרווח זה‪.‬‬
‫הוא לא יהיה מושפע ביכולת המקלט לפענח את המידע הרצוי משום שהמידע יופיע אחרי זמן‬
‫"מרווח הביטחון"‬
‫ככול שמרווח הביטחון יהיה גדול יותר ניתן יהיה לטפל במרחק הדהוד גדול יותר‪ .‬אבל הגדלת‬
‫המרווח מוריד את נצילות ערוץ השידור‪ .‬לדוגמה בשידור ‪ DVB-T‬ארבע מרווחי ביטחון‬
‫שימושיים (ניתנים כשבר מזמן המחזור של הסימבול) ‪1/32 ; 1/16 ; 1/8 ; 1/4‬‬
‫‪ 1/32‬נותן הגנה מזערית אבל העברת מידע מהירה ביותר‪ 1/4 .‬מאפשר הגנה טובה ביותר‬
‫אבל נצילות ערוץ שידור נמוכה‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫דוגמה‪:‬‬
‫אם נשדר מיליון סימבולים לשנייה על ערוץ תקשורת באפנון של נושא בודד אזי זמן שידור‬
‫סימבול יהיה מיקרו‪-‬שנייה‪ .‬במצב זה נצטרך להתמודד עם סנכרון בתדר גבוה ועם התאבכויות‬
‫ממסלולים שונים )‪.(multipath interference‬‬
‫אם אותם מיליון סימבולים לשנייה יחולקו לאלף תת‪-‬ערוצים אז זמן המחזור של כל סימבול יכול‬
‫להיות ארוך פי ‪ 1000‬ז"א מילישנייה אחת (במקום מיקרו‪-‬שנייה)‪ .‬אם נוסיף "מרווח ביטחון"‬
‫בערך של ‪ 1/8‬סימבול אשר יוכנס בתחילת שידור של כל סימבול‪ ,‬אזי נוכל להתגבר על בעיית‬
‫ההתאבכות‪ .‬זמן "מרווח הביטחון" יהיה ‪ 125‬מיקרו‪-‬שניות שמייצג הפרש מרבי של ‪37.5‬‬
‫קילומטר בין אות ישיר לאות מוחזר כהד מגוף כלשהו‪.‬‬

‫‪25‬‬

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Example of applications
Cable
ADSL and VDSL broadband access via POTS copper wiring.
Power line communication (PLC).
Multimedia over Coax Alliance (MoCA) home networking.
ITU-T G.hn, a standard which provides high-speed local area networking over existing home wiring (power lines,
phone lines and coaxial cables)
Wireless
The wireless LAN radio interfaces IEEE 802.11a, g, n and HIPERLAN/2.
The digital radio systems DAB/EUREKA 147, DAB+, Digital Radio Mondiale, HD Radio, T-DMB and ISDBTSB.
The terrestrial digital TV system DVB-T.
The terrestrial mobile TV systems DVB-H, T-DMB, ISDB-T and MediaFLO forward link.
The cellular communication systems Flash-OFDM
The mobile broadband 3GPP Long Term Evolution air interface named High Speed OFDM Packet Access
(HSOPA)
The Wireless MAN / Fixed broadband wireless access (BWA) standard IEEE 802.16 (or WiMAX).
The Mobile Broadband Wireless Access (MBWA) standards IEEE 802.20, IEEE 802.16e (Mobile WiMAX) and
WiBro.
The wireless Personal Area Network (PAN) Ultra wideband (UWB) IEEE 802.15.3a implementation suggested by
WiMedia Alliance.
26

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Transmitter
An OFDM carrier signal is the sum of a number of orthogonal sub-carriers, with baseband data on each sub-carrier
being independently modulated commonly using some type of quadrature amplitude modulation (QAM) or phaseshift keying (PSK). This composite baseband signal is typically used to modulate a main RF carrier.

s[n] is a serial stream of binary digits. By inverse multiplexing, these are first demultiplexed into N parallel
streams, and each one mapped to a (possibly complex) symbol stream using some modulation constellation
(QAM, PSK, etc.). Note that the constellations may be different, so some streams may carry a higher bit-rate than
others.
An inverse FFT is computed on each set of symbols, giving a set of complex time-domain samples. These
samples are then quadrature-mixed to passband in the standard way. The real and imaginary components are first
converted to the analogue domain using digital-to-analogue converters (DACs); the analogue signals are then
used to modulate cosine and sine waves at the carrier frequency, fc, respectively. These signals are then summed
to give the transmission signal, s(t).
27

28

‫)‪DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial‬‬
‫‪ DVB-T‬הינו תקן שתוקן על ידי איגוד ‪ DVB‬לשידורי טלוויזיה‬
‫קרקעיים‪ .‬השידורים הראשוניים נערכו בבריטניה בשנת ‪.1997‬‬
‫המערכת משדרת אות ספרתי מכווץ של שמע‪ ,‬וידאו ונתונים‬
‫נוספים בשיטת ‪ MPEG‬ובשימוש באפנון ‪.COFDM‬‬
‫תכונות בסיסיות‪:‬‬
‫‪ .1‬שלש אפשרויות לאפנון )‪(QPSK, 16QAM, 64QAM‬‬
‫‪ FEC (forward error correction) .2‬חמש אפשרויות לתיקון שגיאות המבוססות על קידוד‬
‫קונבולוציה וקידוד רייד סולומון ביחסים של ‪ 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8‬בהתאם לדרישות‬
‫המערכת‪.‬‬
‫‪ .3‬ארבע אפשרויות למרווחי ביטחון ‪.1/4 1/8 1/16 1/32‬‬
‫‪ .4‬רוחב פס של ערוץ שידור ‪ 7 ,6‬או ‪8MHz‬‬
‫‪ .5‬תדר תמונות ‪ 50‬או ‪ 60‬הרץ‪.‬‬

‫‪29‬‬

DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial)

30

31

32

:‫הסבר‬
Video – SD – MPEG – 4 PART 10 H.264
SD-Standard Definition

Audio .HE .AAC + V2 & Dolby Pulse
HE-High Efficincy
AAC-Advanced Audio Coding ‫סוג של קודק‬
Pulse -- Plus

MPEG 2 – TS
TS – Transport Stream

‫ מבוסס על‬Dolby Digital Plus
‫ שמאפשר‬AC-3 ‫מערכת קודקים של‬
‫ ותומך‬6.144 Mbit/s ‫שידור בקצב עד‬
‫ הוא אינו‬.13.1 ‫במספר ערוצים עד‬
.AC-3 ‫תואם אחורנית עם‬
‫ הוא פורמט לשידור תקן‬MPEG-2TS
‫) אשר מרובב עם‬4 ‫או‬1,2( MPEG
‫ שימושי כמידע זורם‬.‫מידע נוסף‬
‫ רשתות כולל‬,‫בטלוויזיה ספרתית‬
.‫אינטרנט‬

Three (3) SFN Network ‫סוג של טופולוגית המשדרים‬
SFN - Single Frequency Networks
33

34

:‫הסבר‬
EIT – based EPG & 7 day EPG
EIT – Event Information Table
EPG – Electronic Program Guide
HDMI – 1.3 output
HDMI - High-Definition Multimedia Interface

S/PDIF - Sony/Philips Digital Interconnect Format (more commonly

known as Sony Philips Digital InterFace)
‫ דרך מוליך אופטי או כבל‬,‫ מגדיר את השכבה הפיזית של חיבור מידע שמע בין התקנים שונים‬S/PDIF
.‫ עם שינויים קלים ודרישות זולות יותר מבחינת החומרה‬AES/EBU ‫ תקן זה מבוסס על תקן‬.‫קואקסילי‬
35

‫הסבר‪:‬‬
‫‪S/PDIF - more commonly known as Sony Philips Digital InterFace‬‬

‫‪BMC-biphase mark code‬‬

‫בתקן זה נעשה שימוש בקוד דו‪-‬מופעי )‪ (biphase‬המקודד מידע זורם בינארי‪ .‬כל ביט של‬
‫המידע הראשוני מייצג שתי רמות אשר יחד מייצגות ביט בודד‪ .‬כל כל רמה לוגית "‪ "1‬במבוא‬
‫מיוצגת על ידי שני ביטים שונים ‪ 10‬או ‪ .01‬כניסה לוגית ‪ 0‬מיוצגת על ידי שני ביטים זהים ‪00‬‬
‫או ‪ 11‬במוצא‪.‬‬
‫‪36‬‬

37

38

‫דוגמה – ממיר ‪APEX‬‬
‫תכונות‪:‬‬
‫• תומך ‪EPG‬‬
‫• רשימת ערוצים ועריכת תוכניות‬
‫• בקרת הורים‬
‫• טיימר לתחילת תוכנית‬
‫• בחירת שפת הכתוביות‬
‫• השהיית תיאום שפתיים (במילישניות)‬
‫• הגדרת מדיית ה‪(MP3, JPEG….) USB -‬‬
‫• קביעת זמני הקלטה על מדיית ה‪USB -‬‬
‫• ועוד‪.....‬‬

‫‪39‬‬

APEX ‫ממיר‬

40

APEX ‫ממיר‬

41

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪42‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪43‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪44‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪45‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪46‬‬

:‫הסבר‬
BER – Bit Error Rate
PV BER – Post VITARBI Bit Error Rate
NM – Noise Margin
MER – Modulation Error Rate
CSI – Channel Status Information
Cell – identify code of the transmitting operator
CFO – carrier Frequency offset
PWR index – signal level status
RU – Read Solomon Uncorrect, uncorrected errors.

47

‫סופ ללא פ סופית כי אין סוף ללימוד ולחומר‬

‫‪48‬‬

OFDM
)‫ שימוש בערוצי שידור אורתוגונליים שונים (בתדרי גל נושא‬
.‫להעברת המידע‬
LPF
cos( 2  f 1 t )

LPF
cos( 2  f 2 t )

cos( 2  f 2 t )

MULTIPLEX

DEMULTIPLEX

data

cos( 2  f 1 t )

data

LPF
cos( 2  f N t )

cos( 2  f N t )
49

‫תדרים אורתוגונליים‬
‫‪ ‬המשדר מקבל את המידע לשידור ומחלק את ערוץ השידור למספר‬
‫תדרים בלתי תלויים‪.‬‬

‫‪50‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪2‬‬

‫‪51‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪3‬‬
‫‪ ‬כך לא ניתן לחסום את כל המידע שעובר ממשתמש אחד לשני‬

‫‪52‬‬

‫שידור וידאו כף יד דיגיטאלי והתמודדות‬
‫מול בעיות ייחודיות – בשתי השיטות‬
‫‪ DVB-T ‬שידור וידאו למטרות נייחות‬
‫‪ DVB-H ‬שידור וידאו למטרות ניידות (כף יד)‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬

‫‪53‬‬

‫יש צורך לחסוך באנרגיה‬
‫סנכרון מעבר בין תחנות שידור‬
‫שימוש בדחיסה חזקה ‪ H264‬ולא ב ‪mpeg- 2‬‬
‫אפקט דופלר‬

Multi Path ‫בעיית‬
P at h 2

B uilding
D i r ect P at h

P at h 3

M ob i l e
R ecep t i on

B ase St at i on

54

Guard Interval Tg -"‫"שמירת מרחק‬
Tg

OFDM symbol(1/f0)

Tg
Copy signal
 By adding the Guard Interval (GI) Period, Inter symbol

interference (ISI) can be avoided, while keeping orthogonality

Tg OFDM symbol (1/f0)
Direct
Delayed
Sampling Period
55

‫השהיה ותזוזת תדר ב ‪. OFDM‬ו‪CDMA -‬‬
‫‪OFDM ‬‬
‫‪ ‬בעיית ‪ Multi-path‬נפתרת ע"י ‪GI‬‬
‫‪ ‬רגיש לשינויי תדרים שמירה על הפרדת תדרים‬
‫‪CDMA ‬‬
‫‪ ‬כמעט ואין השפעה על הקודים ב ‪Multi-path‬‬
‫‪ ‬אפקט דופלר לא משפיע מאחר ואין לו תלות בתדר‬

‫‪56‬‬

‫מיזוג שיטות הקידוד‬
‫‪ ‬ניתן לשלב בין שתי השיטות וכך כל תדר בקידוד ה ‪OFDM‬‬
‫יוכפל בקוד ה‪CDMA-‬‬
‫‪Multi-carrier code division multiple access (MC- ‬‬
‫)‪CDMA‬‬

‫‪57‬‬

‫סיכום‬
‫‪ ‬הוצגו שיטות קידוד שונות לשידור‪ CDMA :‬ו‪OFDM‬‬
‫‪ ‬לכל שיטה יש את הייחודיות שלה אך ניתן עדיין לשלבם ביחד‬
‫במספר אפליקציות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמד יישום של השיטות לצורך העברת וידאו דיגיטלי למערכות‬
‫ניידות בשתי השיטות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמדה החסינות של שתי השיטות לתופעות ה ‪,Multi Path‬‬
‫ואפקט דופלר‬

References 1
Faria, G.; Henriksson, J.A.; Stare, E.; Talmola, P., "DVB-H:
Digital Broadcast Services to Handheld Devices,"
Proceedings of the IEEE , vol.94, no.1, pp.194-209, Jan.
2006
2. Fire Tom Wada Professor, Information Engineering, Univ.
of the Ryukyus Chief Scientist at Magna Design Net, Inc
[email protected] http://www.ie.uryukyu.ac.jp/~wada/
1.

3. “Ofdm and cdma” Dr.S.Srikanth AU-KBC Research

Centre Anna University Chennai
59

References 2
4. http://en.wikipedia.org/wiki/Code_division_multipl

e_access
5. http://en.wikipedia.org/wiki/OFDM


Slide 25

‫שדורי טלוויזיה‬
‫ספרתיים קרקעיים‬

‫אינגר משה ‪4Z1PF‬‬
‫‪2009‬‬
‫ספטמבר‬
‫‪1‬‬

‫שדורי טלוויזיה ספרתיים קרקעיים – למה?‬
‫‪ ‬יציבות באיכות התמונה‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של הספקטרום יחסית לשידור האנלוגי (פי ‪ 4‬עד ‪)6‬‬
‫‪ ‬זול יותר יחסית לשידורי כבלים‪ ,‬שידורים אנלוגיים ושידורי לווינים‪.‬‬
‫‪ ‬פשוט וזול (ממיר ספרתי ואנטנה קטנה) לעומת קליטה מלווין‪.‬‬
‫‪ ‬יישומים חדשים אפשריים בשידורים הדיגיטלים בלבד‪:‬‬
‫‪ ‬אינטראקטיביות‬
‫‪HDTV ‬‬
‫‪ ‬טלוויזיה ניידת‬
‫‪ ‬לוח שידורים אלקטרוני‬

‫‪2‬‬

‫רשתות של תדר בודד‬
‫‪ ‬שידורי טלוויזיה ספרתיים עושים שימוש בשיטת ‪ COFDM‬שמאפשרת עבודה של רשת‬
‫משדרים על תדר בודד‪.‬‬
‫‪ ‬תדר בודד עבור כל המשדרים שמאפשרים כיסוי שטח גדול‪.‬‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של תדרי שידור – שימוש בתדרים חוזרים‬
‫‪ ‬מאפשר טופולוגיות רשת טובות יותר יחסית לשידור אנלוגי‪.‬‬
‫‪‬דרישות מ‪(Single Frequency Networks) SFN-‬‬
‫‪‬כל משדר חייב לשדר‬
‫‪‬על אותו התדר‬
‫‪‬באותו הזמן‬
‫‪‬באותו קצב שידור‬
‫‪ ‬כל המשדרים חייבים להיות מסונכרנים בתדר ובזמן (‪)GPS‬‬
‫‪ ‬בחירת זמן מרווח הביטחון יקבע את המרחק המרבי שבין שני משדרים‪.‬‬

‫‪3‬‬

‫מושגים‬
‫‪ ‬אות אנלוגי‬
‫‪ ‬אות ספרתי (דיגיטלי)‬
‫‪ ‬ביט ‪bite‬‬
‫‪ ‬בית ‪Byte‬‬
‫‪ ‬אות ספרתי מרובה רמות‬

‫‪4‬‬

Asynchronous Digital Subscriber Line

5

‫מה זה ‪? ADSL‬‬

‫( ‪.)Asynchronous Digital Subscriber Line‬‬

‫טכנולוגיית ‪ ADSL‬משתמשת ברוחב פס של ‪ 1.1MHz‬המחולק לשלושה נתחים באמצעות‬
‫מסננים‪ .‬הנתח האחד מ‪ 0KHz -‬עד ‪ ,4KHz‬משמש את ערוץ הטלפוניה‪ .‬הנתח השני מ‪-‬‬
‫‪ 20KHz‬עד ‪ 160KHz‬משמש עבור ה‪ upstream-‬והנתח הגדול ביותר –‪ 240 KHz‬עד‬
‫‪ ,1.1MHz‬משמש עבור ה‪.downstream -‬‬

‫‪6‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫על מנת לקבל ניחות מזערי ודיוק מרבי‪ ,‬ממוצע המתח על הקו צריך לשאוף לאפס וכך ניתן להשיג‬
‫את הקצב הנדרש‪ .‬כדי לעמוד בדרישות אלה‪ ,‬משתמשים בשיטת קידוד‬
‫‪ .)Quadrature Amplitude Modulation) QAM‬שיטה המקודדת קבוצות של שלוש סיביות‬
‫ומייצגת אותם בגל סינוס ברמת מתח ובתזוזת מופע‪.‬‬

‫‪7‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫האפנון השימושי הוא מסוג "ריבוי תדרים" ‪(Discrete Multiton) DMT‬‬
‫הערוץ היורד )‪ (downstream‬מחולק ל‪ 256 -‬תדרי נושא )‪ (tones‬כל אחד‬
‫ברוחב פס של ‪4KHz‬‬
‫הערוץ העולה )‪ (upstream‬מחולק ל‪ 32 -‬תת נושאים‪.‬‬
‫נושא ‪ 64‬מאופנן מידע קבוע המשמש לבקרת הרזולוציה של זמן הדגימה‬
‫במקלט‪.‬‬

‫‪8‬‬

9

Standard vs. High-definition
Standard vs. Highdefinition
Wondering what the difference
is between standard and high
definition? Standard definition
(SD) uses 625 lines of pixels
from top to bottom. High
definition (HD) uses up to 1125
lines. Not all of these lines are
visible on the screen, but
they're included as part of the
signal .

10

‫‪Standard vs. High-definition‬‬
‫)‪HDTV )high-definition television‬‬
‫)‪DTV )digital television‬‬

‫‪ DTV‬משודר בתחום ה‪ UHF -‬ברוחב פס של ‪ 8MHz‬כמו שידורי הטלוויזיה‬
‫האנלוגיים‪.‬‬
‫יתרונות ‪DTV‬‬
‫• תומך ברזולוציה גבוהה יותר‪.‬‬

‫• ניתן לשדר את התמונה בסריקה שלובה ‪ interlaced‬או סריקה מלאה‬
‫‪.progressive‬‬
‫• תחנת השידור יכולה לשדר על אותו ספקטרום מספר תוכניות שונות בו‪-‬‬
‫זמנית‪.‬‬
‫• ניתן להוסיף לשידור חומר אינטראקטיבי ו‪/‬או חומר אחר‪ ,‬כמו מידע‬
‫מהאינטרנט‪.‬‬
‫• תומך בשידורי ‪.HDTV‬‬
‫‪11‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫• קיימים ‪ 18‬תקנים לשידורי טלוויזיה דיגיטאלית‪.‬‬
‫• יחס ממדים ‪ 4:3‬באנלוגי‪ 16:9 ,‬בדיגיטלי‪.‬‬
‫• הרזולוציה הנמוכה ביותר היא כמו הרזולוציה של הטלוויזיה האנלוגית‬
‫‪ 576X720‬פיקסלים‪.‬‬
‫• הרזולוציה המרבית היא של ‪ 1080X1920 HDTV‬פיקסלים‪.‬‬
‫• מספר תמונות משודרות בשנייה מוגדרות על ידי האותיות "‪ "i‬עבור ‪interlaced‬‬
‫ו ‪ "p" -‬עבור ‪progressive‬‬

‫• ב – ‪ DTV‬מספר התמונות משתנה בין ‪ 60P‬ל‪20P -‬‬

‫‪12‬‬

‫‪HDTV‬‬

‫תקן ‪ "1080i" HDTV‬אומר שהרזולוציה היא ‪ 1080X1920‬פיקסלים‪ ,‬סריקה‬
‫שלובה‪ 60 ,‬תמונות בשנייה‪.‬‬
‫הערה‪ :‬הטבלה מתאימה לתקן האמריקאי‬
‫‪13‬‬

‫‪.‬‬

‫תקנים‬
‫‪MPEG-2‬‬
‫‪ DTV‬מקודד את המידע ב – ‪ .MPEG-2‬מקודד שימושי ברוב מכשירי ה‪.DVD -‬‬
‫מקודד זה מקטין את נפח המידע ביחס של ‪ .55:1‬הוא מעלים חלק גדול מהמידע‬
‫שעין האדם לא יכולה להבחין‪.‬‬
‫בתקן זה משדרים את השוני בין תמונה לתמונה בבלוקים של ‪ 16X16‬פיקסלים‪.‬‬
‫‪.‬‬
‫‪H.264 / MPEG-4‬‬
‫‪ H.264‬הוא תקן מתקדם לדחיסת וידאו‪ .‬התקן זהה לחלק ‪ 10‬של התקן ‪MPEG-‬‬
‫‪4‬של ‪ ISO‬וידוע גם בשם "קידוד וידאו מתקדם" – ‪AVC‬‬
‫‪ H.264/AVC‬מאופיין על ידי מספר תכונות חדשות המאפשרות לו לדחוס וידאו‬
‫ביעילות רבה יותר מאשר מקודדים אחרים‪.‬‬
‫ביצוע "פיצוי תנועה על סמך בלוק בגודל משתנה" עם בלוקים בגדלים ‪16X16‬ועד‬
‫‪ 4X4‬המאפשר חלוקה מדויקת של אזורים נעים‪ .‬חלוקה רבה מדי לתת‪-‬בלוקים‬
‫עלולה להוביל לשליחת מידע מיותר‪ ,‬שכן המקודד נדרש לציין מספר גדול יותר של‬
‫בלוקים‪ ,‬ולכן מתמקדים מקודדי ‪ H.264‬בבעיית הבחירה של החלוקה‬
‫האופטימאלית של בלוק ‪.16X16‬‬
‫‪14‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫לכול תחנת שידור מוקצה ערוץ שידור אחד‪.‬‬
‫ניתן לחלק את הערוץ לתת‪-‬ערוצים ‪sub-channels‬‬

‫כל ערוץ יכול לשדר ‪19.39 Mbps‬של מידע דיגיטלי‪.‬‬
‫תחנת השידור יכולה לחלק תעבורה זו במספר אפשרויות‪ ,‬לדוגמה‪:‬‬
‫ערוץ אחד של ‪19.39 Mbps‬‬
‫ארבעה תת‪-‬ערוצים של ‪4.85 Mbps‬‬

‫ניתן לשדר תוכניות באיכות נמוכה כמו חדשות‪ ,‬אך לאחד את הערוצים לאיכות‬
‫גבוהה יותר עבור תוכנית טבע כלשהי‪.‬‬
‫נערכים ניסויים לשדר מידע דיגיטלי ב‪ .1- 2Mbps -‬מידע זה יכול לכלול דפי‬
‫אינטרנט או מידע דיגיטלי אחר‪.‬‬

‫‪15‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫הבסיס לתקני ‪ HDTV‬הוא של ‪. (Advanced Television Standards Committee) ATSC‬עבור‬
‫‪ HDTV‬קיימים שני פורמטים‪ P720 :‬ו‪.i1080 -‬‬
‫מדובר בתקנים אמריקאים אשר משודרים ב‪ 60Hz -‬ואשר שניהם רחבי מסך (כלומר ביחס מסך‬
‫‪.)16:9‬‬
‫‪ P720‬הוא תקן פרוגרסיבי (כלומר‪ ,‬משודרות שורות ברצף) אשר כולל ‪ 720‬שורות של ‪1280‬‬
‫פיקסלים בכל שורה‪.‬‬
‫‪ i1080‬הוא תקן ‪( INTERLACED‬כלומר‪ ,‬משדר את כל השורות הזוגיות ואחריהן את השורות האי‬
‫זוגיות וחוזר חלילה) אשר כולל ‪ 1080‬שורות של ‪ 1920‬פיקסלים בכל אחת‪.‬‬
‫התקנים הללו יועדו לשוק האמריקאי‪ ,‬ולכן הוגדרו ב‪ 60Hz-‬בלבד‪ .‬לאחר מספר שנים‪ ,‬אירופה‬
‫התעוררה והגדירה גם לעצמה כמה תקנים‪:‬‬
‫‪ P576 - PAL PROGRESSIVE‬אשר משודר במסך רחב או רגיל (‪)4:3‬‬
‫‪ - P50720‬תקן זהה לתקן האמריקאי פרט לכך שהוא משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪( i501080‬לעתים מכונה גם ‪ - )i251080‬גם הוא תקן זהה לאמריקאי אך משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪16‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫‪HD READY‬‬
‫לגבי רזולוציה‪ ,‬המסך חייב לתמוך בלפחות ‪ 720‬שורות עבור מצב ‪.16:9‬‬
‫התנאים‪:‬‬
‫‪ .1‬כל סוג מסך או אלמנט תצוגה אשר יש לו ‪ 720‬שורות פיזיות (דיסקרטיות) במצב יחס רחב‪.‬‬
‫‪ .2‬על המסך לתמוך בכניסות ‪ HDTV‬דרך הכניסות הבאות‪:‬‬
‫‪ YPBPR‬אנלוגי‬
‫‪ DVI‬או ‪HDMI‬‬
‫‪ .3‬בכל הכניסות הללו‪ ,‬המסך חייב לתמוך בתקנים הבאים‪:‬‬
‫‪ 1280‬על ‪ 720‬פרוגרסיבי ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ 1920‬על ‪ 1080‬שזור ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ .4‬על חיבורי ה‪ DVI-‬וה‪ HDMI-‬לתמוך בהצפנת ‪.HDCP‬‬
‫‪17‬‬

18

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫הגדרה‪ :‬שני גלים נושאים‪ ,‬באותו התדר נמצאים ב‪ 90 -‬מעלות האחד ביחס לשני‬
‫(ניצבים)‪ .‬ניתן לראות זאת כשווה ערך‪ ,‬לגל נושא יחיד המאופנן מופע ואמפליטודה‪.‬‬

‫תמונת ווקטור‪-‬סקופ של אפנון‬
‫מידע הצבע במשדרי טלוויזיה‬

‫‪19‬‬

‫ אפנון ניצב‬QAM - Quadrature Amplitude Modulation
‫ כל סימבול‬16QAM -‫דוגמה ל‬
‫ ביטים‬4 ‫מיצג‬
I - In phase

Q – Quadrature

‫בתקשורת ספרתית נהוג לעבוד‬
QAM16 64 128 256 -‫ב‬

20

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫דוגמאות ל – ‪ 8QAM‬במבנה מעגלי ומלבני‬
‫הבחירה למבנה הרצוי נקבע על ידי השיקולים‪:‬‬
‫‪ .1‬ההספק הממוצע המשודר‬
‫‪ .2‬מורכבות מעגלי השידור והקליטה‬
‫‪ .3‬חסינות לרעש‬
‫‪BER (Bit Error Rate) .4‬‬
‫‪ .5‬התאבכות בין גלי הנושא השונים‪.‬‬

‫‪21‬‬

22

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫)‪ Orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM‬זהה עקרונית ל‪-‬‬
‫)‪ Coded OFDM (COFDM‬ול‪.Discrete multi-tone modulation (DMT) -‬‬
‫בכל המקרים מדובר על ריבוב בחלוקת תדר ‪frequency-division multiplexing‬‬
‫)‪ .(FDM‬מספר רב של תדרי תת נושא ניצבים‪ ,‬הקרובים זה לזה‪ ,‬נושאים את‬
‫המידע‪ .‬המידע מחולק למספר ערוצים מקבילים‪ ,‬כאשר כל ערוץ מאופנן על תדר‬
‫תת‪-‬נושא אחר‪.‬‬
‫האפנון יכול להיות כל אפנון שכיח כמו ‪ QAM‬או ‪ .PSK‬המידע המאופנן נשלח‬
‫בקצב נמוך אך בגלל המספר הרב של התתי‪-‬נושא זה שווה ערך לשידור‬
‫קונבנציונלי של אפנון נושא אחד באותו רוחב פס ובמהירות העברת מידע גבוהה‪.‬‬

‫‪23‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫מרווח ביטחון (שומר מרווח) ‪Guard interval‬‬
‫מטרת מרווח הביטחון הוא לשפר את חסינות ההשהיה בהתפשטות הגלים‪ ,‬הדהוד והחזרים‬
‫מגופים שונים כמו הר או בית‪ .‬נתונים ספרתיים מאוד רגישים לתופעות אלו ‪.‬‬
‫ב‪ COFDM -‬בתחילת כל סימבול קיים "מרווח ביטחון"‪ .‬כל עוד ה"הד" נופל בתחום מרווח זה‪.‬‬
‫הוא לא יהיה מושפע ביכולת המקלט לפענח את המידע הרצוי משום שהמידע יופיע אחרי זמן‬
‫"מרווח הביטחון"‬
‫ככול שמרווח הביטחון יהיה גדול יותר ניתן יהיה לטפל במרחק הדהוד גדול יותר‪ .‬אבל הגדלת‬
‫המרווח מוריד את נצילות ערוץ השידור‪ .‬לדוגמה בשידור ‪ DVB-T‬ארבע מרווחי ביטחון‬
‫שימושיים (ניתנים כשבר מזמן המחזור של הסימבול) ‪1/32 ; 1/16 ; 1/8 ; 1/4‬‬
‫‪ 1/32‬נותן הגנה מזערית אבל העברת מידע מהירה ביותר‪ 1/4 .‬מאפשר הגנה טובה ביותר‬
‫אבל נצילות ערוץ שידור נמוכה‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫דוגמה‪:‬‬
‫אם נשדר מיליון סימבולים לשנייה על ערוץ תקשורת באפנון של נושא בודד אזי זמן שידור‬
‫סימבול יהיה מיקרו‪-‬שנייה‪ .‬במצב זה נצטרך להתמודד עם סנכרון בתדר גבוה ועם התאבכויות‬
‫ממסלולים שונים )‪.(multipath interference‬‬
‫אם אותם מיליון סימבולים לשנייה יחולקו לאלף תת‪-‬ערוצים אז זמן המחזור של כל סימבול יכול‬
‫להיות ארוך פי ‪ 1000‬ז"א מילישנייה אחת (במקום מיקרו‪-‬שנייה)‪ .‬אם נוסיף "מרווח ביטחון"‬
‫בערך של ‪ 1/8‬סימבול אשר יוכנס בתחילת שידור של כל סימבול‪ ,‬אזי נוכל להתגבר על בעיית‬
‫ההתאבכות‪ .‬זמן "מרווח הביטחון" יהיה ‪ 125‬מיקרו‪-‬שניות שמייצג הפרש מרבי של ‪37.5‬‬
‫קילומטר בין אות ישיר לאות מוחזר כהד מגוף כלשהו‪.‬‬

‫‪25‬‬

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Example of applications
Cable
ADSL and VDSL broadband access via POTS copper wiring.
Power line communication (PLC).
Multimedia over Coax Alliance (MoCA) home networking.
ITU-T G.hn, a standard which provides high-speed local area networking over existing home wiring (power lines,
phone lines and coaxial cables)
Wireless
The wireless LAN radio interfaces IEEE 802.11a, g, n and HIPERLAN/2.
The digital radio systems DAB/EUREKA 147, DAB+, Digital Radio Mondiale, HD Radio, T-DMB and ISDBTSB.
The terrestrial digital TV system DVB-T.
The terrestrial mobile TV systems DVB-H, T-DMB, ISDB-T and MediaFLO forward link.
The cellular communication systems Flash-OFDM
The mobile broadband 3GPP Long Term Evolution air interface named High Speed OFDM Packet Access
(HSOPA)
The Wireless MAN / Fixed broadband wireless access (BWA) standard IEEE 802.16 (or WiMAX).
The Mobile Broadband Wireless Access (MBWA) standards IEEE 802.20, IEEE 802.16e (Mobile WiMAX) and
WiBro.
The wireless Personal Area Network (PAN) Ultra wideband (UWB) IEEE 802.15.3a implementation suggested by
WiMedia Alliance.
26

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Transmitter
An OFDM carrier signal is the sum of a number of orthogonal sub-carriers, with baseband data on each sub-carrier
being independently modulated commonly using some type of quadrature amplitude modulation (QAM) or phaseshift keying (PSK). This composite baseband signal is typically used to modulate a main RF carrier.

s[n] is a serial stream of binary digits. By inverse multiplexing, these are first demultiplexed into N parallel
streams, and each one mapped to a (possibly complex) symbol stream using some modulation constellation
(QAM, PSK, etc.). Note that the constellations may be different, so some streams may carry a higher bit-rate than
others.
An inverse FFT is computed on each set of symbols, giving a set of complex time-domain samples. These
samples are then quadrature-mixed to passband in the standard way. The real and imaginary components are first
converted to the analogue domain using digital-to-analogue converters (DACs); the analogue signals are then
used to modulate cosine and sine waves at the carrier frequency, fc, respectively. These signals are then summed
to give the transmission signal, s(t).
27

28

‫)‪DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial‬‬
‫‪ DVB-T‬הינו תקן שתוקן על ידי איגוד ‪ DVB‬לשידורי טלוויזיה‬
‫קרקעיים‪ .‬השידורים הראשוניים נערכו בבריטניה בשנת ‪.1997‬‬
‫המערכת משדרת אות ספרתי מכווץ של שמע‪ ,‬וידאו ונתונים‬
‫נוספים בשיטת ‪ MPEG‬ובשימוש באפנון ‪.COFDM‬‬
‫תכונות בסיסיות‪:‬‬
‫‪ .1‬שלש אפשרויות לאפנון )‪(QPSK, 16QAM, 64QAM‬‬
‫‪ FEC (forward error correction) .2‬חמש אפשרויות לתיקון שגיאות המבוססות על קידוד‬
‫קונבולוציה וקידוד רייד סולומון ביחסים של ‪ 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8‬בהתאם לדרישות‬
‫המערכת‪.‬‬
‫‪ .3‬ארבע אפשרויות למרווחי ביטחון ‪.1/4 1/8 1/16 1/32‬‬
‫‪ .4‬רוחב פס של ערוץ שידור ‪ 7 ,6‬או ‪8MHz‬‬
‫‪ .5‬תדר תמונות ‪ 50‬או ‪ 60‬הרץ‪.‬‬

‫‪29‬‬

DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial)

30

31

32

:‫הסבר‬
Video – SD – MPEG – 4 PART 10 H.264
SD-Standard Definition

Audio .HE .AAC + V2 & Dolby Pulse
HE-High Efficincy
AAC-Advanced Audio Coding ‫סוג של קודק‬
Pulse -- Plus

MPEG 2 – TS
TS – Transport Stream

‫ מבוסס על‬Dolby Digital Plus
‫ שמאפשר‬AC-3 ‫מערכת קודקים של‬
‫ ותומך‬6.144 Mbit/s ‫שידור בקצב עד‬
‫ הוא אינו‬.13.1 ‫במספר ערוצים עד‬
.AC-3 ‫תואם אחורנית עם‬
‫ הוא פורמט לשידור תקן‬MPEG-2TS
‫) אשר מרובב עם‬4 ‫או‬1,2( MPEG
‫ שימושי כמידע זורם‬.‫מידע נוסף‬
‫ רשתות כולל‬,‫בטלוויזיה ספרתית‬
.‫אינטרנט‬

Three (3) SFN Network ‫סוג של טופולוגית המשדרים‬
SFN - Single Frequency Networks
33

34

:‫הסבר‬
EIT – based EPG & 7 day EPG
EIT – Event Information Table
EPG – Electronic Program Guide
HDMI – 1.3 output
HDMI - High-Definition Multimedia Interface

S/PDIF - Sony/Philips Digital Interconnect Format (more commonly

known as Sony Philips Digital InterFace)
‫ דרך מוליך אופטי או כבל‬,‫ מגדיר את השכבה הפיזית של חיבור מידע שמע בין התקנים שונים‬S/PDIF
.‫ עם שינויים קלים ודרישות זולות יותר מבחינת החומרה‬AES/EBU ‫ תקן זה מבוסס על תקן‬.‫קואקסילי‬
35

‫הסבר‪:‬‬
‫‪S/PDIF - more commonly known as Sony Philips Digital InterFace‬‬

‫‪BMC-biphase mark code‬‬

‫בתקן זה נעשה שימוש בקוד דו‪-‬מופעי )‪ (biphase‬המקודד מידע זורם בינארי‪ .‬כל ביט של‬
‫המידע הראשוני מייצג שתי רמות אשר יחד מייצגות ביט בודד‪ .‬כל כל רמה לוגית "‪ "1‬במבוא‬
‫מיוצגת על ידי שני ביטים שונים ‪ 10‬או ‪ .01‬כניסה לוגית ‪ 0‬מיוצגת על ידי שני ביטים זהים ‪00‬‬
‫או ‪ 11‬במוצא‪.‬‬
‫‪36‬‬

37

38

‫דוגמה – ממיר ‪APEX‬‬
‫תכונות‪:‬‬
‫• תומך ‪EPG‬‬
‫• רשימת ערוצים ועריכת תוכניות‬
‫• בקרת הורים‬
‫• טיימר לתחילת תוכנית‬
‫• בחירת שפת הכתוביות‬
‫• השהיית תיאום שפתיים (במילישניות)‬
‫• הגדרת מדיית ה‪(MP3, JPEG….) USB -‬‬
‫• קביעת זמני הקלטה על מדיית ה‪USB -‬‬
‫• ועוד‪.....‬‬

‫‪39‬‬

APEX ‫ממיר‬

40

APEX ‫ממיר‬

41

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪42‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪43‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪44‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪45‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪46‬‬

:‫הסבר‬
BER – Bit Error Rate
PV BER – Post VITARBI Bit Error Rate
NM – Noise Margin
MER – Modulation Error Rate
CSI – Channel Status Information
Cell – identify code of the transmitting operator
CFO – carrier Frequency offset
PWR index – signal level status
RU – Read Solomon Uncorrect, uncorrected errors.

47

‫סופ ללא פ סופית כי אין סוף ללימוד ולחומר‬

‫‪48‬‬

OFDM
)‫ שימוש בערוצי שידור אורתוגונליים שונים (בתדרי גל נושא‬
.‫להעברת המידע‬
LPF
cos( 2  f 1 t )

LPF
cos( 2  f 2 t )

cos( 2  f 2 t )

MULTIPLEX

DEMULTIPLEX

data

cos( 2  f 1 t )

data

LPF
cos( 2  f N t )

cos( 2  f N t )
49

‫תדרים אורתוגונליים‬
‫‪ ‬המשדר מקבל את המידע לשידור ומחלק את ערוץ השידור למספר‬
‫תדרים בלתי תלויים‪.‬‬

‫‪50‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪2‬‬

‫‪51‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪3‬‬
‫‪ ‬כך לא ניתן לחסום את כל המידע שעובר ממשתמש אחד לשני‬

‫‪52‬‬

‫שידור וידאו כף יד דיגיטאלי והתמודדות‬
‫מול בעיות ייחודיות – בשתי השיטות‬
‫‪ DVB-T ‬שידור וידאו למטרות נייחות‬
‫‪ DVB-H ‬שידור וידאו למטרות ניידות (כף יד)‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬

‫‪53‬‬

‫יש צורך לחסוך באנרגיה‬
‫סנכרון מעבר בין תחנות שידור‬
‫שימוש בדחיסה חזקה ‪ H264‬ולא ב ‪mpeg- 2‬‬
‫אפקט דופלר‬

Multi Path ‫בעיית‬
P at h 2

B uilding
D i r ect P at h

P at h 3

M ob i l e
R ecep t i on

B ase St at i on

54

Guard Interval Tg -"‫"שמירת מרחק‬
Tg

OFDM symbol(1/f0)

Tg
Copy signal
 By adding the Guard Interval (GI) Period, Inter symbol

interference (ISI) can be avoided, while keeping orthogonality

Tg OFDM symbol (1/f0)
Direct
Delayed
Sampling Period
55

‫השהיה ותזוזת תדר ב ‪. OFDM‬ו‪CDMA -‬‬
‫‪OFDM ‬‬
‫‪ ‬בעיית ‪ Multi-path‬נפתרת ע"י ‪GI‬‬
‫‪ ‬רגיש לשינויי תדרים שמירה על הפרדת תדרים‬
‫‪CDMA ‬‬
‫‪ ‬כמעט ואין השפעה על הקודים ב ‪Multi-path‬‬
‫‪ ‬אפקט דופלר לא משפיע מאחר ואין לו תלות בתדר‬

‫‪56‬‬

‫מיזוג שיטות הקידוד‬
‫‪ ‬ניתן לשלב בין שתי השיטות וכך כל תדר בקידוד ה ‪OFDM‬‬
‫יוכפל בקוד ה‪CDMA-‬‬
‫‪Multi-carrier code division multiple access (MC- ‬‬
‫)‪CDMA‬‬

‫‪57‬‬

‫סיכום‬
‫‪ ‬הוצגו שיטות קידוד שונות לשידור‪ CDMA :‬ו‪OFDM‬‬
‫‪ ‬לכל שיטה יש את הייחודיות שלה אך ניתן עדיין לשלבם ביחד‬
‫במספר אפליקציות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמד יישום של השיטות לצורך העברת וידאו דיגיטלי למערכות‬
‫ניידות בשתי השיטות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמדה החסינות של שתי השיטות לתופעות ה ‪,Multi Path‬‬
‫ואפקט דופלר‬

References 1
Faria, G.; Henriksson, J.A.; Stare, E.; Talmola, P., "DVB-H:
Digital Broadcast Services to Handheld Devices,"
Proceedings of the IEEE , vol.94, no.1, pp.194-209, Jan.
2006
2. Fire Tom Wada Professor, Information Engineering, Univ.
of the Ryukyus Chief Scientist at Magna Design Net, Inc
[email protected] http://www.ie.uryukyu.ac.jp/~wada/
1.

3. “Ofdm and cdma” Dr.S.Srikanth AU-KBC Research

Centre Anna University Chennai
59

References 2
4. http://en.wikipedia.org/wiki/Code_division_multipl

e_access
5. http://en.wikipedia.org/wiki/OFDM


Slide 26

‫שדורי טלוויזיה‬
‫ספרתיים קרקעיים‬

‫אינגר משה ‪4Z1PF‬‬
‫‪2009‬‬
‫ספטמבר‬
‫‪1‬‬

‫שדורי טלוויזיה ספרתיים קרקעיים – למה?‬
‫‪ ‬יציבות באיכות התמונה‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של הספקטרום יחסית לשידור האנלוגי (פי ‪ 4‬עד ‪)6‬‬
‫‪ ‬זול יותר יחסית לשידורי כבלים‪ ,‬שידורים אנלוגיים ושידורי לווינים‪.‬‬
‫‪ ‬פשוט וזול (ממיר ספרתי ואנטנה קטנה) לעומת קליטה מלווין‪.‬‬
‫‪ ‬יישומים חדשים אפשריים בשידורים הדיגיטלים בלבד‪:‬‬
‫‪ ‬אינטראקטיביות‬
‫‪HDTV ‬‬
‫‪ ‬טלוויזיה ניידת‬
‫‪ ‬לוח שידורים אלקטרוני‬

‫‪2‬‬

‫רשתות של תדר בודד‬
‫‪ ‬שידורי טלוויזיה ספרתיים עושים שימוש בשיטת ‪ COFDM‬שמאפשרת עבודה של רשת‬
‫משדרים על תדר בודד‪.‬‬
‫‪ ‬תדר בודד עבור כל המשדרים שמאפשרים כיסוי שטח גדול‪.‬‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של תדרי שידור – שימוש בתדרים חוזרים‬
‫‪ ‬מאפשר טופולוגיות רשת טובות יותר יחסית לשידור אנלוגי‪.‬‬
‫‪‬דרישות מ‪(Single Frequency Networks) SFN-‬‬
‫‪‬כל משדר חייב לשדר‬
‫‪‬על אותו התדר‬
‫‪‬באותו הזמן‬
‫‪‬באותו קצב שידור‬
‫‪ ‬כל המשדרים חייבים להיות מסונכרנים בתדר ובזמן (‪)GPS‬‬
‫‪ ‬בחירת זמן מרווח הביטחון יקבע את המרחק המרבי שבין שני משדרים‪.‬‬

‫‪3‬‬

‫מושגים‬
‫‪ ‬אות אנלוגי‬
‫‪ ‬אות ספרתי (דיגיטלי)‬
‫‪ ‬ביט ‪bite‬‬
‫‪ ‬בית ‪Byte‬‬
‫‪ ‬אות ספרתי מרובה רמות‬

‫‪4‬‬

Asynchronous Digital Subscriber Line

5

‫מה זה ‪? ADSL‬‬

‫( ‪.)Asynchronous Digital Subscriber Line‬‬

‫טכנולוגיית ‪ ADSL‬משתמשת ברוחב פס של ‪ 1.1MHz‬המחולק לשלושה נתחים באמצעות‬
‫מסננים‪ .‬הנתח האחד מ‪ 0KHz -‬עד ‪ ,4KHz‬משמש את ערוץ הטלפוניה‪ .‬הנתח השני מ‪-‬‬
‫‪ 20KHz‬עד ‪ 160KHz‬משמש עבור ה‪ upstream-‬והנתח הגדול ביותר –‪ 240 KHz‬עד‬
‫‪ ,1.1MHz‬משמש עבור ה‪.downstream -‬‬

‫‪6‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫על מנת לקבל ניחות מזערי ודיוק מרבי‪ ,‬ממוצע המתח על הקו צריך לשאוף לאפס וכך ניתן להשיג‬
‫את הקצב הנדרש‪ .‬כדי לעמוד בדרישות אלה‪ ,‬משתמשים בשיטת קידוד‬
‫‪ .)Quadrature Amplitude Modulation) QAM‬שיטה המקודדת קבוצות של שלוש סיביות‬
‫ומייצגת אותם בגל סינוס ברמת מתח ובתזוזת מופע‪.‬‬

‫‪7‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫האפנון השימושי הוא מסוג "ריבוי תדרים" ‪(Discrete Multiton) DMT‬‬
‫הערוץ היורד )‪ (downstream‬מחולק ל‪ 256 -‬תדרי נושא )‪ (tones‬כל אחד‬
‫ברוחב פס של ‪4KHz‬‬
‫הערוץ העולה )‪ (upstream‬מחולק ל‪ 32 -‬תת נושאים‪.‬‬
‫נושא ‪ 64‬מאופנן מידע קבוע המשמש לבקרת הרזולוציה של זמן הדגימה‬
‫במקלט‪.‬‬

‫‪8‬‬

9

Standard vs. High-definition
Standard vs. Highdefinition
Wondering what the difference
is between standard and high
definition? Standard definition
(SD) uses 625 lines of pixels
from top to bottom. High
definition (HD) uses up to 1125
lines. Not all of these lines are
visible on the screen, but
they're included as part of the
signal .

10

‫‪Standard vs. High-definition‬‬
‫)‪HDTV )high-definition television‬‬
‫)‪DTV )digital television‬‬

‫‪ DTV‬משודר בתחום ה‪ UHF -‬ברוחב פס של ‪ 8MHz‬כמו שידורי הטלוויזיה‬
‫האנלוגיים‪.‬‬
‫יתרונות ‪DTV‬‬
‫• תומך ברזולוציה גבוהה יותר‪.‬‬

‫• ניתן לשדר את התמונה בסריקה שלובה ‪ interlaced‬או סריקה מלאה‬
‫‪.progressive‬‬
‫• תחנת השידור יכולה לשדר על אותו ספקטרום מספר תוכניות שונות בו‪-‬‬
‫זמנית‪.‬‬
‫• ניתן להוסיף לשידור חומר אינטראקטיבי ו‪/‬או חומר אחר‪ ,‬כמו מידע‬
‫מהאינטרנט‪.‬‬
‫• תומך בשידורי ‪.HDTV‬‬
‫‪11‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫• קיימים ‪ 18‬תקנים לשידורי טלוויזיה דיגיטאלית‪.‬‬
‫• יחס ממדים ‪ 4:3‬באנלוגי‪ 16:9 ,‬בדיגיטלי‪.‬‬
‫• הרזולוציה הנמוכה ביותר היא כמו הרזולוציה של הטלוויזיה האנלוגית‬
‫‪ 576X720‬פיקסלים‪.‬‬
‫• הרזולוציה המרבית היא של ‪ 1080X1920 HDTV‬פיקסלים‪.‬‬
‫• מספר תמונות משודרות בשנייה מוגדרות על ידי האותיות "‪ "i‬עבור ‪interlaced‬‬
‫ו ‪ "p" -‬עבור ‪progressive‬‬

‫• ב – ‪ DTV‬מספר התמונות משתנה בין ‪ 60P‬ל‪20P -‬‬

‫‪12‬‬

‫‪HDTV‬‬

‫תקן ‪ "1080i" HDTV‬אומר שהרזולוציה היא ‪ 1080X1920‬פיקסלים‪ ,‬סריקה‬
‫שלובה‪ 60 ,‬תמונות בשנייה‪.‬‬
‫הערה‪ :‬הטבלה מתאימה לתקן האמריקאי‬
‫‪13‬‬

‫‪.‬‬

‫תקנים‬
‫‪MPEG-2‬‬
‫‪ DTV‬מקודד את המידע ב – ‪ .MPEG-2‬מקודד שימושי ברוב מכשירי ה‪.DVD -‬‬
‫מקודד זה מקטין את נפח המידע ביחס של ‪ .55:1‬הוא מעלים חלק גדול מהמידע‬
‫שעין האדם לא יכולה להבחין‪.‬‬
‫בתקן זה משדרים את השוני בין תמונה לתמונה בבלוקים של ‪ 16X16‬פיקסלים‪.‬‬
‫‪.‬‬
‫‪H.264 / MPEG-4‬‬
‫‪ H.264‬הוא תקן מתקדם לדחיסת וידאו‪ .‬התקן זהה לחלק ‪ 10‬של התקן ‪MPEG-‬‬
‫‪4‬של ‪ ISO‬וידוע גם בשם "קידוד וידאו מתקדם" – ‪AVC‬‬
‫‪ H.264/AVC‬מאופיין על ידי מספר תכונות חדשות המאפשרות לו לדחוס וידאו‬
‫ביעילות רבה יותר מאשר מקודדים אחרים‪.‬‬
‫ביצוע "פיצוי תנועה על סמך בלוק בגודל משתנה" עם בלוקים בגדלים ‪16X16‬ועד‬
‫‪ 4X4‬המאפשר חלוקה מדויקת של אזורים נעים‪ .‬חלוקה רבה מדי לתת‪-‬בלוקים‬
‫עלולה להוביל לשליחת מידע מיותר‪ ,‬שכן המקודד נדרש לציין מספר גדול יותר של‬
‫בלוקים‪ ,‬ולכן מתמקדים מקודדי ‪ H.264‬בבעיית הבחירה של החלוקה‬
‫האופטימאלית של בלוק ‪.16X16‬‬
‫‪14‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫לכול תחנת שידור מוקצה ערוץ שידור אחד‪.‬‬
‫ניתן לחלק את הערוץ לתת‪-‬ערוצים ‪sub-channels‬‬

‫כל ערוץ יכול לשדר ‪19.39 Mbps‬של מידע דיגיטלי‪.‬‬
‫תחנת השידור יכולה לחלק תעבורה זו במספר אפשרויות‪ ,‬לדוגמה‪:‬‬
‫ערוץ אחד של ‪19.39 Mbps‬‬
‫ארבעה תת‪-‬ערוצים של ‪4.85 Mbps‬‬

‫ניתן לשדר תוכניות באיכות נמוכה כמו חדשות‪ ,‬אך לאחד את הערוצים לאיכות‬
‫גבוהה יותר עבור תוכנית טבע כלשהי‪.‬‬
‫נערכים ניסויים לשדר מידע דיגיטלי ב‪ .1- 2Mbps -‬מידע זה יכול לכלול דפי‬
‫אינטרנט או מידע דיגיטלי אחר‪.‬‬

‫‪15‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫הבסיס לתקני ‪ HDTV‬הוא של ‪. (Advanced Television Standards Committee) ATSC‬עבור‬
‫‪ HDTV‬קיימים שני פורמטים‪ P720 :‬ו‪.i1080 -‬‬
‫מדובר בתקנים אמריקאים אשר משודרים ב‪ 60Hz -‬ואשר שניהם רחבי מסך (כלומר ביחס מסך‬
‫‪.)16:9‬‬
‫‪ P720‬הוא תקן פרוגרסיבי (כלומר‪ ,‬משודרות שורות ברצף) אשר כולל ‪ 720‬שורות של ‪1280‬‬
‫פיקסלים בכל שורה‪.‬‬
‫‪ i1080‬הוא תקן ‪( INTERLACED‬כלומר‪ ,‬משדר את כל השורות הזוגיות ואחריהן את השורות האי‬
‫זוגיות וחוזר חלילה) אשר כולל ‪ 1080‬שורות של ‪ 1920‬פיקסלים בכל אחת‪.‬‬
‫התקנים הללו יועדו לשוק האמריקאי‪ ,‬ולכן הוגדרו ב‪ 60Hz-‬בלבד‪ .‬לאחר מספר שנים‪ ,‬אירופה‬
‫התעוררה והגדירה גם לעצמה כמה תקנים‪:‬‬
‫‪ P576 - PAL PROGRESSIVE‬אשר משודר במסך רחב או רגיל (‪)4:3‬‬
‫‪ - P50720‬תקן זהה לתקן האמריקאי פרט לכך שהוא משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪( i501080‬לעתים מכונה גם ‪ - )i251080‬גם הוא תקן זהה לאמריקאי אך משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪16‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫‪HD READY‬‬
‫לגבי רזולוציה‪ ,‬המסך חייב לתמוך בלפחות ‪ 720‬שורות עבור מצב ‪.16:9‬‬
‫התנאים‪:‬‬
‫‪ .1‬כל סוג מסך או אלמנט תצוגה אשר יש לו ‪ 720‬שורות פיזיות (דיסקרטיות) במצב יחס רחב‪.‬‬
‫‪ .2‬על המסך לתמוך בכניסות ‪ HDTV‬דרך הכניסות הבאות‪:‬‬
‫‪ YPBPR‬אנלוגי‬
‫‪ DVI‬או ‪HDMI‬‬
‫‪ .3‬בכל הכניסות הללו‪ ,‬המסך חייב לתמוך בתקנים הבאים‪:‬‬
‫‪ 1280‬על ‪ 720‬פרוגרסיבי ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ 1920‬על ‪ 1080‬שזור ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ .4‬על חיבורי ה‪ DVI-‬וה‪ HDMI-‬לתמוך בהצפנת ‪.HDCP‬‬
‫‪17‬‬

18

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫הגדרה‪ :‬שני גלים נושאים‪ ,‬באותו התדר נמצאים ב‪ 90 -‬מעלות האחד ביחס לשני‬
‫(ניצבים)‪ .‬ניתן לראות זאת כשווה ערך‪ ,‬לגל נושא יחיד המאופנן מופע ואמפליטודה‪.‬‬

‫תמונת ווקטור‪-‬סקופ של אפנון‬
‫מידע הצבע במשדרי טלוויזיה‬

‫‪19‬‬

‫ אפנון ניצב‬QAM - Quadrature Amplitude Modulation
‫ כל סימבול‬16QAM -‫דוגמה ל‬
‫ ביטים‬4 ‫מיצג‬
I - In phase

Q – Quadrature

‫בתקשורת ספרתית נהוג לעבוד‬
QAM16 64 128 256 -‫ב‬

20

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫דוגמאות ל – ‪ 8QAM‬במבנה מעגלי ומלבני‬
‫הבחירה למבנה הרצוי נקבע על ידי השיקולים‪:‬‬
‫‪ .1‬ההספק הממוצע המשודר‬
‫‪ .2‬מורכבות מעגלי השידור והקליטה‬
‫‪ .3‬חסינות לרעש‬
‫‪BER (Bit Error Rate) .4‬‬
‫‪ .5‬התאבכות בין גלי הנושא השונים‪.‬‬

‫‪21‬‬

22

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫)‪ Orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM‬זהה עקרונית ל‪-‬‬
‫)‪ Coded OFDM (COFDM‬ול‪.Discrete multi-tone modulation (DMT) -‬‬
‫בכל המקרים מדובר על ריבוב בחלוקת תדר ‪frequency-division multiplexing‬‬
‫)‪ .(FDM‬מספר רב של תדרי תת נושא ניצבים‪ ,‬הקרובים זה לזה‪ ,‬נושאים את‬
‫המידע‪ .‬המידע מחולק למספר ערוצים מקבילים‪ ,‬כאשר כל ערוץ מאופנן על תדר‬
‫תת‪-‬נושא אחר‪.‬‬
‫האפנון יכול להיות כל אפנון שכיח כמו ‪ QAM‬או ‪ .PSK‬המידע המאופנן נשלח‬
‫בקצב נמוך אך בגלל המספר הרב של התתי‪-‬נושא זה שווה ערך לשידור‬
‫קונבנציונלי של אפנון נושא אחד באותו רוחב פס ובמהירות העברת מידע גבוהה‪.‬‬

‫‪23‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫מרווח ביטחון (שומר מרווח) ‪Guard interval‬‬
‫מטרת מרווח הביטחון הוא לשפר את חסינות ההשהיה בהתפשטות הגלים‪ ,‬הדהוד והחזרים‬
‫מגופים שונים כמו הר או בית‪ .‬נתונים ספרתיים מאוד רגישים לתופעות אלו ‪.‬‬
‫ב‪ COFDM -‬בתחילת כל סימבול קיים "מרווח ביטחון"‪ .‬כל עוד ה"הד" נופל בתחום מרווח זה‪.‬‬
‫הוא לא יהיה מושפע ביכולת המקלט לפענח את המידע הרצוי משום שהמידע יופיע אחרי זמן‬
‫"מרווח הביטחון"‬
‫ככול שמרווח הביטחון יהיה גדול יותר ניתן יהיה לטפל במרחק הדהוד גדול יותר‪ .‬אבל הגדלת‬
‫המרווח מוריד את נצילות ערוץ השידור‪ .‬לדוגמה בשידור ‪ DVB-T‬ארבע מרווחי ביטחון‬
‫שימושיים (ניתנים כשבר מזמן המחזור של הסימבול) ‪1/32 ; 1/16 ; 1/8 ; 1/4‬‬
‫‪ 1/32‬נותן הגנה מזערית אבל העברת מידע מהירה ביותר‪ 1/4 .‬מאפשר הגנה טובה ביותר‬
‫אבל נצילות ערוץ שידור נמוכה‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫דוגמה‪:‬‬
‫אם נשדר מיליון סימבולים לשנייה על ערוץ תקשורת באפנון של נושא בודד אזי זמן שידור‬
‫סימבול יהיה מיקרו‪-‬שנייה‪ .‬במצב זה נצטרך להתמודד עם סנכרון בתדר גבוה ועם התאבכויות‬
‫ממסלולים שונים )‪.(multipath interference‬‬
‫אם אותם מיליון סימבולים לשנייה יחולקו לאלף תת‪-‬ערוצים אז זמן המחזור של כל סימבול יכול‬
‫להיות ארוך פי ‪ 1000‬ז"א מילישנייה אחת (במקום מיקרו‪-‬שנייה)‪ .‬אם נוסיף "מרווח ביטחון"‬
‫בערך של ‪ 1/8‬סימבול אשר יוכנס בתחילת שידור של כל סימבול‪ ,‬אזי נוכל להתגבר על בעיית‬
‫ההתאבכות‪ .‬זמן "מרווח הביטחון" יהיה ‪ 125‬מיקרו‪-‬שניות שמייצג הפרש מרבי של ‪37.5‬‬
‫קילומטר בין אות ישיר לאות מוחזר כהד מגוף כלשהו‪.‬‬

‫‪25‬‬

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Example of applications
Cable
ADSL and VDSL broadband access via POTS copper wiring.
Power line communication (PLC).
Multimedia over Coax Alliance (MoCA) home networking.
ITU-T G.hn, a standard which provides high-speed local area networking over existing home wiring (power lines,
phone lines and coaxial cables)
Wireless
The wireless LAN radio interfaces IEEE 802.11a, g, n and HIPERLAN/2.
The digital radio systems DAB/EUREKA 147, DAB+, Digital Radio Mondiale, HD Radio, T-DMB and ISDBTSB.
The terrestrial digital TV system DVB-T.
The terrestrial mobile TV systems DVB-H, T-DMB, ISDB-T and MediaFLO forward link.
The cellular communication systems Flash-OFDM
The mobile broadband 3GPP Long Term Evolution air interface named High Speed OFDM Packet Access
(HSOPA)
The Wireless MAN / Fixed broadband wireless access (BWA) standard IEEE 802.16 (or WiMAX).
The Mobile Broadband Wireless Access (MBWA) standards IEEE 802.20, IEEE 802.16e (Mobile WiMAX) and
WiBro.
The wireless Personal Area Network (PAN) Ultra wideband (UWB) IEEE 802.15.3a implementation suggested by
WiMedia Alliance.
26

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Transmitter
An OFDM carrier signal is the sum of a number of orthogonal sub-carriers, with baseband data on each sub-carrier
being independently modulated commonly using some type of quadrature amplitude modulation (QAM) or phaseshift keying (PSK). This composite baseband signal is typically used to modulate a main RF carrier.

s[n] is a serial stream of binary digits. By inverse multiplexing, these are first demultiplexed into N parallel
streams, and each one mapped to a (possibly complex) symbol stream using some modulation constellation
(QAM, PSK, etc.). Note that the constellations may be different, so some streams may carry a higher bit-rate than
others.
An inverse FFT is computed on each set of symbols, giving a set of complex time-domain samples. These
samples are then quadrature-mixed to passband in the standard way. The real and imaginary components are first
converted to the analogue domain using digital-to-analogue converters (DACs); the analogue signals are then
used to modulate cosine and sine waves at the carrier frequency, fc, respectively. These signals are then summed
to give the transmission signal, s(t).
27

28

‫)‪DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial‬‬
‫‪ DVB-T‬הינו תקן שתוקן על ידי איגוד ‪ DVB‬לשידורי טלוויזיה‬
‫קרקעיים‪ .‬השידורים הראשוניים נערכו בבריטניה בשנת ‪.1997‬‬
‫המערכת משדרת אות ספרתי מכווץ של שמע‪ ,‬וידאו ונתונים‬
‫נוספים בשיטת ‪ MPEG‬ובשימוש באפנון ‪.COFDM‬‬
‫תכונות בסיסיות‪:‬‬
‫‪ .1‬שלש אפשרויות לאפנון )‪(QPSK, 16QAM, 64QAM‬‬
‫‪ FEC (forward error correction) .2‬חמש אפשרויות לתיקון שגיאות המבוססות על קידוד‬
‫קונבולוציה וקידוד רייד סולומון ביחסים של ‪ 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8‬בהתאם לדרישות‬
‫המערכת‪.‬‬
‫‪ .3‬ארבע אפשרויות למרווחי ביטחון ‪.1/4 1/8 1/16 1/32‬‬
‫‪ .4‬רוחב פס של ערוץ שידור ‪ 7 ,6‬או ‪8MHz‬‬
‫‪ .5‬תדר תמונות ‪ 50‬או ‪ 60‬הרץ‪.‬‬

‫‪29‬‬

DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial)

30

31

32

:‫הסבר‬
Video – SD – MPEG – 4 PART 10 H.264
SD-Standard Definition

Audio .HE .AAC + V2 & Dolby Pulse
HE-High Efficincy
AAC-Advanced Audio Coding ‫סוג של קודק‬
Pulse -- Plus

MPEG 2 – TS
TS – Transport Stream

‫ מבוסס על‬Dolby Digital Plus
‫ שמאפשר‬AC-3 ‫מערכת קודקים של‬
‫ ותומך‬6.144 Mbit/s ‫שידור בקצב עד‬
‫ הוא אינו‬.13.1 ‫במספר ערוצים עד‬
.AC-3 ‫תואם אחורנית עם‬
‫ הוא פורמט לשידור תקן‬MPEG-2TS
‫) אשר מרובב עם‬4 ‫או‬1,2( MPEG
‫ שימושי כמידע זורם‬.‫מידע נוסף‬
‫ רשתות כולל‬,‫בטלוויזיה ספרתית‬
.‫אינטרנט‬

Three (3) SFN Network ‫סוג של טופולוגית המשדרים‬
SFN - Single Frequency Networks
33

34

:‫הסבר‬
EIT – based EPG & 7 day EPG
EIT – Event Information Table
EPG – Electronic Program Guide
HDMI – 1.3 output
HDMI - High-Definition Multimedia Interface

S/PDIF - Sony/Philips Digital Interconnect Format (more commonly

known as Sony Philips Digital InterFace)
‫ דרך מוליך אופטי או כבל‬,‫ מגדיר את השכבה הפיזית של חיבור מידע שמע בין התקנים שונים‬S/PDIF
.‫ עם שינויים קלים ודרישות זולות יותר מבחינת החומרה‬AES/EBU ‫ תקן זה מבוסס על תקן‬.‫קואקסילי‬
35

‫הסבר‪:‬‬
‫‪S/PDIF - more commonly known as Sony Philips Digital InterFace‬‬

‫‪BMC-biphase mark code‬‬

‫בתקן זה נעשה שימוש בקוד דו‪-‬מופעי )‪ (biphase‬המקודד מידע זורם בינארי‪ .‬כל ביט של‬
‫המידע הראשוני מייצג שתי רמות אשר יחד מייצגות ביט בודד‪ .‬כל כל רמה לוגית "‪ "1‬במבוא‬
‫מיוצגת על ידי שני ביטים שונים ‪ 10‬או ‪ .01‬כניסה לוגית ‪ 0‬מיוצגת על ידי שני ביטים זהים ‪00‬‬
‫או ‪ 11‬במוצא‪.‬‬
‫‪36‬‬

37

38

‫דוגמה – ממיר ‪APEX‬‬
‫תכונות‪:‬‬
‫• תומך ‪EPG‬‬
‫• רשימת ערוצים ועריכת תוכניות‬
‫• בקרת הורים‬
‫• טיימר לתחילת תוכנית‬
‫• בחירת שפת הכתוביות‬
‫• השהיית תיאום שפתיים (במילישניות)‬
‫• הגדרת מדיית ה‪(MP3, JPEG….) USB -‬‬
‫• קביעת זמני הקלטה על מדיית ה‪USB -‬‬
‫• ועוד‪.....‬‬

‫‪39‬‬

APEX ‫ממיר‬

40

APEX ‫ממיר‬

41

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪42‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪43‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪44‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪45‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪46‬‬

:‫הסבר‬
BER – Bit Error Rate
PV BER – Post VITARBI Bit Error Rate
NM – Noise Margin
MER – Modulation Error Rate
CSI – Channel Status Information
Cell – identify code of the transmitting operator
CFO – carrier Frequency offset
PWR index – signal level status
RU – Read Solomon Uncorrect, uncorrected errors.

47

‫סופ ללא פ סופית כי אין סוף ללימוד ולחומר‬

‫‪48‬‬

OFDM
)‫ שימוש בערוצי שידור אורתוגונליים שונים (בתדרי גל נושא‬
.‫להעברת המידע‬
LPF
cos( 2  f 1 t )

LPF
cos( 2  f 2 t )

cos( 2  f 2 t )

MULTIPLEX

DEMULTIPLEX

data

cos( 2  f 1 t )

data

LPF
cos( 2  f N t )

cos( 2  f N t )
49

‫תדרים אורתוגונליים‬
‫‪ ‬המשדר מקבל את המידע לשידור ומחלק את ערוץ השידור למספר‬
‫תדרים בלתי תלויים‪.‬‬

‫‪50‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪2‬‬

‫‪51‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪3‬‬
‫‪ ‬כך לא ניתן לחסום את כל המידע שעובר ממשתמש אחד לשני‬

‫‪52‬‬

‫שידור וידאו כף יד דיגיטאלי והתמודדות‬
‫מול בעיות ייחודיות – בשתי השיטות‬
‫‪ DVB-T ‬שידור וידאו למטרות נייחות‬
‫‪ DVB-H ‬שידור וידאו למטרות ניידות (כף יד)‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬

‫‪53‬‬

‫יש צורך לחסוך באנרגיה‬
‫סנכרון מעבר בין תחנות שידור‬
‫שימוש בדחיסה חזקה ‪ H264‬ולא ב ‪mpeg- 2‬‬
‫אפקט דופלר‬

Multi Path ‫בעיית‬
P at h 2

B uilding
D i r ect P at h

P at h 3

M ob i l e
R ecep t i on

B ase St at i on

54

Guard Interval Tg -"‫"שמירת מרחק‬
Tg

OFDM symbol(1/f0)

Tg
Copy signal
 By adding the Guard Interval (GI) Period, Inter symbol

interference (ISI) can be avoided, while keeping orthogonality

Tg OFDM symbol (1/f0)
Direct
Delayed
Sampling Period
55

‫השהיה ותזוזת תדר ב ‪. OFDM‬ו‪CDMA -‬‬
‫‪OFDM ‬‬
‫‪ ‬בעיית ‪ Multi-path‬נפתרת ע"י ‪GI‬‬
‫‪ ‬רגיש לשינויי תדרים שמירה על הפרדת תדרים‬
‫‪CDMA ‬‬
‫‪ ‬כמעט ואין השפעה על הקודים ב ‪Multi-path‬‬
‫‪ ‬אפקט דופלר לא משפיע מאחר ואין לו תלות בתדר‬

‫‪56‬‬

‫מיזוג שיטות הקידוד‬
‫‪ ‬ניתן לשלב בין שתי השיטות וכך כל תדר בקידוד ה ‪OFDM‬‬
‫יוכפל בקוד ה‪CDMA-‬‬
‫‪Multi-carrier code division multiple access (MC- ‬‬
‫)‪CDMA‬‬

‫‪57‬‬

‫סיכום‬
‫‪ ‬הוצגו שיטות קידוד שונות לשידור‪ CDMA :‬ו‪OFDM‬‬
‫‪ ‬לכל שיטה יש את הייחודיות שלה אך ניתן עדיין לשלבם ביחד‬
‫במספר אפליקציות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמד יישום של השיטות לצורך העברת וידאו דיגיטלי למערכות‬
‫ניידות בשתי השיטות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמדה החסינות של שתי השיטות לתופעות ה ‪,Multi Path‬‬
‫ואפקט דופלר‬

References 1
Faria, G.; Henriksson, J.A.; Stare, E.; Talmola, P., "DVB-H:
Digital Broadcast Services to Handheld Devices,"
Proceedings of the IEEE , vol.94, no.1, pp.194-209, Jan.
2006
2. Fire Tom Wada Professor, Information Engineering, Univ.
of the Ryukyus Chief Scientist at Magna Design Net, Inc
[email protected] http://www.ie.uryukyu.ac.jp/~wada/
1.

3. “Ofdm and cdma” Dr.S.Srikanth AU-KBC Research

Centre Anna University Chennai
59

References 2
4. http://en.wikipedia.org/wiki/Code_division_multipl

e_access
5. http://en.wikipedia.org/wiki/OFDM


Slide 27

‫שדורי טלוויזיה‬
‫ספרתיים קרקעיים‬

‫אינגר משה ‪4Z1PF‬‬
‫‪2009‬‬
‫ספטמבר‬
‫‪1‬‬

‫שדורי טלוויזיה ספרתיים קרקעיים – למה?‬
‫‪ ‬יציבות באיכות התמונה‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של הספקטרום יחסית לשידור האנלוגי (פי ‪ 4‬עד ‪)6‬‬
‫‪ ‬זול יותר יחסית לשידורי כבלים‪ ,‬שידורים אנלוגיים ושידורי לווינים‪.‬‬
‫‪ ‬פשוט וזול (ממיר ספרתי ואנטנה קטנה) לעומת קליטה מלווין‪.‬‬
‫‪ ‬יישומים חדשים אפשריים בשידורים הדיגיטלים בלבד‪:‬‬
‫‪ ‬אינטראקטיביות‬
‫‪HDTV ‬‬
‫‪ ‬טלוויזיה ניידת‬
‫‪ ‬לוח שידורים אלקטרוני‬

‫‪2‬‬

‫רשתות של תדר בודד‬
‫‪ ‬שידורי טלוויזיה ספרתיים עושים שימוש בשיטת ‪ COFDM‬שמאפשרת עבודה של רשת‬
‫משדרים על תדר בודד‪.‬‬
‫‪ ‬תדר בודד עבור כל המשדרים שמאפשרים כיסוי שטח גדול‪.‬‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של תדרי שידור – שימוש בתדרים חוזרים‬
‫‪ ‬מאפשר טופולוגיות רשת טובות יותר יחסית לשידור אנלוגי‪.‬‬
‫‪‬דרישות מ‪(Single Frequency Networks) SFN-‬‬
‫‪‬כל משדר חייב לשדר‬
‫‪‬על אותו התדר‬
‫‪‬באותו הזמן‬
‫‪‬באותו קצב שידור‬
‫‪ ‬כל המשדרים חייבים להיות מסונכרנים בתדר ובזמן (‪)GPS‬‬
‫‪ ‬בחירת זמן מרווח הביטחון יקבע את המרחק המרבי שבין שני משדרים‪.‬‬

‫‪3‬‬

‫מושגים‬
‫‪ ‬אות אנלוגי‬
‫‪ ‬אות ספרתי (דיגיטלי)‬
‫‪ ‬ביט ‪bite‬‬
‫‪ ‬בית ‪Byte‬‬
‫‪ ‬אות ספרתי מרובה רמות‬

‫‪4‬‬

Asynchronous Digital Subscriber Line

5

‫מה זה ‪? ADSL‬‬

‫( ‪.)Asynchronous Digital Subscriber Line‬‬

‫טכנולוגיית ‪ ADSL‬משתמשת ברוחב פס של ‪ 1.1MHz‬המחולק לשלושה נתחים באמצעות‬
‫מסננים‪ .‬הנתח האחד מ‪ 0KHz -‬עד ‪ ,4KHz‬משמש את ערוץ הטלפוניה‪ .‬הנתח השני מ‪-‬‬
‫‪ 20KHz‬עד ‪ 160KHz‬משמש עבור ה‪ upstream-‬והנתח הגדול ביותר –‪ 240 KHz‬עד‬
‫‪ ,1.1MHz‬משמש עבור ה‪.downstream -‬‬

‫‪6‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫על מנת לקבל ניחות מזערי ודיוק מרבי‪ ,‬ממוצע המתח על הקו צריך לשאוף לאפס וכך ניתן להשיג‬
‫את הקצב הנדרש‪ .‬כדי לעמוד בדרישות אלה‪ ,‬משתמשים בשיטת קידוד‬
‫‪ .)Quadrature Amplitude Modulation) QAM‬שיטה המקודדת קבוצות של שלוש סיביות‬
‫ומייצגת אותם בגל סינוס ברמת מתח ובתזוזת מופע‪.‬‬

‫‪7‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫האפנון השימושי הוא מסוג "ריבוי תדרים" ‪(Discrete Multiton) DMT‬‬
‫הערוץ היורד )‪ (downstream‬מחולק ל‪ 256 -‬תדרי נושא )‪ (tones‬כל אחד‬
‫ברוחב פס של ‪4KHz‬‬
‫הערוץ העולה )‪ (upstream‬מחולק ל‪ 32 -‬תת נושאים‪.‬‬
‫נושא ‪ 64‬מאופנן מידע קבוע המשמש לבקרת הרזולוציה של זמן הדגימה‬
‫במקלט‪.‬‬

‫‪8‬‬

9

Standard vs. High-definition
Standard vs. Highdefinition
Wondering what the difference
is between standard and high
definition? Standard definition
(SD) uses 625 lines of pixels
from top to bottom. High
definition (HD) uses up to 1125
lines. Not all of these lines are
visible on the screen, but
they're included as part of the
signal .

10

‫‪Standard vs. High-definition‬‬
‫)‪HDTV )high-definition television‬‬
‫)‪DTV )digital television‬‬

‫‪ DTV‬משודר בתחום ה‪ UHF -‬ברוחב פס של ‪ 8MHz‬כמו שידורי הטלוויזיה‬
‫האנלוגיים‪.‬‬
‫יתרונות ‪DTV‬‬
‫• תומך ברזולוציה גבוהה יותר‪.‬‬

‫• ניתן לשדר את התמונה בסריקה שלובה ‪ interlaced‬או סריקה מלאה‬
‫‪.progressive‬‬
‫• תחנת השידור יכולה לשדר על אותו ספקטרום מספר תוכניות שונות בו‪-‬‬
‫זמנית‪.‬‬
‫• ניתן להוסיף לשידור חומר אינטראקטיבי ו‪/‬או חומר אחר‪ ,‬כמו מידע‬
‫מהאינטרנט‪.‬‬
‫• תומך בשידורי ‪.HDTV‬‬
‫‪11‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫• קיימים ‪ 18‬תקנים לשידורי טלוויזיה דיגיטאלית‪.‬‬
‫• יחס ממדים ‪ 4:3‬באנלוגי‪ 16:9 ,‬בדיגיטלי‪.‬‬
‫• הרזולוציה הנמוכה ביותר היא כמו הרזולוציה של הטלוויזיה האנלוגית‬
‫‪ 576X720‬פיקסלים‪.‬‬
‫• הרזולוציה המרבית היא של ‪ 1080X1920 HDTV‬פיקסלים‪.‬‬
‫• מספר תמונות משודרות בשנייה מוגדרות על ידי האותיות "‪ "i‬עבור ‪interlaced‬‬
‫ו ‪ "p" -‬עבור ‪progressive‬‬

‫• ב – ‪ DTV‬מספר התמונות משתנה בין ‪ 60P‬ל‪20P -‬‬

‫‪12‬‬

‫‪HDTV‬‬

‫תקן ‪ "1080i" HDTV‬אומר שהרזולוציה היא ‪ 1080X1920‬פיקסלים‪ ,‬סריקה‬
‫שלובה‪ 60 ,‬תמונות בשנייה‪.‬‬
‫הערה‪ :‬הטבלה מתאימה לתקן האמריקאי‬
‫‪13‬‬

‫‪.‬‬

‫תקנים‬
‫‪MPEG-2‬‬
‫‪ DTV‬מקודד את המידע ב – ‪ .MPEG-2‬מקודד שימושי ברוב מכשירי ה‪.DVD -‬‬
‫מקודד זה מקטין את נפח המידע ביחס של ‪ .55:1‬הוא מעלים חלק גדול מהמידע‬
‫שעין האדם לא יכולה להבחין‪.‬‬
‫בתקן זה משדרים את השוני בין תמונה לתמונה בבלוקים של ‪ 16X16‬פיקסלים‪.‬‬
‫‪.‬‬
‫‪H.264 / MPEG-4‬‬
‫‪ H.264‬הוא תקן מתקדם לדחיסת וידאו‪ .‬התקן זהה לחלק ‪ 10‬של התקן ‪MPEG-‬‬
‫‪4‬של ‪ ISO‬וידוע גם בשם "קידוד וידאו מתקדם" – ‪AVC‬‬
‫‪ H.264/AVC‬מאופיין על ידי מספר תכונות חדשות המאפשרות לו לדחוס וידאו‬
‫ביעילות רבה יותר מאשר מקודדים אחרים‪.‬‬
‫ביצוע "פיצוי תנועה על סמך בלוק בגודל משתנה" עם בלוקים בגדלים ‪16X16‬ועד‬
‫‪ 4X4‬המאפשר חלוקה מדויקת של אזורים נעים‪ .‬חלוקה רבה מדי לתת‪-‬בלוקים‬
‫עלולה להוביל לשליחת מידע מיותר‪ ,‬שכן המקודד נדרש לציין מספר גדול יותר של‬
‫בלוקים‪ ,‬ולכן מתמקדים מקודדי ‪ H.264‬בבעיית הבחירה של החלוקה‬
‫האופטימאלית של בלוק ‪.16X16‬‬
‫‪14‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫לכול תחנת שידור מוקצה ערוץ שידור אחד‪.‬‬
‫ניתן לחלק את הערוץ לתת‪-‬ערוצים ‪sub-channels‬‬

‫כל ערוץ יכול לשדר ‪19.39 Mbps‬של מידע דיגיטלי‪.‬‬
‫תחנת השידור יכולה לחלק תעבורה זו במספר אפשרויות‪ ,‬לדוגמה‪:‬‬
‫ערוץ אחד של ‪19.39 Mbps‬‬
‫ארבעה תת‪-‬ערוצים של ‪4.85 Mbps‬‬

‫ניתן לשדר תוכניות באיכות נמוכה כמו חדשות‪ ,‬אך לאחד את הערוצים לאיכות‬
‫גבוהה יותר עבור תוכנית טבע כלשהי‪.‬‬
‫נערכים ניסויים לשדר מידע דיגיטלי ב‪ .1- 2Mbps -‬מידע זה יכול לכלול דפי‬
‫אינטרנט או מידע דיגיטלי אחר‪.‬‬

‫‪15‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫הבסיס לתקני ‪ HDTV‬הוא של ‪. (Advanced Television Standards Committee) ATSC‬עבור‬
‫‪ HDTV‬קיימים שני פורמטים‪ P720 :‬ו‪.i1080 -‬‬
‫מדובר בתקנים אמריקאים אשר משודרים ב‪ 60Hz -‬ואשר שניהם רחבי מסך (כלומר ביחס מסך‬
‫‪.)16:9‬‬
‫‪ P720‬הוא תקן פרוגרסיבי (כלומר‪ ,‬משודרות שורות ברצף) אשר כולל ‪ 720‬שורות של ‪1280‬‬
‫פיקסלים בכל שורה‪.‬‬
‫‪ i1080‬הוא תקן ‪( INTERLACED‬כלומר‪ ,‬משדר את כל השורות הזוגיות ואחריהן את השורות האי‬
‫זוגיות וחוזר חלילה) אשר כולל ‪ 1080‬שורות של ‪ 1920‬פיקסלים בכל אחת‪.‬‬
‫התקנים הללו יועדו לשוק האמריקאי‪ ,‬ולכן הוגדרו ב‪ 60Hz-‬בלבד‪ .‬לאחר מספר שנים‪ ,‬אירופה‬
‫התעוררה והגדירה גם לעצמה כמה תקנים‪:‬‬
‫‪ P576 - PAL PROGRESSIVE‬אשר משודר במסך רחב או רגיל (‪)4:3‬‬
‫‪ - P50720‬תקן זהה לתקן האמריקאי פרט לכך שהוא משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪( i501080‬לעתים מכונה גם ‪ - )i251080‬גם הוא תקן זהה לאמריקאי אך משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪16‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫‪HD READY‬‬
‫לגבי רזולוציה‪ ,‬המסך חייב לתמוך בלפחות ‪ 720‬שורות עבור מצב ‪.16:9‬‬
‫התנאים‪:‬‬
‫‪ .1‬כל סוג מסך או אלמנט תצוגה אשר יש לו ‪ 720‬שורות פיזיות (דיסקרטיות) במצב יחס רחב‪.‬‬
‫‪ .2‬על המסך לתמוך בכניסות ‪ HDTV‬דרך הכניסות הבאות‪:‬‬
‫‪ YPBPR‬אנלוגי‬
‫‪ DVI‬או ‪HDMI‬‬
‫‪ .3‬בכל הכניסות הללו‪ ,‬המסך חייב לתמוך בתקנים הבאים‪:‬‬
‫‪ 1280‬על ‪ 720‬פרוגרסיבי ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ 1920‬על ‪ 1080‬שזור ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ .4‬על חיבורי ה‪ DVI-‬וה‪ HDMI-‬לתמוך בהצפנת ‪.HDCP‬‬
‫‪17‬‬

18

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫הגדרה‪ :‬שני גלים נושאים‪ ,‬באותו התדר נמצאים ב‪ 90 -‬מעלות האחד ביחס לשני‬
‫(ניצבים)‪ .‬ניתן לראות זאת כשווה ערך‪ ,‬לגל נושא יחיד המאופנן מופע ואמפליטודה‪.‬‬

‫תמונת ווקטור‪-‬סקופ של אפנון‬
‫מידע הצבע במשדרי טלוויזיה‬

‫‪19‬‬

‫ אפנון ניצב‬QAM - Quadrature Amplitude Modulation
‫ כל סימבול‬16QAM -‫דוגמה ל‬
‫ ביטים‬4 ‫מיצג‬
I - In phase

Q – Quadrature

‫בתקשורת ספרתית נהוג לעבוד‬
QAM16 64 128 256 -‫ב‬

20

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫דוגמאות ל – ‪ 8QAM‬במבנה מעגלי ומלבני‬
‫הבחירה למבנה הרצוי נקבע על ידי השיקולים‪:‬‬
‫‪ .1‬ההספק הממוצע המשודר‬
‫‪ .2‬מורכבות מעגלי השידור והקליטה‬
‫‪ .3‬חסינות לרעש‬
‫‪BER (Bit Error Rate) .4‬‬
‫‪ .5‬התאבכות בין גלי הנושא השונים‪.‬‬

‫‪21‬‬

22

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫)‪ Orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM‬זהה עקרונית ל‪-‬‬
‫)‪ Coded OFDM (COFDM‬ול‪.Discrete multi-tone modulation (DMT) -‬‬
‫בכל המקרים מדובר על ריבוב בחלוקת תדר ‪frequency-division multiplexing‬‬
‫)‪ .(FDM‬מספר רב של תדרי תת נושא ניצבים‪ ,‬הקרובים זה לזה‪ ,‬נושאים את‬
‫המידע‪ .‬המידע מחולק למספר ערוצים מקבילים‪ ,‬כאשר כל ערוץ מאופנן על תדר‬
‫תת‪-‬נושא אחר‪.‬‬
‫האפנון יכול להיות כל אפנון שכיח כמו ‪ QAM‬או ‪ .PSK‬המידע המאופנן נשלח‬
‫בקצב נמוך אך בגלל המספר הרב של התתי‪-‬נושא זה שווה ערך לשידור‬
‫קונבנציונלי של אפנון נושא אחד באותו רוחב פס ובמהירות העברת מידע גבוהה‪.‬‬

‫‪23‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫מרווח ביטחון (שומר מרווח) ‪Guard interval‬‬
‫מטרת מרווח הביטחון הוא לשפר את חסינות ההשהיה בהתפשטות הגלים‪ ,‬הדהוד והחזרים‬
‫מגופים שונים כמו הר או בית‪ .‬נתונים ספרתיים מאוד רגישים לתופעות אלו ‪.‬‬
‫ב‪ COFDM -‬בתחילת כל סימבול קיים "מרווח ביטחון"‪ .‬כל עוד ה"הד" נופל בתחום מרווח זה‪.‬‬
‫הוא לא יהיה מושפע ביכולת המקלט לפענח את המידע הרצוי משום שהמידע יופיע אחרי זמן‬
‫"מרווח הביטחון"‬
‫ככול שמרווח הביטחון יהיה גדול יותר ניתן יהיה לטפל במרחק הדהוד גדול יותר‪ .‬אבל הגדלת‬
‫המרווח מוריד את נצילות ערוץ השידור‪ .‬לדוגמה בשידור ‪ DVB-T‬ארבע מרווחי ביטחון‬
‫שימושיים (ניתנים כשבר מזמן המחזור של הסימבול) ‪1/32 ; 1/16 ; 1/8 ; 1/4‬‬
‫‪ 1/32‬נותן הגנה מזערית אבל העברת מידע מהירה ביותר‪ 1/4 .‬מאפשר הגנה טובה ביותר‬
‫אבל נצילות ערוץ שידור נמוכה‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫דוגמה‪:‬‬
‫אם נשדר מיליון סימבולים לשנייה על ערוץ תקשורת באפנון של נושא בודד אזי זמן שידור‬
‫סימבול יהיה מיקרו‪-‬שנייה‪ .‬במצב זה נצטרך להתמודד עם סנכרון בתדר גבוה ועם התאבכויות‬
‫ממסלולים שונים )‪.(multipath interference‬‬
‫אם אותם מיליון סימבולים לשנייה יחולקו לאלף תת‪-‬ערוצים אז זמן המחזור של כל סימבול יכול‬
‫להיות ארוך פי ‪ 1000‬ז"א מילישנייה אחת (במקום מיקרו‪-‬שנייה)‪ .‬אם נוסיף "מרווח ביטחון"‬
‫בערך של ‪ 1/8‬סימבול אשר יוכנס בתחילת שידור של כל סימבול‪ ,‬אזי נוכל להתגבר על בעיית‬
‫ההתאבכות‪ .‬זמן "מרווח הביטחון" יהיה ‪ 125‬מיקרו‪-‬שניות שמייצג הפרש מרבי של ‪37.5‬‬
‫קילומטר בין אות ישיר לאות מוחזר כהד מגוף כלשהו‪.‬‬

‫‪25‬‬

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Example of applications
Cable
ADSL and VDSL broadband access via POTS copper wiring.
Power line communication (PLC).
Multimedia over Coax Alliance (MoCA) home networking.
ITU-T G.hn, a standard which provides high-speed local area networking over existing home wiring (power lines,
phone lines and coaxial cables)
Wireless
The wireless LAN radio interfaces IEEE 802.11a, g, n and HIPERLAN/2.
The digital radio systems DAB/EUREKA 147, DAB+, Digital Radio Mondiale, HD Radio, T-DMB and ISDBTSB.
The terrestrial digital TV system DVB-T.
The terrestrial mobile TV systems DVB-H, T-DMB, ISDB-T and MediaFLO forward link.
The cellular communication systems Flash-OFDM
The mobile broadband 3GPP Long Term Evolution air interface named High Speed OFDM Packet Access
(HSOPA)
The Wireless MAN / Fixed broadband wireless access (BWA) standard IEEE 802.16 (or WiMAX).
The Mobile Broadband Wireless Access (MBWA) standards IEEE 802.20, IEEE 802.16e (Mobile WiMAX) and
WiBro.
The wireless Personal Area Network (PAN) Ultra wideband (UWB) IEEE 802.15.3a implementation suggested by
WiMedia Alliance.
26

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Transmitter
An OFDM carrier signal is the sum of a number of orthogonal sub-carriers, with baseband data on each sub-carrier
being independently modulated commonly using some type of quadrature amplitude modulation (QAM) or phaseshift keying (PSK). This composite baseband signal is typically used to modulate a main RF carrier.

s[n] is a serial stream of binary digits. By inverse multiplexing, these are first demultiplexed into N parallel
streams, and each one mapped to a (possibly complex) symbol stream using some modulation constellation
(QAM, PSK, etc.). Note that the constellations may be different, so some streams may carry a higher bit-rate than
others.
An inverse FFT is computed on each set of symbols, giving a set of complex time-domain samples. These
samples are then quadrature-mixed to passband in the standard way. The real and imaginary components are first
converted to the analogue domain using digital-to-analogue converters (DACs); the analogue signals are then
used to modulate cosine and sine waves at the carrier frequency, fc, respectively. These signals are then summed
to give the transmission signal, s(t).
27

28

‫)‪DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial‬‬
‫‪ DVB-T‬הינו תקן שתוקן על ידי איגוד ‪ DVB‬לשידורי טלוויזיה‬
‫קרקעיים‪ .‬השידורים הראשוניים נערכו בבריטניה בשנת ‪.1997‬‬
‫המערכת משדרת אות ספרתי מכווץ של שמע‪ ,‬וידאו ונתונים‬
‫נוספים בשיטת ‪ MPEG‬ובשימוש באפנון ‪.COFDM‬‬
‫תכונות בסיסיות‪:‬‬
‫‪ .1‬שלש אפשרויות לאפנון )‪(QPSK, 16QAM, 64QAM‬‬
‫‪ FEC (forward error correction) .2‬חמש אפשרויות לתיקון שגיאות המבוססות על קידוד‬
‫קונבולוציה וקידוד רייד סולומון ביחסים של ‪ 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8‬בהתאם לדרישות‬
‫המערכת‪.‬‬
‫‪ .3‬ארבע אפשרויות למרווחי ביטחון ‪.1/4 1/8 1/16 1/32‬‬
‫‪ .4‬רוחב פס של ערוץ שידור ‪ 7 ,6‬או ‪8MHz‬‬
‫‪ .5‬תדר תמונות ‪ 50‬או ‪ 60‬הרץ‪.‬‬

‫‪29‬‬

DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial)

30

31

32

:‫הסבר‬
Video – SD – MPEG – 4 PART 10 H.264
SD-Standard Definition

Audio .HE .AAC + V2 & Dolby Pulse
HE-High Efficincy
AAC-Advanced Audio Coding ‫סוג של קודק‬
Pulse -- Plus

MPEG 2 – TS
TS – Transport Stream

‫ מבוסס על‬Dolby Digital Plus
‫ שמאפשר‬AC-3 ‫מערכת קודקים של‬
‫ ותומך‬6.144 Mbit/s ‫שידור בקצב עד‬
‫ הוא אינו‬.13.1 ‫במספר ערוצים עד‬
.AC-3 ‫תואם אחורנית עם‬
‫ הוא פורמט לשידור תקן‬MPEG-2TS
‫) אשר מרובב עם‬4 ‫או‬1,2( MPEG
‫ שימושי כמידע זורם‬.‫מידע נוסף‬
‫ רשתות כולל‬,‫בטלוויזיה ספרתית‬
.‫אינטרנט‬

Three (3) SFN Network ‫סוג של טופולוגית המשדרים‬
SFN - Single Frequency Networks
33

34

:‫הסבר‬
EIT – based EPG & 7 day EPG
EIT – Event Information Table
EPG – Electronic Program Guide
HDMI – 1.3 output
HDMI - High-Definition Multimedia Interface

S/PDIF - Sony/Philips Digital Interconnect Format (more commonly

known as Sony Philips Digital InterFace)
‫ דרך מוליך אופטי או כבל‬,‫ מגדיר את השכבה הפיזית של חיבור מידע שמע בין התקנים שונים‬S/PDIF
.‫ עם שינויים קלים ודרישות זולות יותר מבחינת החומרה‬AES/EBU ‫ תקן זה מבוסס על תקן‬.‫קואקסילי‬
35

‫הסבר‪:‬‬
‫‪S/PDIF - more commonly known as Sony Philips Digital InterFace‬‬

‫‪BMC-biphase mark code‬‬

‫בתקן זה נעשה שימוש בקוד דו‪-‬מופעי )‪ (biphase‬המקודד מידע זורם בינארי‪ .‬כל ביט של‬
‫המידע הראשוני מייצג שתי רמות אשר יחד מייצגות ביט בודד‪ .‬כל כל רמה לוגית "‪ "1‬במבוא‬
‫מיוצגת על ידי שני ביטים שונים ‪ 10‬או ‪ .01‬כניסה לוגית ‪ 0‬מיוצגת על ידי שני ביטים זהים ‪00‬‬
‫או ‪ 11‬במוצא‪.‬‬
‫‪36‬‬

37

38

‫דוגמה – ממיר ‪APEX‬‬
‫תכונות‪:‬‬
‫• תומך ‪EPG‬‬
‫• רשימת ערוצים ועריכת תוכניות‬
‫• בקרת הורים‬
‫• טיימר לתחילת תוכנית‬
‫• בחירת שפת הכתוביות‬
‫• השהיית תיאום שפתיים (במילישניות)‬
‫• הגדרת מדיית ה‪(MP3, JPEG….) USB -‬‬
‫• קביעת זמני הקלטה על מדיית ה‪USB -‬‬
‫• ועוד‪.....‬‬

‫‪39‬‬

APEX ‫ממיר‬

40

APEX ‫ממיר‬

41

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪42‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪43‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪44‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪45‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪46‬‬

:‫הסבר‬
BER – Bit Error Rate
PV BER – Post VITARBI Bit Error Rate
NM – Noise Margin
MER – Modulation Error Rate
CSI – Channel Status Information
Cell – identify code of the transmitting operator
CFO – carrier Frequency offset
PWR index – signal level status
RU – Read Solomon Uncorrect, uncorrected errors.

47

‫סופ ללא פ סופית כי אין סוף ללימוד ולחומר‬

‫‪48‬‬

OFDM
)‫ שימוש בערוצי שידור אורתוגונליים שונים (בתדרי גל נושא‬
.‫להעברת המידע‬
LPF
cos( 2  f 1 t )

LPF
cos( 2  f 2 t )

cos( 2  f 2 t )

MULTIPLEX

DEMULTIPLEX

data

cos( 2  f 1 t )

data

LPF
cos( 2  f N t )

cos( 2  f N t )
49

‫תדרים אורתוגונליים‬
‫‪ ‬המשדר מקבל את המידע לשידור ומחלק את ערוץ השידור למספר‬
‫תדרים בלתי תלויים‪.‬‬

‫‪50‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪2‬‬

‫‪51‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪3‬‬
‫‪ ‬כך לא ניתן לחסום את כל המידע שעובר ממשתמש אחד לשני‬

‫‪52‬‬

‫שידור וידאו כף יד דיגיטאלי והתמודדות‬
‫מול בעיות ייחודיות – בשתי השיטות‬
‫‪ DVB-T ‬שידור וידאו למטרות נייחות‬
‫‪ DVB-H ‬שידור וידאו למטרות ניידות (כף יד)‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬

‫‪53‬‬

‫יש צורך לחסוך באנרגיה‬
‫סנכרון מעבר בין תחנות שידור‬
‫שימוש בדחיסה חזקה ‪ H264‬ולא ב ‪mpeg- 2‬‬
‫אפקט דופלר‬

Multi Path ‫בעיית‬
P at h 2

B uilding
D i r ect P at h

P at h 3

M ob i l e
R ecep t i on

B ase St at i on

54

Guard Interval Tg -"‫"שמירת מרחק‬
Tg

OFDM symbol(1/f0)

Tg
Copy signal
 By adding the Guard Interval (GI) Period, Inter symbol

interference (ISI) can be avoided, while keeping orthogonality

Tg OFDM symbol (1/f0)
Direct
Delayed
Sampling Period
55

‫השהיה ותזוזת תדר ב ‪. OFDM‬ו‪CDMA -‬‬
‫‪OFDM ‬‬
‫‪ ‬בעיית ‪ Multi-path‬נפתרת ע"י ‪GI‬‬
‫‪ ‬רגיש לשינויי תדרים שמירה על הפרדת תדרים‬
‫‪CDMA ‬‬
‫‪ ‬כמעט ואין השפעה על הקודים ב ‪Multi-path‬‬
‫‪ ‬אפקט דופלר לא משפיע מאחר ואין לו תלות בתדר‬

‫‪56‬‬

‫מיזוג שיטות הקידוד‬
‫‪ ‬ניתן לשלב בין שתי השיטות וכך כל תדר בקידוד ה ‪OFDM‬‬
‫יוכפל בקוד ה‪CDMA-‬‬
‫‪Multi-carrier code division multiple access (MC- ‬‬
‫)‪CDMA‬‬

‫‪57‬‬

‫סיכום‬
‫‪ ‬הוצגו שיטות קידוד שונות לשידור‪ CDMA :‬ו‪OFDM‬‬
‫‪ ‬לכל שיטה יש את הייחודיות שלה אך ניתן עדיין לשלבם ביחד‬
‫במספר אפליקציות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמד יישום של השיטות לצורך העברת וידאו דיגיטלי למערכות‬
‫ניידות בשתי השיטות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמדה החסינות של שתי השיטות לתופעות ה ‪,Multi Path‬‬
‫ואפקט דופלר‬

References 1
Faria, G.; Henriksson, J.A.; Stare, E.; Talmola, P., "DVB-H:
Digital Broadcast Services to Handheld Devices,"
Proceedings of the IEEE , vol.94, no.1, pp.194-209, Jan.
2006
2. Fire Tom Wada Professor, Information Engineering, Univ.
of the Ryukyus Chief Scientist at Magna Design Net, Inc
[email protected] http://www.ie.uryukyu.ac.jp/~wada/
1.

3. “Ofdm and cdma” Dr.S.Srikanth AU-KBC Research

Centre Anna University Chennai
59

References 2
4. http://en.wikipedia.org/wiki/Code_division_multipl

e_access
5. http://en.wikipedia.org/wiki/OFDM


Slide 28

‫שדורי טלוויזיה‬
‫ספרתיים קרקעיים‬

‫אינגר משה ‪4Z1PF‬‬
‫‪2009‬‬
‫ספטמבר‬
‫‪1‬‬

‫שדורי טלוויזיה ספרתיים קרקעיים – למה?‬
‫‪ ‬יציבות באיכות התמונה‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של הספקטרום יחסית לשידור האנלוגי (פי ‪ 4‬עד ‪)6‬‬
‫‪ ‬זול יותר יחסית לשידורי כבלים‪ ,‬שידורים אנלוגיים ושידורי לווינים‪.‬‬
‫‪ ‬פשוט וזול (ממיר ספרתי ואנטנה קטנה) לעומת קליטה מלווין‪.‬‬
‫‪ ‬יישומים חדשים אפשריים בשידורים הדיגיטלים בלבד‪:‬‬
‫‪ ‬אינטראקטיביות‬
‫‪HDTV ‬‬
‫‪ ‬טלוויזיה ניידת‬
‫‪ ‬לוח שידורים אלקטרוני‬

‫‪2‬‬

‫רשתות של תדר בודד‬
‫‪ ‬שידורי טלוויזיה ספרתיים עושים שימוש בשיטת ‪ COFDM‬שמאפשרת עבודה של רשת‬
‫משדרים על תדר בודד‪.‬‬
‫‪ ‬תדר בודד עבור כל המשדרים שמאפשרים כיסוי שטח גדול‪.‬‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של תדרי שידור – שימוש בתדרים חוזרים‬
‫‪ ‬מאפשר טופולוגיות רשת טובות יותר יחסית לשידור אנלוגי‪.‬‬
‫‪‬דרישות מ‪(Single Frequency Networks) SFN-‬‬
‫‪‬כל משדר חייב לשדר‬
‫‪‬על אותו התדר‬
‫‪‬באותו הזמן‬
‫‪‬באותו קצב שידור‬
‫‪ ‬כל המשדרים חייבים להיות מסונכרנים בתדר ובזמן (‪)GPS‬‬
‫‪ ‬בחירת זמן מרווח הביטחון יקבע את המרחק המרבי שבין שני משדרים‪.‬‬

‫‪3‬‬

‫מושגים‬
‫‪ ‬אות אנלוגי‬
‫‪ ‬אות ספרתי (דיגיטלי)‬
‫‪ ‬ביט ‪bite‬‬
‫‪ ‬בית ‪Byte‬‬
‫‪ ‬אות ספרתי מרובה רמות‬

‫‪4‬‬

Asynchronous Digital Subscriber Line

5

‫מה זה ‪? ADSL‬‬

‫( ‪.)Asynchronous Digital Subscriber Line‬‬

‫טכנולוגיית ‪ ADSL‬משתמשת ברוחב פס של ‪ 1.1MHz‬המחולק לשלושה נתחים באמצעות‬
‫מסננים‪ .‬הנתח האחד מ‪ 0KHz -‬עד ‪ ,4KHz‬משמש את ערוץ הטלפוניה‪ .‬הנתח השני מ‪-‬‬
‫‪ 20KHz‬עד ‪ 160KHz‬משמש עבור ה‪ upstream-‬והנתח הגדול ביותר –‪ 240 KHz‬עד‬
‫‪ ,1.1MHz‬משמש עבור ה‪.downstream -‬‬

‫‪6‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫על מנת לקבל ניחות מזערי ודיוק מרבי‪ ,‬ממוצע המתח על הקו צריך לשאוף לאפס וכך ניתן להשיג‬
‫את הקצב הנדרש‪ .‬כדי לעמוד בדרישות אלה‪ ,‬משתמשים בשיטת קידוד‬
‫‪ .)Quadrature Amplitude Modulation) QAM‬שיטה המקודדת קבוצות של שלוש סיביות‬
‫ומייצגת אותם בגל סינוס ברמת מתח ובתזוזת מופע‪.‬‬

‫‪7‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫האפנון השימושי הוא מסוג "ריבוי תדרים" ‪(Discrete Multiton) DMT‬‬
‫הערוץ היורד )‪ (downstream‬מחולק ל‪ 256 -‬תדרי נושא )‪ (tones‬כל אחד‬
‫ברוחב פס של ‪4KHz‬‬
‫הערוץ העולה )‪ (upstream‬מחולק ל‪ 32 -‬תת נושאים‪.‬‬
‫נושא ‪ 64‬מאופנן מידע קבוע המשמש לבקרת הרזולוציה של זמן הדגימה‬
‫במקלט‪.‬‬

‫‪8‬‬

9

Standard vs. High-definition
Standard vs. Highdefinition
Wondering what the difference
is between standard and high
definition? Standard definition
(SD) uses 625 lines of pixels
from top to bottom. High
definition (HD) uses up to 1125
lines. Not all of these lines are
visible on the screen, but
they're included as part of the
signal .

10

‫‪Standard vs. High-definition‬‬
‫)‪HDTV )high-definition television‬‬
‫)‪DTV )digital television‬‬

‫‪ DTV‬משודר בתחום ה‪ UHF -‬ברוחב פס של ‪ 8MHz‬כמו שידורי הטלוויזיה‬
‫האנלוגיים‪.‬‬
‫יתרונות ‪DTV‬‬
‫• תומך ברזולוציה גבוהה יותר‪.‬‬

‫• ניתן לשדר את התמונה בסריקה שלובה ‪ interlaced‬או סריקה מלאה‬
‫‪.progressive‬‬
‫• תחנת השידור יכולה לשדר על אותו ספקטרום מספר תוכניות שונות בו‪-‬‬
‫זמנית‪.‬‬
‫• ניתן להוסיף לשידור חומר אינטראקטיבי ו‪/‬או חומר אחר‪ ,‬כמו מידע‬
‫מהאינטרנט‪.‬‬
‫• תומך בשידורי ‪.HDTV‬‬
‫‪11‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫• קיימים ‪ 18‬תקנים לשידורי טלוויזיה דיגיטאלית‪.‬‬
‫• יחס ממדים ‪ 4:3‬באנלוגי‪ 16:9 ,‬בדיגיטלי‪.‬‬
‫• הרזולוציה הנמוכה ביותר היא כמו הרזולוציה של הטלוויזיה האנלוגית‬
‫‪ 576X720‬פיקסלים‪.‬‬
‫• הרזולוציה המרבית היא של ‪ 1080X1920 HDTV‬פיקסלים‪.‬‬
‫• מספר תמונות משודרות בשנייה מוגדרות על ידי האותיות "‪ "i‬עבור ‪interlaced‬‬
‫ו ‪ "p" -‬עבור ‪progressive‬‬

‫• ב – ‪ DTV‬מספר התמונות משתנה בין ‪ 60P‬ל‪20P -‬‬

‫‪12‬‬

‫‪HDTV‬‬

‫תקן ‪ "1080i" HDTV‬אומר שהרזולוציה היא ‪ 1080X1920‬פיקסלים‪ ,‬סריקה‬
‫שלובה‪ 60 ,‬תמונות בשנייה‪.‬‬
‫הערה‪ :‬הטבלה מתאימה לתקן האמריקאי‬
‫‪13‬‬

‫‪.‬‬

‫תקנים‬
‫‪MPEG-2‬‬
‫‪ DTV‬מקודד את המידע ב – ‪ .MPEG-2‬מקודד שימושי ברוב מכשירי ה‪.DVD -‬‬
‫מקודד זה מקטין את נפח המידע ביחס של ‪ .55:1‬הוא מעלים חלק גדול מהמידע‬
‫שעין האדם לא יכולה להבחין‪.‬‬
‫בתקן זה משדרים את השוני בין תמונה לתמונה בבלוקים של ‪ 16X16‬פיקסלים‪.‬‬
‫‪.‬‬
‫‪H.264 / MPEG-4‬‬
‫‪ H.264‬הוא תקן מתקדם לדחיסת וידאו‪ .‬התקן זהה לחלק ‪ 10‬של התקן ‪MPEG-‬‬
‫‪4‬של ‪ ISO‬וידוע גם בשם "קידוד וידאו מתקדם" – ‪AVC‬‬
‫‪ H.264/AVC‬מאופיין על ידי מספר תכונות חדשות המאפשרות לו לדחוס וידאו‬
‫ביעילות רבה יותר מאשר מקודדים אחרים‪.‬‬
‫ביצוע "פיצוי תנועה על סמך בלוק בגודל משתנה" עם בלוקים בגדלים ‪16X16‬ועד‬
‫‪ 4X4‬המאפשר חלוקה מדויקת של אזורים נעים‪ .‬חלוקה רבה מדי לתת‪-‬בלוקים‬
‫עלולה להוביל לשליחת מידע מיותר‪ ,‬שכן המקודד נדרש לציין מספר גדול יותר של‬
‫בלוקים‪ ,‬ולכן מתמקדים מקודדי ‪ H.264‬בבעיית הבחירה של החלוקה‬
‫האופטימאלית של בלוק ‪.16X16‬‬
‫‪14‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫לכול תחנת שידור מוקצה ערוץ שידור אחד‪.‬‬
‫ניתן לחלק את הערוץ לתת‪-‬ערוצים ‪sub-channels‬‬

‫כל ערוץ יכול לשדר ‪19.39 Mbps‬של מידע דיגיטלי‪.‬‬
‫תחנת השידור יכולה לחלק תעבורה זו במספר אפשרויות‪ ,‬לדוגמה‪:‬‬
‫ערוץ אחד של ‪19.39 Mbps‬‬
‫ארבעה תת‪-‬ערוצים של ‪4.85 Mbps‬‬

‫ניתן לשדר תוכניות באיכות נמוכה כמו חדשות‪ ,‬אך לאחד את הערוצים לאיכות‬
‫גבוהה יותר עבור תוכנית טבע כלשהי‪.‬‬
‫נערכים ניסויים לשדר מידע דיגיטלי ב‪ .1- 2Mbps -‬מידע זה יכול לכלול דפי‬
‫אינטרנט או מידע דיגיטלי אחר‪.‬‬

‫‪15‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫הבסיס לתקני ‪ HDTV‬הוא של ‪. (Advanced Television Standards Committee) ATSC‬עבור‬
‫‪ HDTV‬קיימים שני פורמטים‪ P720 :‬ו‪.i1080 -‬‬
‫מדובר בתקנים אמריקאים אשר משודרים ב‪ 60Hz -‬ואשר שניהם רחבי מסך (כלומר ביחס מסך‬
‫‪.)16:9‬‬
‫‪ P720‬הוא תקן פרוגרסיבי (כלומר‪ ,‬משודרות שורות ברצף) אשר כולל ‪ 720‬שורות של ‪1280‬‬
‫פיקסלים בכל שורה‪.‬‬
‫‪ i1080‬הוא תקן ‪( INTERLACED‬כלומר‪ ,‬משדר את כל השורות הזוגיות ואחריהן את השורות האי‬
‫זוגיות וחוזר חלילה) אשר כולל ‪ 1080‬שורות של ‪ 1920‬פיקסלים בכל אחת‪.‬‬
‫התקנים הללו יועדו לשוק האמריקאי‪ ,‬ולכן הוגדרו ב‪ 60Hz-‬בלבד‪ .‬לאחר מספר שנים‪ ,‬אירופה‬
‫התעוררה והגדירה גם לעצמה כמה תקנים‪:‬‬
‫‪ P576 - PAL PROGRESSIVE‬אשר משודר במסך רחב או רגיל (‪)4:3‬‬
‫‪ - P50720‬תקן זהה לתקן האמריקאי פרט לכך שהוא משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪( i501080‬לעתים מכונה גם ‪ - )i251080‬גם הוא תקן זהה לאמריקאי אך משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪16‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫‪HD READY‬‬
‫לגבי רזולוציה‪ ,‬המסך חייב לתמוך בלפחות ‪ 720‬שורות עבור מצב ‪.16:9‬‬
‫התנאים‪:‬‬
‫‪ .1‬כל סוג מסך או אלמנט תצוגה אשר יש לו ‪ 720‬שורות פיזיות (דיסקרטיות) במצב יחס רחב‪.‬‬
‫‪ .2‬על המסך לתמוך בכניסות ‪ HDTV‬דרך הכניסות הבאות‪:‬‬
‫‪ YPBPR‬אנלוגי‬
‫‪ DVI‬או ‪HDMI‬‬
‫‪ .3‬בכל הכניסות הללו‪ ,‬המסך חייב לתמוך בתקנים הבאים‪:‬‬
‫‪ 1280‬על ‪ 720‬פרוגרסיבי ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ 1920‬על ‪ 1080‬שזור ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ .4‬על חיבורי ה‪ DVI-‬וה‪ HDMI-‬לתמוך בהצפנת ‪.HDCP‬‬
‫‪17‬‬

18

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫הגדרה‪ :‬שני גלים נושאים‪ ,‬באותו התדר נמצאים ב‪ 90 -‬מעלות האחד ביחס לשני‬
‫(ניצבים)‪ .‬ניתן לראות זאת כשווה ערך‪ ,‬לגל נושא יחיד המאופנן מופע ואמפליטודה‪.‬‬

‫תמונת ווקטור‪-‬סקופ של אפנון‬
‫מידע הצבע במשדרי טלוויזיה‬

‫‪19‬‬

‫ אפנון ניצב‬QAM - Quadrature Amplitude Modulation
‫ כל סימבול‬16QAM -‫דוגמה ל‬
‫ ביטים‬4 ‫מיצג‬
I - In phase

Q – Quadrature

‫בתקשורת ספרתית נהוג לעבוד‬
QAM16 64 128 256 -‫ב‬

20

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫דוגמאות ל – ‪ 8QAM‬במבנה מעגלי ומלבני‬
‫הבחירה למבנה הרצוי נקבע על ידי השיקולים‪:‬‬
‫‪ .1‬ההספק הממוצע המשודר‬
‫‪ .2‬מורכבות מעגלי השידור והקליטה‬
‫‪ .3‬חסינות לרעש‬
‫‪BER (Bit Error Rate) .4‬‬
‫‪ .5‬התאבכות בין גלי הנושא השונים‪.‬‬

‫‪21‬‬

22

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫)‪ Orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM‬זהה עקרונית ל‪-‬‬
‫)‪ Coded OFDM (COFDM‬ול‪.Discrete multi-tone modulation (DMT) -‬‬
‫בכל המקרים מדובר על ריבוב בחלוקת תדר ‪frequency-division multiplexing‬‬
‫)‪ .(FDM‬מספר רב של תדרי תת נושא ניצבים‪ ,‬הקרובים זה לזה‪ ,‬נושאים את‬
‫המידע‪ .‬המידע מחולק למספר ערוצים מקבילים‪ ,‬כאשר כל ערוץ מאופנן על תדר‬
‫תת‪-‬נושא אחר‪.‬‬
‫האפנון יכול להיות כל אפנון שכיח כמו ‪ QAM‬או ‪ .PSK‬המידע המאופנן נשלח‬
‫בקצב נמוך אך בגלל המספר הרב של התתי‪-‬נושא זה שווה ערך לשידור‬
‫קונבנציונלי של אפנון נושא אחד באותו רוחב פס ובמהירות העברת מידע גבוהה‪.‬‬

‫‪23‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫מרווח ביטחון (שומר מרווח) ‪Guard interval‬‬
‫מטרת מרווח הביטחון הוא לשפר את חסינות ההשהיה בהתפשטות הגלים‪ ,‬הדהוד והחזרים‬
‫מגופים שונים כמו הר או בית‪ .‬נתונים ספרתיים מאוד רגישים לתופעות אלו ‪.‬‬
‫ב‪ COFDM -‬בתחילת כל סימבול קיים "מרווח ביטחון"‪ .‬כל עוד ה"הד" נופל בתחום מרווח זה‪.‬‬
‫הוא לא יהיה מושפע ביכולת המקלט לפענח את המידע הרצוי משום שהמידע יופיע אחרי זמן‬
‫"מרווח הביטחון"‬
‫ככול שמרווח הביטחון יהיה גדול יותר ניתן יהיה לטפל במרחק הדהוד גדול יותר‪ .‬אבל הגדלת‬
‫המרווח מוריד את נצילות ערוץ השידור‪ .‬לדוגמה בשידור ‪ DVB-T‬ארבע מרווחי ביטחון‬
‫שימושיים (ניתנים כשבר מזמן המחזור של הסימבול) ‪1/32 ; 1/16 ; 1/8 ; 1/4‬‬
‫‪ 1/32‬נותן הגנה מזערית אבל העברת מידע מהירה ביותר‪ 1/4 .‬מאפשר הגנה טובה ביותר‬
‫אבל נצילות ערוץ שידור נמוכה‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫דוגמה‪:‬‬
‫אם נשדר מיליון סימבולים לשנייה על ערוץ תקשורת באפנון של נושא בודד אזי זמן שידור‬
‫סימבול יהיה מיקרו‪-‬שנייה‪ .‬במצב זה נצטרך להתמודד עם סנכרון בתדר גבוה ועם התאבכויות‬
‫ממסלולים שונים )‪.(multipath interference‬‬
‫אם אותם מיליון סימבולים לשנייה יחולקו לאלף תת‪-‬ערוצים אז זמן המחזור של כל סימבול יכול‬
‫להיות ארוך פי ‪ 1000‬ז"א מילישנייה אחת (במקום מיקרו‪-‬שנייה)‪ .‬אם נוסיף "מרווח ביטחון"‬
‫בערך של ‪ 1/8‬סימבול אשר יוכנס בתחילת שידור של כל סימבול‪ ,‬אזי נוכל להתגבר על בעיית‬
‫ההתאבכות‪ .‬זמן "מרווח הביטחון" יהיה ‪ 125‬מיקרו‪-‬שניות שמייצג הפרש מרבי של ‪37.5‬‬
‫קילומטר בין אות ישיר לאות מוחזר כהד מגוף כלשהו‪.‬‬

‫‪25‬‬

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Example of applications
Cable
ADSL and VDSL broadband access via POTS copper wiring.
Power line communication (PLC).
Multimedia over Coax Alliance (MoCA) home networking.
ITU-T G.hn, a standard which provides high-speed local area networking over existing home wiring (power lines,
phone lines and coaxial cables)
Wireless
The wireless LAN radio interfaces IEEE 802.11a, g, n and HIPERLAN/2.
The digital radio systems DAB/EUREKA 147, DAB+, Digital Radio Mondiale, HD Radio, T-DMB and ISDBTSB.
The terrestrial digital TV system DVB-T.
The terrestrial mobile TV systems DVB-H, T-DMB, ISDB-T and MediaFLO forward link.
The cellular communication systems Flash-OFDM
The mobile broadband 3GPP Long Term Evolution air interface named High Speed OFDM Packet Access
(HSOPA)
The Wireless MAN / Fixed broadband wireless access (BWA) standard IEEE 802.16 (or WiMAX).
The Mobile Broadband Wireless Access (MBWA) standards IEEE 802.20, IEEE 802.16e (Mobile WiMAX) and
WiBro.
The wireless Personal Area Network (PAN) Ultra wideband (UWB) IEEE 802.15.3a implementation suggested by
WiMedia Alliance.
26

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Transmitter
An OFDM carrier signal is the sum of a number of orthogonal sub-carriers, with baseband data on each sub-carrier
being independently modulated commonly using some type of quadrature amplitude modulation (QAM) or phaseshift keying (PSK). This composite baseband signal is typically used to modulate a main RF carrier.

s[n] is a serial stream of binary digits. By inverse multiplexing, these are first demultiplexed into N parallel
streams, and each one mapped to a (possibly complex) symbol stream using some modulation constellation
(QAM, PSK, etc.). Note that the constellations may be different, so some streams may carry a higher bit-rate than
others.
An inverse FFT is computed on each set of symbols, giving a set of complex time-domain samples. These
samples are then quadrature-mixed to passband in the standard way. The real and imaginary components are first
converted to the analogue domain using digital-to-analogue converters (DACs); the analogue signals are then
used to modulate cosine and sine waves at the carrier frequency, fc, respectively. These signals are then summed
to give the transmission signal, s(t).
27

28

‫)‪DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial‬‬
‫‪ DVB-T‬הינו תקן שתוקן על ידי איגוד ‪ DVB‬לשידורי טלוויזיה‬
‫קרקעיים‪ .‬השידורים הראשוניים נערכו בבריטניה בשנת ‪.1997‬‬
‫המערכת משדרת אות ספרתי מכווץ של שמע‪ ,‬וידאו ונתונים‬
‫נוספים בשיטת ‪ MPEG‬ובשימוש באפנון ‪.COFDM‬‬
‫תכונות בסיסיות‪:‬‬
‫‪ .1‬שלש אפשרויות לאפנון )‪(QPSK, 16QAM, 64QAM‬‬
‫‪ FEC (forward error correction) .2‬חמש אפשרויות לתיקון שגיאות המבוססות על קידוד‬
‫קונבולוציה וקידוד רייד סולומון ביחסים של ‪ 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8‬בהתאם לדרישות‬
‫המערכת‪.‬‬
‫‪ .3‬ארבע אפשרויות למרווחי ביטחון ‪.1/4 1/8 1/16 1/32‬‬
‫‪ .4‬רוחב פס של ערוץ שידור ‪ 7 ,6‬או ‪8MHz‬‬
‫‪ .5‬תדר תמונות ‪ 50‬או ‪ 60‬הרץ‪.‬‬

‫‪29‬‬

DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial)

30

31

32

:‫הסבר‬
Video – SD – MPEG – 4 PART 10 H.264
SD-Standard Definition

Audio .HE .AAC + V2 & Dolby Pulse
HE-High Efficincy
AAC-Advanced Audio Coding ‫סוג של קודק‬
Pulse -- Plus

MPEG 2 – TS
TS – Transport Stream

‫ מבוסס על‬Dolby Digital Plus
‫ שמאפשר‬AC-3 ‫מערכת קודקים של‬
‫ ותומך‬6.144 Mbit/s ‫שידור בקצב עד‬
‫ הוא אינו‬.13.1 ‫במספר ערוצים עד‬
.AC-3 ‫תואם אחורנית עם‬
‫ הוא פורמט לשידור תקן‬MPEG-2TS
‫) אשר מרובב עם‬4 ‫או‬1,2( MPEG
‫ שימושי כמידע זורם‬.‫מידע נוסף‬
‫ רשתות כולל‬,‫בטלוויזיה ספרתית‬
.‫אינטרנט‬

Three (3) SFN Network ‫סוג של טופולוגית המשדרים‬
SFN - Single Frequency Networks
33

34

:‫הסבר‬
EIT – based EPG & 7 day EPG
EIT – Event Information Table
EPG – Electronic Program Guide
HDMI – 1.3 output
HDMI - High-Definition Multimedia Interface

S/PDIF - Sony/Philips Digital Interconnect Format (more commonly

known as Sony Philips Digital InterFace)
‫ דרך מוליך אופטי או כבל‬,‫ מגדיר את השכבה הפיזית של חיבור מידע שמע בין התקנים שונים‬S/PDIF
.‫ עם שינויים קלים ודרישות זולות יותר מבחינת החומרה‬AES/EBU ‫ תקן זה מבוסס על תקן‬.‫קואקסילי‬
35

‫הסבר‪:‬‬
‫‪S/PDIF - more commonly known as Sony Philips Digital InterFace‬‬

‫‪BMC-biphase mark code‬‬

‫בתקן זה נעשה שימוש בקוד דו‪-‬מופעי )‪ (biphase‬המקודד מידע זורם בינארי‪ .‬כל ביט של‬
‫המידע הראשוני מייצג שתי רמות אשר יחד מייצגות ביט בודד‪ .‬כל כל רמה לוגית "‪ "1‬במבוא‬
‫מיוצגת על ידי שני ביטים שונים ‪ 10‬או ‪ .01‬כניסה לוגית ‪ 0‬מיוצגת על ידי שני ביטים זהים ‪00‬‬
‫או ‪ 11‬במוצא‪.‬‬
‫‪36‬‬

37

38

‫דוגמה – ממיר ‪APEX‬‬
‫תכונות‪:‬‬
‫• תומך ‪EPG‬‬
‫• רשימת ערוצים ועריכת תוכניות‬
‫• בקרת הורים‬
‫• טיימר לתחילת תוכנית‬
‫• בחירת שפת הכתוביות‬
‫• השהיית תיאום שפתיים (במילישניות)‬
‫• הגדרת מדיית ה‪(MP3, JPEG….) USB -‬‬
‫• קביעת זמני הקלטה על מדיית ה‪USB -‬‬
‫• ועוד‪.....‬‬

‫‪39‬‬

APEX ‫ממיר‬

40

APEX ‫ממיר‬

41

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪42‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪43‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪44‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪45‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪46‬‬

:‫הסבר‬
BER – Bit Error Rate
PV BER – Post VITARBI Bit Error Rate
NM – Noise Margin
MER – Modulation Error Rate
CSI – Channel Status Information
Cell – identify code of the transmitting operator
CFO – carrier Frequency offset
PWR index – signal level status
RU – Read Solomon Uncorrect, uncorrected errors.

47

‫סופ ללא פ סופית כי אין סוף ללימוד ולחומר‬

‫‪48‬‬

OFDM
)‫ שימוש בערוצי שידור אורתוגונליים שונים (בתדרי גל נושא‬
.‫להעברת המידע‬
LPF
cos( 2  f 1 t )

LPF
cos( 2  f 2 t )

cos( 2  f 2 t )

MULTIPLEX

DEMULTIPLEX

data

cos( 2  f 1 t )

data

LPF
cos( 2  f N t )

cos( 2  f N t )
49

‫תדרים אורתוגונליים‬
‫‪ ‬המשדר מקבל את המידע לשידור ומחלק את ערוץ השידור למספר‬
‫תדרים בלתי תלויים‪.‬‬

‫‪50‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪2‬‬

‫‪51‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪3‬‬
‫‪ ‬כך לא ניתן לחסום את כל המידע שעובר ממשתמש אחד לשני‬

‫‪52‬‬

‫שידור וידאו כף יד דיגיטאלי והתמודדות‬
‫מול בעיות ייחודיות – בשתי השיטות‬
‫‪ DVB-T ‬שידור וידאו למטרות נייחות‬
‫‪ DVB-H ‬שידור וידאו למטרות ניידות (כף יד)‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬

‫‪53‬‬

‫יש צורך לחסוך באנרגיה‬
‫סנכרון מעבר בין תחנות שידור‬
‫שימוש בדחיסה חזקה ‪ H264‬ולא ב ‪mpeg- 2‬‬
‫אפקט דופלר‬

Multi Path ‫בעיית‬
P at h 2

B uilding
D i r ect P at h

P at h 3

M ob i l e
R ecep t i on

B ase St at i on

54

Guard Interval Tg -"‫"שמירת מרחק‬
Tg

OFDM symbol(1/f0)

Tg
Copy signal
 By adding the Guard Interval (GI) Period, Inter symbol

interference (ISI) can be avoided, while keeping orthogonality

Tg OFDM symbol (1/f0)
Direct
Delayed
Sampling Period
55

‫השהיה ותזוזת תדר ב ‪. OFDM‬ו‪CDMA -‬‬
‫‪OFDM ‬‬
‫‪ ‬בעיית ‪ Multi-path‬נפתרת ע"י ‪GI‬‬
‫‪ ‬רגיש לשינויי תדרים שמירה על הפרדת תדרים‬
‫‪CDMA ‬‬
‫‪ ‬כמעט ואין השפעה על הקודים ב ‪Multi-path‬‬
‫‪ ‬אפקט דופלר לא משפיע מאחר ואין לו תלות בתדר‬

‫‪56‬‬

‫מיזוג שיטות הקידוד‬
‫‪ ‬ניתן לשלב בין שתי השיטות וכך כל תדר בקידוד ה ‪OFDM‬‬
‫יוכפל בקוד ה‪CDMA-‬‬
‫‪Multi-carrier code division multiple access (MC- ‬‬
‫)‪CDMA‬‬

‫‪57‬‬

‫סיכום‬
‫‪ ‬הוצגו שיטות קידוד שונות לשידור‪ CDMA :‬ו‪OFDM‬‬
‫‪ ‬לכל שיטה יש את הייחודיות שלה אך ניתן עדיין לשלבם ביחד‬
‫במספר אפליקציות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמד יישום של השיטות לצורך העברת וידאו דיגיטלי למערכות‬
‫ניידות בשתי השיטות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמדה החסינות של שתי השיטות לתופעות ה ‪,Multi Path‬‬
‫ואפקט דופלר‬

References 1
Faria, G.; Henriksson, J.A.; Stare, E.; Talmola, P., "DVB-H:
Digital Broadcast Services to Handheld Devices,"
Proceedings of the IEEE , vol.94, no.1, pp.194-209, Jan.
2006
2. Fire Tom Wada Professor, Information Engineering, Univ.
of the Ryukyus Chief Scientist at Magna Design Net, Inc
[email protected] http://www.ie.uryukyu.ac.jp/~wada/
1.

3. “Ofdm and cdma” Dr.S.Srikanth AU-KBC Research

Centre Anna University Chennai
59

References 2
4. http://en.wikipedia.org/wiki/Code_division_multipl

e_access
5. http://en.wikipedia.org/wiki/OFDM


Slide 29

‫שדורי טלוויזיה‬
‫ספרתיים קרקעיים‬

‫אינגר משה ‪4Z1PF‬‬
‫‪2009‬‬
‫ספטמבר‬
‫‪1‬‬

‫שדורי טלוויזיה ספרתיים קרקעיים – למה?‬
‫‪ ‬יציבות באיכות התמונה‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של הספקטרום יחסית לשידור האנלוגי (פי ‪ 4‬עד ‪)6‬‬
‫‪ ‬זול יותר יחסית לשידורי כבלים‪ ,‬שידורים אנלוגיים ושידורי לווינים‪.‬‬
‫‪ ‬פשוט וזול (ממיר ספרתי ואנטנה קטנה) לעומת קליטה מלווין‪.‬‬
‫‪ ‬יישומים חדשים אפשריים בשידורים הדיגיטלים בלבד‪:‬‬
‫‪ ‬אינטראקטיביות‬
‫‪HDTV ‬‬
‫‪ ‬טלוויזיה ניידת‬
‫‪ ‬לוח שידורים אלקטרוני‬

‫‪2‬‬

‫רשתות של תדר בודד‬
‫‪ ‬שידורי טלוויזיה ספרתיים עושים שימוש בשיטת ‪ COFDM‬שמאפשרת עבודה של רשת‬
‫משדרים על תדר בודד‪.‬‬
‫‪ ‬תדר בודד עבור כל המשדרים שמאפשרים כיסוי שטח גדול‪.‬‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של תדרי שידור – שימוש בתדרים חוזרים‬
‫‪ ‬מאפשר טופולוגיות רשת טובות יותר יחסית לשידור אנלוגי‪.‬‬
‫‪‬דרישות מ‪(Single Frequency Networks) SFN-‬‬
‫‪‬כל משדר חייב לשדר‬
‫‪‬על אותו התדר‬
‫‪‬באותו הזמן‬
‫‪‬באותו קצב שידור‬
‫‪ ‬כל המשדרים חייבים להיות מסונכרנים בתדר ובזמן (‪)GPS‬‬
‫‪ ‬בחירת זמן מרווח הביטחון יקבע את המרחק המרבי שבין שני משדרים‪.‬‬

‫‪3‬‬

‫מושגים‬
‫‪ ‬אות אנלוגי‬
‫‪ ‬אות ספרתי (דיגיטלי)‬
‫‪ ‬ביט ‪bite‬‬
‫‪ ‬בית ‪Byte‬‬
‫‪ ‬אות ספרתי מרובה רמות‬

‫‪4‬‬

Asynchronous Digital Subscriber Line

5

‫מה זה ‪? ADSL‬‬

‫( ‪.)Asynchronous Digital Subscriber Line‬‬

‫טכנולוגיית ‪ ADSL‬משתמשת ברוחב פס של ‪ 1.1MHz‬המחולק לשלושה נתחים באמצעות‬
‫מסננים‪ .‬הנתח האחד מ‪ 0KHz -‬עד ‪ ,4KHz‬משמש את ערוץ הטלפוניה‪ .‬הנתח השני מ‪-‬‬
‫‪ 20KHz‬עד ‪ 160KHz‬משמש עבור ה‪ upstream-‬והנתח הגדול ביותר –‪ 240 KHz‬עד‬
‫‪ ,1.1MHz‬משמש עבור ה‪.downstream -‬‬

‫‪6‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫על מנת לקבל ניחות מזערי ודיוק מרבי‪ ,‬ממוצע המתח על הקו צריך לשאוף לאפס וכך ניתן להשיג‬
‫את הקצב הנדרש‪ .‬כדי לעמוד בדרישות אלה‪ ,‬משתמשים בשיטת קידוד‬
‫‪ .)Quadrature Amplitude Modulation) QAM‬שיטה המקודדת קבוצות של שלוש סיביות‬
‫ומייצגת אותם בגל סינוס ברמת מתח ובתזוזת מופע‪.‬‬

‫‪7‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫האפנון השימושי הוא מסוג "ריבוי תדרים" ‪(Discrete Multiton) DMT‬‬
‫הערוץ היורד )‪ (downstream‬מחולק ל‪ 256 -‬תדרי נושא )‪ (tones‬כל אחד‬
‫ברוחב פס של ‪4KHz‬‬
‫הערוץ העולה )‪ (upstream‬מחולק ל‪ 32 -‬תת נושאים‪.‬‬
‫נושא ‪ 64‬מאופנן מידע קבוע המשמש לבקרת הרזולוציה של זמן הדגימה‬
‫במקלט‪.‬‬

‫‪8‬‬

9

Standard vs. High-definition
Standard vs. Highdefinition
Wondering what the difference
is between standard and high
definition? Standard definition
(SD) uses 625 lines of pixels
from top to bottom. High
definition (HD) uses up to 1125
lines. Not all of these lines are
visible on the screen, but
they're included as part of the
signal .

10

‫‪Standard vs. High-definition‬‬
‫)‪HDTV )high-definition television‬‬
‫)‪DTV )digital television‬‬

‫‪ DTV‬משודר בתחום ה‪ UHF -‬ברוחב פס של ‪ 8MHz‬כמו שידורי הטלוויזיה‬
‫האנלוגיים‪.‬‬
‫יתרונות ‪DTV‬‬
‫• תומך ברזולוציה גבוהה יותר‪.‬‬

‫• ניתן לשדר את התמונה בסריקה שלובה ‪ interlaced‬או סריקה מלאה‬
‫‪.progressive‬‬
‫• תחנת השידור יכולה לשדר על אותו ספקטרום מספר תוכניות שונות בו‪-‬‬
‫זמנית‪.‬‬
‫• ניתן להוסיף לשידור חומר אינטראקטיבי ו‪/‬או חומר אחר‪ ,‬כמו מידע‬
‫מהאינטרנט‪.‬‬
‫• תומך בשידורי ‪.HDTV‬‬
‫‪11‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫• קיימים ‪ 18‬תקנים לשידורי טלוויזיה דיגיטאלית‪.‬‬
‫• יחס ממדים ‪ 4:3‬באנלוגי‪ 16:9 ,‬בדיגיטלי‪.‬‬
‫• הרזולוציה הנמוכה ביותר היא כמו הרזולוציה של הטלוויזיה האנלוגית‬
‫‪ 576X720‬פיקסלים‪.‬‬
‫• הרזולוציה המרבית היא של ‪ 1080X1920 HDTV‬פיקסלים‪.‬‬
‫• מספר תמונות משודרות בשנייה מוגדרות על ידי האותיות "‪ "i‬עבור ‪interlaced‬‬
‫ו ‪ "p" -‬עבור ‪progressive‬‬

‫• ב – ‪ DTV‬מספר התמונות משתנה בין ‪ 60P‬ל‪20P -‬‬

‫‪12‬‬

‫‪HDTV‬‬

‫תקן ‪ "1080i" HDTV‬אומר שהרזולוציה היא ‪ 1080X1920‬פיקסלים‪ ,‬סריקה‬
‫שלובה‪ 60 ,‬תמונות בשנייה‪.‬‬
‫הערה‪ :‬הטבלה מתאימה לתקן האמריקאי‬
‫‪13‬‬

‫‪.‬‬

‫תקנים‬
‫‪MPEG-2‬‬
‫‪ DTV‬מקודד את המידע ב – ‪ .MPEG-2‬מקודד שימושי ברוב מכשירי ה‪.DVD -‬‬
‫מקודד זה מקטין את נפח המידע ביחס של ‪ .55:1‬הוא מעלים חלק גדול מהמידע‬
‫שעין האדם לא יכולה להבחין‪.‬‬
‫בתקן זה משדרים את השוני בין תמונה לתמונה בבלוקים של ‪ 16X16‬פיקסלים‪.‬‬
‫‪.‬‬
‫‪H.264 / MPEG-4‬‬
‫‪ H.264‬הוא תקן מתקדם לדחיסת וידאו‪ .‬התקן זהה לחלק ‪ 10‬של התקן ‪MPEG-‬‬
‫‪4‬של ‪ ISO‬וידוע גם בשם "קידוד וידאו מתקדם" – ‪AVC‬‬
‫‪ H.264/AVC‬מאופיין על ידי מספר תכונות חדשות המאפשרות לו לדחוס וידאו‬
‫ביעילות רבה יותר מאשר מקודדים אחרים‪.‬‬
‫ביצוע "פיצוי תנועה על סמך בלוק בגודל משתנה" עם בלוקים בגדלים ‪16X16‬ועד‬
‫‪ 4X4‬המאפשר חלוקה מדויקת של אזורים נעים‪ .‬חלוקה רבה מדי לתת‪-‬בלוקים‬
‫עלולה להוביל לשליחת מידע מיותר‪ ,‬שכן המקודד נדרש לציין מספר גדול יותר של‬
‫בלוקים‪ ,‬ולכן מתמקדים מקודדי ‪ H.264‬בבעיית הבחירה של החלוקה‬
‫האופטימאלית של בלוק ‪.16X16‬‬
‫‪14‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫לכול תחנת שידור מוקצה ערוץ שידור אחד‪.‬‬
‫ניתן לחלק את הערוץ לתת‪-‬ערוצים ‪sub-channels‬‬

‫כל ערוץ יכול לשדר ‪19.39 Mbps‬של מידע דיגיטלי‪.‬‬
‫תחנת השידור יכולה לחלק תעבורה זו במספר אפשרויות‪ ,‬לדוגמה‪:‬‬
‫ערוץ אחד של ‪19.39 Mbps‬‬
‫ארבעה תת‪-‬ערוצים של ‪4.85 Mbps‬‬

‫ניתן לשדר תוכניות באיכות נמוכה כמו חדשות‪ ,‬אך לאחד את הערוצים לאיכות‬
‫גבוהה יותר עבור תוכנית טבע כלשהי‪.‬‬
‫נערכים ניסויים לשדר מידע דיגיטלי ב‪ .1- 2Mbps -‬מידע זה יכול לכלול דפי‬
‫אינטרנט או מידע דיגיטלי אחר‪.‬‬

‫‪15‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫הבסיס לתקני ‪ HDTV‬הוא של ‪. (Advanced Television Standards Committee) ATSC‬עבור‬
‫‪ HDTV‬קיימים שני פורמטים‪ P720 :‬ו‪.i1080 -‬‬
‫מדובר בתקנים אמריקאים אשר משודרים ב‪ 60Hz -‬ואשר שניהם רחבי מסך (כלומר ביחס מסך‬
‫‪.)16:9‬‬
‫‪ P720‬הוא תקן פרוגרסיבי (כלומר‪ ,‬משודרות שורות ברצף) אשר כולל ‪ 720‬שורות של ‪1280‬‬
‫פיקסלים בכל שורה‪.‬‬
‫‪ i1080‬הוא תקן ‪( INTERLACED‬כלומר‪ ,‬משדר את כל השורות הזוגיות ואחריהן את השורות האי‬
‫זוגיות וחוזר חלילה) אשר כולל ‪ 1080‬שורות של ‪ 1920‬פיקסלים בכל אחת‪.‬‬
‫התקנים הללו יועדו לשוק האמריקאי‪ ,‬ולכן הוגדרו ב‪ 60Hz-‬בלבד‪ .‬לאחר מספר שנים‪ ,‬אירופה‬
‫התעוררה והגדירה גם לעצמה כמה תקנים‪:‬‬
‫‪ P576 - PAL PROGRESSIVE‬אשר משודר במסך רחב או רגיל (‪)4:3‬‬
‫‪ - P50720‬תקן זהה לתקן האמריקאי פרט לכך שהוא משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪( i501080‬לעתים מכונה גם ‪ - )i251080‬גם הוא תקן זהה לאמריקאי אך משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪16‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫‪HD READY‬‬
‫לגבי רזולוציה‪ ,‬המסך חייב לתמוך בלפחות ‪ 720‬שורות עבור מצב ‪.16:9‬‬
‫התנאים‪:‬‬
‫‪ .1‬כל סוג מסך או אלמנט תצוגה אשר יש לו ‪ 720‬שורות פיזיות (דיסקרטיות) במצב יחס רחב‪.‬‬
‫‪ .2‬על המסך לתמוך בכניסות ‪ HDTV‬דרך הכניסות הבאות‪:‬‬
‫‪ YPBPR‬אנלוגי‬
‫‪ DVI‬או ‪HDMI‬‬
‫‪ .3‬בכל הכניסות הללו‪ ,‬המסך חייב לתמוך בתקנים הבאים‪:‬‬
‫‪ 1280‬על ‪ 720‬פרוגרסיבי ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ 1920‬על ‪ 1080‬שזור ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ .4‬על חיבורי ה‪ DVI-‬וה‪ HDMI-‬לתמוך בהצפנת ‪.HDCP‬‬
‫‪17‬‬

18

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫הגדרה‪ :‬שני גלים נושאים‪ ,‬באותו התדר נמצאים ב‪ 90 -‬מעלות האחד ביחס לשני‬
‫(ניצבים)‪ .‬ניתן לראות זאת כשווה ערך‪ ,‬לגל נושא יחיד המאופנן מופע ואמפליטודה‪.‬‬

‫תמונת ווקטור‪-‬סקופ של אפנון‬
‫מידע הצבע במשדרי טלוויזיה‬

‫‪19‬‬

‫ אפנון ניצב‬QAM - Quadrature Amplitude Modulation
‫ כל סימבול‬16QAM -‫דוגמה ל‬
‫ ביטים‬4 ‫מיצג‬
I - In phase

Q – Quadrature

‫בתקשורת ספרתית נהוג לעבוד‬
QAM16 64 128 256 -‫ב‬

20

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫דוגמאות ל – ‪ 8QAM‬במבנה מעגלי ומלבני‬
‫הבחירה למבנה הרצוי נקבע על ידי השיקולים‪:‬‬
‫‪ .1‬ההספק הממוצע המשודר‬
‫‪ .2‬מורכבות מעגלי השידור והקליטה‬
‫‪ .3‬חסינות לרעש‬
‫‪BER (Bit Error Rate) .4‬‬
‫‪ .5‬התאבכות בין גלי הנושא השונים‪.‬‬

‫‪21‬‬

22

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫)‪ Orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM‬זהה עקרונית ל‪-‬‬
‫)‪ Coded OFDM (COFDM‬ול‪.Discrete multi-tone modulation (DMT) -‬‬
‫בכל המקרים מדובר על ריבוב בחלוקת תדר ‪frequency-division multiplexing‬‬
‫)‪ .(FDM‬מספר רב של תדרי תת נושא ניצבים‪ ,‬הקרובים זה לזה‪ ,‬נושאים את‬
‫המידע‪ .‬המידע מחולק למספר ערוצים מקבילים‪ ,‬כאשר כל ערוץ מאופנן על תדר‬
‫תת‪-‬נושא אחר‪.‬‬
‫האפנון יכול להיות כל אפנון שכיח כמו ‪ QAM‬או ‪ .PSK‬המידע המאופנן נשלח‬
‫בקצב נמוך אך בגלל המספר הרב של התתי‪-‬נושא זה שווה ערך לשידור‬
‫קונבנציונלי של אפנון נושא אחד באותו רוחב פס ובמהירות העברת מידע גבוהה‪.‬‬

‫‪23‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫מרווח ביטחון (שומר מרווח) ‪Guard interval‬‬
‫מטרת מרווח הביטחון הוא לשפר את חסינות ההשהיה בהתפשטות הגלים‪ ,‬הדהוד והחזרים‬
‫מגופים שונים כמו הר או בית‪ .‬נתונים ספרתיים מאוד רגישים לתופעות אלו ‪.‬‬
‫ב‪ COFDM -‬בתחילת כל סימבול קיים "מרווח ביטחון"‪ .‬כל עוד ה"הד" נופל בתחום מרווח זה‪.‬‬
‫הוא לא יהיה מושפע ביכולת המקלט לפענח את המידע הרצוי משום שהמידע יופיע אחרי זמן‬
‫"מרווח הביטחון"‬
‫ככול שמרווח הביטחון יהיה גדול יותר ניתן יהיה לטפל במרחק הדהוד גדול יותר‪ .‬אבל הגדלת‬
‫המרווח מוריד את נצילות ערוץ השידור‪ .‬לדוגמה בשידור ‪ DVB-T‬ארבע מרווחי ביטחון‬
‫שימושיים (ניתנים כשבר מזמן המחזור של הסימבול) ‪1/32 ; 1/16 ; 1/8 ; 1/4‬‬
‫‪ 1/32‬נותן הגנה מזערית אבל העברת מידע מהירה ביותר‪ 1/4 .‬מאפשר הגנה טובה ביותר‬
‫אבל נצילות ערוץ שידור נמוכה‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫דוגמה‪:‬‬
‫אם נשדר מיליון סימבולים לשנייה על ערוץ תקשורת באפנון של נושא בודד אזי זמן שידור‬
‫סימבול יהיה מיקרו‪-‬שנייה‪ .‬במצב זה נצטרך להתמודד עם סנכרון בתדר גבוה ועם התאבכויות‬
‫ממסלולים שונים )‪.(multipath interference‬‬
‫אם אותם מיליון סימבולים לשנייה יחולקו לאלף תת‪-‬ערוצים אז זמן המחזור של כל סימבול יכול‬
‫להיות ארוך פי ‪ 1000‬ז"א מילישנייה אחת (במקום מיקרו‪-‬שנייה)‪ .‬אם נוסיף "מרווח ביטחון"‬
‫בערך של ‪ 1/8‬סימבול אשר יוכנס בתחילת שידור של כל סימבול‪ ,‬אזי נוכל להתגבר על בעיית‬
‫ההתאבכות‪ .‬זמן "מרווח הביטחון" יהיה ‪ 125‬מיקרו‪-‬שניות שמייצג הפרש מרבי של ‪37.5‬‬
‫קילומטר בין אות ישיר לאות מוחזר כהד מגוף כלשהו‪.‬‬

‫‪25‬‬

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Example of applications
Cable
ADSL and VDSL broadband access via POTS copper wiring.
Power line communication (PLC).
Multimedia over Coax Alliance (MoCA) home networking.
ITU-T G.hn, a standard which provides high-speed local area networking over existing home wiring (power lines,
phone lines and coaxial cables)
Wireless
The wireless LAN radio interfaces IEEE 802.11a, g, n and HIPERLAN/2.
The digital radio systems DAB/EUREKA 147, DAB+, Digital Radio Mondiale, HD Radio, T-DMB and ISDBTSB.
The terrestrial digital TV system DVB-T.
The terrestrial mobile TV systems DVB-H, T-DMB, ISDB-T and MediaFLO forward link.
The cellular communication systems Flash-OFDM
The mobile broadband 3GPP Long Term Evolution air interface named High Speed OFDM Packet Access
(HSOPA)
The Wireless MAN / Fixed broadband wireless access (BWA) standard IEEE 802.16 (or WiMAX).
The Mobile Broadband Wireless Access (MBWA) standards IEEE 802.20, IEEE 802.16e (Mobile WiMAX) and
WiBro.
The wireless Personal Area Network (PAN) Ultra wideband (UWB) IEEE 802.15.3a implementation suggested by
WiMedia Alliance.
26

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Transmitter
An OFDM carrier signal is the sum of a number of orthogonal sub-carriers, with baseband data on each sub-carrier
being independently modulated commonly using some type of quadrature amplitude modulation (QAM) or phaseshift keying (PSK). This composite baseband signal is typically used to modulate a main RF carrier.

s[n] is a serial stream of binary digits. By inverse multiplexing, these are first demultiplexed into N parallel
streams, and each one mapped to a (possibly complex) symbol stream using some modulation constellation
(QAM, PSK, etc.). Note that the constellations may be different, so some streams may carry a higher bit-rate than
others.
An inverse FFT is computed on each set of symbols, giving a set of complex time-domain samples. These
samples are then quadrature-mixed to passband in the standard way. The real and imaginary components are first
converted to the analogue domain using digital-to-analogue converters (DACs); the analogue signals are then
used to modulate cosine and sine waves at the carrier frequency, fc, respectively. These signals are then summed
to give the transmission signal, s(t).
27

28

‫)‪DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial‬‬
‫‪ DVB-T‬הינו תקן שתוקן על ידי איגוד ‪ DVB‬לשידורי טלוויזיה‬
‫קרקעיים‪ .‬השידורים הראשוניים נערכו בבריטניה בשנת ‪.1997‬‬
‫המערכת משדרת אות ספרתי מכווץ של שמע‪ ,‬וידאו ונתונים‬
‫נוספים בשיטת ‪ MPEG‬ובשימוש באפנון ‪.COFDM‬‬
‫תכונות בסיסיות‪:‬‬
‫‪ .1‬שלש אפשרויות לאפנון )‪(QPSK, 16QAM, 64QAM‬‬
‫‪ FEC (forward error correction) .2‬חמש אפשרויות לתיקון שגיאות המבוססות על קידוד‬
‫קונבולוציה וקידוד רייד סולומון ביחסים של ‪ 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8‬בהתאם לדרישות‬
‫המערכת‪.‬‬
‫‪ .3‬ארבע אפשרויות למרווחי ביטחון ‪.1/4 1/8 1/16 1/32‬‬
‫‪ .4‬רוחב פס של ערוץ שידור ‪ 7 ,6‬או ‪8MHz‬‬
‫‪ .5‬תדר תמונות ‪ 50‬או ‪ 60‬הרץ‪.‬‬

‫‪29‬‬

DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial)

30

31

32

:‫הסבר‬
Video – SD – MPEG – 4 PART 10 H.264
SD-Standard Definition

Audio .HE .AAC + V2 & Dolby Pulse
HE-High Efficincy
AAC-Advanced Audio Coding ‫סוג של קודק‬
Pulse -- Plus

MPEG 2 – TS
TS – Transport Stream

‫ מבוסס על‬Dolby Digital Plus
‫ שמאפשר‬AC-3 ‫מערכת קודקים של‬
‫ ותומך‬6.144 Mbit/s ‫שידור בקצב עד‬
‫ הוא אינו‬.13.1 ‫במספר ערוצים עד‬
.AC-3 ‫תואם אחורנית עם‬
‫ הוא פורמט לשידור תקן‬MPEG-2TS
‫) אשר מרובב עם‬4 ‫או‬1,2( MPEG
‫ שימושי כמידע זורם‬.‫מידע נוסף‬
‫ רשתות כולל‬,‫בטלוויזיה ספרתית‬
.‫אינטרנט‬

Three (3) SFN Network ‫סוג של טופולוגית המשדרים‬
SFN - Single Frequency Networks
33

34

:‫הסבר‬
EIT – based EPG & 7 day EPG
EIT – Event Information Table
EPG – Electronic Program Guide
HDMI – 1.3 output
HDMI - High-Definition Multimedia Interface

S/PDIF - Sony/Philips Digital Interconnect Format (more commonly

known as Sony Philips Digital InterFace)
‫ דרך מוליך אופטי או כבל‬,‫ מגדיר את השכבה הפיזית של חיבור מידע שמע בין התקנים שונים‬S/PDIF
.‫ עם שינויים קלים ודרישות זולות יותר מבחינת החומרה‬AES/EBU ‫ תקן זה מבוסס על תקן‬.‫קואקסילי‬
35

‫הסבר‪:‬‬
‫‪S/PDIF - more commonly known as Sony Philips Digital InterFace‬‬

‫‪BMC-biphase mark code‬‬

‫בתקן זה נעשה שימוש בקוד דו‪-‬מופעי )‪ (biphase‬המקודד מידע זורם בינארי‪ .‬כל ביט של‬
‫המידע הראשוני מייצג שתי רמות אשר יחד מייצגות ביט בודד‪ .‬כל כל רמה לוגית "‪ "1‬במבוא‬
‫מיוצגת על ידי שני ביטים שונים ‪ 10‬או ‪ .01‬כניסה לוגית ‪ 0‬מיוצגת על ידי שני ביטים זהים ‪00‬‬
‫או ‪ 11‬במוצא‪.‬‬
‫‪36‬‬

37

38

‫דוגמה – ממיר ‪APEX‬‬
‫תכונות‪:‬‬
‫• תומך ‪EPG‬‬
‫• רשימת ערוצים ועריכת תוכניות‬
‫• בקרת הורים‬
‫• טיימר לתחילת תוכנית‬
‫• בחירת שפת הכתוביות‬
‫• השהיית תיאום שפתיים (במילישניות)‬
‫• הגדרת מדיית ה‪(MP3, JPEG….) USB -‬‬
‫• קביעת זמני הקלטה על מדיית ה‪USB -‬‬
‫• ועוד‪.....‬‬

‫‪39‬‬

APEX ‫ממיר‬

40

APEX ‫ממיר‬

41

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪42‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪43‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪44‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪45‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪46‬‬

:‫הסבר‬
BER – Bit Error Rate
PV BER – Post VITARBI Bit Error Rate
NM – Noise Margin
MER – Modulation Error Rate
CSI – Channel Status Information
Cell – identify code of the transmitting operator
CFO – carrier Frequency offset
PWR index – signal level status
RU – Read Solomon Uncorrect, uncorrected errors.

47

‫סופ ללא פ סופית כי אין סוף ללימוד ולחומר‬

‫‪48‬‬

OFDM
)‫ שימוש בערוצי שידור אורתוגונליים שונים (בתדרי גל נושא‬
.‫להעברת המידע‬
LPF
cos( 2  f 1 t )

LPF
cos( 2  f 2 t )

cos( 2  f 2 t )

MULTIPLEX

DEMULTIPLEX

data

cos( 2  f 1 t )

data

LPF
cos( 2  f N t )

cos( 2  f N t )
49

‫תדרים אורתוגונליים‬
‫‪ ‬המשדר מקבל את המידע לשידור ומחלק את ערוץ השידור למספר‬
‫תדרים בלתי תלויים‪.‬‬

‫‪50‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪2‬‬

‫‪51‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪3‬‬
‫‪ ‬כך לא ניתן לחסום את כל המידע שעובר ממשתמש אחד לשני‬

‫‪52‬‬

‫שידור וידאו כף יד דיגיטאלי והתמודדות‬
‫מול בעיות ייחודיות – בשתי השיטות‬
‫‪ DVB-T ‬שידור וידאו למטרות נייחות‬
‫‪ DVB-H ‬שידור וידאו למטרות ניידות (כף יד)‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬

‫‪53‬‬

‫יש צורך לחסוך באנרגיה‬
‫סנכרון מעבר בין תחנות שידור‬
‫שימוש בדחיסה חזקה ‪ H264‬ולא ב ‪mpeg- 2‬‬
‫אפקט דופלר‬

Multi Path ‫בעיית‬
P at h 2

B uilding
D i r ect P at h

P at h 3

M ob i l e
R ecep t i on

B ase St at i on

54

Guard Interval Tg -"‫"שמירת מרחק‬
Tg

OFDM symbol(1/f0)

Tg
Copy signal
 By adding the Guard Interval (GI) Period, Inter symbol

interference (ISI) can be avoided, while keeping orthogonality

Tg OFDM symbol (1/f0)
Direct
Delayed
Sampling Period
55

‫השהיה ותזוזת תדר ב ‪. OFDM‬ו‪CDMA -‬‬
‫‪OFDM ‬‬
‫‪ ‬בעיית ‪ Multi-path‬נפתרת ע"י ‪GI‬‬
‫‪ ‬רגיש לשינויי תדרים שמירה על הפרדת תדרים‬
‫‪CDMA ‬‬
‫‪ ‬כמעט ואין השפעה על הקודים ב ‪Multi-path‬‬
‫‪ ‬אפקט דופלר לא משפיע מאחר ואין לו תלות בתדר‬

‫‪56‬‬

‫מיזוג שיטות הקידוד‬
‫‪ ‬ניתן לשלב בין שתי השיטות וכך כל תדר בקידוד ה ‪OFDM‬‬
‫יוכפל בקוד ה‪CDMA-‬‬
‫‪Multi-carrier code division multiple access (MC- ‬‬
‫)‪CDMA‬‬

‫‪57‬‬

‫סיכום‬
‫‪ ‬הוצגו שיטות קידוד שונות לשידור‪ CDMA :‬ו‪OFDM‬‬
‫‪ ‬לכל שיטה יש את הייחודיות שלה אך ניתן עדיין לשלבם ביחד‬
‫במספר אפליקציות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמד יישום של השיטות לצורך העברת וידאו דיגיטלי למערכות‬
‫ניידות בשתי השיטות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמדה החסינות של שתי השיטות לתופעות ה ‪,Multi Path‬‬
‫ואפקט דופלר‬

References 1
Faria, G.; Henriksson, J.A.; Stare, E.; Talmola, P., "DVB-H:
Digital Broadcast Services to Handheld Devices,"
Proceedings of the IEEE , vol.94, no.1, pp.194-209, Jan.
2006
2. Fire Tom Wada Professor, Information Engineering, Univ.
of the Ryukyus Chief Scientist at Magna Design Net, Inc
[email protected] http://www.ie.uryukyu.ac.jp/~wada/
1.

3. “Ofdm and cdma” Dr.S.Srikanth AU-KBC Research

Centre Anna University Chennai
59

References 2
4. http://en.wikipedia.org/wiki/Code_division_multipl

e_access
5. http://en.wikipedia.org/wiki/OFDM


Slide 30

‫שדורי טלוויזיה‬
‫ספרתיים קרקעיים‬

‫אינגר משה ‪4Z1PF‬‬
‫‪2009‬‬
‫ספטמבר‬
‫‪1‬‬

‫שדורי טלוויזיה ספרתיים קרקעיים – למה?‬
‫‪ ‬יציבות באיכות התמונה‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של הספקטרום יחסית לשידור האנלוגי (פי ‪ 4‬עד ‪)6‬‬
‫‪ ‬זול יותר יחסית לשידורי כבלים‪ ,‬שידורים אנלוגיים ושידורי לווינים‪.‬‬
‫‪ ‬פשוט וזול (ממיר ספרתי ואנטנה קטנה) לעומת קליטה מלווין‪.‬‬
‫‪ ‬יישומים חדשים אפשריים בשידורים הדיגיטלים בלבד‪:‬‬
‫‪ ‬אינטראקטיביות‬
‫‪HDTV ‬‬
‫‪ ‬טלוויזיה ניידת‬
‫‪ ‬לוח שידורים אלקטרוני‬

‫‪2‬‬

‫רשתות של תדר בודד‬
‫‪ ‬שידורי טלוויזיה ספרתיים עושים שימוש בשיטת ‪ COFDM‬שמאפשרת עבודה של רשת‬
‫משדרים על תדר בודד‪.‬‬
‫‪ ‬תדר בודד עבור כל המשדרים שמאפשרים כיסוי שטח גדול‪.‬‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של תדרי שידור – שימוש בתדרים חוזרים‬
‫‪ ‬מאפשר טופולוגיות רשת טובות יותר יחסית לשידור אנלוגי‪.‬‬
‫‪‬דרישות מ‪(Single Frequency Networks) SFN-‬‬
‫‪‬כל משדר חייב לשדר‬
‫‪‬על אותו התדר‬
‫‪‬באותו הזמן‬
‫‪‬באותו קצב שידור‬
‫‪ ‬כל המשדרים חייבים להיות מסונכרנים בתדר ובזמן (‪)GPS‬‬
‫‪ ‬בחירת זמן מרווח הביטחון יקבע את המרחק המרבי שבין שני משדרים‪.‬‬

‫‪3‬‬

‫מושגים‬
‫‪ ‬אות אנלוגי‬
‫‪ ‬אות ספרתי (דיגיטלי)‬
‫‪ ‬ביט ‪bite‬‬
‫‪ ‬בית ‪Byte‬‬
‫‪ ‬אות ספרתי מרובה רמות‬

‫‪4‬‬

Asynchronous Digital Subscriber Line

5

‫מה זה ‪? ADSL‬‬

‫( ‪.)Asynchronous Digital Subscriber Line‬‬

‫טכנולוגיית ‪ ADSL‬משתמשת ברוחב פס של ‪ 1.1MHz‬המחולק לשלושה נתחים באמצעות‬
‫מסננים‪ .‬הנתח האחד מ‪ 0KHz -‬עד ‪ ,4KHz‬משמש את ערוץ הטלפוניה‪ .‬הנתח השני מ‪-‬‬
‫‪ 20KHz‬עד ‪ 160KHz‬משמש עבור ה‪ upstream-‬והנתח הגדול ביותר –‪ 240 KHz‬עד‬
‫‪ ,1.1MHz‬משמש עבור ה‪.downstream -‬‬

‫‪6‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫על מנת לקבל ניחות מזערי ודיוק מרבי‪ ,‬ממוצע המתח על הקו צריך לשאוף לאפס וכך ניתן להשיג‬
‫את הקצב הנדרש‪ .‬כדי לעמוד בדרישות אלה‪ ,‬משתמשים בשיטת קידוד‬
‫‪ .)Quadrature Amplitude Modulation) QAM‬שיטה המקודדת קבוצות של שלוש סיביות‬
‫ומייצגת אותם בגל סינוס ברמת מתח ובתזוזת מופע‪.‬‬

‫‪7‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫האפנון השימושי הוא מסוג "ריבוי תדרים" ‪(Discrete Multiton) DMT‬‬
‫הערוץ היורד )‪ (downstream‬מחולק ל‪ 256 -‬תדרי נושא )‪ (tones‬כל אחד‬
‫ברוחב פס של ‪4KHz‬‬
‫הערוץ העולה )‪ (upstream‬מחולק ל‪ 32 -‬תת נושאים‪.‬‬
‫נושא ‪ 64‬מאופנן מידע קבוע המשמש לבקרת הרזולוציה של זמן הדגימה‬
‫במקלט‪.‬‬

‫‪8‬‬

9

Standard vs. High-definition
Standard vs. Highdefinition
Wondering what the difference
is between standard and high
definition? Standard definition
(SD) uses 625 lines of pixels
from top to bottom. High
definition (HD) uses up to 1125
lines. Not all of these lines are
visible on the screen, but
they're included as part of the
signal .

10

‫‪Standard vs. High-definition‬‬
‫)‪HDTV )high-definition television‬‬
‫)‪DTV )digital television‬‬

‫‪ DTV‬משודר בתחום ה‪ UHF -‬ברוחב פס של ‪ 8MHz‬כמו שידורי הטלוויזיה‬
‫האנלוגיים‪.‬‬
‫יתרונות ‪DTV‬‬
‫• תומך ברזולוציה גבוהה יותר‪.‬‬

‫• ניתן לשדר את התמונה בסריקה שלובה ‪ interlaced‬או סריקה מלאה‬
‫‪.progressive‬‬
‫• תחנת השידור יכולה לשדר על אותו ספקטרום מספר תוכניות שונות בו‪-‬‬
‫זמנית‪.‬‬
‫• ניתן להוסיף לשידור חומר אינטראקטיבי ו‪/‬או חומר אחר‪ ,‬כמו מידע‬
‫מהאינטרנט‪.‬‬
‫• תומך בשידורי ‪.HDTV‬‬
‫‪11‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫• קיימים ‪ 18‬תקנים לשידורי טלוויזיה דיגיטאלית‪.‬‬
‫• יחס ממדים ‪ 4:3‬באנלוגי‪ 16:9 ,‬בדיגיטלי‪.‬‬
‫• הרזולוציה הנמוכה ביותר היא כמו הרזולוציה של הטלוויזיה האנלוגית‬
‫‪ 576X720‬פיקסלים‪.‬‬
‫• הרזולוציה המרבית היא של ‪ 1080X1920 HDTV‬פיקסלים‪.‬‬
‫• מספר תמונות משודרות בשנייה מוגדרות על ידי האותיות "‪ "i‬עבור ‪interlaced‬‬
‫ו ‪ "p" -‬עבור ‪progressive‬‬

‫• ב – ‪ DTV‬מספר התמונות משתנה בין ‪ 60P‬ל‪20P -‬‬

‫‪12‬‬

‫‪HDTV‬‬

‫תקן ‪ "1080i" HDTV‬אומר שהרזולוציה היא ‪ 1080X1920‬פיקסלים‪ ,‬סריקה‬
‫שלובה‪ 60 ,‬תמונות בשנייה‪.‬‬
‫הערה‪ :‬הטבלה מתאימה לתקן האמריקאי‬
‫‪13‬‬

‫‪.‬‬

‫תקנים‬
‫‪MPEG-2‬‬
‫‪ DTV‬מקודד את המידע ב – ‪ .MPEG-2‬מקודד שימושי ברוב מכשירי ה‪.DVD -‬‬
‫מקודד זה מקטין את נפח המידע ביחס של ‪ .55:1‬הוא מעלים חלק גדול מהמידע‬
‫שעין האדם לא יכולה להבחין‪.‬‬
‫בתקן זה משדרים את השוני בין תמונה לתמונה בבלוקים של ‪ 16X16‬פיקסלים‪.‬‬
‫‪.‬‬
‫‪H.264 / MPEG-4‬‬
‫‪ H.264‬הוא תקן מתקדם לדחיסת וידאו‪ .‬התקן זהה לחלק ‪ 10‬של התקן ‪MPEG-‬‬
‫‪4‬של ‪ ISO‬וידוע גם בשם "קידוד וידאו מתקדם" – ‪AVC‬‬
‫‪ H.264/AVC‬מאופיין על ידי מספר תכונות חדשות המאפשרות לו לדחוס וידאו‬
‫ביעילות רבה יותר מאשר מקודדים אחרים‪.‬‬
‫ביצוע "פיצוי תנועה על סמך בלוק בגודל משתנה" עם בלוקים בגדלים ‪16X16‬ועד‬
‫‪ 4X4‬המאפשר חלוקה מדויקת של אזורים נעים‪ .‬חלוקה רבה מדי לתת‪-‬בלוקים‬
‫עלולה להוביל לשליחת מידע מיותר‪ ,‬שכן המקודד נדרש לציין מספר גדול יותר של‬
‫בלוקים‪ ,‬ולכן מתמקדים מקודדי ‪ H.264‬בבעיית הבחירה של החלוקה‬
‫האופטימאלית של בלוק ‪.16X16‬‬
‫‪14‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫לכול תחנת שידור מוקצה ערוץ שידור אחד‪.‬‬
‫ניתן לחלק את הערוץ לתת‪-‬ערוצים ‪sub-channels‬‬

‫כל ערוץ יכול לשדר ‪19.39 Mbps‬של מידע דיגיטלי‪.‬‬
‫תחנת השידור יכולה לחלק תעבורה זו במספר אפשרויות‪ ,‬לדוגמה‪:‬‬
‫ערוץ אחד של ‪19.39 Mbps‬‬
‫ארבעה תת‪-‬ערוצים של ‪4.85 Mbps‬‬

‫ניתן לשדר תוכניות באיכות נמוכה כמו חדשות‪ ,‬אך לאחד את הערוצים לאיכות‬
‫גבוהה יותר עבור תוכנית טבע כלשהי‪.‬‬
‫נערכים ניסויים לשדר מידע דיגיטלי ב‪ .1- 2Mbps -‬מידע זה יכול לכלול דפי‬
‫אינטרנט או מידע דיגיטלי אחר‪.‬‬

‫‪15‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫הבסיס לתקני ‪ HDTV‬הוא של ‪. (Advanced Television Standards Committee) ATSC‬עבור‬
‫‪ HDTV‬קיימים שני פורמטים‪ P720 :‬ו‪.i1080 -‬‬
‫מדובר בתקנים אמריקאים אשר משודרים ב‪ 60Hz -‬ואשר שניהם רחבי מסך (כלומר ביחס מסך‬
‫‪.)16:9‬‬
‫‪ P720‬הוא תקן פרוגרסיבי (כלומר‪ ,‬משודרות שורות ברצף) אשר כולל ‪ 720‬שורות של ‪1280‬‬
‫פיקסלים בכל שורה‪.‬‬
‫‪ i1080‬הוא תקן ‪( INTERLACED‬כלומר‪ ,‬משדר את כל השורות הזוגיות ואחריהן את השורות האי‬
‫זוגיות וחוזר חלילה) אשר כולל ‪ 1080‬שורות של ‪ 1920‬פיקסלים בכל אחת‪.‬‬
‫התקנים הללו יועדו לשוק האמריקאי‪ ,‬ולכן הוגדרו ב‪ 60Hz-‬בלבד‪ .‬לאחר מספר שנים‪ ,‬אירופה‬
‫התעוררה והגדירה גם לעצמה כמה תקנים‪:‬‬
‫‪ P576 - PAL PROGRESSIVE‬אשר משודר במסך רחב או רגיל (‪)4:3‬‬
‫‪ - P50720‬תקן זהה לתקן האמריקאי פרט לכך שהוא משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪( i501080‬לעתים מכונה גם ‪ - )i251080‬גם הוא תקן זהה לאמריקאי אך משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪16‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫‪HD READY‬‬
‫לגבי רזולוציה‪ ,‬המסך חייב לתמוך בלפחות ‪ 720‬שורות עבור מצב ‪.16:9‬‬
‫התנאים‪:‬‬
‫‪ .1‬כל סוג מסך או אלמנט תצוגה אשר יש לו ‪ 720‬שורות פיזיות (דיסקרטיות) במצב יחס רחב‪.‬‬
‫‪ .2‬על המסך לתמוך בכניסות ‪ HDTV‬דרך הכניסות הבאות‪:‬‬
‫‪ YPBPR‬אנלוגי‬
‫‪ DVI‬או ‪HDMI‬‬
‫‪ .3‬בכל הכניסות הללו‪ ,‬המסך חייב לתמוך בתקנים הבאים‪:‬‬
‫‪ 1280‬על ‪ 720‬פרוגרסיבי ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ 1920‬על ‪ 1080‬שזור ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ .4‬על חיבורי ה‪ DVI-‬וה‪ HDMI-‬לתמוך בהצפנת ‪.HDCP‬‬
‫‪17‬‬

18

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫הגדרה‪ :‬שני גלים נושאים‪ ,‬באותו התדר נמצאים ב‪ 90 -‬מעלות האחד ביחס לשני‬
‫(ניצבים)‪ .‬ניתן לראות זאת כשווה ערך‪ ,‬לגל נושא יחיד המאופנן מופע ואמפליטודה‪.‬‬

‫תמונת ווקטור‪-‬סקופ של אפנון‬
‫מידע הצבע במשדרי טלוויזיה‬

‫‪19‬‬

‫ אפנון ניצב‬QAM - Quadrature Amplitude Modulation
‫ כל סימבול‬16QAM -‫דוגמה ל‬
‫ ביטים‬4 ‫מיצג‬
I - In phase

Q – Quadrature

‫בתקשורת ספרתית נהוג לעבוד‬
QAM16 64 128 256 -‫ב‬

20

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫דוגמאות ל – ‪ 8QAM‬במבנה מעגלי ומלבני‬
‫הבחירה למבנה הרצוי נקבע על ידי השיקולים‪:‬‬
‫‪ .1‬ההספק הממוצע המשודר‬
‫‪ .2‬מורכבות מעגלי השידור והקליטה‬
‫‪ .3‬חסינות לרעש‬
‫‪BER (Bit Error Rate) .4‬‬
‫‪ .5‬התאבכות בין גלי הנושא השונים‪.‬‬

‫‪21‬‬

22

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫)‪ Orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM‬זהה עקרונית ל‪-‬‬
‫)‪ Coded OFDM (COFDM‬ול‪.Discrete multi-tone modulation (DMT) -‬‬
‫בכל המקרים מדובר על ריבוב בחלוקת תדר ‪frequency-division multiplexing‬‬
‫)‪ .(FDM‬מספר רב של תדרי תת נושא ניצבים‪ ,‬הקרובים זה לזה‪ ,‬נושאים את‬
‫המידע‪ .‬המידע מחולק למספר ערוצים מקבילים‪ ,‬כאשר כל ערוץ מאופנן על תדר‬
‫תת‪-‬נושא אחר‪.‬‬
‫האפנון יכול להיות כל אפנון שכיח כמו ‪ QAM‬או ‪ .PSK‬המידע המאופנן נשלח‬
‫בקצב נמוך אך בגלל המספר הרב של התתי‪-‬נושא זה שווה ערך לשידור‬
‫קונבנציונלי של אפנון נושא אחד באותו רוחב פס ובמהירות העברת מידע גבוהה‪.‬‬

‫‪23‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫מרווח ביטחון (שומר מרווח) ‪Guard interval‬‬
‫מטרת מרווח הביטחון הוא לשפר את חסינות ההשהיה בהתפשטות הגלים‪ ,‬הדהוד והחזרים‬
‫מגופים שונים כמו הר או בית‪ .‬נתונים ספרתיים מאוד רגישים לתופעות אלו ‪.‬‬
‫ב‪ COFDM -‬בתחילת כל סימבול קיים "מרווח ביטחון"‪ .‬כל עוד ה"הד" נופל בתחום מרווח זה‪.‬‬
‫הוא לא יהיה מושפע ביכולת המקלט לפענח את המידע הרצוי משום שהמידע יופיע אחרי זמן‬
‫"מרווח הביטחון"‬
‫ככול שמרווח הביטחון יהיה גדול יותר ניתן יהיה לטפל במרחק הדהוד גדול יותר‪ .‬אבל הגדלת‬
‫המרווח מוריד את נצילות ערוץ השידור‪ .‬לדוגמה בשידור ‪ DVB-T‬ארבע מרווחי ביטחון‬
‫שימושיים (ניתנים כשבר מזמן המחזור של הסימבול) ‪1/32 ; 1/16 ; 1/8 ; 1/4‬‬
‫‪ 1/32‬נותן הגנה מזערית אבל העברת מידע מהירה ביותר‪ 1/4 .‬מאפשר הגנה טובה ביותר‬
‫אבל נצילות ערוץ שידור נמוכה‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫דוגמה‪:‬‬
‫אם נשדר מיליון סימבולים לשנייה על ערוץ תקשורת באפנון של נושא בודד אזי זמן שידור‬
‫סימבול יהיה מיקרו‪-‬שנייה‪ .‬במצב זה נצטרך להתמודד עם סנכרון בתדר גבוה ועם התאבכויות‬
‫ממסלולים שונים )‪.(multipath interference‬‬
‫אם אותם מיליון סימבולים לשנייה יחולקו לאלף תת‪-‬ערוצים אז זמן המחזור של כל סימבול יכול‬
‫להיות ארוך פי ‪ 1000‬ז"א מילישנייה אחת (במקום מיקרו‪-‬שנייה)‪ .‬אם נוסיף "מרווח ביטחון"‬
‫בערך של ‪ 1/8‬סימבול אשר יוכנס בתחילת שידור של כל סימבול‪ ,‬אזי נוכל להתגבר על בעיית‬
‫ההתאבכות‪ .‬זמן "מרווח הביטחון" יהיה ‪ 125‬מיקרו‪-‬שניות שמייצג הפרש מרבי של ‪37.5‬‬
‫קילומטר בין אות ישיר לאות מוחזר כהד מגוף כלשהו‪.‬‬

‫‪25‬‬

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Example of applications
Cable
ADSL and VDSL broadband access via POTS copper wiring.
Power line communication (PLC).
Multimedia over Coax Alliance (MoCA) home networking.
ITU-T G.hn, a standard which provides high-speed local area networking over existing home wiring (power lines,
phone lines and coaxial cables)
Wireless
The wireless LAN radio interfaces IEEE 802.11a, g, n and HIPERLAN/2.
The digital radio systems DAB/EUREKA 147, DAB+, Digital Radio Mondiale, HD Radio, T-DMB and ISDBTSB.
The terrestrial digital TV system DVB-T.
The terrestrial mobile TV systems DVB-H, T-DMB, ISDB-T and MediaFLO forward link.
The cellular communication systems Flash-OFDM
The mobile broadband 3GPP Long Term Evolution air interface named High Speed OFDM Packet Access
(HSOPA)
The Wireless MAN / Fixed broadband wireless access (BWA) standard IEEE 802.16 (or WiMAX).
The Mobile Broadband Wireless Access (MBWA) standards IEEE 802.20, IEEE 802.16e (Mobile WiMAX) and
WiBro.
The wireless Personal Area Network (PAN) Ultra wideband (UWB) IEEE 802.15.3a implementation suggested by
WiMedia Alliance.
26

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Transmitter
An OFDM carrier signal is the sum of a number of orthogonal sub-carriers, with baseband data on each sub-carrier
being independently modulated commonly using some type of quadrature amplitude modulation (QAM) or phaseshift keying (PSK). This composite baseband signal is typically used to modulate a main RF carrier.

s[n] is a serial stream of binary digits. By inverse multiplexing, these are first demultiplexed into N parallel
streams, and each one mapped to a (possibly complex) symbol stream using some modulation constellation
(QAM, PSK, etc.). Note that the constellations may be different, so some streams may carry a higher bit-rate than
others.
An inverse FFT is computed on each set of symbols, giving a set of complex time-domain samples. These
samples are then quadrature-mixed to passband in the standard way. The real and imaginary components are first
converted to the analogue domain using digital-to-analogue converters (DACs); the analogue signals are then
used to modulate cosine and sine waves at the carrier frequency, fc, respectively. These signals are then summed
to give the transmission signal, s(t).
27

28

‫)‪DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial‬‬
‫‪ DVB-T‬הינו תקן שתוקן על ידי איגוד ‪ DVB‬לשידורי טלוויזיה‬
‫קרקעיים‪ .‬השידורים הראשוניים נערכו בבריטניה בשנת ‪.1997‬‬
‫המערכת משדרת אות ספרתי מכווץ של שמע‪ ,‬וידאו ונתונים‬
‫נוספים בשיטת ‪ MPEG‬ובשימוש באפנון ‪.COFDM‬‬
‫תכונות בסיסיות‪:‬‬
‫‪ .1‬שלש אפשרויות לאפנון )‪(QPSK, 16QAM, 64QAM‬‬
‫‪ FEC (forward error correction) .2‬חמש אפשרויות לתיקון שגיאות המבוססות על קידוד‬
‫קונבולוציה וקידוד רייד סולומון ביחסים של ‪ 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8‬בהתאם לדרישות‬
‫המערכת‪.‬‬
‫‪ .3‬ארבע אפשרויות למרווחי ביטחון ‪.1/4 1/8 1/16 1/32‬‬
‫‪ .4‬רוחב פס של ערוץ שידור ‪ 7 ,6‬או ‪8MHz‬‬
‫‪ .5‬תדר תמונות ‪ 50‬או ‪ 60‬הרץ‪.‬‬

‫‪29‬‬

DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial)

30

31

32

:‫הסבר‬
Video – SD – MPEG – 4 PART 10 H.264
SD-Standard Definition

Audio .HE .AAC + V2 & Dolby Pulse
HE-High Efficincy
AAC-Advanced Audio Coding ‫סוג של קודק‬
Pulse -- Plus

MPEG 2 – TS
TS – Transport Stream

‫ מבוסס על‬Dolby Digital Plus
‫ שמאפשר‬AC-3 ‫מערכת קודקים של‬
‫ ותומך‬6.144 Mbit/s ‫שידור בקצב עד‬
‫ הוא אינו‬.13.1 ‫במספר ערוצים עד‬
.AC-3 ‫תואם אחורנית עם‬
‫ הוא פורמט לשידור תקן‬MPEG-2TS
‫) אשר מרובב עם‬4 ‫או‬1,2( MPEG
‫ שימושי כמידע זורם‬.‫מידע נוסף‬
‫ רשתות כולל‬,‫בטלוויזיה ספרתית‬
.‫אינטרנט‬

Three (3) SFN Network ‫סוג של טופולוגית המשדרים‬
SFN - Single Frequency Networks
33

34

:‫הסבר‬
EIT – based EPG & 7 day EPG
EIT – Event Information Table
EPG – Electronic Program Guide
HDMI – 1.3 output
HDMI - High-Definition Multimedia Interface

S/PDIF - Sony/Philips Digital Interconnect Format (more commonly

known as Sony Philips Digital InterFace)
‫ דרך מוליך אופטי או כבל‬,‫ מגדיר את השכבה הפיזית של חיבור מידע שמע בין התקנים שונים‬S/PDIF
.‫ עם שינויים קלים ודרישות זולות יותר מבחינת החומרה‬AES/EBU ‫ תקן זה מבוסס על תקן‬.‫קואקסילי‬
35

‫הסבר‪:‬‬
‫‪S/PDIF - more commonly known as Sony Philips Digital InterFace‬‬

‫‪BMC-biphase mark code‬‬

‫בתקן זה נעשה שימוש בקוד דו‪-‬מופעי )‪ (biphase‬המקודד מידע זורם בינארי‪ .‬כל ביט של‬
‫המידע הראשוני מייצג שתי רמות אשר יחד מייצגות ביט בודד‪ .‬כל כל רמה לוגית "‪ "1‬במבוא‬
‫מיוצגת על ידי שני ביטים שונים ‪ 10‬או ‪ .01‬כניסה לוגית ‪ 0‬מיוצגת על ידי שני ביטים זהים ‪00‬‬
‫או ‪ 11‬במוצא‪.‬‬
‫‪36‬‬

37

38

‫דוגמה – ממיר ‪APEX‬‬
‫תכונות‪:‬‬
‫• תומך ‪EPG‬‬
‫• רשימת ערוצים ועריכת תוכניות‬
‫• בקרת הורים‬
‫• טיימר לתחילת תוכנית‬
‫• בחירת שפת הכתוביות‬
‫• השהיית תיאום שפתיים (במילישניות)‬
‫• הגדרת מדיית ה‪(MP3, JPEG….) USB -‬‬
‫• קביעת זמני הקלטה על מדיית ה‪USB -‬‬
‫• ועוד‪.....‬‬

‫‪39‬‬

APEX ‫ממיר‬

40

APEX ‫ממיר‬

41

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪42‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪43‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪44‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪45‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪46‬‬

:‫הסבר‬
BER – Bit Error Rate
PV BER – Post VITARBI Bit Error Rate
NM – Noise Margin
MER – Modulation Error Rate
CSI – Channel Status Information
Cell – identify code of the transmitting operator
CFO – carrier Frequency offset
PWR index – signal level status
RU – Read Solomon Uncorrect, uncorrected errors.

47

‫סופ ללא פ סופית כי אין סוף ללימוד ולחומר‬

‫‪48‬‬

OFDM
)‫ שימוש בערוצי שידור אורתוגונליים שונים (בתדרי גל נושא‬
.‫להעברת המידע‬
LPF
cos( 2  f 1 t )

LPF
cos( 2  f 2 t )

cos( 2  f 2 t )

MULTIPLEX

DEMULTIPLEX

data

cos( 2  f 1 t )

data

LPF
cos( 2  f N t )

cos( 2  f N t )
49

‫תדרים אורתוגונליים‬
‫‪ ‬המשדר מקבל את המידע לשידור ומחלק את ערוץ השידור למספר‬
‫תדרים בלתי תלויים‪.‬‬

‫‪50‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪2‬‬

‫‪51‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪3‬‬
‫‪ ‬כך לא ניתן לחסום את כל המידע שעובר ממשתמש אחד לשני‬

‫‪52‬‬

‫שידור וידאו כף יד דיגיטאלי והתמודדות‬
‫מול בעיות ייחודיות – בשתי השיטות‬
‫‪ DVB-T ‬שידור וידאו למטרות נייחות‬
‫‪ DVB-H ‬שידור וידאו למטרות ניידות (כף יד)‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬

‫‪53‬‬

‫יש צורך לחסוך באנרגיה‬
‫סנכרון מעבר בין תחנות שידור‬
‫שימוש בדחיסה חזקה ‪ H264‬ולא ב ‪mpeg- 2‬‬
‫אפקט דופלר‬

Multi Path ‫בעיית‬
P at h 2

B uilding
D i r ect P at h

P at h 3

M ob i l e
R ecep t i on

B ase St at i on

54

Guard Interval Tg -"‫"שמירת מרחק‬
Tg

OFDM symbol(1/f0)

Tg
Copy signal
 By adding the Guard Interval (GI) Period, Inter symbol

interference (ISI) can be avoided, while keeping orthogonality

Tg OFDM symbol (1/f0)
Direct
Delayed
Sampling Period
55

‫השהיה ותזוזת תדר ב ‪. OFDM‬ו‪CDMA -‬‬
‫‪OFDM ‬‬
‫‪ ‬בעיית ‪ Multi-path‬נפתרת ע"י ‪GI‬‬
‫‪ ‬רגיש לשינויי תדרים שמירה על הפרדת תדרים‬
‫‪CDMA ‬‬
‫‪ ‬כמעט ואין השפעה על הקודים ב ‪Multi-path‬‬
‫‪ ‬אפקט דופלר לא משפיע מאחר ואין לו תלות בתדר‬

‫‪56‬‬

‫מיזוג שיטות הקידוד‬
‫‪ ‬ניתן לשלב בין שתי השיטות וכך כל תדר בקידוד ה ‪OFDM‬‬
‫יוכפל בקוד ה‪CDMA-‬‬
‫‪Multi-carrier code division multiple access (MC- ‬‬
‫)‪CDMA‬‬

‫‪57‬‬

‫סיכום‬
‫‪ ‬הוצגו שיטות קידוד שונות לשידור‪ CDMA :‬ו‪OFDM‬‬
‫‪ ‬לכל שיטה יש את הייחודיות שלה אך ניתן עדיין לשלבם ביחד‬
‫במספר אפליקציות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמד יישום של השיטות לצורך העברת וידאו דיגיטלי למערכות‬
‫ניידות בשתי השיטות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמדה החסינות של שתי השיטות לתופעות ה ‪,Multi Path‬‬
‫ואפקט דופלר‬

References 1
Faria, G.; Henriksson, J.A.; Stare, E.; Talmola, P., "DVB-H:
Digital Broadcast Services to Handheld Devices,"
Proceedings of the IEEE , vol.94, no.1, pp.194-209, Jan.
2006
2. Fire Tom Wada Professor, Information Engineering, Univ.
of the Ryukyus Chief Scientist at Magna Design Net, Inc
[email protected] http://www.ie.uryukyu.ac.jp/~wada/
1.

3. “Ofdm and cdma” Dr.S.Srikanth AU-KBC Research

Centre Anna University Chennai
59

References 2
4. http://en.wikipedia.org/wiki/Code_division_multipl

e_access
5. http://en.wikipedia.org/wiki/OFDM


Slide 31

‫שדורי טלוויזיה‬
‫ספרתיים קרקעיים‬

‫אינגר משה ‪4Z1PF‬‬
‫‪2009‬‬
‫ספטמבר‬
‫‪1‬‬

‫שדורי טלוויזיה ספרתיים קרקעיים – למה?‬
‫‪ ‬יציבות באיכות התמונה‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של הספקטרום יחסית לשידור האנלוגי (פי ‪ 4‬עד ‪)6‬‬
‫‪ ‬זול יותר יחסית לשידורי כבלים‪ ,‬שידורים אנלוגיים ושידורי לווינים‪.‬‬
‫‪ ‬פשוט וזול (ממיר ספרתי ואנטנה קטנה) לעומת קליטה מלווין‪.‬‬
‫‪ ‬יישומים חדשים אפשריים בשידורים הדיגיטלים בלבד‪:‬‬
‫‪ ‬אינטראקטיביות‬
‫‪HDTV ‬‬
‫‪ ‬טלוויזיה ניידת‬
‫‪ ‬לוח שידורים אלקטרוני‬

‫‪2‬‬

‫רשתות של תדר בודד‬
‫‪ ‬שידורי טלוויזיה ספרתיים עושים שימוש בשיטת ‪ COFDM‬שמאפשרת עבודה של רשת‬
‫משדרים על תדר בודד‪.‬‬
‫‪ ‬תדר בודד עבור כל המשדרים שמאפשרים כיסוי שטח גדול‪.‬‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של תדרי שידור – שימוש בתדרים חוזרים‬
‫‪ ‬מאפשר טופולוגיות רשת טובות יותר יחסית לשידור אנלוגי‪.‬‬
‫‪‬דרישות מ‪(Single Frequency Networks) SFN-‬‬
‫‪‬כל משדר חייב לשדר‬
‫‪‬על אותו התדר‬
‫‪‬באותו הזמן‬
‫‪‬באותו קצב שידור‬
‫‪ ‬כל המשדרים חייבים להיות מסונכרנים בתדר ובזמן (‪)GPS‬‬
‫‪ ‬בחירת זמן מרווח הביטחון יקבע את המרחק המרבי שבין שני משדרים‪.‬‬

‫‪3‬‬

‫מושגים‬
‫‪ ‬אות אנלוגי‬
‫‪ ‬אות ספרתי (דיגיטלי)‬
‫‪ ‬ביט ‪bite‬‬
‫‪ ‬בית ‪Byte‬‬
‫‪ ‬אות ספרתי מרובה רמות‬

‫‪4‬‬

Asynchronous Digital Subscriber Line

5

‫מה זה ‪? ADSL‬‬

‫( ‪.)Asynchronous Digital Subscriber Line‬‬

‫טכנולוגיית ‪ ADSL‬משתמשת ברוחב פס של ‪ 1.1MHz‬המחולק לשלושה נתחים באמצעות‬
‫מסננים‪ .‬הנתח האחד מ‪ 0KHz -‬עד ‪ ,4KHz‬משמש את ערוץ הטלפוניה‪ .‬הנתח השני מ‪-‬‬
‫‪ 20KHz‬עד ‪ 160KHz‬משמש עבור ה‪ upstream-‬והנתח הגדול ביותר –‪ 240 KHz‬עד‬
‫‪ ,1.1MHz‬משמש עבור ה‪.downstream -‬‬

‫‪6‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫על מנת לקבל ניחות מזערי ודיוק מרבי‪ ,‬ממוצע המתח על הקו צריך לשאוף לאפס וכך ניתן להשיג‬
‫את הקצב הנדרש‪ .‬כדי לעמוד בדרישות אלה‪ ,‬משתמשים בשיטת קידוד‬
‫‪ .)Quadrature Amplitude Modulation) QAM‬שיטה המקודדת קבוצות של שלוש סיביות‬
‫ומייצגת אותם בגל סינוס ברמת מתח ובתזוזת מופע‪.‬‬

‫‪7‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫האפנון השימושי הוא מסוג "ריבוי תדרים" ‪(Discrete Multiton) DMT‬‬
‫הערוץ היורד )‪ (downstream‬מחולק ל‪ 256 -‬תדרי נושא )‪ (tones‬כל אחד‬
‫ברוחב פס של ‪4KHz‬‬
‫הערוץ העולה )‪ (upstream‬מחולק ל‪ 32 -‬תת נושאים‪.‬‬
‫נושא ‪ 64‬מאופנן מידע קבוע המשמש לבקרת הרזולוציה של זמן הדגימה‬
‫במקלט‪.‬‬

‫‪8‬‬

9

Standard vs. High-definition
Standard vs. Highdefinition
Wondering what the difference
is between standard and high
definition? Standard definition
(SD) uses 625 lines of pixels
from top to bottom. High
definition (HD) uses up to 1125
lines. Not all of these lines are
visible on the screen, but
they're included as part of the
signal .

10

‫‪Standard vs. High-definition‬‬
‫)‪HDTV )high-definition television‬‬
‫)‪DTV )digital television‬‬

‫‪ DTV‬משודר בתחום ה‪ UHF -‬ברוחב פס של ‪ 8MHz‬כמו שידורי הטלוויזיה‬
‫האנלוגיים‪.‬‬
‫יתרונות ‪DTV‬‬
‫• תומך ברזולוציה גבוהה יותר‪.‬‬

‫• ניתן לשדר את התמונה בסריקה שלובה ‪ interlaced‬או סריקה מלאה‬
‫‪.progressive‬‬
‫• תחנת השידור יכולה לשדר על אותו ספקטרום מספר תוכניות שונות בו‪-‬‬
‫זמנית‪.‬‬
‫• ניתן להוסיף לשידור חומר אינטראקטיבי ו‪/‬או חומר אחר‪ ,‬כמו מידע‬
‫מהאינטרנט‪.‬‬
‫• תומך בשידורי ‪.HDTV‬‬
‫‪11‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫• קיימים ‪ 18‬תקנים לשידורי טלוויזיה דיגיטאלית‪.‬‬
‫• יחס ממדים ‪ 4:3‬באנלוגי‪ 16:9 ,‬בדיגיטלי‪.‬‬
‫• הרזולוציה הנמוכה ביותר היא כמו הרזולוציה של הטלוויזיה האנלוגית‬
‫‪ 576X720‬פיקסלים‪.‬‬
‫• הרזולוציה המרבית היא של ‪ 1080X1920 HDTV‬פיקסלים‪.‬‬
‫• מספר תמונות משודרות בשנייה מוגדרות על ידי האותיות "‪ "i‬עבור ‪interlaced‬‬
‫ו ‪ "p" -‬עבור ‪progressive‬‬

‫• ב – ‪ DTV‬מספר התמונות משתנה בין ‪ 60P‬ל‪20P -‬‬

‫‪12‬‬

‫‪HDTV‬‬

‫תקן ‪ "1080i" HDTV‬אומר שהרזולוציה היא ‪ 1080X1920‬פיקסלים‪ ,‬סריקה‬
‫שלובה‪ 60 ,‬תמונות בשנייה‪.‬‬
‫הערה‪ :‬הטבלה מתאימה לתקן האמריקאי‬
‫‪13‬‬

‫‪.‬‬

‫תקנים‬
‫‪MPEG-2‬‬
‫‪ DTV‬מקודד את המידע ב – ‪ .MPEG-2‬מקודד שימושי ברוב מכשירי ה‪.DVD -‬‬
‫מקודד זה מקטין את נפח המידע ביחס של ‪ .55:1‬הוא מעלים חלק גדול מהמידע‬
‫שעין האדם לא יכולה להבחין‪.‬‬
‫בתקן זה משדרים את השוני בין תמונה לתמונה בבלוקים של ‪ 16X16‬פיקסלים‪.‬‬
‫‪.‬‬
‫‪H.264 / MPEG-4‬‬
‫‪ H.264‬הוא תקן מתקדם לדחיסת וידאו‪ .‬התקן זהה לחלק ‪ 10‬של התקן ‪MPEG-‬‬
‫‪4‬של ‪ ISO‬וידוע גם בשם "קידוד וידאו מתקדם" – ‪AVC‬‬
‫‪ H.264/AVC‬מאופיין על ידי מספר תכונות חדשות המאפשרות לו לדחוס וידאו‬
‫ביעילות רבה יותר מאשר מקודדים אחרים‪.‬‬
‫ביצוע "פיצוי תנועה על סמך בלוק בגודל משתנה" עם בלוקים בגדלים ‪16X16‬ועד‬
‫‪ 4X4‬המאפשר חלוקה מדויקת של אזורים נעים‪ .‬חלוקה רבה מדי לתת‪-‬בלוקים‬
‫עלולה להוביל לשליחת מידע מיותר‪ ,‬שכן המקודד נדרש לציין מספר גדול יותר של‬
‫בלוקים‪ ,‬ולכן מתמקדים מקודדי ‪ H.264‬בבעיית הבחירה של החלוקה‬
‫האופטימאלית של בלוק ‪.16X16‬‬
‫‪14‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫לכול תחנת שידור מוקצה ערוץ שידור אחד‪.‬‬
‫ניתן לחלק את הערוץ לתת‪-‬ערוצים ‪sub-channels‬‬

‫כל ערוץ יכול לשדר ‪19.39 Mbps‬של מידע דיגיטלי‪.‬‬
‫תחנת השידור יכולה לחלק תעבורה זו במספר אפשרויות‪ ,‬לדוגמה‪:‬‬
‫ערוץ אחד של ‪19.39 Mbps‬‬
‫ארבעה תת‪-‬ערוצים של ‪4.85 Mbps‬‬

‫ניתן לשדר תוכניות באיכות נמוכה כמו חדשות‪ ,‬אך לאחד את הערוצים לאיכות‬
‫גבוהה יותר עבור תוכנית טבע כלשהי‪.‬‬
‫נערכים ניסויים לשדר מידע דיגיטלי ב‪ .1- 2Mbps -‬מידע זה יכול לכלול דפי‬
‫אינטרנט או מידע דיגיטלי אחר‪.‬‬

‫‪15‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫הבסיס לתקני ‪ HDTV‬הוא של ‪. (Advanced Television Standards Committee) ATSC‬עבור‬
‫‪ HDTV‬קיימים שני פורמטים‪ P720 :‬ו‪.i1080 -‬‬
‫מדובר בתקנים אמריקאים אשר משודרים ב‪ 60Hz -‬ואשר שניהם רחבי מסך (כלומר ביחס מסך‬
‫‪.)16:9‬‬
‫‪ P720‬הוא תקן פרוגרסיבי (כלומר‪ ,‬משודרות שורות ברצף) אשר כולל ‪ 720‬שורות של ‪1280‬‬
‫פיקסלים בכל שורה‪.‬‬
‫‪ i1080‬הוא תקן ‪( INTERLACED‬כלומר‪ ,‬משדר את כל השורות הזוגיות ואחריהן את השורות האי‬
‫זוגיות וחוזר חלילה) אשר כולל ‪ 1080‬שורות של ‪ 1920‬פיקסלים בכל אחת‪.‬‬
‫התקנים הללו יועדו לשוק האמריקאי‪ ,‬ולכן הוגדרו ב‪ 60Hz-‬בלבד‪ .‬לאחר מספר שנים‪ ,‬אירופה‬
‫התעוררה והגדירה גם לעצמה כמה תקנים‪:‬‬
‫‪ P576 - PAL PROGRESSIVE‬אשר משודר במסך רחב או רגיל (‪)4:3‬‬
‫‪ - P50720‬תקן זהה לתקן האמריקאי פרט לכך שהוא משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪( i501080‬לעתים מכונה גם ‪ - )i251080‬גם הוא תקן זהה לאמריקאי אך משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪16‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫‪HD READY‬‬
‫לגבי רזולוציה‪ ,‬המסך חייב לתמוך בלפחות ‪ 720‬שורות עבור מצב ‪.16:9‬‬
‫התנאים‪:‬‬
‫‪ .1‬כל סוג מסך או אלמנט תצוגה אשר יש לו ‪ 720‬שורות פיזיות (דיסקרטיות) במצב יחס רחב‪.‬‬
‫‪ .2‬על המסך לתמוך בכניסות ‪ HDTV‬דרך הכניסות הבאות‪:‬‬
‫‪ YPBPR‬אנלוגי‬
‫‪ DVI‬או ‪HDMI‬‬
‫‪ .3‬בכל הכניסות הללו‪ ,‬המסך חייב לתמוך בתקנים הבאים‪:‬‬
‫‪ 1280‬על ‪ 720‬פרוגרסיבי ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ 1920‬על ‪ 1080‬שזור ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ .4‬על חיבורי ה‪ DVI-‬וה‪ HDMI-‬לתמוך בהצפנת ‪.HDCP‬‬
‫‪17‬‬

18

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫הגדרה‪ :‬שני גלים נושאים‪ ,‬באותו התדר נמצאים ב‪ 90 -‬מעלות האחד ביחס לשני‬
‫(ניצבים)‪ .‬ניתן לראות זאת כשווה ערך‪ ,‬לגל נושא יחיד המאופנן מופע ואמפליטודה‪.‬‬

‫תמונת ווקטור‪-‬סקופ של אפנון‬
‫מידע הצבע במשדרי טלוויזיה‬

‫‪19‬‬

‫ אפנון ניצב‬QAM - Quadrature Amplitude Modulation
‫ כל סימבול‬16QAM -‫דוגמה ל‬
‫ ביטים‬4 ‫מיצג‬
I - In phase

Q – Quadrature

‫בתקשורת ספרתית נהוג לעבוד‬
QAM16 64 128 256 -‫ב‬

20

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫דוגמאות ל – ‪ 8QAM‬במבנה מעגלי ומלבני‬
‫הבחירה למבנה הרצוי נקבע על ידי השיקולים‪:‬‬
‫‪ .1‬ההספק הממוצע המשודר‬
‫‪ .2‬מורכבות מעגלי השידור והקליטה‬
‫‪ .3‬חסינות לרעש‬
‫‪BER (Bit Error Rate) .4‬‬
‫‪ .5‬התאבכות בין גלי הנושא השונים‪.‬‬

‫‪21‬‬

22

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫)‪ Orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM‬זהה עקרונית ל‪-‬‬
‫)‪ Coded OFDM (COFDM‬ול‪.Discrete multi-tone modulation (DMT) -‬‬
‫בכל המקרים מדובר על ריבוב בחלוקת תדר ‪frequency-division multiplexing‬‬
‫)‪ .(FDM‬מספר רב של תדרי תת נושא ניצבים‪ ,‬הקרובים זה לזה‪ ,‬נושאים את‬
‫המידע‪ .‬המידע מחולק למספר ערוצים מקבילים‪ ,‬כאשר כל ערוץ מאופנן על תדר‬
‫תת‪-‬נושא אחר‪.‬‬
‫האפנון יכול להיות כל אפנון שכיח כמו ‪ QAM‬או ‪ .PSK‬המידע המאופנן נשלח‬
‫בקצב נמוך אך בגלל המספר הרב של התתי‪-‬נושא זה שווה ערך לשידור‬
‫קונבנציונלי של אפנון נושא אחד באותו רוחב פס ובמהירות העברת מידע גבוהה‪.‬‬

‫‪23‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫מרווח ביטחון (שומר מרווח) ‪Guard interval‬‬
‫מטרת מרווח הביטחון הוא לשפר את חסינות ההשהיה בהתפשטות הגלים‪ ,‬הדהוד והחזרים‬
‫מגופים שונים כמו הר או בית‪ .‬נתונים ספרתיים מאוד רגישים לתופעות אלו ‪.‬‬
‫ב‪ COFDM -‬בתחילת כל סימבול קיים "מרווח ביטחון"‪ .‬כל עוד ה"הד" נופל בתחום מרווח זה‪.‬‬
‫הוא לא יהיה מושפע ביכולת המקלט לפענח את המידע הרצוי משום שהמידע יופיע אחרי זמן‬
‫"מרווח הביטחון"‬
‫ככול שמרווח הביטחון יהיה גדול יותר ניתן יהיה לטפל במרחק הדהוד גדול יותר‪ .‬אבל הגדלת‬
‫המרווח מוריד את נצילות ערוץ השידור‪ .‬לדוגמה בשידור ‪ DVB-T‬ארבע מרווחי ביטחון‬
‫שימושיים (ניתנים כשבר מזמן המחזור של הסימבול) ‪1/32 ; 1/16 ; 1/8 ; 1/4‬‬
‫‪ 1/32‬נותן הגנה מזערית אבל העברת מידע מהירה ביותר‪ 1/4 .‬מאפשר הגנה טובה ביותר‬
‫אבל נצילות ערוץ שידור נמוכה‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫דוגמה‪:‬‬
‫אם נשדר מיליון סימבולים לשנייה על ערוץ תקשורת באפנון של נושא בודד אזי זמן שידור‬
‫סימבול יהיה מיקרו‪-‬שנייה‪ .‬במצב זה נצטרך להתמודד עם סנכרון בתדר גבוה ועם התאבכויות‬
‫ממסלולים שונים )‪.(multipath interference‬‬
‫אם אותם מיליון סימבולים לשנייה יחולקו לאלף תת‪-‬ערוצים אז זמן המחזור של כל סימבול יכול‬
‫להיות ארוך פי ‪ 1000‬ז"א מילישנייה אחת (במקום מיקרו‪-‬שנייה)‪ .‬אם נוסיף "מרווח ביטחון"‬
‫בערך של ‪ 1/8‬סימבול אשר יוכנס בתחילת שידור של כל סימבול‪ ,‬אזי נוכל להתגבר על בעיית‬
‫ההתאבכות‪ .‬זמן "מרווח הביטחון" יהיה ‪ 125‬מיקרו‪-‬שניות שמייצג הפרש מרבי של ‪37.5‬‬
‫קילומטר בין אות ישיר לאות מוחזר כהד מגוף כלשהו‪.‬‬

‫‪25‬‬

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Example of applications
Cable
ADSL and VDSL broadband access via POTS copper wiring.
Power line communication (PLC).
Multimedia over Coax Alliance (MoCA) home networking.
ITU-T G.hn, a standard which provides high-speed local area networking over existing home wiring (power lines,
phone lines and coaxial cables)
Wireless
The wireless LAN radio interfaces IEEE 802.11a, g, n and HIPERLAN/2.
The digital radio systems DAB/EUREKA 147, DAB+, Digital Radio Mondiale, HD Radio, T-DMB and ISDBTSB.
The terrestrial digital TV system DVB-T.
The terrestrial mobile TV systems DVB-H, T-DMB, ISDB-T and MediaFLO forward link.
The cellular communication systems Flash-OFDM
The mobile broadband 3GPP Long Term Evolution air interface named High Speed OFDM Packet Access
(HSOPA)
The Wireless MAN / Fixed broadband wireless access (BWA) standard IEEE 802.16 (or WiMAX).
The Mobile Broadband Wireless Access (MBWA) standards IEEE 802.20, IEEE 802.16e (Mobile WiMAX) and
WiBro.
The wireless Personal Area Network (PAN) Ultra wideband (UWB) IEEE 802.15.3a implementation suggested by
WiMedia Alliance.
26

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Transmitter
An OFDM carrier signal is the sum of a number of orthogonal sub-carriers, with baseband data on each sub-carrier
being independently modulated commonly using some type of quadrature amplitude modulation (QAM) or phaseshift keying (PSK). This composite baseband signal is typically used to modulate a main RF carrier.

s[n] is a serial stream of binary digits. By inverse multiplexing, these are first demultiplexed into N parallel
streams, and each one mapped to a (possibly complex) symbol stream using some modulation constellation
(QAM, PSK, etc.). Note that the constellations may be different, so some streams may carry a higher bit-rate than
others.
An inverse FFT is computed on each set of symbols, giving a set of complex time-domain samples. These
samples are then quadrature-mixed to passband in the standard way. The real and imaginary components are first
converted to the analogue domain using digital-to-analogue converters (DACs); the analogue signals are then
used to modulate cosine and sine waves at the carrier frequency, fc, respectively. These signals are then summed
to give the transmission signal, s(t).
27

28

‫)‪DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial‬‬
‫‪ DVB-T‬הינו תקן שתוקן על ידי איגוד ‪ DVB‬לשידורי טלוויזיה‬
‫קרקעיים‪ .‬השידורים הראשוניים נערכו בבריטניה בשנת ‪.1997‬‬
‫המערכת משדרת אות ספרתי מכווץ של שמע‪ ,‬וידאו ונתונים‬
‫נוספים בשיטת ‪ MPEG‬ובשימוש באפנון ‪.COFDM‬‬
‫תכונות בסיסיות‪:‬‬
‫‪ .1‬שלש אפשרויות לאפנון )‪(QPSK, 16QAM, 64QAM‬‬
‫‪ FEC (forward error correction) .2‬חמש אפשרויות לתיקון שגיאות המבוססות על קידוד‬
‫קונבולוציה וקידוד רייד סולומון ביחסים של ‪ 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8‬בהתאם לדרישות‬
‫המערכת‪.‬‬
‫‪ .3‬ארבע אפשרויות למרווחי ביטחון ‪.1/4 1/8 1/16 1/32‬‬
‫‪ .4‬רוחב פס של ערוץ שידור ‪ 7 ,6‬או ‪8MHz‬‬
‫‪ .5‬תדר תמונות ‪ 50‬או ‪ 60‬הרץ‪.‬‬

‫‪29‬‬

DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial)

30

31

32

:‫הסבר‬
Video – SD – MPEG – 4 PART 10 H.264
SD-Standard Definition

Audio .HE .AAC + V2 & Dolby Pulse
HE-High Efficincy
AAC-Advanced Audio Coding ‫סוג של קודק‬
Pulse -- Plus

MPEG 2 – TS
TS – Transport Stream

‫ מבוסס על‬Dolby Digital Plus
‫ שמאפשר‬AC-3 ‫מערכת קודקים של‬
‫ ותומך‬6.144 Mbit/s ‫שידור בקצב עד‬
‫ הוא אינו‬.13.1 ‫במספר ערוצים עד‬
.AC-3 ‫תואם אחורנית עם‬
‫ הוא פורמט לשידור תקן‬MPEG-2TS
‫) אשר מרובב עם‬4 ‫או‬1,2( MPEG
‫ שימושי כמידע זורם‬.‫מידע נוסף‬
‫ רשתות כולל‬,‫בטלוויזיה ספרתית‬
.‫אינטרנט‬

Three (3) SFN Network ‫סוג של טופולוגית המשדרים‬
SFN - Single Frequency Networks
33

34

:‫הסבר‬
EIT – based EPG & 7 day EPG
EIT – Event Information Table
EPG – Electronic Program Guide
HDMI – 1.3 output
HDMI - High-Definition Multimedia Interface

S/PDIF - Sony/Philips Digital Interconnect Format (more commonly

known as Sony Philips Digital InterFace)
‫ דרך מוליך אופטי או כבל‬,‫ מגדיר את השכבה הפיזית של חיבור מידע שמע בין התקנים שונים‬S/PDIF
.‫ עם שינויים קלים ודרישות זולות יותר מבחינת החומרה‬AES/EBU ‫ תקן זה מבוסס על תקן‬.‫קואקסילי‬
35

‫הסבר‪:‬‬
‫‪S/PDIF - more commonly known as Sony Philips Digital InterFace‬‬

‫‪BMC-biphase mark code‬‬

‫בתקן זה נעשה שימוש בקוד דו‪-‬מופעי )‪ (biphase‬המקודד מידע זורם בינארי‪ .‬כל ביט של‬
‫המידע הראשוני מייצג שתי רמות אשר יחד מייצגות ביט בודד‪ .‬כל כל רמה לוגית "‪ "1‬במבוא‬
‫מיוצגת על ידי שני ביטים שונים ‪ 10‬או ‪ .01‬כניסה לוגית ‪ 0‬מיוצגת על ידי שני ביטים זהים ‪00‬‬
‫או ‪ 11‬במוצא‪.‬‬
‫‪36‬‬

37

38

‫דוגמה – ממיר ‪APEX‬‬
‫תכונות‪:‬‬
‫• תומך ‪EPG‬‬
‫• רשימת ערוצים ועריכת תוכניות‬
‫• בקרת הורים‬
‫• טיימר לתחילת תוכנית‬
‫• בחירת שפת הכתוביות‬
‫• השהיית תיאום שפתיים (במילישניות)‬
‫• הגדרת מדיית ה‪(MP3, JPEG….) USB -‬‬
‫• קביעת זמני הקלטה על מדיית ה‪USB -‬‬
‫• ועוד‪.....‬‬

‫‪39‬‬

APEX ‫ממיר‬

40

APEX ‫ממיר‬

41

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪42‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪43‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪44‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪45‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪46‬‬

:‫הסבר‬
BER – Bit Error Rate
PV BER – Post VITARBI Bit Error Rate
NM – Noise Margin
MER – Modulation Error Rate
CSI – Channel Status Information
Cell – identify code of the transmitting operator
CFO – carrier Frequency offset
PWR index – signal level status
RU – Read Solomon Uncorrect, uncorrected errors.

47

‫סופ ללא פ סופית כי אין סוף ללימוד ולחומר‬

‫‪48‬‬

OFDM
)‫ שימוש בערוצי שידור אורתוגונליים שונים (בתדרי גל נושא‬
.‫להעברת המידע‬
LPF
cos( 2  f 1 t )

LPF
cos( 2  f 2 t )

cos( 2  f 2 t )

MULTIPLEX

DEMULTIPLEX

data

cos( 2  f 1 t )

data

LPF
cos( 2  f N t )

cos( 2  f N t )
49

‫תדרים אורתוגונליים‬
‫‪ ‬המשדר מקבל את המידע לשידור ומחלק את ערוץ השידור למספר‬
‫תדרים בלתי תלויים‪.‬‬

‫‪50‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪2‬‬

‫‪51‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪3‬‬
‫‪ ‬כך לא ניתן לחסום את כל המידע שעובר ממשתמש אחד לשני‬

‫‪52‬‬

‫שידור וידאו כף יד דיגיטאלי והתמודדות‬
‫מול בעיות ייחודיות – בשתי השיטות‬
‫‪ DVB-T ‬שידור וידאו למטרות נייחות‬
‫‪ DVB-H ‬שידור וידאו למטרות ניידות (כף יד)‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬

‫‪53‬‬

‫יש צורך לחסוך באנרגיה‬
‫סנכרון מעבר בין תחנות שידור‬
‫שימוש בדחיסה חזקה ‪ H264‬ולא ב ‪mpeg- 2‬‬
‫אפקט דופלר‬

Multi Path ‫בעיית‬
P at h 2

B uilding
D i r ect P at h

P at h 3

M ob i l e
R ecep t i on

B ase St at i on

54

Guard Interval Tg -"‫"שמירת מרחק‬
Tg

OFDM symbol(1/f0)

Tg
Copy signal
 By adding the Guard Interval (GI) Period, Inter symbol

interference (ISI) can be avoided, while keeping orthogonality

Tg OFDM symbol (1/f0)
Direct
Delayed
Sampling Period
55

‫השהיה ותזוזת תדר ב ‪. OFDM‬ו‪CDMA -‬‬
‫‪OFDM ‬‬
‫‪ ‬בעיית ‪ Multi-path‬נפתרת ע"י ‪GI‬‬
‫‪ ‬רגיש לשינויי תדרים שמירה על הפרדת תדרים‬
‫‪CDMA ‬‬
‫‪ ‬כמעט ואין השפעה על הקודים ב ‪Multi-path‬‬
‫‪ ‬אפקט דופלר לא משפיע מאחר ואין לו תלות בתדר‬

‫‪56‬‬

‫מיזוג שיטות הקידוד‬
‫‪ ‬ניתן לשלב בין שתי השיטות וכך כל תדר בקידוד ה ‪OFDM‬‬
‫יוכפל בקוד ה‪CDMA-‬‬
‫‪Multi-carrier code division multiple access (MC- ‬‬
‫)‪CDMA‬‬

‫‪57‬‬

‫סיכום‬
‫‪ ‬הוצגו שיטות קידוד שונות לשידור‪ CDMA :‬ו‪OFDM‬‬
‫‪ ‬לכל שיטה יש את הייחודיות שלה אך ניתן עדיין לשלבם ביחד‬
‫במספר אפליקציות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמד יישום של השיטות לצורך העברת וידאו דיגיטלי למערכות‬
‫ניידות בשתי השיטות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמדה החסינות של שתי השיטות לתופעות ה ‪,Multi Path‬‬
‫ואפקט דופלר‬

References 1
Faria, G.; Henriksson, J.A.; Stare, E.; Talmola, P., "DVB-H:
Digital Broadcast Services to Handheld Devices,"
Proceedings of the IEEE , vol.94, no.1, pp.194-209, Jan.
2006
2. Fire Tom Wada Professor, Information Engineering, Univ.
of the Ryukyus Chief Scientist at Magna Design Net, Inc
[email protected] http://www.ie.uryukyu.ac.jp/~wada/
1.

3. “Ofdm and cdma” Dr.S.Srikanth AU-KBC Research

Centre Anna University Chennai
59

References 2
4. http://en.wikipedia.org/wiki/Code_division_multipl

e_access
5. http://en.wikipedia.org/wiki/OFDM


Slide 32

‫שדורי טלוויזיה‬
‫ספרתיים קרקעיים‬

‫אינגר משה ‪4Z1PF‬‬
‫‪2009‬‬
‫ספטמבר‬
‫‪1‬‬

‫שדורי טלוויזיה ספרתיים קרקעיים – למה?‬
‫‪ ‬יציבות באיכות התמונה‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של הספקטרום יחסית לשידור האנלוגי (פי ‪ 4‬עד ‪)6‬‬
‫‪ ‬זול יותר יחסית לשידורי כבלים‪ ,‬שידורים אנלוגיים ושידורי לווינים‪.‬‬
‫‪ ‬פשוט וזול (ממיר ספרתי ואנטנה קטנה) לעומת קליטה מלווין‪.‬‬
‫‪ ‬יישומים חדשים אפשריים בשידורים הדיגיטלים בלבד‪:‬‬
‫‪ ‬אינטראקטיביות‬
‫‪HDTV ‬‬
‫‪ ‬טלוויזיה ניידת‬
‫‪ ‬לוח שידורים אלקטרוני‬

‫‪2‬‬

‫רשתות של תדר בודד‬
‫‪ ‬שידורי טלוויזיה ספרתיים עושים שימוש בשיטת ‪ COFDM‬שמאפשרת עבודה של רשת‬
‫משדרים על תדר בודד‪.‬‬
‫‪ ‬תדר בודד עבור כל המשדרים שמאפשרים כיסוי שטח גדול‪.‬‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של תדרי שידור – שימוש בתדרים חוזרים‬
‫‪ ‬מאפשר טופולוגיות רשת טובות יותר יחסית לשידור אנלוגי‪.‬‬
‫‪‬דרישות מ‪(Single Frequency Networks) SFN-‬‬
‫‪‬כל משדר חייב לשדר‬
‫‪‬על אותו התדר‬
‫‪‬באותו הזמן‬
‫‪‬באותו קצב שידור‬
‫‪ ‬כל המשדרים חייבים להיות מסונכרנים בתדר ובזמן (‪)GPS‬‬
‫‪ ‬בחירת זמן מרווח הביטחון יקבע את המרחק המרבי שבין שני משדרים‪.‬‬

‫‪3‬‬

‫מושגים‬
‫‪ ‬אות אנלוגי‬
‫‪ ‬אות ספרתי (דיגיטלי)‬
‫‪ ‬ביט ‪bite‬‬
‫‪ ‬בית ‪Byte‬‬
‫‪ ‬אות ספרתי מרובה רמות‬

‫‪4‬‬

Asynchronous Digital Subscriber Line

5

‫מה זה ‪? ADSL‬‬

‫( ‪.)Asynchronous Digital Subscriber Line‬‬

‫טכנולוגיית ‪ ADSL‬משתמשת ברוחב פס של ‪ 1.1MHz‬המחולק לשלושה נתחים באמצעות‬
‫מסננים‪ .‬הנתח האחד מ‪ 0KHz -‬עד ‪ ,4KHz‬משמש את ערוץ הטלפוניה‪ .‬הנתח השני מ‪-‬‬
‫‪ 20KHz‬עד ‪ 160KHz‬משמש עבור ה‪ upstream-‬והנתח הגדול ביותר –‪ 240 KHz‬עד‬
‫‪ ,1.1MHz‬משמש עבור ה‪.downstream -‬‬

‫‪6‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫על מנת לקבל ניחות מזערי ודיוק מרבי‪ ,‬ממוצע המתח על הקו צריך לשאוף לאפס וכך ניתן להשיג‬
‫את הקצב הנדרש‪ .‬כדי לעמוד בדרישות אלה‪ ,‬משתמשים בשיטת קידוד‬
‫‪ .)Quadrature Amplitude Modulation) QAM‬שיטה המקודדת קבוצות של שלוש סיביות‬
‫ומייצגת אותם בגל סינוס ברמת מתח ובתזוזת מופע‪.‬‬

‫‪7‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫האפנון השימושי הוא מסוג "ריבוי תדרים" ‪(Discrete Multiton) DMT‬‬
‫הערוץ היורד )‪ (downstream‬מחולק ל‪ 256 -‬תדרי נושא )‪ (tones‬כל אחד‬
‫ברוחב פס של ‪4KHz‬‬
‫הערוץ העולה )‪ (upstream‬מחולק ל‪ 32 -‬תת נושאים‪.‬‬
‫נושא ‪ 64‬מאופנן מידע קבוע המשמש לבקרת הרזולוציה של זמן הדגימה‬
‫במקלט‪.‬‬

‫‪8‬‬

9

Standard vs. High-definition
Standard vs. Highdefinition
Wondering what the difference
is between standard and high
definition? Standard definition
(SD) uses 625 lines of pixels
from top to bottom. High
definition (HD) uses up to 1125
lines. Not all of these lines are
visible on the screen, but
they're included as part of the
signal .

10

‫‪Standard vs. High-definition‬‬
‫)‪HDTV )high-definition television‬‬
‫)‪DTV )digital television‬‬

‫‪ DTV‬משודר בתחום ה‪ UHF -‬ברוחב פס של ‪ 8MHz‬כמו שידורי הטלוויזיה‬
‫האנלוגיים‪.‬‬
‫יתרונות ‪DTV‬‬
‫• תומך ברזולוציה גבוהה יותר‪.‬‬

‫• ניתן לשדר את התמונה בסריקה שלובה ‪ interlaced‬או סריקה מלאה‬
‫‪.progressive‬‬
‫• תחנת השידור יכולה לשדר על אותו ספקטרום מספר תוכניות שונות בו‪-‬‬
‫זמנית‪.‬‬
‫• ניתן להוסיף לשידור חומר אינטראקטיבי ו‪/‬או חומר אחר‪ ,‬כמו מידע‬
‫מהאינטרנט‪.‬‬
‫• תומך בשידורי ‪.HDTV‬‬
‫‪11‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫• קיימים ‪ 18‬תקנים לשידורי טלוויזיה דיגיטאלית‪.‬‬
‫• יחס ממדים ‪ 4:3‬באנלוגי‪ 16:9 ,‬בדיגיטלי‪.‬‬
‫• הרזולוציה הנמוכה ביותר היא כמו הרזולוציה של הטלוויזיה האנלוגית‬
‫‪ 576X720‬פיקסלים‪.‬‬
‫• הרזולוציה המרבית היא של ‪ 1080X1920 HDTV‬פיקסלים‪.‬‬
‫• מספר תמונות משודרות בשנייה מוגדרות על ידי האותיות "‪ "i‬עבור ‪interlaced‬‬
‫ו ‪ "p" -‬עבור ‪progressive‬‬

‫• ב – ‪ DTV‬מספר התמונות משתנה בין ‪ 60P‬ל‪20P -‬‬

‫‪12‬‬

‫‪HDTV‬‬

‫תקן ‪ "1080i" HDTV‬אומר שהרזולוציה היא ‪ 1080X1920‬פיקסלים‪ ,‬סריקה‬
‫שלובה‪ 60 ,‬תמונות בשנייה‪.‬‬
‫הערה‪ :‬הטבלה מתאימה לתקן האמריקאי‬
‫‪13‬‬

‫‪.‬‬

‫תקנים‬
‫‪MPEG-2‬‬
‫‪ DTV‬מקודד את המידע ב – ‪ .MPEG-2‬מקודד שימושי ברוב מכשירי ה‪.DVD -‬‬
‫מקודד זה מקטין את נפח המידע ביחס של ‪ .55:1‬הוא מעלים חלק גדול מהמידע‬
‫שעין האדם לא יכולה להבחין‪.‬‬
‫בתקן זה משדרים את השוני בין תמונה לתמונה בבלוקים של ‪ 16X16‬פיקסלים‪.‬‬
‫‪.‬‬
‫‪H.264 / MPEG-4‬‬
‫‪ H.264‬הוא תקן מתקדם לדחיסת וידאו‪ .‬התקן זהה לחלק ‪ 10‬של התקן ‪MPEG-‬‬
‫‪4‬של ‪ ISO‬וידוע גם בשם "קידוד וידאו מתקדם" – ‪AVC‬‬
‫‪ H.264/AVC‬מאופיין על ידי מספר תכונות חדשות המאפשרות לו לדחוס וידאו‬
‫ביעילות רבה יותר מאשר מקודדים אחרים‪.‬‬
‫ביצוע "פיצוי תנועה על סמך בלוק בגודל משתנה" עם בלוקים בגדלים ‪16X16‬ועד‬
‫‪ 4X4‬המאפשר חלוקה מדויקת של אזורים נעים‪ .‬חלוקה רבה מדי לתת‪-‬בלוקים‬
‫עלולה להוביל לשליחת מידע מיותר‪ ,‬שכן המקודד נדרש לציין מספר גדול יותר של‬
‫בלוקים‪ ,‬ולכן מתמקדים מקודדי ‪ H.264‬בבעיית הבחירה של החלוקה‬
‫האופטימאלית של בלוק ‪.16X16‬‬
‫‪14‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫לכול תחנת שידור מוקצה ערוץ שידור אחד‪.‬‬
‫ניתן לחלק את הערוץ לתת‪-‬ערוצים ‪sub-channels‬‬

‫כל ערוץ יכול לשדר ‪19.39 Mbps‬של מידע דיגיטלי‪.‬‬
‫תחנת השידור יכולה לחלק תעבורה זו במספר אפשרויות‪ ,‬לדוגמה‪:‬‬
‫ערוץ אחד של ‪19.39 Mbps‬‬
‫ארבעה תת‪-‬ערוצים של ‪4.85 Mbps‬‬

‫ניתן לשדר תוכניות באיכות נמוכה כמו חדשות‪ ,‬אך לאחד את הערוצים לאיכות‬
‫גבוהה יותר עבור תוכנית טבע כלשהי‪.‬‬
‫נערכים ניסויים לשדר מידע דיגיטלי ב‪ .1- 2Mbps -‬מידע זה יכול לכלול דפי‬
‫אינטרנט או מידע דיגיטלי אחר‪.‬‬

‫‪15‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫הבסיס לתקני ‪ HDTV‬הוא של ‪. (Advanced Television Standards Committee) ATSC‬עבור‬
‫‪ HDTV‬קיימים שני פורמטים‪ P720 :‬ו‪.i1080 -‬‬
‫מדובר בתקנים אמריקאים אשר משודרים ב‪ 60Hz -‬ואשר שניהם רחבי מסך (כלומר ביחס מסך‬
‫‪.)16:9‬‬
‫‪ P720‬הוא תקן פרוגרסיבי (כלומר‪ ,‬משודרות שורות ברצף) אשר כולל ‪ 720‬שורות של ‪1280‬‬
‫פיקסלים בכל שורה‪.‬‬
‫‪ i1080‬הוא תקן ‪( INTERLACED‬כלומר‪ ,‬משדר את כל השורות הזוגיות ואחריהן את השורות האי‬
‫זוגיות וחוזר חלילה) אשר כולל ‪ 1080‬שורות של ‪ 1920‬פיקסלים בכל אחת‪.‬‬
‫התקנים הללו יועדו לשוק האמריקאי‪ ,‬ולכן הוגדרו ב‪ 60Hz-‬בלבד‪ .‬לאחר מספר שנים‪ ,‬אירופה‬
‫התעוררה והגדירה גם לעצמה כמה תקנים‪:‬‬
‫‪ P576 - PAL PROGRESSIVE‬אשר משודר במסך רחב או רגיל (‪)4:3‬‬
‫‪ - P50720‬תקן זהה לתקן האמריקאי פרט לכך שהוא משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪( i501080‬לעתים מכונה גם ‪ - )i251080‬גם הוא תקן זהה לאמריקאי אך משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪16‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫‪HD READY‬‬
‫לגבי רזולוציה‪ ,‬המסך חייב לתמוך בלפחות ‪ 720‬שורות עבור מצב ‪.16:9‬‬
‫התנאים‪:‬‬
‫‪ .1‬כל סוג מסך או אלמנט תצוגה אשר יש לו ‪ 720‬שורות פיזיות (דיסקרטיות) במצב יחס רחב‪.‬‬
‫‪ .2‬על המסך לתמוך בכניסות ‪ HDTV‬דרך הכניסות הבאות‪:‬‬
‫‪ YPBPR‬אנלוגי‬
‫‪ DVI‬או ‪HDMI‬‬
‫‪ .3‬בכל הכניסות הללו‪ ,‬המסך חייב לתמוך בתקנים הבאים‪:‬‬
‫‪ 1280‬על ‪ 720‬פרוגרסיבי ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ 1920‬על ‪ 1080‬שזור ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ .4‬על חיבורי ה‪ DVI-‬וה‪ HDMI-‬לתמוך בהצפנת ‪.HDCP‬‬
‫‪17‬‬

18

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫הגדרה‪ :‬שני גלים נושאים‪ ,‬באותו התדר נמצאים ב‪ 90 -‬מעלות האחד ביחס לשני‬
‫(ניצבים)‪ .‬ניתן לראות זאת כשווה ערך‪ ,‬לגל נושא יחיד המאופנן מופע ואמפליטודה‪.‬‬

‫תמונת ווקטור‪-‬סקופ של אפנון‬
‫מידע הצבע במשדרי טלוויזיה‬

‫‪19‬‬

‫ אפנון ניצב‬QAM - Quadrature Amplitude Modulation
‫ כל סימבול‬16QAM -‫דוגמה ל‬
‫ ביטים‬4 ‫מיצג‬
I - In phase

Q – Quadrature

‫בתקשורת ספרתית נהוג לעבוד‬
QAM16 64 128 256 -‫ב‬

20

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫דוגמאות ל – ‪ 8QAM‬במבנה מעגלי ומלבני‬
‫הבחירה למבנה הרצוי נקבע על ידי השיקולים‪:‬‬
‫‪ .1‬ההספק הממוצע המשודר‬
‫‪ .2‬מורכבות מעגלי השידור והקליטה‬
‫‪ .3‬חסינות לרעש‬
‫‪BER (Bit Error Rate) .4‬‬
‫‪ .5‬התאבכות בין גלי הנושא השונים‪.‬‬

‫‪21‬‬

22

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫)‪ Orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM‬זהה עקרונית ל‪-‬‬
‫)‪ Coded OFDM (COFDM‬ול‪.Discrete multi-tone modulation (DMT) -‬‬
‫בכל המקרים מדובר על ריבוב בחלוקת תדר ‪frequency-division multiplexing‬‬
‫)‪ .(FDM‬מספר רב של תדרי תת נושא ניצבים‪ ,‬הקרובים זה לזה‪ ,‬נושאים את‬
‫המידע‪ .‬המידע מחולק למספר ערוצים מקבילים‪ ,‬כאשר כל ערוץ מאופנן על תדר‬
‫תת‪-‬נושא אחר‪.‬‬
‫האפנון יכול להיות כל אפנון שכיח כמו ‪ QAM‬או ‪ .PSK‬המידע המאופנן נשלח‬
‫בקצב נמוך אך בגלל המספר הרב של התתי‪-‬נושא זה שווה ערך לשידור‬
‫קונבנציונלי של אפנון נושא אחד באותו רוחב פס ובמהירות העברת מידע גבוהה‪.‬‬

‫‪23‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫מרווח ביטחון (שומר מרווח) ‪Guard interval‬‬
‫מטרת מרווח הביטחון הוא לשפר את חסינות ההשהיה בהתפשטות הגלים‪ ,‬הדהוד והחזרים‬
‫מגופים שונים כמו הר או בית‪ .‬נתונים ספרתיים מאוד רגישים לתופעות אלו ‪.‬‬
‫ב‪ COFDM -‬בתחילת כל סימבול קיים "מרווח ביטחון"‪ .‬כל עוד ה"הד" נופל בתחום מרווח זה‪.‬‬
‫הוא לא יהיה מושפע ביכולת המקלט לפענח את המידע הרצוי משום שהמידע יופיע אחרי זמן‬
‫"מרווח הביטחון"‬
‫ככול שמרווח הביטחון יהיה גדול יותר ניתן יהיה לטפל במרחק הדהוד גדול יותר‪ .‬אבל הגדלת‬
‫המרווח מוריד את נצילות ערוץ השידור‪ .‬לדוגמה בשידור ‪ DVB-T‬ארבע מרווחי ביטחון‬
‫שימושיים (ניתנים כשבר מזמן המחזור של הסימבול) ‪1/32 ; 1/16 ; 1/8 ; 1/4‬‬
‫‪ 1/32‬נותן הגנה מזערית אבל העברת מידע מהירה ביותר‪ 1/4 .‬מאפשר הגנה טובה ביותר‬
‫אבל נצילות ערוץ שידור נמוכה‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫דוגמה‪:‬‬
‫אם נשדר מיליון סימבולים לשנייה על ערוץ תקשורת באפנון של נושא בודד אזי זמן שידור‬
‫סימבול יהיה מיקרו‪-‬שנייה‪ .‬במצב זה נצטרך להתמודד עם סנכרון בתדר גבוה ועם התאבכויות‬
‫ממסלולים שונים )‪.(multipath interference‬‬
‫אם אותם מיליון סימבולים לשנייה יחולקו לאלף תת‪-‬ערוצים אז זמן המחזור של כל סימבול יכול‬
‫להיות ארוך פי ‪ 1000‬ז"א מילישנייה אחת (במקום מיקרו‪-‬שנייה)‪ .‬אם נוסיף "מרווח ביטחון"‬
‫בערך של ‪ 1/8‬סימבול אשר יוכנס בתחילת שידור של כל סימבול‪ ,‬אזי נוכל להתגבר על בעיית‬
‫ההתאבכות‪ .‬זמן "מרווח הביטחון" יהיה ‪ 125‬מיקרו‪-‬שניות שמייצג הפרש מרבי של ‪37.5‬‬
‫קילומטר בין אות ישיר לאות מוחזר כהד מגוף כלשהו‪.‬‬

‫‪25‬‬

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Example of applications
Cable
ADSL and VDSL broadband access via POTS copper wiring.
Power line communication (PLC).
Multimedia over Coax Alliance (MoCA) home networking.
ITU-T G.hn, a standard which provides high-speed local area networking over existing home wiring (power lines,
phone lines and coaxial cables)
Wireless
The wireless LAN radio interfaces IEEE 802.11a, g, n and HIPERLAN/2.
The digital radio systems DAB/EUREKA 147, DAB+, Digital Radio Mondiale, HD Radio, T-DMB and ISDBTSB.
The terrestrial digital TV system DVB-T.
The terrestrial mobile TV systems DVB-H, T-DMB, ISDB-T and MediaFLO forward link.
The cellular communication systems Flash-OFDM
The mobile broadband 3GPP Long Term Evolution air interface named High Speed OFDM Packet Access
(HSOPA)
The Wireless MAN / Fixed broadband wireless access (BWA) standard IEEE 802.16 (or WiMAX).
The Mobile Broadband Wireless Access (MBWA) standards IEEE 802.20, IEEE 802.16e (Mobile WiMAX) and
WiBro.
The wireless Personal Area Network (PAN) Ultra wideband (UWB) IEEE 802.15.3a implementation suggested by
WiMedia Alliance.
26

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Transmitter
An OFDM carrier signal is the sum of a number of orthogonal sub-carriers, with baseband data on each sub-carrier
being independently modulated commonly using some type of quadrature amplitude modulation (QAM) or phaseshift keying (PSK). This composite baseband signal is typically used to modulate a main RF carrier.

s[n] is a serial stream of binary digits. By inverse multiplexing, these are first demultiplexed into N parallel
streams, and each one mapped to a (possibly complex) symbol stream using some modulation constellation
(QAM, PSK, etc.). Note that the constellations may be different, so some streams may carry a higher bit-rate than
others.
An inverse FFT is computed on each set of symbols, giving a set of complex time-domain samples. These
samples are then quadrature-mixed to passband in the standard way. The real and imaginary components are first
converted to the analogue domain using digital-to-analogue converters (DACs); the analogue signals are then
used to modulate cosine and sine waves at the carrier frequency, fc, respectively. These signals are then summed
to give the transmission signal, s(t).
27

28

‫)‪DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial‬‬
‫‪ DVB-T‬הינו תקן שתוקן על ידי איגוד ‪ DVB‬לשידורי טלוויזיה‬
‫קרקעיים‪ .‬השידורים הראשוניים נערכו בבריטניה בשנת ‪.1997‬‬
‫המערכת משדרת אות ספרתי מכווץ של שמע‪ ,‬וידאו ונתונים‬
‫נוספים בשיטת ‪ MPEG‬ובשימוש באפנון ‪.COFDM‬‬
‫תכונות בסיסיות‪:‬‬
‫‪ .1‬שלש אפשרויות לאפנון )‪(QPSK, 16QAM, 64QAM‬‬
‫‪ FEC (forward error correction) .2‬חמש אפשרויות לתיקון שגיאות המבוססות על קידוד‬
‫קונבולוציה וקידוד רייד סולומון ביחסים של ‪ 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8‬בהתאם לדרישות‬
‫המערכת‪.‬‬
‫‪ .3‬ארבע אפשרויות למרווחי ביטחון ‪.1/4 1/8 1/16 1/32‬‬
‫‪ .4‬רוחב פס של ערוץ שידור ‪ 7 ,6‬או ‪8MHz‬‬
‫‪ .5‬תדר תמונות ‪ 50‬או ‪ 60‬הרץ‪.‬‬

‫‪29‬‬

DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial)

30

31

32

:‫הסבר‬
Video – SD – MPEG – 4 PART 10 H.264
SD-Standard Definition

Audio .HE .AAC + V2 & Dolby Pulse
HE-High Efficincy
AAC-Advanced Audio Coding ‫סוג של קודק‬
Pulse -- Plus

MPEG 2 – TS
TS – Transport Stream

‫ מבוסס על‬Dolby Digital Plus
‫ שמאפשר‬AC-3 ‫מערכת קודקים של‬
‫ ותומך‬6.144 Mbit/s ‫שידור בקצב עד‬
‫ הוא אינו‬.13.1 ‫במספר ערוצים עד‬
.AC-3 ‫תואם אחורנית עם‬
‫ הוא פורמט לשידור תקן‬MPEG-2TS
‫) אשר מרובב עם‬4 ‫או‬1,2( MPEG
‫ שימושי כמידע זורם‬.‫מידע נוסף‬
‫ רשתות כולל‬,‫בטלוויזיה ספרתית‬
.‫אינטרנט‬

Three (3) SFN Network ‫סוג של טופולוגית המשדרים‬
SFN - Single Frequency Networks
33

34

:‫הסבר‬
EIT – based EPG & 7 day EPG
EIT – Event Information Table
EPG – Electronic Program Guide
HDMI – 1.3 output
HDMI - High-Definition Multimedia Interface

S/PDIF - Sony/Philips Digital Interconnect Format (more commonly

known as Sony Philips Digital InterFace)
‫ דרך מוליך אופטי או כבל‬,‫ מגדיר את השכבה הפיזית של חיבור מידע שמע בין התקנים שונים‬S/PDIF
.‫ עם שינויים קלים ודרישות זולות יותר מבחינת החומרה‬AES/EBU ‫ תקן זה מבוסס על תקן‬.‫קואקסילי‬
35

‫הסבר‪:‬‬
‫‪S/PDIF - more commonly known as Sony Philips Digital InterFace‬‬

‫‪BMC-biphase mark code‬‬

‫בתקן זה נעשה שימוש בקוד דו‪-‬מופעי )‪ (biphase‬המקודד מידע זורם בינארי‪ .‬כל ביט של‬
‫המידע הראשוני מייצג שתי רמות אשר יחד מייצגות ביט בודד‪ .‬כל כל רמה לוגית "‪ "1‬במבוא‬
‫מיוצגת על ידי שני ביטים שונים ‪ 10‬או ‪ .01‬כניסה לוגית ‪ 0‬מיוצגת על ידי שני ביטים זהים ‪00‬‬
‫או ‪ 11‬במוצא‪.‬‬
‫‪36‬‬

37

38

‫דוגמה – ממיר ‪APEX‬‬
‫תכונות‪:‬‬
‫• תומך ‪EPG‬‬
‫• רשימת ערוצים ועריכת תוכניות‬
‫• בקרת הורים‬
‫• טיימר לתחילת תוכנית‬
‫• בחירת שפת הכתוביות‬
‫• השהיית תיאום שפתיים (במילישניות)‬
‫• הגדרת מדיית ה‪(MP3, JPEG….) USB -‬‬
‫• קביעת זמני הקלטה על מדיית ה‪USB -‬‬
‫• ועוד‪.....‬‬

‫‪39‬‬

APEX ‫ממיר‬

40

APEX ‫ממיר‬

41

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪42‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪43‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪44‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪45‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪46‬‬

:‫הסבר‬
BER – Bit Error Rate
PV BER – Post VITARBI Bit Error Rate
NM – Noise Margin
MER – Modulation Error Rate
CSI – Channel Status Information
Cell – identify code of the transmitting operator
CFO – carrier Frequency offset
PWR index – signal level status
RU – Read Solomon Uncorrect, uncorrected errors.

47

‫סופ ללא פ סופית כי אין סוף ללימוד ולחומר‬

‫‪48‬‬

OFDM
)‫ שימוש בערוצי שידור אורתוגונליים שונים (בתדרי גל נושא‬
.‫להעברת המידע‬
LPF
cos( 2  f 1 t )

LPF
cos( 2  f 2 t )

cos( 2  f 2 t )

MULTIPLEX

DEMULTIPLEX

data

cos( 2  f 1 t )

data

LPF
cos( 2  f N t )

cos( 2  f N t )
49

‫תדרים אורתוגונליים‬
‫‪ ‬המשדר מקבל את המידע לשידור ומחלק את ערוץ השידור למספר‬
‫תדרים בלתי תלויים‪.‬‬

‫‪50‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪2‬‬

‫‪51‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪3‬‬
‫‪ ‬כך לא ניתן לחסום את כל המידע שעובר ממשתמש אחד לשני‬

‫‪52‬‬

‫שידור וידאו כף יד דיגיטאלי והתמודדות‬
‫מול בעיות ייחודיות – בשתי השיטות‬
‫‪ DVB-T ‬שידור וידאו למטרות נייחות‬
‫‪ DVB-H ‬שידור וידאו למטרות ניידות (כף יד)‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬

‫‪53‬‬

‫יש צורך לחסוך באנרגיה‬
‫סנכרון מעבר בין תחנות שידור‬
‫שימוש בדחיסה חזקה ‪ H264‬ולא ב ‪mpeg- 2‬‬
‫אפקט דופלר‬

Multi Path ‫בעיית‬
P at h 2

B uilding
D i r ect P at h

P at h 3

M ob i l e
R ecep t i on

B ase St at i on

54

Guard Interval Tg -"‫"שמירת מרחק‬
Tg

OFDM symbol(1/f0)

Tg
Copy signal
 By adding the Guard Interval (GI) Period, Inter symbol

interference (ISI) can be avoided, while keeping orthogonality

Tg OFDM symbol (1/f0)
Direct
Delayed
Sampling Period
55

‫השהיה ותזוזת תדר ב ‪. OFDM‬ו‪CDMA -‬‬
‫‪OFDM ‬‬
‫‪ ‬בעיית ‪ Multi-path‬נפתרת ע"י ‪GI‬‬
‫‪ ‬רגיש לשינויי תדרים שמירה על הפרדת תדרים‬
‫‪CDMA ‬‬
‫‪ ‬כמעט ואין השפעה על הקודים ב ‪Multi-path‬‬
‫‪ ‬אפקט דופלר לא משפיע מאחר ואין לו תלות בתדר‬

‫‪56‬‬

‫מיזוג שיטות הקידוד‬
‫‪ ‬ניתן לשלב בין שתי השיטות וכך כל תדר בקידוד ה ‪OFDM‬‬
‫יוכפל בקוד ה‪CDMA-‬‬
‫‪Multi-carrier code division multiple access (MC- ‬‬
‫)‪CDMA‬‬

‫‪57‬‬

‫סיכום‬
‫‪ ‬הוצגו שיטות קידוד שונות לשידור‪ CDMA :‬ו‪OFDM‬‬
‫‪ ‬לכל שיטה יש את הייחודיות שלה אך ניתן עדיין לשלבם ביחד‬
‫במספר אפליקציות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמד יישום של השיטות לצורך העברת וידאו דיגיטלי למערכות‬
‫ניידות בשתי השיטות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמדה החסינות של שתי השיטות לתופעות ה ‪,Multi Path‬‬
‫ואפקט דופלר‬

References 1
Faria, G.; Henriksson, J.A.; Stare, E.; Talmola, P., "DVB-H:
Digital Broadcast Services to Handheld Devices,"
Proceedings of the IEEE , vol.94, no.1, pp.194-209, Jan.
2006
2. Fire Tom Wada Professor, Information Engineering, Univ.
of the Ryukyus Chief Scientist at Magna Design Net, Inc
[email protected] http://www.ie.uryukyu.ac.jp/~wada/
1.

3. “Ofdm and cdma” Dr.S.Srikanth AU-KBC Research

Centre Anna University Chennai
59

References 2
4. http://en.wikipedia.org/wiki/Code_division_multipl

e_access
5. http://en.wikipedia.org/wiki/OFDM


Slide 33

‫שדורי טלוויזיה‬
‫ספרתיים קרקעיים‬

‫אינגר משה ‪4Z1PF‬‬
‫‪2009‬‬
‫ספטמבר‬
‫‪1‬‬

‫שדורי טלוויזיה ספרתיים קרקעיים – למה?‬
‫‪ ‬יציבות באיכות התמונה‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של הספקטרום יחסית לשידור האנלוגי (פי ‪ 4‬עד ‪)6‬‬
‫‪ ‬זול יותר יחסית לשידורי כבלים‪ ,‬שידורים אנלוגיים ושידורי לווינים‪.‬‬
‫‪ ‬פשוט וזול (ממיר ספרתי ואנטנה קטנה) לעומת קליטה מלווין‪.‬‬
‫‪ ‬יישומים חדשים אפשריים בשידורים הדיגיטלים בלבד‪:‬‬
‫‪ ‬אינטראקטיביות‬
‫‪HDTV ‬‬
‫‪ ‬טלוויזיה ניידת‬
‫‪ ‬לוח שידורים אלקטרוני‬

‫‪2‬‬

‫רשתות של תדר בודד‬
‫‪ ‬שידורי טלוויזיה ספרתיים עושים שימוש בשיטת ‪ COFDM‬שמאפשרת עבודה של רשת‬
‫משדרים על תדר בודד‪.‬‬
‫‪ ‬תדר בודד עבור כל המשדרים שמאפשרים כיסוי שטח גדול‪.‬‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של תדרי שידור – שימוש בתדרים חוזרים‬
‫‪ ‬מאפשר טופולוגיות רשת טובות יותר יחסית לשידור אנלוגי‪.‬‬
‫‪‬דרישות מ‪(Single Frequency Networks) SFN-‬‬
‫‪‬כל משדר חייב לשדר‬
‫‪‬על אותו התדר‬
‫‪‬באותו הזמן‬
‫‪‬באותו קצב שידור‬
‫‪ ‬כל המשדרים חייבים להיות מסונכרנים בתדר ובזמן (‪)GPS‬‬
‫‪ ‬בחירת זמן מרווח הביטחון יקבע את המרחק המרבי שבין שני משדרים‪.‬‬

‫‪3‬‬

‫מושגים‬
‫‪ ‬אות אנלוגי‬
‫‪ ‬אות ספרתי (דיגיטלי)‬
‫‪ ‬ביט ‪bite‬‬
‫‪ ‬בית ‪Byte‬‬
‫‪ ‬אות ספרתי מרובה רמות‬

‫‪4‬‬

Asynchronous Digital Subscriber Line

5

‫מה זה ‪? ADSL‬‬

‫( ‪.)Asynchronous Digital Subscriber Line‬‬

‫טכנולוגיית ‪ ADSL‬משתמשת ברוחב פס של ‪ 1.1MHz‬המחולק לשלושה נתחים באמצעות‬
‫מסננים‪ .‬הנתח האחד מ‪ 0KHz -‬עד ‪ ,4KHz‬משמש את ערוץ הטלפוניה‪ .‬הנתח השני מ‪-‬‬
‫‪ 20KHz‬עד ‪ 160KHz‬משמש עבור ה‪ upstream-‬והנתח הגדול ביותר –‪ 240 KHz‬עד‬
‫‪ ,1.1MHz‬משמש עבור ה‪.downstream -‬‬

‫‪6‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫על מנת לקבל ניחות מזערי ודיוק מרבי‪ ,‬ממוצע המתח על הקו צריך לשאוף לאפס וכך ניתן להשיג‬
‫את הקצב הנדרש‪ .‬כדי לעמוד בדרישות אלה‪ ,‬משתמשים בשיטת קידוד‬
‫‪ .)Quadrature Amplitude Modulation) QAM‬שיטה המקודדת קבוצות של שלוש סיביות‬
‫ומייצגת אותם בגל סינוס ברמת מתח ובתזוזת מופע‪.‬‬

‫‪7‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫האפנון השימושי הוא מסוג "ריבוי תדרים" ‪(Discrete Multiton) DMT‬‬
‫הערוץ היורד )‪ (downstream‬מחולק ל‪ 256 -‬תדרי נושא )‪ (tones‬כל אחד‬
‫ברוחב פס של ‪4KHz‬‬
‫הערוץ העולה )‪ (upstream‬מחולק ל‪ 32 -‬תת נושאים‪.‬‬
‫נושא ‪ 64‬מאופנן מידע קבוע המשמש לבקרת הרזולוציה של זמן הדגימה‬
‫במקלט‪.‬‬

‫‪8‬‬

9

Standard vs. High-definition
Standard vs. Highdefinition
Wondering what the difference
is between standard and high
definition? Standard definition
(SD) uses 625 lines of pixels
from top to bottom. High
definition (HD) uses up to 1125
lines. Not all of these lines are
visible on the screen, but
they're included as part of the
signal .

10

‫‪Standard vs. High-definition‬‬
‫)‪HDTV )high-definition television‬‬
‫)‪DTV )digital television‬‬

‫‪ DTV‬משודר בתחום ה‪ UHF -‬ברוחב פס של ‪ 8MHz‬כמו שידורי הטלוויזיה‬
‫האנלוגיים‪.‬‬
‫יתרונות ‪DTV‬‬
‫• תומך ברזולוציה גבוהה יותר‪.‬‬

‫• ניתן לשדר את התמונה בסריקה שלובה ‪ interlaced‬או סריקה מלאה‬
‫‪.progressive‬‬
‫• תחנת השידור יכולה לשדר על אותו ספקטרום מספר תוכניות שונות בו‪-‬‬
‫זמנית‪.‬‬
‫• ניתן להוסיף לשידור חומר אינטראקטיבי ו‪/‬או חומר אחר‪ ,‬כמו מידע‬
‫מהאינטרנט‪.‬‬
‫• תומך בשידורי ‪.HDTV‬‬
‫‪11‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫• קיימים ‪ 18‬תקנים לשידורי טלוויזיה דיגיטאלית‪.‬‬
‫• יחס ממדים ‪ 4:3‬באנלוגי‪ 16:9 ,‬בדיגיטלי‪.‬‬
‫• הרזולוציה הנמוכה ביותר היא כמו הרזולוציה של הטלוויזיה האנלוגית‬
‫‪ 576X720‬פיקסלים‪.‬‬
‫• הרזולוציה המרבית היא של ‪ 1080X1920 HDTV‬פיקסלים‪.‬‬
‫• מספר תמונות משודרות בשנייה מוגדרות על ידי האותיות "‪ "i‬עבור ‪interlaced‬‬
‫ו ‪ "p" -‬עבור ‪progressive‬‬

‫• ב – ‪ DTV‬מספר התמונות משתנה בין ‪ 60P‬ל‪20P -‬‬

‫‪12‬‬

‫‪HDTV‬‬

‫תקן ‪ "1080i" HDTV‬אומר שהרזולוציה היא ‪ 1080X1920‬פיקסלים‪ ,‬סריקה‬
‫שלובה‪ 60 ,‬תמונות בשנייה‪.‬‬
‫הערה‪ :‬הטבלה מתאימה לתקן האמריקאי‬
‫‪13‬‬

‫‪.‬‬

‫תקנים‬
‫‪MPEG-2‬‬
‫‪ DTV‬מקודד את המידע ב – ‪ .MPEG-2‬מקודד שימושי ברוב מכשירי ה‪.DVD -‬‬
‫מקודד זה מקטין את נפח המידע ביחס של ‪ .55:1‬הוא מעלים חלק גדול מהמידע‬
‫שעין האדם לא יכולה להבחין‪.‬‬
‫בתקן זה משדרים את השוני בין תמונה לתמונה בבלוקים של ‪ 16X16‬פיקסלים‪.‬‬
‫‪.‬‬
‫‪H.264 / MPEG-4‬‬
‫‪ H.264‬הוא תקן מתקדם לדחיסת וידאו‪ .‬התקן זהה לחלק ‪ 10‬של התקן ‪MPEG-‬‬
‫‪4‬של ‪ ISO‬וידוע גם בשם "קידוד וידאו מתקדם" – ‪AVC‬‬
‫‪ H.264/AVC‬מאופיין על ידי מספר תכונות חדשות המאפשרות לו לדחוס וידאו‬
‫ביעילות רבה יותר מאשר מקודדים אחרים‪.‬‬
‫ביצוע "פיצוי תנועה על סמך בלוק בגודל משתנה" עם בלוקים בגדלים ‪16X16‬ועד‬
‫‪ 4X4‬המאפשר חלוקה מדויקת של אזורים נעים‪ .‬חלוקה רבה מדי לתת‪-‬בלוקים‬
‫עלולה להוביל לשליחת מידע מיותר‪ ,‬שכן המקודד נדרש לציין מספר גדול יותר של‬
‫בלוקים‪ ,‬ולכן מתמקדים מקודדי ‪ H.264‬בבעיית הבחירה של החלוקה‬
‫האופטימאלית של בלוק ‪.16X16‬‬
‫‪14‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫לכול תחנת שידור מוקצה ערוץ שידור אחד‪.‬‬
‫ניתן לחלק את הערוץ לתת‪-‬ערוצים ‪sub-channels‬‬

‫כל ערוץ יכול לשדר ‪19.39 Mbps‬של מידע דיגיטלי‪.‬‬
‫תחנת השידור יכולה לחלק תעבורה זו במספר אפשרויות‪ ,‬לדוגמה‪:‬‬
‫ערוץ אחד של ‪19.39 Mbps‬‬
‫ארבעה תת‪-‬ערוצים של ‪4.85 Mbps‬‬

‫ניתן לשדר תוכניות באיכות נמוכה כמו חדשות‪ ,‬אך לאחד את הערוצים לאיכות‬
‫גבוהה יותר עבור תוכנית טבע כלשהי‪.‬‬
‫נערכים ניסויים לשדר מידע דיגיטלי ב‪ .1- 2Mbps -‬מידע זה יכול לכלול דפי‬
‫אינטרנט או מידע דיגיטלי אחר‪.‬‬

‫‪15‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫הבסיס לתקני ‪ HDTV‬הוא של ‪. (Advanced Television Standards Committee) ATSC‬עבור‬
‫‪ HDTV‬קיימים שני פורמטים‪ P720 :‬ו‪.i1080 -‬‬
‫מדובר בתקנים אמריקאים אשר משודרים ב‪ 60Hz -‬ואשר שניהם רחבי מסך (כלומר ביחס מסך‬
‫‪.)16:9‬‬
‫‪ P720‬הוא תקן פרוגרסיבי (כלומר‪ ,‬משודרות שורות ברצף) אשר כולל ‪ 720‬שורות של ‪1280‬‬
‫פיקסלים בכל שורה‪.‬‬
‫‪ i1080‬הוא תקן ‪( INTERLACED‬כלומר‪ ,‬משדר את כל השורות הזוגיות ואחריהן את השורות האי‬
‫זוגיות וחוזר חלילה) אשר כולל ‪ 1080‬שורות של ‪ 1920‬פיקסלים בכל אחת‪.‬‬
‫התקנים הללו יועדו לשוק האמריקאי‪ ,‬ולכן הוגדרו ב‪ 60Hz-‬בלבד‪ .‬לאחר מספר שנים‪ ,‬אירופה‬
‫התעוררה והגדירה גם לעצמה כמה תקנים‪:‬‬
‫‪ P576 - PAL PROGRESSIVE‬אשר משודר במסך רחב או רגיל (‪)4:3‬‬
‫‪ - P50720‬תקן זהה לתקן האמריקאי פרט לכך שהוא משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪( i501080‬לעתים מכונה גם ‪ - )i251080‬גם הוא תקן זהה לאמריקאי אך משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪16‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫‪HD READY‬‬
‫לגבי רזולוציה‪ ,‬המסך חייב לתמוך בלפחות ‪ 720‬שורות עבור מצב ‪.16:9‬‬
‫התנאים‪:‬‬
‫‪ .1‬כל סוג מסך או אלמנט תצוגה אשר יש לו ‪ 720‬שורות פיזיות (דיסקרטיות) במצב יחס רחב‪.‬‬
‫‪ .2‬על המסך לתמוך בכניסות ‪ HDTV‬דרך הכניסות הבאות‪:‬‬
‫‪ YPBPR‬אנלוגי‬
‫‪ DVI‬או ‪HDMI‬‬
‫‪ .3‬בכל הכניסות הללו‪ ,‬המסך חייב לתמוך בתקנים הבאים‪:‬‬
‫‪ 1280‬על ‪ 720‬פרוגרסיבי ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ 1920‬על ‪ 1080‬שזור ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ .4‬על חיבורי ה‪ DVI-‬וה‪ HDMI-‬לתמוך בהצפנת ‪.HDCP‬‬
‫‪17‬‬

18

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫הגדרה‪ :‬שני גלים נושאים‪ ,‬באותו התדר נמצאים ב‪ 90 -‬מעלות האחד ביחס לשני‬
‫(ניצבים)‪ .‬ניתן לראות זאת כשווה ערך‪ ,‬לגל נושא יחיד המאופנן מופע ואמפליטודה‪.‬‬

‫תמונת ווקטור‪-‬סקופ של אפנון‬
‫מידע הצבע במשדרי טלוויזיה‬

‫‪19‬‬

‫ אפנון ניצב‬QAM - Quadrature Amplitude Modulation
‫ כל סימבול‬16QAM -‫דוגמה ל‬
‫ ביטים‬4 ‫מיצג‬
I - In phase

Q – Quadrature

‫בתקשורת ספרתית נהוג לעבוד‬
QAM16 64 128 256 -‫ב‬

20

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫דוגמאות ל – ‪ 8QAM‬במבנה מעגלי ומלבני‬
‫הבחירה למבנה הרצוי נקבע על ידי השיקולים‪:‬‬
‫‪ .1‬ההספק הממוצע המשודר‬
‫‪ .2‬מורכבות מעגלי השידור והקליטה‬
‫‪ .3‬חסינות לרעש‬
‫‪BER (Bit Error Rate) .4‬‬
‫‪ .5‬התאבכות בין גלי הנושא השונים‪.‬‬

‫‪21‬‬

22

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫)‪ Orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM‬זהה עקרונית ל‪-‬‬
‫)‪ Coded OFDM (COFDM‬ול‪.Discrete multi-tone modulation (DMT) -‬‬
‫בכל המקרים מדובר על ריבוב בחלוקת תדר ‪frequency-division multiplexing‬‬
‫)‪ .(FDM‬מספר רב של תדרי תת נושא ניצבים‪ ,‬הקרובים זה לזה‪ ,‬נושאים את‬
‫המידע‪ .‬המידע מחולק למספר ערוצים מקבילים‪ ,‬כאשר כל ערוץ מאופנן על תדר‬
‫תת‪-‬נושא אחר‪.‬‬
‫האפנון יכול להיות כל אפנון שכיח כמו ‪ QAM‬או ‪ .PSK‬המידע המאופנן נשלח‬
‫בקצב נמוך אך בגלל המספר הרב של התתי‪-‬נושא זה שווה ערך לשידור‬
‫קונבנציונלי של אפנון נושא אחד באותו רוחב פס ובמהירות העברת מידע גבוהה‪.‬‬

‫‪23‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫מרווח ביטחון (שומר מרווח) ‪Guard interval‬‬
‫מטרת מרווח הביטחון הוא לשפר את חסינות ההשהיה בהתפשטות הגלים‪ ,‬הדהוד והחזרים‬
‫מגופים שונים כמו הר או בית‪ .‬נתונים ספרתיים מאוד רגישים לתופעות אלו ‪.‬‬
‫ב‪ COFDM -‬בתחילת כל סימבול קיים "מרווח ביטחון"‪ .‬כל עוד ה"הד" נופל בתחום מרווח זה‪.‬‬
‫הוא לא יהיה מושפע ביכולת המקלט לפענח את המידע הרצוי משום שהמידע יופיע אחרי זמן‬
‫"מרווח הביטחון"‬
‫ככול שמרווח הביטחון יהיה גדול יותר ניתן יהיה לטפל במרחק הדהוד גדול יותר‪ .‬אבל הגדלת‬
‫המרווח מוריד את נצילות ערוץ השידור‪ .‬לדוגמה בשידור ‪ DVB-T‬ארבע מרווחי ביטחון‬
‫שימושיים (ניתנים כשבר מזמן המחזור של הסימבול) ‪1/32 ; 1/16 ; 1/8 ; 1/4‬‬
‫‪ 1/32‬נותן הגנה מזערית אבל העברת מידע מהירה ביותר‪ 1/4 .‬מאפשר הגנה טובה ביותר‬
‫אבל נצילות ערוץ שידור נמוכה‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫דוגמה‪:‬‬
‫אם נשדר מיליון סימבולים לשנייה על ערוץ תקשורת באפנון של נושא בודד אזי זמן שידור‬
‫סימבול יהיה מיקרו‪-‬שנייה‪ .‬במצב זה נצטרך להתמודד עם סנכרון בתדר גבוה ועם התאבכויות‬
‫ממסלולים שונים )‪.(multipath interference‬‬
‫אם אותם מיליון סימבולים לשנייה יחולקו לאלף תת‪-‬ערוצים אז זמן המחזור של כל סימבול יכול‬
‫להיות ארוך פי ‪ 1000‬ז"א מילישנייה אחת (במקום מיקרו‪-‬שנייה)‪ .‬אם נוסיף "מרווח ביטחון"‬
‫בערך של ‪ 1/8‬סימבול אשר יוכנס בתחילת שידור של כל סימבול‪ ,‬אזי נוכל להתגבר על בעיית‬
‫ההתאבכות‪ .‬זמן "מרווח הביטחון" יהיה ‪ 125‬מיקרו‪-‬שניות שמייצג הפרש מרבי של ‪37.5‬‬
‫קילומטר בין אות ישיר לאות מוחזר כהד מגוף כלשהו‪.‬‬

‫‪25‬‬

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Example of applications
Cable
ADSL and VDSL broadband access via POTS copper wiring.
Power line communication (PLC).
Multimedia over Coax Alliance (MoCA) home networking.
ITU-T G.hn, a standard which provides high-speed local area networking over existing home wiring (power lines,
phone lines and coaxial cables)
Wireless
The wireless LAN radio interfaces IEEE 802.11a, g, n and HIPERLAN/2.
The digital radio systems DAB/EUREKA 147, DAB+, Digital Radio Mondiale, HD Radio, T-DMB and ISDBTSB.
The terrestrial digital TV system DVB-T.
The terrestrial mobile TV systems DVB-H, T-DMB, ISDB-T and MediaFLO forward link.
The cellular communication systems Flash-OFDM
The mobile broadband 3GPP Long Term Evolution air interface named High Speed OFDM Packet Access
(HSOPA)
The Wireless MAN / Fixed broadband wireless access (BWA) standard IEEE 802.16 (or WiMAX).
The Mobile Broadband Wireless Access (MBWA) standards IEEE 802.20, IEEE 802.16e (Mobile WiMAX) and
WiBro.
The wireless Personal Area Network (PAN) Ultra wideband (UWB) IEEE 802.15.3a implementation suggested by
WiMedia Alliance.
26

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Transmitter
An OFDM carrier signal is the sum of a number of orthogonal sub-carriers, with baseband data on each sub-carrier
being independently modulated commonly using some type of quadrature amplitude modulation (QAM) or phaseshift keying (PSK). This composite baseband signal is typically used to modulate a main RF carrier.

s[n] is a serial stream of binary digits. By inverse multiplexing, these are first demultiplexed into N parallel
streams, and each one mapped to a (possibly complex) symbol stream using some modulation constellation
(QAM, PSK, etc.). Note that the constellations may be different, so some streams may carry a higher bit-rate than
others.
An inverse FFT is computed on each set of symbols, giving a set of complex time-domain samples. These
samples are then quadrature-mixed to passband in the standard way. The real and imaginary components are first
converted to the analogue domain using digital-to-analogue converters (DACs); the analogue signals are then
used to modulate cosine and sine waves at the carrier frequency, fc, respectively. These signals are then summed
to give the transmission signal, s(t).
27

28

‫)‪DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial‬‬
‫‪ DVB-T‬הינו תקן שתוקן על ידי איגוד ‪ DVB‬לשידורי טלוויזיה‬
‫קרקעיים‪ .‬השידורים הראשוניים נערכו בבריטניה בשנת ‪.1997‬‬
‫המערכת משדרת אות ספרתי מכווץ של שמע‪ ,‬וידאו ונתונים‬
‫נוספים בשיטת ‪ MPEG‬ובשימוש באפנון ‪.COFDM‬‬
‫תכונות בסיסיות‪:‬‬
‫‪ .1‬שלש אפשרויות לאפנון )‪(QPSK, 16QAM, 64QAM‬‬
‫‪ FEC (forward error correction) .2‬חמש אפשרויות לתיקון שגיאות המבוססות על קידוד‬
‫קונבולוציה וקידוד רייד סולומון ביחסים של ‪ 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8‬בהתאם לדרישות‬
‫המערכת‪.‬‬
‫‪ .3‬ארבע אפשרויות למרווחי ביטחון ‪.1/4 1/8 1/16 1/32‬‬
‫‪ .4‬רוחב פס של ערוץ שידור ‪ 7 ,6‬או ‪8MHz‬‬
‫‪ .5‬תדר תמונות ‪ 50‬או ‪ 60‬הרץ‪.‬‬

‫‪29‬‬

DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial)

30

31

32

:‫הסבר‬
Video – SD – MPEG – 4 PART 10 H.264
SD-Standard Definition

Audio .HE .AAC + V2 & Dolby Pulse
HE-High Efficincy
AAC-Advanced Audio Coding ‫סוג של קודק‬
Pulse -- Plus

MPEG 2 – TS
TS – Transport Stream

‫ מבוסס על‬Dolby Digital Plus
‫ שמאפשר‬AC-3 ‫מערכת קודקים של‬
‫ ותומך‬6.144 Mbit/s ‫שידור בקצב עד‬
‫ הוא אינו‬.13.1 ‫במספר ערוצים עד‬
.AC-3 ‫תואם אחורנית עם‬
‫ הוא פורמט לשידור תקן‬MPEG-2TS
‫) אשר מרובב עם‬4 ‫או‬1,2( MPEG
‫ שימושי כמידע זורם‬.‫מידע נוסף‬
‫ רשתות כולל‬,‫בטלוויזיה ספרתית‬
.‫אינטרנט‬

Three (3) SFN Network ‫סוג של טופולוגית המשדרים‬
SFN - Single Frequency Networks
33

34

:‫הסבר‬
EIT – based EPG & 7 day EPG
EIT – Event Information Table
EPG – Electronic Program Guide
HDMI – 1.3 output
HDMI - High-Definition Multimedia Interface

S/PDIF - Sony/Philips Digital Interconnect Format (more commonly

known as Sony Philips Digital InterFace)
‫ דרך מוליך אופטי או כבל‬,‫ מגדיר את השכבה הפיזית של חיבור מידע שמע בין התקנים שונים‬S/PDIF
.‫ עם שינויים קלים ודרישות זולות יותר מבחינת החומרה‬AES/EBU ‫ תקן זה מבוסס על תקן‬.‫קואקסילי‬
35

‫הסבר‪:‬‬
‫‪S/PDIF - more commonly known as Sony Philips Digital InterFace‬‬

‫‪BMC-biphase mark code‬‬

‫בתקן זה נעשה שימוש בקוד דו‪-‬מופעי )‪ (biphase‬המקודד מידע זורם בינארי‪ .‬כל ביט של‬
‫המידע הראשוני מייצג שתי רמות אשר יחד מייצגות ביט בודד‪ .‬כל כל רמה לוגית "‪ "1‬במבוא‬
‫מיוצגת על ידי שני ביטים שונים ‪ 10‬או ‪ .01‬כניסה לוגית ‪ 0‬מיוצגת על ידי שני ביטים זהים ‪00‬‬
‫או ‪ 11‬במוצא‪.‬‬
‫‪36‬‬

37

38

‫דוגמה – ממיר ‪APEX‬‬
‫תכונות‪:‬‬
‫• תומך ‪EPG‬‬
‫• רשימת ערוצים ועריכת תוכניות‬
‫• בקרת הורים‬
‫• טיימר לתחילת תוכנית‬
‫• בחירת שפת הכתוביות‬
‫• השהיית תיאום שפתיים (במילישניות)‬
‫• הגדרת מדיית ה‪(MP3, JPEG….) USB -‬‬
‫• קביעת זמני הקלטה על מדיית ה‪USB -‬‬
‫• ועוד‪.....‬‬

‫‪39‬‬

APEX ‫ממיר‬

40

APEX ‫ממיר‬

41

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪42‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪43‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪44‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪45‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪46‬‬

:‫הסבר‬
BER – Bit Error Rate
PV BER – Post VITARBI Bit Error Rate
NM – Noise Margin
MER – Modulation Error Rate
CSI – Channel Status Information
Cell – identify code of the transmitting operator
CFO – carrier Frequency offset
PWR index – signal level status
RU – Read Solomon Uncorrect, uncorrected errors.

47

‫סופ ללא פ סופית כי אין סוף ללימוד ולחומר‬

‫‪48‬‬

OFDM
)‫ שימוש בערוצי שידור אורתוגונליים שונים (בתדרי גל נושא‬
.‫להעברת המידע‬
LPF
cos( 2  f 1 t )

LPF
cos( 2  f 2 t )

cos( 2  f 2 t )

MULTIPLEX

DEMULTIPLEX

data

cos( 2  f 1 t )

data

LPF
cos( 2  f N t )

cos( 2  f N t )
49

‫תדרים אורתוגונליים‬
‫‪ ‬המשדר מקבל את המידע לשידור ומחלק את ערוץ השידור למספר‬
‫תדרים בלתי תלויים‪.‬‬

‫‪50‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪2‬‬

‫‪51‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪3‬‬
‫‪ ‬כך לא ניתן לחסום את כל המידע שעובר ממשתמש אחד לשני‬

‫‪52‬‬

‫שידור וידאו כף יד דיגיטאלי והתמודדות‬
‫מול בעיות ייחודיות – בשתי השיטות‬
‫‪ DVB-T ‬שידור וידאו למטרות נייחות‬
‫‪ DVB-H ‬שידור וידאו למטרות ניידות (כף יד)‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬

‫‪53‬‬

‫יש צורך לחסוך באנרגיה‬
‫סנכרון מעבר בין תחנות שידור‬
‫שימוש בדחיסה חזקה ‪ H264‬ולא ב ‪mpeg- 2‬‬
‫אפקט דופלר‬

Multi Path ‫בעיית‬
P at h 2

B uilding
D i r ect P at h

P at h 3

M ob i l e
R ecep t i on

B ase St at i on

54

Guard Interval Tg -"‫"שמירת מרחק‬
Tg

OFDM symbol(1/f0)

Tg
Copy signal
 By adding the Guard Interval (GI) Period, Inter symbol

interference (ISI) can be avoided, while keeping orthogonality

Tg OFDM symbol (1/f0)
Direct
Delayed
Sampling Period
55

‫השהיה ותזוזת תדר ב ‪. OFDM‬ו‪CDMA -‬‬
‫‪OFDM ‬‬
‫‪ ‬בעיית ‪ Multi-path‬נפתרת ע"י ‪GI‬‬
‫‪ ‬רגיש לשינויי תדרים שמירה על הפרדת תדרים‬
‫‪CDMA ‬‬
‫‪ ‬כמעט ואין השפעה על הקודים ב ‪Multi-path‬‬
‫‪ ‬אפקט דופלר לא משפיע מאחר ואין לו תלות בתדר‬

‫‪56‬‬

‫מיזוג שיטות הקידוד‬
‫‪ ‬ניתן לשלב בין שתי השיטות וכך כל תדר בקידוד ה ‪OFDM‬‬
‫יוכפל בקוד ה‪CDMA-‬‬
‫‪Multi-carrier code division multiple access (MC- ‬‬
‫)‪CDMA‬‬

‫‪57‬‬

‫סיכום‬
‫‪ ‬הוצגו שיטות קידוד שונות לשידור‪ CDMA :‬ו‪OFDM‬‬
‫‪ ‬לכל שיטה יש את הייחודיות שלה אך ניתן עדיין לשלבם ביחד‬
‫במספר אפליקציות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמד יישום של השיטות לצורך העברת וידאו דיגיטלי למערכות‬
‫ניידות בשתי השיטות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמדה החסינות של שתי השיטות לתופעות ה ‪,Multi Path‬‬
‫ואפקט דופלר‬

References 1
Faria, G.; Henriksson, J.A.; Stare, E.; Talmola, P., "DVB-H:
Digital Broadcast Services to Handheld Devices,"
Proceedings of the IEEE , vol.94, no.1, pp.194-209, Jan.
2006
2. Fire Tom Wada Professor, Information Engineering, Univ.
of the Ryukyus Chief Scientist at Magna Design Net, Inc
[email protected] http://www.ie.uryukyu.ac.jp/~wada/
1.

3. “Ofdm and cdma” Dr.S.Srikanth AU-KBC Research

Centre Anna University Chennai
59

References 2
4. http://en.wikipedia.org/wiki/Code_division_multipl

e_access
5. http://en.wikipedia.org/wiki/OFDM


Slide 34

‫שדורי טלוויזיה‬
‫ספרתיים קרקעיים‬

‫אינגר משה ‪4Z1PF‬‬
‫‪2009‬‬
‫ספטמבר‬
‫‪1‬‬

‫שדורי טלוויזיה ספרתיים קרקעיים – למה?‬
‫‪ ‬יציבות באיכות התמונה‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של הספקטרום יחסית לשידור האנלוגי (פי ‪ 4‬עד ‪)6‬‬
‫‪ ‬זול יותר יחסית לשידורי כבלים‪ ,‬שידורים אנלוגיים ושידורי לווינים‪.‬‬
‫‪ ‬פשוט וזול (ממיר ספרתי ואנטנה קטנה) לעומת קליטה מלווין‪.‬‬
‫‪ ‬יישומים חדשים אפשריים בשידורים הדיגיטלים בלבד‪:‬‬
‫‪ ‬אינטראקטיביות‬
‫‪HDTV ‬‬
‫‪ ‬טלוויזיה ניידת‬
‫‪ ‬לוח שידורים אלקטרוני‬

‫‪2‬‬

‫רשתות של תדר בודד‬
‫‪ ‬שידורי טלוויזיה ספרתיים עושים שימוש בשיטת ‪ COFDM‬שמאפשרת עבודה של רשת‬
‫משדרים על תדר בודד‪.‬‬
‫‪ ‬תדר בודד עבור כל המשדרים שמאפשרים כיסוי שטח גדול‪.‬‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של תדרי שידור – שימוש בתדרים חוזרים‬
‫‪ ‬מאפשר טופולוגיות רשת טובות יותר יחסית לשידור אנלוגי‪.‬‬
‫‪‬דרישות מ‪(Single Frequency Networks) SFN-‬‬
‫‪‬כל משדר חייב לשדר‬
‫‪‬על אותו התדר‬
‫‪‬באותו הזמן‬
‫‪‬באותו קצב שידור‬
‫‪ ‬כל המשדרים חייבים להיות מסונכרנים בתדר ובזמן (‪)GPS‬‬
‫‪ ‬בחירת זמן מרווח הביטחון יקבע את המרחק המרבי שבין שני משדרים‪.‬‬

‫‪3‬‬

‫מושגים‬
‫‪ ‬אות אנלוגי‬
‫‪ ‬אות ספרתי (דיגיטלי)‬
‫‪ ‬ביט ‪bite‬‬
‫‪ ‬בית ‪Byte‬‬
‫‪ ‬אות ספרתי מרובה רמות‬

‫‪4‬‬

Asynchronous Digital Subscriber Line

5

‫מה זה ‪? ADSL‬‬

‫( ‪.)Asynchronous Digital Subscriber Line‬‬

‫טכנולוגיית ‪ ADSL‬משתמשת ברוחב פס של ‪ 1.1MHz‬המחולק לשלושה נתחים באמצעות‬
‫מסננים‪ .‬הנתח האחד מ‪ 0KHz -‬עד ‪ ,4KHz‬משמש את ערוץ הטלפוניה‪ .‬הנתח השני מ‪-‬‬
‫‪ 20KHz‬עד ‪ 160KHz‬משמש עבור ה‪ upstream-‬והנתח הגדול ביותר –‪ 240 KHz‬עד‬
‫‪ ,1.1MHz‬משמש עבור ה‪.downstream -‬‬

‫‪6‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫על מנת לקבל ניחות מזערי ודיוק מרבי‪ ,‬ממוצע המתח על הקו צריך לשאוף לאפס וכך ניתן להשיג‬
‫את הקצב הנדרש‪ .‬כדי לעמוד בדרישות אלה‪ ,‬משתמשים בשיטת קידוד‬
‫‪ .)Quadrature Amplitude Modulation) QAM‬שיטה המקודדת קבוצות של שלוש סיביות‬
‫ומייצגת אותם בגל סינוס ברמת מתח ובתזוזת מופע‪.‬‬

‫‪7‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫האפנון השימושי הוא מסוג "ריבוי תדרים" ‪(Discrete Multiton) DMT‬‬
‫הערוץ היורד )‪ (downstream‬מחולק ל‪ 256 -‬תדרי נושא )‪ (tones‬כל אחד‬
‫ברוחב פס של ‪4KHz‬‬
‫הערוץ העולה )‪ (upstream‬מחולק ל‪ 32 -‬תת נושאים‪.‬‬
‫נושא ‪ 64‬מאופנן מידע קבוע המשמש לבקרת הרזולוציה של זמן הדגימה‬
‫במקלט‪.‬‬

‫‪8‬‬

9

Standard vs. High-definition
Standard vs. Highdefinition
Wondering what the difference
is between standard and high
definition? Standard definition
(SD) uses 625 lines of pixels
from top to bottom. High
definition (HD) uses up to 1125
lines. Not all of these lines are
visible on the screen, but
they're included as part of the
signal .

10

‫‪Standard vs. High-definition‬‬
‫)‪HDTV )high-definition television‬‬
‫)‪DTV )digital television‬‬

‫‪ DTV‬משודר בתחום ה‪ UHF -‬ברוחב פס של ‪ 8MHz‬כמו שידורי הטלוויזיה‬
‫האנלוגיים‪.‬‬
‫יתרונות ‪DTV‬‬
‫• תומך ברזולוציה גבוהה יותר‪.‬‬

‫• ניתן לשדר את התמונה בסריקה שלובה ‪ interlaced‬או סריקה מלאה‬
‫‪.progressive‬‬
‫• תחנת השידור יכולה לשדר על אותו ספקטרום מספר תוכניות שונות בו‪-‬‬
‫זמנית‪.‬‬
‫• ניתן להוסיף לשידור חומר אינטראקטיבי ו‪/‬או חומר אחר‪ ,‬כמו מידע‬
‫מהאינטרנט‪.‬‬
‫• תומך בשידורי ‪.HDTV‬‬
‫‪11‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫• קיימים ‪ 18‬תקנים לשידורי טלוויזיה דיגיטאלית‪.‬‬
‫• יחס ממדים ‪ 4:3‬באנלוגי‪ 16:9 ,‬בדיגיטלי‪.‬‬
‫• הרזולוציה הנמוכה ביותר היא כמו הרזולוציה של הטלוויזיה האנלוגית‬
‫‪ 576X720‬פיקסלים‪.‬‬
‫• הרזולוציה המרבית היא של ‪ 1080X1920 HDTV‬פיקסלים‪.‬‬
‫• מספר תמונות משודרות בשנייה מוגדרות על ידי האותיות "‪ "i‬עבור ‪interlaced‬‬
‫ו ‪ "p" -‬עבור ‪progressive‬‬

‫• ב – ‪ DTV‬מספר התמונות משתנה בין ‪ 60P‬ל‪20P -‬‬

‫‪12‬‬

‫‪HDTV‬‬

‫תקן ‪ "1080i" HDTV‬אומר שהרזולוציה היא ‪ 1080X1920‬פיקסלים‪ ,‬סריקה‬
‫שלובה‪ 60 ,‬תמונות בשנייה‪.‬‬
‫הערה‪ :‬הטבלה מתאימה לתקן האמריקאי‬
‫‪13‬‬

‫‪.‬‬

‫תקנים‬
‫‪MPEG-2‬‬
‫‪ DTV‬מקודד את המידע ב – ‪ .MPEG-2‬מקודד שימושי ברוב מכשירי ה‪.DVD -‬‬
‫מקודד זה מקטין את נפח המידע ביחס של ‪ .55:1‬הוא מעלים חלק גדול מהמידע‬
‫שעין האדם לא יכולה להבחין‪.‬‬
‫בתקן זה משדרים את השוני בין תמונה לתמונה בבלוקים של ‪ 16X16‬פיקסלים‪.‬‬
‫‪.‬‬
‫‪H.264 / MPEG-4‬‬
‫‪ H.264‬הוא תקן מתקדם לדחיסת וידאו‪ .‬התקן זהה לחלק ‪ 10‬של התקן ‪MPEG-‬‬
‫‪4‬של ‪ ISO‬וידוע גם בשם "קידוד וידאו מתקדם" – ‪AVC‬‬
‫‪ H.264/AVC‬מאופיין על ידי מספר תכונות חדשות המאפשרות לו לדחוס וידאו‬
‫ביעילות רבה יותר מאשר מקודדים אחרים‪.‬‬
‫ביצוע "פיצוי תנועה על סמך בלוק בגודל משתנה" עם בלוקים בגדלים ‪16X16‬ועד‬
‫‪ 4X4‬המאפשר חלוקה מדויקת של אזורים נעים‪ .‬חלוקה רבה מדי לתת‪-‬בלוקים‬
‫עלולה להוביל לשליחת מידע מיותר‪ ,‬שכן המקודד נדרש לציין מספר גדול יותר של‬
‫בלוקים‪ ,‬ולכן מתמקדים מקודדי ‪ H.264‬בבעיית הבחירה של החלוקה‬
‫האופטימאלית של בלוק ‪.16X16‬‬
‫‪14‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫לכול תחנת שידור מוקצה ערוץ שידור אחד‪.‬‬
‫ניתן לחלק את הערוץ לתת‪-‬ערוצים ‪sub-channels‬‬

‫כל ערוץ יכול לשדר ‪19.39 Mbps‬של מידע דיגיטלי‪.‬‬
‫תחנת השידור יכולה לחלק תעבורה זו במספר אפשרויות‪ ,‬לדוגמה‪:‬‬
‫ערוץ אחד של ‪19.39 Mbps‬‬
‫ארבעה תת‪-‬ערוצים של ‪4.85 Mbps‬‬

‫ניתן לשדר תוכניות באיכות נמוכה כמו חדשות‪ ,‬אך לאחד את הערוצים לאיכות‬
‫גבוהה יותר עבור תוכנית טבע כלשהי‪.‬‬
‫נערכים ניסויים לשדר מידע דיגיטלי ב‪ .1- 2Mbps -‬מידע זה יכול לכלול דפי‬
‫אינטרנט או מידע דיגיטלי אחר‪.‬‬

‫‪15‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫הבסיס לתקני ‪ HDTV‬הוא של ‪. (Advanced Television Standards Committee) ATSC‬עבור‬
‫‪ HDTV‬קיימים שני פורמטים‪ P720 :‬ו‪.i1080 -‬‬
‫מדובר בתקנים אמריקאים אשר משודרים ב‪ 60Hz -‬ואשר שניהם רחבי מסך (כלומר ביחס מסך‬
‫‪.)16:9‬‬
‫‪ P720‬הוא תקן פרוגרסיבי (כלומר‪ ,‬משודרות שורות ברצף) אשר כולל ‪ 720‬שורות של ‪1280‬‬
‫פיקסלים בכל שורה‪.‬‬
‫‪ i1080‬הוא תקן ‪( INTERLACED‬כלומר‪ ,‬משדר את כל השורות הזוגיות ואחריהן את השורות האי‬
‫זוגיות וחוזר חלילה) אשר כולל ‪ 1080‬שורות של ‪ 1920‬פיקסלים בכל אחת‪.‬‬
‫התקנים הללו יועדו לשוק האמריקאי‪ ,‬ולכן הוגדרו ב‪ 60Hz-‬בלבד‪ .‬לאחר מספר שנים‪ ,‬אירופה‬
‫התעוררה והגדירה גם לעצמה כמה תקנים‪:‬‬
‫‪ P576 - PAL PROGRESSIVE‬אשר משודר במסך רחב או רגיל (‪)4:3‬‬
‫‪ - P50720‬תקן זהה לתקן האמריקאי פרט לכך שהוא משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪( i501080‬לעתים מכונה גם ‪ - )i251080‬גם הוא תקן זהה לאמריקאי אך משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪16‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫‪HD READY‬‬
‫לגבי רזולוציה‪ ,‬המסך חייב לתמוך בלפחות ‪ 720‬שורות עבור מצב ‪.16:9‬‬
‫התנאים‪:‬‬
‫‪ .1‬כל סוג מסך או אלמנט תצוגה אשר יש לו ‪ 720‬שורות פיזיות (דיסקרטיות) במצב יחס רחב‪.‬‬
‫‪ .2‬על המסך לתמוך בכניסות ‪ HDTV‬דרך הכניסות הבאות‪:‬‬
‫‪ YPBPR‬אנלוגי‬
‫‪ DVI‬או ‪HDMI‬‬
‫‪ .3‬בכל הכניסות הללו‪ ,‬המסך חייב לתמוך בתקנים הבאים‪:‬‬
‫‪ 1280‬על ‪ 720‬פרוגרסיבי ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ 1920‬על ‪ 1080‬שזור ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ .4‬על חיבורי ה‪ DVI-‬וה‪ HDMI-‬לתמוך בהצפנת ‪.HDCP‬‬
‫‪17‬‬

18

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫הגדרה‪ :‬שני גלים נושאים‪ ,‬באותו התדר נמצאים ב‪ 90 -‬מעלות האחד ביחס לשני‬
‫(ניצבים)‪ .‬ניתן לראות זאת כשווה ערך‪ ,‬לגל נושא יחיד המאופנן מופע ואמפליטודה‪.‬‬

‫תמונת ווקטור‪-‬סקופ של אפנון‬
‫מידע הצבע במשדרי טלוויזיה‬

‫‪19‬‬

‫ אפנון ניצב‬QAM - Quadrature Amplitude Modulation
‫ כל סימבול‬16QAM -‫דוגמה ל‬
‫ ביטים‬4 ‫מיצג‬
I - In phase

Q – Quadrature

‫בתקשורת ספרתית נהוג לעבוד‬
QAM16 64 128 256 -‫ב‬

20

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫דוגמאות ל – ‪ 8QAM‬במבנה מעגלי ומלבני‬
‫הבחירה למבנה הרצוי נקבע על ידי השיקולים‪:‬‬
‫‪ .1‬ההספק הממוצע המשודר‬
‫‪ .2‬מורכבות מעגלי השידור והקליטה‬
‫‪ .3‬חסינות לרעש‬
‫‪BER (Bit Error Rate) .4‬‬
‫‪ .5‬התאבכות בין גלי הנושא השונים‪.‬‬

‫‪21‬‬

22

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫)‪ Orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM‬זהה עקרונית ל‪-‬‬
‫)‪ Coded OFDM (COFDM‬ול‪.Discrete multi-tone modulation (DMT) -‬‬
‫בכל המקרים מדובר על ריבוב בחלוקת תדר ‪frequency-division multiplexing‬‬
‫)‪ .(FDM‬מספר רב של תדרי תת נושא ניצבים‪ ,‬הקרובים זה לזה‪ ,‬נושאים את‬
‫המידע‪ .‬המידע מחולק למספר ערוצים מקבילים‪ ,‬כאשר כל ערוץ מאופנן על תדר‬
‫תת‪-‬נושא אחר‪.‬‬
‫האפנון יכול להיות כל אפנון שכיח כמו ‪ QAM‬או ‪ .PSK‬המידע המאופנן נשלח‬
‫בקצב נמוך אך בגלל המספר הרב של התתי‪-‬נושא זה שווה ערך לשידור‬
‫קונבנציונלי של אפנון נושא אחד באותו רוחב פס ובמהירות העברת מידע גבוהה‪.‬‬

‫‪23‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫מרווח ביטחון (שומר מרווח) ‪Guard interval‬‬
‫מטרת מרווח הביטחון הוא לשפר את חסינות ההשהיה בהתפשטות הגלים‪ ,‬הדהוד והחזרים‬
‫מגופים שונים כמו הר או בית‪ .‬נתונים ספרתיים מאוד רגישים לתופעות אלו ‪.‬‬
‫ב‪ COFDM -‬בתחילת כל סימבול קיים "מרווח ביטחון"‪ .‬כל עוד ה"הד" נופל בתחום מרווח זה‪.‬‬
‫הוא לא יהיה מושפע ביכולת המקלט לפענח את המידע הרצוי משום שהמידע יופיע אחרי זמן‬
‫"מרווח הביטחון"‬
‫ככול שמרווח הביטחון יהיה גדול יותר ניתן יהיה לטפל במרחק הדהוד גדול יותר‪ .‬אבל הגדלת‬
‫המרווח מוריד את נצילות ערוץ השידור‪ .‬לדוגמה בשידור ‪ DVB-T‬ארבע מרווחי ביטחון‬
‫שימושיים (ניתנים כשבר מזמן המחזור של הסימבול) ‪1/32 ; 1/16 ; 1/8 ; 1/4‬‬
‫‪ 1/32‬נותן הגנה מזערית אבל העברת מידע מהירה ביותר‪ 1/4 .‬מאפשר הגנה טובה ביותר‬
‫אבל נצילות ערוץ שידור נמוכה‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫דוגמה‪:‬‬
‫אם נשדר מיליון סימבולים לשנייה על ערוץ תקשורת באפנון של נושא בודד אזי זמן שידור‬
‫סימבול יהיה מיקרו‪-‬שנייה‪ .‬במצב זה נצטרך להתמודד עם סנכרון בתדר גבוה ועם התאבכויות‬
‫ממסלולים שונים )‪.(multipath interference‬‬
‫אם אותם מיליון סימבולים לשנייה יחולקו לאלף תת‪-‬ערוצים אז זמן המחזור של כל סימבול יכול‬
‫להיות ארוך פי ‪ 1000‬ז"א מילישנייה אחת (במקום מיקרו‪-‬שנייה)‪ .‬אם נוסיף "מרווח ביטחון"‬
‫בערך של ‪ 1/8‬סימבול אשר יוכנס בתחילת שידור של כל סימבול‪ ,‬אזי נוכל להתגבר על בעיית‬
‫ההתאבכות‪ .‬זמן "מרווח הביטחון" יהיה ‪ 125‬מיקרו‪-‬שניות שמייצג הפרש מרבי של ‪37.5‬‬
‫קילומטר בין אות ישיר לאות מוחזר כהד מגוף כלשהו‪.‬‬

‫‪25‬‬

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Example of applications
Cable
ADSL and VDSL broadband access via POTS copper wiring.
Power line communication (PLC).
Multimedia over Coax Alliance (MoCA) home networking.
ITU-T G.hn, a standard which provides high-speed local area networking over existing home wiring (power lines,
phone lines and coaxial cables)
Wireless
The wireless LAN radio interfaces IEEE 802.11a, g, n and HIPERLAN/2.
The digital radio systems DAB/EUREKA 147, DAB+, Digital Radio Mondiale, HD Radio, T-DMB and ISDBTSB.
The terrestrial digital TV system DVB-T.
The terrestrial mobile TV systems DVB-H, T-DMB, ISDB-T and MediaFLO forward link.
The cellular communication systems Flash-OFDM
The mobile broadband 3GPP Long Term Evolution air interface named High Speed OFDM Packet Access
(HSOPA)
The Wireless MAN / Fixed broadband wireless access (BWA) standard IEEE 802.16 (or WiMAX).
The Mobile Broadband Wireless Access (MBWA) standards IEEE 802.20, IEEE 802.16e (Mobile WiMAX) and
WiBro.
The wireless Personal Area Network (PAN) Ultra wideband (UWB) IEEE 802.15.3a implementation suggested by
WiMedia Alliance.
26

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Transmitter
An OFDM carrier signal is the sum of a number of orthogonal sub-carriers, with baseband data on each sub-carrier
being independently modulated commonly using some type of quadrature amplitude modulation (QAM) or phaseshift keying (PSK). This composite baseband signal is typically used to modulate a main RF carrier.

s[n] is a serial stream of binary digits. By inverse multiplexing, these are first demultiplexed into N parallel
streams, and each one mapped to a (possibly complex) symbol stream using some modulation constellation
(QAM, PSK, etc.). Note that the constellations may be different, so some streams may carry a higher bit-rate than
others.
An inverse FFT is computed on each set of symbols, giving a set of complex time-domain samples. These
samples are then quadrature-mixed to passband in the standard way. The real and imaginary components are first
converted to the analogue domain using digital-to-analogue converters (DACs); the analogue signals are then
used to modulate cosine and sine waves at the carrier frequency, fc, respectively. These signals are then summed
to give the transmission signal, s(t).
27

28

‫)‪DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial‬‬
‫‪ DVB-T‬הינו תקן שתוקן על ידי איגוד ‪ DVB‬לשידורי טלוויזיה‬
‫קרקעיים‪ .‬השידורים הראשוניים נערכו בבריטניה בשנת ‪.1997‬‬
‫המערכת משדרת אות ספרתי מכווץ של שמע‪ ,‬וידאו ונתונים‬
‫נוספים בשיטת ‪ MPEG‬ובשימוש באפנון ‪.COFDM‬‬
‫תכונות בסיסיות‪:‬‬
‫‪ .1‬שלש אפשרויות לאפנון )‪(QPSK, 16QAM, 64QAM‬‬
‫‪ FEC (forward error correction) .2‬חמש אפשרויות לתיקון שגיאות המבוססות על קידוד‬
‫קונבולוציה וקידוד רייד סולומון ביחסים של ‪ 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8‬בהתאם לדרישות‬
‫המערכת‪.‬‬
‫‪ .3‬ארבע אפשרויות למרווחי ביטחון ‪.1/4 1/8 1/16 1/32‬‬
‫‪ .4‬רוחב פס של ערוץ שידור ‪ 7 ,6‬או ‪8MHz‬‬
‫‪ .5‬תדר תמונות ‪ 50‬או ‪ 60‬הרץ‪.‬‬

‫‪29‬‬

DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial)

30

31

32

:‫הסבר‬
Video – SD – MPEG – 4 PART 10 H.264
SD-Standard Definition

Audio .HE .AAC + V2 & Dolby Pulse
HE-High Efficincy
AAC-Advanced Audio Coding ‫סוג של קודק‬
Pulse -- Plus

MPEG 2 – TS
TS – Transport Stream

‫ מבוסס על‬Dolby Digital Plus
‫ שמאפשר‬AC-3 ‫מערכת קודקים של‬
‫ ותומך‬6.144 Mbit/s ‫שידור בקצב עד‬
‫ הוא אינו‬.13.1 ‫במספר ערוצים עד‬
.AC-3 ‫תואם אחורנית עם‬
‫ הוא פורמט לשידור תקן‬MPEG-2TS
‫) אשר מרובב עם‬4 ‫או‬1,2( MPEG
‫ שימושי כמידע זורם‬.‫מידע נוסף‬
‫ רשתות כולל‬,‫בטלוויזיה ספרתית‬
.‫אינטרנט‬

Three (3) SFN Network ‫סוג של טופולוגית המשדרים‬
SFN - Single Frequency Networks
33

34

:‫הסבר‬
EIT – based EPG & 7 day EPG
EIT – Event Information Table
EPG – Electronic Program Guide
HDMI – 1.3 output
HDMI - High-Definition Multimedia Interface

S/PDIF - Sony/Philips Digital Interconnect Format (more commonly

known as Sony Philips Digital InterFace)
‫ דרך מוליך אופטי או כבל‬,‫ מגדיר את השכבה הפיזית של חיבור מידע שמע בין התקנים שונים‬S/PDIF
.‫ עם שינויים קלים ודרישות זולות יותר מבחינת החומרה‬AES/EBU ‫ תקן זה מבוסס על תקן‬.‫קואקסילי‬
35

‫הסבר‪:‬‬
‫‪S/PDIF - more commonly known as Sony Philips Digital InterFace‬‬

‫‪BMC-biphase mark code‬‬

‫בתקן זה נעשה שימוש בקוד דו‪-‬מופעי )‪ (biphase‬המקודד מידע זורם בינארי‪ .‬כל ביט של‬
‫המידע הראשוני מייצג שתי רמות אשר יחד מייצגות ביט בודד‪ .‬כל כל רמה לוגית "‪ "1‬במבוא‬
‫מיוצגת על ידי שני ביטים שונים ‪ 10‬או ‪ .01‬כניסה לוגית ‪ 0‬מיוצגת על ידי שני ביטים זהים ‪00‬‬
‫או ‪ 11‬במוצא‪.‬‬
‫‪36‬‬

37

38

‫דוגמה – ממיר ‪APEX‬‬
‫תכונות‪:‬‬
‫• תומך ‪EPG‬‬
‫• רשימת ערוצים ועריכת תוכניות‬
‫• בקרת הורים‬
‫• טיימר לתחילת תוכנית‬
‫• בחירת שפת הכתוביות‬
‫• השהיית תיאום שפתיים (במילישניות)‬
‫• הגדרת מדיית ה‪(MP3, JPEG….) USB -‬‬
‫• קביעת זמני הקלטה על מדיית ה‪USB -‬‬
‫• ועוד‪.....‬‬

‫‪39‬‬

APEX ‫ממיר‬

40

APEX ‫ממיר‬

41

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪42‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪43‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪44‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪45‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪46‬‬

:‫הסבר‬
BER – Bit Error Rate
PV BER – Post VITARBI Bit Error Rate
NM – Noise Margin
MER – Modulation Error Rate
CSI – Channel Status Information
Cell – identify code of the transmitting operator
CFO – carrier Frequency offset
PWR index – signal level status
RU – Read Solomon Uncorrect, uncorrected errors.

47

‫סופ ללא פ סופית כי אין סוף ללימוד ולחומר‬

‫‪48‬‬

OFDM
)‫ שימוש בערוצי שידור אורתוגונליים שונים (בתדרי גל נושא‬
.‫להעברת המידע‬
LPF
cos( 2  f 1 t )

LPF
cos( 2  f 2 t )

cos( 2  f 2 t )

MULTIPLEX

DEMULTIPLEX

data

cos( 2  f 1 t )

data

LPF
cos( 2  f N t )

cos( 2  f N t )
49

‫תדרים אורתוגונליים‬
‫‪ ‬המשדר מקבל את המידע לשידור ומחלק את ערוץ השידור למספר‬
‫תדרים בלתי תלויים‪.‬‬

‫‪50‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪2‬‬

‫‪51‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪3‬‬
‫‪ ‬כך לא ניתן לחסום את כל המידע שעובר ממשתמש אחד לשני‬

‫‪52‬‬

‫שידור וידאו כף יד דיגיטאלי והתמודדות‬
‫מול בעיות ייחודיות – בשתי השיטות‬
‫‪ DVB-T ‬שידור וידאו למטרות נייחות‬
‫‪ DVB-H ‬שידור וידאו למטרות ניידות (כף יד)‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬

‫‪53‬‬

‫יש צורך לחסוך באנרגיה‬
‫סנכרון מעבר בין תחנות שידור‬
‫שימוש בדחיסה חזקה ‪ H264‬ולא ב ‪mpeg- 2‬‬
‫אפקט דופלר‬

Multi Path ‫בעיית‬
P at h 2

B uilding
D i r ect P at h

P at h 3

M ob i l e
R ecep t i on

B ase St at i on

54

Guard Interval Tg -"‫"שמירת מרחק‬
Tg

OFDM symbol(1/f0)

Tg
Copy signal
 By adding the Guard Interval (GI) Period, Inter symbol

interference (ISI) can be avoided, while keeping orthogonality

Tg OFDM symbol (1/f0)
Direct
Delayed
Sampling Period
55

‫השהיה ותזוזת תדר ב ‪. OFDM‬ו‪CDMA -‬‬
‫‪OFDM ‬‬
‫‪ ‬בעיית ‪ Multi-path‬נפתרת ע"י ‪GI‬‬
‫‪ ‬רגיש לשינויי תדרים שמירה על הפרדת תדרים‬
‫‪CDMA ‬‬
‫‪ ‬כמעט ואין השפעה על הקודים ב ‪Multi-path‬‬
‫‪ ‬אפקט דופלר לא משפיע מאחר ואין לו תלות בתדר‬

‫‪56‬‬

‫מיזוג שיטות הקידוד‬
‫‪ ‬ניתן לשלב בין שתי השיטות וכך כל תדר בקידוד ה ‪OFDM‬‬
‫יוכפל בקוד ה‪CDMA-‬‬
‫‪Multi-carrier code division multiple access (MC- ‬‬
‫)‪CDMA‬‬

‫‪57‬‬

‫סיכום‬
‫‪ ‬הוצגו שיטות קידוד שונות לשידור‪ CDMA :‬ו‪OFDM‬‬
‫‪ ‬לכל שיטה יש את הייחודיות שלה אך ניתן עדיין לשלבם ביחד‬
‫במספר אפליקציות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמד יישום של השיטות לצורך העברת וידאו דיגיטלי למערכות‬
‫ניידות בשתי השיטות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמדה החסינות של שתי השיטות לתופעות ה ‪,Multi Path‬‬
‫ואפקט דופלר‬

References 1
Faria, G.; Henriksson, J.A.; Stare, E.; Talmola, P., "DVB-H:
Digital Broadcast Services to Handheld Devices,"
Proceedings of the IEEE , vol.94, no.1, pp.194-209, Jan.
2006
2. Fire Tom Wada Professor, Information Engineering, Univ.
of the Ryukyus Chief Scientist at Magna Design Net, Inc
[email protected] http://www.ie.uryukyu.ac.jp/~wada/
1.

3. “Ofdm and cdma” Dr.S.Srikanth AU-KBC Research

Centre Anna University Chennai
59

References 2
4. http://en.wikipedia.org/wiki/Code_division_multipl

e_access
5. http://en.wikipedia.org/wiki/OFDM


Slide 35

‫שדורי טלוויזיה‬
‫ספרתיים קרקעיים‬

‫אינגר משה ‪4Z1PF‬‬
‫‪2009‬‬
‫ספטמבר‬
‫‪1‬‬

‫שדורי טלוויזיה ספרתיים קרקעיים – למה?‬
‫‪ ‬יציבות באיכות התמונה‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של הספקטרום יחסית לשידור האנלוגי (פי ‪ 4‬עד ‪)6‬‬
‫‪ ‬זול יותר יחסית לשידורי כבלים‪ ,‬שידורים אנלוגיים ושידורי לווינים‪.‬‬
‫‪ ‬פשוט וזול (ממיר ספרתי ואנטנה קטנה) לעומת קליטה מלווין‪.‬‬
‫‪ ‬יישומים חדשים אפשריים בשידורים הדיגיטלים בלבד‪:‬‬
‫‪ ‬אינטראקטיביות‬
‫‪HDTV ‬‬
‫‪ ‬טלוויזיה ניידת‬
‫‪ ‬לוח שידורים אלקטרוני‬

‫‪2‬‬

‫רשתות של תדר בודד‬
‫‪ ‬שידורי טלוויזיה ספרתיים עושים שימוש בשיטת ‪ COFDM‬שמאפשרת עבודה של רשת‬
‫משדרים על תדר בודד‪.‬‬
‫‪ ‬תדר בודד עבור כל המשדרים שמאפשרים כיסוי שטח גדול‪.‬‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של תדרי שידור – שימוש בתדרים חוזרים‬
‫‪ ‬מאפשר טופולוגיות רשת טובות יותר יחסית לשידור אנלוגי‪.‬‬
‫‪‬דרישות מ‪(Single Frequency Networks) SFN-‬‬
‫‪‬כל משדר חייב לשדר‬
‫‪‬על אותו התדר‬
‫‪‬באותו הזמן‬
‫‪‬באותו קצב שידור‬
‫‪ ‬כל המשדרים חייבים להיות מסונכרנים בתדר ובזמן (‪)GPS‬‬
‫‪ ‬בחירת זמן מרווח הביטחון יקבע את המרחק המרבי שבין שני משדרים‪.‬‬

‫‪3‬‬

‫מושגים‬
‫‪ ‬אות אנלוגי‬
‫‪ ‬אות ספרתי (דיגיטלי)‬
‫‪ ‬ביט ‪bite‬‬
‫‪ ‬בית ‪Byte‬‬
‫‪ ‬אות ספרתי מרובה רמות‬

‫‪4‬‬

Asynchronous Digital Subscriber Line

5

‫מה זה ‪? ADSL‬‬

‫( ‪.)Asynchronous Digital Subscriber Line‬‬

‫טכנולוגיית ‪ ADSL‬משתמשת ברוחב פס של ‪ 1.1MHz‬המחולק לשלושה נתחים באמצעות‬
‫מסננים‪ .‬הנתח האחד מ‪ 0KHz -‬עד ‪ ,4KHz‬משמש את ערוץ הטלפוניה‪ .‬הנתח השני מ‪-‬‬
‫‪ 20KHz‬עד ‪ 160KHz‬משמש עבור ה‪ upstream-‬והנתח הגדול ביותר –‪ 240 KHz‬עד‬
‫‪ ,1.1MHz‬משמש עבור ה‪.downstream -‬‬

‫‪6‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫על מנת לקבל ניחות מזערי ודיוק מרבי‪ ,‬ממוצע המתח על הקו צריך לשאוף לאפס וכך ניתן להשיג‬
‫את הקצב הנדרש‪ .‬כדי לעמוד בדרישות אלה‪ ,‬משתמשים בשיטת קידוד‬
‫‪ .)Quadrature Amplitude Modulation) QAM‬שיטה המקודדת קבוצות של שלוש סיביות‬
‫ומייצגת אותם בגל סינוס ברמת מתח ובתזוזת מופע‪.‬‬

‫‪7‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫האפנון השימושי הוא מסוג "ריבוי תדרים" ‪(Discrete Multiton) DMT‬‬
‫הערוץ היורד )‪ (downstream‬מחולק ל‪ 256 -‬תדרי נושא )‪ (tones‬כל אחד‬
‫ברוחב פס של ‪4KHz‬‬
‫הערוץ העולה )‪ (upstream‬מחולק ל‪ 32 -‬תת נושאים‪.‬‬
‫נושא ‪ 64‬מאופנן מידע קבוע המשמש לבקרת הרזולוציה של זמן הדגימה‬
‫במקלט‪.‬‬

‫‪8‬‬

9

Standard vs. High-definition
Standard vs. Highdefinition
Wondering what the difference
is between standard and high
definition? Standard definition
(SD) uses 625 lines of pixels
from top to bottom. High
definition (HD) uses up to 1125
lines. Not all of these lines are
visible on the screen, but
they're included as part of the
signal .

10

‫‪Standard vs. High-definition‬‬
‫)‪HDTV )high-definition television‬‬
‫)‪DTV )digital television‬‬

‫‪ DTV‬משודר בתחום ה‪ UHF -‬ברוחב פס של ‪ 8MHz‬כמו שידורי הטלוויזיה‬
‫האנלוגיים‪.‬‬
‫יתרונות ‪DTV‬‬
‫• תומך ברזולוציה גבוהה יותר‪.‬‬

‫• ניתן לשדר את התמונה בסריקה שלובה ‪ interlaced‬או סריקה מלאה‬
‫‪.progressive‬‬
‫• תחנת השידור יכולה לשדר על אותו ספקטרום מספר תוכניות שונות בו‪-‬‬
‫זמנית‪.‬‬
‫• ניתן להוסיף לשידור חומר אינטראקטיבי ו‪/‬או חומר אחר‪ ,‬כמו מידע‬
‫מהאינטרנט‪.‬‬
‫• תומך בשידורי ‪.HDTV‬‬
‫‪11‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫• קיימים ‪ 18‬תקנים לשידורי טלוויזיה דיגיטאלית‪.‬‬
‫• יחס ממדים ‪ 4:3‬באנלוגי‪ 16:9 ,‬בדיגיטלי‪.‬‬
‫• הרזולוציה הנמוכה ביותר היא כמו הרזולוציה של הטלוויזיה האנלוגית‬
‫‪ 576X720‬פיקסלים‪.‬‬
‫• הרזולוציה המרבית היא של ‪ 1080X1920 HDTV‬פיקסלים‪.‬‬
‫• מספר תמונות משודרות בשנייה מוגדרות על ידי האותיות "‪ "i‬עבור ‪interlaced‬‬
‫ו ‪ "p" -‬עבור ‪progressive‬‬

‫• ב – ‪ DTV‬מספר התמונות משתנה בין ‪ 60P‬ל‪20P -‬‬

‫‪12‬‬

‫‪HDTV‬‬

‫תקן ‪ "1080i" HDTV‬אומר שהרזולוציה היא ‪ 1080X1920‬פיקסלים‪ ,‬סריקה‬
‫שלובה‪ 60 ,‬תמונות בשנייה‪.‬‬
‫הערה‪ :‬הטבלה מתאימה לתקן האמריקאי‬
‫‪13‬‬

‫‪.‬‬

‫תקנים‬
‫‪MPEG-2‬‬
‫‪ DTV‬מקודד את המידע ב – ‪ .MPEG-2‬מקודד שימושי ברוב מכשירי ה‪.DVD -‬‬
‫מקודד זה מקטין את נפח המידע ביחס של ‪ .55:1‬הוא מעלים חלק גדול מהמידע‬
‫שעין האדם לא יכולה להבחין‪.‬‬
‫בתקן זה משדרים את השוני בין תמונה לתמונה בבלוקים של ‪ 16X16‬פיקסלים‪.‬‬
‫‪.‬‬
‫‪H.264 / MPEG-4‬‬
‫‪ H.264‬הוא תקן מתקדם לדחיסת וידאו‪ .‬התקן זהה לחלק ‪ 10‬של התקן ‪MPEG-‬‬
‫‪4‬של ‪ ISO‬וידוע גם בשם "קידוד וידאו מתקדם" – ‪AVC‬‬
‫‪ H.264/AVC‬מאופיין על ידי מספר תכונות חדשות המאפשרות לו לדחוס וידאו‬
‫ביעילות רבה יותר מאשר מקודדים אחרים‪.‬‬
‫ביצוע "פיצוי תנועה על סמך בלוק בגודל משתנה" עם בלוקים בגדלים ‪16X16‬ועד‬
‫‪ 4X4‬המאפשר חלוקה מדויקת של אזורים נעים‪ .‬חלוקה רבה מדי לתת‪-‬בלוקים‬
‫עלולה להוביל לשליחת מידע מיותר‪ ,‬שכן המקודד נדרש לציין מספר גדול יותר של‬
‫בלוקים‪ ,‬ולכן מתמקדים מקודדי ‪ H.264‬בבעיית הבחירה של החלוקה‬
‫האופטימאלית של בלוק ‪.16X16‬‬
‫‪14‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫לכול תחנת שידור מוקצה ערוץ שידור אחד‪.‬‬
‫ניתן לחלק את הערוץ לתת‪-‬ערוצים ‪sub-channels‬‬

‫כל ערוץ יכול לשדר ‪19.39 Mbps‬של מידע דיגיטלי‪.‬‬
‫תחנת השידור יכולה לחלק תעבורה זו במספר אפשרויות‪ ,‬לדוגמה‪:‬‬
‫ערוץ אחד של ‪19.39 Mbps‬‬
‫ארבעה תת‪-‬ערוצים של ‪4.85 Mbps‬‬

‫ניתן לשדר תוכניות באיכות נמוכה כמו חדשות‪ ,‬אך לאחד את הערוצים לאיכות‬
‫גבוהה יותר עבור תוכנית טבע כלשהי‪.‬‬
‫נערכים ניסויים לשדר מידע דיגיטלי ב‪ .1- 2Mbps -‬מידע זה יכול לכלול דפי‬
‫אינטרנט או מידע דיגיטלי אחר‪.‬‬

‫‪15‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫הבסיס לתקני ‪ HDTV‬הוא של ‪. (Advanced Television Standards Committee) ATSC‬עבור‬
‫‪ HDTV‬קיימים שני פורמטים‪ P720 :‬ו‪.i1080 -‬‬
‫מדובר בתקנים אמריקאים אשר משודרים ב‪ 60Hz -‬ואשר שניהם רחבי מסך (כלומר ביחס מסך‬
‫‪.)16:9‬‬
‫‪ P720‬הוא תקן פרוגרסיבי (כלומר‪ ,‬משודרות שורות ברצף) אשר כולל ‪ 720‬שורות של ‪1280‬‬
‫פיקסלים בכל שורה‪.‬‬
‫‪ i1080‬הוא תקן ‪( INTERLACED‬כלומר‪ ,‬משדר את כל השורות הזוגיות ואחריהן את השורות האי‬
‫זוגיות וחוזר חלילה) אשר כולל ‪ 1080‬שורות של ‪ 1920‬פיקסלים בכל אחת‪.‬‬
‫התקנים הללו יועדו לשוק האמריקאי‪ ,‬ולכן הוגדרו ב‪ 60Hz-‬בלבד‪ .‬לאחר מספר שנים‪ ,‬אירופה‬
‫התעוררה והגדירה גם לעצמה כמה תקנים‪:‬‬
‫‪ P576 - PAL PROGRESSIVE‬אשר משודר במסך רחב או רגיל (‪)4:3‬‬
‫‪ - P50720‬תקן זהה לתקן האמריקאי פרט לכך שהוא משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪( i501080‬לעתים מכונה גם ‪ - )i251080‬גם הוא תקן זהה לאמריקאי אך משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪16‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫‪HD READY‬‬
‫לגבי רזולוציה‪ ,‬המסך חייב לתמוך בלפחות ‪ 720‬שורות עבור מצב ‪.16:9‬‬
‫התנאים‪:‬‬
‫‪ .1‬כל סוג מסך או אלמנט תצוגה אשר יש לו ‪ 720‬שורות פיזיות (דיסקרטיות) במצב יחס רחב‪.‬‬
‫‪ .2‬על המסך לתמוך בכניסות ‪ HDTV‬דרך הכניסות הבאות‪:‬‬
‫‪ YPBPR‬אנלוגי‬
‫‪ DVI‬או ‪HDMI‬‬
‫‪ .3‬בכל הכניסות הללו‪ ,‬המסך חייב לתמוך בתקנים הבאים‪:‬‬
‫‪ 1280‬על ‪ 720‬פרוגרסיבי ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ 1920‬על ‪ 1080‬שזור ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ .4‬על חיבורי ה‪ DVI-‬וה‪ HDMI-‬לתמוך בהצפנת ‪.HDCP‬‬
‫‪17‬‬

18

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫הגדרה‪ :‬שני גלים נושאים‪ ,‬באותו התדר נמצאים ב‪ 90 -‬מעלות האחד ביחס לשני‬
‫(ניצבים)‪ .‬ניתן לראות זאת כשווה ערך‪ ,‬לגל נושא יחיד המאופנן מופע ואמפליטודה‪.‬‬

‫תמונת ווקטור‪-‬סקופ של אפנון‬
‫מידע הצבע במשדרי טלוויזיה‬

‫‪19‬‬

‫ אפנון ניצב‬QAM - Quadrature Amplitude Modulation
‫ כל סימבול‬16QAM -‫דוגמה ל‬
‫ ביטים‬4 ‫מיצג‬
I - In phase

Q – Quadrature

‫בתקשורת ספרתית נהוג לעבוד‬
QAM16 64 128 256 -‫ב‬

20

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫דוגמאות ל – ‪ 8QAM‬במבנה מעגלי ומלבני‬
‫הבחירה למבנה הרצוי נקבע על ידי השיקולים‪:‬‬
‫‪ .1‬ההספק הממוצע המשודר‬
‫‪ .2‬מורכבות מעגלי השידור והקליטה‬
‫‪ .3‬חסינות לרעש‬
‫‪BER (Bit Error Rate) .4‬‬
‫‪ .5‬התאבכות בין גלי הנושא השונים‪.‬‬

‫‪21‬‬

22

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫)‪ Orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM‬זהה עקרונית ל‪-‬‬
‫)‪ Coded OFDM (COFDM‬ול‪.Discrete multi-tone modulation (DMT) -‬‬
‫בכל המקרים מדובר על ריבוב בחלוקת תדר ‪frequency-division multiplexing‬‬
‫)‪ .(FDM‬מספר רב של תדרי תת נושא ניצבים‪ ,‬הקרובים זה לזה‪ ,‬נושאים את‬
‫המידע‪ .‬המידע מחולק למספר ערוצים מקבילים‪ ,‬כאשר כל ערוץ מאופנן על תדר‬
‫תת‪-‬נושא אחר‪.‬‬
‫האפנון יכול להיות כל אפנון שכיח כמו ‪ QAM‬או ‪ .PSK‬המידע המאופנן נשלח‬
‫בקצב נמוך אך בגלל המספר הרב של התתי‪-‬נושא זה שווה ערך לשידור‬
‫קונבנציונלי של אפנון נושא אחד באותו רוחב פס ובמהירות העברת מידע גבוהה‪.‬‬

‫‪23‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫מרווח ביטחון (שומר מרווח) ‪Guard interval‬‬
‫מטרת מרווח הביטחון הוא לשפר את חסינות ההשהיה בהתפשטות הגלים‪ ,‬הדהוד והחזרים‬
‫מגופים שונים כמו הר או בית‪ .‬נתונים ספרתיים מאוד רגישים לתופעות אלו ‪.‬‬
‫ב‪ COFDM -‬בתחילת כל סימבול קיים "מרווח ביטחון"‪ .‬כל עוד ה"הד" נופל בתחום מרווח זה‪.‬‬
‫הוא לא יהיה מושפע ביכולת המקלט לפענח את המידע הרצוי משום שהמידע יופיע אחרי זמן‬
‫"מרווח הביטחון"‬
‫ככול שמרווח הביטחון יהיה גדול יותר ניתן יהיה לטפל במרחק הדהוד גדול יותר‪ .‬אבל הגדלת‬
‫המרווח מוריד את נצילות ערוץ השידור‪ .‬לדוגמה בשידור ‪ DVB-T‬ארבע מרווחי ביטחון‬
‫שימושיים (ניתנים כשבר מזמן המחזור של הסימבול) ‪1/32 ; 1/16 ; 1/8 ; 1/4‬‬
‫‪ 1/32‬נותן הגנה מזערית אבל העברת מידע מהירה ביותר‪ 1/4 .‬מאפשר הגנה טובה ביותר‬
‫אבל נצילות ערוץ שידור נמוכה‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫דוגמה‪:‬‬
‫אם נשדר מיליון סימבולים לשנייה על ערוץ תקשורת באפנון של נושא בודד אזי זמן שידור‬
‫סימבול יהיה מיקרו‪-‬שנייה‪ .‬במצב זה נצטרך להתמודד עם סנכרון בתדר גבוה ועם התאבכויות‬
‫ממסלולים שונים )‪.(multipath interference‬‬
‫אם אותם מיליון סימבולים לשנייה יחולקו לאלף תת‪-‬ערוצים אז זמן המחזור של כל סימבול יכול‬
‫להיות ארוך פי ‪ 1000‬ז"א מילישנייה אחת (במקום מיקרו‪-‬שנייה)‪ .‬אם נוסיף "מרווח ביטחון"‬
‫בערך של ‪ 1/8‬סימבול אשר יוכנס בתחילת שידור של כל סימבול‪ ,‬אזי נוכל להתגבר על בעיית‬
‫ההתאבכות‪ .‬זמן "מרווח הביטחון" יהיה ‪ 125‬מיקרו‪-‬שניות שמייצג הפרש מרבי של ‪37.5‬‬
‫קילומטר בין אות ישיר לאות מוחזר כהד מגוף כלשהו‪.‬‬

‫‪25‬‬

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Example of applications
Cable
ADSL and VDSL broadband access via POTS copper wiring.
Power line communication (PLC).
Multimedia over Coax Alliance (MoCA) home networking.
ITU-T G.hn, a standard which provides high-speed local area networking over existing home wiring (power lines,
phone lines and coaxial cables)
Wireless
The wireless LAN radio interfaces IEEE 802.11a, g, n and HIPERLAN/2.
The digital radio systems DAB/EUREKA 147, DAB+, Digital Radio Mondiale, HD Radio, T-DMB and ISDBTSB.
The terrestrial digital TV system DVB-T.
The terrestrial mobile TV systems DVB-H, T-DMB, ISDB-T and MediaFLO forward link.
The cellular communication systems Flash-OFDM
The mobile broadband 3GPP Long Term Evolution air interface named High Speed OFDM Packet Access
(HSOPA)
The Wireless MAN / Fixed broadband wireless access (BWA) standard IEEE 802.16 (or WiMAX).
The Mobile Broadband Wireless Access (MBWA) standards IEEE 802.20, IEEE 802.16e (Mobile WiMAX) and
WiBro.
The wireless Personal Area Network (PAN) Ultra wideband (UWB) IEEE 802.15.3a implementation suggested by
WiMedia Alliance.
26

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Transmitter
An OFDM carrier signal is the sum of a number of orthogonal sub-carriers, with baseband data on each sub-carrier
being independently modulated commonly using some type of quadrature amplitude modulation (QAM) or phaseshift keying (PSK). This composite baseband signal is typically used to modulate a main RF carrier.

s[n] is a serial stream of binary digits. By inverse multiplexing, these are first demultiplexed into N parallel
streams, and each one mapped to a (possibly complex) symbol stream using some modulation constellation
(QAM, PSK, etc.). Note that the constellations may be different, so some streams may carry a higher bit-rate than
others.
An inverse FFT is computed on each set of symbols, giving a set of complex time-domain samples. These
samples are then quadrature-mixed to passband in the standard way. The real and imaginary components are first
converted to the analogue domain using digital-to-analogue converters (DACs); the analogue signals are then
used to modulate cosine and sine waves at the carrier frequency, fc, respectively. These signals are then summed
to give the transmission signal, s(t).
27

28

‫)‪DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial‬‬
‫‪ DVB-T‬הינו תקן שתוקן על ידי איגוד ‪ DVB‬לשידורי טלוויזיה‬
‫קרקעיים‪ .‬השידורים הראשוניים נערכו בבריטניה בשנת ‪.1997‬‬
‫המערכת משדרת אות ספרתי מכווץ של שמע‪ ,‬וידאו ונתונים‬
‫נוספים בשיטת ‪ MPEG‬ובשימוש באפנון ‪.COFDM‬‬
‫תכונות בסיסיות‪:‬‬
‫‪ .1‬שלש אפשרויות לאפנון )‪(QPSK, 16QAM, 64QAM‬‬
‫‪ FEC (forward error correction) .2‬חמש אפשרויות לתיקון שגיאות המבוססות על קידוד‬
‫קונבולוציה וקידוד רייד סולומון ביחסים של ‪ 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8‬בהתאם לדרישות‬
‫המערכת‪.‬‬
‫‪ .3‬ארבע אפשרויות למרווחי ביטחון ‪.1/4 1/8 1/16 1/32‬‬
‫‪ .4‬רוחב פס של ערוץ שידור ‪ 7 ,6‬או ‪8MHz‬‬
‫‪ .5‬תדר תמונות ‪ 50‬או ‪ 60‬הרץ‪.‬‬

‫‪29‬‬

DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial)

30

31

32

:‫הסבר‬
Video – SD – MPEG – 4 PART 10 H.264
SD-Standard Definition

Audio .HE .AAC + V2 & Dolby Pulse
HE-High Efficincy
AAC-Advanced Audio Coding ‫סוג של קודק‬
Pulse -- Plus

MPEG 2 – TS
TS – Transport Stream

‫ מבוסס על‬Dolby Digital Plus
‫ שמאפשר‬AC-3 ‫מערכת קודקים של‬
‫ ותומך‬6.144 Mbit/s ‫שידור בקצב עד‬
‫ הוא אינו‬.13.1 ‫במספר ערוצים עד‬
.AC-3 ‫תואם אחורנית עם‬
‫ הוא פורמט לשידור תקן‬MPEG-2TS
‫) אשר מרובב עם‬4 ‫או‬1,2( MPEG
‫ שימושי כמידע זורם‬.‫מידע נוסף‬
‫ רשתות כולל‬,‫בטלוויזיה ספרתית‬
.‫אינטרנט‬

Three (3) SFN Network ‫סוג של טופולוגית המשדרים‬
SFN - Single Frequency Networks
33

34

:‫הסבר‬
EIT – based EPG & 7 day EPG
EIT – Event Information Table
EPG – Electronic Program Guide
HDMI – 1.3 output
HDMI - High-Definition Multimedia Interface

S/PDIF - Sony/Philips Digital Interconnect Format (more commonly

known as Sony Philips Digital InterFace)
‫ דרך מוליך אופטי או כבל‬,‫ מגדיר את השכבה הפיזית של חיבור מידע שמע בין התקנים שונים‬S/PDIF
.‫ עם שינויים קלים ודרישות זולות יותר מבחינת החומרה‬AES/EBU ‫ תקן זה מבוסס על תקן‬.‫קואקסילי‬
35

‫הסבר‪:‬‬
‫‪S/PDIF - more commonly known as Sony Philips Digital InterFace‬‬

‫‪BMC-biphase mark code‬‬

‫בתקן זה נעשה שימוש בקוד דו‪-‬מופעי )‪ (biphase‬המקודד מידע זורם בינארי‪ .‬כל ביט של‬
‫המידע הראשוני מייצג שתי רמות אשר יחד מייצגות ביט בודד‪ .‬כל כל רמה לוגית "‪ "1‬במבוא‬
‫מיוצגת על ידי שני ביטים שונים ‪ 10‬או ‪ .01‬כניסה לוגית ‪ 0‬מיוצגת על ידי שני ביטים זהים ‪00‬‬
‫או ‪ 11‬במוצא‪.‬‬
‫‪36‬‬

37

38

‫דוגמה – ממיר ‪APEX‬‬
‫תכונות‪:‬‬
‫• תומך ‪EPG‬‬
‫• רשימת ערוצים ועריכת תוכניות‬
‫• בקרת הורים‬
‫• טיימר לתחילת תוכנית‬
‫• בחירת שפת הכתוביות‬
‫• השהיית תיאום שפתיים (במילישניות)‬
‫• הגדרת מדיית ה‪(MP3, JPEG….) USB -‬‬
‫• קביעת זמני הקלטה על מדיית ה‪USB -‬‬
‫• ועוד‪.....‬‬

‫‪39‬‬

APEX ‫ממיר‬

40

APEX ‫ממיר‬

41

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪42‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪43‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪44‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪45‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪46‬‬

:‫הסבר‬
BER – Bit Error Rate
PV BER – Post VITARBI Bit Error Rate
NM – Noise Margin
MER – Modulation Error Rate
CSI – Channel Status Information
Cell – identify code of the transmitting operator
CFO – carrier Frequency offset
PWR index – signal level status
RU – Read Solomon Uncorrect, uncorrected errors.

47

‫סופ ללא פ סופית כי אין סוף ללימוד ולחומר‬

‫‪48‬‬

OFDM
)‫ שימוש בערוצי שידור אורתוגונליים שונים (בתדרי גל נושא‬
.‫להעברת המידע‬
LPF
cos( 2  f 1 t )

LPF
cos( 2  f 2 t )

cos( 2  f 2 t )

MULTIPLEX

DEMULTIPLEX

data

cos( 2  f 1 t )

data

LPF
cos( 2  f N t )

cos( 2  f N t )
49

‫תדרים אורתוגונליים‬
‫‪ ‬המשדר מקבל את המידע לשידור ומחלק את ערוץ השידור למספר‬
‫תדרים בלתי תלויים‪.‬‬

‫‪50‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪2‬‬

‫‪51‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪3‬‬
‫‪ ‬כך לא ניתן לחסום את כל המידע שעובר ממשתמש אחד לשני‬

‫‪52‬‬

‫שידור וידאו כף יד דיגיטאלי והתמודדות‬
‫מול בעיות ייחודיות – בשתי השיטות‬
‫‪ DVB-T ‬שידור וידאו למטרות נייחות‬
‫‪ DVB-H ‬שידור וידאו למטרות ניידות (כף יד)‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬

‫‪53‬‬

‫יש צורך לחסוך באנרגיה‬
‫סנכרון מעבר בין תחנות שידור‬
‫שימוש בדחיסה חזקה ‪ H264‬ולא ב ‪mpeg- 2‬‬
‫אפקט דופלר‬

Multi Path ‫בעיית‬
P at h 2

B uilding
D i r ect P at h

P at h 3

M ob i l e
R ecep t i on

B ase St at i on

54

Guard Interval Tg -"‫"שמירת מרחק‬
Tg

OFDM symbol(1/f0)

Tg
Copy signal
 By adding the Guard Interval (GI) Period, Inter symbol

interference (ISI) can be avoided, while keeping orthogonality

Tg OFDM symbol (1/f0)
Direct
Delayed
Sampling Period
55

‫השהיה ותזוזת תדר ב ‪. OFDM‬ו‪CDMA -‬‬
‫‪OFDM ‬‬
‫‪ ‬בעיית ‪ Multi-path‬נפתרת ע"י ‪GI‬‬
‫‪ ‬רגיש לשינויי תדרים שמירה על הפרדת תדרים‬
‫‪CDMA ‬‬
‫‪ ‬כמעט ואין השפעה על הקודים ב ‪Multi-path‬‬
‫‪ ‬אפקט דופלר לא משפיע מאחר ואין לו תלות בתדר‬

‫‪56‬‬

‫מיזוג שיטות הקידוד‬
‫‪ ‬ניתן לשלב בין שתי השיטות וכך כל תדר בקידוד ה ‪OFDM‬‬
‫יוכפל בקוד ה‪CDMA-‬‬
‫‪Multi-carrier code division multiple access (MC- ‬‬
‫)‪CDMA‬‬

‫‪57‬‬

‫סיכום‬
‫‪ ‬הוצגו שיטות קידוד שונות לשידור‪ CDMA :‬ו‪OFDM‬‬
‫‪ ‬לכל שיטה יש את הייחודיות שלה אך ניתן עדיין לשלבם ביחד‬
‫במספר אפליקציות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמד יישום של השיטות לצורך העברת וידאו דיגיטלי למערכות‬
‫ניידות בשתי השיטות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמדה החסינות של שתי השיטות לתופעות ה ‪,Multi Path‬‬
‫ואפקט דופלר‬

References 1
Faria, G.; Henriksson, J.A.; Stare, E.; Talmola, P., "DVB-H:
Digital Broadcast Services to Handheld Devices,"
Proceedings of the IEEE , vol.94, no.1, pp.194-209, Jan.
2006
2. Fire Tom Wada Professor, Information Engineering, Univ.
of the Ryukyus Chief Scientist at Magna Design Net, Inc
[email protected] http://www.ie.uryukyu.ac.jp/~wada/
1.

3. “Ofdm and cdma” Dr.S.Srikanth AU-KBC Research

Centre Anna University Chennai
59

References 2
4. http://en.wikipedia.org/wiki/Code_division_multipl

e_access
5. http://en.wikipedia.org/wiki/OFDM


Slide 36

‫שדורי טלוויזיה‬
‫ספרתיים קרקעיים‬

‫אינגר משה ‪4Z1PF‬‬
‫‪2009‬‬
‫ספטמבר‬
‫‪1‬‬

‫שדורי טלוויזיה ספרתיים קרקעיים – למה?‬
‫‪ ‬יציבות באיכות התמונה‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של הספקטרום יחסית לשידור האנלוגי (פי ‪ 4‬עד ‪)6‬‬
‫‪ ‬זול יותר יחסית לשידורי כבלים‪ ,‬שידורים אנלוגיים ושידורי לווינים‪.‬‬
‫‪ ‬פשוט וזול (ממיר ספרתי ואנטנה קטנה) לעומת קליטה מלווין‪.‬‬
‫‪ ‬יישומים חדשים אפשריים בשידורים הדיגיטלים בלבד‪:‬‬
‫‪ ‬אינטראקטיביות‬
‫‪HDTV ‬‬
‫‪ ‬טלוויזיה ניידת‬
‫‪ ‬לוח שידורים אלקטרוני‬

‫‪2‬‬

‫רשתות של תדר בודד‬
‫‪ ‬שידורי טלוויזיה ספרתיים עושים שימוש בשיטת ‪ COFDM‬שמאפשרת עבודה של רשת‬
‫משדרים על תדר בודד‪.‬‬
‫‪ ‬תדר בודד עבור כל המשדרים שמאפשרים כיסוי שטח גדול‪.‬‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של תדרי שידור – שימוש בתדרים חוזרים‬
‫‪ ‬מאפשר טופולוגיות רשת טובות יותר יחסית לשידור אנלוגי‪.‬‬
‫‪‬דרישות מ‪(Single Frequency Networks) SFN-‬‬
‫‪‬כל משדר חייב לשדר‬
‫‪‬על אותו התדר‬
‫‪‬באותו הזמן‬
‫‪‬באותו קצב שידור‬
‫‪ ‬כל המשדרים חייבים להיות מסונכרנים בתדר ובזמן (‪)GPS‬‬
‫‪ ‬בחירת זמן מרווח הביטחון יקבע את המרחק המרבי שבין שני משדרים‪.‬‬

‫‪3‬‬

‫מושגים‬
‫‪ ‬אות אנלוגי‬
‫‪ ‬אות ספרתי (דיגיטלי)‬
‫‪ ‬ביט ‪bite‬‬
‫‪ ‬בית ‪Byte‬‬
‫‪ ‬אות ספרתי מרובה רמות‬

‫‪4‬‬

Asynchronous Digital Subscriber Line

5

‫מה זה ‪? ADSL‬‬

‫( ‪.)Asynchronous Digital Subscriber Line‬‬

‫טכנולוגיית ‪ ADSL‬משתמשת ברוחב פס של ‪ 1.1MHz‬המחולק לשלושה נתחים באמצעות‬
‫מסננים‪ .‬הנתח האחד מ‪ 0KHz -‬עד ‪ ,4KHz‬משמש את ערוץ הטלפוניה‪ .‬הנתח השני מ‪-‬‬
‫‪ 20KHz‬עד ‪ 160KHz‬משמש עבור ה‪ upstream-‬והנתח הגדול ביותר –‪ 240 KHz‬עד‬
‫‪ ,1.1MHz‬משמש עבור ה‪.downstream -‬‬

‫‪6‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫על מנת לקבל ניחות מזערי ודיוק מרבי‪ ,‬ממוצע המתח על הקו צריך לשאוף לאפס וכך ניתן להשיג‬
‫את הקצב הנדרש‪ .‬כדי לעמוד בדרישות אלה‪ ,‬משתמשים בשיטת קידוד‬
‫‪ .)Quadrature Amplitude Modulation) QAM‬שיטה המקודדת קבוצות של שלוש סיביות‬
‫ומייצגת אותם בגל סינוס ברמת מתח ובתזוזת מופע‪.‬‬

‫‪7‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫האפנון השימושי הוא מסוג "ריבוי תדרים" ‪(Discrete Multiton) DMT‬‬
‫הערוץ היורד )‪ (downstream‬מחולק ל‪ 256 -‬תדרי נושא )‪ (tones‬כל אחד‬
‫ברוחב פס של ‪4KHz‬‬
‫הערוץ העולה )‪ (upstream‬מחולק ל‪ 32 -‬תת נושאים‪.‬‬
‫נושא ‪ 64‬מאופנן מידע קבוע המשמש לבקרת הרזולוציה של זמן הדגימה‬
‫במקלט‪.‬‬

‫‪8‬‬

9

Standard vs. High-definition
Standard vs. Highdefinition
Wondering what the difference
is between standard and high
definition? Standard definition
(SD) uses 625 lines of pixels
from top to bottom. High
definition (HD) uses up to 1125
lines. Not all of these lines are
visible on the screen, but
they're included as part of the
signal .

10

‫‪Standard vs. High-definition‬‬
‫)‪HDTV )high-definition television‬‬
‫)‪DTV )digital television‬‬

‫‪ DTV‬משודר בתחום ה‪ UHF -‬ברוחב פס של ‪ 8MHz‬כמו שידורי הטלוויזיה‬
‫האנלוגיים‪.‬‬
‫יתרונות ‪DTV‬‬
‫• תומך ברזולוציה גבוהה יותר‪.‬‬

‫• ניתן לשדר את התמונה בסריקה שלובה ‪ interlaced‬או סריקה מלאה‬
‫‪.progressive‬‬
‫• תחנת השידור יכולה לשדר על אותו ספקטרום מספר תוכניות שונות בו‪-‬‬
‫זמנית‪.‬‬
‫• ניתן להוסיף לשידור חומר אינטראקטיבי ו‪/‬או חומר אחר‪ ,‬כמו מידע‬
‫מהאינטרנט‪.‬‬
‫• תומך בשידורי ‪.HDTV‬‬
‫‪11‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫• קיימים ‪ 18‬תקנים לשידורי טלוויזיה דיגיטאלית‪.‬‬
‫• יחס ממדים ‪ 4:3‬באנלוגי‪ 16:9 ,‬בדיגיטלי‪.‬‬
‫• הרזולוציה הנמוכה ביותר היא כמו הרזולוציה של הטלוויזיה האנלוגית‬
‫‪ 576X720‬פיקסלים‪.‬‬
‫• הרזולוציה המרבית היא של ‪ 1080X1920 HDTV‬פיקסלים‪.‬‬
‫• מספר תמונות משודרות בשנייה מוגדרות על ידי האותיות "‪ "i‬עבור ‪interlaced‬‬
‫ו ‪ "p" -‬עבור ‪progressive‬‬

‫• ב – ‪ DTV‬מספר התמונות משתנה בין ‪ 60P‬ל‪20P -‬‬

‫‪12‬‬

‫‪HDTV‬‬

‫תקן ‪ "1080i" HDTV‬אומר שהרזולוציה היא ‪ 1080X1920‬פיקסלים‪ ,‬סריקה‬
‫שלובה‪ 60 ,‬תמונות בשנייה‪.‬‬
‫הערה‪ :‬הטבלה מתאימה לתקן האמריקאי‬
‫‪13‬‬

‫‪.‬‬

‫תקנים‬
‫‪MPEG-2‬‬
‫‪ DTV‬מקודד את המידע ב – ‪ .MPEG-2‬מקודד שימושי ברוב מכשירי ה‪.DVD -‬‬
‫מקודד זה מקטין את נפח המידע ביחס של ‪ .55:1‬הוא מעלים חלק גדול מהמידע‬
‫שעין האדם לא יכולה להבחין‪.‬‬
‫בתקן זה משדרים את השוני בין תמונה לתמונה בבלוקים של ‪ 16X16‬פיקסלים‪.‬‬
‫‪.‬‬
‫‪H.264 / MPEG-4‬‬
‫‪ H.264‬הוא תקן מתקדם לדחיסת וידאו‪ .‬התקן זהה לחלק ‪ 10‬של התקן ‪MPEG-‬‬
‫‪4‬של ‪ ISO‬וידוע גם בשם "קידוד וידאו מתקדם" – ‪AVC‬‬
‫‪ H.264/AVC‬מאופיין על ידי מספר תכונות חדשות המאפשרות לו לדחוס וידאו‬
‫ביעילות רבה יותר מאשר מקודדים אחרים‪.‬‬
‫ביצוע "פיצוי תנועה על סמך בלוק בגודל משתנה" עם בלוקים בגדלים ‪16X16‬ועד‬
‫‪ 4X4‬המאפשר חלוקה מדויקת של אזורים נעים‪ .‬חלוקה רבה מדי לתת‪-‬בלוקים‬
‫עלולה להוביל לשליחת מידע מיותר‪ ,‬שכן המקודד נדרש לציין מספר גדול יותר של‬
‫בלוקים‪ ,‬ולכן מתמקדים מקודדי ‪ H.264‬בבעיית הבחירה של החלוקה‬
‫האופטימאלית של בלוק ‪.16X16‬‬
‫‪14‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫לכול תחנת שידור מוקצה ערוץ שידור אחד‪.‬‬
‫ניתן לחלק את הערוץ לתת‪-‬ערוצים ‪sub-channels‬‬

‫כל ערוץ יכול לשדר ‪19.39 Mbps‬של מידע דיגיטלי‪.‬‬
‫תחנת השידור יכולה לחלק תעבורה זו במספר אפשרויות‪ ,‬לדוגמה‪:‬‬
‫ערוץ אחד של ‪19.39 Mbps‬‬
‫ארבעה תת‪-‬ערוצים של ‪4.85 Mbps‬‬

‫ניתן לשדר תוכניות באיכות נמוכה כמו חדשות‪ ,‬אך לאחד את הערוצים לאיכות‬
‫גבוהה יותר עבור תוכנית טבע כלשהי‪.‬‬
‫נערכים ניסויים לשדר מידע דיגיטלי ב‪ .1- 2Mbps -‬מידע זה יכול לכלול דפי‬
‫אינטרנט או מידע דיגיטלי אחר‪.‬‬

‫‪15‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫הבסיס לתקני ‪ HDTV‬הוא של ‪. (Advanced Television Standards Committee) ATSC‬עבור‬
‫‪ HDTV‬קיימים שני פורמטים‪ P720 :‬ו‪.i1080 -‬‬
‫מדובר בתקנים אמריקאים אשר משודרים ב‪ 60Hz -‬ואשר שניהם רחבי מסך (כלומר ביחס מסך‬
‫‪.)16:9‬‬
‫‪ P720‬הוא תקן פרוגרסיבי (כלומר‪ ,‬משודרות שורות ברצף) אשר כולל ‪ 720‬שורות של ‪1280‬‬
‫פיקסלים בכל שורה‪.‬‬
‫‪ i1080‬הוא תקן ‪( INTERLACED‬כלומר‪ ,‬משדר את כל השורות הזוגיות ואחריהן את השורות האי‬
‫זוגיות וחוזר חלילה) אשר כולל ‪ 1080‬שורות של ‪ 1920‬פיקסלים בכל אחת‪.‬‬
‫התקנים הללו יועדו לשוק האמריקאי‪ ,‬ולכן הוגדרו ב‪ 60Hz-‬בלבד‪ .‬לאחר מספר שנים‪ ,‬אירופה‬
‫התעוררה והגדירה גם לעצמה כמה תקנים‪:‬‬
‫‪ P576 - PAL PROGRESSIVE‬אשר משודר במסך רחב או רגיל (‪)4:3‬‬
‫‪ - P50720‬תקן זהה לתקן האמריקאי פרט לכך שהוא משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪( i501080‬לעתים מכונה גם ‪ - )i251080‬גם הוא תקן זהה לאמריקאי אך משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪16‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫‪HD READY‬‬
‫לגבי רזולוציה‪ ,‬המסך חייב לתמוך בלפחות ‪ 720‬שורות עבור מצב ‪.16:9‬‬
‫התנאים‪:‬‬
‫‪ .1‬כל סוג מסך או אלמנט תצוגה אשר יש לו ‪ 720‬שורות פיזיות (דיסקרטיות) במצב יחס רחב‪.‬‬
‫‪ .2‬על המסך לתמוך בכניסות ‪ HDTV‬דרך הכניסות הבאות‪:‬‬
‫‪ YPBPR‬אנלוגי‬
‫‪ DVI‬או ‪HDMI‬‬
‫‪ .3‬בכל הכניסות הללו‪ ,‬המסך חייב לתמוך בתקנים הבאים‪:‬‬
‫‪ 1280‬על ‪ 720‬פרוגרסיבי ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ 1920‬על ‪ 1080‬שזור ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ .4‬על חיבורי ה‪ DVI-‬וה‪ HDMI-‬לתמוך בהצפנת ‪.HDCP‬‬
‫‪17‬‬

18

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫הגדרה‪ :‬שני גלים נושאים‪ ,‬באותו התדר נמצאים ב‪ 90 -‬מעלות האחד ביחס לשני‬
‫(ניצבים)‪ .‬ניתן לראות זאת כשווה ערך‪ ,‬לגל נושא יחיד המאופנן מופע ואמפליטודה‪.‬‬

‫תמונת ווקטור‪-‬סקופ של אפנון‬
‫מידע הצבע במשדרי טלוויזיה‬

‫‪19‬‬

‫ אפנון ניצב‬QAM - Quadrature Amplitude Modulation
‫ כל סימבול‬16QAM -‫דוגמה ל‬
‫ ביטים‬4 ‫מיצג‬
I - In phase

Q – Quadrature

‫בתקשורת ספרתית נהוג לעבוד‬
QAM16 64 128 256 -‫ב‬

20

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫דוגמאות ל – ‪ 8QAM‬במבנה מעגלי ומלבני‬
‫הבחירה למבנה הרצוי נקבע על ידי השיקולים‪:‬‬
‫‪ .1‬ההספק הממוצע המשודר‬
‫‪ .2‬מורכבות מעגלי השידור והקליטה‬
‫‪ .3‬חסינות לרעש‬
‫‪BER (Bit Error Rate) .4‬‬
‫‪ .5‬התאבכות בין גלי הנושא השונים‪.‬‬

‫‪21‬‬

22

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫)‪ Orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM‬זהה עקרונית ל‪-‬‬
‫)‪ Coded OFDM (COFDM‬ול‪.Discrete multi-tone modulation (DMT) -‬‬
‫בכל המקרים מדובר על ריבוב בחלוקת תדר ‪frequency-division multiplexing‬‬
‫)‪ .(FDM‬מספר רב של תדרי תת נושא ניצבים‪ ,‬הקרובים זה לזה‪ ,‬נושאים את‬
‫המידע‪ .‬המידע מחולק למספר ערוצים מקבילים‪ ,‬כאשר כל ערוץ מאופנן על תדר‬
‫תת‪-‬נושא אחר‪.‬‬
‫האפנון יכול להיות כל אפנון שכיח כמו ‪ QAM‬או ‪ .PSK‬המידע המאופנן נשלח‬
‫בקצב נמוך אך בגלל המספר הרב של התתי‪-‬נושא זה שווה ערך לשידור‬
‫קונבנציונלי של אפנון נושא אחד באותו רוחב פס ובמהירות העברת מידע גבוהה‪.‬‬

‫‪23‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫מרווח ביטחון (שומר מרווח) ‪Guard interval‬‬
‫מטרת מרווח הביטחון הוא לשפר את חסינות ההשהיה בהתפשטות הגלים‪ ,‬הדהוד והחזרים‬
‫מגופים שונים כמו הר או בית‪ .‬נתונים ספרתיים מאוד רגישים לתופעות אלו ‪.‬‬
‫ב‪ COFDM -‬בתחילת כל סימבול קיים "מרווח ביטחון"‪ .‬כל עוד ה"הד" נופל בתחום מרווח זה‪.‬‬
‫הוא לא יהיה מושפע ביכולת המקלט לפענח את המידע הרצוי משום שהמידע יופיע אחרי זמן‬
‫"מרווח הביטחון"‬
‫ככול שמרווח הביטחון יהיה גדול יותר ניתן יהיה לטפל במרחק הדהוד גדול יותר‪ .‬אבל הגדלת‬
‫המרווח מוריד את נצילות ערוץ השידור‪ .‬לדוגמה בשידור ‪ DVB-T‬ארבע מרווחי ביטחון‬
‫שימושיים (ניתנים כשבר מזמן המחזור של הסימבול) ‪1/32 ; 1/16 ; 1/8 ; 1/4‬‬
‫‪ 1/32‬נותן הגנה מזערית אבל העברת מידע מהירה ביותר‪ 1/4 .‬מאפשר הגנה טובה ביותר‬
‫אבל נצילות ערוץ שידור נמוכה‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫דוגמה‪:‬‬
‫אם נשדר מיליון סימבולים לשנייה על ערוץ תקשורת באפנון של נושא בודד אזי זמן שידור‬
‫סימבול יהיה מיקרו‪-‬שנייה‪ .‬במצב זה נצטרך להתמודד עם סנכרון בתדר גבוה ועם התאבכויות‬
‫ממסלולים שונים )‪.(multipath interference‬‬
‫אם אותם מיליון סימבולים לשנייה יחולקו לאלף תת‪-‬ערוצים אז זמן המחזור של כל סימבול יכול‬
‫להיות ארוך פי ‪ 1000‬ז"א מילישנייה אחת (במקום מיקרו‪-‬שנייה)‪ .‬אם נוסיף "מרווח ביטחון"‬
‫בערך של ‪ 1/8‬סימבול אשר יוכנס בתחילת שידור של כל סימבול‪ ,‬אזי נוכל להתגבר על בעיית‬
‫ההתאבכות‪ .‬זמן "מרווח הביטחון" יהיה ‪ 125‬מיקרו‪-‬שניות שמייצג הפרש מרבי של ‪37.5‬‬
‫קילומטר בין אות ישיר לאות מוחזר כהד מגוף כלשהו‪.‬‬

‫‪25‬‬

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Example of applications
Cable
ADSL and VDSL broadband access via POTS copper wiring.
Power line communication (PLC).
Multimedia over Coax Alliance (MoCA) home networking.
ITU-T G.hn, a standard which provides high-speed local area networking over existing home wiring (power lines,
phone lines and coaxial cables)
Wireless
The wireless LAN radio interfaces IEEE 802.11a, g, n and HIPERLAN/2.
The digital radio systems DAB/EUREKA 147, DAB+, Digital Radio Mondiale, HD Radio, T-DMB and ISDBTSB.
The terrestrial digital TV system DVB-T.
The terrestrial mobile TV systems DVB-H, T-DMB, ISDB-T and MediaFLO forward link.
The cellular communication systems Flash-OFDM
The mobile broadband 3GPP Long Term Evolution air interface named High Speed OFDM Packet Access
(HSOPA)
The Wireless MAN / Fixed broadband wireless access (BWA) standard IEEE 802.16 (or WiMAX).
The Mobile Broadband Wireless Access (MBWA) standards IEEE 802.20, IEEE 802.16e (Mobile WiMAX) and
WiBro.
The wireless Personal Area Network (PAN) Ultra wideband (UWB) IEEE 802.15.3a implementation suggested by
WiMedia Alliance.
26

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Transmitter
An OFDM carrier signal is the sum of a number of orthogonal sub-carriers, with baseband data on each sub-carrier
being independently modulated commonly using some type of quadrature amplitude modulation (QAM) or phaseshift keying (PSK). This composite baseband signal is typically used to modulate a main RF carrier.

s[n] is a serial stream of binary digits. By inverse multiplexing, these are first demultiplexed into N parallel
streams, and each one mapped to a (possibly complex) symbol stream using some modulation constellation
(QAM, PSK, etc.). Note that the constellations may be different, so some streams may carry a higher bit-rate than
others.
An inverse FFT is computed on each set of symbols, giving a set of complex time-domain samples. These
samples are then quadrature-mixed to passband in the standard way. The real and imaginary components are first
converted to the analogue domain using digital-to-analogue converters (DACs); the analogue signals are then
used to modulate cosine and sine waves at the carrier frequency, fc, respectively. These signals are then summed
to give the transmission signal, s(t).
27

28

‫)‪DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial‬‬
‫‪ DVB-T‬הינו תקן שתוקן על ידי איגוד ‪ DVB‬לשידורי טלוויזיה‬
‫קרקעיים‪ .‬השידורים הראשוניים נערכו בבריטניה בשנת ‪.1997‬‬
‫המערכת משדרת אות ספרתי מכווץ של שמע‪ ,‬וידאו ונתונים‬
‫נוספים בשיטת ‪ MPEG‬ובשימוש באפנון ‪.COFDM‬‬
‫תכונות בסיסיות‪:‬‬
‫‪ .1‬שלש אפשרויות לאפנון )‪(QPSK, 16QAM, 64QAM‬‬
‫‪ FEC (forward error correction) .2‬חמש אפשרויות לתיקון שגיאות המבוססות על קידוד‬
‫קונבולוציה וקידוד רייד סולומון ביחסים של ‪ 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8‬בהתאם לדרישות‬
‫המערכת‪.‬‬
‫‪ .3‬ארבע אפשרויות למרווחי ביטחון ‪.1/4 1/8 1/16 1/32‬‬
‫‪ .4‬רוחב פס של ערוץ שידור ‪ 7 ,6‬או ‪8MHz‬‬
‫‪ .5‬תדר תמונות ‪ 50‬או ‪ 60‬הרץ‪.‬‬

‫‪29‬‬

DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial)

30

31

32

:‫הסבר‬
Video – SD – MPEG – 4 PART 10 H.264
SD-Standard Definition

Audio .HE .AAC + V2 & Dolby Pulse
HE-High Efficincy
AAC-Advanced Audio Coding ‫סוג של קודק‬
Pulse -- Plus

MPEG 2 – TS
TS – Transport Stream

‫ מבוסס על‬Dolby Digital Plus
‫ שמאפשר‬AC-3 ‫מערכת קודקים של‬
‫ ותומך‬6.144 Mbit/s ‫שידור בקצב עד‬
‫ הוא אינו‬.13.1 ‫במספר ערוצים עד‬
.AC-3 ‫תואם אחורנית עם‬
‫ הוא פורמט לשידור תקן‬MPEG-2TS
‫) אשר מרובב עם‬4 ‫או‬1,2( MPEG
‫ שימושי כמידע זורם‬.‫מידע נוסף‬
‫ רשתות כולל‬,‫בטלוויזיה ספרתית‬
.‫אינטרנט‬

Three (3) SFN Network ‫סוג של טופולוגית המשדרים‬
SFN - Single Frequency Networks
33

34

:‫הסבר‬
EIT – based EPG & 7 day EPG
EIT – Event Information Table
EPG – Electronic Program Guide
HDMI – 1.3 output
HDMI - High-Definition Multimedia Interface

S/PDIF - Sony/Philips Digital Interconnect Format (more commonly

known as Sony Philips Digital InterFace)
‫ דרך מוליך אופטי או כבל‬,‫ מגדיר את השכבה הפיזית של חיבור מידע שמע בין התקנים שונים‬S/PDIF
.‫ עם שינויים קלים ודרישות זולות יותר מבחינת החומרה‬AES/EBU ‫ תקן זה מבוסס על תקן‬.‫קואקסילי‬
35

‫הסבר‪:‬‬
‫‪S/PDIF - more commonly known as Sony Philips Digital InterFace‬‬

‫‪BMC-biphase mark code‬‬

‫בתקן זה נעשה שימוש בקוד דו‪-‬מופעי )‪ (biphase‬המקודד מידע זורם בינארי‪ .‬כל ביט של‬
‫המידע הראשוני מייצג שתי רמות אשר יחד מייצגות ביט בודד‪ .‬כל כל רמה לוגית "‪ "1‬במבוא‬
‫מיוצגת על ידי שני ביטים שונים ‪ 10‬או ‪ .01‬כניסה לוגית ‪ 0‬מיוצגת על ידי שני ביטים זהים ‪00‬‬
‫או ‪ 11‬במוצא‪.‬‬
‫‪36‬‬

37

38

‫דוגמה – ממיר ‪APEX‬‬
‫תכונות‪:‬‬
‫• תומך ‪EPG‬‬
‫• רשימת ערוצים ועריכת תוכניות‬
‫• בקרת הורים‬
‫• טיימר לתחילת תוכנית‬
‫• בחירת שפת הכתוביות‬
‫• השהיית תיאום שפתיים (במילישניות)‬
‫• הגדרת מדיית ה‪(MP3, JPEG….) USB -‬‬
‫• קביעת זמני הקלטה על מדיית ה‪USB -‬‬
‫• ועוד‪.....‬‬

‫‪39‬‬

APEX ‫ממיר‬

40

APEX ‫ממיר‬

41

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪42‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪43‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪44‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪45‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪46‬‬

:‫הסבר‬
BER – Bit Error Rate
PV BER – Post VITARBI Bit Error Rate
NM – Noise Margin
MER – Modulation Error Rate
CSI – Channel Status Information
Cell – identify code of the transmitting operator
CFO – carrier Frequency offset
PWR index – signal level status
RU – Read Solomon Uncorrect, uncorrected errors.

47

‫סופ ללא פ סופית כי אין סוף ללימוד ולחומר‬

‫‪48‬‬

OFDM
)‫ שימוש בערוצי שידור אורתוגונליים שונים (בתדרי גל נושא‬
.‫להעברת המידע‬
LPF
cos( 2  f 1 t )

LPF
cos( 2  f 2 t )

cos( 2  f 2 t )

MULTIPLEX

DEMULTIPLEX

data

cos( 2  f 1 t )

data

LPF
cos( 2  f N t )

cos( 2  f N t )
49

‫תדרים אורתוגונליים‬
‫‪ ‬המשדר מקבל את המידע לשידור ומחלק את ערוץ השידור למספר‬
‫תדרים בלתי תלויים‪.‬‬

‫‪50‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪2‬‬

‫‪51‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪3‬‬
‫‪ ‬כך לא ניתן לחסום את כל המידע שעובר ממשתמש אחד לשני‬

‫‪52‬‬

‫שידור וידאו כף יד דיגיטאלי והתמודדות‬
‫מול בעיות ייחודיות – בשתי השיטות‬
‫‪ DVB-T ‬שידור וידאו למטרות נייחות‬
‫‪ DVB-H ‬שידור וידאו למטרות ניידות (כף יד)‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬

‫‪53‬‬

‫יש צורך לחסוך באנרגיה‬
‫סנכרון מעבר בין תחנות שידור‬
‫שימוש בדחיסה חזקה ‪ H264‬ולא ב ‪mpeg- 2‬‬
‫אפקט דופלר‬

Multi Path ‫בעיית‬
P at h 2

B uilding
D i r ect P at h

P at h 3

M ob i l e
R ecep t i on

B ase St at i on

54

Guard Interval Tg -"‫"שמירת מרחק‬
Tg

OFDM symbol(1/f0)

Tg
Copy signal
 By adding the Guard Interval (GI) Period, Inter symbol

interference (ISI) can be avoided, while keeping orthogonality

Tg OFDM symbol (1/f0)
Direct
Delayed
Sampling Period
55

‫השהיה ותזוזת תדר ב ‪. OFDM‬ו‪CDMA -‬‬
‫‪OFDM ‬‬
‫‪ ‬בעיית ‪ Multi-path‬נפתרת ע"י ‪GI‬‬
‫‪ ‬רגיש לשינויי תדרים שמירה על הפרדת תדרים‬
‫‪CDMA ‬‬
‫‪ ‬כמעט ואין השפעה על הקודים ב ‪Multi-path‬‬
‫‪ ‬אפקט דופלר לא משפיע מאחר ואין לו תלות בתדר‬

‫‪56‬‬

‫מיזוג שיטות הקידוד‬
‫‪ ‬ניתן לשלב בין שתי השיטות וכך כל תדר בקידוד ה ‪OFDM‬‬
‫יוכפל בקוד ה‪CDMA-‬‬
‫‪Multi-carrier code division multiple access (MC- ‬‬
‫)‪CDMA‬‬

‫‪57‬‬

‫סיכום‬
‫‪ ‬הוצגו שיטות קידוד שונות לשידור‪ CDMA :‬ו‪OFDM‬‬
‫‪ ‬לכל שיטה יש את הייחודיות שלה אך ניתן עדיין לשלבם ביחד‬
‫במספר אפליקציות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמד יישום של השיטות לצורך העברת וידאו דיגיטלי למערכות‬
‫ניידות בשתי השיטות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמדה החסינות של שתי השיטות לתופעות ה ‪,Multi Path‬‬
‫ואפקט דופלר‬

References 1
Faria, G.; Henriksson, J.A.; Stare, E.; Talmola, P., "DVB-H:
Digital Broadcast Services to Handheld Devices,"
Proceedings of the IEEE , vol.94, no.1, pp.194-209, Jan.
2006
2. Fire Tom Wada Professor, Information Engineering, Univ.
of the Ryukyus Chief Scientist at Magna Design Net, Inc
[email protected] http://www.ie.uryukyu.ac.jp/~wada/
1.

3. “Ofdm and cdma” Dr.S.Srikanth AU-KBC Research

Centre Anna University Chennai
59

References 2
4. http://en.wikipedia.org/wiki/Code_division_multipl

e_access
5. http://en.wikipedia.org/wiki/OFDM


Slide 37

‫שדורי טלוויזיה‬
‫ספרתיים קרקעיים‬

‫אינגר משה ‪4Z1PF‬‬
‫‪2009‬‬
‫ספטמבר‬
‫‪1‬‬

‫שדורי טלוויזיה ספרתיים קרקעיים – למה?‬
‫‪ ‬יציבות באיכות התמונה‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של הספקטרום יחסית לשידור האנלוגי (פי ‪ 4‬עד ‪)6‬‬
‫‪ ‬זול יותר יחסית לשידורי כבלים‪ ,‬שידורים אנלוגיים ושידורי לווינים‪.‬‬
‫‪ ‬פשוט וזול (ממיר ספרתי ואנטנה קטנה) לעומת קליטה מלווין‪.‬‬
‫‪ ‬יישומים חדשים אפשריים בשידורים הדיגיטלים בלבד‪:‬‬
‫‪ ‬אינטראקטיביות‬
‫‪HDTV ‬‬
‫‪ ‬טלוויזיה ניידת‬
‫‪ ‬לוח שידורים אלקטרוני‬

‫‪2‬‬

‫רשתות של תדר בודד‬
‫‪ ‬שידורי טלוויזיה ספרתיים עושים שימוש בשיטת ‪ COFDM‬שמאפשרת עבודה של רשת‬
‫משדרים על תדר בודד‪.‬‬
‫‪ ‬תדר בודד עבור כל המשדרים שמאפשרים כיסוי שטח גדול‪.‬‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של תדרי שידור – שימוש בתדרים חוזרים‬
‫‪ ‬מאפשר טופולוגיות רשת טובות יותר יחסית לשידור אנלוגי‪.‬‬
‫‪‬דרישות מ‪(Single Frequency Networks) SFN-‬‬
‫‪‬כל משדר חייב לשדר‬
‫‪‬על אותו התדר‬
‫‪‬באותו הזמן‬
‫‪‬באותו קצב שידור‬
‫‪ ‬כל המשדרים חייבים להיות מסונכרנים בתדר ובזמן (‪)GPS‬‬
‫‪ ‬בחירת זמן מרווח הביטחון יקבע את המרחק המרבי שבין שני משדרים‪.‬‬

‫‪3‬‬

‫מושגים‬
‫‪ ‬אות אנלוגי‬
‫‪ ‬אות ספרתי (דיגיטלי)‬
‫‪ ‬ביט ‪bite‬‬
‫‪ ‬בית ‪Byte‬‬
‫‪ ‬אות ספרתי מרובה רמות‬

‫‪4‬‬

Asynchronous Digital Subscriber Line

5

‫מה זה ‪? ADSL‬‬

‫( ‪.)Asynchronous Digital Subscriber Line‬‬

‫טכנולוגיית ‪ ADSL‬משתמשת ברוחב פס של ‪ 1.1MHz‬המחולק לשלושה נתחים באמצעות‬
‫מסננים‪ .‬הנתח האחד מ‪ 0KHz -‬עד ‪ ,4KHz‬משמש את ערוץ הטלפוניה‪ .‬הנתח השני מ‪-‬‬
‫‪ 20KHz‬עד ‪ 160KHz‬משמש עבור ה‪ upstream-‬והנתח הגדול ביותר –‪ 240 KHz‬עד‬
‫‪ ,1.1MHz‬משמש עבור ה‪.downstream -‬‬

‫‪6‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫על מנת לקבל ניחות מזערי ודיוק מרבי‪ ,‬ממוצע המתח על הקו צריך לשאוף לאפס וכך ניתן להשיג‬
‫את הקצב הנדרש‪ .‬כדי לעמוד בדרישות אלה‪ ,‬משתמשים בשיטת קידוד‬
‫‪ .)Quadrature Amplitude Modulation) QAM‬שיטה המקודדת קבוצות של שלוש סיביות‬
‫ומייצגת אותם בגל סינוס ברמת מתח ובתזוזת מופע‪.‬‬

‫‪7‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫האפנון השימושי הוא מסוג "ריבוי תדרים" ‪(Discrete Multiton) DMT‬‬
‫הערוץ היורד )‪ (downstream‬מחולק ל‪ 256 -‬תדרי נושא )‪ (tones‬כל אחד‬
‫ברוחב פס של ‪4KHz‬‬
‫הערוץ העולה )‪ (upstream‬מחולק ל‪ 32 -‬תת נושאים‪.‬‬
‫נושא ‪ 64‬מאופנן מידע קבוע המשמש לבקרת הרזולוציה של זמן הדגימה‬
‫במקלט‪.‬‬

‫‪8‬‬

9

Standard vs. High-definition
Standard vs. Highdefinition
Wondering what the difference
is between standard and high
definition? Standard definition
(SD) uses 625 lines of pixels
from top to bottom. High
definition (HD) uses up to 1125
lines. Not all of these lines are
visible on the screen, but
they're included as part of the
signal .

10

‫‪Standard vs. High-definition‬‬
‫)‪HDTV )high-definition television‬‬
‫)‪DTV )digital television‬‬

‫‪ DTV‬משודר בתחום ה‪ UHF -‬ברוחב פס של ‪ 8MHz‬כמו שידורי הטלוויזיה‬
‫האנלוגיים‪.‬‬
‫יתרונות ‪DTV‬‬
‫• תומך ברזולוציה גבוהה יותר‪.‬‬

‫• ניתן לשדר את התמונה בסריקה שלובה ‪ interlaced‬או סריקה מלאה‬
‫‪.progressive‬‬
‫• תחנת השידור יכולה לשדר על אותו ספקטרום מספר תוכניות שונות בו‪-‬‬
‫זמנית‪.‬‬
‫• ניתן להוסיף לשידור חומר אינטראקטיבי ו‪/‬או חומר אחר‪ ,‬כמו מידע‬
‫מהאינטרנט‪.‬‬
‫• תומך בשידורי ‪.HDTV‬‬
‫‪11‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫• קיימים ‪ 18‬תקנים לשידורי טלוויזיה דיגיטאלית‪.‬‬
‫• יחס ממדים ‪ 4:3‬באנלוגי‪ 16:9 ,‬בדיגיטלי‪.‬‬
‫• הרזולוציה הנמוכה ביותר היא כמו הרזולוציה של הטלוויזיה האנלוגית‬
‫‪ 576X720‬פיקסלים‪.‬‬
‫• הרזולוציה המרבית היא של ‪ 1080X1920 HDTV‬פיקסלים‪.‬‬
‫• מספר תמונות משודרות בשנייה מוגדרות על ידי האותיות "‪ "i‬עבור ‪interlaced‬‬
‫ו ‪ "p" -‬עבור ‪progressive‬‬

‫• ב – ‪ DTV‬מספר התמונות משתנה בין ‪ 60P‬ל‪20P -‬‬

‫‪12‬‬

‫‪HDTV‬‬

‫תקן ‪ "1080i" HDTV‬אומר שהרזולוציה היא ‪ 1080X1920‬פיקסלים‪ ,‬סריקה‬
‫שלובה‪ 60 ,‬תמונות בשנייה‪.‬‬
‫הערה‪ :‬הטבלה מתאימה לתקן האמריקאי‬
‫‪13‬‬

‫‪.‬‬

‫תקנים‬
‫‪MPEG-2‬‬
‫‪ DTV‬מקודד את המידע ב – ‪ .MPEG-2‬מקודד שימושי ברוב מכשירי ה‪.DVD -‬‬
‫מקודד זה מקטין את נפח המידע ביחס של ‪ .55:1‬הוא מעלים חלק גדול מהמידע‬
‫שעין האדם לא יכולה להבחין‪.‬‬
‫בתקן זה משדרים את השוני בין תמונה לתמונה בבלוקים של ‪ 16X16‬פיקסלים‪.‬‬
‫‪.‬‬
‫‪H.264 / MPEG-4‬‬
‫‪ H.264‬הוא תקן מתקדם לדחיסת וידאו‪ .‬התקן זהה לחלק ‪ 10‬של התקן ‪MPEG-‬‬
‫‪4‬של ‪ ISO‬וידוע גם בשם "קידוד וידאו מתקדם" – ‪AVC‬‬
‫‪ H.264/AVC‬מאופיין על ידי מספר תכונות חדשות המאפשרות לו לדחוס וידאו‬
‫ביעילות רבה יותר מאשר מקודדים אחרים‪.‬‬
‫ביצוע "פיצוי תנועה על סמך בלוק בגודל משתנה" עם בלוקים בגדלים ‪16X16‬ועד‬
‫‪ 4X4‬המאפשר חלוקה מדויקת של אזורים נעים‪ .‬חלוקה רבה מדי לתת‪-‬בלוקים‬
‫עלולה להוביל לשליחת מידע מיותר‪ ,‬שכן המקודד נדרש לציין מספר גדול יותר של‬
‫בלוקים‪ ,‬ולכן מתמקדים מקודדי ‪ H.264‬בבעיית הבחירה של החלוקה‬
‫האופטימאלית של בלוק ‪.16X16‬‬
‫‪14‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫לכול תחנת שידור מוקצה ערוץ שידור אחד‪.‬‬
‫ניתן לחלק את הערוץ לתת‪-‬ערוצים ‪sub-channels‬‬

‫כל ערוץ יכול לשדר ‪19.39 Mbps‬של מידע דיגיטלי‪.‬‬
‫תחנת השידור יכולה לחלק תעבורה זו במספר אפשרויות‪ ,‬לדוגמה‪:‬‬
‫ערוץ אחד של ‪19.39 Mbps‬‬
‫ארבעה תת‪-‬ערוצים של ‪4.85 Mbps‬‬

‫ניתן לשדר תוכניות באיכות נמוכה כמו חדשות‪ ,‬אך לאחד את הערוצים לאיכות‬
‫גבוהה יותר עבור תוכנית טבע כלשהי‪.‬‬
‫נערכים ניסויים לשדר מידע דיגיטלי ב‪ .1- 2Mbps -‬מידע זה יכול לכלול דפי‬
‫אינטרנט או מידע דיגיטלי אחר‪.‬‬

‫‪15‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫הבסיס לתקני ‪ HDTV‬הוא של ‪. (Advanced Television Standards Committee) ATSC‬עבור‬
‫‪ HDTV‬קיימים שני פורמטים‪ P720 :‬ו‪.i1080 -‬‬
‫מדובר בתקנים אמריקאים אשר משודרים ב‪ 60Hz -‬ואשר שניהם רחבי מסך (כלומר ביחס מסך‬
‫‪.)16:9‬‬
‫‪ P720‬הוא תקן פרוגרסיבי (כלומר‪ ,‬משודרות שורות ברצף) אשר כולל ‪ 720‬שורות של ‪1280‬‬
‫פיקסלים בכל שורה‪.‬‬
‫‪ i1080‬הוא תקן ‪( INTERLACED‬כלומר‪ ,‬משדר את כל השורות הזוגיות ואחריהן את השורות האי‬
‫זוגיות וחוזר חלילה) אשר כולל ‪ 1080‬שורות של ‪ 1920‬פיקסלים בכל אחת‪.‬‬
‫התקנים הללו יועדו לשוק האמריקאי‪ ,‬ולכן הוגדרו ב‪ 60Hz-‬בלבד‪ .‬לאחר מספר שנים‪ ,‬אירופה‬
‫התעוררה והגדירה גם לעצמה כמה תקנים‪:‬‬
‫‪ P576 - PAL PROGRESSIVE‬אשר משודר במסך רחב או רגיל (‪)4:3‬‬
‫‪ - P50720‬תקן זהה לתקן האמריקאי פרט לכך שהוא משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪( i501080‬לעתים מכונה גם ‪ - )i251080‬גם הוא תקן זהה לאמריקאי אך משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪16‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫‪HD READY‬‬
‫לגבי רזולוציה‪ ,‬המסך חייב לתמוך בלפחות ‪ 720‬שורות עבור מצב ‪.16:9‬‬
‫התנאים‪:‬‬
‫‪ .1‬כל סוג מסך או אלמנט תצוגה אשר יש לו ‪ 720‬שורות פיזיות (דיסקרטיות) במצב יחס רחב‪.‬‬
‫‪ .2‬על המסך לתמוך בכניסות ‪ HDTV‬דרך הכניסות הבאות‪:‬‬
‫‪ YPBPR‬אנלוגי‬
‫‪ DVI‬או ‪HDMI‬‬
‫‪ .3‬בכל הכניסות הללו‪ ,‬המסך חייב לתמוך בתקנים הבאים‪:‬‬
‫‪ 1280‬על ‪ 720‬פרוגרסיבי ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ 1920‬על ‪ 1080‬שזור ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ .4‬על חיבורי ה‪ DVI-‬וה‪ HDMI-‬לתמוך בהצפנת ‪.HDCP‬‬
‫‪17‬‬

18

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫הגדרה‪ :‬שני גלים נושאים‪ ,‬באותו התדר נמצאים ב‪ 90 -‬מעלות האחד ביחס לשני‬
‫(ניצבים)‪ .‬ניתן לראות זאת כשווה ערך‪ ,‬לגל נושא יחיד המאופנן מופע ואמפליטודה‪.‬‬

‫תמונת ווקטור‪-‬סקופ של אפנון‬
‫מידע הצבע במשדרי טלוויזיה‬

‫‪19‬‬

‫ אפנון ניצב‬QAM - Quadrature Amplitude Modulation
‫ כל סימבול‬16QAM -‫דוגמה ל‬
‫ ביטים‬4 ‫מיצג‬
I - In phase

Q – Quadrature

‫בתקשורת ספרתית נהוג לעבוד‬
QAM16 64 128 256 -‫ב‬

20

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫דוגמאות ל – ‪ 8QAM‬במבנה מעגלי ומלבני‬
‫הבחירה למבנה הרצוי נקבע על ידי השיקולים‪:‬‬
‫‪ .1‬ההספק הממוצע המשודר‬
‫‪ .2‬מורכבות מעגלי השידור והקליטה‬
‫‪ .3‬חסינות לרעש‬
‫‪BER (Bit Error Rate) .4‬‬
‫‪ .5‬התאבכות בין גלי הנושא השונים‪.‬‬

‫‪21‬‬

22

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫)‪ Orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM‬זהה עקרונית ל‪-‬‬
‫)‪ Coded OFDM (COFDM‬ול‪.Discrete multi-tone modulation (DMT) -‬‬
‫בכל המקרים מדובר על ריבוב בחלוקת תדר ‪frequency-division multiplexing‬‬
‫)‪ .(FDM‬מספר רב של תדרי תת נושא ניצבים‪ ,‬הקרובים זה לזה‪ ,‬נושאים את‬
‫המידע‪ .‬המידע מחולק למספר ערוצים מקבילים‪ ,‬כאשר כל ערוץ מאופנן על תדר‬
‫תת‪-‬נושא אחר‪.‬‬
‫האפנון יכול להיות כל אפנון שכיח כמו ‪ QAM‬או ‪ .PSK‬המידע המאופנן נשלח‬
‫בקצב נמוך אך בגלל המספר הרב של התתי‪-‬נושא זה שווה ערך לשידור‬
‫קונבנציונלי של אפנון נושא אחד באותו רוחב פס ובמהירות העברת מידע גבוהה‪.‬‬

‫‪23‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫מרווח ביטחון (שומר מרווח) ‪Guard interval‬‬
‫מטרת מרווח הביטחון הוא לשפר את חסינות ההשהיה בהתפשטות הגלים‪ ,‬הדהוד והחזרים‬
‫מגופים שונים כמו הר או בית‪ .‬נתונים ספרתיים מאוד רגישים לתופעות אלו ‪.‬‬
‫ב‪ COFDM -‬בתחילת כל סימבול קיים "מרווח ביטחון"‪ .‬כל עוד ה"הד" נופל בתחום מרווח זה‪.‬‬
‫הוא לא יהיה מושפע ביכולת המקלט לפענח את המידע הרצוי משום שהמידע יופיע אחרי זמן‬
‫"מרווח הביטחון"‬
‫ככול שמרווח הביטחון יהיה גדול יותר ניתן יהיה לטפל במרחק הדהוד גדול יותר‪ .‬אבל הגדלת‬
‫המרווח מוריד את נצילות ערוץ השידור‪ .‬לדוגמה בשידור ‪ DVB-T‬ארבע מרווחי ביטחון‬
‫שימושיים (ניתנים כשבר מזמן המחזור של הסימבול) ‪1/32 ; 1/16 ; 1/8 ; 1/4‬‬
‫‪ 1/32‬נותן הגנה מזערית אבל העברת מידע מהירה ביותר‪ 1/4 .‬מאפשר הגנה טובה ביותר‬
‫אבל נצילות ערוץ שידור נמוכה‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫דוגמה‪:‬‬
‫אם נשדר מיליון סימבולים לשנייה על ערוץ תקשורת באפנון של נושא בודד אזי זמן שידור‬
‫סימבול יהיה מיקרו‪-‬שנייה‪ .‬במצב זה נצטרך להתמודד עם סנכרון בתדר גבוה ועם התאבכויות‬
‫ממסלולים שונים )‪.(multipath interference‬‬
‫אם אותם מיליון סימבולים לשנייה יחולקו לאלף תת‪-‬ערוצים אז זמן המחזור של כל סימבול יכול‬
‫להיות ארוך פי ‪ 1000‬ז"א מילישנייה אחת (במקום מיקרו‪-‬שנייה)‪ .‬אם נוסיף "מרווח ביטחון"‬
‫בערך של ‪ 1/8‬סימבול אשר יוכנס בתחילת שידור של כל סימבול‪ ,‬אזי נוכל להתגבר על בעיית‬
‫ההתאבכות‪ .‬זמן "מרווח הביטחון" יהיה ‪ 125‬מיקרו‪-‬שניות שמייצג הפרש מרבי של ‪37.5‬‬
‫קילומטר בין אות ישיר לאות מוחזר כהד מגוף כלשהו‪.‬‬

‫‪25‬‬

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Example of applications
Cable
ADSL and VDSL broadband access via POTS copper wiring.
Power line communication (PLC).
Multimedia over Coax Alliance (MoCA) home networking.
ITU-T G.hn, a standard which provides high-speed local area networking over existing home wiring (power lines,
phone lines and coaxial cables)
Wireless
The wireless LAN radio interfaces IEEE 802.11a, g, n and HIPERLAN/2.
The digital radio systems DAB/EUREKA 147, DAB+, Digital Radio Mondiale, HD Radio, T-DMB and ISDBTSB.
The terrestrial digital TV system DVB-T.
The terrestrial mobile TV systems DVB-H, T-DMB, ISDB-T and MediaFLO forward link.
The cellular communication systems Flash-OFDM
The mobile broadband 3GPP Long Term Evolution air interface named High Speed OFDM Packet Access
(HSOPA)
The Wireless MAN / Fixed broadband wireless access (BWA) standard IEEE 802.16 (or WiMAX).
The Mobile Broadband Wireless Access (MBWA) standards IEEE 802.20, IEEE 802.16e (Mobile WiMAX) and
WiBro.
The wireless Personal Area Network (PAN) Ultra wideband (UWB) IEEE 802.15.3a implementation suggested by
WiMedia Alliance.
26

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Transmitter
An OFDM carrier signal is the sum of a number of orthogonal sub-carriers, with baseband data on each sub-carrier
being independently modulated commonly using some type of quadrature amplitude modulation (QAM) or phaseshift keying (PSK). This composite baseband signal is typically used to modulate a main RF carrier.

s[n] is a serial stream of binary digits. By inverse multiplexing, these are first demultiplexed into N parallel
streams, and each one mapped to a (possibly complex) symbol stream using some modulation constellation
(QAM, PSK, etc.). Note that the constellations may be different, so some streams may carry a higher bit-rate than
others.
An inverse FFT is computed on each set of symbols, giving a set of complex time-domain samples. These
samples are then quadrature-mixed to passband in the standard way. The real and imaginary components are first
converted to the analogue domain using digital-to-analogue converters (DACs); the analogue signals are then
used to modulate cosine and sine waves at the carrier frequency, fc, respectively. These signals are then summed
to give the transmission signal, s(t).
27

28

‫)‪DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial‬‬
‫‪ DVB-T‬הינו תקן שתוקן על ידי איגוד ‪ DVB‬לשידורי טלוויזיה‬
‫קרקעיים‪ .‬השידורים הראשוניים נערכו בבריטניה בשנת ‪.1997‬‬
‫המערכת משדרת אות ספרתי מכווץ של שמע‪ ,‬וידאו ונתונים‬
‫נוספים בשיטת ‪ MPEG‬ובשימוש באפנון ‪.COFDM‬‬
‫תכונות בסיסיות‪:‬‬
‫‪ .1‬שלש אפשרויות לאפנון )‪(QPSK, 16QAM, 64QAM‬‬
‫‪ FEC (forward error correction) .2‬חמש אפשרויות לתיקון שגיאות המבוססות על קידוד‬
‫קונבולוציה וקידוד רייד סולומון ביחסים של ‪ 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8‬בהתאם לדרישות‬
‫המערכת‪.‬‬
‫‪ .3‬ארבע אפשרויות למרווחי ביטחון ‪.1/4 1/8 1/16 1/32‬‬
‫‪ .4‬רוחב פס של ערוץ שידור ‪ 7 ,6‬או ‪8MHz‬‬
‫‪ .5‬תדר תמונות ‪ 50‬או ‪ 60‬הרץ‪.‬‬

‫‪29‬‬

DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial)

30

31

32

:‫הסבר‬
Video – SD – MPEG – 4 PART 10 H.264
SD-Standard Definition

Audio .HE .AAC + V2 & Dolby Pulse
HE-High Efficincy
AAC-Advanced Audio Coding ‫סוג של קודק‬
Pulse -- Plus

MPEG 2 – TS
TS – Transport Stream

‫ מבוסס על‬Dolby Digital Plus
‫ שמאפשר‬AC-3 ‫מערכת קודקים של‬
‫ ותומך‬6.144 Mbit/s ‫שידור בקצב עד‬
‫ הוא אינו‬.13.1 ‫במספר ערוצים עד‬
.AC-3 ‫תואם אחורנית עם‬
‫ הוא פורמט לשידור תקן‬MPEG-2TS
‫) אשר מרובב עם‬4 ‫או‬1,2( MPEG
‫ שימושי כמידע זורם‬.‫מידע נוסף‬
‫ רשתות כולל‬,‫בטלוויזיה ספרתית‬
.‫אינטרנט‬

Three (3) SFN Network ‫סוג של טופולוגית המשדרים‬
SFN - Single Frequency Networks
33

34

:‫הסבר‬
EIT – based EPG & 7 day EPG
EIT – Event Information Table
EPG – Electronic Program Guide
HDMI – 1.3 output
HDMI - High-Definition Multimedia Interface

S/PDIF - Sony/Philips Digital Interconnect Format (more commonly

known as Sony Philips Digital InterFace)
‫ דרך מוליך אופטי או כבל‬,‫ מגדיר את השכבה הפיזית של חיבור מידע שמע בין התקנים שונים‬S/PDIF
.‫ עם שינויים קלים ודרישות זולות יותר מבחינת החומרה‬AES/EBU ‫ תקן זה מבוסס על תקן‬.‫קואקסילי‬
35

‫הסבר‪:‬‬
‫‪S/PDIF - more commonly known as Sony Philips Digital InterFace‬‬

‫‪BMC-biphase mark code‬‬

‫בתקן זה נעשה שימוש בקוד דו‪-‬מופעי )‪ (biphase‬המקודד מידע זורם בינארי‪ .‬כל ביט של‬
‫המידע הראשוני מייצג שתי רמות אשר יחד מייצגות ביט בודד‪ .‬כל כל רמה לוגית "‪ "1‬במבוא‬
‫מיוצגת על ידי שני ביטים שונים ‪ 10‬או ‪ .01‬כניסה לוגית ‪ 0‬מיוצגת על ידי שני ביטים זהים ‪00‬‬
‫או ‪ 11‬במוצא‪.‬‬
‫‪36‬‬

37

38

‫דוגמה – ממיר ‪APEX‬‬
‫תכונות‪:‬‬
‫• תומך ‪EPG‬‬
‫• רשימת ערוצים ועריכת תוכניות‬
‫• בקרת הורים‬
‫• טיימר לתחילת תוכנית‬
‫• בחירת שפת הכתוביות‬
‫• השהיית תיאום שפתיים (במילישניות)‬
‫• הגדרת מדיית ה‪(MP3, JPEG….) USB -‬‬
‫• קביעת זמני הקלטה על מדיית ה‪USB -‬‬
‫• ועוד‪.....‬‬

‫‪39‬‬

APEX ‫ממיר‬

40

APEX ‫ממיר‬

41

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪42‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪43‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪44‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪45‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪46‬‬

:‫הסבר‬
BER – Bit Error Rate
PV BER – Post VITARBI Bit Error Rate
NM – Noise Margin
MER – Modulation Error Rate
CSI – Channel Status Information
Cell – identify code of the transmitting operator
CFO – carrier Frequency offset
PWR index – signal level status
RU – Read Solomon Uncorrect, uncorrected errors.

47

‫סופ ללא פ סופית כי אין סוף ללימוד ולחומר‬

‫‪48‬‬

OFDM
)‫ שימוש בערוצי שידור אורתוגונליים שונים (בתדרי גל נושא‬
.‫להעברת המידע‬
LPF
cos( 2  f 1 t )

LPF
cos( 2  f 2 t )

cos( 2  f 2 t )

MULTIPLEX

DEMULTIPLEX

data

cos( 2  f 1 t )

data

LPF
cos( 2  f N t )

cos( 2  f N t )
49

‫תדרים אורתוגונליים‬
‫‪ ‬המשדר מקבל את המידע לשידור ומחלק את ערוץ השידור למספר‬
‫תדרים בלתי תלויים‪.‬‬

‫‪50‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪2‬‬

‫‪51‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪3‬‬
‫‪ ‬כך לא ניתן לחסום את כל המידע שעובר ממשתמש אחד לשני‬

‫‪52‬‬

‫שידור וידאו כף יד דיגיטאלי והתמודדות‬
‫מול בעיות ייחודיות – בשתי השיטות‬
‫‪ DVB-T ‬שידור וידאו למטרות נייחות‬
‫‪ DVB-H ‬שידור וידאו למטרות ניידות (כף יד)‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬

‫‪53‬‬

‫יש צורך לחסוך באנרגיה‬
‫סנכרון מעבר בין תחנות שידור‬
‫שימוש בדחיסה חזקה ‪ H264‬ולא ב ‪mpeg- 2‬‬
‫אפקט דופלר‬

Multi Path ‫בעיית‬
P at h 2

B uilding
D i r ect P at h

P at h 3

M ob i l e
R ecep t i on

B ase St at i on

54

Guard Interval Tg -"‫"שמירת מרחק‬
Tg

OFDM symbol(1/f0)

Tg
Copy signal
 By adding the Guard Interval (GI) Period, Inter symbol

interference (ISI) can be avoided, while keeping orthogonality

Tg OFDM symbol (1/f0)
Direct
Delayed
Sampling Period
55

‫השהיה ותזוזת תדר ב ‪. OFDM‬ו‪CDMA -‬‬
‫‪OFDM ‬‬
‫‪ ‬בעיית ‪ Multi-path‬נפתרת ע"י ‪GI‬‬
‫‪ ‬רגיש לשינויי תדרים שמירה על הפרדת תדרים‬
‫‪CDMA ‬‬
‫‪ ‬כמעט ואין השפעה על הקודים ב ‪Multi-path‬‬
‫‪ ‬אפקט דופלר לא משפיע מאחר ואין לו תלות בתדר‬

‫‪56‬‬

‫מיזוג שיטות הקידוד‬
‫‪ ‬ניתן לשלב בין שתי השיטות וכך כל תדר בקידוד ה ‪OFDM‬‬
‫יוכפל בקוד ה‪CDMA-‬‬
‫‪Multi-carrier code division multiple access (MC- ‬‬
‫)‪CDMA‬‬

‫‪57‬‬

‫סיכום‬
‫‪ ‬הוצגו שיטות קידוד שונות לשידור‪ CDMA :‬ו‪OFDM‬‬
‫‪ ‬לכל שיטה יש את הייחודיות שלה אך ניתן עדיין לשלבם ביחד‬
‫במספר אפליקציות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמד יישום של השיטות לצורך העברת וידאו דיגיטלי למערכות‬
‫ניידות בשתי השיטות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמדה החסינות של שתי השיטות לתופעות ה ‪,Multi Path‬‬
‫ואפקט דופלר‬

References 1
Faria, G.; Henriksson, J.A.; Stare, E.; Talmola, P., "DVB-H:
Digital Broadcast Services to Handheld Devices,"
Proceedings of the IEEE , vol.94, no.1, pp.194-209, Jan.
2006
2. Fire Tom Wada Professor, Information Engineering, Univ.
of the Ryukyus Chief Scientist at Magna Design Net, Inc
[email protected] http://www.ie.uryukyu.ac.jp/~wada/
1.

3. “Ofdm and cdma” Dr.S.Srikanth AU-KBC Research

Centre Anna University Chennai
59

References 2
4. http://en.wikipedia.org/wiki/Code_division_multipl

e_access
5. http://en.wikipedia.org/wiki/OFDM


Slide 38

‫שדורי טלוויזיה‬
‫ספרתיים קרקעיים‬

‫אינגר משה ‪4Z1PF‬‬
‫‪2009‬‬
‫ספטמבר‬
‫‪1‬‬

‫שדורי טלוויזיה ספרתיים קרקעיים – למה?‬
‫‪ ‬יציבות באיכות התמונה‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של הספקטרום יחסית לשידור האנלוגי (פי ‪ 4‬עד ‪)6‬‬
‫‪ ‬זול יותר יחסית לשידורי כבלים‪ ,‬שידורים אנלוגיים ושידורי לווינים‪.‬‬
‫‪ ‬פשוט וזול (ממיר ספרתי ואנטנה קטנה) לעומת קליטה מלווין‪.‬‬
‫‪ ‬יישומים חדשים אפשריים בשידורים הדיגיטלים בלבד‪:‬‬
‫‪ ‬אינטראקטיביות‬
‫‪HDTV ‬‬
‫‪ ‬טלוויזיה ניידת‬
‫‪ ‬לוח שידורים אלקטרוני‬

‫‪2‬‬

‫רשתות של תדר בודד‬
‫‪ ‬שידורי טלוויזיה ספרתיים עושים שימוש בשיטת ‪ COFDM‬שמאפשרת עבודה של רשת‬
‫משדרים על תדר בודד‪.‬‬
‫‪ ‬תדר בודד עבור כל המשדרים שמאפשרים כיסוי שטח גדול‪.‬‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של תדרי שידור – שימוש בתדרים חוזרים‬
‫‪ ‬מאפשר טופולוגיות רשת טובות יותר יחסית לשידור אנלוגי‪.‬‬
‫‪‬דרישות מ‪(Single Frequency Networks) SFN-‬‬
‫‪‬כל משדר חייב לשדר‬
‫‪‬על אותו התדר‬
‫‪‬באותו הזמן‬
‫‪‬באותו קצב שידור‬
‫‪ ‬כל המשדרים חייבים להיות מסונכרנים בתדר ובזמן (‪)GPS‬‬
‫‪ ‬בחירת זמן מרווח הביטחון יקבע את המרחק המרבי שבין שני משדרים‪.‬‬

‫‪3‬‬

‫מושגים‬
‫‪ ‬אות אנלוגי‬
‫‪ ‬אות ספרתי (דיגיטלי)‬
‫‪ ‬ביט ‪bite‬‬
‫‪ ‬בית ‪Byte‬‬
‫‪ ‬אות ספרתי מרובה רמות‬

‫‪4‬‬

Asynchronous Digital Subscriber Line

5

‫מה זה ‪? ADSL‬‬

‫( ‪.)Asynchronous Digital Subscriber Line‬‬

‫טכנולוגיית ‪ ADSL‬משתמשת ברוחב פס של ‪ 1.1MHz‬המחולק לשלושה נתחים באמצעות‬
‫מסננים‪ .‬הנתח האחד מ‪ 0KHz -‬עד ‪ ,4KHz‬משמש את ערוץ הטלפוניה‪ .‬הנתח השני מ‪-‬‬
‫‪ 20KHz‬עד ‪ 160KHz‬משמש עבור ה‪ upstream-‬והנתח הגדול ביותר –‪ 240 KHz‬עד‬
‫‪ ,1.1MHz‬משמש עבור ה‪.downstream -‬‬

‫‪6‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫על מנת לקבל ניחות מזערי ודיוק מרבי‪ ,‬ממוצע המתח על הקו צריך לשאוף לאפס וכך ניתן להשיג‬
‫את הקצב הנדרש‪ .‬כדי לעמוד בדרישות אלה‪ ,‬משתמשים בשיטת קידוד‬
‫‪ .)Quadrature Amplitude Modulation) QAM‬שיטה המקודדת קבוצות של שלוש סיביות‬
‫ומייצגת אותם בגל סינוס ברמת מתח ובתזוזת מופע‪.‬‬

‫‪7‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫האפנון השימושי הוא מסוג "ריבוי תדרים" ‪(Discrete Multiton) DMT‬‬
‫הערוץ היורד )‪ (downstream‬מחולק ל‪ 256 -‬תדרי נושא )‪ (tones‬כל אחד‬
‫ברוחב פס של ‪4KHz‬‬
‫הערוץ העולה )‪ (upstream‬מחולק ל‪ 32 -‬תת נושאים‪.‬‬
‫נושא ‪ 64‬מאופנן מידע קבוע המשמש לבקרת הרזולוציה של זמן הדגימה‬
‫במקלט‪.‬‬

‫‪8‬‬

9

Standard vs. High-definition
Standard vs. Highdefinition
Wondering what the difference
is between standard and high
definition? Standard definition
(SD) uses 625 lines of pixels
from top to bottom. High
definition (HD) uses up to 1125
lines. Not all of these lines are
visible on the screen, but
they're included as part of the
signal .

10

‫‪Standard vs. High-definition‬‬
‫)‪HDTV )high-definition television‬‬
‫)‪DTV )digital television‬‬

‫‪ DTV‬משודר בתחום ה‪ UHF -‬ברוחב פס של ‪ 8MHz‬כמו שידורי הטלוויזיה‬
‫האנלוגיים‪.‬‬
‫יתרונות ‪DTV‬‬
‫• תומך ברזולוציה גבוהה יותר‪.‬‬

‫• ניתן לשדר את התמונה בסריקה שלובה ‪ interlaced‬או סריקה מלאה‬
‫‪.progressive‬‬
‫• תחנת השידור יכולה לשדר על אותו ספקטרום מספר תוכניות שונות בו‪-‬‬
‫זמנית‪.‬‬
‫• ניתן להוסיף לשידור חומר אינטראקטיבי ו‪/‬או חומר אחר‪ ,‬כמו מידע‬
‫מהאינטרנט‪.‬‬
‫• תומך בשידורי ‪.HDTV‬‬
‫‪11‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫• קיימים ‪ 18‬תקנים לשידורי טלוויזיה דיגיטאלית‪.‬‬
‫• יחס ממדים ‪ 4:3‬באנלוגי‪ 16:9 ,‬בדיגיטלי‪.‬‬
‫• הרזולוציה הנמוכה ביותר היא כמו הרזולוציה של הטלוויזיה האנלוגית‬
‫‪ 576X720‬פיקסלים‪.‬‬
‫• הרזולוציה המרבית היא של ‪ 1080X1920 HDTV‬פיקסלים‪.‬‬
‫• מספר תמונות משודרות בשנייה מוגדרות על ידי האותיות "‪ "i‬עבור ‪interlaced‬‬
‫ו ‪ "p" -‬עבור ‪progressive‬‬

‫• ב – ‪ DTV‬מספר התמונות משתנה בין ‪ 60P‬ל‪20P -‬‬

‫‪12‬‬

‫‪HDTV‬‬

‫תקן ‪ "1080i" HDTV‬אומר שהרזולוציה היא ‪ 1080X1920‬פיקסלים‪ ,‬סריקה‬
‫שלובה‪ 60 ,‬תמונות בשנייה‪.‬‬
‫הערה‪ :‬הטבלה מתאימה לתקן האמריקאי‬
‫‪13‬‬

‫‪.‬‬

‫תקנים‬
‫‪MPEG-2‬‬
‫‪ DTV‬מקודד את המידע ב – ‪ .MPEG-2‬מקודד שימושי ברוב מכשירי ה‪.DVD -‬‬
‫מקודד זה מקטין את נפח המידע ביחס של ‪ .55:1‬הוא מעלים חלק גדול מהמידע‬
‫שעין האדם לא יכולה להבחין‪.‬‬
‫בתקן זה משדרים את השוני בין תמונה לתמונה בבלוקים של ‪ 16X16‬פיקסלים‪.‬‬
‫‪.‬‬
‫‪H.264 / MPEG-4‬‬
‫‪ H.264‬הוא תקן מתקדם לדחיסת וידאו‪ .‬התקן זהה לחלק ‪ 10‬של התקן ‪MPEG-‬‬
‫‪4‬של ‪ ISO‬וידוע גם בשם "קידוד וידאו מתקדם" – ‪AVC‬‬
‫‪ H.264/AVC‬מאופיין על ידי מספר תכונות חדשות המאפשרות לו לדחוס וידאו‬
‫ביעילות רבה יותר מאשר מקודדים אחרים‪.‬‬
‫ביצוע "פיצוי תנועה על סמך בלוק בגודל משתנה" עם בלוקים בגדלים ‪16X16‬ועד‬
‫‪ 4X4‬המאפשר חלוקה מדויקת של אזורים נעים‪ .‬חלוקה רבה מדי לתת‪-‬בלוקים‬
‫עלולה להוביל לשליחת מידע מיותר‪ ,‬שכן המקודד נדרש לציין מספר גדול יותר של‬
‫בלוקים‪ ,‬ולכן מתמקדים מקודדי ‪ H.264‬בבעיית הבחירה של החלוקה‬
‫האופטימאלית של בלוק ‪.16X16‬‬
‫‪14‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫לכול תחנת שידור מוקצה ערוץ שידור אחד‪.‬‬
‫ניתן לחלק את הערוץ לתת‪-‬ערוצים ‪sub-channels‬‬

‫כל ערוץ יכול לשדר ‪19.39 Mbps‬של מידע דיגיטלי‪.‬‬
‫תחנת השידור יכולה לחלק תעבורה זו במספר אפשרויות‪ ,‬לדוגמה‪:‬‬
‫ערוץ אחד של ‪19.39 Mbps‬‬
‫ארבעה תת‪-‬ערוצים של ‪4.85 Mbps‬‬

‫ניתן לשדר תוכניות באיכות נמוכה כמו חדשות‪ ,‬אך לאחד את הערוצים לאיכות‬
‫גבוהה יותר עבור תוכנית טבע כלשהי‪.‬‬
‫נערכים ניסויים לשדר מידע דיגיטלי ב‪ .1- 2Mbps -‬מידע זה יכול לכלול דפי‬
‫אינטרנט או מידע דיגיטלי אחר‪.‬‬

‫‪15‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫הבסיס לתקני ‪ HDTV‬הוא של ‪. (Advanced Television Standards Committee) ATSC‬עבור‬
‫‪ HDTV‬קיימים שני פורמטים‪ P720 :‬ו‪.i1080 -‬‬
‫מדובר בתקנים אמריקאים אשר משודרים ב‪ 60Hz -‬ואשר שניהם רחבי מסך (כלומר ביחס מסך‬
‫‪.)16:9‬‬
‫‪ P720‬הוא תקן פרוגרסיבי (כלומר‪ ,‬משודרות שורות ברצף) אשר כולל ‪ 720‬שורות של ‪1280‬‬
‫פיקסלים בכל שורה‪.‬‬
‫‪ i1080‬הוא תקן ‪( INTERLACED‬כלומר‪ ,‬משדר את כל השורות הזוגיות ואחריהן את השורות האי‬
‫זוגיות וחוזר חלילה) אשר כולל ‪ 1080‬שורות של ‪ 1920‬פיקסלים בכל אחת‪.‬‬
‫התקנים הללו יועדו לשוק האמריקאי‪ ,‬ולכן הוגדרו ב‪ 60Hz-‬בלבד‪ .‬לאחר מספר שנים‪ ,‬אירופה‬
‫התעוררה והגדירה גם לעצמה כמה תקנים‪:‬‬
‫‪ P576 - PAL PROGRESSIVE‬אשר משודר במסך רחב או רגיל (‪)4:3‬‬
‫‪ - P50720‬תקן זהה לתקן האמריקאי פרט לכך שהוא משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪( i501080‬לעתים מכונה גם ‪ - )i251080‬גם הוא תקן זהה לאמריקאי אך משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪16‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫‪HD READY‬‬
‫לגבי רזולוציה‪ ,‬המסך חייב לתמוך בלפחות ‪ 720‬שורות עבור מצב ‪.16:9‬‬
‫התנאים‪:‬‬
‫‪ .1‬כל סוג מסך או אלמנט תצוגה אשר יש לו ‪ 720‬שורות פיזיות (דיסקרטיות) במצב יחס רחב‪.‬‬
‫‪ .2‬על המסך לתמוך בכניסות ‪ HDTV‬דרך הכניסות הבאות‪:‬‬
‫‪ YPBPR‬אנלוגי‬
‫‪ DVI‬או ‪HDMI‬‬
‫‪ .3‬בכל הכניסות הללו‪ ,‬המסך חייב לתמוך בתקנים הבאים‪:‬‬
‫‪ 1280‬על ‪ 720‬פרוגרסיבי ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ 1920‬על ‪ 1080‬שזור ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ .4‬על חיבורי ה‪ DVI-‬וה‪ HDMI-‬לתמוך בהצפנת ‪.HDCP‬‬
‫‪17‬‬

18

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫הגדרה‪ :‬שני גלים נושאים‪ ,‬באותו התדר נמצאים ב‪ 90 -‬מעלות האחד ביחס לשני‬
‫(ניצבים)‪ .‬ניתן לראות זאת כשווה ערך‪ ,‬לגל נושא יחיד המאופנן מופע ואמפליטודה‪.‬‬

‫תמונת ווקטור‪-‬סקופ של אפנון‬
‫מידע הצבע במשדרי טלוויזיה‬

‫‪19‬‬

‫ אפנון ניצב‬QAM - Quadrature Amplitude Modulation
‫ כל סימבול‬16QAM -‫דוגמה ל‬
‫ ביטים‬4 ‫מיצג‬
I - In phase

Q – Quadrature

‫בתקשורת ספרתית נהוג לעבוד‬
QAM16 64 128 256 -‫ב‬

20

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫דוגמאות ל – ‪ 8QAM‬במבנה מעגלי ומלבני‬
‫הבחירה למבנה הרצוי נקבע על ידי השיקולים‪:‬‬
‫‪ .1‬ההספק הממוצע המשודר‬
‫‪ .2‬מורכבות מעגלי השידור והקליטה‬
‫‪ .3‬חסינות לרעש‬
‫‪BER (Bit Error Rate) .4‬‬
‫‪ .5‬התאבכות בין גלי הנושא השונים‪.‬‬

‫‪21‬‬

22

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫)‪ Orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM‬זהה עקרונית ל‪-‬‬
‫)‪ Coded OFDM (COFDM‬ול‪.Discrete multi-tone modulation (DMT) -‬‬
‫בכל המקרים מדובר על ריבוב בחלוקת תדר ‪frequency-division multiplexing‬‬
‫)‪ .(FDM‬מספר רב של תדרי תת נושא ניצבים‪ ,‬הקרובים זה לזה‪ ,‬נושאים את‬
‫המידע‪ .‬המידע מחולק למספר ערוצים מקבילים‪ ,‬כאשר כל ערוץ מאופנן על תדר‬
‫תת‪-‬נושא אחר‪.‬‬
‫האפנון יכול להיות כל אפנון שכיח כמו ‪ QAM‬או ‪ .PSK‬המידע המאופנן נשלח‬
‫בקצב נמוך אך בגלל המספר הרב של התתי‪-‬נושא זה שווה ערך לשידור‬
‫קונבנציונלי של אפנון נושא אחד באותו רוחב פס ובמהירות העברת מידע גבוהה‪.‬‬

‫‪23‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫מרווח ביטחון (שומר מרווח) ‪Guard interval‬‬
‫מטרת מרווח הביטחון הוא לשפר את חסינות ההשהיה בהתפשטות הגלים‪ ,‬הדהוד והחזרים‬
‫מגופים שונים כמו הר או בית‪ .‬נתונים ספרתיים מאוד רגישים לתופעות אלו ‪.‬‬
‫ב‪ COFDM -‬בתחילת כל סימבול קיים "מרווח ביטחון"‪ .‬כל עוד ה"הד" נופל בתחום מרווח זה‪.‬‬
‫הוא לא יהיה מושפע ביכולת המקלט לפענח את המידע הרצוי משום שהמידע יופיע אחרי זמן‬
‫"מרווח הביטחון"‬
‫ככול שמרווח הביטחון יהיה גדול יותר ניתן יהיה לטפל במרחק הדהוד גדול יותר‪ .‬אבל הגדלת‬
‫המרווח מוריד את נצילות ערוץ השידור‪ .‬לדוגמה בשידור ‪ DVB-T‬ארבע מרווחי ביטחון‬
‫שימושיים (ניתנים כשבר מזמן המחזור של הסימבול) ‪1/32 ; 1/16 ; 1/8 ; 1/4‬‬
‫‪ 1/32‬נותן הגנה מזערית אבל העברת מידע מהירה ביותר‪ 1/4 .‬מאפשר הגנה טובה ביותר‬
‫אבל נצילות ערוץ שידור נמוכה‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫דוגמה‪:‬‬
‫אם נשדר מיליון סימבולים לשנייה על ערוץ תקשורת באפנון של נושא בודד אזי זמן שידור‬
‫סימבול יהיה מיקרו‪-‬שנייה‪ .‬במצב זה נצטרך להתמודד עם סנכרון בתדר גבוה ועם התאבכויות‬
‫ממסלולים שונים )‪.(multipath interference‬‬
‫אם אותם מיליון סימבולים לשנייה יחולקו לאלף תת‪-‬ערוצים אז זמן המחזור של כל סימבול יכול‬
‫להיות ארוך פי ‪ 1000‬ז"א מילישנייה אחת (במקום מיקרו‪-‬שנייה)‪ .‬אם נוסיף "מרווח ביטחון"‬
‫בערך של ‪ 1/8‬סימבול אשר יוכנס בתחילת שידור של כל סימבול‪ ,‬אזי נוכל להתגבר על בעיית‬
‫ההתאבכות‪ .‬זמן "מרווח הביטחון" יהיה ‪ 125‬מיקרו‪-‬שניות שמייצג הפרש מרבי של ‪37.5‬‬
‫קילומטר בין אות ישיר לאות מוחזר כהד מגוף כלשהו‪.‬‬

‫‪25‬‬

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Example of applications
Cable
ADSL and VDSL broadband access via POTS copper wiring.
Power line communication (PLC).
Multimedia over Coax Alliance (MoCA) home networking.
ITU-T G.hn, a standard which provides high-speed local area networking over existing home wiring (power lines,
phone lines and coaxial cables)
Wireless
The wireless LAN radio interfaces IEEE 802.11a, g, n and HIPERLAN/2.
The digital radio systems DAB/EUREKA 147, DAB+, Digital Radio Mondiale, HD Radio, T-DMB and ISDBTSB.
The terrestrial digital TV system DVB-T.
The terrestrial mobile TV systems DVB-H, T-DMB, ISDB-T and MediaFLO forward link.
The cellular communication systems Flash-OFDM
The mobile broadband 3GPP Long Term Evolution air interface named High Speed OFDM Packet Access
(HSOPA)
The Wireless MAN / Fixed broadband wireless access (BWA) standard IEEE 802.16 (or WiMAX).
The Mobile Broadband Wireless Access (MBWA) standards IEEE 802.20, IEEE 802.16e (Mobile WiMAX) and
WiBro.
The wireless Personal Area Network (PAN) Ultra wideband (UWB) IEEE 802.15.3a implementation suggested by
WiMedia Alliance.
26

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Transmitter
An OFDM carrier signal is the sum of a number of orthogonal sub-carriers, with baseband data on each sub-carrier
being independently modulated commonly using some type of quadrature amplitude modulation (QAM) or phaseshift keying (PSK). This composite baseband signal is typically used to modulate a main RF carrier.

s[n] is a serial stream of binary digits. By inverse multiplexing, these are first demultiplexed into N parallel
streams, and each one mapped to a (possibly complex) symbol stream using some modulation constellation
(QAM, PSK, etc.). Note that the constellations may be different, so some streams may carry a higher bit-rate than
others.
An inverse FFT is computed on each set of symbols, giving a set of complex time-domain samples. These
samples are then quadrature-mixed to passband in the standard way. The real and imaginary components are first
converted to the analogue domain using digital-to-analogue converters (DACs); the analogue signals are then
used to modulate cosine and sine waves at the carrier frequency, fc, respectively. These signals are then summed
to give the transmission signal, s(t).
27

28

‫)‪DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial‬‬
‫‪ DVB-T‬הינו תקן שתוקן על ידי איגוד ‪ DVB‬לשידורי טלוויזיה‬
‫קרקעיים‪ .‬השידורים הראשוניים נערכו בבריטניה בשנת ‪.1997‬‬
‫המערכת משדרת אות ספרתי מכווץ של שמע‪ ,‬וידאו ונתונים‬
‫נוספים בשיטת ‪ MPEG‬ובשימוש באפנון ‪.COFDM‬‬
‫תכונות בסיסיות‪:‬‬
‫‪ .1‬שלש אפשרויות לאפנון )‪(QPSK, 16QAM, 64QAM‬‬
‫‪ FEC (forward error correction) .2‬חמש אפשרויות לתיקון שגיאות המבוססות על קידוד‬
‫קונבולוציה וקידוד רייד סולומון ביחסים של ‪ 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8‬בהתאם לדרישות‬
‫המערכת‪.‬‬
‫‪ .3‬ארבע אפשרויות למרווחי ביטחון ‪.1/4 1/8 1/16 1/32‬‬
‫‪ .4‬רוחב פס של ערוץ שידור ‪ 7 ,6‬או ‪8MHz‬‬
‫‪ .5‬תדר תמונות ‪ 50‬או ‪ 60‬הרץ‪.‬‬

‫‪29‬‬

DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial)

30

31

32

:‫הסבר‬
Video – SD – MPEG – 4 PART 10 H.264
SD-Standard Definition

Audio .HE .AAC + V2 & Dolby Pulse
HE-High Efficincy
AAC-Advanced Audio Coding ‫סוג של קודק‬
Pulse -- Plus

MPEG 2 – TS
TS – Transport Stream

‫ מבוסס על‬Dolby Digital Plus
‫ שמאפשר‬AC-3 ‫מערכת קודקים של‬
‫ ותומך‬6.144 Mbit/s ‫שידור בקצב עד‬
‫ הוא אינו‬.13.1 ‫במספר ערוצים עד‬
.AC-3 ‫תואם אחורנית עם‬
‫ הוא פורמט לשידור תקן‬MPEG-2TS
‫) אשר מרובב עם‬4 ‫או‬1,2( MPEG
‫ שימושי כמידע זורם‬.‫מידע נוסף‬
‫ רשתות כולל‬,‫בטלוויזיה ספרתית‬
.‫אינטרנט‬

Three (3) SFN Network ‫סוג של טופולוגית המשדרים‬
SFN - Single Frequency Networks
33

34

:‫הסבר‬
EIT – based EPG & 7 day EPG
EIT – Event Information Table
EPG – Electronic Program Guide
HDMI – 1.3 output
HDMI - High-Definition Multimedia Interface

S/PDIF - Sony/Philips Digital Interconnect Format (more commonly

known as Sony Philips Digital InterFace)
‫ דרך מוליך אופטי או כבל‬,‫ מגדיר את השכבה הפיזית של חיבור מידע שמע בין התקנים שונים‬S/PDIF
.‫ עם שינויים קלים ודרישות זולות יותר מבחינת החומרה‬AES/EBU ‫ תקן זה מבוסס על תקן‬.‫קואקסילי‬
35

‫הסבר‪:‬‬
‫‪S/PDIF - more commonly known as Sony Philips Digital InterFace‬‬

‫‪BMC-biphase mark code‬‬

‫בתקן זה נעשה שימוש בקוד דו‪-‬מופעי )‪ (biphase‬המקודד מידע זורם בינארי‪ .‬כל ביט של‬
‫המידע הראשוני מייצג שתי רמות אשר יחד מייצגות ביט בודד‪ .‬כל כל רמה לוגית "‪ "1‬במבוא‬
‫מיוצגת על ידי שני ביטים שונים ‪ 10‬או ‪ .01‬כניסה לוגית ‪ 0‬מיוצגת על ידי שני ביטים זהים ‪00‬‬
‫או ‪ 11‬במוצא‪.‬‬
‫‪36‬‬

37

38

‫דוגמה – ממיר ‪APEX‬‬
‫תכונות‪:‬‬
‫• תומך ‪EPG‬‬
‫• רשימת ערוצים ועריכת תוכניות‬
‫• בקרת הורים‬
‫• טיימר לתחילת תוכנית‬
‫• בחירת שפת הכתוביות‬
‫• השהיית תיאום שפתיים (במילישניות)‬
‫• הגדרת מדיית ה‪(MP3, JPEG….) USB -‬‬
‫• קביעת זמני הקלטה על מדיית ה‪USB -‬‬
‫• ועוד‪.....‬‬

‫‪39‬‬

APEX ‫ממיר‬

40

APEX ‫ממיר‬

41

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪42‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪43‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪44‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪45‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪46‬‬

:‫הסבר‬
BER – Bit Error Rate
PV BER – Post VITARBI Bit Error Rate
NM – Noise Margin
MER – Modulation Error Rate
CSI – Channel Status Information
Cell – identify code of the transmitting operator
CFO – carrier Frequency offset
PWR index – signal level status
RU – Read Solomon Uncorrect, uncorrected errors.

47

‫סופ ללא פ סופית כי אין סוף ללימוד ולחומר‬

‫‪48‬‬

OFDM
)‫ שימוש בערוצי שידור אורתוגונליים שונים (בתדרי גל נושא‬
.‫להעברת המידע‬
LPF
cos( 2  f 1 t )

LPF
cos( 2  f 2 t )

cos( 2  f 2 t )

MULTIPLEX

DEMULTIPLEX

data

cos( 2  f 1 t )

data

LPF
cos( 2  f N t )

cos( 2  f N t )
49

‫תדרים אורתוגונליים‬
‫‪ ‬המשדר מקבל את המידע לשידור ומחלק את ערוץ השידור למספר‬
‫תדרים בלתי תלויים‪.‬‬

‫‪50‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪2‬‬

‫‪51‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪3‬‬
‫‪ ‬כך לא ניתן לחסום את כל המידע שעובר ממשתמש אחד לשני‬

‫‪52‬‬

‫שידור וידאו כף יד דיגיטאלי והתמודדות‬
‫מול בעיות ייחודיות – בשתי השיטות‬
‫‪ DVB-T ‬שידור וידאו למטרות נייחות‬
‫‪ DVB-H ‬שידור וידאו למטרות ניידות (כף יד)‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬

‫‪53‬‬

‫יש צורך לחסוך באנרגיה‬
‫סנכרון מעבר בין תחנות שידור‬
‫שימוש בדחיסה חזקה ‪ H264‬ולא ב ‪mpeg- 2‬‬
‫אפקט דופלר‬

Multi Path ‫בעיית‬
P at h 2

B uilding
D i r ect P at h

P at h 3

M ob i l e
R ecep t i on

B ase St at i on

54

Guard Interval Tg -"‫"שמירת מרחק‬
Tg

OFDM symbol(1/f0)

Tg
Copy signal
 By adding the Guard Interval (GI) Period, Inter symbol

interference (ISI) can be avoided, while keeping orthogonality

Tg OFDM symbol (1/f0)
Direct
Delayed
Sampling Period
55

‫השהיה ותזוזת תדר ב ‪. OFDM‬ו‪CDMA -‬‬
‫‪OFDM ‬‬
‫‪ ‬בעיית ‪ Multi-path‬נפתרת ע"י ‪GI‬‬
‫‪ ‬רגיש לשינויי תדרים שמירה על הפרדת תדרים‬
‫‪CDMA ‬‬
‫‪ ‬כמעט ואין השפעה על הקודים ב ‪Multi-path‬‬
‫‪ ‬אפקט דופלר לא משפיע מאחר ואין לו תלות בתדר‬

‫‪56‬‬

‫מיזוג שיטות הקידוד‬
‫‪ ‬ניתן לשלב בין שתי השיטות וכך כל תדר בקידוד ה ‪OFDM‬‬
‫יוכפל בקוד ה‪CDMA-‬‬
‫‪Multi-carrier code division multiple access (MC- ‬‬
‫)‪CDMA‬‬

‫‪57‬‬

‫סיכום‬
‫‪ ‬הוצגו שיטות קידוד שונות לשידור‪ CDMA :‬ו‪OFDM‬‬
‫‪ ‬לכל שיטה יש את הייחודיות שלה אך ניתן עדיין לשלבם ביחד‬
‫במספר אפליקציות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמד יישום של השיטות לצורך העברת וידאו דיגיטלי למערכות‬
‫ניידות בשתי השיטות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמדה החסינות של שתי השיטות לתופעות ה ‪,Multi Path‬‬
‫ואפקט דופלר‬

References 1
Faria, G.; Henriksson, J.A.; Stare, E.; Talmola, P., "DVB-H:
Digital Broadcast Services to Handheld Devices,"
Proceedings of the IEEE , vol.94, no.1, pp.194-209, Jan.
2006
2. Fire Tom Wada Professor, Information Engineering, Univ.
of the Ryukyus Chief Scientist at Magna Design Net, Inc
[email protected] http://www.ie.uryukyu.ac.jp/~wada/
1.

3. “Ofdm and cdma” Dr.S.Srikanth AU-KBC Research

Centre Anna University Chennai
59

References 2
4. http://en.wikipedia.org/wiki/Code_division_multipl

e_access
5. http://en.wikipedia.org/wiki/OFDM


Slide 39

‫שדורי טלוויזיה‬
‫ספרתיים קרקעיים‬

‫אינגר משה ‪4Z1PF‬‬
‫‪2009‬‬
‫ספטמבר‬
‫‪1‬‬

‫שדורי טלוויזיה ספרתיים קרקעיים – למה?‬
‫‪ ‬יציבות באיכות התמונה‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של הספקטרום יחסית לשידור האנלוגי (פי ‪ 4‬עד ‪)6‬‬
‫‪ ‬זול יותר יחסית לשידורי כבלים‪ ,‬שידורים אנלוגיים ושידורי לווינים‪.‬‬
‫‪ ‬פשוט וזול (ממיר ספרתי ואנטנה קטנה) לעומת קליטה מלווין‪.‬‬
‫‪ ‬יישומים חדשים אפשריים בשידורים הדיגיטלים בלבד‪:‬‬
‫‪ ‬אינטראקטיביות‬
‫‪HDTV ‬‬
‫‪ ‬טלוויזיה ניידת‬
‫‪ ‬לוח שידורים אלקטרוני‬

‫‪2‬‬

‫רשתות של תדר בודד‬
‫‪ ‬שידורי טלוויזיה ספרתיים עושים שימוש בשיטת ‪ COFDM‬שמאפשרת עבודה של רשת‬
‫משדרים על תדר בודד‪.‬‬
‫‪ ‬תדר בודד עבור כל המשדרים שמאפשרים כיסוי שטח גדול‪.‬‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של תדרי שידור – שימוש בתדרים חוזרים‬
‫‪ ‬מאפשר טופולוגיות רשת טובות יותר יחסית לשידור אנלוגי‪.‬‬
‫‪‬דרישות מ‪(Single Frequency Networks) SFN-‬‬
‫‪‬כל משדר חייב לשדר‬
‫‪‬על אותו התדר‬
‫‪‬באותו הזמן‬
‫‪‬באותו קצב שידור‬
‫‪ ‬כל המשדרים חייבים להיות מסונכרנים בתדר ובזמן (‪)GPS‬‬
‫‪ ‬בחירת זמן מרווח הביטחון יקבע את המרחק המרבי שבין שני משדרים‪.‬‬

‫‪3‬‬

‫מושגים‬
‫‪ ‬אות אנלוגי‬
‫‪ ‬אות ספרתי (דיגיטלי)‬
‫‪ ‬ביט ‪bite‬‬
‫‪ ‬בית ‪Byte‬‬
‫‪ ‬אות ספרתי מרובה רמות‬

‫‪4‬‬

Asynchronous Digital Subscriber Line

5

‫מה זה ‪? ADSL‬‬

‫( ‪.)Asynchronous Digital Subscriber Line‬‬

‫טכנולוגיית ‪ ADSL‬משתמשת ברוחב פס של ‪ 1.1MHz‬המחולק לשלושה נתחים באמצעות‬
‫מסננים‪ .‬הנתח האחד מ‪ 0KHz -‬עד ‪ ,4KHz‬משמש את ערוץ הטלפוניה‪ .‬הנתח השני מ‪-‬‬
‫‪ 20KHz‬עד ‪ 160KHz‬משמש עבור ה‪ upstream-‬והנתח הגדול ביותר –‪ 240 KHz‬עד‬
‫‪ ,1.1MHz‬משמש עבור ה‪.downstream -‬‬

‫‪6‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫על מנת לקבל ניחות מזערי ודיוק מרבי‪ ,‬ממוצע המתח על הקו צריך לשאוף לאפס וכך ניתן להשיג‬
‫את הקצב הנדרש‪ .‬כדי לעמוד בדרישות אלה‪ ,‬משתמשים בשיטת קידוד‬
‫‪ .)Quadrature Amplitude Modulation) QAM‬שיטה המקודדת קבוצות של שלוש סיביות‬
‫ומייצגת אותם בגל סינוס ברמת מתח ובתזוזת מופע‪.‬‬

‫‪7‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫האפנון השימושי הוא מסוג "ריבוי תדרים" ‪(Discrete Multiton) DMT‬‬
‫הערוץ היורד )‪ (downstream‬מחולק ל‪ 256 -‬תדרי נושא )‪ (tones‬כל אחד‬
‫ברוחב פס של ‪4KHz‬‬
‫הערוץ העולה )‪ (upstream‬מחולק ל‪ 32 -‬תת נושאים‪.‬‬
‫נושא ‪ 64‬מאופנן מידע קבוע המשמש לבקרת הרזולוציה של זמן הדגימה‬
‫במקלט‪.‬‬

‫‪8‬‬

9

Standard vs. High-definition
Standard vs. Highdefinition
Wondering what the difference
is between standard and high
definition? Standard definition
(SD) uses 625 lines of pixels
from top to bottom. High
definition (HD) uses up to 1125
lines. Not all of these lines are
visible on the screen, but
they're included as part of the
signal .

10

‫‪Standard vs. High-definition‬‬
‫)‪HDTV )high-definition television‬‬
‫)‪DTV )digital television‬‬

‫‪ DTV‬משודר בתחום ה‪ UHF -‬ברוחב פס של ‪ 8MHz‬כמו שידורי הטלוויזיה‬
‫האנלוגיים‪.‬‬
‫יתרונות ‪DTV‬‬
‫• תומך ברזולוציה גבוהה יותר‪.‬‬

‫• ניתן לשדר את התמונה בסריקה שלובה ‪ interlaced‬או סריקה מלאה‬
‫‪.progressive‬‬
‫• תחנת השידור יכולה לשדר על אותו ספקטרום מספר תוכניות שונות בו‪-‬‬
‫זמנית‪.‬‬
‫• ניתן להוסיף לשידור חומר אינטראקטיבי ו‪/‬או חומר אחר‪ ,‬כמו מידע‬
‫מהאינטרנט‪.‬‬
‫• תומך בשידורי ‪.HDTV‬‬
‫‪11‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫• קיימים ‪ 18‬תקנים לשידורי טלוויזיה דיגיטאלית‪.‬‬
‫• יחס ממדים ‪ 4:3‬באנלוגי‪ 16:9 ,‬בדיגיטלי‪.‬‬
‫• הרזולוציה הנמוכה ביותר היא כמו הרזולוציה של הטלוויזיה האנלוגית‬
‫‪ 576X720‬פיקסלים‪.‬‬
‫• הרזולוציה המרבית היא של ‪ 1080X1920 HDTV‬פיקסלים‪.‬‬
‫• מספר תמונות משודרות בשנייה מוגדרות על ידי האותיות "‪ "i‬עבור ‪interlaced‬‬
‫ו ‪ "p" -‬עבור ‪progressive‬‬

‫• ב – ‪ DTV‬מספר התמונות משתנה בין ‪ 60P‬ל‪20P -‬‬

‫‪12‬‬

‫‪HDTV‬‬

‫תקן ‪ "1080i" HDTV‬אומר שהרזולוציה היא ‪ 1080X1920‬פיקסלים‪ ,‬סריקה‬
‫שלובה‪ 60 ,‬תמונות בשנייה‪.‬‬
‫הערה‪ :‬הטבלה מתאימה לתקן האמריקאי‬
‫‪13‬‬

‫‪.‬‬

‫תקנים‬
‫‪MPEG-2‬‬
‫‪ DTV‬מקודד את המידע ב – ‪ .MPEG-2‬מקודד שימושי ברוב מכשירי ה‪.DVD -‬‬
‫מקודד זה מקטין את נפח המידע ביחס של ‪ .55:1‬הוא מעלים חלק גדול מהמידע‬
‫שעין האדם לא יכולה להבחין‪.‬‬
‫בתקן זה משדרים את השוני בין תמונה לתמונה בבלוקים של ‪ 16X16‬פיקסלים‪.‬‬
‫‪.‬‬
‫‪H.264 / MPEG-4‬‬
‫‪ H.264‬הוא תקן מתקדם לדחיסת וידאו‪ .‬התקן זהה לחלק ‪ 10‬של התקן ‪MPEG-‬‬
‫‪4‬של ‪ ISO‬וידוע גם בשם "קידוד וידאו מתקדם" – ‪AVC‬‬
‫‪ H.264/AVC‬מאופיין על ידי מספר תכונות חדשות המאפשרות לו לדחוס וידאו‬
‫ביעילות רבה יותר מאשר מקודדים אחרים‪.‬‬
‫ביצוע "פיצוי תנועה על סמך בלוק בגודל משתנה" עם בלוקים בגדלים ‪16X16‬ועד‬
‫‪ 4X4‬המאפשר חלוקה מדויקת של אזורים נעים‪ .‬חלוקה רבה מדי לתת‪-‬בלוקים‬
‫עלולה להוביל לשליחת מידע מיותר‪ ,‬שכן המקודד נדרש לציין מספר גדול יותר של‬
‫בלוקים‪ ,‬ולכן מתמקדים מקודדי ‪ H.264‬בבעיית הבחירה של החלוקה‬
‫האופטימאלית של בלוק ‪.16X16‬‬
‫‪14‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫לכול תחנת שידור מוקצה ערוץ שידור אחד‪.‬‬
‫ניתן לחלק את הערוץ לתת‪-‬ערוצים ‪sub-channels‬‬

‫כל ערוץ יכול לשדר ‪19.39 Mbps‬של מידע דיגיטלי‪.‬‬
‫תחנת השידור יכולה לחלק תעבורה זו במספר אפשרויות‪ ,‬לדוגמה‪:‬‬
‫ערוץ אחד של ‪19.39 Mbps‬‬
‫ארבעה תת‪-‬ערוצים של ‪4.85 Mbps‬‬

‫ניתן לשדר תוכניות באיכות נמוכה כמו חדשות‪ ,‬אך לאחד את הערוצים לאיכות‬
‫גבוהה יותר עבור תוכנית טבע כלשהי‪.‬‬
‫נערכים ניסויים לשדר מידע דיגיטלי ב‪ .1- 2Mbps -‬מידע זה יכול לכלול דפי‬
‫אינטרנט או מידע דיגיטלי אחר‪.‬‬

‫‪15‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫הבסיס לתקני ‪ HDTV‬הוא של ‪. (Advanced Television Standards Committee) ATSC‬עבור‬
‫‪ HDTV‬קיימים שני פורמטים‪ P720 :‬ו‪.i1080 -‬‬
‫מדובר בתקנים אמריקאים אשר משודרים ב‪ 60Hz -‬ואשר שניהם רחבי מסך (כלומר ביחס מסך‬
‫‪.)16:9‬‬
‫‪ P720‬הוא תקן פרוגרסיבי (כלומר‪ ,‬משודרות שורות ברצף) אשר כולל ‪ 720‬שורות של ‪1280‬‬
‫פיקסלים בכל שורה‪.‬‬
‫‪ i1080‬הוא תקן ‪( INTERLACED‬כלומר‪ ,‬משדר את כל השורות הזוגיות ואחריהן את השורות האי‬
‫זוגיות וחוזר חלילה) אשר כולל ‪ 1080‬שורות של ‪ 1920‬פיקסלים בכל אחת‪.‬‬
‫התקנים הללו יועדו לשוק האמריקאי‪ ,‬ולכן הוגדרו ב‪ 60Hz-‬בלבד‪ .‬לאחר מספר שנים‪ ,‬אירופה‬
‫התעוררה והגדירה גם לעצמה כמה תקנים‪:‬‬
‫‪ P576 - PAL PROGRESSIVE‬אשר משודר במסך רחב או רגיל (‪)4:3‬‬
‫‪ - P50720‬תקן זהה לתקן האמריקאי פרט לכך שהוא משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪( i501080‬לעתים מכונה גם ‪ - )i251080‬גם הוא תקן זהה לאמריקאי אך משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪16‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫‪HD READY‬‬
‫לגבי רזולוציה‪ ,‬המסך חייב לתמוך בלפחות ‪ 720‬שורות עבור מצב ‪.16:9‬‬
‫התנאים‪:‬‬
‫‪ .1‬כל סוג מסך או אלמנט תצוגה אשר יש לו ‪ 720‬שורות פיזיות (דיסקרטיות) במצב יחס רחב‪.‬‬
‫‪ .2‬על המסך לתמוך בכניסות ‪ HDTV‬דרך הכניסות הבאות‪:‬‬
‫‪ YPBPR‬אנלוגי‬
‫‪ DVI‬או ‪HDMI‬‬
‫‪ .3‬בכל הכניסות הללו‪ ,‬המסך חייב לתמוך בתקנים הבאים‪:‬‬
‫‪ 1280‬על ‪ 720‬פרוגרסיבי ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ 1920‬על ‪ 1080‬שזור ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ .4‬על חיבורי ה‪ DVI-‬וה‪ HDMI-‬לתמוך בהצפנת ‪.HDCP‬‬
‫‪17‬‬

18

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫הגדרה‪ :‬שני גלים נושאים‪ ,‬באותו התדר נמצאים ב‪ 90 -‬מעלות האחד ביחס לשני‬
‫(ניצבים)‪ .‬ניתן לראות זאת כשווה ערך‪ ,‬לגל נושא יחיד המאופנן מופע ואמפליטודה‪.‬‬

‫תמונת ווקטור‪-‬סקופ של אפנון‬
‫מידע הצבע במשדרי טלוויזיה‬

‫‪19‬‬

‫ אפנון ניצב‬QAM - Quadrature Amplitude Modulation
‫ כל סימבול‬16QAM -‫דוגמה ל‬
‫ ביטים‬4 ‫מיצג‬
I - In phase

Q – Quadrature

‫בתקשורת ספרתית נהוג לעבוד‬
QAM16 64 128 256 -‫ב‬

20

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫דוגמאות ל – ‪ 8QAM‬במבנה מעגלי ומלבני‬
‫הבחירה למבנה הרצוי נקבע על ידי השיקולים‪:‬‬
‫‪ .1‬ההספק הממוצע המשודר‬
‫‪ .2‬מורכבות מעגלי השידור והקליטה‬
‫‪ .3‬חסינות לרעש‬
‫‪BER (Bit Error Rate) .4‬‬
‫‪ .5‬התאבכות בין גלי הנושא השונים‪.‬‬

‫‪21‬‬

22

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫)‪ Orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM‬זהה עקרונית ל‪-‬‬
‫)‪ Coded OFDM (COFDM‬ול‪.Discrete multi-tone modulation (DMT) -‬‬
‫בכל המקרים מדובר על ריבוב בחלוקת תדר ‪frequency-division multiplexing‬‬
‫)‪ .(FDM‬מספר רב של תדרי תת נושא ניצבים‪ ,‬הקרובים זה לזה‪ ,‬נושאים את‬
‫המידע‪ .‬המידע מחולק למספר ערוצים מקבילים‪ ,‬כאשר כל ערוץ מאופנן על תדר‬
‫תת‪-‬נושא אחר‪.‬‬
‫האפנון יכול להיות כל אפנון שכיח כמו ‪ QAM‬או ‪ .PSK‬המידע המאופנן נשלח‬
‫בקצב נמוך אך בגלל המספר הרב של התתי‪-‬נושא זה שווה ערך לשידור‬
‫קונבנציונלי של אפנון נושא אחד באותו רוחב פס ובמהירות העברת מידע גבוהה‪.‬‬

‫‪23‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫מרווח ביטחון (שומר מרווח) ‪Guard interval‬‬
‫מטרת מרווח הביטחון הוא לשפר את חסינות ההשהיה בהתפשטות הגלים‪ ,‬הדהוד והחזרים‬
‫מגופים שונים כמו הר או בית‪ .‬נתונים ספרתיים מאוד רגישים לתופעות אלו ‪.‬‬
‫ב‪ COFDM -‬בתחילת כל סימבול קיים "מרווח ביטחון"‪ .‬כל עוד ה"הד" נופל בתחום מרווח זה‪.‬‬
‫הוא לא יהיה מושפע ביכולת המקלט לפענח את המידע הרצוי משום שהמידע יופיע אחרי זמן‬
‫"מרווח הביטחון"‬
‫ככול שמרווח הביטחון יהיה גדול יותר ניתן יהיה לטפל במרחק הדהוד גדול יותר‪ .‬אבל הגדלת‬
‫המרווח מוריד את נצילות ערוץ השידור‪ .‬לדוגמה בשידור ‪ DVB-T‬ארבע מרווחי ביטחון‬
‫שימושיים (ניתנים כשבר מזמן המחזור של הסימבול) ‪1/32 ; 1/16 ; 1/8 ; 1/4‬‬
‫‪ 1/32‬נותן הגנה מזערית אבל העברת מידע מהירה ביותר‪ 1/4 .‬מאפשר הגנה טובה ביותר‬
‫אבל נצילות ערוץ שידור נמוכה‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫דוגמה‪:‬‬
‫אם נשדר מיליון סימבולים לשנייה על ערוץ תקשורת באפנון של נושא בודד אזי זמן שידור‬
‫סימבול יהיה מיקרו‪-‬שנייה‪ .‬במצב זה נצטרך להתמודד עם סנכרון בתדר גבוה ועם התאבכויות‬
‫ממסלולים שונים )‪.(multipath interference‬‬
‫אם אותם מיליון סימבולים לשנייה יחולקו לאלף תת‪-‬ערוצים אז זמן המחזור של כל סימבול יכול‬
‫להיות ארוך פי ‪ 1000‬ז"א מילישנייה אחת (במקום מיקרו‪-‬שנייה)‪ .‬אם נוסיף "מרווח ביטחון"‬
‫בערך של ‪ 1/8‬סימבול אשר יוכנס בתחילת שידור של כל סימבול‪ ,‬אזי נוכל להתגבר על בעיית‬
‫ההתאבכות‪ .‬זמן "מרווח הביטחון" יהיה ‪ 125‬מיקרו‪-‬שניות שמייצג הפרש מרבי של ‪37.5‬‬
‫קילומטר בין אות ישיר לאות מוחזר כהד מגוף כלשהו‪.‬‬

‫‪25‬‬

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Example of applications
Cable
ADSL and VDSL broadband access via POTS copper wiring.
Power line communication (PLC).
Multimedia over Coax Alliance (MoCA) home networking.
ITU-T G.hn, a standard which provides high-speed local area networking over existing home wiring (power lines,
phone lines and coaxial cables)
Wireless
The wireless LAN radio interfaces IEEE 802.11a, g, n and HIPERLAN/2.
The digital radio systems DAB/EUREKA 147, DAB+, Digital Radio Mondiale, HD Radio, T-DMB and ISDBTSB.
The terrestrial digital TV system DVB-T.
The terrestrial mobile TV systems DVB-H, T-DMB, ISDB-T and MediaFLO forward link.
The cellular communication systems Flash-OFDM
The mobile broadband 3GPP Long Term Evolution air interface named High Speed OFDM Packet Access
(HSOPA)
The Wireless MAN / Fixed broadband wireless access (BWA) standard IEEE 802.16 (or WiMAX).
The Mobile Broadband Wireless Access (MBWA) standards IEEE 802.20, IEEE 802.16e (Mobile WiMAX) and
WiBro.
The wireless Personal Area Network (PAN) Ultra wideband (UWB) IEEE 802.15.3a implementation suggested by
WiMedia Alliance.
26

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Transmitter
An OFDM carrier signal is the sum of a number of orthogonal sub-carriers, with baseband data on each sub-carrier
being independently modulated commonly using some type of quadrature amplitude modulation (QAM) or phaseshift keying (PSK). This composite baseband signal is typically used to modulate a main RF carrier.

s[n] is a serial stream of binary digits. By inverse multiplexing, these are first demultiplexed into N parallel
streams, and each one mapped to a (possibly complex) symbol stream using some modulation constellation
(QAM, PSK, etc.). Note that the constellations may be different, so some streams may carry a higher bit-rate than
others.
An inverse FFT is computed on each set of symbols, giving a set of complex time-domain samples. These
samples are then quadrature-mixed to passband in the standard way. The real and imaginary components are first
converted to the analogue domain using digital-to-analogue converters (DACs); the analogue signals are then
used to modulate cosine and sine waves at the carrier frequency, fc, respectively. These signals are then summed
to give the transmission signal, s(t).
27

28

‫)‪DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial‬‬
‫‪ DVB-T‬הינו תקן שתוקן על ידי איגוד ‪ DVB‬לשידורי טלוויזיה‬
‫קרקעיים‪ .‬השידורים הראשוניים נערכו בבריטניה בשנת ‪.1997‬‬
‫המערכת משדרת אות ספרתי מכווץ של שמע‪ ,‬וידאו ונתונים‬
‫נוספים בשיטת ‪ MPEG‬ובשימוש באפנון ‪.COFDM‬‬
‫תכונות בסיסיות‪:‬‬
‫‪ .1‬שלש אפשרויות לאפנון )‪(QPSK, 16QAM, 64QAM‬‬
‫‪ FEC (forward error correction) .2‬חמש אפשרויות לתיקון שגיאות המבוססות על קידוד‬
‫קונבולוציה וקידוד רייד סולומון ביחסים של ‪ 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8‬בהתאם לדרישות‬
‫המערכת‪.‬‬
‫‪ .3‬ארבע אפשרויות למרווחי ביטחון ‪.1/4 1/8 1/16 1/32‬‬
‫‪ .4‬רוחב פס של ערוץ שידור ‪ 7 ,6‬או ‪8MHz‬‬
‫‪ .5‬תדר תמונות ‪ 50‬או ‪ 60‬הרץ‪.‬‬

‫‪29‬‬

DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial)

30

31

32

:‫הסבר‬
Video – SD – MPEG – 4 PART 10 H.264
SD-Standard Definition

Audio .HE .AAC + V2 & Dolby Pulse
HE-High Efficincy
AAC-Advanced Audio Coding ‫סוג של קודק‬
Pulse -- Plus

MPEG 2 – TS
TS – Transport Stream

‫ מבוסס על‬Dolby Digital Plus
‫ שמאפשר‬AC-3 ‫מערכת קודקים של‬
‫ ותומך‬6.144 Mbit/s ‫שידור בקצב עד‬
‫ הוא אינו‬.13.1 ‫במספר ערוצים עד‬
.AC-3 ‫תואם אחורנית עם‬
‫ הוא פורמט לשידור תקן‬MPEG-2TS
‫) אשר מרובב עם‬4 ‫או‬1,2( MPEG
‫ שימושי כמידע זורם‬.‫מידע נוסף‬
‫ רשתות כולל‬,‫בטלוויזיה ספרתית‬
.‫אינטרנט‬

Three (3) SFN Network ‫סוג של טופולוגית המשדרים‬
SFN - Single Frequency Networks
33

34

:‫הסבר‬
EIT – based EPG & 7 day EPG
EIT – Event Information Table
EPG – Electronic Program Guide
HDMI – 1.3 output
HDMI - High-Definition Multimedia Interface

S/PDIF - Sony/Philips Digital Interconnect Format (more commonly

known as Sony Philips Digital InterFace)
‫ דרך מוליך אופטי או כבל‬,‫ מגדיר את השכבה הפיזית של חיבור מידע שמע בין התקנים שונים‬S/PDIF
.‫ עם שינויים קלים ודרישות זולות יותר מבחינת החומרה‬AES/EBU ‫ תקן זה מבוסס על תקן‬.‫קואקסילי‬
35

‫הסבר‪:‬‬
‫‪S/PDIF - more commonly known as Sony Philips Digital InterFace‬‬

‫‪BMC-biphase mark code‬‬

‫בתקן זה נעשה שימוש בקוד דו‪-‬מופעי )‪ (biphase‬המקודד מידע זורם בינארי‪ .‬כל ביט של‬
‫המידע הראשוני מייצג שתי רמות אשר יחד מייצגות ביט בודד‪ .‬כל כל רמה לוגית "‪ "1‬במבוא‬
‫מיוצגת על ידי שני ביטים שונים ‪ 10‬או ‪ .01‬כניסה לוגית ‪ 0‬מיוצגת על ידי שני ביטים זהים ‪00‬‬
‫או ‪ 11‬במוצא‪.‬‬
‫‪36‬‬

37

38

‫דוגמה – ממיר ‪APEX‬‬
‫תכונות‪:‬‬
‫• תומך ‪EPG‬‬
‫• רשימת ערוצים ועריכת תוכניות‬
‫• בקרת הורים‬
‫• טיימר לתחילת תוכנית‬
‫• בחירת שפת הכתוביות‬
‫• השהיית תיאום שפתיים (במילישניות)‬
‫• הגדרת מדיית ה‪(MP3, JPEG….) USB -‬‬
‫• קביעת זמני הקלטה על מדיית ה‪USB -‬‬
‫• ועוד‪.....‬‬

‫‪39‬‬

APEX ‫ממיר‬

40

APEX ‫ממיר‬

41

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪42‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪43‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪44‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪45‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪46‬‬

:‫הסבר‬
BER – Bit Error Rate
PV BER – Post VITARBI Bit Error Rate
NM – Noise Margin
MER – Modulation Error Rate
CSI – Channel Status Information
Cell – identify code of the transmitting operator
CFO – carrier Frequency offset
PWR index – signal level status
RU – Read Solomon Uncorrect, uncorrected errors.

47

‫סופ ללא פ סופית כי אין סוף ללימוד ולחומר‬

‫‪48‬‬

OFDM
)‫ שימוש בערוצי שידור אורתוגונליים שונים (בתדרי גל נושא‬
.‫להעברת המידע‬
LPF
cos( 2  f 1 t )

LPF
cos( 2  f 2 t )

cos( 2  f 2 t )

MULTIPLEX

DEMULTIPLEX

data

cos( 2  f 1 t )

data

LPF
cos( 2  f N t )

cos( 2  f N t )
49

‫תדרים אורתוגונליים‬
‫‪ ‬המשדר מקבל את המידע לשידור ומחלק את ערוץ השידור למספר‬
‫תדרים בלתי תלויים‪.‬‬

‫‪50‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪2‬‬

‫‪51‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪3‬‬
‫‪ ‬כך לא ניתן לחסום את כל המידע שעובר ממשתמש אחד לשני‬

‫‪52‬‬

‫שידור וידאו כף יד דיגיטאלי והתמודדות‬
‫מול בעיות ייחודיות – בשתי השיטות‬
‫‪ DVB-T ‬שידור וידאו למטרות נייחות‬
‫‪ DVB-H ‬שידור וידאו למטרות ניידות (כף יד)‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬

‫‪53‬‬

‫יש צורך לחסוך באנרגיה‬
‫סנכרון מעבר בין תחנות שידור‬
‫שימוש בדחיסה חזקה ‪ H264‬ולא ב ‪mpeg- 2‬‬
‫אפקט דופלר‬

Multi Path ‫בעיית‬
P at h 2

B uilding
D i r ect P at h

P at h 3

M ob i l e
R ecep t i on

B ase St at i on

54

Guard Interval Tg -"‫"שמירת מרחק‬
Tg

OFDM symbol(1/f0)

Tg
Copy signal
 By adding the Guard Interval (GI) Period, Inter symbol

interference (ISI) can be avoided, while keeping orthogonality

Tg OFDM symbol (1/f0)
Direct
Delayed
Sampling Period
55

‫השהיה ותזוזת תדר ב ‪. OFDM‬ו‪CDMA -‬‬
‫‪OFDM ‬‬
‫‪ ‬בעיית ‪ Multi-path‬נפתרת ע"י ‪GI‬‬
‫‪ ‬רגיש לשינויי תדרים שמירה על הפרדת תדרים‬
‫‪CDMA ‬‬
‫‪ ‬כמעט ואין השפעה על הקודים ב ‪Multi-path‬‬
‫‪ ‬אפקט דופלר לא משפיע מאחר ואין לו תלות בתדר‬

‫‪56‬‬

‫מיזוג שיטות הקידוד‬
‫‪ ‬ניתן לשלב בין שתי השיטות וכך כל תדר בקידוד ה ‪OFDM‬‬
‫יוכפל בקוד ה‪CDMA-‬‬
‫‪Multi-carrier code division multiple access (MC- ‬‬
‫)‪CDMA‬‬

‫‪57‬‬

‫סיכום‬
‫‪ ‬הוצגו שיטות קידוד שונות לשידור‪ CDMA :‬ו‪OFDM‬‬
‫‪ ‬לכל שיטה יש את הייחודיות שלה אך ניתן עדיין לשלבם ביחד‬
‫במספר אפליקציות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמד יישום של השיטות לצורך העברת וידאו דיגיטלי למערכות‬
‫ניידות בשתי השיטות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמדה החסינות של שתי השיטות לתופעות ה ‪,Multi Path‬‬
‫ואפקט דופלר‬

References 1
Faria, G.; Henriksson, J.A.; Stare, E.; Talmola, P., "DVB-H:
Digital Broadcast Services to Handheld Devices,"
Proceedings of the IEEE , vol.94, no.1, pp.194-209, Jan.
2006
2. Fire Tom Wada Professor, Information Engineering, Univ.
of the Ryukyus Chief Scientist at Magna Design Net, Inc
[email protected] http://www.ie.uryukyu.ac.jp/~wada/
1.

3. “Ofdm and cdma” Dr.S.Srikanth AU-KBC Research

Centre Anna University Chennai
59

References 2
4. http://en.wikipedia.org/wiki/Code_division_multipl

e_access
5. http://en.wikipedia.org/wiki/OFDM


Slide 40

‫שדורי טלוויזיה‬
‫ספרתיים קרקעיים‬

‫אינגר משה ‪4Z1PF‬‬
‫‪2009‬‬
‫ספטמבר‬
‫‪1‬‬

‫שדורי טלוויזיה ספרתיים קרקעיים – למה?‬
‫‪ ‬יציבות באיכות התמונה‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של הספקטרום יחסית לשידור האנלוגי (פי ‪ 4‬עד ‪)6‬‬
‫‪ ‬זול יותר יחסית לשידורי כבלים‪ ,‬שידורים אנלוגיים ושידורי לווינים‪.‬‬
‫‪ ‬פשוט וזול (ממיר ספרתי ואנטנה קטנה) לעומת קליטה מלווין‪.‬‬
‫‪ ‬יישומים חדשים אפשריים בשידורים הדיגיטלים בלבד‪:‬‬
‫‪ ‬אינטראקטיביות‬
‫‪HDTV ‬‬
‫‪ ‬טלוויזיה ניידת‬
‫‪ ‬לוח שידורים אלקטרוני‬

‫‪2‬‬

‫רשתות של תדר בודד‬
‫‪ ‬שידורי טלוויזיה ספרתיים עושים שימוש בשיטת ‪ COFDM‬שמאפשרת עבודה של רשת‬
‫משדרים על תדר בודד‪.‬‬
‫‪ ‬תדר בודד עבור כל המשדרים שמאפשרים כיסוי שטח גדול‪.‬‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של תדרי שידור – שימוש בתדרים חוזרים‬
‫‪ ‬מאפשר טופולוגיות רשת טובות יותר יחסית לשידור אנלוגי‪.‬‬
‫‪‬דרישות מ‪(Single Frequency Networks) SFN-‬‬
‫‪‬כל משדר חייב לשדר‬
‫‪‬על אותו התדר‬
‫‪‬באותו הזמן‬
‫‪‬באותו קצב שידור‬
‫‪ ‬כל המשדרים חייבים להיות מסונכרנים בתדר ובזמן (‪)GPS‬‬
‫‪ ‬בחירת זמן מרווח הביטחון יקבע את המרחק המרבי שבין שני משדרים‪.‬‬

‫‪3‬‬

‫מושגים‬
‫‪ ‬אות אנלוגי‬
‫‪ ‬אות ספרתי (דיגיטלי)‬
‫‪ ‬ביט ‪bite‬‬
‫‪ ‬בית ‪Byte‬‬
‫‪ ‬אות ספרתי מרובה רמות‬

‫‪4‬‬

Asynchronous Digital Subscriber Line

5

‫מה זה ‪? ADSL‬‬

‫( ‪.)Asynchronous Digital Subscriber Line‬‬

‫טכנולוגיית ‪ ADSL‬משתמשת ברוחב פס של ‪ 1.1MHz‬המחולק לשלושה נתחים באמצעות‬
‫מסננים‪ .‬הנתח האחד מ‪ 0KHz -‬עד ‪ ,4KHz‬משמש את ערוץ הטלפוניה‪ .‬הנתח השני מ‪-‬‬
‫‪ 20KHz‬עד ‪ 160KHz‬משמש עבור ה‪ upstream-‬והנתח הגדול ביותר –‪ 240 KHz‬עד‬
‫‪ ,1.1MHz‬משמש עבור ה‪.downstream -‬‬

‫‪6‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫על מנת לקבל ניחות מזערי ודיוק מרבי‪ ,‬ממוצע המתח על הקו צריך לשאוף לאפס וכך ניתן להשיג‬
‫את הקצב הנדרש‪ .‬כדי לעמוד בדרישות אלה‪ ,‬משתמשים בשיטת קידוד‬
‫‪ .)Quadrature Amplitude Modulation) QAM‬שיטה המקודדת קבוצות של שלוש סיביות‬
‫ומייצגת אותם בגל סינוס ברמת מתח ובתזוזת מופע‪.‬‬

‫‪7‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫האפנון השימושי הוא מסוג "ריבוי תדרים" ‪(Discrete Multiton) DMT‬‬
‫הערוץ היורד )‪ (downstream‬מחולק ל‪ 256 -‬תדרי נושא )‪ (tones‬כל אחד‬
‫ברוחב פס של ‪4KHz‬‬
‫הערוץ העולה )‪ (upstream‬מחולק ל‪ 32 -‬תת נושאים‪.‬‬
‫נושא ‪ 64‬מאופנן מידע קבוע המשמש לבקרת הרזולוציה של זמן הדגימה‬
‫במקלט‪.‬‬

‫‪8‬‬

9

Standard vs. High-definition
Standard vs. Highdefinition
Wondering what the difference
is between standard and high
definition? Standard definition
(SD) uses 625 lines of pixels
from top to bottom. High
definition (HD) uses up to 1125
lines. Not all of these lines are
visible on the screen, but
they're included as part of the
signal .

10

‫‪Standard vs. High-definition‬‬
‫)‪HDTV )high-definition television‬‬
‫)‪DTV )digital television‬‬

‫‪ DTV‬משודר בתחום ה‪ UHF -‬ברוחב פס של ‪ 8MHz‬כמו שידורי הטלוויזיה‬
‫האנלוגיים‪.‬‬
‫יתרונות ‪DTV‬‬
‫• תומך ברזולוציה גבוהה יותר‪.‬‬

‫• ניתן לשדר את התמונה בסריקה שלובה ‪ interlaced‬או סריקה מלאה‬
‫‪.progressive‬‬
‫• תחנת השידור יכולה לשדר על אותו ספקטרום מספר תוכניות שונות בו‪-‬‬
‫זמנית‪.‬‬
‫• ניתן להוסיף לשידור חומר אינטראקטיבי ו‪/‬או חומר אחר‪ ,‬כמו מידע‬
‫מהאינטרנט‪.‬‬
‫• תומך בשידורי ‪.HDTV‬‬
‫‪11‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫• קיימים ‪ 18‬תקנים לשידורי טלוויזיה דיגיטאלית‪.‬‬
‫• יחס ממדים ‪ 4:3‬באנלוגי‪ 16:9 ,‬בדיגיטלי‪.‬‬
‫• הרזולוציה הנמוכה ביותר היא כמו הרזולוציה של הטלוויזיה האנלוגית‬
‫‪ 576X720‬פיקסלים‪.‬‬
‫• הרזולוציה המרבית היא של ‪ 1080X1920 HDTV‬פיקסלים‪.‬‬
‫• מספר תמונות משודרות בשנייה מוגדרות על ידי האותיות "‪ "i‬עבור ‪interlaced‬‬
‫ו ‪ "p" -‬עבור ‪progressive‬‬

‫• ב – ‪ DTV‬מספר התמונות משתנה בין ‪ 60P‬ל‪20P -‬‬

‫‪12‬‬

‫‪HDTV‬‬

‫תקן ‪ "1080i" HDTV‬אומר שהרזולוציה היא ‪ 1080X1920‬פיקסלים‪ ,‬סריקה‬
‫שלובה‪ 60 ,‬תמונות בשנייה‪.‬‬
‫הערה‪ :‬הטבלה מתאימה לתקן האמריקאי‬
‫‪13‬‬

‫‪.‬‬

‫תקנים‬
‫‪MPEG-2‬‬
‫‪ DTV‬מקודד את המידע ב – ‪ .MPEG-2‬מקודד שימושי ברוב מכשירי ה‪.DVD -‬‬
‫מקודד זה מקטין את נפח המידע ביחס של ‪ .55:1‬הוא מעלים חלק גדול מהמידע‬
‫שעין האדם לא יכולה להבחין‪.‬‬
‫בתקן זה משדרים את השוני בין תמונה לתמונה בבלוקים של ‪ 16X16‬פיקסלים‪.‬‬
‫‪.‬‬
‫‪H.264 / MPEG-4‬‬
‫‪ H.264‬הוא תקן מתקדם לדחיסת וידאו‪ .‬התקן זהה לחלק ‪ 10‬של התקן ‪MPEG-‬‬
‫‪4‬של ‪ ISO‬וידוע גם בשם "קידוד וידאו מתקדם" – ‪AVC‬‬
‫‪ H.264/AVC‬מאופיין על ידי מספר תכונות חדשות המאפשרות לו לדחוס וידאו‬
‫ביעילות רבה יותר מאשר מקודדים אחרים‪.‬‬
‫ביצוע "פיצוי תנועה על סמך בלוק בגודל משתנה" עם בלוקים בגדלים ‪16X16‬ועד‬
‫‪ 4X4‬המאפשר חלוקה מדויקת של אזורים נעים‪ .‬חלוקה רבה מדי לתת‪-‬בלוקים‬
‫עלולה להוביל לשליחת מידע מיותר‪ ,‬שכן המקודד נדרש לציין מספר גדול יותר של‬
‫בלוקים‪ ,‬ולכן מתמקדים מקודדי ‪ H.264‬בבעיית הבחירה של החלוקה‬
‫האופטימאלית של בלוק ‪.16X16‬‬
‫‪14‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫לכול תחנת שידור מוקצה ערוץ שידור אחד‪.‬‬
‫ניתן לחלק את הערוץ לתת‪-‬ערוצים ‪sub-channels‬‬

‫כל ערוץ יכול לשדר ‪19.39 Mbps‬של מידע דיגיטלי‪.‬‬
‫תחנת השידור יכולה לחלק תעבורה זו במספר אפשרויות‪ ,‬לדוגמה‪:‬‬
‫ערוץ אחד של ‪19.39 Mbps‬‬
‫ארבעה תת‪-‬ערוצים של ‪4.85 Mbps‬‬

‫ניתן לשדר תוכניות באיכות נמוכה כמו חדשות‪ ,‬אך לאחד את הערוצים לאיכות‬
‫גבוהה יותר עבור תוכנית טבע כלשהי‪.‬‬
‫נערכים ניסויים לשדר מידע דיגיטלי ב‪ .1- 2Mbps -‬מידע זה יכול לכלול דפי‬
‫אינטרנט או מידע דיגיטלי אחר‪.‬‬

‫‪15‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫הבסיס לתקני ‪ HDTV‬הוא של ‪. (Advanced Television Standards Committee) ATSC‬עבור‬
‫‪ HDTV‬קיימים שני פורמטים‪ P720 :‬ו‪.i1080 -‬‬
‫מדובר בתקנים אמריקאים אשר משודרים ב‪ 60Hz -‬ואשר שניהם רחבי מסך (כלומר ביחס מסך‬
‫‪.)16:9‬‬
‫‪ P720‬הוא תקן פרוגרסיבי (כלומר‪ ,‬משודרות שורות ברצף) אשר כולל ‪ 720‬שורות של ‪1280‬‬
‫פיקסלים בכל שורה‪.‬‬
‫‪ i1080‬הוא תקן ‪( INTERLACED‬כלומר‪ ,‬משדר את כל השורות הזוגיות ואחריהן את השורות האי‬
‫זוגיות וחוזר חלילה) אשר כולל ‪ 1080‬שורות של ‪ 1920‬פיקסלים בכל אחת‪.‬‬
‫התקנים הללו יועדו לשוק האמריקאי‪ ,‬ולכן הוגדרו ב‪ 60Hz-‬בלבד‪ .‬לאחר מספר שנים‪ ,‬אירופה‬
‫התעוררה והגדירה גם לעצמה כמה תקנים‪:‬‬
‫‪ P576 - PAL PROGRESSIVE‬אשר משודר במסך רחב או רגיל (‪)4:3‬‬
‫‪ - P50720‬תקן זהה לתקן האמריקאי פרט לכך שהוא משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪( i501080‬לעתים מכונה גם ‪ - )i251080‬גם הוא תקן זהה לאמריקאי אך משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪16‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫‪HD READY‬‬
‫לגבי רזולוציה‪ ,‬המסך חייב לתמוך בלפחות ‪ 720‬שורות עבור מצב ‪.16:9‬‬
‫התנאים‪:‬‬
‫‪ .1‬כל סוג מסך או אלמנט תצוגה אשר יש לו ‪ 720‬שורות פיזיות (דיסקרטיות) במצב יחס רחב‪.‬‬
‫‪ .2‬על המסך לתמוך בכניסות ‪ HDTV‬דרך הכניסות הבאות‪:‬‬
‫‪ YPBPR‬אנלוגי‬
‫‪ DVI‬או ‪HDMI‬‬
‫‪ .3‬בכל הכניסות הללו‪ ,‬המסך חייב לתמוך בתקנים הבאים‪:‬‬
‫‪ 1280‬על ‪ 720‬פרוגרסיבי ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ 1920‬על ‪ 1080‬שזור ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ .4‬על חיבורי ה‪ DVI-‬וה‪ HDMI-‬לתמוך בהצפנת ‪.HDCP‬‬
‫‪17‬‬

18

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫הגדרה‪ :‬שני גלים נושאים‪ ,‬באותו התדר נמצאים ב‪ 90 -‬מעלות האחד ביחס לשני‬
‫(ניצבים)‪ .‬ניתן לראות זאת כשווה ערך‪ ,‬לגל נושא יחיד המאופנן מופע ואמפליטודה‪.‬‬

‫תמונת ווקטור‪-‬סקופ של אפנון‬
‫מידע הצבע במשדרי טלוויזיה‬

‫‪19‬‬

‫ אפנון ניצב‬QAM - Quadrature Amplitude Modulation
‫ כל סימבול‬16QAM -‫דוגמה ל‬
‫ ביטים‬4 ‫מיצג‬
I - In phase

Q – Quadrature

‫בתקשורת ספרתית נהוג לעבוד‬
QAM16 64 128 256 -‫ב‬

20

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫דוגמאות ל – ‪ 8QAM‬במבנה מעגלי ומלבני‬
‫הבחירה למבנה הרצוי נקבע על ידי השיקולים‪:‬‬
‫‪ .1‬ההספק הממוצע המשודר‬
‫‪ .2‬מורכבות מעגלי השידור והקליטה‬
‫‪ .3‬חסינות לרעש‬
‫‪BER (Bit Error Rate) .4‬‬
‫‪ .5‬התאבכות בין גלי הנושא השונים‪.‬‬

‫‪21‬‬

22

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫)‪ Orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM‬זהה עקרונית ל‪-‬‬
‫)‪ Coded OFDM (COFDM‬ול‪.Discrete multi-tone modulation (DMT) -‬‬
‫בכל המקרים מדובר על ריבוב בחלוקת תדר ‪frequency-division multiplexing‬‬
‫)‪ .(FDM‬מספר רב של תדרי תת נושא ניצבים‪ ,‬הקרובים זה לזה‪ ,‬נושאים את‬
‫המידע‪ .‬המידע מחולק למספר ערוצים מקבילים‪ ,‬כאשר כל ערוץ מאופנן על תדר‬
‫תת‪-‬נושא אחר‪.‬‬
‫האפנון יכול להיות כל אפנון שכיח כמו ‪ QAM‬או ‪ .PSK‬המידע המאופנן נשלח‬
‫בקצב נמוך אך בגלל המספר הרב של התתי‪-‬נושא זה שווה ערך לשידור‬
‫קונבנציונלי של אפנון נושא אחד באותו רוחב פס ובמהירות העברת מידע גבוהה‪.‬‬

‫‪23‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫מרווח ביטחון (שומר מרווח) ‪Guard interval‬‬
‫מטרת מרווח הביטחון הוא לשפר את חסינות ההשהיה בהתפשטות הגלים‪ ,‬הדהוד והחזרים‬
‫מגופים שונים כמו הר או בית‪ .‬נתונים ספרתיים מאוד רגישים לתופעות אלו ‪.‬‬
‫ב‪ COFDM -‬בתחילת כל סימבול קיים "מרווח ביטחון"‪ .‬כל עוד ה"הד" נופל בתחום מרווח זה‪.‬‬
‫הוא לא יהיה מושפע ביכולת המקלט לפענח את המידע הרצוי משום שהמידע יופיע אחרי זמן‬
‫"מרווח הביטחון"‬
‫ככול שמרווח הביטחון יהיה גדול יותר ניתן יהיה לטפל במרחק הדהוד גדול יותר‪ .‬אבל הגדלת‬
‫המרווח מוריד את נצילות ערוץ השידור‪ .‬לדוגמה בשידור ‪ DVB-T‬ארבע מרווחי ביטחון‬
‫שימושיים (ניתנים כשבר מזמן המחזור של הסימבול) ‪1/32 ; 1/16 ; 1/8 ; 1/4‬‬
‫‪ 1/32‬נותן הגנה מזערית אבל העברת מידע מהירה ביותר‪ 1/4 .‬מאפשר הגנה טובה ביותר‬
‫אבל נצילות ערוץ שידור נמוכה‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫דוגמה‪:‬‬
‫אם נשדר מיליון סימבולים לשנייה על ערוץ תקשורת באפנון של נושא בודד אזי זמן שידור‬
‫סימבול יהיה מיקרו‪-‬שנייה‪ .‬במצב זה נצטרך להתמודד עם סנכרון בתדר גבוה ועם התאבכויות‬
‫ממסלולים שונים )‪.(multipath interference‬‬
‫אם אותם מיליון סימבולים לשנייה יחולקו לאלף תת‪-‬ערוצים אז זמן המחזור של כל סימבול יכול‬
‫להיות ארוך פי ‪ 1000‬ז"א מילישנייה אחת (במקום מיקרו‪-‬שנייה)‪ .‬אם נוסיף "מרווח ביטחון"‬
‫בערך של ‪ 1/8‬סימבול אשר יוכנס בתחילת שידור של כל סימבול‪ ,‬אזי נוכל להתגבר על בעיית‬
‫ההתאבכות‪ .‬זמן "מרווח הביטחון" יהיה ‪ 125‬מיקרו‪-‬שניות שמייצג הפרש מרבי של ‪37.5‬‬
‫קילומטר בין אות ישיר לאות מוחזר כהד מגוף כלשהו‪.‬‬

‫‪25‬‬

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Example of applications
Cable
ADSL and VDSL broadband access via POTS copper wiring.
Power line communication (PLC).
Multimedia over Coax Alliance (MoCA) home networking.
ITU-T G.hn, a standard which provides high-speed local area networking over existing home wiring (power lines,
phone lines and coaxial cables)
Wireless
The wireless LAN radio interfaces IEEE 802.11a, g, n and HIPERLAN/2.
The digital radio systems DAB/EUREKA 147, DAB+, Digital Radio Mondiale, HD Radio, T-DMB and ISDBTSB.
The terrestrial digital TV system DVB-T.
The terrestrial mobile TV systems DVB-H, T-DMB, ISDB-T and MediaFLO forward link.
The cellular communication systems Flash-OFDM
The mobile broadband 3GPP Long Term Evolution air interface named High Speed OFDM Packet Access
(HSOPA)
The Wireless MAN / Fixed broadband wireless access (BWA) standard IEEE 802.16 (or WiMAX).
The Mobile Broadband Wireless Access (MBWA) standards IEEE 802.20, IEEE 802.16e (Mobile WiMAX) and
WiBro.
The wireless Personal Area Network (PAN) Ultra wideband (UWB) IEEE 802.15.3a implementation suggested by
WiMedia Alliance.
26

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Transmitter
An OFDM carrier signal is the sum of a number of orthogonal sub-carriers, with baseband data on each sub-carrier
being independently modulated commonly using some type of quadrature amplitude modulation (QAM) or phaseshift keying (PSK). This composite baseband signal is typically used to modulate a main RF carrier.

s[n] is a serial stream of binary digits. By inverse multiplexing, these are first demultiplexed into N parallel
streams, and each one mapped to a (possibly complex) symbol stream using some modulation constellation
(QAM, PSK, etc.). Note that the constellations may be different, so some streams may carry a higher bit-rate than
others.
An inverse FFT is computed on each set of symbols, giving a set of complex time-domain samples. These
samples are then quadrature-mixed to passband in the standard way. The real and imaginary components are first
converted to the analogue domain using digital-to-analogue converters (DACs); the analogue signals are then
used to modulate cosine and sine waves at the carrier frequency, fc, respectively. These signals are then summed
to give the transmission signal, s(t).
27

28

‫)‪DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial‬‬
‫‪ DVB-T‬הינו תקן שתוקן על ידי איגוד ‪ DVB‬לשידורי טלוויזיה‬
‫קרקעיים‪ .‬השידורים הראשוניים נערכו בבריטניה בשנת ‪.1997‬‬
‫המערכת משדרת אות ספרתי מכווץ של שמע‪ ,‬וידאו ונתונים‬
‫נוספים בשיטת ‪ MPEG‬ובשימוש באפנון ‪.COFDM‬‬
‫תכונות בסיסיות‪:‬‬
‫‪ .1‬שלש אפשרויות לאפנון )‪(QPSK, 16QAM, 64QAM‬‬
‫‪ FEC (forward error correction) .2‬חמש אפשרויות לתיקון שגיאות המבוססות על קידוד‬
‫קונבולוציה וקידוד רייד סולומון ביחסים של ‪ 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8‬בהתאם לדרישות‬
‫המערכת‪.‬‬
‫‪ .3‬ארבע אפשרויות למרווחי ביטחון ‪.1/4 1/8 1/16 1/32‬‬
‫‪ .4‬רוחב פס של ערוץ שידור ‪ 7 ,6‬או ‪8MHz‬‬
‫‪ .5‬תדר תמונות ‪ 50‬או ‪ 60‬הרץ‪.‬‬

‫‪29‬‬

DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial)

30

31

32

:‫הסבר‬
Video – SD – MPEG – 4 PART 10 H.264
SD-Standard Definition

Audio .HE .AAC + V2 & Dolby Pulse
HE-High Efficincy
AAC-Advanced Audio Coding ‫סוג של קודק‬
Pulse -- Plus

MPEG 2 – TS
TS – Transport Stream

‫ מבוסס על‬Dolby Digital Plus
‫ שמאפשר‬AC-3 ‫מערכת קודקים של‬
‫ ותומך‬6.144 Mbit/s ‫שידור בקצב עד‬
‫ הוא אינו‬.13.1 ‫במספר ערוצים עד‬
.AC-3 ‫תואם אחורנית עם‬
‫ הוא פורמט לשידור תקן‬MPEG-2TS
‫) אשר מרובב עם‬4 ‫או‬1,2( MPEG
‫ שימושי כמידע זורם‬.‫מידע נוסף‬
‫ רשתות כולל‬,‫בטלוויזיה ספרתית‬
.‫אינטרנט‬

Three (3) SFN Network ‫סוג של טופולוגית המשדרים‬
SFN - Single Frequency Networks
33

34

:‫הסבר‬
EIT – based EPG & 7 day EPG
EIT – Event Information Table
EPG – Electronic Program Guide
HDMI – 1.3 output
HDMI - High-Definition Multimedia Interface

S/PDIF - Sony/Philips Digital Interconnect Format (more commonly

known as Sony Philips Digital InterFace)
‫ דרך מוליך אופטי או כבל‬,‫ מגדיר את השכבה הפיזית של חיבור מידע שמע בין התקנים שונים‬S/PDIF
.‫ עם שינויים קלים ודרישות זולות יותר מבחינת החומרה‬AES/EBU ‫ תקן זה מבוסס על תקן‬.‫קואקסילי‬
35

‫הסבר‪:‬‬
‫‪S/PDIF - more commonly known as Sony Philips Digital InterFace‬‬

‫‪BMC-biphase mark code‬‬

‫בתקן זה נעשה שימוש בקוד דו‪-‬מופעי )‪ (biphase‬המקודד מידע זורם בינארי‪ .‬כל ביט של‬
‫המידע הראשוני מייצג שתי רמות אשר יחד מייצגות ביט בודד‪ .‬כל כל רמה לוגית "‪ "1‬במבוא‬
‫מיוצגת על ידי שני ביטים שונים ‪ 10‬או ‪ .01‬כניסה לוגית ‪ 0‬מיוצגת על ידי שני ביטים זהים ‪00‬‬
‫או ‪ 11‬במוצא‪.‬‬
‫‪36‬‬

37

38

‫דוגמה – ממיר ‪APEX‬‬
‫תכונות‪:‬‬
‫• תומך ‪EPG‬‬
‫• רשימת ערוצים ועריכת תוכניות‬
‫• בקרת הורים‬
‫• טיימר לתחילת תוכנית‬
‫• בחירת שפת הכתוביות‬
‫• השהיית תיאום שפתיים (במילישניות)‬
‫• הגדרת מדיית ה‪(MP3, JPEG….) USB -‬‬
‫• קביעת זמני הקלטה על מדיית ה‪USB -‬‬
‫• ועוד‪.....‬‬

‫‪39‬‬

APEX ‫ממיר‬

40

APEX ‫ממיר‬

41

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪42‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪43‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪44‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪45‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪46‬‬

:‫הסבר‬
BER – Bit Error Rate
PV BER – Post VITARBI Bit Error Rate
NM – Noise Margin
MER – Modulation Error Rate
CSI – Channel Status Information
Cell – identify code of the transmitting operator
CFO – carrier Frequency offset
PWR index – signal level status
RU – Read Solomon Uncorrect, uncorrected errors.

47

‫סופ ללא פ סופית כי אין סוף ללימוד ולחומר‬

‫‪48‬‬

OFDM
)‫ שימוש בערוצי שידור אורתוגונליים שונים (בתדרי גל נושא‬
.‫להעברת המידע‬
LPF
cos( 2  f 1 t )

LPF
cos( 2  f 2 t )

cos( 2  f 2 t )

MULTIPLEX

DEMULTIPLEX

data

cos( 2  f 1 t )

data

LPF
cos( 2  f N t )

cos( 2  f N t )
49

‫תדרים אורתוגונליים‬
‫‪ ‬המשדר מקבל את המידע לשידור ומחלק את ערוץ השידור למספר‬
‫תדרים בלתי תלויים‪.‬‬

‫‪50‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪2‬‬

‫‪51‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪3‬‬
‫‪ ‬כך לא ניתן לחסום את כל המידע שעובר ממשתמש אחד לשני‬

‫‪52‬‬

‫שידור וידאו כף יד דיגיטאלי והתמודדות‬
‫מול בעיות ייחודיות – בשתי השיטות‬
‫‪ DVB-T ‬שידור וידאו למטרות נייחות‬
‫‪ DVB-H ‬שידור וידאו למטרות ניידות (כף יד)‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬

‫‪53‬‬

‫יש צורך לחסוך באנרגיה‬
‫סנכרון מעבר בין תחנות שידור‬
‫שימוש בדחיסה חזקה ‪ H264‬ולא ב ‪mpeg- 2‬‬
‫אפקט דופלר‬

Multi Path ‫בעיית‬
P at h 2

B uilding
D i r ect P at h

P at h 3

M ob i l e
R ecep t i on

B ase St at i on

54

Guard Interval Tg -"‫"שמירת מרחק‬
Tg

OFDM symbol(1/f0)

Tg
Copy signal
 By adding the Guard Interval (GI) Period, Inter symbol

interference (ISI) can be avoided, while keeping orthogonality

Tg OFDM symbol (1/f0)
Direct
Delayed
Sampling Period
55

‫השהיה ותזוזת תדר ב ‪. OFDM‬ו‪CDMA -‬‬
‫‪OFDM ‬‬
‫‪ ‬בעיית ‪ Multi-path‬נפתרת ע"י ‪GI‬‬
‫‪ ‬רגיש לשינויי תדרים שמירה על הפרדת תדרים‬
‫‪CDMA ‬‬
‫‪ ‬כמעט ואין השפעה על הקודים ב ‪Multi-path‬‬
‫‪ ‬אפקט דופלר לא משפיע מאחר ואין לו תלות בתדר‬

‫‪56‬‬

‫מיזוג שיטות הקידוד‬
‫‪ ‬ניתן לשלב בין שתי השיטות וכך כל תדר בקידוד ה ‪OFDM‬‬
‫יוכפל בקוד ה‪CDMA-‬‬
‫‪Multi-carrier code division multiple access (MC- ‬‬
‫)‪CDMA‬‬

‫‪57‬‬

‫סיכום‬
‫‪ ‬הוצגו שיטות קידוד שונות לשידור‪ CDMA :‬ו‪OFDM‬‬
‫‪ ‬לכל שיטה יש את הייחודיות שלה אך ניתן עדיין לשלבם ביחד‬
‫במספר אפליקציות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמד יישום של השיטות לצורך העברת וידאו דיגיטלי למערכות‬
‫ניידות בשתי השיטות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמדה החסינות של שתי השיטות לתופעות ה ‪,Multi Path‬‬
‫ואפקט דופלר‬

References 1
Faria, G.; Henriksson, J.A.; Stare, E.; Talmola, P., "DVB-H:
Digital Broadcast Services to Handheld Devices,"
Proceedings of the IEEE , vol.94, no.1, pp.194-209, Jan.
2006
2. Fire Tom Wada Professor, Information Engineering, Univ.
of the Ryukyus Chief Scientist at Magna Design Net, Inc
[email protected] http://www.ie.uryukyu.ac.jp/~wada/
1.

3. “Ofdm and cdma” Dr.S.Srikanth AU-KBC Research

Centre Anna University Chennai
59

References 2
4. http://en.wikipedia.org/wiki/Code_division_multipl

e_access
5. http://en.wikipedia.org/wiki/OFDM


Slide 41

‫שדורי טלוויזיה‬
‫ספרתיים קרקעיים‬

‫אינגר משה ‪4Z1PF‬‬
‫‪2009‬‬
‫ספטמבר‬
‫‪1‬‬

‫שדורי טלוויזיה ספרתיים קרקעיים – למה?‬
‫‪ ‬יציבות באיכות התמונה‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של הספקטרום יחסית לשידור האנלוגי (פי ‪ 4‬עד ‪)6‬‬
‫‪ ‬זול יותר יחסית לשידורי כבלים‪ ,‬שידורים אנלוגיים ושידורי לווינים‪.‬‬
‫‪ ‬פשוט וזול (ממיר ספרתי ואנטנה קטנה) לעומת קליטה מלווין‪.‬‬
‫‪ ‬יישומים חדשים אפשריים בשידורים הדיגיטלים בלבד‪:‬‬
‫‪ ‬אינטראקטיביות‬
‫‪HDTV ‬‬
‫‪ ‬טלוויזיה ניידת‬
‫‪ ‬לוח שידורים אלקטרוני‬

‫‪2‬‬

‫רשתות של תדר בודד‬
‫‪ ‬שידורי טלוויזיה ספרתיים עושים שימוש בשיטת ‪ COFDM‬שמאפשרת עבודה של רשת‬
‫משדרים על תדר בודד‪.‬‬
‫‪ ‬תדר בודד עבור כל המשדרים שמאפשרים כיסוי שטח גדול‪.‬‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של תדרי שידור – שימוש בתדרים חוזרים‬
‫‪ ‬מאפשר טופולוגיות רשת טובות יותר יחסית לשידור אנלוגי‪.‬‬
‫‪‬דרישות מ‪(Single Frequency Networks) SFN-‬‬
‫‪‬כל משדר חייב לשדר‬
‫‪‬על אותו התדר‬
‫‪‬באותו הזמן‬
‫‪‬באותו קצב שידור‬
‫‪ ‬כל המשדרים חייבים להיות מסונכרנים בתדר ובזמן (‪)GPS‬‬
‫‪ ‬בחירת זמן מרווח הביטחון יקבע את המרחק המרבי שבין שני משדרים‪.‬‬

‫‪3‬‬

‫מושגים‬
‫‪ ‬אות אנלוגי‬
‫‪ ‬אות ספרתי (דיגיטלי)‬
‫‪ ‬ביט ‪bite‬‬
‫‪ ‬בית ‪Byte‬‬
‫‪ ‬אות ספרתי מרובה רמות‬

‫‪4‬‬

Asynchronous Digital Subscriber Line

5

‫מה זה ‪? ADSL‬‬

‫( ‪.)Asynchronous Digital Subscriber Line‬‬

‫טכנולוגיית ‪ ADSL‬משתמשת ברוחב פס של ‪ 1.1MHz‬המחולק לשלושה נתחים באמצעות‬
‫מסננים‪ .‬הנתח האחד מ‪ 0KHz -‬עד ‪ ,4KHz‬משמש את ערוץ הטלפוניה‪ .‬הנתח השני מ‪-‬‬
‫‪ 20KHz‬עד ‪ 160KHz‬משמש עבור ה‪ upstream-‬והנתח הגדול ביותר –‪ 240 KHz‬עד‬
‫‪ ,1.1MHz‬משמש עבור ה‪.downstream -‬‬

‫‪6‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫על מנת לקבל ניחות מזערי ודיוק מרבי‪ ,‬ממוצע המתח על הקו צריך לשאוף לאפס וכך ניתן להשיג‬
‫את הקצב הנדרש‪ .‬כדי לעמוד בדרישות אלה‪ ,‬משתמשים בשיטת קידוד‬
‫‪ .)Quadrature Amplitude Modulation) QAM‬שיטה המקודדת קבוצות של שלוש סיביות‬
‫ומייצגת אותם בגל סינוס ברמת מתח ובתזוזת מופע‪.‬‬

‫‪7‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫האפנון השימושי הוא מסוג "ריבוי תדרים" ‪(Discrete Multiton) DMT‬‬
‫הערוץ היורד )‪ (downstream‬מחולק ל‪ 256 -‬תדרי נושא )‪ (tones‬כל אחד‬
‫ברוחב פס של ‪4KHz‬‬
‫הערוץ העולה )‪ (upstream‬מחולק ל‪ 32 -‬תת נושאים‪.‬‬
‫נושא ‪ 64‬מאופנן מידע קבוע המשמש לבקרת הרזולוציה של זמן הדגימה‬
‫במקלט‪.‬‬

‫‪8‬‬

9

Standard vs. High-definition
Standard vs. Highdefinition
Wondering what the difference
is between standard and high
definition? Standard definition
(SD) uses 625 lines of pixels
from top to bottom. High
definition (HD) uses up to 1125
lines. Not all of these lines are
visible on the screen, but
they're included as part of the
signal .

10

‫‪Standard vs. High-definition‬‬
‫)‪HDTV )high-definition television‬‬
‫)‪DTV )digital television‬‬

‫‪ DTV‬משודר בתחום ה‪ UHF -‬ברוחב פס של ‪ 8MHz‬כמו שידורי הטלוויזיה‬
‫האנלוגיים‪.‬‬
‫יתרונות ‪DTV‬‬
‫• תומך ברזולוציה גבוהה יותר‪.‬‬

‫• ניתן לשדר את התמונה בסריקה שלובה ‪ interlaced‬או סריקה מלאה‬
‫‪.progressive‬‬
‫• תחנת השידור יכולה לשדר על אותו ספקטרום מספר תוכניות שונות בו‪-‬‬
‫זמנית‪.‬‬
‫• ניתן להוסיף לשידור חומר אינטראקטיבי ו‪/‬או חומר אחר‪ ,‬כמו מידע‬
‫מהאינטרנט‪.‬‬
‫• תומך בשידורי ‪.HDTV‬‬
‫‪11‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫• קיימים ‪ 18‬תקנים לשידורי טלוויזיה דיגיטאלית‪.‬‬
‫• יחס ממדים ‪ 4:3‬באנלוגי‪ 16:9 ,‬בדיגיטלי‪.‬‬
‫• הרזולוציה הנמוכה ביותר היא כמו הרזולוציה של הטלוויזיה האנלוגית‬
‫‪ 576X720‬פיקסלים‪.‬‬
‫• הרזולוציה המרבית היא של ‪ 1080X1920 HDTV‬פיקסלים‪.‬‬
‫• מספר תמונות משודרות בשנייה מוגדרות על ידי האותיות "‪ "i‬עבור ‪interlaced‬‬
‫ו ‪ "p" -‬עבור ‪progressive‬‬

‫• ב – ‪ DTV‬מספר התמונות משתנה בין ‪ 60P‬ל‪20P -‬‬

‫‪12‬‬

‫‪HDTV‬‬

‫תקן ‪ "1080i" HDTV‬אומר שהרזולוציה היא ‪ 1080X1920‬פיקסלים‪ ,‬סריקה‬
‫שלובה‪ 60 ,‬תמונות בשנייה‪.‬‬
‫הערה‪ :‬הטבלה מתאימה לתקן האמריקאי‬
‫‪13‬‬

‫‪.‬‬

‫תקנים‬
‫‪MPEG-2‬‬
‫‪ DTV‬מקודד את המידע ב – ‪ .MPEG-2‬מקודד שימושי ברוב מכשירי ה‪.DVD -‬‬
‫מקודד זה מקטין את נפח המידע ביחס של ‪ .55:1‬הוא מעלים חלק גדול מהמידע‬
‫שעין האדם לא יכולה להבחין‪.‬‬
‫בתקן זה משדרים את השוני בין תמונה לתמונה בבלוקים של ‪ 16X16‬פיקסלים‪.‬‬
‫‪.‬‬
‫‪H.264 / MPEG-4‬‬
‫‪ H.264‬הוא תקן מתקדם לדחיסת וידאו‪ .‬התקן זהה לחלק ‪ 10‬של התקן ‪MPEG-‬‬
‫‪4‬של ‪ ISO‬וידוע גם בשם "קידוד וידאו מתקדם" – ‪AVC‬‬
‫‪ H.264/AVC‬מאופיין על ידי מספר תכונות חדשות המאפשרות לו לדחוס וידאו‬
‫ביעילות רבה יותר מאשר מקודדים אחרים‪.‬‬
‫ביצוע "פיצוי תנועה על סמך בלוק בגודל משתנה" עם בלוקים בגדלים ‪16X16‬ועד‬
‫‪ 4X4‬המאפשר חלוקה מדויקת של אזורים נעים‪ .‬חלוקה רבה מדי לתת‪-‬בלוקים‬
‫עלולה להוביל לשליחת מידע מיותר‪ ,‬שכן המקודד נדרש לציין מספר גדול יותר של‬
‫בלוקים‪ ,‬ולכן מתמקדים מקודדי ‪ H.264‬בבעיית הבחירה של החלוקה‬
‫האופטימאלית של בלוק ‪.16X16‬‬
‫‪14‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫לכול תחנת שידור מוקצה ערוץ שידור אחד‪.‬‬
‫ניתן לחלק את הערוץ לתת‪-‬ערוצים ‪sub-channels‬‬

‫כל ערוץ יכול לשדר ‪19.39 Mbps‬של מידע דיגיטלי‪.‬‬
‫תחנת השידור יכולה לחלק תעבורה זו במספר אפשרויות‪ ,‬לדוגמה‪:‬‬
‫ערוץ אחד של ‪19.39 Mbps‬‬
‫ארבעה תת‪-‬ערוצים של ‪4.85 Mbps‬‬

‫ניתן לשדר תוכניות באיכות נמוכה כמו חדשות‪ ,‬אך לאחד את הערוצים לאיכות‬
‫גבוהה יותר עבור תוכנית טבע כלשהי‪.‬‬
‫נערכים ניסויים לשדר מידע דיגיטלי ב‪ .1- 2Mbps -‬מידע זה יכול לכלול דפי‬
‫אינטרנט או מידע דיגיטלי אחר‪.‬‬

‫‪15‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫הבסיס לתקני ‪ HDTV‬הוא של ‪. (Advanced Television Standards Committee) ATSC‬עבור‬
‫‪ HDTV‬קיימים שני פורמטים‪ P720 :‬ו‪.i1080 -‬‬
‫מדובר בתקנים אמריקאים אשר משודרים ב‪ 60Hz -‬ואשר שניהם רחבי מסך (כלומר ביחס מסך‬
‫‪.)16:9‬‬
‫‪ P720‬הוא תקן פרוגרסיבי (כלומר‪ ,‬משודרות שורות ברצף) אשר כולל ‪ 720‬שורות של ‪1280‬‬
‫פיקסלים בכל שורה‪.‬‬
‫‪ i1080‬הוא תקן ‪( INTERLACED‬כלומר‪ ,‬משדר את כל השורות הזוגיות ואחריהן את השורות האי‬
‫זוגיות וחוזר חלילה) אשר כולל ‪ 1080‬שורות של ‪ 1920‬פיקסלים בכל אחת‪.‬‬
‫התקנים הללו יועדו לשוק האמריקאי‪ ,‬ולכן הוגדרו ב‪ 60Hz-‬בלבד‪ .‬לאחר מספר שנים‪ ,‬אירופה‬
‫התעוררה והגדירה גם לעצמה כמה תקנים‪:‬‬
‫‪ P576 - PAL PROGRESSIVE‬אשר משודר במסך רחב או רגיל (‪)4:3‬‬
‫‪ - P50720‬תקן זהה לתקן האמריקאי פרט לכך שהוא משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪( i501080‬לעתים מכונה גם ‪ - )i251080‬גם הוא תקן זהה לאמריקאי אך משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪16‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫‪HD READY‬‬
‫לגבי רזולוציה‪ ,‬המסך חייב לתמוך בלפחות ‪ 720‬שורות עבור מצב ‪.16:9‬‬
‫התנאים‪:‬‬
‫‪ .1‬כל סוג מסך או אלמנט תצוגה אשר יש לו ‪ 720‬שורות פיזיות (דיסקרטיות) במצב יחס רחב‪.‬‬
‫‪ .2‬על המסך לתמוך בכניסות ‪ HDTV‬דרך הכניסות הבאות‪:‬‬
‫‪ YPBPR‬אנלוגי‬
‫‪ DVI‬או ‪HDMI‬‬
‫‪ .3‬בכל הכניסות הללו‪ ,‬המסך חייב לתמוך בתקנים הבאים‪:‬‬
‫‪ 1280‬על ‪ 720‬פרוגרסיבי ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ 1920‬על ‪ 1080‬שזור ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ .4‬על חיבורי ה‪ DVI-‬וה‪ HDMI-‬לתמוך בהצפנת ‪.HDCP‬‬
‫‪17‬‬

18

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫הגדרה‪ :‬שני גלים נושאים‪ ,‬באותו התדר נמצאים ב‪ 90 -‬מעלות האחד ביחס לשני‬
‫(ניצבים)‪ .‬ניתן לראות זאת כשווה ערך‪ ,‬לגל נושא יחיד המאופנן מופע ואמפליטודה‪.‬‬

‫תמונת ווקטור‪-‬סקופ של אפנון‬
‫מידע הצבע במשדרי טלוויזיה‬

‫‪19‬‬

‫ אפנון ניצב‬QAM - Quadrature Amplitude Modulation
‫ כל סימבול‬16QAM -‫דוגמה ל‬
‫ ביטים‬4 ‫מיצג‬
I - In phase

Q – Quadrature

‫בתקשורת ספרתית נהוג לעבוד‬
QAM16 64 128 256 -‫ב‬

20

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫דוגמאות ל – ‪ 8QAM‬במבנה מעגלי ומלבני‬
‫הבחירה למבנה הרצוי נקבע על ידי השיקולים‪:‬‬
‫‪ .1‬ההספק הממוצע המשודר‬
‫‪ .2‬מורכבות מעגלי השידור והקליטה‬
‫‪ .3‬חסינות לרעש‬
‫‪BER (Bit Error Rate) .4‬‬
‫‪ .5‬התאבכות בין גלי הנושא השונים‪.‬‬

‫‪21‬‬

22

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫)‪ Orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM‬זהה עקרונית ל‪-‬‬
‫)‪ Coded OFDM (COFDM‬ול‪.Discrete multi-tone modulation (DMT) -‬‬
‫בכל המקרים מדובר על ריבוב בחלוקת תדר ‪frequency-division multiplexing‬‬
‫)‪ .(FDM‬מספר רב של תדרי תת נושא ניצבים‪ ,‬הקרובים זה לזה‪ ,‬נושאים את‬
‫המידע‪ .‬המידע מחולק למספר ערוצים מקבילים‪ ,‬כאשר כל ערוץ מאופנן על תדר‬
‫תת‪-‬נושא אחר‪.‬‬
‫האפנון יכול להיות כל אפנון שכיח כמו ‪ QAM‬או ‪ .PSK‬המידע המאופנן נשלח‬
‫בקצב נמוך אך בגלל המספר הרב של התתי‪-‬נושא זה שווה ערך לשידור‬
‫קונבנציונלי של אפנון נושא אחד באותו רוחב פס ובמהירות העברת מידע גבוהה‪.‬‬

‫‪23‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫מרווח ביטחון (שומר מרווח) ‪Guard interval‬‬
‫מטרת מרווח הביטחון הוא לשפר את חסינות ההשהיה בהתפשטות הגלים‪ ,‬הדהוד והחזרים‬
‫מגופים שונים כמו הר או בית‪ .‬נתונים ספרתיים מאוד רגישים לתופעות אלו ‪.‬‬
‫ב‪ COFDM -‬בתחילת כל סימבול קיים "מרווח ביטחון"‪ .‬כל עוד ה"הד" נופל בתחום מרווח זה‪.‬‬
‫הוא לא יהיה מושפע ביכולת המקלט לפענח את המידע הרצוי משום שהמידע יופיע אחרי זמן‬
‫"מרווח הביטחון"‬
‫ככול שמרווח הביטחון יהיה גדול יותר ניתן יהיה לטפל במרחק הדהוד גדול יותר‪ .‬אבל הגדלת‬
‫המרווח מוריד את נצילות ערוץ השידור‪ .‬לדוגמה בשידור ‪ DVB-T‬ארבע מרווחי ביטחון‬
‫שימושיים (ניתנים כשבר מזמן המחזור של הסימבול) ‪1/32 ; 1/16 ; 1/8 ; 1/4‬‬
‫‪ 1/32‬נותן הגנה מזערית אבל העברת מידע מהירה ביותר‪ 1/4 .‬מאפשר הגנה טובה ביותר‬
‫אבל נצילות ערוץ שידור נמוכה‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫דוגמה‪:‬‬
‫אם נשדר מיליון סימבולים לשנייה על ערוץ תקשורת באפנון של נושא בודד אזי זמן שידור‬
‫סימבול יהיה מיקרו‪-‬שנייה‪ .‬במצב זה נצטרך להתמודד עם סנכרון בתדר גבוה ועם התאבכויות‬
‫ממסלולים שונים )‪.(multipath interference‬‬
‫אם אותם מיליון סימבולים לשנייה יחולקו לאלף תת‪-‬ערוצים אז זמן המחזור של כל סימבול יכול‬
‫להיות ארוך פי ‪ 1000‬ז"א מילישנייה אחת (במקום מיקרו‪-‬שנייה)‪ .‬אם נוסיף "מרווח ביטחון"‬
‫בערך של ‪ 1/8‬סימבול אשר יוכנס בתחילת שידור של כל סימבול‪ ,‬אזי נוכל להתגבר על בעיית‬
‫ההתאבכות‪ .‬זמן "מרווח הביטחון" יהיה ‪ 125‬מיקרו‪-‬שניות שמייצג הפרש מרבי של ‪37.5‬‬
‫קילומטר בין אות ישיר לאות מוחזר כהד מגוף כלשהו‪.‬‬

‫‪25‬‬

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Example of applications
Cable
ADSL and VDSL broadband access via POTS copper wiring.
Power line communication (PLC).
Multimedia over Coax Alliance (MoCA) home networking.
ITU-T G.hn, a standard which provides high-speed local area networking over existing home wiring (power lines,
phone lines and coaxial cables)
Wireless
The wireless LAN radio interfaces IEEE 802.11a, g, n and HIPERLAN/2.
The digital radio systems DAB/EUREKA 147, DAB+, Digital Radio Mondiale, HD Radio, T-DMB and ISDBTSB.
The terrestrial digital TV system DVB-T.
The terrestrial mobile TV systems DVB-H, T-DMB, ISDB-T and MediaFLO forward link.
The cellular communication systems Flash-OFDM
The mobile broadband 3GPP Long Term Evolution air interface named High Speed OFDM Packet Access
(HSOPA)
The Wireless MAN / Fixed broadband wireless access (BWA) standard IEEE 802.16 (or WiMAX).
The Mobile Broadband Wireless Access (MBWA) standards IEEE 802.20, IEEE 802.16e (Mobile WiMAX) and
WiBro.
The wireless Personal Area Network (PAN) Ultra wideband (UWB) IEEE 802.15.3a implementation suggested by
WiMedia Alliance.
26

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Transmitter
An OFDM carrier signal is the sum of a number of orthogonal sub-carriers, with baseband data on each sub-carrier
being independently modulated commonly using some type of quadrature amplitude modulation (QAM) or phaseshift keying (PSK). This composite baseband signal is typically used to modulate a main RF carrier.

s[n] is a serial stream of binary digits. By inverse multiplexing, these are first demultiplexed into N parallel
streams, and each one mapped to a (possibly complex) symbol stream using some modulation constellation
(QAM, PSK, etc.). Note that the constellations may be different, so some streams may carry a higher bit-rate than
others.
An inverse FFT is computed on each set of symbols, giving a set of complex time-domain samples. These
samples are then quadrature-mixed to passband in the standard way. The real and imaginary components are first
converted to the analogue domain using digital-to-analogue converters (DACs); the analogue signals are then
used to modulate cosine and sine waves at the carrier frequency, fc, respectively. These signals are then summed
to give the transmission signal, s(t).
27

28

‫)‪DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial‬‬
‫‪ DVB-T‬הינו תקן שתוקן על ידי איגוד ‪ DVB‬לשידורי טלוויזיה‬
‫קרקעיים‪ .‬השידורים הראשוניים נערכו בבריטניה בשנת ‪.1997‬‬
‫המערכת משדרת אות ספרתי מכווץ של שמע‪ ,‬וידאו ונתונים‬
‫נוספים בשיטת ‪ MPEG‬ובשימוש באפנון ‪.COFDM‬‬
‫תכונות בסיסיות‪:‬‬
‫‪ .1‬שלש אפשרויות לאפנון )‪(QPSK, 16QAM, 64QAM‬‬
‫‪ FEC (forward error correction) .2‬חמש אפשרויות לתיקון שגיאות המבוססות על קידוד‬
‫קונבולוציה וקידוד רייד סולומון ביחסים של ‪ 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8‬בהתאם לדרישות‬
‫המערכת‪.‬‬
‫‪ .3‬ארבע אפשרויות למרווחי ביטחון ‪.1/4 1/8 1/16 1/32‬‬
‫‪ .4‬רוחב פס של ערוץ שידור ‪ 7 ,6‬או ‪8MHz‬‬
‫‪ .5‬תדר תמונות ‪ 50‬או ‪ 60‬הרץ‪.‬‬

‫‪29‬‬

DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial)

30

31

32

:‫הסבר‬
Video – SD – MPEG – 4 PART 10 H.264
SD-Standard Definition

Audio .HE .AAC + V2 & Dolby Pulse
HE-High Efficincy
AAC-Advanced Audio Coding ‫סוג של קודק‬
Pulse -- Plus

MPEG 2 – TS
TS – Transport Stream

‫ מבוסס על‬Dolby Digital Plus
‫ שמאפשר‬AC-3 ‫מערכת קודקים של‬
‫ ותומך‬6.144 Mbit/s ‫שידור בקצב עד‬
‫ הוא אינו‬.13.1 ‫במספר ערוצים עד‬
.AC-3 ‫תואם אחורנית עם‬
‫ הוא פורמט לשידור תקן‬MPEG-2TS
‫) אשר מרובב עם‬4 ‫או‬1,2( MPEG
‫ שימושי כמידע זורם‬.‫מידע נוסף‬
‫ רשתות כולל‬,‫בטלוויזיה ספרתית‬
.‫אינטרנט‬

Three (3) SFN Network ‫סוג של טופולוגית המשדרים‬
SFN - Single Frequency Networks
33

34

:‫הסבר‬
EIT – based EPG & 7 day EPG
EIT – Event Information Table
EPG – Electronic Program Guide
HDMI – 1.3 output
HDMI - High-Definition Multimedia Interface

S/PDIF - Sony/Philips Digital Interconnect Format (more commonly

known as Sony Philips Digital InterFace)
‫ דרך מוליך אופטי או כבל‬,‫ מגדיר את השכבה הפיזית של חיבור מידע שמע בין התקנים שונים‬S/PDIF
.‫ עם שינויים קלים ודרישות זולות יותר מבחינת החומרה‬AES/EBU ‫ תקן זה מבוסס על תקן‬.‫קואקסילי‬
35

‫הסבר‪:‬‬
‫‪S/PDIF - more commonly known as Sony Philips Digital InterFace‬‬

‫‪BMC-biphase mark code‬‬

‫בתקן זה נעשה שימוש בקוד דו‪-‬מופעי )‪ (biphase‬המקודד מידע זורם בינארי‪ .‬כל ביט של‬
‫המידע הראשוני מייצג שתי רמות אשר יחד מייצגות ביט בודד‪ .‬כל כל רמה לוגית "‪ "1‬במבוא‬
‫מיוצגת על ידי שני ביטים שונים ‪ 10‬או ‪ .01‬כניסה לוגית ‪ 0‬מיוצגת על ידי שני ביטים זהים ‪00‬‬
‫או ‪ 11‬במוצא‪.‬‬
‫‪36‬‬

37

38

‫דוגמה – ממיר ‪APEX‬‬
‫תכונות‪:‬‬
‫• תומך ‪EPG‬‬
‫• רשימת ערוצים ועריכת תוכניות‬
‫• בקרת הורים‬
‫• טיימר לתחילת תוכנית‬
‫• בחירת שפת הכתוביות‬
‫• השהיית תיאום שפתיים (במילישניות)‬
‫• הגדרת מדיית ה‪(MP3, JPEG….) USB -‬‬
‫• קביעת זמני הקלטה על מדיית ה‪USB -‬‬
‫• ועוד‪.....‬‬

‫‪39‬‬

APEX ‫ממיר‬

40

APEX ‫ממיר‬

41

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪42‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪43‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪44‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪45‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪46‬‬

:‫הסבר‬
BER – Bit Error Rate
PV BER – Post VITARBI Bit Error Rate
NM – Noise Margin
MER – Modulation Error Rate
CSI – Channel Status Information
Cell – identify code of the transmitting operator
CFO – carrier Frequency offset
PWR index – signal level status
RU – Read Solomon Uncorrect, uncorrected errors.

47

‫סופ ללא פ סופית כי אין סוף ללימוד ולחומר‬

‫‪48‬‬

OFDM
)‫ שימוש בערוצי שידור אורתוגונליים שונים (בתדרי גל נושא‬
.‫להעברת המידע‬
LPF
cos( 2  f 1 t )

LPF
cos( 2  f 2 t )

cos( 2  f 2 t )

MULTIPLEX

DEMULTIPLEX

data

cos( 2  f 1 t )

data

LPF
cos( 2  f N t )

cos( 2  f N t )
49

‫תדרים אורתוגונליים‬
‫‪ ‬המשדר מקבל את המידע לשידור ומחלק את ערוץ השידור למספר‬
‫תדרים בלתי תלויים‪.‬‬

‫‪50‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪2‬‬

‫‪51‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪3‬‬
‫‪ ‬כך לא ניתן לחסום את כל המידע שעובר ממשתמש אחד לשני‬

‫‪52‬‬

‫שידור וידאו כף יד דיגיטאלי והתמודדות‬
‫מול בעיות ייחודיות – בשתי השיטות‬
‫‪ DVB-T ‬שידור וידאו למטרות נייחות‬
‫‪ DVB-H ‬שידור וידאו למטרות ניידות (כף יד)‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬

‫‪53‬‬

‫יש צורך לחסוך באנרגיה‬
‫סנכרון מעבר בין תחנות שידור‬
‫שימוש בדחיסה חזקה ‪ H264‬ולא ב ‪mpeg- 2‬‬
‫אפקט דופלר‬

Multi Path ‫בעיית‬
P at h 2

B uilding
D i r ect P at h

P at h 3

M ob i l e
R ecep t i on

B ase St at i on

54

Guard Interval Tg -"‫"שמירת מרחק‬
Tg

OFDM symbol(1/f0)

Tg
Copy signal
 By adding the Guard Interval (GI) Period, Inter symbol

interference (ISI) can be avoided, while keeping orthogonality

Tg OFDM symbol (1/f0)
Direct
Delayed
Sampling Period
55

‫השהיה ותזוזת תדר ב ‪. OFDM‬ו‪CDMA -‬‬
‫‪OFDM ‬‬
‫‪ ‬בעיית ‪ Multi-path‬נפתרת ע"י ‪GI‬‬
‫‪ ‬רגיש לשינויי תדרים שמירה על הפרדת תדרים‬
‫‪CDMA ‬‬
‫‪ ‬כמעט ואין השפעה על הקודים ב ‪Multi-path‬‬
‫‪ ‬אפקט דופלר לא משפיע מאחר ואין לו תלות בתדר‬

‫‪56‬‬

‫מיזוג שיטות הקידוד‬
‫‪ ‬ניתן לשלב בין שתי השיטות וכך כל תדר בקידוד ה ‪OFDM‬‬
‫יוכפל בקוד ה‪CDMA-‬‬
‫‪Multi-carrier code division multiple access (MC- ‬‬
‫)‪CDMA‬‬

‫‪57‬‬

‫סיכום‬
‫‪ ‬הוצגו שיטות קידוד שונות לשידור‪ CDMA :‬ו‪OFDM‬‬
‫‪ ‬לכל שיטה יש את הייחודיות שלה אך ניתן עדיין לשלבם ביחד‬
‫במספר אפליקציות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמד יישום של השיטות לצורך העברת וידאו דיגיטלי למערכות‬
‫ניידות בשתי השיטות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמדה החסינות של שתי השיטות לתופעות ה ‪,Multi Path‬‬
‫ואפקט דופלר‬

References 1
Faria, G.; Henriksson, J.A.; Stare, E.; Talmola, P., "DVB-H:
Digital Broadcast Services to Handheld Devices,"
Proceedings of the IEEE , vol.94, no.1, pp.194-209, Jan.
2006
2. Fire Tom Wada Professor, Information Engineering, Univ.
of the Ryukyus Chief Scientist at Magna Design Net, Inc
[email protected] http://www.ie.uryukyu.ac.jp/~wada/
1.

3. “Ofdm and cdma” Dr.S.Srikanth AU-KBC Research

Centre Anna University Chennai
59

References 2
4. http://en.wikipedia.org/wiki/Code_division_multipl

e_access
5. http://en.wikipedia.org/wiki/OFDM


Slide 42

‫שדורי טלוויזיה‬
‫ספרתיים קרקעיים‬

‫אינגר משה ‪4Z1PF‬‬
‫‪2009‬‬
‫ספטמבר‬
‫‪1‬‬

‫שדורי טלוויזיה ספרתיים קרקעיים – למה?‬
‫‪ ‬יציבות באיכות התמונה‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של הספקטרום יחסית לשידור האנלוגי (פי ‪ 4‬עד ‪)6‬‬
‫‪ ‬זול יותר יחסית לשידורי כבלים‪ ,‬שידורים אנלוגיים ושידורי לווינים‪.‬‬
‫‪ ‬פשוט וזול (ממיר ספרתי ואנטנה קטנה) לעומת קליטה מלווין‪.‬‬
‫‪ ‬יישומים חדשים אפשריים בשידורים הדיגיטלים בלבד‪:‬‬
‫‪ ‬אינטראקטיביות‬
‫‪HDTV ‬‬
‫‪ ‬טלוויזיה ניידת‬
‫‪ ‬לוח שידורים אלקטרוני‬

‫‪2‬‬

‫רשתות של תדר בודד‬
‫‪ ‬שידורי טלוויזיה ספרתיים עושים שימוש בשיטת ‪ COFDM‬שמאפשרת עבודה של רשת‬
‫משדרים על תדר בודד‪.‬‬
‫‪ ‬תדר בודד עבור כל המשדרים שמאפשרים כיסוי שטח גדול‪.‬‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של תדרי שידור – שימוש בתדרים חוזרים‬
‫‪ ‬מאפשר טופולוגיות רשת טובות יותר יחסית לשידור אנלוגי‪.‬‬
‫‪‬דרישות מ‪(Single Frequency Networks) SFN-‬‬
‫‪‬כל משדר חייב לשדר‬
‫‪‬על אותו התדר‬
‫‪‬באותו הזמן‬
‫‪‬באותו קצב שידור‬
‫‪ ‬כל המשדרים חייבים להיות מסונכרנים בתדר ובזמן (‪)GPS‬‬
‫‪ ‬בחירת זמן מרווח הביטחון יקבע את המרחק המרבי שבין שני משדרים‪.‬‬

‫‪3‬‬

‫מושגים‬
‫‪ ‬אות אנלוגי‬
‫‪ ‬אות ספרתי (דיגיטלי)‬
‫‪ ‬ביט ‪bite‬‬
‫‪ ‬בית ‪Byte‬‬
‫‪ ‬אות ספרתי מרובה רמות‬

‫‪4‬‬

Asynchronous Digital Subscriber Line

5

‫מה זה ‪? ADSL‬‬

‫( ‪.)Asynchronous Digital Subscriber Line‬‬

‫טכנולוגיית ‪ ADSL‬משתמשת ברוחב פס של ‪ 1.1MHz‬המחולק לשלושה נתחים באמצעות‬
‫מסננים‪ .‬הנתח האחד מ‪ 0KHz -‬עד ‪ ,4KHz‬משמש את ערוץ הטלפוניה‪ .‬הנתח השני מ‪-‬‬
‫‪ 20KHz‬עד ‪ 160KHz‬משמש עבור ה‪ upstream-‬והנתח הגדול ביותר –‪ 240 KHz‬עד‬
‫‪ ,1.1MHz‬משמש עבור ה‪.downstream -‬‬

‫‪6‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫על מנת לקבל ניחות מזערי ודיוק מרבי‪ ,‬ממוצע המתח על הקו צריך לשאוף לאפס וכך ניתן להשיג‬
‫את הקצב הנדרש‪ .‬כדי לעמוד בדרישות אלה‪ ,‬משתמשים בשיטת קידוד‬
‫‪ .)Quadrature Amplitude Modulation) QAM‬שיטה המקודדת קבוצות של שלוש סיביות‬
‫ומייצגת אותם בגל סינוס ברמת מתח ובתזוזת מופע‪.‬‬

‫‪7‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫האפנון השימושי הוא מסוג "ריבוי תדרים" ‪(Discrete Multiton) DMT‬‬
‫הערוץ היורד )‪ (downstream‬מחולק ל‪ 256 -‬תדרי נושא )‪ (tones‬כל אחד‬
‫ברוחב פס של ‪4KHz‬‬
‫הערוץ העולה )‪ (upstream‬מחולק ל‪ 32 -‬תת נושאים‪.‬‬
‫נושא ‪ 64‬מאופנן מידע קבוע המשמש לבקרת הרזולוציה של זמן הדגימה‬
‫במקלט‪.‬‬

‫‪8‬‬

9

Standard vs. High-definition
Standard vs. Highdefinition
Wondering what the difference
is between standard and high
definition? Standard definition
(SD) uses 625 lines of pixels
from top to bottom. High
definition (HD) uses up to 1125
lines. Not all of these lines are
visible on the screen, but
they're included as part of the
signal .

10

‫‪Standard vs. High-definition‬‬
‫)‪HDTV )high-definition television‬‬
‫)‪DTV )digital television‬‬

‫‪ DTV‬משודר בתחום ה‪ UHF -‬ברוחב פס של ‪ 8MHz‬כמו שידורי הטלוויזיה‬
‫האנלוגיים‪.‬‬
‫יתרונות ‪DTV‬‬
‫• תומך ברזולוציה גבוהה יותר‪.‬‬

‫• ניתן לשדר את התמונה בסריקה שלובה ‪ interlaced‬או סריקה מלאה‬
‫‪.progressive‬‬
‫• תחנת השידור יכולה לשדר על אותו ספקטרום מספר תוכניות שונות בו‪-‬‬
‫זמנית‪.‬‬
‫• ניתן להוסיף לשידור חומר אינטראקטיבי ו‪/‬או חומר אחר‪ ,‬כמו מידע‬
‫מהאינטרנט‪.‬‬
‫• תומך בשידורי ‪.HDTV‬‬
‫‪11‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫• קיימים ‪ 18‬תקנים לשידורי טלוויזיה דיגיטאלית‪.‬‬
‫• יחס ממדים ‪ 4:3‬באנלוגי‪ 16:9 ,‬בדיגיטלי‪.‬‬
‫• הרזולוציה הנמוכה ביותר היא כמו הרזולוציה של הטלוויזיה האנלוגית‬
‫‪ 576X720‬פיקסלים‪.‬‬
‫• הרזולוציה המרבית היא של ‪ 1080X1920 HDTV‬פיקסלים‪.‬‬
‫• מספר תמונות משודרות בשנייה מוגדרות על ידי האותיות "‪ "i‬עבור ‪interlaced‬‬
‫ו ‪ "p" -‬עבור ‪progressive‬‬

‫• ב – ‪ DTV‬מספר התמונות משתנה בין ‪ 60P‬ל‪20P -‬‬

‫‪12‬‬

‫‪HDTV‬‬

‫תקן ‪ "1080i" HDTV‬אומר שהרזולוציה היא ‪ 1080X1920‬פיקסלים‪ ,‬סריקה‬
‫שלובה‪ 60 ,‬תמונות בשנייה‪.‬‬
‫הערה‪ :‬הטבלה מתאימה לתקן האמריקאי‬
‫‪13‬‬

‫‪.‬‬

‫תקנים‬
‫‪MPEG-2‬‬
‫‪ DTV‬מקודד את המידע ב – ‪ .MPEG-2‬מקודד שימושי ברוב מכשירי ה‪.DVD -‬‬
‫מקודד זה מקטין את נפח המידע ביחס של ‪ .55:1‬הוא מעלים חלק גדול מהמידע‬
‫שעין האדם לא יכולה להבחין‪.‬‬
‫בתקן זה משדרים את השוני בין תמונה לתמונה בבלוקים של ‪ 16X16‬פיקסלים‪.‬‬
‫‪.‬‬
‫‪H.264 / MPEG-4‬‬
‫‪ H.264‬הוא תקן מתקדם לדחיסת וידאו‪ .‬התקן זהה לחלק ‪ 10‬של התקן ‪MPEG-‬‬
‫‪4‬של ‪ ISO‬וידוע גם בשם "קידוד וידאו מתקדם" – ‪AVC‬‬
‫‪ H.264/AVC‬מאופיין על ידי מספר תכונות חדשות המאפשרות לו לדחוס וידאו‬
‫ביעילות רבה יותר מאשר מקודדים אחרים‪.‬‬
‫ביצוע "פיצוי תנועה על סמך בלוק בגודל משתנה" עם בלוקים בגדלים ‪16X16‬ועד‬
‫‪ 4X4‬המאפשר חלוקה מדויקת של אזורים נעים‪ .‬חלוקה רבה מדי לתת‪-‬בלוקים‬
‫עלולה להוביל לשליחת מידע מיותר‪ ,‬שכן המקודד נדרש לציין מספר גדול יותר של‬
‫בלוקים‪ ,‬ולכן מתמקדים מקודדי ‪ H.264‬בבעיית הבחירה של החלוקה‬
‫האופטימאלית של בלוק ‪.16X16‬‬
‫‪14‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫לכול תחנת שידור מוקצה ערוץ שידור אחד‪.‬‬
‫ניתן לחלק את הערוץ לתת‪-‬ערוצים ‪sub-channels‬‬

‫כל ערוץ יכול לשדר ‪19.39 Mbps‬של מידע דיגיטלי‪.‬‬
‫תחנת השידור יכולה לחלק תעבורה זו במספר אפשרויות‪ ,‬לדוגמה‪:‬‬
‫ערוץ אחד של ‪19.39 Mbps‬‬
‫ארבעה תת‪-‬ערוצים של ‪4.85 Mbps‬‬

‫ניתן לשדר תוכניות באיכות נמוכה כמו חדשות‪ ,‬אך לאחד את הערוצים לאיכות‬
‫גבוהה יותר עבור תוכנית טבע כלשהי‪.‬‬
‫נערכים ניסויים לשדר מידע דיגיטלי ב‪ .1- 2Mbps -‬מידע זה יכול לכלול דפי‬
‫אינטרנט או מידע דיגיטלי אחר‪.‬‬

‫‪15‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫הבסיס לתקני ‪ HDTV‬הוא של ‪. (Advanced Television Standards Committee) ATSC‬עבור‬
‫‪ HDTV‬קיימים שני פורמטים‪ P720 :‬ו‪.i1080 -‬‬
‫מדובר בתקנים אמריקאים אשר משודרים ב‪ 60Hz -‬ואשר שניהם רחבי מסך (כלומר ביחס מסך‬
‫‪.)16:9‬‬
‫‪ P720‬הוא תקן פרוגרסיבי (כלומר‪ ,‬משודרות שורות ברצף) אשר כולל ‪ 720‬שורות של ‪1280‬‬
‫פיקסלים בכל שורה‪.‬‬
‫‪ i1080‬הוא תקן ‪( INTERLACED‬כלומר‪ ,‬משדר את כל השורות הזוגיות ואחריהן את השורות האי‬
‫זוגיות וחוזר חלילה) אשר כולל ‪ 1080‬שורות של ‪ 1920‬פיקסלים בכל אחת‪.‬‬
‫התקנים הללו יועדו לשוק האמריקאי‪ ,‬ולכן הוגדרו ב‪ 60Hz-‬בלבד‪ .‬לאחר מספר שנים‪ ,‬אירופה‬
‫התעוררה והגדירה גם לעצמה כמה תקנים‪:‬‬
‫‪ P576 - PAL PROGRESSIVE‬אשר משודר במסך רחב או רגיל (‪)4:3‬‬
‫‪ - P50720‬תקן זהה לתקן האמריקאי פרט לכך שהוא משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪( i501080‬לעתים מכונה גם ‪ - )i251080‬גם הוא תקן זהה לאמריקאי אך משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪16‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫‪HD READY‬‬
‫לגבי רזולוציה‪ ,‬המסך חייב לתמוך בלפחות ‪ 720‬שורות עבור מצב ‪.16:9‬‬
‫התנאים‪:‬‬
‫‪ .1‬כל סוג מסך או אלמנט תצוגה אשר יש לו ‪ 720‬שורות פיזיות (דיסקרטיות) במצב יחס רחב‪.‬‬
‫‪ .2‬על המסך לתמוך בכניסות ‪ HDTV‬דרך הכניסות הבאות‪:‬‬
‫‪ YPBPR‬אנלוגי‬
‫‪ DVI‬או ‪HDMI‬‬
‫‪ .3‬בכל הכניסות הללו‪ ,‬המסך חייב לתמוך בתקנים הבאים‪:‬‬
‫‪ 1280‬על ‪ 720‬פרוגרסיבי ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ 1920‬על ‪ 1080‬שזור ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ .4‬על חיבורי ה‪ DVI-‬וה‪ HDMI-‬לתמוך בהצפנת ‪.HDCP‬‬
‫‪17‬‬

18

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫הגדרה‪ :‬שני גלים נושאים‪ ,‬באותו התדר נמצאים ב‪ 90 -‬מעלות האחד ביחס לשני‬
‫(ניצבים)‪ .‬ניתן לראות זאת כשווה ערך‪ ,‬לגל נושא יחיד המאופנן מופע ואמפליטודה‪.‬‬

‫תמונת ווקטור‪-‬סקופ של אפנון‬
‫מידע הצבע במשדרי טלוויזיה‬

‫‪19‬‬

‫ אפנון ניצב‬QAM - Quadrature Amplitude Modulation
‫ כל סימבול‬16QAM -‫דוגמה ל‬
‫ ביטים‬4 ‫מיצג‬
I - In phase

Q – Quadrature

‫בתקשורת ספרתית נהוג לעבוד‬
QAM16 64 128 256 -‫ב‬

20

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫דוגמאות ל – ‪ 8QAM‬במבנה מעגלי ומלבני‬
‫הבחירה למבנה הרצוי נקבע על ידי השיקולים‪:‬‬
‫‪ .1‬ההספק הממוצע המשודר‬
‫‪ .2‬מורכבות מעגלי השידור והקליטה‬
‫‪ .3‬חסינות לרעש‬
‫‪BER (Bit Error Rate) .4‬‬
‫‪ .5‬התאבכות בין גלי הנושא השונים‪.‬‬

‫‪21‬‬

22

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫)‪ Orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM‬זהה עקרונית ל‪-‬‬
‫)‪ Coded OFDM (COFDM‬ול‪.Discrete multi-tone modulation (DMT) -‬‬
‫בכל המקרים מדובר על ריבוב בחלוקת תדר ‪frequency-division multiplexing‬‬
‫)‪ .(FDM‬מספר רב של תדרי תת נושא ניצבים‪ ,‬הקרובים זה לזה‪ ,‬נושאים את‬
‫המידע‪ .‬המידע מחולק למספר ערוצים מקבילים‪ ,‬כאשר כל ערוץ מאופנן על תדר‬
‫תת‪-‬נושא אחר‪.‬‬
‫האפנון יכול להיות כל אפנון שכיח כמו ‪ QAM‬או ‪ .PSK‬המידע המאופנן נשלח‬
‫בקצב נמוך אך בגלל המספר הרב של התתי‪-‬נושא זה שווה ערך לשידור‬
‫קונבנציונלי של אפנון נושא אחד באותו רוחב פס ובמהירות העברת מידע גבוהה‪.‬‬

‫‪23‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫מרווח ביטחון (שומר מרווח) ‪Guard interval‬‬
‫מטרת מרווח הביטחון הוא לשפר את חסינות ההשהיה בהתפשטות הגלים‪ ,‬הדהוד והחזרים‬
‫מגופים שונים כמו הר או בית‪ .‬נתונים ספרתיים מאוד רגישים לתופעות אלו ‪.‬‬
‫ב‪ COFDM -‬בתחילת כל סימבול קיים "מרווח ביטחון"‪ .‬כל עוד ה"הד" נופל בתחום מרווח זה‪.‬‬
‫הוא לא יהיה מושפע ביכולת המקלט לפענח את המידע הרצוי משום שהמידע יופיע אחרי זמן‬
‫"מרווח הביטחון"‬
‫ככול שמרווח הביטחון יהיה גדול יותר ניתן יהיה לטפל במרחק הדהוד גדול יותר‪ .‬אבל הגדלת‬
‫המרווח מוריד את נצילות ערוץ השידור‪ .‬לדוגמה בשידור ‪ DVB-T‬ארבע מרווחי ביטחון‬
‫שימושיים (ניתנים כשבר מזמן המחזור של הסימבול) ‪1/32 ; 1/16 ; 1/8 ; 1/4‬‬
‫‪ 1/32‬נותן הגנה מזערית אבל העברת מידע מהירה ביותר‪ 1/4 .‬מאפשר הגנה טובה ביותר‬
‫אבל נצילות ערוץ שידור נמוכה‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫דוגמה‪:‬‬
‫אם נשדר מיליון סימבולים לשנייה על ערוץ תקשורת באפנון של נושא בודד אזי זמן שידור‬
‫סימבול יהיה מיקרו‪-‬שנייה‪ .‬במצב זה נצטרך להתמודד עם סנכרון בתדר גבוה ועם התאבכויות‬
‫ממסלולים שונים )‪.(multipath interference‬‬
‫אם אותם מיליון סימבולים לשנייה יחולקו לאלף תת‪-‬ערוצים אז זמן המחזור של כל סימבול יכול‬
‫להיות ארוך פי ‪ 1000‬ז"א מילישנייה אחת (במקום מיקרו‪-‬שנייה)‪ .‬אם נוסיף "מרווח ביטחון"‬
‫בערך של ‪ 1/8‬סימבול אשר יוכנס בתחילת שידור של כל סימבול‪ ,‬אזי נוכל להתגבר על בעיית‬
‫ההתאבכות‪ .‬זמן "מרווח הביטחון" יהיה ‪ 125‬מיקרו‪-‬שניות שמייצג הפרש מרבי של ‪37.5‬‬
‫קילומטר בין אות ישיר לאות מוחזר כהד מגוף כלשהו‪.‬‬

‫‪25‬‬

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Example of applications
Cable
ADSL and VDSL broadband access via POTS copper wiring.
Power line communication (PLC).
Multimedia over Coax Alliance (MoCA) home networking.
ITU-T G.hn, a standard which provides high-speed local area networking over existing home wiring (power lines,
phone lines and coaxial cables)
Wireless
The wireless LAN radio interfaces IEEE 802.11a, g, n and HIPERLAN/2.
The digital radio systems DAB/EUREKA 147, DAB+, Digital Radio Mondiale, HD Radio, T-DMB and ISDBTSB.
The terrestrial digital TV system DVB-T.
The terrestrial mobile TV systems DVB-H, T-DMB, ISDB-T and MediaFLO forward link.
The cellular communication systems Flash-OFDM
The mobile broadband 3GPP Long Term Evolution air interface named High Speed OFDM Packet Access
(HSOPA)
The Wireless MAN / Fixed broadband wireless access (BWA) standard IEEE 802.16 (or WiMAX).
The Mobile Broadband Wireless Access (MBWA) standards IEEE 802.20, IEEE 802.16e (Mobile WiMAX) and
WiBro.
The wireless Personal Area Network (PAN) Ultra wideband (UWB) IEEE 802.15.3a implementation suggested by
WiMedia Alliance.
26

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Transmitter
An OFDM carrier signal is the sum of a number of orthogonal sub-carriers, with baseband data on each sub-carrier
being independently modulated commonly using some type of quadrature amplitude modulation (QAM) or phaseshift keying (PSK). This composite baseband signal is typically used to modulate a main RF carrier.

s[n] is a serial stream of binary digits. By inverse multiplexing, these are first demultiplexed into N parallel
streams, and each one mapped to a (possibly complex) symbol stream using some modulation constellation
(QAM, PSK, etc.). Note that the constellations may be different, so some streams may carry a higher bit-rate than
others.
An inverse FFT is computed on each set of symbols, giving a set of complex time-domain samples. These
samples are then quadrature-mixed to passband in the standard way. The real and imaginary components are first
converted to the analogue domain using digital-to-analogue converters (DACs); the analogue signals are then
used to modulate cosine and sine waves at the carrier frequency, fc, respectively. These signals are then summed
to give the transmission signal, s(t).
27

28

‫)‪DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial‬‬
‫‪ DVB-T‬הינו תקן שתוקן על ידי איגוד ‪ DVB‬לשידורי טלוויזיה‬
‫קרקעיים‪ .‬השידורים הראשוניים נערכו בבריטניה בשנת ‪.1997‬‬
‫המערכת משדרת אות ספרתי מכווץ של שמע‪ ,‬וידאו ונתונים‬
‫נוספים בשיטת ‪ MPEG‬ובשימוש באפנון ‪.COFDM‬‬
‫תכונות בסיסיות‪:‬‬
‫‪ .1‬שלש אפשרויות לאפנון )‪(QPSK, 16QAM, 64QAM‬‬
‫‪ FEC (forward error correction) .2‬חמש אפשרויות לתיקון שגיאות המבוססות על קידוד‬
‫קונבולוציה וקידוד רייד סולומון ביחסים של ‪ 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8‬בהתאם לדרישות‬
‫המערכת‪.‬‬
‫‪ .3‬ארבע אפשרויות למרווחי ביטחון ‪.1/4 1/8 1/16 1/32‬‬
‫‪ .4‬רוחב פס של ערוץ שידור ‪ 7 ,6‬או ‪8MHz‬‬
‫‪ .5‬תדר תמונות ‪ 50‬או ‪ 60‬הרץ‪.‬‬

‫‪29‬‬

DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial)

30

31

32

:‫הסבר‬
Video – SD – MPEG – 4 PART 10 H.264
SD-Standard Definition

Audio .HE .AAC + V2 & Dolby Pulse
HE-High Efficincy
AAC-Advanced Audio Coding ‫סוג של קודק‬
Pulse -- Plus

MPEG 2 – TS
TS – Transport Stream

‫ מבוסס על‬Dolby Digital Plus
‫ שמאפשר‬AC-3 ‫מערכת קודקים של‬
‫ ותומך‬6.144 Mbit/s ‫שידור בקצב עד‬
‫ הוא אינו‬.13.1 ‫במספר ערוצים עד‬
.AC-3 ‫תואם אחורנית עם‬
‫ הוא פורמט לשידור תקן‬MPEG-2TS
‫) אשר מרובב עם‬4 ‫או‬1,2( MPEG
‫ שימושי כמידע זורם‬.‫מידע נוסף‬
‫ רשתות כולל‬,‫בטלוויזיה ספרתית‬
.‫אינטרנט‬

Three (3) SFN Network ‫סוג של טופולוגית המשדרים‬
SFN - Single Frequency Networks
33

34

:‫הסבר‬
EIT – based EPG & 7 day EPG
EIT – Event Information Table
EPG – Electronic Program Guide
HDMI – 1.3 output
HDMI - High-Definition Multimedia Interface

S/PDIF - Sony/Philips Digital Interconnect Format (more commonly

known as Sony Philips Digital InterFace)
‫ דרך מוליך אופטי או כבל‬,‫ מגדיר את השכבה הפיזית של חיבור מידע שמע בין התקנים שונים‬S/PDIF
.‫ עם שינויים קלים ודרישות זולות יותר מבחינת החומרה‬AES/EBU ‫ תקן זה מבוסס על תקן‬.‫קואקסילי‬
35

‫הסבר‪:‬‬
‫‪S/PDIF - more commonly known as Sony Philips Digital InterFace‬‬

‫‪BMC-biphase mark code‬‬

‫בתקן זה נעשה שימוש בקוד דו‪-‬מופעי )‪ (biphase‬המקודד מידע זורם בינארי‪ .‬כל ביט של‬
‫המידע הראשוני מייצג שתי רמות אשר יחד מייצגות ביט בודד‪ .‬כל כל רמה לוגית "‪ "1‬במבוא‬
‫מיוצגת על ידי שני ביטים שונים ‪ 10‬או ‪ .01‬כניסה לוגית ‪ 0‬מיוצגת על ידי שני ביטים זהים ‪00‬‬
‫או ‪ 11‬במוצא‪.‬‬
‫‪36‬‬

37

38

‫דוגמה – ממיר ‪APEX‬‬
‫תכונות‪:‬‬
‫• תומך ‪EPG‬‬
‫• רשימת ערוצים ועריכת תוכניות‬
‫• בקרת הורים‬
‫• טיימר לתחילת תוכנית‬
‫• בחירת שפת הכתוביות‬
‫• השהיית תיאום שפתיים (במילישניות)‬
‫• הגדרת מדיית ה‪(MP3, JPEG….) USB -‬‬
‫• קביעת זמני הקלטה על מדיית ה‪USB -‬‬
‫• ועוד‪.....‬‬

‫‪39‬‬

APEX ‫ממיר‬

40

APEX ‫ממיר‬

41

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪42‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪43‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪44‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪45‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪46‬‬

:‫הסבר‬
BER – Bit Error Rate
PV BER – Post VITARBI Bit Error Rate
NM – Noise Margin
MER – Modulation Error Rate
CSI – Channel Status Information
Cell – identify code of the transmitting operator
CFO – carrier Frequency offset
PWR index – signal level status
RU – Read Solomon Uncorrect, uncorrected errors.

47

‫סופ ללא פ סופית כי אין סוף ללימוד ולחומר‬

‫‪48‬‬

OFDM
)‫ שימוש בערוצי שידור אורתוגונליים שונים (בתדרי גל נושא‬
.‫להעברת המידע‬
LPF
cos( 2  f 1 t )

LPF
cos( 2  f 2 t )

cos( 2  f 2 t )

MULTIPLEX

DEMULTIPLEX

data

cos( 2  f 1 t )

data

LPF
cos( 2  f N t )

cos( 2  f N t )
49

‫תדרים אורתוגונליים‬
‫‪ ‬המשדר מקבל את המידע לשידור ומחלק את ערוץ השידור למספר‬
‫תדרים בלתי תלויים‪.‬‬

‫‪50‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪2‬‬

‫‪51‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪3‬‬
‫‪ ‬כך לא ניתן לחסום את כל המידע שעובר ממשתמש אחד לשני‬

‫‪52‬‬

‫שידור וידאו כף יד דיגיטאלי והתמודדות‬
‫מול בעיות ייחודיות – בשתי השיטות‬
‫‪ DVB-T ‬שידור וידאו למטרות נייחות‬
‫‪ DVB-H ‬שידור וידאו למטרות ניידות (כף יד)‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬

‫‪53‬‬

‫יש צורך לחסוך באנרגיה‬
‫סנכרון מעבר בין תחנות שידור‬
‫שימוש בדחיסה חזקה ‪ H264‬ולא ב ‪mpeg- 2‬‬
‫אפקט דופלר‬

Multi Path ‫בעיית‬
P at h 2

B uilding
D i r ect P at h

P at h 3

M ob i l e
R ecep t i on

B ase St at i on

54

Guard Interval Tg -"‫"שמירת מרחק‬
Tg

OFDM symbol(1/f0)

Tg
Copy signal
 By adding the Guard Interval (GI) Period, Inter symbol

interference (ISI) can be avoided, while keeping orthogonality

Tg OFDM symbol (1/f0)
Direct
Delayed
Sampling Period
55

‫השהיה ותזוזת תדר ב ‪. OFDM‬ו‪CDMA -‬‬
‫‪OFDM ‬‬
‫‪ ‬בעיית ‪ Multi-path‬נפתרת ע"י ‪GI‬‬
‫‪ ‬רגיש לשינויי תדרים שמירה על הפרדת תדרים‬
‫‪CDMA ‬‬
‫‪ ‬כמעט ואין השפעה על הקודים ב ‪Multi-path‬‬
‫‪ ‬אפקט דופלר לא משפיע מאחר ואין לו תלות בתדר‬

‫‪56‬‬

‫מיזוג שיטות הקידוד‬
‫‪ ‬ניתן לשלב בין שתי השיטות וכך כל תדר בקידוד ה ‪OFDM‬‬
‫יוכפל בקוד ה‪CDMA-‬‬
‫‪Multi-carrier code division multiple access (MC- ‬‬
‫)‪CDMA‬‬

‫‪57‬‬

‫סיכום‬
‫‪ ‬הוצגו שיטות קידוד שונות לשידור‪ CDMA :‬ו‪OFDM‬‬
‫‪ ‬לכל שיטה יש את הייחודיות שלה אך ניתן עדיין לשלבם ביחד‬
‫במספר אפליקציות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמד יישום של השיטות לצורך העברת וידאו דיגיטלי למערכות‬
‫ניידות בשתי השיטות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמדה החסינות של שתי השיטות לתופעות ה ‪,Multi Path‬‬
‫ואפקט דופלר‬

References 1
Faria, G.; Henriksson, J.A.; Stare, E.; Talmola, P., "DVB-H:
Digital Broadcast Services to Handheld Devices,"
Proceedings of the IEEE , vol.94, no.1, pp.194-209, Jan.
2006
2. Fire Tom Wada Professor, Information Engineering, Univ.
of the Ryukyus Chief Scientist at Magna Design Net, Inc
[email protected] http://www.ie.uryukyu.ac.jp/~wada/
1.

3. “Ofdm and cdma” Dr.S.Srikanth AU-KBC Research

Centre Anna University Chennai
59

References 2
4. http://en.wikipedia.org/wiki/Code_division_multipl

e_access
5. http://en.wikipedia.org/wiki/OFDM


Slide 43

‫שדורי טלוויזיה‬
‫ספרתיים קרקעיים‬

‫אינגר משה ‪4Z1PF‬‬
‫‪2009‬‬
‫ספטמבר‬
‫‪1‬‬

‫שדורי טלוויזיה ספרתיים קרקעיים – למה?‬
‫‪ ‬יציבות באיכות התמונה‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של הספקטרום יחסית לשידור האנלוגי (פי ‪ 4‬עד ‪)6‬‬
‫‪ ‬זול יותר יחסית לשידורי כבלים‪ ,‬שידורים אנלוגיים ושידורי לווינים‪.‬‬
‫‪ ‬פשוט וזול (ממיר ספרתי ואנטנה קטנה) לעומת קליטה מלווין‪.‬‬
‫‪ ‬יישומים חדשים אפשריים בשידורים הדיגיטלים בלבד‪:‬‬
‫‪ ‬אינטראקטיביות‬
‫‪HDTV ‬‬
‫‪ ‬טלוויזיה ניידת‬
‫‪ ‬לוח שידורים אלקטרוני‬

‫‪2‬‬

‫רשתות של תדר בודד‬
‫‪ ‬שידורי טלוויזיה ספרתיים עושים שימוש בשיטת ‪ COFDM‬שמאפשרת עבודה של רשת‬
‫משדרים על תדר בודד‪.‬‬
‫‪ ‬תדר בודד עבור כל המשדרים שמאפשרים כיסוי שטח גדול‪.‬‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של תדרי שידור – שימוש בתדרים חוזרים‬
‫‪ ‬מאפשר טופולוגיות רשת טובות יותר יחסית לשידור אנלוגי‪.‬‬
‫‪‬דרישות מ‪(Single Frequency Networks) SFN-‬‬
‫‪‬כל משדר חייב לשדר‬
‫‪‬על אותו התדר‬
‫‪‬באותו הזמן‬
‫‪‬באותו קצב שידור‬
‫‪ ‬כל המשדרים חייבים להיות מסונכרנים בתדר ובזמן (‪)GPS‬‬
‫‪ ‬בחירת זמן מרווח הביטחון יקבע את המרחק המרבי שבין שני משדרים‪.‬‬

‫‪3‬‬

‫מושגים‬
‫‪ ‬אות אנלוגי‬
‫‪ ‬אות ספרתי (דיגיטלי)‬
‫‪ ‬ביט ‪bite‬‬
‫‪ ‬בית ‪Byte‬‬
‫‪ ‬אות ספרתי מרובה רמות‬

‫‪4‬‬

Asynchronous Digital Subscriber Line

5

‫מה זה ‪? ADSL‬‬

‫( ‪.)Asynchronous Digital Subscriber Line‬‬

‫טכנולוגיית ‪ ADSL‬משתמשת ברוחב פס של ‪ 1.1MHz‬המחולק לשלושה נתחים באמצעות‬
‫מסננים‪ .‬הנתח האחד מ‪ 0KHz -‬עד ‪ ,4KHz‬משמש את ערוץ הטלפוניה‪ .‬הנתח השני מ‪-‬‬
‫‪ 20KHz‬עד ‪ 160KHz‬משמש עבור ה‪ upstream-‬והנתח הגדול ביותר –‪ 240 KHz‬עד‬
‫‪ ,1.1MHz‬משמש עבור ה‪.downstream -‬‬

‫‪6‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫על מנת לקבל ניחות מזערי ודיוק מרבי‪ ,‬ממוצע המתח על הקו צריך לשאוף לאפס וכך ניתן להשיג‬
‫את הקצב הנדרש‪ .‬כדי לעמוד בדרישות אלה‪ ,‬משתמשים בשיטת קידוד‬
‫‪ .)Quadrature Amplitude Modulation) QAM‬שיטה המקודדת קבוצות של שלוש סיביות‬
‫ומייצגת אותם בגל סינוס ברמת מתח ובתזוזת מופע‪.‬‬

‫‪7‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫האפנון השימושי הוא מסוג "ריבוי תדרים" ‪(Discrete Multiton) DMT‬‬
‫הערוץ היורד )‪ (downstream‬מחולק ל‪ 256 -‬תדרי נושא )‪ (tones‬כל אחד‬
‫ברוחב פס של ‪4KHz‬‬
‫הערוץ העולה )‪ (upstream‬מחולק ל‪ 32 -‬תת נושאים‪.‬‬
‫נושא ‪ 64‬מאופנן מידע קבוע המשמש לבקרת הרזולוציה של זמן הדגימה‬
‫במקלט‪.‬‬

‫‪8‬‬

9

Standard vs. High-definition
Standard vs. Highdefinition
Wondering what the difference
is between standard and high
definition? Standard definition
(SD) uses 625 lines of pixels
from top to bottom. High
definition (HD) uses up to 1125
lines. Not all of these lines are
visible on the screen, but
they're included as part of the
signal .

10

‫‪Standard vs. High-definition‬‬
‫)‪HDTV )high-definition television‬‬
‫)‪DTV )digital television‬‬

‫‪ DTV‬משודר בתחום ה‪ UHF -‬ברוחב פס של ‪ 8MHz‬כמו שידורי הטלוויזיה‬
‫האנלוגיים‪.‬‬
‫יתרונות ‪DTV‬‬
‫• תומך ברזולוציה גבוהה יותר‪.‬‬

‫• ניתן לשדר את התמונה בסריקה שלובה ‪ interlaced‬או סריקה מלאה‬
‫‪.progressive‬‬
‫• תחנת השידור יכולה לשדר על אותו ספקטרום מספר תוכניות שונות בו‪-‬‬
‫זמנית‪.‬‬
‫• ניתן להוסיף לשידור חומר אינטראקטיבי ו‪/‬או חומר אחר‪ ,‬כמו מידע‬
‫מהאינטרנט‪.‬‬
‫• תומך בשידורי ‪.HDTV‬‬
‫‪11‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫• קיימים ‪ 18‬תקנים לשידורי טלוויזיה דיגיטאלית‪.‬‬
‫• יחס ממדים ‪ 4:3‬באנלוגי‪ 16:9 ,‬בדיגיטלי‪.‬‬
‫• הרזולוציה הנמוכה ביותר היא כמו הרזולוציה של הטלוויזיה האנלוגית‬
‫‪ 576X720‬פיקסלים‪.‬‬
‫• הרזולוציה המרבית היא של ‪ 1080X1920 HDTV‬פיקסלים‪.‬‬
‫• מספר תמונות משודרות בשנייה מוגדרות על ידי האותיות "‪ "i‬עבור ‪interlaced‬‬
‫ו ‪ "p" -‬עבור ‪progressive‬‬

‫• ב – ‪ DTV‬מספר התמונות משתנה בין ‪ 60P‬ל‪20P -‬‬

‫‪12‬‬

‫‪HDTV‬‬

‫תקן ‪ "1080i" HDTV‬אומר שהרזולוציה היא ‪ 1080X1920‬פיקסלים‪ ,‬סריקה‬
‫שלובה‪ 60 ,‬תמונות בשנייה‪.‬‬
‫הערה‪ :‬הטבלה מתאימה לתקן האמריקאי‬
‫‪13‬‬

‫‪.‬‬

‫תקנים‬
‫‪MPEG-2‬‬
‫‪ DTV‬מקודד את המידע ב – ‪ .MPEG-2‬מקודד שימושי ברוב מכשירי ה‪.DVD -‬‬
‫מקודד זה מקטין את נפח המידע ביחס של ‪ .55:1‬הוא מעלים חלק גדול מהמידע‬
‫שעין האדם לא יכולה להבחין‪.‬‬
‫בתקן זה משדרים את השוני בין תמונה לתמונה בבלוקים של ‪ 16X16‬פיקסלים‪.‬‬
‫‪.‬‬
‫‪H.264 / MPEG-4‬‬
‫‪ H.264‬הוא תקן מתקדם לדחיסת וידאו‪ .‬התקן זהה לחלק ‪ 10‬של התקן ‪MPEG-‬‬
‫‪4‬של ‪ ISO‬וידוע גם בשם "קידוד וידאו מתקדם" – ‪AVC‬‬
‫‪ H.264/AVC‬מאופיין על ידי מספר תכונות חדשות המאפשרות לו לדחוס וידאו‬
‫ביעילות רבה יותר מאשר מקודדים אחרים‪.‬‬
‫ביצוע "פיצוי תנועה על סמך בלוק בגודל משתנה" עם בלוקים בגדלים ‪16X16‬ועד‬
‫‪ 4X4‬המאפשר חלוקה מדויקת של אזורים נעים‪ .‬חלוקה רבה מדי לתת‪-‬בלוקים‬
‫עלולה להוביל לשליחת מידע מיותר‪ ,‬שכן המקודד נדרש לציין מספר גדול יותר של‬
‫בלוקים‪ ,‬ולכן מתמקדים מקודדי ‪ H.264‬בבעיית הבחירה של החלוקה‬
‫האופטימאלית של בלוק ‪.16X16‬‬
‫‪14‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫לכול תחנת שידור מוקצה ערוץ שידור אחד‪.‬‬
‫ניתן לחלק את הערוץ לתת‪-‬ערוצים ‪sub-channels‬‬

‫כל ערוץ יכול לשדר ‪19.39 Mbps‬של מידע דיגיטלי‪.‬‬
‫תחנת השידור יכולה לחלק תעבורה זו במספר אפשרויות‪ ,‬לדוגמה‪:‬‬
‫ערוץ אחד של ‪19.39 Mbps‬‬
‫ארבעה תת‪-‬ערוצים של ‪4.85 Mbps‬‬

‫ניתן לשדר תוכניות באיכות נמוכה כמו חדשות‪ ,‬אך לאחד את הערוצים לאיכות‬
‫גבוהה יותר עבור תוכנית טבע כלשהי‪.‬‬
‫נערכים ניסויים לשדר מידע דיגיטלי ב‪ .1- 2Mbps -‬מידע זה יכול לכלול דפי‬
‫אינטרנט או מידע דיגיטלי אחר‪.‬‬

‫‪15‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫הבסיס לתקני ‪ HDTV‬הוא של ‪. (Advanced Television Standards Committee) ATSC‬עבור‬
‫‪ HDTV‬קיימים שני פורמטים‪ P720 :‬ו‪.i1080 -‬‬
‫מדובר בתקנים אמריקאים אשר משודרים ב‪ 60Hz -‬ואשר שניהם רחבי מסך (כלומר ביחס מסך‬
‫‪.)16:9‬‬
‫‪ P720‬הוא תקן פרוגרסיבי (כלומר‪ ,‬משודרות שורות ברצף) אשר כולל ‪ 720‬שורות של ‪1280‬‬
‫פיקסלים בכל שורה‪.‬‬
‫‪ i1080‬הוא תקן ‪( INTERLACED‬כלומר‪ ,‬משדר את כל השורות הזוגיות ואחריהן את השורות האי‬
‫זוגיות וחוזר חלילה) אשר כולל ‪ 1080‬שורות של ‪ 1920‬פיקסלים בכל אחת‪.‬‬
‫התקנים הללו יועדו לשוק האמריקאי‪ ,‬ולכן הוגדרו ב‪ 60Hz-‬בלבד‪ .‬לאחר מספר שנים‪ ,‬אירופה‬
‫התעוררה והגדירה גם לעצמה כמה תקנים‪:‬‬
‫‪ P576 - PAL PROGRESSIVE‬אשר משודר במסך רחב או רגיל (‪)4:3‬‬
‫‪ - P50720‬תקן זהה לתקן האמריקאי פרט לכך שהוא משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪( i501080‬לעתים מכונה גם ‪ - )i251080‬גם הוא תקן זהה לאמריקאי אך משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪16‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫‪HD READY‬‬
‫לגבי רזולוציה‪ ,‬המסך חייב לתמוך בלפחות ‪ 720‬שורות עבור מצב ‪.16:9‬‬
‫התנאים‪:‬‬
‫‪ .1‬כל סוג מסך או אלמנט תצוגה אשר יש לו ‪ 720‬שורות פיזיות (דיסקרטיות) במצב יחס רחב‪.‬‬
‫‪ .2‬על המסך לתמוך בכניסות ‪ HDTV‬דרך הכניסות הבאות‪:‬‬
‫‪ YPBPR‬אנלוגי‬
‫‪ DVI‬או ‪HDMI‬‬
‫‪ .3‬בכל הכניסות הללו‪ ,‬המסך חייב לתמוך בתקנים הבאים‪:‬‬
‫‪ 1280‬על ‪ 720‬פרוגרסיבי ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ 1920‬על ‪ 1080‬שזור ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ .4‬על חיבורי ה‪ DVI-‬וה‪ HDMI-‬לתמוך בהצפנת ‪.HDCP‬‬
‫‪17‬‬

18

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫הגדרה‪ :‬שני גלים נושאים‪ ,‬באותו התדר נמצאים ב‪ 90 -‬מעלות האחד ביחס לשני‬
‫(ניצבים)‪ .‬ניתן לראות זאת כשווה ערך‪ ,‬לגל נושא יחיד המאופנן מופע ואמפליטודה‪.‬‬

‫תמונת ווקטור‪-‬סקופ של אפנון‬
‫מידע הצבע במשדרי טלוויזיה‬

‫‪19‬‬

‫ אפנון ניצב‬QAM - Quadrature Amplitude Modulation
‫ כל סימבול‬16QAM -‫דוגמה ל‬
‫ ביטים‬4 ‫מיצג‬
I - In phase

Q – Quadrature

‫בתקשורת ספרתית נהוג לעבוד‬
QAM16 64 128 256 -‫ב‬

20

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫דוגמאות ל – ‪ 8QAM‬במבנה מעגלי ומלבני‬
‫הבחירה למבנה הרצוי נקבע על ידי השיקולים‪:‬‬
‫‪ .1‬ההספק הממוצע המשודר‬
‫‪ .2‬מורכבות מעגלי השידור והקליטה‬
‫‪ .3‬חסינות לרעש‬
‫‪BER (Bit Error Rate) .4‬‬
‫‪ .5‬התאבכות בין גלי הנושא השונים‪.‬‬

‫‪21‬‬

22

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫)‪ Orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM‬זהה עקרונית ל‪-‬‬
‫)‪ Coded OFDM (COFDM‬ול‪.Discrete multi-tone modulation (DMT) -‬‬
‫בכל המקרים מדובר על ריבוב בחלוקת תדר ‪frequency-division multiplexing‬‬
‫)‪ .(FDM‬מספר רב של תדרי תת נושא ניצבים‪ ,‬הקרובים זה לזה‪ ,‬נושאים את‬
‫המידע‪ .‬המידע מחולק למספר ערוצים מקבילים‪ ,‬כאשר כל ערוץ מאופנן על תדר‬
‫תת‪-‬נושא אחר‪.‬‬
‫האפנון יכול להיות כל אפנון שכיח כמו ‪ QAM‬או ‪ .PSK‬המידע המאופנן נשלח‬
‫בקצב נמוך אך בגלל המספר הרב של התתי‪-‬נושא זה שווה ערך לשידור‬
‫קונבנציונלי של אפנון נושא אחד באותו רוחב פס ובמהירות העברת מידע גבוהה‪.‬‬

‫‪23‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫מרווח ביטחון (שומר מרווח) ‪Guard interval‬‬
‫מטרת מרווח הביטחון הוא לשפר את חסינות ההשהיה בהתפשטות הגלים‪ ,‬הדהוד והחזרים‬
‫מגופים שונים כמו הר או בית‪ .‬נתונים ספרתיים מאוד רגישים לתופעות אלו ‪.‬‬
‫ב‪ COFDM -‬בתחילת כל סימבול קיים "מרווח ביטחון"‪ .‬כל עוד ה"הד" נופל בתחום מרווח זה‪.‬‬
‫הוא לא יהיה מושפע ביכולת המקלט לפענח את המידע הרצוי משום שהמידע יופיע אחרי זמן‬
‫"מרווח הביטחון"‬
‫ככול שמרווח הביטחון יהיה גדול יותר ניתן יהיה לטפל במרחק הדהוד גדול יותר‪ .‬אבל הגדלת‬
‫המרווח מוריד את נצילות ערוץ השידור‪ .‬לדוגמה בשידור ‪ DVB-T‬ארבע מרווחי ביטחון‬
‫שימושיים (ניתנים כשבר מזמן המחזור של הסימבול) ‪1/32 ; 1/16 ; 1/8 ; 1/4‬‬
‫‪ 1/32‬נותן הגנה מזערית אבל העברת מידע מהירה ביותר‪ 1/4 .‬מאפשר הגנה טובה ביותר‬
‫אבל נצילות ערוץ שידור נמוכה‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫דוגמה‪:‬‬
‫אם נשדר מיליון סימבולים לשנייה על ערוץ תקשורת באפנון של נושא בודד אזי זמן שידור‬
‫סימבול יהיה מיקרו‪-‬שנייה‪ .‬במצב זה נצטרך להתמודד עם סנכרון בתדר גבוה ועם התאבכויות‬
‫ממסלולים שונים )‪.(multipath interference‬‬
‫אם אותם מיליון סימבולים לשנייה יחולקו לאלף תת‪-‬ערוצים אז זמן המחזור של כל סימבול יכול‬
‫להיות ארוך פי ‪ 1000‬ז"א מילישנייה אחת (במקום מיקרו‪-‬שנייה)‪ .‬אם נוסיף "מרווח ביטחון"‬
‫בערך של ‪ 1/8‬סימבול אשר יוכנס בתחילת שידור של כל סימבול‪ ,‬אזי נוכל להתגבר על בעיית‬
‫ההתאבכות‪ .‬זמן "מרווח הביטחון" יהיה ‪ 125‬מיקרו‪-‬שניות שמייצג הפרש מרבי של ‪37.5‬‬
‫קילומטר בין אות ישיר לאות מוחזר כהד מגוף כלשהו‪.‬‬

‫‪25‬‬

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Example of applications
Cable
ADSL and VDSL broadband access via POTS copper wiring.
Power line communication (PLC).
Multimedia over Coax Alliance (MoCA) home networking.
ITU-T G.hn, a standard which provides high-speed local area networking over existing home wiring (power lines,
phone lines and coaxial cables)
Wireless
The wireless LAN radio interfaces IEEE 802.11a, g, n and HIPERLAN/2.
The digital radio systems DAB/EUREKA 147, DAB+, Digital Radio Mondiale, HD Radio, T-DMB and ISDBTSB.
The terrestrial digital TV system DVB-T.
The terrestrial mobile TV systems DVB-H, T-DMB, ISDB-T and MediaFLO forward link.
The cellular communication systems Flash-OFDM
The mobile broadband 3GPP Long Term Evolution air interface named High Speed OFDM Packet Access
(HSOPA)
The Wireless MAN / Fixed broadband wireless access (BWA) standard IEEE 802.16 (or WiMAX).
The Mobile Broadband Wireless Access (MBWA) standards IEEE 802.20, IEEE 802.16e (Mobile WiMAX) and
WiBro.
The wireless Personal Area Network (PAN) Ultra wideband (UWB) IEEE 802.15.3a implementation suggested by
WiMedia Alliance.
26

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Transmitter
An OFDM carrier signal is the sum of a number of orthogonal sub-carriers, with baseband data on each sub-carrier
being independently modulated commonly using some type of quadrature amplitude modulation (QAM) or phaseshift keying (PSK). This composite baseband signal is typically used to modulate a main RF carrier.

s[n] is a serial stream of binary digits. By inverse multiplexing, these are first demultiplexed into N parallel
streams, and each one mapped to a (possibly complex) symbol stream using some modulation constellation
(QAM, PSK, etc.). Note that the constellations may be different, so some streams may carry a higher bit-rate than
others.
An inverse FFT is computed on each set of symbols, giving a set of complex time-domain samples. These
samples are then quadrature-mixed to passband in the standard way. The real and imaginary components are first
converted to the analogue domain using digital-to-analogue converters (DACs); the analogue signals are then
used to modulate cosine and sine waves at the carrier frequency, fc, respectively. These signals are then summed
to give the transmission signal, s(t).
27

28

‫)‪DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial‬‬
‫‪ DVB-T‬הינו תקן שתוקן על ידי איגוד ‪ DVB‬לשידורי טלוויזיה‬
‫קרקעיים‪ .‬השידורים הראשוניים נערכו בבריטניה בשנת ‪.1997‬‬
‫המערכת משדרת אות ספרתי מכווץ של שמע‪ ,‬וידאו ונתונים‬
‫נוספים בשיטת ‪ MPEG‬ובשימוש באפנון ‪.COFDM‬‬
‫תכונות בסיסיות‪:‬‬
‫‪ .1‬שלש אפשרויות לאפנון )‪(QPSK, 16QAM, 64QAM‬‬
‫‪ FEC (forward error correction) .2‬חמש אפשרויות לתיקון שגיאות המבוססות על קידוד‬
‫קונבולוציה וקידוד רייד סולומון ביחסים של ‪ 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8‬בהתאם לדרישות‬
‫המערכת‪.‬‬
‫‪ .3‬ארבע אפשרויות למרווחי ביטחון ‪.1/4 1/8 1/16 1/32‬‬
‫‪ .4‬רוחב פס של ערוץ שידור ‪ 7 ,6‬או ‪8MHz‬‬
‫‪ .5‬תדר תמונות ‪ 50‬או ‪ 60‬הרץ‪.‬‬

‫‪29‬‬

DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial)

30

31

32

:‫הסבר‬
Video – SD – MPEG – 4 PART 10 H.264
SD-Standard Definition

Audio .HE .AAC + V2 & Dolby Pulse
HE-High Efficincy
AAC-Advanced Audio Coding ‫סוג של קודק‬
Pulse -- Plus

MPEG 2 – TS
TS – Transport Stream

‫ מבוסס על‬Dolby Digital Plus
‫ שמאפשר‬AC-3 ‫מערכת קודקים של‬
‫ ותומך‬6.144 Mbit/s ‫שידור בקצב עד‬
‫ הוא אינו‬.13.1 ‫במספר ערוצים עד‬
.AC-3 ‫תואם אחורנית עם‬
‫ הוא פורמט לשידור תקן‬MPEG-2TS
‫) אשר מרובב עם‬4 ‫או‬1,2( MPEG
‫ שימושי כמידע זורם‬.‫מידע נוסף‬
‫ רשתות כולל‬,‫בטלוויזיה ספרתית‬
.‫אינטרנט‬

Three (3) SFN Network ‫סוג של טופולוגית המשדרים‬
SFN - Single Frequency Networks
33

34

:‫הסבר‬
EIT – based EPG & 7 day EPG
EIT – Event Information Table
EPG – Electronic Program Guide
HDMI – 1.3 output
HDMI - High-Definition Multimedia Interface

S/PDIF - Sony/Philips Digital Interconnect Format (more commonly

known as Sony Philips Digital InterFace)
‫ דרך מוליך אופטי או כבל‬,‫ מגדיר את השכבה הפיזית של חיבור מידע שמע בין התקנים שונים‬S/PDIF
.‫ עם שינויים קלים ודרישות זולות יותר מבחינת החומרה‬AES/EBU ‫ תקן זה מבוסס על תקן‬.‫קואקסילי‬
35

‫הסבר‪:‬‬
‫‪S/PDIF - more commonly known as Sony Philips Digital InterFace‬‬

‫‪BMC-biphase mark code‬‬

‫בתקן זה נעשה שימוש בקוד דו‪-‬מופעי )‪ (biphase‬המקודד מידע זורם בינארי‪ .‬כל ביט של‬
‫המידע הראשוני מייצג שתי רמות אשר יחד מייצגות ביט בודד‪ .‬כל כל רמה לוגית "‪ "1‬במבוא‬
‫מיוצגת על ידי שני ביטים שונים ‪ 10‬או ‪ .01‬כניסה לוגית ‪ 0‬מיוצגת על ידי שני ביטים זהים ‪00‬‬
‫או ‪ 11‬במוצא‪.‬‬
‫‪36‬‬

37

38

‫דוגמה – ממיר ‪APEX‬‬
‫תכונות‪:‬‬
‫• תומך ‪EPG‬‬
‫• רשימת ערוצים ועריכת תוכניות‬
‫• בקרת הורים‬
‫• טיימר לתחילת תוכנית‬
‫• בחירת שפת הכתוביות‬
‫• השהיית תיאום שפתיים (במילישניות)‬
‫• הגדרת מדיית ה‪(MP3, JPEG….) USB -‬‬
‫• קביעת זמני הקלטה על מדיית ה‪USB -‬‬
‫• ועוד‪.....‬‬

‫‪39‬‬

APEX ‫ממיר‬

40

APEX ‫ממיר‬

41

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪42‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪43‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪44‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪45‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪46‬‬

:‫הסבר‬
BER – Bit Error Rate
PV BER – Post VITARBI Bit Error Rate
NM – Noise Margin
MER – Modulation Error Rate
CSI – Channel Status Information
Cell – identify code of the transmitting operator
CFO – carrier Frequency offset
PWR index – signal level status
RU – Read Solomon Uncorrect, uncorrected errors.

47

‫סופ ללא פ סופית כי אין סוף ללימוד ולחומר‬

‫‪48‬‬

OFDM
)‫ שימוש בערוצי שידור אורתוגונליים שונים (בתדרי גל נושא‬
.‫להעברת המידע‬
LPF
cos( 2  f 1 t )

LPF
cos( 2  f 2 t )

cos( 2  f 2 t )

MULTIPLEX

DEMULTIPLEX

data

cos( 2  f 1 t )

data

LPF
cos( 2  f N t )

cos( 2  f N t )
49

‫תדרים אורתוגונליים‬
‫‪ ‬המשדר מקבל את המידע לשידור ומחלק את ערוץ השידור למספר‬
‫תדרים בלתי תלויים‪.‬‬

‫‪50‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪2‬‬

‫‪51‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪3‬‬
‫‪ ‬כך לא ניתן לחסום את כל המידע שעובר ממשתמש אחד לשני‬

‫‪52‬‬

‫שידור וידאו כף יד דיגיטאלי והתמודדות‬
‫מול בעיות ייחודיות – בשתי השיטות‬
‫‪ DVB-T ‬שידור וידאו למטרות נייחות‬
‫‪ DVB-H ‬שידור וידאו למטרות ניידות (כף יד)‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬

‫‪53‬‬

‫יש צורך לחסוך באנרגיה‬
‫סנכרון מעבר בין תחנות שידור‬
‫שימוש בדחיסה חזקה ‪ H264‬ולא ב ‪mpeg- 2‬‬
‫אפקט דופלר‬

Multi Path ‫בעיית‬
P at h 2

B uilding
D i r ect P at h

P at h 3

M ob i l e
R ecep t i on

B ase St at i on

54

Guard Interval Tg -"‫"שמירת מרחק‬
Tg

OFDM symbol(1/f0)

Tg
Copy signal
 By adding the Guard Interval (GI) Period, Inter symbol

interference (ISI) can be avoided, while keeping orthogonality

Tg OFDM symbol (1/f0)
Direct
Delayed
Sampling Period
55

‫השהיה ותזוזת תדר ב ‪. OFDM‬ו‪CDMA -‬‬
‫‪OFDM ‬‬
‫‪ ‬בעיית ‪ Multi-path‬נפתרת ע"י ‪GI‬‬
‫‪ ‬רגיש לשינויי תדרים שמירה על הפרדת תדרים‬
‫‪CDMA ‬‬
‫‪ ‬כמעט ואין השפעה על הקודים ב ‪Multi-path‬‬
‫‪ ‬אפקט דופלר לא משפיע מאחר ואין לו תלות בתדר‬

‫‪56‬‬

‫מיזוג שיטות הקידוד‬
‫‪ ‬ניתן לשלב בין שתי השיטות וכך כל תדר בקידוד ה ‪OFDM‬‬
‫יוכפל בקוד ה‪CDMA-‬‬
‫‪Multi-carrier code division multiple access (MC- ‬‬
‫)‪CDMA‬‬

‫‪57‬‬

‫סיכום‬
‫‪ ‬הוצגו שיטות קידוד שונות לשידור‪ CDMA :‬ו‪OFDM‬‬
‫‪ ‬לכל שיטה יש את הייחודיות שלה אך ניתן עדיין לשלבם ביחד‬
‫במספר אפליקציות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמד יישום של השיטות לצורך העברת וידאו דיגיטלי למערכות‬
‫ניידות בשתי השיטות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמדה החסינות של שתי השיטות לתופעות ה ‪,Multi Path‬‬
‫ואפקט דופלר‬

References 1
Faria, G.; Henriksson, J.A.; Stare, E.; Talmola, P., "DVB-H:
Digital Broadcast Services to Handheld Devices,"
Proceedings of the IEEE , vol.94, no.1, pp.194-209, Jan.
2006
2. Fire Tom Wada Professor, Information Engineering, Univ.
of the Ryukyus Chief Scientist at Magna Design Net, Inc
[email protected] http://www.ie.uryukyu.ac.jp/~wada/
1.

3. “Ofdm and cdma” Dr.S.Srikanth AU-KBC Research

Centre Anna University Chennai
59

References 2
4. http://en.wikipedia.org/wiki/Code_division_multipl

e_access
5. http://en.wikipedia.org/wiki/OFDM


Slide 44

‫שדורי טלוויזיה‬
‫ספרתיים קרקעיים‬

‫אינגר משה ‪4Z1PF‬‬
‫‪2009‬‬
‫ספטמבר‬
‫‪1‬‬

‫שדורי טלוויזיה ספרתיים קרקעיים – למה?‬
‫‪ ‬יציבות באיכות התמונה‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של הספקטרום יחסית לשידור האנלוגי (פי ‪ 4‬עד ‪)6‬‬
‫‪ ‬זול יותר יחסית לשידורי כבלים‪ ,‬שידורים אנלוגיים ושידורי לווינים‪.‬‬
‫‪ ‬פשוט וזול (ממיר ספרתי ואנטנה קטנה) לעומת קליטה מלווין‪.‬‬
‫‪ ‬יישומים חדשים אפשריים בשידורים הדיגיטלים בלבד‪:‬‬
‫‪ ‬אינטראקטיביות‬
‫‪HDTV ‬‬
‫‪ ‬טלוויזיה ניידת‬
‫‪ ‬לוח שידורים אלקטרוני‬

‫‪2‬‬

‫רשתות של תדר בודד‬
‫‪ ‬שידורי טלוויזיה ספרתיים עושים שימוש בשיטת ‪ COFDM‬שמאפשרת עבודה של רשת‬
‫משדרים על תדר בודד‪.‬‬
‫‪ ‬תדר בודד עבור כל המשדרים שמאפשרים כיסוי שטח גדול‪.‬‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של תדרי שידור – שימוש בתדרים חוזרים‬
‫‪ ‬מאפשר טופולוגיות רשת טובות יותר יחסית לשידור אנלוגי‪.‬‬
‫‪‬דרישות מ‪(Single Frequency Networks) SFN-‬‬
‫‪‬כל משדר חייב לשדר‬
‫‪‬על אותו התדר‬
‫‪‬באותו הזמן‬
‫‪‬באותו קצב שידור‬
‫‪ ‬כל המשדרים חייבים להיות מסונכרנים בתדר ובזמן (‪)GPS‬‬
‫‪ ‬בחירת זמן מרווח הביטחון יקבע את המרחק המרבי שבין שני משדרים‪.‬‬

‫‪3‬‬

‫מושגים‬
‫‪ ‬אות אנלוגי‬
‫‪ ‬אות ספרתי (דיגיטלי)‬
‫‪ ‬ביט ‪bite‬‬
‫‪ ‬בית ‪Byte‬‬
‫‪ ‬אות ספרתי מרובה רמות‬

‫‪4‬‬

Asynchronous Digital Subscriber Line

5

‫מה זה ‪? ADSL‬‬

‫( ‪.)Asynchronous Digital Subscriber Line‬‬

‫טכנולוגיית ‪ ADSL‬משתמשת ברוחב פס של ‪ 1.1MHz‬המחולק לשלושה נתחים באמצעות‬
‫מסננים‪ .‬הנתח האחד מ‪ 0KHz -‬עד ‪ ,4KHz‬משמש את ערוץ הטלפוניה‪ .‬הנתח השני מ‪-‬‬
‫‪ 20KHz‬עד ‪ 160KHz‬משמש עבור ה‪ upstream-‬והנתח הגדול ביותר –‪ 240 KHz‬עד‬
‫‪ ,1.1MHz‬משמש עבור ה‪.downstream -‬‬

‫‪6‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫על מנת לקבל ניחות מזערי ודיוק מרבי‪ ,‬ממוצע המתח על הקו צריך לשאוף לאפס וכך ניתן להשיג‬
‫את הקצב הנדרש‪ .‬כדי לעמוד בדרישות אלה‪ ,‬משתמשים בשיטת קידוד‬
‫‪ .)Quadrature Amplitude Modulation) QAM‬שיטה המקודדת קבוצות של שלוש סיביות‬
‫ומייצגת אותם בגל סינוס ברמת מתח ובתזוזת מופע‪.‬‬

‫‪7‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫האפנון השימושי הוא מסוג "ריבוי תדרים" ‪(Discrete Multiton) DMT‬‬
‫הערוץ היורד )‪ (downstream‬מחולק ל‪ 256 -‬תדרי נושא )‪ (tones‬כל אחד‬
‫ברוחב פס של ‪4KHz‬‬
‫הערוץ העולה )‪ (upstream‬מחולק ל‪ 32 -‬תת נושאים‪.‬‬
‫נושא ‪ 64‬מאופנן מידע קבוע המשמש לבקרת הרזולוציה של זמן הדגימה‬
‫במקלט‪.‬‬

‫‪8‬‬

9

Standard vs. High-definition
Standard vs. Highdefinition
Wondering what the difference
is between standard and high
definition? Standard definition
(SD) uses 625 lines of pixels
from top to bottom. High
definition (HD) uses up to 1125
lines. Not all of these lines are
visible on the screen, but
they're included as part of the
signal .

10

‫‪Standard vs. High-definition‬‬
‫)‪HDTV )high-definition television‬‬
‫)‪DTV )digital television‬‬

‫‪ DTV‬משודר בתחום ה‪ UHF -‬ברוחב פס של ‪ 8MHz‬כמו שידורי הטלוויזיה‬
‫האנלוגיים‪.‬‬
‫יתרונות ‪DTV‬‬
‫• תומך ברזולוציה גבוהה יותר‪.‬‬

‫• ניתן לשדר את התמונה בסריקה שלובה ‪ interlaced‬או סריקה מלאה‬
‫‪.progressive‬‬
‫• תחנת השידור יכולה לשדר על אותו ספקטרום מספר תוכניות שונות בו‪-‬‬
‫זמנית‪.‬‬
‫• ניתן להוסיף לשידור חומר אינטראקטיבי ו‪/‬או חומר אחר‪ ,‬כמו מידע‬
‫מהאינטרנט‪.‬‬
‫• תומך בשידורי ‪.HDTV‬‬
‫‪11‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫• קיימים ‪ 18‬תקנים לשידורי טלוויזיה דיגיטאלית‪.‬‬
‫• יחס ממדים ‪ 4:3‬באנלוגי‪ 16:9 ,‬בדיגיטלי‪.‬‬
‫• הרזולוציה הנמוכה ביותר היא כמו הרזולוציה של הטלוויזיה האנלוגית‬
‫‪ 576X720‬פיקסלים‪.‬‬
‫• הרזולוציה המרבית היא של ‪ 1080X1920 HDTV‬פיקסלים‪.‬‬
‫• מספר תמונות משודרות בשנייה מוגדרות על ידי האותיות "‪ "i‬עבור ‪interlaced‬‬
‫ו ‪ "p" -‬עבור ‪progressive‬‬

‫• ב – ‪ DTV‬מספר התמונות משתנה בין ‪ 60P‬ל‪20P -‬‬

‫‪12‬‬

‫‪HDTV‬‬

‫תקן ‪ "1080i" HDTV‬אומר שהרזולוציה היא ‪ 1080X1920‬פיקסלים‪ ,‬סריקה‬
‫שלובה‪ 60 ,‬תמונות בשנייה‪.‬‬
‫הערה‪ :‬הטבלה מתאימה לתקן האמריקאי‬
‫‪13‬‬

‫‪.‬‬

‫תקנים‬
‫‪MPEG-2‬‬
‫‪ DTV‬מקודד את המידע ב – ‪ .MPEG-2‬מקודד שימושי ברוב מכשירי ה‪.DVD -‬‬
‫מקודד זה מקטין את נפח המידע ביחס של ‪ .55:1‬הוא מעלים חלק גדול מהמידע‬
‫שעין האדם לא יכולה להבחין‪.‬‬
‫בתקן זה משדרים את השוני בין תמונה לתמונה בבלוקים של ‪ 16X16‬פיקסלים‪.‬‬
‫‪.‬‬
‫‪H.264 / MPEG-4‬‬
‫‪ H.264‬הוא תקן מתקדם לדחיסת וידאו‪ .‬התקן זהה לחלק ‪ 10‬של התקן ‪MPEG-‬‬
‫‪4‬של ‪ ISO‬וידוע גם בשם "קידוד וידאו מתקדם" – ‪AVC‬‬
‫‪ H.264/AVC‬מאופיין על ידי מספר תכונות חדשות המאפשרות לו לדחוס וידאו‬
‫ביעילות רבה יותר מאשר מקודדים אחרים‪.‬‬
‫ביצוע "פיצוי תנועה על סמך בלוק בגודל משתנה" עם בלוקים בגדלים ‪16X16‬ועד‬
‫‪ 4X4‬המאפשר חלוקה מדויקת של אזורים נעים‪ .‬חלוקה רבה מדי לתת‪-‬בלוקים‬
‫עלולה להוביל לשליחת מידע מיותר‪ ,‬שכן המקודד נדרש לציין מספר גדול יותר של‬
‫בלוקים‪ ,‬ולכן מתמקדים מקודדי ‪ H.264‬בבעיית הבחירה של החלוקה‬
‫האופטימאלית של בלוק ‪.16X16‬‬
‫‪14‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫לכול תחנת שידור מוקצה ערוץ שידור אחד‪.‬‬
‫ניתן לחלק את הערוץ לתת‪-‬ערוצים ‪sub-channels‬‬

‫כל ערוץ יכול לשדר ‪19.39 Mbps‬של מידע דיגיטלי‪.‬‬
‫תחנת השידור יכולה לחלק תעבורה זו במספר אפשרויות‪ ,‬לדוגמה‪:‬‬
‫ערוץ אחד של ‪19.39 Mbps‬‬
‫ארבעה תת‪-‬ערוצים של ‪4.85 Mbps‬‬

‫ניתן לשדר תוכניות באיכות נמוכה כמו חדשות‪ ,‬אך לאחד את הערוצים לאיכות‬
‫גבוהה יותר עבור תוכנית טבע כלשהי‪.‬‬
‫נערכים ניסויים לשדר מידע דיגיטלי ב‪ .1- 2Mbps -‬מידע זה יכול לכלול דפי‬
‫אינטרנט או מידע דיגיטלי אחר‪.‬‬

‫‪15‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫הבסיס לתקני ‪ HDTV‬הוא של ‪. (Advanced Television Standards Committee) ATSC‬עבור‬
‫‪ HDTV‬קיימים שני פורמטים‪ P720 :‬ו‪.i1080 -‬‬
‫מדובר בתקנים אמריקאים אשר משודרים ב‪ 60Hz -‬ואשר שניהם רחבי מסך (כלומר ביחס מסך‬
‫‪.)16:9‬‬
‫‪ P720‬הוא תקן פרוגרסיבי (כלומר‪ ,‬משודרות שורות ברצף) אשר כולל ‪ 720‬שורות של ‪1280‬‬
‫פיקסלים בכל שורה‪.‬‬
‫‪ i1080‬הוא תקן ‪( INTERLACED‬כלומר‪ ,‬משדר את כל השורות הזוגיות ואחריהן את השורות האי‬
‫זוגיות וחוזר חלילה) אשר כולל ‪ 1080‬שורות של ‪ 1920‬פיקסלים בכל אחת‪.‬‬
‫התקנים הללו יועדו לשוק האמריקאי‪ ,‬ולכן הוגדרו ב‪ 60Hz-‬בלבד‪ .‬לאחר מספר שנים‪ ,‬אירופה‬
‫התעוררה והגדירה גם לעצמה כמה תקנים‪:‬‬
‫‪ P576 - PAL PROGRESSIVE‬אשר משודר במסך רחב או רגיל (‪)4:3‬‬
‫‪ - P50720‬תקן זהה לתקן האמריקאי פרט לכך שהוא משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪( i501080‬לעתים מכונה גם ‪ - )i251080‬גם הוא תקן זהה לאמריקאי אך משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪16‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫‪HD READY‬‬
‫לגבי רזולוציה‪ ,‬המסך חייב לתמוך בלפחות ‪ 720‬שורות עבור מצב ‪.16:9‬‬
‫התנאים‪:‬‬
‫‪ .1‬כל סוג מסך או אלמנט תצוגה אשר יש לו ‪ 720‬שורות פיזיות (דיסקרטיות) במצב יחס רחב‪.‬‬
‫‪ .2‬על המסך לתמוך בכניסות ‪ HDTV‬דרך הכניסות הבאות‪:‬‬
‫‪ YPBPR‬אנלוגי‬
‫‪ DVI‬או ‪HDMI‬‬
‫‪ .3‬בכל הכניסות הללו‪ ,‬המסך חייב לתמוך בתקנים הבאים‪:‬‬
‫‪ 1280‬על ‪ 720‬פרוגרסיבי ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ 1920‬על ‪ 1080‬שזור ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ .4‬על חיבורי ה‪ DVI-‬וה‪ HDMI-‬לתמוך בהצפנת ‪.HDCP‬‬
‫‪17‬‬

18

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫הגדרה‪ :‬שני גלים נושאים‪ ,‬באותו התדר נמצאים ב‪ 90 -‬מעלות האחד ביחס לשני‬
‫(ניצבים)‪ .‬ניתן לראות זאת כשווה ערך‪ ,‬לגל נושא יחיד המאופנן מופע ואמפליטודה‪.‬‬

‫תמונת ווקטור‪-‬סקופ של אפנון‬
‫מידע הצבע במשדרי טלוויזיה‬

‫‪19‬‬

‫ אפנון ניצב‬QAM - Quadrature Amplitude Modulation
‫ כל סימבול‬16QAM -‫דוגמה ל‬
‫ ביטים‬4 ‫מיצג‬
I - In phase

Q – Quadrature

‫בתקשורת ספרתית נהוג לעבוד‬
QAM16 64 128 256 -‫ב‬

20

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫דוגמאות ל – ‪ 8QAM‬במבנה מעגלי ומלבני‬
‫הבחירה למבנה הרצוי נקבע על ידי השיקולים‪:‬‬
‫‪ .1‬ההספק הממוצע המשודר‬
‫‪ .2‬מורכבות מעגלי השידור והקליטה‬
‫‪ .3‬חסינות לרעש‬
‫‪BER (Bit Error Rate) .4‬‬
‫‪ .5‬התאבכות בין גלי הנושא השונים‪.‬‬

‫‪21‬‬

22

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫)‪ Orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM‬זהה עקרונית ל‪-‬‬
‫)‪ Coded OFDM (COFDM‬ול‪.Discrete multi-tone modulation (DMT) -‬‬
‫בכל המקרים מדובר על ריבוב בחלוקת תדר ‪frequency-division multiplexing‬‬
‫)‪ .(FDM‬מספר רב של תדרי תת נושא ניצבים‪ ,‬הקרובים זה לזה‪ ,‬נושאים את‬
‫המידע‪ .‬המידע מחולק למספר ערוצים מקבילים‪ ,‬כאשר כל ערוץ מאופנן על תדר‬
‫תת‪-‬נושא אחר‪.‬‬
‫האפנון יכול להיות כל אפנון שכיח כמו ‪ QAM‬או ‪ .PSK‬המידע המאופנן נשלח‬
‫בקצב נמוך אך בגלל המספר הרב של התתי‪-‬נושא זה שווה ערך לשידור‬
‫קונבנציונלי של אפנון נושא אחד באותו רוחב פס ובמהירות העברת מידע גבוהה‪.‬‬

‫‪23‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫מרווח ביטחון (שומר מרווח) ‪Guard interval‬‬
‫מטרת מרווח הביטחון הוא לשפר את חסינות ההשהיה בהתפשטות הגלים‪ ,‬הדהוד והחזרים‬
‫מגופים שונים כמו הר או בית‪ .‬נתונים ספרתיים מאוד רגישים לתופעות אלו ‪.‬‬
‫ב‪ COFDM -‬בתחילת כל סימבול קיים "מרווח ביטחון"‪ .‬כל עוד ה"הד" נופל בתחום מרווח זה‪.‬‬
‫הוא לא יהיה מושפע ביכולת המקלט לפענח את המידע הרצוי משום שהמידע יופיע אחרי זמן‬
‫"מרווח הביטחון"‬
‫ככול שמרווח הביטחון יהיה גדול יותר ניתן יהיה לטפל במרחק הדהוד גדול יותר‪ .‬אבל הגדלת‬
‫המרווח מוריד את נצילות ערוץ השידור‪ .‬לדוגמה בשידור ‪ DVB-T‬ארבע מרווחי ביטחון‬
‫שימושיים (ניתנים כשבר מזמן המחזור של הסימבול) ‪1/32 ; 1/16 ; 1/8 ; 1/4‬‬
‫‪ 1/32‬נותן הגנה מזערית אבל העברת מידע מהירה ביותר‪ 1/4 .‬מאפשר הגנה טובה ביותר‬
‫אבל נצילות ערוץ שידור נמוכה‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫דוגמה‪:‬‬
‫אם נשדר מיליון סימבולים לשנייה על ערוץ תקשורת באפנון של נושא בודד אזי זמן שידור‬
‫סימבול יהיה מיקרו‪-‬שנייה‪ .‬במצב זה נצטרך להתמודד עם סנכרון בתדר גבוה ועם התאבכויות‬
‫ממסלולים שונים )‪.(multipath interference‬‬
‫אם אותם מיליון סימבולים לשנייה יחולקו לאלף תת‪-‬ערוצים אז זמן המחזור של כל סימבול יכול‬
‫להיות ארוך פי ‪ 1000‬ז"א מילישנייה אחת (במקום מיקרו‪-‬שנייה)‪ .‬אם נוסיף "מרווח ביטחון"‬
‫בערך של ‪ 1/8‬סימבול אשר יוכנס בתחילת שידור של כל סימבול‪ ,‬אזי נוכל להתגבר על בעיית‬
‫ההתאבכות‪ .‬זמן "מרווח הביטחון" יהיה ‪ 125‬מיקרו‪-‬שניות שמייצג הפרש מרבי של ‪37.5‬‬
‫קילומטר בין אות ישיר לאות מוחזר כהד מגוף כלשהו‪.‬‬

‫‪25‬‬

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Example of applications
Cable
ADSL and VDSL broadband access via POTS copper wiring.
Power line communication (PLC).
Multimedia over Coax Alliance (MoCA) home networking.
ITU-T G.hn, a standard which provides high-speed local area networking over existing home wiring (power lines,
phone lines and coaxial cables)
Wireless
The wireless LAN radio interfaces IEEE 802.11a, g, n and HIPERLAN/2.
The digital radio systems DAB/EUREKA 147, DAB+, Digital Radio Mondiale, HD Radio, T-DMB and ISDBTSB.
The terrestrial digital TV system DVB-T.
The terrestrial mobile TV systems DVB-H, T-DMB, ISDB-T and MediaFLO forward link.
The cellular communication systems Flash-OFDM
The mobile broadband 3GPP Long Term Evolution air interface named High Speed OFDM Packet Access
(HSOPA)
The Wireless MAN / Fixed broadband wireless access (BWA) standard IEEE 802.16 (or WiMAX).
The Mobile Broadband Wireless Access (MBWA) standards IEEE 802.20, IEEE 802.16e (Mobile WiMAX) and
WiBro.
The wireless Personal Area Network (PAN) Ultra wideband (UWB) IEEE 802.15.3a implementation suggested by
WiMedia Alliance.
26

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Transmitter
An OFDM carrier signal is the sum of a number of orthogonal sub-carriers, with baseband data on each sub-carrier
being independently modulated commonly using some type of quadrature amplitude modulation (QAM) or phaseshift keying (PSK). This composite baseband signal is typically used to modulate a main RF carrier.

s[n] is a serial stream of binary digits. By inverse multiplexing, these are first demultiplexed into N parallel
streams, and each one mapped to a (possibly complex) symbol stream using some modulation constellation
(QAM, PSK, etc.). Note that the constellations may be different, so some streams may carry a higher bit-rate than
others.
An inverse FFT is computed on each set of symbols, giving a set of complex time-domain samples. These
samples are then quadrature-mixed to passband in the standard way. The real and imaginary components are first
converted to the analogue domain using digital-to-analogue converters (DACs); the analogue signals are then
used to modulate cosine and sine waves at the carrier frequency, fc, respectively. These signals are then summed
to give the transmission signal, s(t).
27

28

‫)‪DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial‬‬
‫‪ DVB-T‬הינו תקן שתוקן על ידי איגוד ‪ DVB‬לשידורי טלוויזיה‬
‫קרקעיים‪ .‬השידורים הראשוניים נערכו בבריטניה בשנת ‪.1997‬‬
‫המערכת משדרת אות ספרתי מכווץ של שמע‪ ,‬וידאו ונתונים‬
‫נוספים בשיטת ‪ MPEG‬ובשימוש באפנון ‪.COFDM‬‬
‫תכונות בסיסיות‪:‬‬
‫‪ .1‬שלש אפשרויות לאפנון )‪(QPSK, 16QAM, 64QAM‬‬
‫‪ FEC (forward error correction) .2‬חמש אפשרויות לתיקון שגיאות המבוססות על קידוד‬
‫קונבולוציה וקידוד רייד סולומון ביחסים של ‪ 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8‬בהתאם לדרישות‬
‫המערכת‪.‬‬
‫‪ .3‬ארבע אפשרויות למרווחי ביטחון ‪.1/4 1/8 1/16 1/32‬‬
‫‪ .4‬רוחב פס של ערוץ שידור ‪ 7 ,6‬או ‪8MHz‬‬
‫‪ .5‬תדר תמונות ‪ 50‬או ‪ 60‬הרץ‪.‬‬

‫‪29‬‬

DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial)

30

31

32

:‫הסבר‬
Video – SD – MPEG – 4 PART 10 H.264
SD-Standard Definition

Audio .HE .AAC + V2 & Dolby Pulse
HE-High Efficincy
AAC-Advanced Audio Coding ‫סוג של קודק‬
Pulse -- Plus

MPEG 2 – TS
TS – Transport Stream

‫ מבוסס על‬Dolby Digital Plus
‫ שמאפשר‬AC-3 ‫מערכת קודקים של‬
‫ ותומך‬6.144 Mbit/s ‫שידור בקצב עד‬
‫ הוא אינו‬.13.1 ‫במספר ערוצים עד‬
.AC-3 ‫תואם אחורנית עם‬
‫ הוא פורמט לשידור תקן‬MPEG-2TS
‫) אשר מרובב עם‬4 ‫או‬1,2( MPEG
‫ שימושי כמידע זורם‬.‫מידע נוסף‬
‫ רשתות כולל‬,‫בטלוויזיה ספרתית‬
.‫אינטרנט‬

Three (3) SFN Network ‫סוג של טופולוגית המשדרים‬
SFN - Single Frequency Networks
33

34

:‫הסבר‬
EIT – based EPG & 7 day EPG
EIT – Event Information Table
EPG – Electronic Program Guide
HDMI – 1.3 output
HDMI - High-Definition Multimedia Interface

S/PDIF - Sony/Philips Digital Interconnect Format (more commonly

known as Sony Philips Digital InterFace)
‫ דרך מוליך אופטי או כבל‬,‫ מגדיר את השכבה הפיזית של חיבור מידע שמע בין התקנים שונים‬S/PDIF
.‫ עם שינויים קלים ודרישות זולות יותר מבחינת החומרה‬AES/EBU ‫ תקן זה מבוסס על תקן‬.‫קואקסילי‬
35

‫הסבר‪:‬‬
‫‪S/PDIF - more commonly known as Sony Philips Digital InterFace‬‬

‫‪BMC-biphase mark code‬‬

‫בתקן זה נעשה שימוש בקוד דו‪-‬מופעי )‪ (biphase‬המקודד מידע זורם בינארי‪ .‬כל ביט של‬
‫המידע הראשוני מייצג שתי רמות אשר יחד מייצגות ביט בודד‪ .‬כל כל רמה לוגית "‪ "1‬במבוא‬
‫מיוצגת על ידי שני ביטים שונים ‪ 10‬או ‪ .01‬כניסה לוגית ‪ 0‬מיוצגת על ידי שני ביטים זהים ‪00‬‬
‫או ‪ 11‬במוצא‪.‬‬
‫‪36‬‬

37

38

‫דוגמה – ממיר ‪APEX‬‬
‫תכונות‪:‬‬
‫• תומך ‪EPG‬‬
‫• רשימת ערוצים ועריכת תוכניות‬
‫• בקרת הורים‬
‫• טיימר לתחילת תוכנית‬
‫• בחירת שפת הכתוביות‬
‫• השהיית תיאום שפתיים (במילישניות)‬
‫• הגדרת מדיית ה‪(MP3, JPEG….) USB -‬‬
‫• קביעת זמני הקלטה על מדיית ה‪USB -‬‬
‫• ועוד‪.....‬‬

‫‪39‬‬

APEX ‫ממיר‬

40

APEX ‫ממיר‬

41

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪42‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪43‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪44‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪45‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪46‬‬

:‫הסבר‬
BER – Bit Error Rate
PV BER – Post VITARBI Bit Error Rate
NM – Noise Margin
MER – Modulation Error Rate
CSI – Channel Status Information
Cell – identify code of the transmitting operator
CFO – carrier Frequency offset
PWR index – signal level status
RU – Read Solomon Uncorrect, uncorrected errors.

47

‫סופ ללא פ סופית כי אין סוף ללימוד ולחומר‬

‫‪48‬‬

OFDM
)‫ שימוש בערוצי שידור אורתוגונליים שונים (בתדרי גל נושא‬
.‫להעברת המידע‬
LPF
cos( 2  f 1 t )

LPF
cos( 2  f 2 t )

cos( 2  f 2 t )

MULTIPLEX

DEMULTIPLEX

data

cos( 2  f 1 t )

data

LPF
cos( 2  f N t )

cos( 2  f N t )
49

‫תדרים אורתוגונליים‬
‫‪ ‬המשדר מקבל את המידע לשידור ומחלק את ערוץ השידור למספר‬
‫תדרים בלתי תלויים‪.‬‬

‫‪50‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪2‬‬

‫‪51‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪3‬‬
‫‪ ‬כך לא ניתן לחסום את כל המידע שעובר ממשתמש אחד לשני‬

‫‪52‬‬

‫שידור וידאו כף יד דיגיטאלי והתמודדות‬
‫מול בעיות ייחודיות – בשתי השיטות‬
‫‪ DVB-T ‬שידור וידאו למטרות נייחות‬
‫‪ DVB-H ‬שידור וידאו למטרות ניידות (כף יד)‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬

‫‪53‬‬

‫יש צורך לחסוך באנרגיה‬
‫סנכרון מעבר בין תחנות שידור‬
‫שימוש בדחיסה חזקה ‪ H264‬ולא ב ‪mpeg- 2‬‬
‫אפקט דופלר‬

Multi Path ‫בעיית‬
P at h 2

B uilding
D i r ect P at h

P at h 3

M ob i l e
R ecep t i on

B ase St at i on

54

Guard Interval Tg -"‫"שמירת מרחק‬
Tg

OFDM symbol(1/f0)

Tg
Copy signal
 By adding the Guard Interval (GI) Period, Inter symbol

interference (ISI) can be avoided, while keeping orthogonality

Tg OFDM symbol (1/f0)
Direct
Delayed
Sampling Period
55

‫השהיה ותזוזת תדר ב ‪. OFDM‬ו‪CDMA -‬‬
‫‪OFDM ‬‬
‫‪ ‬בעיית ‪ Multi-path‬נפתרת ע"י ‪GI‬‬
‫‪ ‬רגיש לשינויי תדרים שמירה על הפרדת תדרים‬
‫‪CDMA ‬‬
‫‪ ‬כמעט ואין השפעה על הקודים ב ‪Multi-path‬‬
‫‪ ‬אפקט דופלר לא משפיע מאחר ואין לו תלות בתדר‬

‫‪56‬‬

‫מיזוג שיטות הקידוד‬
‫‪ ‬ניתן לשלב בין שתי השיטות וכך כל תדר בקידוד ה ‪OFDM‬‬
‫יוכפל בקוד ה‪CDMA-‬‬
‫‪Multi-carrier code division multiple access (MC- ‬‬
‫)‪CDMA‬‬

‫‪57‬‬

‫סיכום‬
‫‪ ‬הוצגו שיטות קידוד שונות לשידור‪ CDMA :‬ו‪OFDM‬‬
‫‪ ‬לכל שיטה יש את הייחודיות שלה אך ניתן עדיין לשלבם ביחד‬
‫במספר אפליקציות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמד יישום של השיטות לצורך העברת וידאו דיגיטלי למערכות‬
‫ניידות בשתי השיטות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמדה החסינות של שתי השיטות לתופעות ה ‪,Multi Path‬‬
‫ואפקט דופלר‬

References 1
Faria, G.; Henriksson, J.A.; Stare, E.; Talmola, P., "DVB-H:
Digital Broadcast Services to Handheld Devices,"
Proceedings of the IEEE , vol.94, no.1, pp.194-209, Jan.
2006
2. Fire Tom Wada Professor, Information Engineering, Univ.
of the Ryukyus Chief Scientist at Magna Design Net, Inc
[email protected] http://www.ie.uryukyu.ac.jp/~wada/
1.

3. “Ofdm and cdma” Dr.S.Srikanth AU-KBC Research

Centre Anna University Chennai
59

References 2
4. http://en.wikipedia.org/wiki/Code_division_multipl

e_access
5. http://en.wikipedia.org/wiki/OFDM


Slide 45

‫שדורי טלוויזיה‬
‫ספרתיים קרקעיים‬

‫אינגר משה ‪4Z1PF‬‬
‫‪2009‬‬
‫ספטמבר‬
‫‪1‬‬

‫שדורי טלוויזיה ספרתיים קרקעיים – למה?‬
‫‪ ‬יציבות באיכות התמונה‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של הספקטרום יחסית לשידור האנלוגי (פי ‪ 4‬עד ‪)6‬‬
‫‪ ‬זול יותר יחסית לשידורי כבלים‪ ,‬שידורים אנלוגיים ושידורי לווינים‪.‬‬
‫‪ ‬פשוט וזול (ממיר ספרתי ואנטנה קטנה) לעומת קליטה מלווין‪.‬‬
‫‪ ‬יישומים חדשים אפשריים בשידורים הדיגיטלים בלבד‪:‬‬
‫‪ ‬אינטראקטיביות‬
‫‪HDTV ‬‬
‫‪ ‬טלוויזיה ניידת‬
‫‪ ‬לוח שידורים אלקטרוני‬

‫‪2‬‬

‫רשתות של תדר בודד‬
‫‪ ‬שידורי טלוויזיה ספרתיים עושים שימוש בשיטת ‪ COFDM‬שמאפשרת עבודה של רשת‬
‫משדרים על תדר בודד‪.‬‬
‫‪ ‬תדר בודד עבור כל המשדרים שמאפשרים כיסוי שטח גדול‪.‬‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של תדרי שידור – שימוש בתדרים חוזרים‬
‫‪ ‬מאפשר טופולוגיות רשת טובות יותר יחסית לשידור אנלוגי‪.‬‬
‫‪‬דרישות מ‪(Single Frequency Networks) SFN-‬‬
‫‪‬כל משדר חייב לשדר‬
‫‪‬על אותו התדר‬
‫‪‬באותו הזמן‬
‫‪‬באותו קצב שידור‬
‫‪ ‬כל המשדרים חייבים להיות מסונכרנים בתדר ובזמן (‪)GPS‬‬
‫‪ ‬בחירת זמן מרווח הביטחון יקבע את המרחק המרבי שבין שני משדרים‪.‬‬

‫‪3‬‬

‫מושגים‬
‫‪ ‬אות אנלוגי‬
‫‪ ‬אות ספרתי (דיגיטלי)‬
‫‪ ‬ביט ‪bite‬‬
‫‪ ‬בית ‪Byte‬‬
‫‪ ‬אות ספרתי מרובה רמות‬

‫‪4‬‬

Asynchronous Digital Subscriber Line

5

‫מה זה ‪? ADSL‬‬

‫( ‪.)Asynchronous Digital Subscriber Line‬‬

‫טכנולוגיית ‪ ADSL‬משתמשת ברוחב פס של ‪ 1.1MHz‬המחולק לשלושה נתחים באמצעות‬
‫מסננים‪ .‬הנתח האחד מ‪ 0KHz -‬עד ‪ ,4KHz‬משמש את ערוץ הטלפוניה‪ .‬הנתח השני מ‪-‬‬
‫‪ 20KHz‬עד ‪ 160KHz‬משמש עבור ה‪ upstream-‬והנתח הגדול ביותר –‪ 240 KHz‬עד‬
‫‪ ,1.1MHz‬משמש עבור ה‪.downstream -‬‬

‫‪6‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫על מנת לקבל ניחות מזערי ודיוק מרבי‪ ,‬ממוצע המתח על הקו צריך לשאוף לאפס וכך ניתן להשיג‬
‫את הקצב הנדרש‪ .‬כדי לעמוד בדרישות אלה‪ ,‬משתמשים בשיטת קידוד‬
‫‪ .)Quadrature Amplitude Modulation) QAM‬שיטה המקודדת קבוצות של שלוש סיביות‬
‫ומייצגת אותם בגל סינוס ברמת מתח ובתזוזת מופע‪.‬‬

‫‪7‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫האפנון השימושי הוא מסוג "ריבוי תדרים" ‪(Discrete Multiton) DMT‬‬
‫הערוץ היורד )‪ (downstream‬מחולק ל‪ 256 -‬תדרי נושא )‪ (tones‬כל אחד‬
‫ברוחב פס של ‪4KHz‬‬
‫הערוץ העולה )‪ (upstream‬מחולק ל‪ 32 -‬תת נושאים‪.‬‬
‫נושא ‪ 64‬מאופנן מידע קבוע המשמש לבקרת הרזולוציה של זמן הדגימה‬
‫במקלט‪.‬‬

‫‪8‬‬

9

Standard vs. High-definition
Standard vs. Highdefinition
Wondering what the difference
is between standard and high
definition? Standard definition
(SD) uses 625 lines of pixels
from top to bottom. High
definition (HD) uses up to 1125
lines. Not all of these lines are
visible on the screen, but
they're included as part of the
signal .

10

‫‪Standard vs. High-definition‬‬
‫)‪HDTV )high-definition television‬‬
‫)‪DTV )digital television‬‬

‫‪ DTV‬משודר בתחום ה‪ UHF -‬ברוחב פס של ‪ 8MHz‬כמו שידורי הטלוויזיה‬
‫האנלוגיים‪.‬‬
‫יתרונות ‪DTV‬‬
‫• תומך ברזולוציה גבוהה יותר‪.‬‬

‫• ניתן לשדר את התמונה בסריקה שלובה ‪ interlaced‬או סריקה מלאה‬
‫‪.progressive‬‬
‫• תחנת השידור יכולה לשדר על אותו ספקטרום מספר תוכניות שונות בו‪-‬‬
‫זמנית‪.‬‬
‫• ניתן להוסיף לשידור חומר אינטראקטיבי ו‪/‬או חומר אחר‪ ,‬כמו מידע‬
‫מהאינטרנט‪.‬‬
‫• תומך בשידורי ‪.HDTV‬‬
‫‪11‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫• קיימים ‪ 18‬תקנים לשידורי טלוויזיה דיגיטאלית‪.‬‬
‫• יחס ממדים ‪ 4:3‬באנלוגי‪ 16:9 ,‬בדיגיטלי‪.‬‬
‫• הרזולוציה הנמוכה ביותר היא כמו הרזולוציה של הטלוויזיה האנלוגית‬
‫‪ 576X720‬פיקסלים‪.‬‬
‫• הרזולוציה המרבית היא של ‪ 1080X1920 HDTV‬פיקסלים‪.‬‬
‫• מספר תמונות משודרות בשנייה מוגדרות על ידי האותיות "‪ "i‬עבור ‪interlaced‬‬
‫ו ‪ "p" -‬עבור ‪progressive‬‬

‫• ב – ‪ DTV‬מספר התמונות משתנה בין ‪ 60P‬ל‪20P -‬‬

‫‪12‬‬

‫‪HDTV‬‬

‫תקן ‪ "1080i" HDTV‬אומר שהרזולוציה היא ‪ 1080X1920‬פיקסלים‪ ,‬סריקה‬
‫שלובה‪ 60 ,‬תמונות בשנייה‪.‬‬
‫הערה‪ :‬הטבלה מתאימה לתקן האמריקאי‬
‫‪13‬‬

‫‪.‬‬

‫תקנים‬
‫‪MPEG-2‬‬
‫‪ DTV‬מקודד את המידע ב – ‪ .MPEG-2‬מקודד שימושי ברוב מכשירי ה‪.DVD -‬‬
‫מקודד זה מקטין את נפח המידע ביחס של ‪ .55:1‬הוא מעלים חלק גדול מהמידע‬
‫שעין האדם לא יכולה להבחין‪.‬‬
‫בתקן זה משדרים את השוני בין תמונה לתמונה בבלוקים של ‪ 16X16‬פיקסלים‪.‬‬
‫‪.‬‬
‫‪H.264 / MPEG-4‬‬
‫‪ H.264‬הוא תקן מתקדם לדחיסת וידאו‪ .‬התקן זהה לחלק ‪ 10‬של התקן ‪MPEG-‬‬
‫‪4‬של ‪ ISO‬וידוע גם בשם "קידוד וידאו מתקדם" – ‪AVC‬‬
‫‪ H.264/AVC‬מאופיין על ידי מספר תכונות חדשות המאפשרות לו לדחוס וידאו‬
‫ביעילות רבה יותר מאשר מקודדים אחרים‪.‬‬
‫ביצוע "פיצוי תנועה על סמך בלוק בגודל משתנה" עם בלוקים בגדלים ‪16X16‬ועד‬
‫‪ 4X4‬המאפשר חלוקה מדויקת של אזורים נעים‪ .‬חלוקה רבה מדי לתת‪-‬בלוקים‬
‫עלולה להוביל לשליחת מידע מיותר‪ ,‬שכן המקודד נדרש לציין מספר גדול יותר של‬
‫בלוקים‪ ,‬ולכן מתמקדים מקודדי ‪ H.264‬בבעיית הבחירה של החלוקה‬
‫האופטימאלית של בלוק ‪.16X16‬‬
‫‪14‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫לכול תחנת שידור מוקצה ערוץ שידור אחד‪.‬‬
‫ניתן לחלק את הערוץ לתת‪-‬ערוצים ‪sub-channels‬‬

‫כל ערוץ יכול לשדר ‪19.39 Mbps‬של מידע דיגיטלי‪.‬‬
‫תחנת השידור יכולה לחלק תעבורה זו במספר אפשרויות‪ ,‬לדוגמה‪:‬‬
‫ערוץ אחד של ‪19.39 Mbps‬‬
‫ארבעה תת‪-‬ערוצים של ‪4.85 Mbps‬‬

‫ניתן לשדר תוכניות באיכות נמוכה כמו חדשות‪ ,‬אך לאחד את הערוצים לאיכות‬
‫גבוהה יותר עבור תוכנית טבע כלשהי‪.‬‬
‫נערכים ניסויים לשדר מידע דיגיטלי ב‪ .1- 2Mbps -‬מידע זה יכול לכלול דפי‬
‫אינטרנט או מידע דיגיטלי אחר‪.‬‬

‫‪15‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫הבסיס לתקני ‪ HDTV‬הוא של ‪. (Advanced Television Standards Committee) ATSC‬עבור‬
‫‪ HDTV‬קיימים שני פורמטים‪ P720 :‬ו‪.i1080 -‬‬
‫מדובר בתקנים אמריקאים אשר משודרים ב‪ 60Hz -‬ואשר שניהם רחבי מסך (כלומר ביחס מסך‬
‫‪.)16:9‬‬
‫‪ P720‬הוא תקן פרוגרסיבי (כלומר‪ ,‬משודרות שורות ברצף) אשר כולל ‪ 720‬שורות של ‪1280‬‬
‫פיקסלים בכל שורה‪.‬‬
‫‪ i1080‬הוא תקן ‪( INTERLACED‬כלומר‪ ,‬משדר את כל השורות הזוגיות ואחריהן את השורות האי‬
‫זוגיות וחוזר חלילה) אשר כולל ‪ 1080‬שורות של ‪ 1920‬פיקסלים בכל אחת‪.‬‬
‫התקנים הללו יועדו לשוק האמריקאי‪ ,‬ולכן הוגדרו ב‪ 60Hz-‬בלבד‪ .‬לאחר מספר שנים‪ ,‬אירופה‬
‫התעוררה והגדירה גם לעצמה כמה תקנים‪:‬‬
‫‪ P576 - PAL PROGRESSIVE‬אשר משודר במסך רחב או רגיל (‪)4:3‬‬
‫‪ - P50720‬תקן זהה לתקן האמריקאי פרט לכך שהוא משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪( i501080‬לעתים מכונה גם ‪ - )i251080‬גם הוא תקן זהה לאמריקאי אך משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪16‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫‪HD READY‬‬
‫לגבי רזולוציה‪ ,‬המסך חייב לתמוך בלפחות ‪ 720‬שורות עבור מצב ‪.16:9‬‬
‫התנאים‪:‬‬
‫‪ .1‬כל סוג מסך או אלמנט תצוגה אשר יש לו ‪ 720‬שורות פיזיות (דיסקרטיות) במצב יחס רחב‪.‬‬
‫‪ .2‬על המסך לתמוך בכניסות ‪ HDTV‬דרך הכניסות הבאות‪:‬‬
‫‪ YPBPR‬אנלוגי‬
‫‪ DVI‬או ‪HDMI‬‬
‫‪ .3‬בכל הכניסות הללו‪ ,‬המסך חייב לתמוך בתקנים הבאים‪:‬‬
‫‪ 1280‬על ‪ 720‬פרוגרסיבי ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ 1920‬על ‪ 1080‬שזור ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ .4‬על חיבורי ה‪ DVI-‬וה‪ HDMI-‬לתמוך בהצפנת ‪.HDCP‬‬
‫‪17‬‬

18

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫הגדרה‪ :‬שני גלים נושאים‪ ,‬באותו התדר נמצאים ב‪ 90 -‬מעלות האחד ביחס לשני‬
‫(ניצבים)‪ .‬ניתן לראות זאת כשווה ערך‪ ,‬לגל נושא יחיד המאופנן מופע ואמפליטודה‪.‬‬

‫תמונת ווקטור‪-‬סקופ של אפנון‬
‫מידע הצבע במשדרי טלוויזיה‬

‫‪19‬‬

‫ אפנון ניצב‬QAM - Quadrature Amplitude Modulation
‫ כל סימבול‬16QAM -‫דוגמה ל‬
‫ ביטים‬4 ‫מיצג‬
I - In phase

Q – Quadrature

‫בתקשורת ספרתית נהוג לעבוד‬
QAM16 64 128 256 -‫ב‬

20

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫דוגמאות ל – ‪ 8QAM‬במבנה מעגלי ומלבני‬
‫הבחירה למבנה הרצוי נקבע על ידי השיקולים‪:‬‬
‫‪ .1‬ההספק הממוצע המשודר‬
‫‪ .2‬מורכבות מעגלי השידור והקליטה‬
‫‪ .3‬חסינות לרעש‬
‫‪BER (Bit Error Rate) .4‬‬
‫‪ .5‬התאבכות בין גלי הנושא השונים‪.‬‬

‫‪21‬‬

22

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫)‪ Orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM‬זהה עקרונית ל‪-‬‬
‫)‪ Coded OFDM (COFDM‬ול‪.Discrete multi-tone modulation (DMT) -‬‬
‫בכל המקרים מדובר על ריבוב בחלוקת תדר ‪frequency-division multiplexing‬‬
‫)‪ .(FDM‬מספר רב של תדרי תת נושא ניצבים‪ ,‬הקרובים זה לזה‪ ,‬נושאים את‬
‫המידע‪ .‬המידע מחולק למספר ערוצים מקבילים‪ ,‬כאשר כל ערוץ מאופנן על תדר‬
‫תת‪-‬נושא אחר‪.‬‬
‫האפנון יכול להיות כל אפנון שכיח כמו ‪ QAM‬או ‪ .PSK‬המידע המאופנן נשלח‬
‫בקצב נמוך אך בגלל המספר הרב של התתי‪-‬נושא זה שווה ערך לשידור‬
‫קונבנציונלי של אפנון נושא אחד באותו רוחב פס ובמהירות העברת מידע גבוהה‪.‬‬

‫‪23‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫מרווח ביטחון (שומר מרווח) ‪Guard interval‬‬
‫מטרת מרווח הביטחון הוא לשפר את חסינות ההשהיה בהתפשטות הגלים‪ ,‬הדהוד והחזרים‬
‫מגופים שונים כמו הר או בית‪ .‬נתונים ספרתיים מאוד רגישים לתופעות אלו ‪.‬‬
‫ב‪ COFDM -‬בתחילת כל סימבול קיים "מרווח ביטחון"‪ .‬כל עוד ה"הד" נופל בתחום מרווח זה‪.‬‬
‫הוא לא יהיה מושפע ביכולת המקלט לפענח את המידע הרצוי משום שהמידע יופיע אחרי זמן‬
‫"מרווח הביטחון"‬
‫ככול שמרווח הביטחון יהיה גדול יותר ניתן יהיה לטפל במרחק הדהוד גדול יותר‪ .‬אבל הגדלת‬
‫המרווח מוריד את נצילות ערוץ השידור‪ .‬לדוגמה בשידור ‪ DVB-T‬ארבע מרווחי ביטחון‬
‫שימושיים (ניתנים כשבר מזמן המחזור של הסימבול) ‪1/32 ; 1/16 ; 1/8 ; 1/4‬‬
‫‪ 1/32‬נותן הגנה מזערית אבל העברת מידע מהירה ביותר‪ 1/4 .‬מאפשר הגנה טובה ביותר‬
‫אבל נצילות ערוץ שידור נמוכה‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫דוגמה‪:‬‬
‫אם נשדר מיליון סימבולים לשנייה על ערוץ תקשורת באפנון של נושא בודד אזי זמן שידור‬
‫סימבול יהיה מיקרו‪-‬שנייה‪ .‬במצב זה נצטרך להתמודד עם סנכרון בתדר גבוה ועם התאבכויות‬
‫ממסלולים שונים )‪.(multipath interference‬‬
‫אם אותם מיליון סימבולים לשנייה יחולקו לאלף תת‪-‬ערוצים אז זמן המחזור של כל סימבול יכול‬
‫להיות ארוך פי ‪ 1000‬ז"א מילישנייה אחת (במקום מיקרו‪-‬שנייה)‪ .‬אם נוסיף "מרווח ביטחון"‬
‫בערך של ‪ 1/8‬סימבול אשר יוכנס בתחילת שידור של כל סימבול‪ ,‬אזי נוכל להתגבר על בעיית‬
‫ההתאבכות‪ .‬זמן "מרווח הביטחון" יהיה ‪ 125‬מיקרו‪-‬שניות שמייצג הפרש מרבי של ‪37.5‬‬
‫קילומטר בין אות ישיר לאות מוחזר כהד מגוף כלשהו‪.‬‬

‫‪25‬‬

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Example of applications
Cable
ADSL and VDSL broadband access via POTS copper wiring.
Power line communication (PLC).
Multimedia over Coax Alliance (MoCA) home networking.
ITU-T G.hn, a standard which provides high-speed local area networking over existing home wiring (power lines,
phone lines and coaxial cables)
Wireless
The wireless LAN radio interfaces IEEE 802.11a, g, n and HIPERLAN/2.
The digital radio systems DAB/EUREKA 147, DAB+, Digital Radio Mondiale, HD Radio, T-DMB and ISDBTSB.
The terrestrial digital TV system DVB-T.
The terrestrial mobile TV systems DVB-H, T-DMB, ISDB-T and MediaFLO forward link.
The cellular communication systems Flash-OFDM
The mobile broadband 3GPP Long Term Evolution air interface named High Speed OFDM Packet Access
(HSOPA)
The Wireless MAN / Fixed broadband wireless access (BWA) standard IEEE 802.16 (or WiMAX).
The Mobile Broadband Wireless Access (MBWA) standards IEEE 802.20, IEEE 802.16e (Mobile WiMAX) and
WiBro.
The wireless Personal Area Network (PAN) Ultra wideband (UWB) IEEE 802.15.3a implementation suggested by
WiMedia Alliance.
26

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Transmitter
An OFDM carrier signal is the sum of a number of orthogonal sub-carriers, with baseband data on each sub-carrier
being independently modulated commonly using some type of quadrature amplitude modulation (QAM) or phaseshift keying (PSK). This composite baseband signal is typically used to modulate a main RF carrier.

s[n] is a serial stream of binary digits. By inverse multiplexing, these are first demultiplexed into N parallel
streams, and each one mapped to a (possibly complex) symbol stream using some modulation constellation
(QAM, PSK, etc.). Note that the constellations may be different, so some streams may carry a higher bit-rate than
others.
An inverse FFT is computed on each set of symbols, giving a set of complex time-domain samples. These
samples are then quadrature-mixed to passband in the standard way. The real and imaginary components are first
converted to the analogue domain using digital-to-analogue converters (DACs); the analogue signals are then
used to modulate cosine and sine waves at the carrier frequency, fc, respectively. These signals are then summed
to give the transmission signal, s(t).
27

28

‫)‪DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial‬‬
‫‪ DVB-T‬הינו תקן שתוקן על ידי איגוד ‪ DVB‬לשידורי טלוויזיה‬
‫קרקעיים‪ .‬השידורים הראשוניים נערכו בבריטניה בשנת ‪.1997‬‬
‫המערכת משדרת אות ספרתי מכווץ של שמע‪ ,‬וידאו ונתונים‬
‫נוספים בשיטת ‪ MPEG‬ובשימוש באפנון ‪.COFDM‬‬
‫תכונות בסיסיות‪:‬‬
‫‪ .1‬שלש אפשרויות לאפנון )‪(QPSK, 16QAM, 64QAM‬‬
‫‪ FEC (forward error correction) .2‬חמש אפשרויות לתיקון שגיאות המבוססות על קידוד‬
‫קונבולוציה וקידוד רייד סולומון ביחסים של ‪ 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8‬בהתאם לדרישות‬
‫המערכת‪.‬‬
‫‪ .3‬ארבע אפשרויות למרווחי ביטחון ‪.1/4 1/8 1/16 1/32‬‬
‫‪ .4‬רוחב פס של ערוץ שידור ‪ 7 ,6‬או ‪8MHz‬‬
‫‪ .5‬תדר תמונות ‪ 50‬או ‪ 60‬הרץ‪.‬‬

‫‪29‬‬

DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial)

30

31

32

:‫הסבר‬
Video – SD – MPEG – 4 PART 10 H.264
SD-Standard Definition

Audio .HE .AAC + V2 & Dolby Pulse
HE-High Efficincy
AAC-Advanced Audio Coding ‫סוג של קודק‬
Pulse -- Plus

MPEG 2 – TS
TS – Transport Stream

‫ מבוסס על‬Dolby Digital Plus
‫ שמאפשר‬AC-3 ‫מערכת קודקים של‬
‫ ותומך‬6.144 Mbit/s ‫שידור בקצב עד‬
‫ הוא אינו‬.13.1 ‫במספר ערוצים עד‬
.AC-3 ‫תואם אחורנית עם‬
‫ הוא פורמט לשידור תקן‬MPEG-2TS
‫) אשר מרובב עם‬4 ‫או‬1,2( MPEG
‫ שימושי כמידע זורם‬.‫מידע נוסף‬
‫ רשתות כולל‬,‫בטלוויזיה ספרתית‬
.‫אינטרנט‬

Three (3) SFN Network ‫סוג של טופולוגית המשדרים‬
SFN - Single Frequency Networks
33

34

:‫הסבר‬
EIT – based EPG & 7 day EPG
EIT – Event Information Table
EPG – Electronic Program Guide
HDMI – 1.3 output
HDMI - High-Definition Multimedia Interface

S/PDIF - Sony/Philips Digital Interconnect Format (more commonly

known as Sony Philips Digital InterFace)
‫ דרך מוליך אופטי או כבל‬,‫ מגדיר את השכבה הפיזית של חיבור מידע שמע בין התקנים שונים‬S/PDIF
.‫ עם שינויים קלים ודרישות זולות יותר מבחינת החומרה‬AES/EBU ‫ תקן זה מבוסס על תקן‬.‫קואקסילי‬
35

‫הסבר‪:‬‬
‫‪S/PDIF - more commonly known as Sony Philips Digital InterFace‬‬

‫‪BMC-biphase mark code‬‬

‫בתקן זה נעשה שימוש בקוד דו‪-‬מופעי )‪ (biphase‬המקודד מידע זורם בינארי‪ .‬כל ביט של‬
‫המידע הראשוני מייצג שתי רמות אשר יחד מייצגות ביט בודד‪ .‬כל כל רמה לוגית "‪ "1‬במבוא‬
‫מיוצגת על ידי שני ביטים שונים ‪ 10‬או ‪ .01‬כניסה לוגית ‪ 0‬מיוצגת על ידי שני ביטים זהים ‪00‬‬
‫או ‪ 11‬במוצא‪.‬‬
‫‪36‬‬

37

38

‫דוגמה – ממיר ‪APEX‬‬
‫תכונות‪:‬‬
‫• תומך ‪EPG‬‬
‫• רשימת ערוצים ועריכת תוכניות‬
‫• בקרת הורים‬
‫• טיימר לתחילת תוכנית‬
‫• בחירת שפת הכתוביות‬
‫• השהיית תיאום שפתיים (במילישניות)‬
‫• הגדרת מדיית ה‪(MP3, JPEG….) USB -‬‬
‫• קביעת זמני הקלטה על מדיית ה‪USB -‬‬
‫• ועוד‪.....‬‬

‫‪39‬‬

APEX ‫ממיר‬

40

APEX ‫ממיר‬

41

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪42‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪43‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪44‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪45‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪46‬‬

:‫הסבר‬
BER – Bit Error Rate
PV BER – Post VITARBI Bit Error Rate
NM – Noise Margin
MER – Modulation Error Rate
CSI – Channel Status Information
Cell – identify code of the transmitting operator
CFO – carrier Frequency offset
PWR index – signal level status
RU – Read Solomon Uncorrect, uncorrected errors.

47

‫סופ ללא פ סופית כי אין סוף ללימוד ולחומר‬

‫‪48‬‬

OFDM
)‫ שימוש בערוצי שידור אורתוגונליים שונים (בתדרי גל נושא‬
.‫להעברת המידע‬
LPF
cos( 2  f 1 t )

LPF
cos( 2  f 2 t )

cos( 2  f 2 t )

MULTIPLEX

DEMULTIPLEX

data

cos( 2  f 1 t )

data

LPF
cos( 2  f N t )

cos( 2  f N t )
49

‫תדרים אורתוגונליים‬
‫‪ ‬המשדר מקבל את המידע לשידור ומחלק את ערוץ השידור למספר‬
‫תדרים בלתי תלויים‪.‬‬

‫‪50‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪2‬‬

‫‪51‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪3‬‬
‫‪ ‬כך לא ניתן לחסום את כל המידע שעובר ממשתמש אחד לשני‬

‫‪52‬‬

‫שידור וידאו כף יד דיגיטאלי והתמודדות‬
‫מול בעיות ייחודיות – בשתי השיטות‬
‫‪ DVB-T ‬שידור וידאו למטרות נייחות‬
‫‪ DVB-H ‬שידור וידאו למטרות ניידות (כף יד)‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬

‫‪53‬‬

‫יש צורך לחסוך באנרגיה‬
‫סנכרון מעבר בין תחנות שידור‬
‫שימוש בדחיסה חזקה ‪ H264‬ולא ב ‪mpeg- 2‬‬
‫אפקט דופלר‬

Multi Path ‫בעיית‬
P at h 2

B uilding
D i r ect P at h

P at h 3

M ob i l e
R ecep t i on

B ase St at i on

54

Guard Interval Tg -"‫"שמירת מרחק‬
Tg

OFDM symbol(1/f0)

Tg
Copy signal
 By adding the Guard Interval (GI) Period, Inter symbol

interference (ISI) can be avoided, while keeping orthogonality

Tg OFDM symbol (1/f0)
Direct
Delayed
Sampling Period
55

‫השהיה ותזוזת תדר ב ‪. OFDM‬ו‪CDMA -‬‬
‫‪OFDM ‬‬
‫‪ ‬בעיית ‪ Multi-path‬נפתרת ע"י ‪GI‬‬
‫‪ ‬רגיש לשינויי תדרים שמירה על הפרדת תדרים‬
‫‪CDMA ‬‬
‫‪ ‬כמעט ואין השפעה על הקודים ב ‪Multi-path‬‬
‫‪ ‬אפקט דופלר לא משפיע מאחר ואין לו תלות בתדר‬

‫‪56‬‬

‫מיזוג שיטות הקידוד‬
‫‪ ‬ניתן לשלב בין שתי השיטות וכך כל תדר בקידוד ה ‪OFDM‬‬
‫יוכפל בקוד ה‪CDMA-‬‬
‫‪Multi-carrier code division multiple access (MC- ‬‬
‫)‪CDMA‬‬

‫‪57‬‬

‫סיכום‬
‫‪ ‬הוצגו שיטות קידוד שונות לשידור‪ CDMA :‬ו‪OFDM‬‬
‫‪ ‬לכל שיטה יש את הייחודיות שלה אך ניתן עדיין לשלבם ביחד‬
‫במספר אפליקציות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמד יישום של השיטות לצורך העברת וידאו דיגיטלי למערכות‬
‫ניידות בשתי השיטות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמדה החסינות של שתי השיטות לתופעות ה ‪,Multi Path‬‬
‫ואפקט דופלר‬

References 1
Faria, G.; Henriksson, J.A.; Stare, E.; Talmola, P., "DVB-H:
Digital Broadcast Services to Handheld Devices,"
Proceedings of the IEEE , vol.94, no.1, pp.194-209, Jan.
2006
2. Fire Tom Wada Professor, Information Engineering, Univ.
of the Ryukyus Chief Scientist at Magna Design Net, Inc
[email protected] http://www.ie.uryukyu.ac.jp/~wada/
1.

3. “Ofdm and cdma” Dr.S.Srikanth AU-KBC Research

Centre Anna University Chennai
59

References 2
4. http://en.wikipedia.org/wiki/Code_division_multipl

e_access
5. http://en.wikipedia.org/wiki/OFDM


Slide 46

‫שדורי טלוויזיה‬
‫ספרתיים קרקעיים‬

‫אינגר משה ‪4Z1PF‬‬
‫‪2009‬‬
‫ספטמבר‬
‫‪1‬‬

‫שדורי טלוויזיה ספרתיים קרקעיים – למה?‬
‫‪ ‬יציבות באיכות התמונה‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של הספקטרום יחסית לשידור האנלוגי (פי ‪ 4‬עד ‪)6‬‬
‫‪ ‬זול יותר יחסית לשידורי כבלים‪ ,‬שידורים אנלוגיים ושידורי לווינים‪.‬‬
‫‪ ‬פשוט וזול (ממיר ספרתי ואנטנה קטנה) לעומת קליטה מלווין‪.‬‬
‫‪ ‬יישומים חדשים אפשריים בשידורים הדיגיטלים בלבד‪:‬‬
‫‪ ‬אינטראקטיביות‬
‫‪HDTV ‬‬
‫‪ ‬טלוויזיה ניידת‬
‫‪ ‬לוח שידורים אלקטרוני‬

‫‪2‬‬

‫רשתות של תדר בודד‬
‫‪ ‬שידורי טלוויזיה ספרתיים עושים שימוש בשיטת ‪ COFDM‬שמאפשרת עבודה של רשת‬
‫משדרים על תדר בודד‪.‬‬
‫‪ ‬תדר בודד עבור כל המשדרים שמאפשרים כיסוי שטח גדול‪.‬‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של תדרי שידור – שימוש בתדרים חוזרים‬
‫‪ ‬מאפשר טופולוגיות רשת טובות יותר יחסית לשידור אנלוגי‪.‬‬
‫‪‬דרישות מ‪(Single Frequency Networks) SFN-‬‬
‫‪‬כל משדר חייב לשדר‬
‫‪‬על אותו התדר‬
‫‪‬באותו הזמן‬
‫‪‬באותו קצב שידור‬
‫‪ ‬כל המשדרים חייבים להיות מסונכרנים בתדר ובזמן (‪)GPS‬‬
‫‪ ‬בחירת זמן מרווח הביטחון יקבע את המרחק המרבי שבין שני משדרים‪.‬‬

‫‪3‬‬

‫מושגים‬
‫‪ ‬אות אנלוגי‬
‫‪ ‬אות ספרתי (דיגיטלי)‬
‫‪ ‬ביט ‪bite‬‬
‫‪ ‬בית ‪Byte‬‬
‫‪ ‬אות ספרתי מרובה רמות‬

‫‪4‬‬

Asynchronous Digital Subscriber Line

5

‫מה זה ‪? ADSL‬‬

‫( ‪.)Asynchronous Digital Subscriber Line‬‬

‫טכנולוגיית ‪ ADSL‬משתמשת ברוחב פס של ‪ 1.1MHz‬המחולק לשלושה נתחים באמצעות‬
‫מסננים‪ .‬הנתח האחד מ‪ 0KHz -‬עד ‪ ,4KHz‬משמש את ערוץ הטלפוניה‪ .‬הנתח השני מ‪-‬‬
‫‪ 20KHz‬עד ‪ 160KHz‬משמש עבור ה‪ upstream-‬והנתח הגדול ביותר –‪ 240 KHz‬עד‬
‫‪ ,1.1MHz‬משמש עבור ה‪.downstream -‬‬

‫‪6‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫על מנת לקבל ניחות מזערי ודיוק מרבי‪ ,‬ממוצע המתח על הקו צריך לשאוף לאפס וכך ניתן להשיג‬
‫את הקצב הנדרש‪ .‬כדי לעמוד בדרישות אלה‪ ,‬משתמשים בשיטת קידוד‬
‫‪ .)Quadrature Amplitude Modulation) QAM‬שיטה המקודדת קבוצות של שלוש סיביות‬
‫ומייצגת אותם בגל סינוס ברמת מתח ובתזוזת מופע‪.‬‬

‫‪7‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫האפנון השימושי הוא מסוג "ריבוי תדרים" ‪(Discrete Multiton) DMT‬‬
‫הערוץ היורד )‪ (downstream‬מחולק ל‪ 256 -‬תדרי נושא )‪ (tones‬כל אחד‬
‫ברוחב פס של ‪4KHz‬‬
‫הערוץ העולה )‪ (upstream‬מחולק ל‪ 32 -‬תת נושאים‪.‬‬
‫נושא ‪ 64‬מאופנן מידע קבוע המשמש לבקרת הרזולוציה של זמן הדגימה‬
‫במקלט‪.‬‬

‫‪8‬‬

9

Standard vs. High-definition
Standard vs. Highdefinition
Wondering what the difference
is between standard and high
definition? Standard definition
(SD) uses 625 lines of pixels
from top to bottom. High
definition (HD) uses up to 1125
lines. Not all of these lines are
visible on the screen, but
they're included as part of the
signal .

10

‫‪Standard vs. High-definition‬‬
‫)‪HDTV )high-definition television‬‬
‫)‪DTV )digital television‬‬

‫‪ DTV‬משודר בתחום ה‪ UHF -‬ברוחב פס של ‪ 8MHz‬כמו שידורי הטלוויזיה‬
‫האנלוגיים‪.‬‬
‫יתרונות ‪DTV‬‬
‫• תומך ברזולוציה גבוהה יותר‪.‬‬

‫• ניתן לשדר את התמונה בסריקה שלובה ‪ interlaced‬או סריקה מלאה‬
‫‪.progressive‬‬
‫• תחנת השידור יכולה לשדר על אותו ספקטרום מספר תוכניות שונות בו‪-‬‬
‫זמנית‪.‬‬
‫• ניתן להוסיף לשידור חומר אינטראקטיבי ו‪/‬או חומר אחר‪ ,‬כמו מידע‬
‫מהאינטרנט‪.‬‬
‫• תומך בשידורי ‪.HDTV‬‬
‫‪11‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫• קיימים ‪ 18‬תקנים לשידורי טלוויזיה דיגיטאלית‪.‬‬
‫• יחס ממדים ‪ 4:3‬באנלוגי‪ 16:9 ,‬בדיגיטלי‪.‬‬
‫• הרזולוציה הנמוכה ביותר היא כמו הרזולוציה של הטלוויזיה האנלוגית‬
‫‪ 576X720‬פיקסלים‪.‬‬
‫• הרזולוציה המרבית היא של ‪ 1080X1920 HDTV‬פיקסלים‪.‬‬
‫• מספר תמונות משודרות בשנייה מוגדרות על ידי האותיות "‪ "i‬עבור ‪interlaced‬‬
‫ו ‪ "p" -‬עבור ‪progressive‬‬

‫• ב – ‪ DTV‬מספר התמונות משתנה בין ‪ 60P‬ל‪20P -‬‬

‫‪12‬‬

‫‪HDTV‬‬

‫תקן ‪ "1080i" HDTV‬אומר שהרזולוציה היא ‪ 1080X1920‬פיקסלים‪ ,‬סריקה‬
‫שלובה‪ 60 ,‬תמונות בשנייה‪.‬‬
‫הערה‪ :‬הטבלה מתאימה לתקן האמריקאי‬
‫‪13‬‬

‫‪.‬‬

‫תקנים‬
‫‪MPEG-2‬‬
‫‪ DTV‬מקודד את המידע ב – ‪ .MPEG-2‬מקודד שימושי ברוב מכשירי ה‪.DVD -‬‬
‫מקודד זה מקטין את נפח המידע ביחס של ‪ .55:1‬הוא מעלים חלק גדול מהמידע‬
‫שעין האדם לא יכולה להבחין‪.‬‬
‫בתקן זה משדרים את השוני בין תמונה לתמונה בבלוקים של ‪ 16X16‬פיקסלים‪.‬‬
‫‪.‬‬
‫‪H.264 / MPEG-4‬‬
‫‪ H.264‬הוא תקן מתקדם לדחיסת וידאו‪ .‬התקן זהה לחלק ‪ 10‬של התקן ‪MPEG-‬‬
‫‪4‬של ‪ ISO‬וידוע גם בשם "קידוד וידאו מתקדם" – ‪AVC‬‬
‫‪ H.264/AVC‬מאופיין על ידי מספר תכונות חדשות המאפשרות לו לדחוס וידאו‬
‫ביעילות רבה יותר מאשר מקודדים אחרים‪.‬‬
‫ביצוע "פיצוי תנועה על סמך בלוק בגודל משתנה" עם בלוקים בגדלים ‪16X16‬ועד‬
‫‪ 4X4‬המאפשר חלוקה מדויקת של אזורים נעים‪ .‬חלוקה רבה מדי לתת‪-‬בלוקים‬
‫עלולה להוביל לשליחת מידע מיותר‪ ,‬שכן המקודד נדרש לציין מספר גדול יותר של‬
‫בלוקים‪ ,‬ולכן מתמקדים מקודדי ‪ H.264‬בבעיית הבחירה של החלוקה‬
‫האופטימאלית של בלוק ‪.16X16‬‬
‫‪14‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫לכול תחנת שידור מוקצה ערוץ שידור אחד‪.‬‬
‫ניתן לחלק את הערוץ לתת‪-‬ערוצים ‪sub-channels‬‬

‫כל ערוץ יכול לשדר ‪19.39 Mbps‬של מידע דיגיטלי‪.‬‬
‫תחנת השידור יכולה לחלק תעבורה זו במספר אפשרויות‪ ,‬לדוגמה‪:‬‬
‫ערוץ אחד של ‪19.39 Mbps‬‬
‫ארבעה תת‪-‬ערוצים של ‪4.85 Mbps‬‬

‫ניתן לשדר תוכניות באיכות נמוכה כמו חדשות‪ ,‬אך לאחד את הערוצים לאיכות‬
‫גבוהה יותר עבור תוכנית טבע כלשהי‪.‬‬
‫נערכים ניסויים לשדר מידע דיגיטלי ב‪ .1- 2Mbps -‬מידע זה יכול לכלול דפי‬
‫אינטרנט או מידע דיגיטלי אחר‪.‬‬

‫‪15‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫הבסיס לתקני ‪ HDTV‬הוא של ‪. (Advanced Television Standards Committee) ATSC‬עבור‬
‫‪ HDTV‬קיימים שני פורמטים‪ P720 :‬ו‪.i1080 -‬‬
‫מדובר בתקנים אמריקאים אשר משודרים ב‪ 60Hz -‬ואשר שניהם רחבי מסך (כלומר ביחס מסך‬
‫‪.)16:9‬‬
‫‪ P720‬הוא תקן פרוגרסיבי (כלומר‪ ,‬משודרות שורות ברצף) אשר כולל ‪ 720‬שורות של ‪1280‬‬
‫פיקסלים בכל שורה‪.‬‬
‫‪ i1080‬הוא תקן ‪( INTERLACED‬כלומר‪ ,‬משדר את כל השורות הזוגיות ואחריהן את השורות האי‬
‫זוגיות וחוזר חלילה) אשר כולל ‪ 1080‬שורות של ‪ 1920‬פיקסלים בכל אחת‪.‬‬
‫התקנים הללו יועדו לשוק האמריקאי‪ ,‬ולכן הוגדרו ב‪ 60Hz-‬בלבד‪ .‬לאחר מספר שנים‪ ,‬אירופה‬
‫התעוררה והגדירה גם לעצמה כמה תקנים‪:‬‬
‫‪ P576 - PAL PROGRESSIVE‬אשר משודר במסך רחב או רגיל (‪)4:3‬‬
‫‪ - P50720‬תקן זהה לתקן האמריקאי פרט לכך שהוא משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪( i501080‬לעתים מכונה גם ‪ - )i251080‬גם הוא תקן זהה לאמריקאי אך משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪16‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫‪HD READY‬‬
‫לגבי רזולוציה‪ ,‬המסך חייב לתמוך בלפחות ‪ 720‬שורות עבור מצב ‪.16:9‬‬
‫התנאים‪:‬‬
‫‪ .1‬כל סוג מסך או אלמנט תצוגה אשר יש לו ‪ 720‬שורות פיזיות (דיסקרטיות) במצב יחס רחב‪.‬‬
‫‪ .2‬על המסך לתמוך בכניסות ‪ HDTV‬דרך הכניסות הבאות‪:‬‬
‫‪ YPBPR‬אנלוגי‬
‫‪ DVI‬או ‪HDMI‬‬
‫‪ .3‬בכל הכניסות הללו‪ ,‬המסך חייב לתמוך בתקנים הבאים‪:‬‬
‫‪ 1280‬על ‪ 720‬פרוגרסיבי ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ 1920‬על ‪ 1080‬שזור ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ .4‬על חיבורי ה‪ DVI-‬וה‪ HDMI-‬לתמוך בהצפנת ‪.HDCP‬‬
‫‪17‬‬

18

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫הגדרה‪ :‬שני גלים נושאים‪ ,‬באותו התדר נמצאים ב‪ 90 -‬מעלות האחד ביחס לשני‬
‫(ניצבים)‪ .‬ניתן לראות זאת כשווה ערך‪ ,‬לגל נושא יחיד המאופנן מופע ואמפליטודה‪.‬‬

‫תמונת ווקטור‪-‬סקופ של אפנון‬
‫מידע הצבע במשדרי טלוויזיה‬

‫‪19‬‬

‫ אפנון ניצב‬QAM - Quadrature Amplitude Modulation
‫ כל סימבול‬16QAM -‫דוגמה ל‬
‫ ביטים‬4 ‫מיצג‬
I - In phase

Q – Quadrature

‫בתקשורת ספרתית נהוג לעבוד‬
QAM16 64 128 256 -‫ב‬

20

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫דוגמאות ל – ‪ 8QAM‬במבנה מעגלי ומלבני‬
‫הבחירה למבנה הרצוי נקבע על ידי השיקולים‪:‬‬
‫‪ .1‬ההספק הממוצע המשודר‬
‫‪ .2‬מורכבות מעגלי השידור והקליטה‬
‫‪ .3‬חסינות לרעש‬
‫‪BER (Bit Error Rate) .4‬‬
‫‪ .5‬התאבכות בין גלי הנושא השונים‪.‬‬

‫‪21‬‬

22

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫)‪ Orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM‬זהה עקרונית ל‪-‬‬
‫)‪ Coded OFDM (COFDM‬ול‪.Discrete multi-tone modulation (DMT) -‬‬
‫בכל המקרים מדובר על ריבוב בחלוקת תדר ‪frequency-division multiplexing‬‬
‫)‪ .(FDM‬מספר רב של תדרי תת נושא ניצבים‪ ,‬הקרובים זה לזה‪ ,‬נושאים את‬
‫המידע‪ .‬המידע מחולק למספר ערוצים מקבילים‪ ,‬כאשר כל ערוץ מאופנן על תדר‬
‫תת‪-‬נושא אחר‪.‬‬
‫האפנון יכול להיות כל אפנון שכיח כמו ‪ QAM‬או ‪ .PSK‬המידע המאופנן נשלח‬
‫בקצב נמוך אך בגלל המספר הרב של התתי‪-‬נושא זה שווה ערך לשידור‬
‫קונבנציונלי של אפנון נושא אחד באותו רוחב פס ובמהירות העברת מידע גבוהה‪.‬‬

‫‪23‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫מרווח ביטחון (שומר מרווח) ‪Guard interval‬‬
‫מטרת מרווח הביטחון הוא לשפר את חסינות ההשהיה בהתפשטות הגלים‪ ,‬הדהוד והחזרים‬
‫מגופים שונים כמו הר או בית‪ .‬נתונים ספרתיים מאוד רגישים לתופעות אלו ‪.‬‬
‫ב‪ COFDM -‬בתחילת כל סימבול קיים "מרווח ביטחון"‪ .‬כל עוד ה"הד" נופל בתחום מרווח זה‪.‬‬
‫הוא לא יהיה מושפע ביכולת המקלט לפענח את המידע הרצוי משום שהמידע יופיע אחרי זמן‬
‫"מרווח הביטחון"‬
‫ככול שמרווח הביטחון יהיה גדול יותר ניתן יהיה לטפל במרחק הדהוד גדול יותר‪ .‬אבל הגדלת‬
‫המרווח מוריד את נצילות ערוץ השידור‪ .‬לדוגמה בשידור ‪ DVB-T‬ארבע מרווחי ביטחון‬
‫שימושיים (ניתנים כשבר מזמן המחזור של הסימבול) ‪1/32 ; 1/16 ; 1/8 ; 1/4‬‬
‫‪ 1/32‬נותן הגנה מזערית אבל העברת מידע מהירה ביותר‪ 1/4 .‬מאפשר הגנה טובה ביותר‬
‫אבל נצילות ערוץ שידור נמוכה‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫דוגמה‪:‬‬
‫אם נשדר מיליון סימבולים לשנייה על ערוץ תקשורת באפנון של נושא בודד אזי זמן שידור‬
‫סימבול יהיה מיקרו‪-‬שנייה‪ .‬במצב זה נצטרך להתמודד עם סנכרון בתדר גבוה ועם התאבכויות‬
‫ממסלולים שונים )‪.(multipath interference‬‬
‫אם אותם מיליון סימבולים לשנייה יחולקו לאלף תת‪-‬ערוצים אז זמן המחזור של כל סימבול יכול‬
‫להיות ארוך פי ‪ 1000‬ז"א מילישנייה אחת (במקום מיקרו‪-‬שנייה)‪ .‬אם נוסיף "מרווח ביטחון"‬
‫בערך של ‪ 1/8‬סימבול אשר יוכנס בתחילת שידור של כל סימבול‪ ,‬אזי נוכל להתגבר על בעיית‬
‫ההתאבכות‪ .‬זמן "מרווח הביטחון" יהיה ‪ 125‬מיקרו‪-‬שניות שמייצג הפרש מרבי של ‪37.5‬‬
‫קילומטר בין אות ישיר לאות מוחזר כהד מגוף כלשהו‪.‬‬

‫‪25‬‬

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Example of applications
Cable
ADSL and VDSL broadband access via POTS copper wiring.
Power line communication (PLC).
Multimedia over Coax Alliance (MoCA) home networking.
ITU-T G.hn, a standard which provides high-speed local area networking over existing home wiring (power lines,
phone lines and coaxial cables)
Wireless
The wireless LAN radio interfaces IEEE 802.11a, g, n and HIPERLAN/2.
The digital radio systems DAB/EUREKA 147, DAB+, Digital Radio Mondiale, HD Radio, T-DMB and ISDBTSB.
The terrestrial digital TV system DVB-T.
The terrestrial mobile TV systems DVB-H, T-DMB, ISDB-T and MediaFLO forward link.
The cellular communication systems Flash-OFDM
The mobile broadband 3GPP Long Term Evolution air interface named High Speed OFDM Packet Access
(HSOPA)
The Wireless MAN / Fixed broadband wireless access (BWA) standard IEEE 802.16 (or WiMAX).
The Mobile Broadband Wireless Access (MBWA) standards IEEE 802.20, IEEE 802.16e (Mobile WiMAX) and
WiBro.
The wireless Personal Area Network (PAN) Ultra wideband (UWB) IEEE 802.15.3a implementation suggested by
WiMedia Alliance.
26

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Transmitter
An OFDM carrier signal is the sum of a number of orthogonal sub-carriers, with baseband data on each sub-carrier
being independently modulated commonly using some type of quadrature amplitude modulation (QAM) or phaseshift keying (PSK). This composite baseband signal is typically used to modulate a main RF carrier.

s[n] is a serial stream of binary digits. By inverse multiplexing, these are first demultiplexed into N parallel
streams, and each one mapped to a (possibly complex) symbol stream using some modulation constellation
(QAM, PSK, etc.). Note that the constellations may be different, so some streams may carry a higher bit-rate than
others.
An inverse FFT is computed on each set of symbols, giving a set of complex time-domain samples. These
samples are then quadrature-mixed to passband in the standard way. The real and imaginary components are first
converted to the analogue domain using digital-to-analogue converters (DACs); the analogue signals are then
used to modulate cosine and sine waves at the carrier frequency, fc, respectively. These signals are then summed
to give the transmission signal, s(t).
27

28

‫)‪DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial‬‬
‫‪ DVB-T‬הינו תקן שתוקן על ידי איגוד ‪ DVB‬לשידורי טלוויזיה‬
‫קרקעיים‪ .‬השידורים הראשוניים נערכו בבריטניה בשנת ‪.1997‬‬
‫המערכת משדרת אות ספרתי מכווץ של שמע‪ ,‬וידאו ונתונים‬
‫נוספים בשיטת ‪ MPEG‬ובשימוש באפנון ‪.COFDM‬‬
‫תכונות בסיסיות‪:‬‬
‫‪ .1‬שלש אפשרויות לאפנון )‪(QPSK, 16QAM, 64QAM‬‬
‫‪ FEC (forward error correction) .2‬חמש אפשרויות לתיקון שגיאות המבוססות על קידוד‬
‫קונבולוציה וקידוד רייד סולומון ביחסים של ‪ 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8‬בהתאם לדרישות‬
‫המערכת‪.‬‬
‫‪ .3‬ארבע אפשרויות למרווחי ביטחון ‪.1/4 1/8 1/16 1/32‬‬
‫‪ .4‬רוחב פס של ערוץ שידור ‪ 7 ,6‬או ‪8MHz‬‬
‫‪ .5‬תדר תמונות ‪ 50‬או ‪ 60‬הרץ‪.‬‬

‫‪29‬‬

DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial)

30

31

32

:‫הסבר‬
Video – SD – MPEG – 4 PART 10 H.264
SD-Standard Definition

Audio .HE .AAC + V2 & Dolby Pulse
HE-High Efficincy
AAC-Advanced Audio Coding ‫סוג של קודק‬
Pulse -- Plus

MPEG 2 – TS
TS – Transport Stream

‫ מבוסס על‬Dolby Digital Plus
‫ שמאפשר‬AC-3 ‫מערכת קודקים של‬
‫ ותומך‬6.144 Mbit/s ‫שידור בקצב עד‬
‫ הוא אינו‬.13.1 ‫במספר ערוצים עד‬
.AC-3 ‫תואם אחורנית עם‬
‫ הוא פורמט לשידור תקן‬MPEG-2TS
‫) אשר מרובב עם‬4 ‫או‬1,2( MPEG
‫ שימושי כמידע זורם‬.‫מידע נוסף‬
‫ רשתות כולל‬,‫בטלוויזיה ספרתית‬
.‫אינטרנט‬

Three (3) SFN Network ‫סוג של טופולוגית המשדרים‬
SFN - Single Frequency Networks
33

34

:‫הסבר‬
EIT – based EPG & 7 day EPG
EIT – Event Information Table
EPG – Electronic Program Guide
HDMI – 1.3 output
HDMI - High-Definition Multimedia Interface

S/PDIF - Sony/Philips Digital Interconnect Format (more commonly

known as Sony Philips Digital InterFace)
‫ דרך מוליך אופטי או כבל‬,‫ מגדיר את השכבה הפיזית של חיבור מידע שמע בין התקנים שונים‬S/PDIF
.‫ עם שינויים קלים ודרישות זולות יותר מבחינת החומרה‬AES/EBU ‫ תקן זה מבוסס על תקן‬.‫קואקסילי‬
35

‫הסבר‪:‬‬
‫‪S/PDIF - more commonly known as Sony Philips Digital InterFace‬‬

‫‪BMC-biphase mark code‬‬

‫בתקן זה נעשה שימוש בקוד דו‪-‬מופעי )‪ (biphase‬המקודד מידע זורם בינארי‪ .‬כל ביט של‬
‫המידע הראשוני מייצג שתי רמות אשר יחד מייצגות ביט בודד‪ .‬כל כל רמה לוגית "‪ "1‬במבוא‬
‫מיוצגת על ידי שני ביטים שונים ‪ 10‬או ‪ .01‬כניסה לוגית ‪ 0‬מיוצגת על ידי שני ביטים זהים ‪00‬‬
‫או ‪ 11‬במוצא‪.‬‬
‫‪36‬‬

37

38

‫דוגמה – ממיר ‪APEX‬‬
‫תכונות‪:‬‬
‫• תומך ‪EPG‬‬
‫• רשימת ערוצים ועריכת תוכניות‬
‫• בקרת הורים‬
‫• טיימר לתחילת תוכנית‬
‫• בחירת שפת הכתוביות‬
‫• השהיית תיאום שפתיים (במילישניות)‬
‫• הגדרת מדיית ה‪(MP3, JPEG….) USB -‬‬
‫• קביעת זמני הקלטה על מדיית ה‪USB -‬‬
‫• ועוד‪.....‬‬

‫‪39‬‬

APEX ‫ממיר‬

40

APEX ‫ממיר‬

41

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪42‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪43‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪44‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪45‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪46‬‬

:‫הסבר‬
BER – Bit Error Rate
PV BER – Post VITARBI Bit Error Rate
NM – Noise Margin
MER – Modulation Error Rate
CSI – Channel Status Information
Cell – identify code of the transmitting operator
CFO – carrier Frequency offset
PWR index – signal level status
RU – Read Solomon Uncorrect, uncorrected errors.

47

‫סופ ללא פ סופית כי אין סוף ללימוד ולחומר‬

‫‪48‬‬

OFDM
)‫ שימוש בערוצי שידור אורתוגונליים שונים (בתדרי גל נושא‬
.‫להעברת המידע‬
LPF
cos( 2  f 1 t )

LPF
cos( 2  f 2 t )

cos( 2  f 2 t )

MULTIPLEX

DEMULTIPLEX

data

cos( 2  f 1 t )

data

LPF
cos( 2  f N t )

cos( 2  f N t )
49

‫תדרים אורתוגונליים‬
‫‪ ‬המשדר מקבל את המידע לשידור ומחלק את ערוץ השידור למספר‬
‫תדרים בלתי תלויים‪.‬‬

‫‪50‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪2‬‬

‫‪51‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪3‬‬
‫‪ ‬כך לא ניתן לחסום את כל המידע שעובר ממשתמש אחד לשני‬

‫‪52‬‬

‫שידור וידאו כף יד דיגיטאלי והתמודדות‬
‫מול בעיות ייחודיות – בשתי השיטות‬
‫‪ DVB-T ‬שידור וידאו למטרות נייחות‬
‫‪ DVB-H ‬שידור וידאו למטרות ניידות (כף יד)‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬

‫‪53‬‬

‫יש צורך לחסוך באנרגיה‬
‫סנכרון מעבר בין תחנות שידור‬
‫שימוש בדחיסה חזקה ‪ H264‬ולא ב ‪mpeg- 2‬‬
‫אפקט דופלר‬

Multi Path ‫בעיית‬
P at h 2

B uilding
D i r ect P at h

P at h 3

M ob i l e
R ecep t i on

B ase St at i on

54

Guard Interval Tg -"‫"שמירת מרחק‬
Tg

OFDM symbol(1/f0)

Tg
Copy signal
 By adding the Guard Interval (GI) Period, Inter symbol

interference (ISI) can be avoided, while keeping orthogonality

Tg OFDM symbol (1/f0)
Direct
Delayed
Sampling Period
55

‫השהיה ותזוזת תדר ב ‪. OFDM‬ו‪CDMA -‬‬
‫‪OFDM ‬‬
‫‪ ‬בעיית ‪ Multi-path‬נפתרת ע"י ‪GI‬‬
‫‪ ‬רגיש לשינויי תדרים שמירה על הפרדת תדרים‬
‫‪CDMA ‬‬
‫‪ ‬כמעט ואין השפעה על הקודים ב ‪Multi-path‬‬
‫‪ ‬אפקט דופלר לא משפיע מאחר ואין לו תלות בתדר‬

‫‪56‬‬

‫מיזוג שיטות הקידוד‬
‫‪ ‬ניתן לשלב בין שתי השיטות וכך כל תדר בקידוד ה ‪OFDM‬‬
‫יוכפל בקוד ה‪CDMA-‬‬
‫‪Multi-carrier code division multiple access (MC- ‬‬
‫)‪CDMA‬‬

‫‪57‬‬

‫סיכום‬
‫‪ ‬הוצגו שיטות קידוד שונות לשידור‪ CDMA :‬ו‪OFDM‬‬
‫‪ ‬לכל שיטה יש את הייחודיות שלה אך ניתן עדיין לשלבם ביחד‬
‫במספר אפליקציות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמד יישום של השיטות לצורך העברת וידאו דיגיטלי למערכות‬
‫ניידות בשתי השיטות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמדה החסינות של שתי השיטות לתופעות ה ‪,Multi Path‬‬
‫ואפקט דופלר‬

References 1
Faria, G.; Henriksson, J.A.; Stare, E.; Talmola, P., "DVB-H:
Digital Broadcast Services to Handheld Devices,"
Proceedings of the IEEE , vol.94, no.1, pp.194-209, Jan.
2006
2. Fire Tom Wada Professor, Information Engineering, Univ.
of the Ryukyus Chief Scientist at Magna Design Net, Inc
[email protected] http://www.ie.uryukyu.ac.jp/~wada/
1.

3. “Ofdm and cdma” Dr.S.Srikanth AU-KBC Research

Centre Anna University Chennai
59

References 2
4. http://en.wikipedia.org/wiki/Code_division_multipl

e_access
5. http://en.wikipedia.org/wiki/OFDM


Slide 47

‫שדורי טלוויזיה‬
‫ספרתיים קרקעיים‬

‫אינגר משה ‪4Z1PF‬‬
‫‪2009‬‬
‫ספטמבר‬
‫‪1‬‬

‫שדורי טלוויזיה ספרתיים קרקעיים – למה?‬
‫‪ ‬יציבות באיכות התמונה‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של הספקטרום יחסית לשידור האנלוגי (פי ‪ 4‬עד ‪)6‬‬
‫‪ ‬זול יותר יחסית לשידורי כבלים‪ ,‬שידורים אנלוגיים ושידורי לווינים‪.‬‬
‫‪ ‬פשוט וזול (ממיר ספרתי ואנטנה קטנה) לעומת קליטה מלווין‪.‬‬
‫‪ ‬יישומים חדשים אפשריים בשידורים הדיגיטלים בלבד‪:‬‬
‫‪ ‬אינטראקטיביות‬
‫‪HDTV ‬‬
‫‪ ‬טלוויזיה ניידת‬
‫‪ ‬לוח שידורים אלקטרוני‬

‫‪2‬‬

‫רשתות של תדר בודד‬
‫‪ ‬שידורי טלוויזיה ספרתיים עושים שימוש בשיטת ‪ COFDM‬שמאפשרת עבודה של רשת‬
‫משדרים על תדר בודד‪.‬‬
‫‪ ‬תדר בודד עבור כל המשדרים שמאפשרים כיסוי שטח גדול‪.‬‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של תדרי שידור – שימוש בתדרים חוזרים‬
‫‪ ‬מאפשר טופולוגיות רשת טובות יותר יחסית לשידור אנלוגי‪.‬‬
‫‪‬דרישות מ‪(Single Frequency Networks) SFN-‬‬
‫‪‬כל משדר חייב לשדר‬
‫‪‬על אותו התדר‬
‫‪‬באותו הזמן‬
‫‪‬באותו קצב שידור‬
‫‪ ‬כל המשדרים חייבים להיות מסונכרנים בתדר ובזמן (‪)GPS‬‬
‫‪ ‬בחירת זמן מרווח הביטחון יקבע את המרחק המרבי שבין שני משדרים‪.‬‬

‫‪3‬‬

‫מושגים‬
‫‪ ‬אות אנלוגי‬
‫‪ ‬אות ספרתי (דיגיטלי)‬
‫‪ ‬ביט ‪bite‬‬
‫‪ ‬בית ‪Byte‬‬
‫‪ ‬אות ספרתי מרובה רמות‬

‫‪4‬‬

Asynchronous Digital Subscriber Line

5

‫מה זה ‪? ADSL‬‬

‫( ‪.)Asynchronous Digital Subscriber Line‬‬

‫טכנולוגיית ‪ ADSL‬משתמשת ברוחב פס של ‪ 1.1MHz‬המחולק לשלושה נתחים באמצעות‬
‫מסננים‪ .‬הנתח האחד מ‪ 0KHz -‬עד ‪ ,4KHz‬משמש את ערוץ הטלפוניה‪ .‬הנתח השני מ‪-‬‬
‫‪ 20KHz‬עד ‪ 160KHz‬משמש עבור ה‪ upstream-‬והנתח הגדול ביותר –‪ 240 KHz‬עד‬
‫‪ ,1.1MHz‬משמש עבור ה‪.downstream -‬‬

‫‪6‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫על מנת לקבל ניחות מזערי ודיוק מרבי‪ ,‬ממוצע המתח על הקו צריך לשאוף לאפס וכך ניתן להשיג‬
‫את הקצב הנדרש‪ .‬כדי לעמוד בדרישות אלה‪ ,‬משתמשים בשיטת קידוד‬
‫‪ .)Quadrature Amplitude Modulation) QAM‬שיטה המקודדת קבוצות של שלוש סיביות‬
‫ומייצגת אותם בגל סינוס ברמת מתח ובתזוזת מופע‪.‬‬

‫‪7‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫האפנון השימושי הוא מסוג "ריבוי תדרים" ‪(Discrete Multiton) DMT‬‬
‫הערוץ היורד )‪ (downstream‬מחולק ל‪ 256 -‬תדרי נושא )‪ (tones‬כל אחד‬
‫ברוחב פס של ‪4KHz‬‬
‫הערוץ העולה )‪ (upstream‬מחולק ל‪ 32 -‬תת נושאים‪.‬‬
‫נושא ‪ 64‬מאופנן מידע קבוע המשמש לבקרת הרזולוציה של זמן הדגימה‬
‫במקלט‪.‬‬

‫‪8‬‬

9

Standard vs. High-definition
Standard vs. Highdefinition
Wondering what the difference
is between standard and high
definition? Standard definition
(SD) uses 625 lines of pixels
from top to bottom. High
definition (HD) uses up to 1125
lines. Not all of these lines are
visible on the screen, but
they're included as part of the
signal .

10

‫‪Standard vs. High-definition‬‬
‫)‪HDTV )high-definition television‬‬
‫)‪DTV )digital television‬‬

‫‪ DTV‬משודר בתחום ה‪ UHF -‬ברוחב פס של ‪ 8MHz‬כמו שידורי הטלוויזיה‬
‫האנלוגיים‪.‬‬
‫יתרונות ‪DTV‬‬
‫• תומך ברזולוציה גבוהה יותר‪.‬‬

‫• ניתן לשדר את התמונה בסריקה שלובה ‪ interlaced‬או סריקה מלאה‬
‫‪.progressive‬‬
‫• תחנת השידור יכולה לשדר על אותו ספקטרום מספר תוכניות שונות בו‪-‬‬
‫זמנית‪.‬‬
‫• ניתן להוסיף לשידור חומר אינטראקטיבי ו‪/‬או חומר אחר‪ ,‬כמו מידע‬
‫מהאינטרנט‪.‬‬
‫• תומך בשידורי ‪.HDTV‬‬
‫‪11‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫• קיימים ‪ 18‬תקנים לשידורי טלוויזיה דיגיטאלית‪.‬‬
‫• יחס ממדים ‪ 4:3‬באנלוגי‪ 16:9 ,‬בדיגיטלי‪.‬‬
‫• הרזולוציה הנמוכה ביותר היא כמו הרזולוציה של הטלוויזיה האנלוגית‬
‫‪ 576X720‬פיקסלים‪.‬‬
‫• הרזולוציה המרבית היא של ‪ 1080X1920 HDTV‬פיקסלים‪.‬‬
‫• מספר תמונות משודרות בשנייה מוגדרות על ידי האותיות "‪ "i‬עבור ‪interlaced‬‬
‫ו ‪ "p" -‬עבור ‪progressive‬‬

‫• ב – ‪ DTV‬מספר התמונות משתנה בין ‪ 60P‬ל‪20P -‬‬

‫‪12‬‬

‫‪HDTV‬‬

‫תקן ‪ "1080i" HDTV‬אומר שהרזולוציה היא ‪ 1080X1920‬פיקסלים‪ ,‬סריקה‬
‫שלובה‪ 60 ,‬תמונות בשנייה‪.‬‬
‫הערה‪ :‬הטבלה מתאימה לתקן האמריקאי‬
‫‪13‬‬

‫‪.‬‬

‫תקנים‬
‫‪MPEG-2‬‬
‫‪ DTV‬מקודד את המידע ב – ‪ .MPEG-2‬מקודד שימושי ברוב מכשירי ה‪.DVD -‬‬
‫מקודד זה מקטין את נפח המידע ביחס של ‪ .55:1‬הוא מעלים חלק גדול מהמידע‬
‫שעין האדם לא יכולה להבחין‪.‬‬
‫בתקן זה משדרים את השוני בין תמונה לתמונה בבלוקים של ‪ 16X16‬פיקסלים‪.‬‬
‫‪.‬‬
‫‪H.264 / MPEG-4‬‬
‫‪ H.264‬הוא תקן מתקדם לדחיסת וידאו‪ .‬התקן זהה לחלק ‪ 10‬של התקן ‪MPEG-‬‬
‫‪4‬של ‪ ISO‬וידוע גם בשם "קידוד וידאו מתקדם" – ‪AVC‬‬
‫‪ H.264/AVC‬מאופיין על ידי מספר תכונות חדשות המאפשרות לו לדחוס וידאו‬
‫ביעילות רבה יותר מאשר מקודדים אחרים‪.‬‬
‫ביצוע "פיצוי תנועה על סמך בלוק בגודל משתנה" עם בלוקים בגדלים ‪16X16‬ועד‬
‫‪ 4X4‬המאפשר חלוקה מדויקת של אזורים נעים‪ .‬חלוקה רבה מדי לתת‪-‬בלוקים‬
‫עלולה להוביל לשליחת מידע מיותר‪ ,‬שכן המקודד נדרש לציין מספר גדול יותר של‬
‫בלוקים‪ ,‬ולכן מתמקדים מקודדי ‪ H.264‬בבעיית הבחירה של החלוקה‬
‫האופטימאלית של בלוק ‪.16X16‬‬
‫‪14‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫לכול תחנת שידור מוקצה ערוץ שידור אחד‪.‬‬
‫ניתן לחלק את הערוץ לתת‪-‬ערוצים ‪sub-channels‬‬

‫כל ערוץ יכול לשדר ‪19.39 Mbps‬של מידע דיגיטלי‪.‬‬
‫תחנת השידור יכולה לחלק תעבורה זו במספר אפשרויות‪ ,‬לדוגמה‪:‬‬
‫ערוץ אחד של ‪19.39 Mbps‬‬
‫ארבעה תת‪-‬ערוצים של ‪4.85 Mbps‬‬

‫ניתן לשדר תוכניות באיכות נמוכה כמו חדשות‪ ,‬אך לאחד את הערוצים לאיכות‬
‫גבוהה יותר עבור תוכנית טבע כלשהי‪.‬‬
‫נערכים ניסויים לשדר מידע דיגיטלי ב‪ .1- 2Mbps -‬מידע זה יכול לכלול דפי‬
‫אינטרנט או מידע דיגיטלי אחר‪.‬‬

‫‪15‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫הבסיס לתקני ‪ HDTV‬הוא של ‪. (Advanced Television Standards Committee) ATSC‬עבור‬
‫‪ HDTV‬קיימים שני פורמטים‪ P720 :‬ו‪.i1080 -‬‬
‫מדובר בתקנים אמריקאים אשר משודרים ב‪ 60Hz -‬ואשר שניהם רחבי מסך (כלומר ביחס מסך‬
‫‪.)16:9‬‬
‫‪ P720‬הוא תקן פרוגרסיבי (כלומר‪ ,‬משודרות שורות ברצף) אשר כולל ‪ 720‬שורות של ‪1280‬‬
‫פיקסלים בכל שורה‪.‬‬
‫‪ i1080‬הוא תקן ‪( INTERLACED‬כלומר‪ ,‬משדר את כל השורות הזוגיות ואחריהן את השורות האי‬
‫זוגיות וחוזר חלילה) אשר כולל ‪ 1080‬שורות של ‪ 1920‬פיקסלים בכל אחת‪.‬‬
‫התקנים הללו יועדו לשוק האמריקאי‪ ,‬ולכן הוגדרו ב‪ 60Hz-‬בלבד‪ .‬לאחר מספר שנים‪ ,‬אירופה‬
‫התעוררה והגדירה גם לעצמה כמה תקנים‪:‬‬
‫‪ P576 - PAL PROGRESSIVE‬אשר משודר במסך רחב או רגיל (‪)4:3‬‬
‫‪ - P50720‬תקן זהה לתקן האמריקאי פרט לכך שהוא משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪( i501080‬לעתים מכונה גם ‪ - )i251080‬גם הוא תקן זהה לאמריקאי אך משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪16‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫‪HD READY‬‬
‫לגבי רזולוציה‪ ,‬המסך חייב לתמוך בלפחות ‪ 720‬שורות עבור מצב ‪.16:9‬‬
‫התנאים‪:‬‬
‫‪ .1‬כל סוג מסך או אלמנט תצוגה אשר יש לו ‪ 720‬שורות פיזיות (דיסקרטיות) במצב יחס רחב‪.‬‬
‫‪ .2‬על המסך לתמוך בכניסות ‪ HDTV‬דרך הכניסות הבאות‪:‬‬
‫‪ YPBPR‬אנלוגי‬
‫‪ DVI‬או ‪HDMI‬‬
‫‪ .3‬בכל הכניסות הללו‪ ,‬המסך חייב לתמוך בתקנים הבאים‪:‬‬
‫‪ 1280‬על ‪ 720‬פרוגרסיבי ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ 1920‬על ‪ 1080‬שזור ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ .4‬על חיבורי ה‪ DVI-‬וה‪ HDMI-‬לתמוך בהצפנת ‪.HDCP‬‬
‫‪17‬‬

18

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫הגדרה‪ :‬שני גלים נושאים‪ ,‬באותו התדר נמצאים ב‪ 90 -‬מעלות האחד ביחס לשני‬
‫(ניצבים)‪ .‬ניתן לראות זאת כשווה ערך‪ ,‬לגל נושא יחיד המאופנן מופע ואמפליטודה‪.‬‬

‫תמונת ווקטור‪-‬סקופ של אפנון‬
‫מידע הצבע במשדרי טלוויזיה‬

‫‪19‬‬

‫ אפנון ניצב‬QAM - Quadrature Amplitude Modulation
‫ כל סימבול‬16QAM -‫דוגמה ל‬
‫ ביטים‬4 ‫מיצג‬
I - In phase

Q – Quadrature

‫בתקשורת ספרתית נהוג לעבוד‬
QAM16 64 128 256 -‫ב‬

20

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫דוגמאות ל – ‪ 8QAM‬במבנה מעגלי ומלבני‬
‫הבחירה למבנה הרצוי נקבע על ידי השיקולים‪:‬‬
‫‪ .1‬ההספק הממוצע המשודר‬
‫‪ .2‬מורכבות מעגלי השידור והקליטה‬
‫‪ .3‬חסינות לרעש‬
‫‪BER (Bit Error Rate) .4‬‬
‫‪ .5‬התאבכות בין גלי הנושא השונים‪.‬‬

‫‪21‬‬

22

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫)‪ Orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM‬זהה עקרונית ל‪-‬‬
‫)‪ Coded OFDM (COFDM‬ול‪.Discrete multi-tone modulation (DMT) -‬‬
‫בכל המקרים מדובר על ריבוב בחלוקת תדר ‪frequency-division multiplexing‬‬
‫)‪ .(FDM‬מספר רב של תדרי תת נושא ניצבים‪ ,‬הקרובים זה לזה‪ ,‬נושאים את‬
‫המידע‪ .‬המידע מחולק למספר ערוצים מקבילים‪ ,‬כאשר כל ערוץ מאופנן על תדר‬
‫תת‪-‬נושא אחר‪.‬‬
‫האפנון יכול להיות כל אפנון שכיח כמו ‪ QAM‬או ‪ .PSK‬המידע המאופנן נשלח‬
‫בקצב נמוך אך בגלל המספר הרב של התתי‪-‬נושא זה שווה ערך לשידור‬
‫קונבנציונלי של אפנון נושא אחד באותו רוחב פס ובמהירות העברת מידע גבוהה‪.‬‬

‫‪23‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫מרווח ביטחון (שומר מרווח) ‪Guard interval‬‬
‫מטרת מרווח הביטחון הוא לשפר את חסינות ההשהיה בהתפשטות הגלים‪ ,‬הדהוד והחזרים‬
‫מגופים שונים כמו הר או בית‪ .‬נתונים ספרתיים מאוד רגישים לתופעות אלו ‪.‬‬
‫ב‪ COFDM -‬בתחילת כל סימבול קיים "מרווח ביטחון"‪ .‬כל עוד ה"הד" נופל בתחום מרווח זה‪.‬‬
‫הוא לא יהיה מושפע ביכולת המקלט לפענח את המידע הרצוי משום שהמידע יופיע אחרי זמן‬
‫"מרווח הביטחון"‬
‫ככול שמרווח הביטחון יהיה גדול יותר ניתן יהיה לטפל במרחק הדהוד גדול יותר‪ .‬אבל הגדלת‬
‫המרווח מוריד את נצילות ערוץ השידור‪ .‬לדוגמה בשידור ‪ DVB-T‬ארבע מרווחי ביטחון‬
‫שימושיים (ניתנים כשבר מזמן המחזור של הסימבול) ‪1/32 ; 1/16 ; 1/8 ; 1/4‬‬
‫‪ 1/32‬נותן הגנה מזערית אבל העברת מידע מהירה ביותר‪ 1/4 .‬מאפשר הגנה טובה ביותר‬
‫אבל נצילות ערוץ שידור נמוכה‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫דוגמה‪:‬‬
‫אם נשדר מיליון סימבולים לשנייה על ערוץ תקשורת באפנון של נושא בודד אזי זמן שידור‬
‫סימבול יהיה מיקרו‪-‬שנייה‪ .‬במצב זה נצטרך להתמודד עם סנכרון בתדר גבוה ועם התאבכויות‬
‫ממסלולים שונים )‪.(multipath interference‬‬
‫אם אותם מיליון סימבולים לשנייה יחולקו לאלף תת‪-‬ערוצים אז זמן המחזור של כל סימבול יכול‬
‫להיות ארוך פי ‪ 1000‬ז"א מילישנייה אחת (במקום מיקרו‪-‬שנייה)‪ .‬אם נוסיף "מרווח ביטחון"‬
‫בערך של ‪ 1/8‬סימבול אשר יוכנס בתחילת שידור של כל סימבול‪ ,‬אזי נוכל להתגבר על בעיית‬
‫ההתאבכות‪ .‬זמן "מרווח הביטחון" יהיה ‪ 125‬מיקרו‪-‬שניות שמייצג הפרש מרבי של ‪37.5‬‬
‫קילומטר בין אות ישיר לאות מוחזר כהד מגוף כלשהו‪.‬‬

‫‪25‬‬

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Example of applications
Cable
ADSL and VDSL broadband access via POTS copper wiring.
Power line communication (PLC).
Multimedia over Coax Alliance (MoCA) home networking.
ITU-T G.hn, a standard which provides high-speed local area networking over existing home wiring (power lines,
phone lines and coaxial cables)
Wireless
The wireless LAN radio interfaces IEEE 802.11a, g, n and HIPERLAN/2.
The digital radio systems DAB/EUREKA 147, DAB+, Digital Radio Mondiale, HD Radio, T-DMB and ISDBTSB.
The terrestrial digital TV system DVB-T.
The terrestrial mobile TV systems DVB-H, T-DMB, ISDB-T and MediaFLO forward link.
The cellular communication systems Flash-OFDM
The mobile broadband 3GPP Long Term Evolution air interface named High Speed OFDM Packet Access
(HSOPA)
The Wireless MAN / Fixed broadband wireless access (BWA) standard IEEE 802.16 (or WiMAX).
The Mobile Broadband Wireless Access (MBWA) standards IEEE 802.20, IEEE 802.16e (Mobile WiMAX) and
WiBro.
The wireless Personal Area Network (PAN) Ultra wideband (UWB) IEEE 802.15.3a implementation suggested by
WiMedia Alliance.
26

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Transmitter
An OFDM carrier signal is the sum of a number of orthogonal sub-carriers, with baseband data on each sub-carrier
being independently modulated commonly using some type of quadrature amplitude modulation (QAM) or phaseshift keying (PSK). This composite baseband signal is typically used to modulate a main RF carrier.

s[n] is a serial stream of binary digits. By inverse multiplexing, these are first demultiplexed into N parallel
streams, and each one mapped to a (possibly complex) symbol stream using some modulation constellation
(QAM, PSK, etc.). Note that the constellations may be different, so some streams may carry a higher bit-rate than
others.
An inverse FFT is computed on each set of symbols, giving a set of complex time-domain samples. These
samples are then quadrature-mixed to passband in the standard way. The real and imaginary components are first
converted to the analogue domain using digital-to-analogue converters (DACs); the analogue signals are then
used to modulate cosine and sine waves at the carrier frequency, fc, respectively. These signals are then summed
to give the transmission signal, s(t).
27

28

‫)‪DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial‬‬
‫‪ DVB-T‬הינו תקן שתוקן על ידי איגוד ‪ DVB‬לשידורי טלוויזיה‬
‫קרקעיים‪ .‬השידורים הראשוניים נערכו בבריטניה בשנת ‪.1997‬‬
‫המערכת משדרת אות ספרתי מכווץ של שמע‪ ,‬וידאו ונתונים‬
‫נוספים בשיטת ‪ MPEG‬ובשימוש באפנון ‪.COFDM‬‬
‫תכונות בסיסיות‪:‬‬
‫‪ .1‬שלש אפשרויות לאפנון )‪(QPSK, 16QAM, 64QAM‬‬
‫‪ FEC (forward error correction) .2‬חמש אפשרויות לתיקון שגיאות המבוססות על קידוד‬
‫קונבולוציה וקידוד רייד סולומון ביחסים של ‪ 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8‬בהתאם לדרישות‬
‫המערכת‪.‬‬
‫‪ .3‬ארבע אפשרויות למרווחי ביטחון ‪.1/4 1/8 1/16 1/32‬‬
‫‪ .4‬רוחב פס של ערוץ שידור ‪ 7 ,6‬או ‪8MHz‬‬
‫‪ .5‬תדר תמונות ‪ 50‬או ‪ 60‬הרץ‪.‬‬

‫‪29‬‬

DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial)

30

31

32

:‫הסבר‬
Video – SD – MPEG – 4 PART 10 H.264
SD-Standard Definition

Audio .HE .AAC + V2 & Dolby Pulse
HE-High Efficincy
AAC-Advanced Audio Coding ‫סוג של קודק‬
Pulse -- Plus

MPEG 2 – TS
TS – Transport Stream

‫ מבוסס על‬Dolby Digital Plus
‫ שמאפשר‬AC-3 ‫מערכת קודקים של‬
‫ ותומך‬6.144 Mbit/s ‫שידור בקצב עד‬
‫ הוא אינו‬.13.1 ‫במספר ערוצים עד‬
.AC-3 ‫תואם אחורנית עם‬
‫ הוא פורמט לשידור תקן‬MPEG-2TS
‫) אשר מרובב עם‬4 ‫או‬1,2( MPEG
‫ שימושי כמידע זורם‬.‫מידע נוסף‬
‫ רשתות כולל‬,‫בטלוויזיה ספרתית‬
.‫אינטרנט‬

Three (3) SFN Network ‫סוג של טופולוגית המשדרים‬
SFN - Single Frequency Networks
33

34

:‫הסבר‬
EIT – based EPG & 7 day EPG
EIT – Event Information Table
EPG – Electronic Program Guide
HDMI – 1.3 output
HDMI - High-Definition Multimedia Interface

S/PDIF - Sony/Philips Digital Interconnect Format (more commonly

known as Sony Philips Digital InterFace)
‫ דרך מוליך אופטי או כבל‬,‫ מגדיר את השכבה הפיזית של חיבור מידע שמע בין התקנים שונים‬S/PDIF
.‫ עם שינויים קלים ודרישות זולות יותר מבחינת החומרה‬AES/EBU ‫ תקן זה מבוסס על תקן‬.‫קואקסילי‬
35

‫הסבר‪:‬‬
‫‪S/PDIF - more commonly known as Sony Philips Digital InterFace‬‬

‫‪BMC-biphase mark code‬‬

‫בתקן זה נעשה שימוש בקוד דו‪-‬מופעי )‪ (biphase‬המקודד מידע זורם בינארי‪ .‬כל ביט של‬
‫המידע הראשוני מייצג שתי רמות אשר יחד מייצגות ביט בודד‪ .‬כל כל רמה לוגית "‪ "1‬במבוא‬
‫מיוצגת על ידי שני ביטים שונים ‪ 10‬או ‪ .01‬כניסה לוגית ‪ 0‬מיוצגת על ידי שני ביטים זהים ‪00‬‬
‫או ‪ 11‬במוצא‪.‬‬
‫‪36‬‬

37

38

‫דוגמה – ממיר ‪APEX‬‬
‫תכונות‪:‬‬
‫• תומך ‪EPG‬‬
‫• רשימת ערוצים ועריכת תוכניות‬
‫• בקרת הורים‬
‫• טיימר לתחילת תוכנית‬
‫• בחירת שפת הכתוביות‬
‫• השהיית תיאום שפתיים (במילישניות)‬
‫• הגדרת מדיית ה‪(MP3, JPEG….) USB -‬‬
‫• קביעת זמני הקלטה על מדיית ה‪USB -‬‬
‫• ועוד‪.....‬‬

‫‪39‬‬

APEX ‫ממיר‬

40

APEX ‫ממיר‬

41

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪42‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪43‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪44‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪45‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪46‬‬

:‫הסבר‬
BER – Bit Error Rate
PV BER – Post VITARBI Bit Error Rate
NM – Noise Margin
MER – Modulation Error Rate
CSI – Channel Status Information
Cell – identify code of the transmitting operator
CFO – carrier Frequency offset
PWR index – signal level status
RU – Read Solomon Uncorrect, uncorrected errors.

47

‫סופ ללא פ סופית כי אין סוף ללימוד ולחומר‬

‫‪48‬‬

OFDM
)‫ שימוש בערוצי שידור אורתוגונליים שונים (בתדרי גל נושא‬
.‫להעברת המידע‬
LPF
cos( 2  f 1 t )

LPF
cos( 2  f 2 t )

cos( 2  f 2 t )

MULTIPLEX

DEMULTIPLEX

data

cos( 2  f 1 t )

data

LPF
cos( 2  f N t )

cos( 2  f N t )
49

‫תדרים אורתוגונליים‬
‫‪ ‬המשדר מקבל את המידע לשידור ומחלק את ערוץ השידור למספר‬
‫תדרים בלתי תלויים‪.‬‬

‫‪50‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪2‬‬

‫‪51‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪3‬‬
‫‪ ‬כך לא ניתן לחסום את כל המידע שעובר ממשתמש אחד לשני‬

‫‪52‬‬

‫שידור וידאו כף יד דיגיטאלי והתמודדות‬
‫מול בעיות ייחודיות – בשתי השיטות‬
‫‪ DVB-T ‬שידור וידאו למטרות נייחות‬
‫‪ DVB-H ‬שידור וידאו למטרות ניידות (כף יד)‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬

‫‪53‬‬

‫יש צורך לחסוך באנרגיה‬
‫סנכרון מעבר בין תחנות שידור‬
‫שימוש בדחיסה חזקה ‪ H264‬ולא ב ‪mpeg- 2‬‬
‫אפקט דופלר‬

Multi Path ‫בעיית‬
P at h 2

B uilding
D i r ect P at h

P at h 3

M ob i l e
R ecep t i on

B ase St at i on

54

Guard Interval Tg -"‫"שמירת מרחק‬
Tg

OFDM symbol(1/f0)

Tg
Copy signal
 By adding the Guard Interval (GI) Period, Inter symbol

interference (ISI) can be avoided, while keeping orthogonality

Tg OFDM symbol (1/f0)
Direct
Delayed
Sampling Period
55

‫השהיה ותזוזת תדר ב ‪. OFDM‬ו‪CDMA -‬‬
‫‪OFDM ‬‬
‫‪ ‬בעיית ‪ Multi-path‬נפתרת ע"י ‪GI‬‬
‫‪ ‬רגיש לשינויי תדרים שמירה על הפרדת תדרים‬
‫‪CDMA ‬‬
‫‪ ‬כמעט ואין השפעה על הקודים ב ‪Multi-path‬‬
‫‪ ‬אפקט דופלר לא משפיע מאחר ואין לו תלות בתדר‬

‫‪56‬‬

‫מיזוג שיטות הקידוד‬
‫‪ ‬ניתן לשלב בין שתי השיטות וכך כל תדר בקידוד ה ‪OFDM‬‬
‫יוכפל בקוד ה‪CDMA-‬‬
‫‪Multi-carrier code division multiple access (MC- ‬‬
‫)‪CDMA‬‬

‫‪57‬‬

‫סיכום‬
‫‪ ‬הוצגו שיטות קידוד שונות לשידור‪ CDMA :‬ו‪OFDM‬‬
‫‪ ‬לכל שיטה יש את הייחודיות שלה אך ניתן עדיין לשלבם ביחד‬
‫במספר אפליקציות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמד יישום של השיטות לצורך העברת וידאו דיגיטלי למערכות‬
‫ניידות בשתי השיטות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמדה החסינות של שתי השיטות לתופעות ה ‪,Multi Path‬‬
‫ואפקט דופלר‬

References 1
Faria, G.; Henriksson, J.A.; Stare, E.; Talmola, P., "DVB-H:
Digital Broadcast Services to Handheld Devices,"
Proceedings of the IEEE , vol.94, no.1, pp.194-209, Jan.
2006
2. Fire Tom Wada Professor, Information Engineering, Univ.
of the Ryukyus Chief Scientist at Magna Design Net, Inc
[email protected] http://www.ie.uryukyu.ac.jp/~wada/
1.

3. “Ofdm and cdma” Dr.S.Srikanth AU-KBC Research

Centre Anna University Chennai
59

References 2
4. http://en.wikipedia.org/wiki/Code_division_multipl

e_access
5. http://en.wikipedia.org/wiki/OFDM


Slide 48

‫שדורי טלוויזיה‬
‫ספרתיים קרקעיים‬

‫אינגר משה ‪4Z1PF‬‬
‫‪2009‬‬
‫ספטמבר‬
‫‪1‬‬

‫שדורי טלוויזיה ספרתיים קרקעיים – למה?‬
‫‪ ‬יציבות באיכות התמונה‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של הספקטרום יחסית לשידור האנלוגי (פי ‪ 4‬עד ‪)6‬‬
‫‪ ‬זול יותר יחסית לשידורי כבלים‪ ,‬שידורים אנלוגיים ושידורי לווינים‪.‬‬
‫‪ ‬פשוט וזול (ממיר ספרתי ואנטנה קטנה) לעומת קליטה מלווין‪.‬‬
‫‪ ‬יישומים חדשים אפשריים בשידורים הדיגיטלים בלבד‪:‬‬
‫‪ ‬אינטראקטיביות‬
‫‪HDTV ‬‬
‫‪ ‬טלוויזיה ניידת‬
‫‪ ‬לוח שידורים אלקטרוני‬

‫‪2‬‬

‫רשתות של תדר בודד‬
‫‪ ‬שידורי טלוויזיה ספרתיים עושים שימוש בשיטת ‪ COFDM‬שמאפשרת עבודה של רשת‬
‫משדרים על תדר בודד‪.‬‬
‫‪ ‬תדר בודד עבור כל המשדרים שמאפשרים כיסוי שטח גדול‪.‬‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של תדרי שידור – שימוש בתדרים חוזרים‬
‫‪ ‬מאפשר טופולוגיות רשת טובות יותר יחסית לשידור אנלוגי‪.‬‬
‫‪‬דרישות מ‪(Single Frequency Networks) SFN-‬‬
‫‪‬כל משדר חייב לשדר‬
‫‪‬על אותו התדר‬
‫‪‬באותו הזמן‬
‫‪‬באותו קצב שידור‬
‫‪ ‬כל המשדרים חייבים להיות מסונכרנים בתדר ובזמן (‪)GPS‬‬
‫‪ ‬בחירת זמן מרווח הביטחון יקבע את המרחק המרבי שבין שני משדרים‪.‬‬

‫‪3‬‬

‫מושגים‬
‫‪ ‬אות אנלוגי‬
‫‪ ‬אות ספרתי (דיגיטלי)‬
‫‪ ‬ביט ‪bite‬‬
‫‪ ‬בית ‪Byte‬‬
‫‪ ‬אות ספרתי מרובה רמות‬

‫‪4‬‬

Asynchronous Digital Subscriber Line

5

‫מה זה ‪? ADSL‬‬

‫( ‪.)Asynchronous Digital Subscriber Line‬‬

‫טכנולוגיית ‪ ADSL‬משתמשת ברוחב פס של ‪ 1.1MHz‬המחולק לשלושה נתחים באמצעות‬
‫מסננים‪ .‬הנתח האחד מ‪ 0KHz -‬עד ‪ ,4KHz‬משמש את ערוץ הטלפוניה‪ .‬הנתח השני מ‪-‬‬
‫‪ 20KHz‬עד ‪ 160KHz‬משמש עבור ה‪ upstream-‬והנתח הגדול ביותר –‪ 240 KHz‬עד‬
‫‪ ,1.1MHz‬משמש עבור ה‪.downstream -‬‬

‫‪6‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫על מנת לקבל ניחות מזערי ודיוק מרבי‪ ,‬ממוצע המתח על הקו צריך לשאוף לאפס וכך ניתן להשיג‬
‫את הקצב הנדרש‪ .‬כדי לעמוד בדרישות אלה‪ ,‬משתמשים בשיטת קידוד‬
‫‪ .)Quadrature Amplitude Modulation) QAM‬שיטה המקודדת קבוצות של שלוש סיביות‬
‫ומייצגת אותם בגל סינוס ברמת מתח ובתזוזת מופע‪.‬‬

‫‪7‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫האפנון השימושי הוא מסוג "ריבוי תדרים" ‪(Discrete Multiton) DMT‬‬
‫הערוץ היורד )‪ (downstream‬מחולק ל‪ 256 -‬תדרי נושא )‪ (tones‬כל אחד‬
‫ברוחב פס של ‪4KHz‬‬
‫הערוץ העולה )‪ (upstream‬מחולק ל‪ 32 -‬תת נושאים‪.‬‬
‫נושא ‪ 64‬מאופנן מידע קבוע המשמש לבקרת הרזולוציה של זמן הדגימה‬
‫במקלט‪.‬‬

‫‪8‬‬

9

Standard vs. High-definition
Standard vs. Highdefinition
Wondering what the difference
is between standard and high
definition? Standard definition
(SD) uses 625 lines of pixels
from top to bottom. High
definition (HD) uses up to 1125
lines. Not all of these lines are
visible on the screen, but
they're included as part of the
signal .

10

‫‪Standard vs. High-definition‬‬
‫)‪HDTV )high-definition television‬‬
‫)‪DTV )digital television‬‬

‫‪ DTV‬משודר בתחום ה‪ UHF -‬ברוחב פס של ‪ 8MHz‬כמו שידורי הטלוויזיה‬
‫האנלוגיים‪.‬‬
‫יתרונות ‪DTV‬‬
‫• תומך ברזולוציה גבוהה יותר‪.‬‬

‫• ניתן לשדר את התמונה בסריקה שלובה ‪ interlaced‬או סריקה מלאה‬
‫‪.progressive‬‬
‫• תחנת השידור יכולה לשדר על אותו ספקטרום מספר תוכניות שונות בו‪-‬‬
‫זמנית‪.‬‬
‫• ניתן להוסיף לשידור חומר אינטראקטיבי ו‪/‬או חומר אחר‪ ,‬כמו מידע‬
‫מהאינטרנט‪.‬‬
‫• תומך בשידורי ‪.HDTV‬‬
‫‪11‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫• קיימים ‪ 18‬תקנים לשידורי טלוויזיה דיגיטאלית‪.‬‬
‫• יחס ממדים ‪ 4:3‬באנלוגי‪ 16:9 ,‬בדיגיטלי‪.‬‬
‫• הרזולוציה הנמוכה ביותר היא כמו הרזולוציה של הטלוויזיה האנלוגית‬
‫‪ 576X720‬פיקסלים‪.‬‬
‫• הרזולוציה המרבית היא של ‪ 1080X1920 HDTV‬פיקסלים‪.‬‬
‫• מספר תמונות משודרות בשנייה מוגדרות על ידי האותיות "‪ "i‬עבור ‪interlaced‬‬
‫ו ‪ "p" -‬עבור ‪progressive‬‬

‫• ב – ‪ DTV‬מספר התמונות משתנה בין ‪ 60P‬ל‪20P -‬‬

‫‪12‬‬

‫‪HDTV‬‬

‫תקן ‪ "1080i" HDTV‬אומר שהרזולוציה היא ‪ 1080X1920‬פיקסלים‪ ,‬סריקה‬
‫שלובה‪ 60 ,‬תמונות בשנייה‪.‬‬
‫הערה‪ :‬הטבלה מתאימה לתקן האמריקאי‬
‫‪13‬‬

‫‪.‬‬

‫תקנים‬
‫‪MPEG-2‬‬
‫‪ DTV‬מקודד את המידע ב – ‪ .MPEG-2‬מקודד שימושי ברוב מכשירי ה‪.DVD -‬‬
‫מקודד זה מקטין את נפח המידע ביחס של ‪ .55:1‬הוא מעלים חלק גדול מהמידע‬
‫שעין האדם לא יכולה להבחין‪.‬‬
‫בתקן זה משדרים את השוני בין תמונה לתמונה בבלוקים של ‪ 16X16‬פיקסלים‪.‬‬
‫‪.‬‬
‫‪H.264 / MPEG-4‬‬
‫‪ H.264‬הוא תקן מתקדם לדחיסת וידאו‪ .‬התקן זהה לחלק ‪ 10‬של התקן ‪MPEG-‬‬
‫‪4‬של ‪ ISO‬וידוע גם בשם "קידוד וידאו מתקדם" – ‪AVC‬‬
‫‪ H.264/AVC‬מאופיין על ידי מספר תכונות חדשות המאפשרות לו לדחוס וידאו‬
‫ביעילות רבה יותר מאשר מקודדים אחרים‪.‬‬
‫ביצוע "פיצוי תנועה על סמך בלוק בגודל משתנה" עם בלוקים בגדלים ‪16X16‬ועד‬
‫‪ 4X4‬המאפשר חלוקה מדויקת של אזורים נעים‪ .‬חלוקה רבה מדי לתת‪-‬בלוקים‬
‫עלולה להוביל לשליחת מידע מיותר‪ ,‬שכן המקודד נדרש לציין מספר גדול יותר של‬
‫בלוקים‪ ,‬ולכן מתמקדים מקודדי ‪ H.264‬בבעיית הבחירה של החלוקה‬
‫האופטימאלית של בלוק ‪.16X16‬‬
‫‪14‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫לכול תחנת שידור מוקצה ערוץ שידור אחד‪.‬‬
‫ניתן לחלק את הערוץ לתת‪-‬ערוצים ‪sub-channels‬‬

‫כל ערוץ יכול לשדר ‪19.39 Mbps‬של מידע דיגיטלי‪.‬‬
‫תחנת השידור יכולה לחלק תעבורה זו במספר אפשרויות‪ ,‬לדוגמה‪:‬‬
‫ערוץ אחד של ‪19.39 Mbps‬‬
‫ארבעה תת‪-‬ערוצים של ‪4.85 Mbps‬‬

‫ניתן לשדר תוכניות באיכות נמוכה כמו חדשות‪ ,‬אך לאחד את הערוצים לאיכות‬
‫גבוהה יותר עבור תוכנית טבע כלשהי‪.‬‬
‫נערכים ניסויים לשדר מידע דיגיטלי ב‪ .1- 2Mbps -‬מידע זה יכול לכלול דפי‬
‫אינטרנט או מידע דיגיטלי אחר‪.‬‬

‫‪15‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫הבסיס לתקני ‪ HDTV‬הוא של ‪. (Advanced Television Standards Committee) ATSC‬עבור‬
‫‪ HDTV‬קיימים שני פורמטים‪ P720 :‬ו‪.i1080 -‬‬
‫מדובר בתקנים אמריקאים אשר משודרים ב‪ 60Hz -‬ואשר שניהם רחבי מסך (כלומר ביחס מסך‬
‫‪.)16:9‬‬
‫‪ P720‬הוא תקן פרוגרסיבי (כלומר‪ ,‬משודרות שורות ברצף) אשר כולל ‪ 720‬שורות של ‪1280‬‬
‫פיקסלים בכל שורה‪.‬‬
‫‪ i1080‬הוא תקן ‪( INTERLACED‬כלומר‪ ,‬משדר את כל השורות הזוגיות ואחריהן את השורות האי‬
‫זוגיות וחוזר חלילה) אשר כולל ‪ 1080‬שורות של ‪ 1920‬פיקסלים בכל אחת‪.‬‬
‫התקנים הללו יועדו לשוק האמריקאי‪ ,‬ולכן הוגדרו ב‪ 60Hz-‬בלבד‪ .‬לאחר מספר שנים‪ ,‬אירופה‬
‫התעוררה והגדירה גם לעצמה כמה תקנים‪:‬‬
‫‪ P576 - PAL PROGRESSIVE‬אשר משודר במסך רחב או רגיל (‪)4:3‬‬
‫‪ - P50720‬תקן זהה לתקן האמריקאי פרט לכך שהוא משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪( i501080‬לעתים מכונה גם ‪ - )i251080‬גם הוא תקן זהה לאמריקאי אך משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪16‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫‪HD READY‬‬
‫לגבי רזולוציה‪ ,‬המסך חייב לתמוך בלפחות ‪ 720‬שורות עבור מצב ‪.16:9‬‬
‫התנאים‪:‬‬
‫‪ .1‬כל סוג מסך או אלמנט תצוגה אשר יש לו ‪ 720‬שורות פיזיות (דיסקרטיות) במצב יחס רחב‪.‬‬
‫‪ .2‬על המסך לתמוך בכניסות ‪ HDTV‬דרך הכניסות הבאות‪:‬‬
‫‪ YPBPR‬אנלוגי‬
‫‪ DVI‬או ‪HDMI‬‬
‫‪ .3‬בכל הכניסות הללו‪ ,‬המסך חייב לתמוך בתקנים הבאים‪:‬‬
‫‪ 1280‬על ‪ 720‬פרוגרסיבי ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ 1920‬על ‪ 1080‬שזור ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ .4‬על חיבורי ה‪ DVI-‬וה‪ HDMI-‬לתמוך בהצפנת ‪.HDCP‬‬
‫‪17‬‬

18

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫הגדרה‪ :‬שני גלים נושאים‪ ,‬באותו התדר נמצאים ב‪ 90 -‬מעלות האחד ביחס לשני‬
‫(ניצבים)‪ .‬ניתן לראות זאת כשווה ערך‪ ,‬לגל נושא יחיד המאופנן מופע ואמפליטודה‪.‬‬

‫תמונת ווקטור‪-‬סקופ של אפנון‬
‫מידע הצבע במשדרי טלוויזיה‬

‫‪19‬‬

‫ אפנון ניצב‬QAM - Quadrature Amplitude Modulation
‫ כל סימבול‬16QAM -‫דוגמה ל‬
‫ ביטים‬4 ‫מיצג‬
I - In phase

Q – Quadrature

‫בתקשורת ספרתית נהוג לעבוד‬
QAM16 64 128 256 -‫ב‬

20

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫דוגמאות ל – ‪ 8QAM‬במבנה מעגלי ומלבני‬
‫הבחירה למבנה הרצוי נקבע על ידי השיקולים‪:‬‬
‫‪ .1‬ההספק הממוצע המשודר‬
‫‪ .2‬מורכבות מעגלי השידור והקליטה‬
‫‪ .3‬חסינות לרעש‬
‫‪BER (Bit Error Rate) .4‬‬
‫‪ .5‬התאבכות בין גלי הנושא השונים‪.‬‬

‫‪21‬‬

22

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫)‪ Orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM‬זהה עקרונית ל‪-‬‬
‫)‪ Coded OFDM (COFDM‬ול‪.Discrete multi-tone modulation (DMT) -‬‬
‫בכל המקרים מדובר על ריבוב בחלוקת תדר ‪frequency-division multiplexing‬‬
‫)‪ .(FDM‬מספר רב של תדרי תת נושא ניצבים‪ ,‬הקרובים זה לזה‪ ,‬נושאים את‬
‫המידע‪ .‬המידע מחולק למספר ערוצים מקבילים‪ ,‬כאשר כל ערוץ מאופנן על תדר‬
‫תת‪-‬נושא אחר‪.‬‬
‫האפנון יכול להיות כל אפנון שכיח כמו ‪ QAM‬או ‪ .PSK‬המידע המאופנן נשלח‬
‫בקצב נמוך אך בגלל המספר הרב של התתי‪-‬נושא זה שווה ערך לשידור‬
‫קונבנציונלי של אפנון נושא אחד באותו רוחב פס ובמהירות העברת מידע גבוהה‪.‬‬

‫‪23‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫מרווח ביטחון (שומר מרווח) ‪Guard interval‬‬
‫מטרת מרווח הביטחון הוא לשפר את חסינות ההשהיה בהתפשטות הגלים‪ ,‬הדהוד והחזרים‬
‫מגופים שונים כמו הר או בית‪ .‬נתונים ספרתיים מאוד רגישים לתופעות אלו ‪.‬‬
‫ב‪ COFDM -‬בתחילת כל סימבול קיים "מרווח ביטחון"‪ .‬כל עוד ה"הד" נופל בתחום מרווח זה‪.‬‬
‫הוא לא יהיה מושפע ביכולת המקלט לפענח את המידע הרצוי משום שהמידע יופיע אחרי זמן‬
‫"מרווח הביטחון"‬
‫ככול שמרווח הביטחון יהיה גדול יותר ניתן יהיה לטפל במרחק הדהוד גדול יותר‪ .‬אבל הגדלת‬
‫המרווח מוריד את נצילות ערוץ השידור‪ .‬לדוגמה בשידור ‪ DVB-T‬ארבע מרווחי ביטחון‬
‫שימושיים (ניתנים כשבר מזמן המחזור של הסימבול) ‪1/32 ; 1/16 ; 1/8 ; 1/4‬‬
‫‪ 1/32‬נותן הגנה מזערית אבל העברת מידע מהירה ביותר‪ 1/4 .‬מאפשר הגנה טובה ביותר‬
‫אבל נצילות ערוץ שידור נמוכה‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫דוגמה‪:‬‬
‫אם נשדר מיליון סימבולים לשנייה על ערוץ תקשורת באפנון של נושא בודד אזי זמן שידור‬
‫סימבול יהיה מיקרו‪-‬שנייה‪ .‬במצב זה נצטרך להתמודד עם סנכרון בתדר גבוה ועם התאבכויות‬
‫ממסלולים שונים )‪.(multipath interference‬‬
‫אם אותם מיליון סימבולים לשנייה יחולקו לאלף תת‪-‬ערוצים אז זמן המחזור של כל סימבול יכול‬
‫להיות ארוך פי ‪ 1000‬ז"א מילישנייה אחת (במקום מיקרו‪-‬שנייה)‪ .‬אם נוסיף "מרווח ביטחון"‬
‫בערך של ‪ 1/8‬סימבול אשר יוכנס בתחילת שידור של כל סימבול‪ ,‬אזי נוכל להתגבר על בעיית‬
‫ההתאבכות‪ .‬זמן "מרווח הביטחון" יהיה ‪ 125‬מיקרו‪-‬שניות שמייצג הפרש מרבי של ‪37.5‬‬
‫קילומטר בין אות ישיר לאות מוחזר כהד מגוף כלשהו‪.‬‬

‫‪25‬‬

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Example of applications
Cable
ADSL and VDSL broadband access via POTS copper wiring.
Power line communication (PLC).
Multimedia over Coax Alliance (MoCA) home networking.
ITU-T G.hn, a standard which provides high-speed local area networking over existing home wiring (power lines,
phone lines and coaxial cables)
Wireless
The wireless LAN radio interfaces IEEE 802.11a, g, n and HIPERLAN/2.
The digital radio systems DAB/EUREKA 147, DAB+, Digital Radio Mondiale, HD Radio, T-DMB and ISDBTSB.
The terrestrial digital TV system DVB-T.
The terrestrial mobile TV systems DVB-H, T-DMB, ISDB-T and MediaFLO forward link.
The cellular communication systems Flash-OFDM
The mobile broadband 3GPP Long Term Evolution air interface named High Speed OFDM Packet Access
(HSOPA)
The Wireless MAN / Fixed broadband wireless access (BWA) standard IEEE 802.16 (or WiMAX).
The Mobile Broadband Wireless Access (MBWA) standards IEEE 802.20, IEEE 802.16e (Mobile WiMAX) and
WiBro.
The wireless Personal Area Network (PAN) Ultra wideband (UWB) IEEE 802.15.3a implementation suggested by
WiMedia Alliance.
26

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Transmitter
An OFDM carrier signal is the sum of a number of orthogonal sub-carriers, with baseband data on each sub-carrier
being independently modulated commonly using some type of quadrature amplitude modulation (QAM) or phaseshift keying (PSK). This composite baseband signal is typically used to modulate a main RF carrier.

s[n] is a serial stream of binary digits. By inverse multiplexing, these are first demultiplexed into N parallel
streams, and each one mapped to a (possibly complex) symbol stream using some modulation constellation
(QAM, PSK, etc.). Note that the constellations may be different, so some streams may carry a higher bit-rate than
others.
An inverse FFT is computed on each set of symbols, giving a set of complex time-domain samples. These
samples are then quadrature-mixed to passband in the standard way. The real and imaginary components are first
converted to the analogue domain using digital-to-analogue converters (DACs); the analogue signals are then
used to modulate cosine and sine waves at the carrier frequency, fc, respectively. These signals are then summed
to give the transmission signal, s(t).
27

28

‫)‪DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial‬‬
‫‪ DVB-T‬הינו תקן שתוקן על ידי איגוד ‪ DVB‬לשידורי טלוויזיה‬
‫קרקעיים‪ .‬השידורים הראשוניים נערכו בבריטניה בשנת ‪.1997‬‬
‫המערכת משדרת אות ספרתי מכווץ של שמע‪ ,‬וידאו ונתונים‬
‫נוספים בשיטת ‪ MPEG‬ובשימוש באפנון ‪.COFDM‬‬
‫תכונות בסיסיות‪:‬‬
‫‪ .1‬שלש אפשרויות לאפנון )‪(QPSK, 16QAM, 64QAM‬‬
‫‪ FEC (forward error correction) .2‬חמש אפשרויות לתיקון שגיאות המבוססות על קידוד‬
‫קונבולוציה וקידוד רייד סולומון ביחסים של ‪ 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8‬בהתאם לדרישות‬
‫המערכת‪.‬‬
‫‪ .3‬ארבע אפשרויות למרווחי ביטחון ‪.1/4 1/8 1/16 1/32‬‬
‫‪ .4‬רוחב פס של ערוץ שידור ‪ 7 ,6‬או ‪8MHz‬‬
‫‪ .5‬תדר תמונות ‪ 50‬או ‪ 60‬הרץ‪.‬‬

‫‪29‬‬

DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial)

30

31

32

:‫הסבר‬
Video – SD – MPEG – 4 PART 10 H.264
SD-Standard Definition

Audio .HE .AAC + V2 & Dolby Pulse
HE-High Efficincy
AAC-Advanced Audio Coding ‫סוג של קודק‬
Pulse -- Plus

MPEG 2 – TS
TS – Transport Stream

‫ מבוסס על‬Dolby Digital Plus
‫ שמאפשר‬AC-3 ‫מערכת קודקים של‬
‫ ותומך‬6.144 Mbit/s ‫שידור בקצב עד‬
‫ הוא אינו‬.13.1 ‫במספר ערוצים עד‬
.AC-3 ‫תואם אחורנית עם‬
‫ הוא פורמט לשידור תקן‬MPEG-2TS
‫) אשר מרובב עם‬4 ‫או‬1,2( MPEG
‫ שימושי כמידע זורם‬.‫מידע נוסף‬
‫ רשתות כולל‬,‫בטלוויזיה ספרתית‬
.‫אינטרנט‬

Three (3) SFN Network ‫סוג של טופולוגית המשדרים‬
SFN - Single Frequency Networks
33

34

:‫הסבר‬
EIT – based EPG & 7 day EPG
EIT – Event Information Table
EPG – Electronic Program Guide
HDMI – 1.3 output
HDMI - High-Definition Multimedia Interface

S/PDIF - Sony/Philips Digital Interconnect Format (more commonly

known as Sony Philips Digital InterFace)
‫ דרך מוליך אופטי או כבל‬,‫ מגדיר את השכבה הפיזית של חיבור מידע שמע בין התקנים שונים‬S/PDIF
.‫ עם שינויים קלים ודרישות זולות יותר מבחינת החומרה‬AES/EBU ‫ תקן זה מבוסס על תקן‬.‫קואקסילי‬
35

‫הסבר‪:‬‬
‫‪S/PDIF - more commonly known as Sony Philips Digital InterFace‬‬

‫‪BMC-biphase mark code‬‬

‫בתקן זה נעשה שימוש בקוד דו‪-‬מופעי )‪ (biphase‬המקודד מידע זורם בינארי‪ .‬כל ביט של‬
‫המידע הראשוני מייצג שתי רמות אשר יחד מייצגות ביט בודד‪ .‬כל כל רמה לוגית "‪ "1‬במבוא‬
‫מיוצגת על ידי שני ביטים שונים ‪ 10‬או ‪ .01‬כניסה לוגית ‪ 0‬מיוצגת על ידי שני ביטים זהים ‪00‬‬
‫או ‪ 11‬במוצא‪.‬‬
‫‪36‬‬

37

38

‫דוגמה – ממיר ‪APEX‬‬
‫תכונות‪:‬‬
‫• תומך ‪EPG‬‬
‫• רשימת ערוצים ועריכת תוכניות‬
‫• בקרת הורים‬
‫• טיימר לתחילת תוכנית‬
‫• בחירת שפת הכתוביות‬
‫• השהיית תיאום שפתיים (במילישניות)‬
‫• הגדרת מדיית ה‪(MP3, JPEG….) USB -‬‬
‫• קביעת זמני הקלטה על מדיית ה‪USB -‬‬
‫• ועוד‪.....‬‬

‫‪39‬‬

APEX ‫ממיר‬

40

APEX ‫ממיר‬

41

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪42‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪43‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪44‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪45‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪46‬‬

:‫הסבר‬
BER – Bit Error Rate
PV BER – Post VITARBI Bit Error Rate
NM – Noise Margin
MER – Modulation Error Rate
CSI – Channel Status Information
Cell – identify code of the transmitting operator
CFO – carrier Frequency offset
PWR index – signal level status
RU – Read Solomon Uncorrect, uncorrected errors.

47

‫סופ ללא פ סופית כי אין סוף ללימוד ולחומר‬

‫‪48‬‬

OFDM
)‫ שימוש בערוצי שידור אורתוגונליים שונים (בתדרי גל נושא‬
.‫להעברת המידע‬
LPF
cos( 2  f 1 t )

LPF
cos( 2  f 2 t )

cos( 2  f 2 t )

MULTIPLEX

DEMULTIPLEX

data

cos( 2  f 1 t )

data

LPF
cos( 2  f N t )

cos( 2  f N t )
49

‫תדרים אורתוגונליים‬
‫‪ ‬המשדר מקבל את המידע לשידור ומחלק את ערוץ השידור למספר‬
‫תדרים בלתי תלויים‪.‬‬

‫‪50‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪2‬‬

‫‪51‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪3‬‬
‫‪ ‬כך לא ניתן לחסום את כל המידע שעובר ממשתמש אחד לשני‬

‫‪52‬‬

‫שידור וידאו כף יד דיגיטאלי והתמודדות‬
‫מול בעיות ייחודיות – בשתי השיטות‬
‫‪ DVB-T ‬שידור וידאו למטרות נייחות‬
‫‪ DVB-H ‬שידור וידאו למטרות ניידות (כף יד)‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬

‫‪53‬‬

‫יש צורך לחסוך באנרגיה‬
‫סנכרון מעבר בין תחנות שידור‬
‫שימוש בדחיסה חזקה ‪ H264‬ולא ב ‪mpeg- 2‬‬
‫אפקט דופלר‬

Multi Path ‫בעיית‬
P at h 2

B uilding
D i r ect P at h

P at h 3

M ob i l e
R ecep t i on

B ase St at i on

54

Guard Interval Tg -"‫"שמירת מרחק‬
Tg

OFDM symbol(1/f0)

Tg
Copy signal
 By adding the Guard Interval (GI) Period, Inter symbol

interference (ISI) can be avoided, while keeping orthogonality

Tg OFDM symbol (1/f0)
Direct
Delayed
Sampling Period
55

‫השהיה ותזוזת תדר ב ‪. OFDM‬ו‪CDMA -‬‬
‫‪OFDM ‬‬
‫‪ ‬בעיית ‪ Multi-path‬נפתרת ע"י ‪GI‬‬
‫‪ ‬רגיש לשינויי תדרים שמירה על הפרדת תדרים‬
‫‪CDMA ‬‬
‫‪ ‬כמעט ואין השפעה על הקודים ב ‪Multi-path‬‬
‫‪ ‬אפקט דופלר לא משפיע מאחר ואין לו תלות בתדר‬

‫‪56‬‬

‫מיזוג שיטות הקידוד‬
‫‪ ‬ניתן לשלב בין שתי השיטות וכך כל תדר בקידוד ה ‪OFDM‬‬
‫יוכפל בקוד ה‪CDMA-‬‬
‫‪Multi-carrier code division multiple access (MC- ‬‬
‫)‪CDMA‬‬

‫‪57‬‬

‫סיכום‬
‫‪ ‬הוצגו שיטות קידוד שונות לשידור‪ CDMA :‬ו‪OFDM‬‬
‫‪ ‬לכל שיטה יש את הייחודיות שלה אך ניתן עדיין לשלבם ביחד‬
‫במספר אפליקציות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמד יישום של השיטות לצורך העברת וידאו דיגיטלי למערכות‬
‫ניידות בשתי השיטות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמדה החסינות של שתי השיטות לתופעות ה ‪,Multi Path‬‬
‫ואפקט דופלר‬

References 1
Faria, G.; Henriksson, J.A.; Stare, E.; Talmola, P., "DVB-H:
Digital Broadcast Services to Handheld Devices,"
Proceedings of the IEEE , vol.94, no.1, pp.194-209, Jan.
2006
2. Fire Tom Wada Professor, Information Engineering, Univ.
of the Ryukyus Chief Scientist at Magna Design Net, Inc
[email protected] http://www.ie.uryukyu.ac.jp/~wada/
1.

3. “Ofdm and cdma” Dr.S.Srikanth AU-KBC Research

Centre Anna University Chennai
59

References 2
4. http://en.wikipedia.org/wiki/Code_division_multipl

e_access
5. http://en.wikipedia.org/wiki/OFDM


Slide 49

‫שדורי טלוויזיה‬
‫ספרתיים קרקעיים‬

‫אינגר משה ‪4Z1PF‬‬
‫‪2009‬‬
‫ספטמבר‬
‫‪1‬‬

‫שדורי טלוויזיה ספרתיים קרקעיים – למה?‬
‫‪ ‬יציבות באיכות התמונה‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של הספקטרום יחסית לשידור האנלוגי (פי ‪ 4‬עד ‪)6‬‬
‫‪ ‬זול יותר יחסית לשידורי כבלים‪ ,‬שידורים אנלוגיים ושידורי לווינים‪.‬‬
‫‪ ‬פשוט וזול (ממיר ספרתי ואנטנה קטנה) לעומת קליטה מלווין‪.‬‬
‫‪ ‬יישומים חדשים אפשריים בשידורים הדיגיטלים בלבד‪:‬‬
‫‪ ‬אינטראקטיביות‬
‫‪HDTV ‬‬
‫‪ ‬טלוויזיה ניידת‬
‫‪ ‬לוח שידורים אלקטרוני‬

‫‪2‬‬

‫רשתות של תדר בודד‬
‫‪ ‬שידורי טלוויזיה ספרתיים עושים שימוש בשיטת ‪ COFDM‬שמאפשרת עבודה של רשת‬
‫משדרים על תדר בודד‪.‬‬
‫‪ ‬תדר בודד עבור כל המשדרים שמאפשרים כיסוי שטח גדול‪.‬‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של תדרי שידור – שימוש בתדרים חוזרים‬
‫‪ ‬מאפשר טופולוגיות רשת טובות יותר יחסית לשידור אנלוגי‪.‬‬
‫‪‬דרישות מ‪(Single Frequency Networks) SFN-‬‬
‫‪‬כל משדר חייב לשדר‬
‫‪‬על אותו התדר‬
‫‪‬באותו הזמן‬
‫‪‬באותו קצב שידור‬
‫‪ ‬כל המשדרים חייבים להיות מסונכרנים בתדר ובזמן (‪)GPS‬‬
‫‪ ‬בחירת זמן מרווח הביטחון יקבע את המרחק המרבי שבין שני משדרים‪.‬‬

‫‪3‬‬

‫מושגים‬
‫‪ ‬אות אנלוגי‬
‫‪ ‬אות ספרתי (דיגיטלי)‬
‫‪ ‬ביט ‪bite‬‬
‫‪ ‬בית ‪Byte‬‬
‫‪ ‬אות ספרתי מרובה רמות‬

‫‪4‬‬

Asynchronous Digital Subscriber Line

5

‫מה זה ‪? ADSL‬‬

‫( ‪.)Asynchronous Digital Subscriber Line‬‬

‫טכנולוגיית ‪ ADSL‬משתמשת ברוחב פס של ‪ 1.1MHz‬המחולק לשלושה נתחים באמצעות‬
‫מסננים‪ .‬הנתח האחד מ‪ 0KHz -‬עד ‪ ,4KHz‬משמש את ערוץ הטלפוניה‪ .‬הנתח השני מ‪-‬‬
‫‪ 20KHz‬עד ‪ 160KHz‬משמש עבור ה‪ upstream-‬והנתח הגדול ביותר –‪ 240 KHz‬עד‬
‫‪ ,1.1MHz‬משמש עבור ה‪.downstream -‬‬

‫‪6‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫על מנת לקבל ניחות מזערי ודיוק מרבי‪ ,‬ממוצע המתח על הקו צריך לשאוף לאפס וכך ניתן להשיג‬
‫את הקצב הנדרש‪ .‬כדי לעמוד בדרישות אלה‪ ,‬משתמשים בשיטת קידוד‬
‫‪ .)Quadrature Amplitude Modulation) QAM‬שיטה המקודדת קבוצות של שלוש סיביות‬
‫ומייצגת אותם בגל סינוס ברמת מתח ובתזוזת מופע‪.‬‬

‫‪7‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫האפנון השימושי הוא מסוג "ריבוי תדרים" ‪(Discrete Multiton) DMT‬‬
‫הערוץ היורד )‪ (downstream‬מחולק ל‪ 256 -‬תדרי נושא )‪ (tones‬כל אחד‬
‫ברוחב פס של ‪4KHz‬‬
‫הערוץ העולה )‪ (upstream‬מחולק ל‪ 32 -‬תת נושאים‪.‬‬
‫נושא ‪ 64‬מאופנן מידע קבוע המשמש לבקרת הרזולוציה של זמן הדגימה‬
‫במקלט‪.‬‬

‫‪8‬‬

9

Standard vs. High-definition
Standard vs. Highdefinition
Wondering what the difference
is between standard and high
definition? Standard definition
(SD) uses 625 lines of pixels
from top to bottom. High
definition (HD) uses up to 1125
lines. Not all of these lines are
visible on the screen, but
they're included as part of the
signal .

10

‫‪Standard vs. High-definition‬‬
‫)‪HDTV )high-definition television‬‬
‫)‪DTV )digital television‬‬

‫‪ DTV‬משודר בתחום ה‪ UHF -‬ברוחב פס של ‪ 8MHz‬כמו שידורי הטלוויזיה‬
‫האנלוגיים‪.‬‬
‫יתרונות ‪DTV‬‬
‫• תומך ברזולוציה גבוהה יותר‪.‬‬

‫• ניתן לשדר את התמונה בסריקה שלובה ‪ interlaced‬או סריקה מלאה‬
‫‪.progressive‬‬
‫• תחנת השידור יכולה לשדר על אותו ספקטרום מספר תוכניות שונות בו‪-‬‬
‫זמנית‪.‬‬
‫• ניתן להוסיף לשידור חומר אינטראקטיבי ו‪/‬או חומר אחר‪ ,‬כמו מידע‬
‫מהאינטרנט‪.‬‬
‫• תומך בשידורי ‪.HDTV‬‬
‫‪11‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫• קיימים ‪ 18‬תקנים לשידורי טלוויזיה דיגיטאלית‪.‬‬
‫• יחס ממדים ‪ 4:3‬באנלוגי‪ 16:9 ,‬בדיגיטלי‪.‬‬
‫• הרזולוציה הנמוכה ביותר היא כמו הרזולוציה של הטלוויזיה האנלוגית‬
‫‪ 576X720‬פיקסלים‪.‬‬
‫• הרזולוציה המרבית היא של ‪ 1080X1920 HDTV‬פיקסלים‪.‬‬
‫• מספר תמונות משודרות בשנייה מוגדרות על ידי האותיות "‪ "i‬עבור ‪interlaced‬‬
‫ו ‪ "p" -‬עבור ‪progressive‬‬

‫• ב – ‪ DTV‬מספר התמונות משתנה בין ‪ 60P‬ל‪20P -‬‬

‫‪12‬‬

‫‪HDTV‬‬

‫תקן ‪ "1080i" HDTV‬אומר שהרזולוציה היא ‪ 1080X1920‬פיקסלים‪ ,‬סריקה‬
‫שלובה‪ 60 ,‬תמונות בשנייה‪.‬‬
‫הערה‪ :‬הטבלה מתאימה לתקן האמריקאי‬
‫‪13‬‬

‫‪.‬‬

‫תקנים‬
‫‪MPEG-2‬‬
‫‪ DTV‬מקודד את המידע ב – ‪ .MPEG-2‬מקודד שימושי ברוב מכשירי ה‪.DVD -‬‬
‫מקודד זה מקטין את נפח המידע ביחס של ‪ .55:1‬הוא מעלים חלק גדול מהמידע‬
‫שעין האדם לא יכולה להבחין‪.‬‬
‫בתקן זה משדרים את השוני בין תמונה לתמונה בבלוקים של ‪ 16X16‬פיקסלים‪.‬‬
‫‪.‬‬
‫‪H.264 / MPEG-4‬‬
‫‪ H.264‬הוא תקן מתקדם לדחיסת וידאו‪ .‬התקן זהה לחלק ‪ 10‬של התקן ‪MPEG-‬‬
‫‪4‬של ‪ ISO‬וידוע גם בשם "קידוד וידאו מתקדם" – ‪AVC‬‬
‫‪ H.264/AVC‬מאופיין על ידי מספר תכונות חדשות המאפשרות לו לדחוס וידאו‬
‫ביעילות רבה יותר מאשר מקודדים אחרים‪.‬‬
‫ביצוע "פיצוי תנועה על סמך בלוק בגודל משתנה" עם בלוקים בגדלים ‪16X16‬ועד‬
‫‪ 4X4‬המאפשר חלוקה מדויקת של אזורים נעים‪ .‬חלוקה רבה מדי לתת‪-‬בלוקים‬
‫עלולה להוביל לשליחת מידע מיותר‪ ,‬שכן המקודד נדרש לציין מספר גדול יותר של‬
‫בלוקים‪ ,‬ולכן מתמקדים מקודדי ‪ H.264‬בבעיית הבחירה של החלוקה‬
‫האופטימאלית של בלוק ‪.16X16‬‬
‫‪14‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫לכול תחנת שידור מוקצה ערוץ שידור אחד‪.‬‬
‫ניתן לחלק את הערוץ לתת‪-‬ערוצים ‪sub-channels‬‬

‫כל ערוץ יכול לשדר ‪19.39 Mbps‬של מידע דיגיטלי‪.‬‬
‫תחנת השידור יכולה לחלק תעבורה זו במספר אפשרויות‪ ,‬לדוגמה‪:‬‬
‫ערוץ אחד של ‪19.39 Mbps‬‬
‫ארבעה תת‪-‬ערוצים של ‪4.85 Mbps‬‬

‫ניתן לשדר תוכניות באיכות נמוכה כמו חדשות‪ ,‬אך לאחד את הערוצים לאיכות‬
‫גבוהה יותר עבור תוכנית טבע כלשהי‪.‬‬
‫נערכים ניסויים לשדר מידע דיגיטלי ב‪ .1- 2Mbps -‬מידע זה יכול לכלול דפי‬
‫אינטרנט או מידע דיגיטלי אחר‪.‬‬

‫‪15‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫הבסיס לתקני ‪ HDTV‬הוא של ‪. (Advanced Television Standards Committee) ATSC‬עבור‬
‫‪ HDTV‬קיימים שני פורמטים‪ P720 :‬ו‪.i1080 -‬‬
‫מדובר בתקנים אמריקאים אשר משודרים ב‪ 60Hz -‬ואשר שניהם רחבי מסך (כלומר ביחס מסך‬
‫‪.)16:9‬‬
‫‪ P720‬הוא תקן פרוגרסיבי (כלומר‪ ,‬משודרות שורות ברצף) אשר כולל ‪ 720‬שורות של ‪1280‬‬
‫פיקסלים בכל שורה‪.‬‬
‫‪ i1080‬הוא תקן ‪( INTERLACED‬כלומר‪ ,‬משדר את כל השורות הזוגיות ואחריהן את השורות האי‬
‫זוגיות וחוזר חלילה) אשר כולל ‪ 1080‬שורות של ‪ 1920‬פיקסלים בכל אחת‪.‬‬
‫התקנים הללו יועדו לשוק האמריקאי‪ ,‬ולכן הוגדרו ב‪ 60Hz-‬בלבד‪ .‬לאחר מספר שנים‪ ,‬אירופה‬
‫התעוררה והגדירה גם לעצמה כמה תקנים‪:‬‬
‫‪ P576 - PAL PROGRESSIVE‬אשר משודר במסך רחב או רגיל (‪)4:3‬‬
‫‪ - P50720‬תקן זהה לתקן האמריקאי פרט לכך שהוא משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪( i501080‬לעתים מכונה גם ‪ - )i251080‬גם הוא תקן זהה לאמריקאי אך משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪16‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫‪HD READY‬‬
‫לגבי רזולוציה‪ ,‬המסך חייב לתמוך בלפחות ‪ 720‬שורות עבור מצב ‪.16:9‬‬
‫התנאים‪:‬‬
‫‪ .1‬כל סוג מסך או אלמנט תצוגה אשר יש לו ‪ 720‬שורות פיזיות (דיסקרטיות) במצב יחס רחב‪.‬‬
‫‪ .2‬על המסך לתמוך בכניסות ‪ HDTV‬דרך הכניסות הבאות‪:‬‬
‫‪ YPBPR‬אנלוגי‬
‫‪ DVI‬או ‪HDMI‬‬
‫‪ .3‬בכל הכניסות הללו‪ ,‬המסך חייב לתמוך בתקנים הבאים‪:‬‬
‫‪ 1280‬על ‪ 720‬פרוגרסיבי ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ 1920‬על ‪ 1080‬שזור ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ .4‬על חיבורי ה‪ DVI-‬וה‪ HDMI-‬לתמוך בהצפנת ‪.HDCP‬‬
‫‪17‬‬

18

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫הגדרה‪ :‬שני גלים נושאים‪ ,‬באותו התדר נמצאים ב‪ 90 -‬מעלות האחד ביחס לשני‬
‫(ניצבים)‪ .‬ניתן לראות זאת כשווה ערך‪ ,‬לגל נושא יחיד המאופנן מופע ואמפליטודה‪.‬‬

‫תמונת ווקטור‪-‬סקופ של אפנון‬
‫מידע הצבע במשדרי טלוויזיה‬

‫‪19‬‬

‫ אפנון ניצב‬QAM - Quadrature Amplitude Modulation
‫ כל סימבול‬16QAM -‫דוגמה ל‬
‫ ביטים‬4 ‫מיצג‬
I - In phase

Q – Quadrature

‫בתקשורת ספרתית נהוג לעבוד‬
QAM16 64 128 256 -‫ב‬

20

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫דוגמאות ל – ‪ 8QAM‬במבנה מעגלי ומלבני‬
‫הבחירה למבנה הרצוי נקבע על ידי השיקולים‪:‬‬
‫‪ .1‬ההספק הממוצע המשודר‬
‫‪ .2‬מורכבות מעגלי השידור והקליטה‬
‫‪ .3‬חסינות לרעש‬
‫‪BER (Bit Error Rate) .4‬‬
‫‪ .5‬התאבכות בין גלי הנושא השונים‪.‬‬

‫‪21‬‬

22

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫)‪ Orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM‬זהה עקרונית ל‪-‬‬
‫)‪ Coded OFDM (COFDM‬ול‪.Discrete multi-tone modulation (DMT) -‬‬
‫בכל המקרים מדובר על ריבוב בחלוקת תדר ‪frequency-division multiplexing‬‬
‫)‪ .(FDM‬מספר רב של תדרי תת נושא ניצבים‪ ,‬הקרובים זה לזה‪ ,‬נושאים את‬
‫המידע‪ .‬המידע מחולק למספר ערוצים מקבילים‪ ,‬כאשר כל ערוץ מאופנן על תדר‬
‫תת‪-‬נושא אחר‪.‬‬
‫האפנון יכול להיות כל אפנון שכיח כמו ‪ QAM‬או ‪ .PSK‬המידע המאופנן נשלח‬
‫בקצב נמוך אך בגלל המספר הרב של התתי‪-‬נושא זה שווה ערך לשידור‬
‫קונבנציונלי של אפנון נושא אחד באותו רוחב פס ובמהירות העברת מידע גבוהה‪.‬‬

‫‪23‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫מרווח ביטחון (שומר מרווח) ‪Guard interval‬‬
‫מטרת מרווח הביטחון הוא לשפר את חסינות ההשהיה בהתפשטות הגלים‪ ,‬הדהוד והחזרים‬
‫מגופים שונים כמו הר או בית‪ .‬נתונים ספרתיים מאוד רגישים לתופעות אלו ‪.‬‬
‫ב‪ COFDM -‬בתחילת כל סימבול קיים "מרווח ביטחון"‪ .‬כל עוד ה"הד" נופל בתחום מרווח זה‪.‬‬
‫הוא לא יהיה מושפע ביכולת המקלט לפענח את המידע הרצוי משום שהמידע יופיע אחרי זמן‬
‫"מרווח הביטחון"‬
‫ככול שמרווח הביטחון יהיה גדול יותר ניתן יהיה לטפל במרחק הדהוד גדול יותר‪ .‬אבל הגדלת‬
‫המרווח מוריד את נצילות ערוץ השידור‪ .‬לדוגמה בשידור ‪ DVB-T‬ארבע מרווחי ביטחון‬
‫שימושיים (ניתנים כשבר מזמן המחזור של הסימבול) ‪1/32 ; 1/16 ; 1/8 ; 1/4‬‬
‫‪ 1/32‬נותן הגנה מזערית אבל העברת מידע מהירה ביותר‪ 1/4 .‬מאפשר הגנה טובה ביותר‬
‫אבל נצילות ערוץ שידור נמוכה‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫דוגמה‪:‬‬
‫אם נשדר מיליון סימבולים לשנייה על ערוץ תקשורת באפנון של נושא בודד אזי זמן שידור‬
‫סימבול יהיה מיקרו‪-‬שנייה‪ .‬במצב זה נצטרך להתמודד עם סנכרון בתדר גבוה ועם התאבכויות‬
‫ממסלולים שונים )‪.(multipath interference‬‬
‫אם אותם מיליון סימבולים לשנייה יחולקו לאלף תת‪-‬ערוצים אז זמן המחזור של כל סימבול יכול‬
‫להיות ארוך פי ‪ 1000‬ז"א מילישנייה אחת (במקום מיקרו‪-‬שנייה)‪ .‬אם נוסיף "מרווח ביטחון"‬
‫בערך של ‪ 1/8‬סימבול אשר יוכנס בתחילת שידור של כל סימבול‪ ,‬אזי נוכל להתגבר על בעיית‬
‫ההתאבכות‪ .‬זמן "מרווח הביטחון" יהיה ‪ 125‬מיקרו‪-‬שניות שמייצג הפרש מרבי של ‪37.5‬‬
‫קילומטר בין אות ישיר לאות מוחזר כהד מגוף כלשהו‪.‬‬

‫‪25‬‬

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Example of applications
Cable
ADSL and VDSL broadband access via POTS copper wiring.
Power line communication (PLC).
Multimedia over Coax Alliance (MoCA) home networking.
ITU-T G.hn, a standard which provides high-speed local area networking over existing home wiring (power lines,
phone lines and coaxial cables)
Wireless
The wireless LAN radio interfaces IEEE 802.11a, g, n and HIPERLAN/2.
The digital radio systems DAB/EUREKA 147, DAB+, Digital Radio Mondiale, HD Radio, T-DMB and ISDBTSB.
The terrestrial digital TV system DVB-T.
The terrestrial mobile TV systems DVB-H, T-DMB, ISDB-T and MediaFLO forward link.
The cellular communication systems Flash-OFDM
The mobile broadband 3GPP Long Term Evolution air interface named High Speed OFDM Packet Access
(HSOPA)
The Wireless MAN / Fixed broadband wireless access (BWA) standard IEEE 802.16 (or WiMAX).
The Mobile Broadband Wireless Access (MBWA) standards IEEE 802.20, IEEE 802.16e (Mobile WiMAX) and
WiBro.
The wireless Personal Area Network (PAN) Ultra wideband (UWB) IEEE 802.15.3a implementation suggested by
WiMedia Alliance.
26

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Transmitter
An OFDM carrier signal is the sum of a number of orthogonal sub-carriers, with baseband data on each sub-carrier
being independently modulated commonly using some type of quadrature amplitude modulation (QAM) or phaseshift keying (PSK). This composite baseband signal is typically used to modulate a main RF carrier.

s[n] is a serial stream of binary digits. By inverse multiplexing, these are first demultiplexed into N parallel
streams, and each one mapped to a (possibly complex) symbol stream using some modulation constellation
(QAM, PSK, etc.). Note that the constellations may be different, so some streams may carry a higher bit-rate than
others.
An inverse FFT is computed on each set of symbols, giving a set of complex time-domain samples. These
samples are then quadrature-mixed to passband in the standard way. The real and imaginary components are first
converted to the analogue domain using digital-to-analogue converters (DACs); the analogue signals are then
used to modulate cosine and sine waves at the carrier frequency, fc, respectively. These signals are then summed
to give the transmission signal, s(t).
27

28

‫)‪DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial‬‬
‫‪ DVB-T‬הינו תקן שתוקן על ידי איגוד ‪ DVB‬לשידורי טלוויזיה‬
‫קרקעיים‪ .‬השידורים הראשוניים נערכו בבריטניה בשנת ‪.1997‬‬
‫המערכת משדרת אות ספרתי מכווץ של שמע‪ ,‬וידאו ונתונים‬
‫נוספים בשיטת ‪ MPEG‬ובשימוש באפנון ‪.COFDM‬‬
‫תכונות בסיסיות‪:‬‬
‫‪ .1‬שלש אפשרויות לאפנון )‪(QPSK, 16QAM, 64QAM‬‬
‫‪ FEC (forward error correction) .2‬חמש אפשרויות לתיקון שגיאות המבוססות על קידוד‬
‫קונבולוציה וקידוד רייד סולומון ביחסים של ‪ 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8‬בהתאם לדרישות‬
‫המערכת‪.‬‬
‫‪ .3‬ארבע אפשרויות למרווחי ביטחון ‪.1/4 1/8 1/16 1/32‬‬
‫‪ .4‬רוחב פס של ערוץ שידור ‪ 7 ,6‬או ‪8MHz‬‬
‫‪ .5‬תדר תמונות ‪ 50‬או ‪ 60‬הרץ‪.‬‬

‫‪29‬‬

DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial)

30

31

32

:‫הסבר‬
Video – SD – MPEG – 4 PART 10 H.264
SD-Standard Definition

Audio .HE .AAC + V2 & Dolby Pulse
HE-High Efficincy
AAC-Advanced Audio Coding ‫סוג של קודק‬
Pulse -- Plus

MPEG 2 – TS
TS – Transport Stream

‫ מבוסס על‬Dolby Digital Plus
‫ שמאפשר‬AC-3 ‫מערכת קודקים של‬
‫ ותומך‬6.144 Mbit/s ‫שידור בקצב עד‬
‫ הוא אינו‬.13.1 ‫במספר ערוצים עד‬
.AC-3 ‫תואם אחורנית עם‬
‫ הוא פורמט לשידור תקן‬MPEG-2TS
‫) אשר מרובב עם‬4 ‫או‬1,2( MPEG
‫ שימושי כמידע זורם‬.‫מידע נוסף‬
‫ רשתות כולל‬,‫בטלוויזיה ספרתית‬
.‫אינטרנט‬

Three (3) SFN Network ‫סוג של טופולוגית המשדרים‬
SFN - Single Frequency Networks
33

34

:‫הסבר‬
EIT – based EPG & 7 day EPG
EIT – Event Information Table
EPG – Electronic Program Guide
HDMI – 1.3 output
HDMI - High-Definition Multimedia Interface

S/PDIF - Sony/Philips Digital Interconnect Format (more commonly

known as Sony Philips Digital InterFace)
‫ דרך מוליך אופטי או כבל‬,‫ מגדיר את השכבה הפיזית של חיבור מידע שמע בין התקנים שונים‬S/PDIF
.‫ עם שינויים קלים ודרישות זולות יותר מבחינת החומרה‬AES/EBU ‫ תקן זה מבוסס על תקן‬.‫קואקסילי‬
35

‫הסבר‪:‬‬
‫‪S/PDIF - more commonly known as Sony Philips Digital InterFace‬‬

‫‪BMC-biphase mark code‬‬

‫בתקן זה נעשה שימוש בקוד דו‪-‬מופעי )‪ (biphase‬המקודד מידע זורם בינארי‪ .‬כל ביט של‬
‫המידע הראשוני מייצג שתי רמות אשר יחד מייצגות ביט בודד‪ .‬כל כל רמה לוגית "‪ "1‬במבוא‬
‫מיוצגת על ידי שני ביטים שונים ‪ 10‬או ‪ .01‬כניסה לוגית ‪ 0‬מיוצגת על ידי שני ביטים זהים ‪00‬‬
‫או ‪ 11‬במוצא‪.‬‬
‫‪36‬‬

37

38

‫דוגמה – ממיר ‪APEX‬‬
‫תכונות‪:‬‬
‫• תומך ‪EPG‬‬
‫• רשימת ערוצים ועריכת תוכניות‬
‫• בקרת הורים‬
‫• טיימר לתחילת תוכנית‬
‫• בחירת שפת הכתוביות‬
‫• השהיית תיאום שפתיים (במילישניות)‬
‫• הגדרת מדיית ה‪(MP3, JPEG….) USB -‬‬
‫• קביעת זמני הקלטה על מדיית ה‪USB -‬‬
‫• ועוד‪.....‬‬

‫‪39‬‬

APEX ‫ממיר‬

40

APEX ‫ממיר‬

41

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪42‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪43‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪44‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪45‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪46‬‬

:‫הסבר‬
BER – Bit Error Rate
PV BER – Post VITARBI Bit Error Rate
NM – Noise Margin
MER – Modulation Error Rate
CSI – Channel Status Information
Cell – identify code of the transmitting operator
CFO – carrier Frequency offset
PWR index – signal level status
RU – Read Solomon Uncorrect, uncorrected errors.

47

‫סופ ללא פ סופית כי אין סוף ללימוד ולחומר‬

‫‪48‬‬

OFDM
)‫ שימוש בערוצי שידור אורתוגונליים שונים (בתדרי גל נושא‬
.‫להעברת המידע‬
LPF
cos( 2  f 1 t )

LPF
cos( 2  f 2 t )

cos( 2  f 2 t )

MULTIPLEX

DEMULTIPLEX

data

cos( 2  f 1 t )

data

LPF
cos( 2  f N t )

cos( 2  f N t )
49

‫תדרים אורתוגונליים‬
‫‪ ‬המשדר מקבל את המידע לשידור ומחלק את ערוץ השידור למספר‬
‫תדרים בלתי תלויים‪.‬‬

‫‪50‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪2‬‬

‫‪51‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪3‬‬
‫‪ ‬כך לא ניתן לחסום את כל המידע שעובר ממשתמש אחד לשני‬

‫‪52‬‬

‫שידור וידאו כף יד דיגיטאלי והתמודדות‬
‫מול בעיות ייחודיות – בשתי השיטות‬
‫‪ DVB-T ‬שידור וידאו למטרות נייחות‬
‫‪ DVB-H ‬שידור וידאו למטרות ניידות (כף יד)‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬

‫‪53‬‬

‫יש צורך לחסוך באנרגיה‬
‫סנכרון מעבר בין תחנות שידור‬
‫שימוש בדחיסה חזקה ‪ H264‬ולא ב ‪mpeg- 2‬‬
‫אפקט דופלר‬

Multi Path ‫בעיית‬
P at h 2

B uilding
D i r ect P at h

P at h 3

M ob i l e
R ecep t i on

B ase St at i on

54

Guard Interval Tg -"‫"שמירת מרחק‬
Tg

OFDM symbol(1/f0)

Tg
Copy signal
 By adding the Guard Interval (GI) Period, Inter symbol

interference (ISI) can be avoided, while keeping orthogonality

Tg OFDM symbol (1/f0)
Direct
Delayed
Sampling Period
55

‫השהיה ותזוזת תדר ב ‪. OFDM‬ו‪CDMA -‬‬
‫‪OFDM ‬‬
‫‪ ‬בעיית ‪ Multi-path‬נפתרת ע"י ‪GI‬‬
‫‪ ‬רגיש לשינויי תדרים שמירה על הפרדת תדרים‬
‫‪CDMA ‬‬
‫‪ ‬כמעט ואין השפעה על הקודים ב ‪Multi-path‬‬
‫‪ ‬אפקט דופלר לא משפיע מאחר ואין לו תלות בתדר‬

‫‪56‬‬

‫מיזוג שיטות הקידוד‬
‫‪ ‬ניתן לשלב בין שתי השיטות וכך כל תדר בקידוד ה ‪OFDM‬‬
‫יוכפל בקוד ה‪CDMA-‬‬
‫‪Multi-carrier code division multiple access (MC- ‬‬
‫)‪CDMA‬‬

‫‪57‬‬

‫סיכום‬
‫‪ ‬הוצגו שיטות קידוד שונות לשידור‪ CDMA :‬ו‪OFDM‬‬
‫‪ ‬לכל שיטה יש את הייחודיות שלה אך ניתן עדיין לשלבם ביחד‬
‫במספר אפליקציות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמד יישום של השיטות לצורך העברת וידאו דיגיטלי למערכות‬
‫ניידות בשתי השיטות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמדה החסינות של שתי השיטות לתופעות ה ‪,Multi Path‬‬
‫ואפקט דופלר‬

References 1
Faria, G.; Henriksson, J.A.; Stare, E.; Talmola, P., "DVB-H:
Digital Broadcast Services to Handheld Devices,"
Proceedings of the IEEE , vol.94, no.1, pp.194-209, Jan.
2006
2. Fire Tom Wada Professor, Information Engineering, Univ.
of the Ryukyus Chief Scientist at Magna Design Net, Inc
[email protected] http://www.ie.uryukyu.ac.jp/~wada/
1.

3. “Ofdm and cdma” Dr.S.Srikanth AU-KBC Research

Centre Anna University Chennai
59

References 2
4. http://en.wikipedia.org/wiki/Code_division_multipl

e_access
5. http://en.wikipedia.org/wiki/OFDM


Slide 50

‫שדורי טלוויזיה‬
‫ספרתיים קרקעיים‬

‫אינגר משה ‪4Z1PF‬‬
‫‪2009‬‬
‫ספטמבר‬
‫‪1‬‬

‫שדורי טלוויזיה ספרתיים קרקעיים – למה?‬
‫‪ ‬יציבות באיכות התמונה‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של הספקטרום יחסית לשידור האנלוגי (פי ‪ 4‬עד ‪)6‬‬
‫‪ ‬זול יותר יחסית לשידורי כבלים‪ ,‬שידורים אנלוגיים ושידורי לווינים‪.‬‬
‫‪ ‬פשוט וזול (ממיר ספרתי ואנטנה קטנה) לעומת קליטה מלווין‪.‬‬
‫‪ ‬יישומים חדשים אפשריים בשידורים הדיגיטלים בלבד‪:‬‬
‫‪ ‬אינטראקטיביות‬
‫‪HDTV ‬‬
‫‪ ‬טלוויזיה ניידת‬
‫‪ ‬לוח שידורים אלקטרוני‬

‫‪2‬‬

‫רשתות של תדר בודד‬
‫‪ ‬שידורי טלוויזיה ספרתיים עושים שימוש בשיטת ‪ COFDM‬שמאפשרת עבודה של רשת‬
‫משדרים על תדר בודד‪.‬‬
‫‪ ‬תדר בודד עבור כל המשדרים שמאפשרים כיסוי שטח גדול‪.‬‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של תדרי שידור – שימוש בתדרים חוזרים‬
‫‪ ‬מאפשר טופולוגיות רשת טובות יותר יחסית לשידור אנלוגי‪.‬‬
‫‪‬דרישות מ‪(Single Frequency Networks) SFN-‬‬
‫‪‬כל משדר חייב לשדר‬
‫‪‬על אותו התדר‬
‫‪‬באותו הזמן‬
‫‪‬באותו קצב שידור‬
‫‪ ‬כל המשדרים חייבים להיות מסונכרנים בתדר ובזמן (‪)GPS‬‬
‫‪ ‬בחירת זמן מרווח הביטחון יקבע את המרחק המרבי שבין שני משדרים‪.‬‬

‫‪3‬‬

‫מושגים‬
‫‪ ‬אות אנלוגי‬
‫‪ ‬אות ספרתי (דיגיטלי)‬
‫‪ ‬ביט ‪bite‬‬
‫‪ ‬בית ‪Byte‬‬
‫‪ ‬אות ספרתי מרובה רמות‬

‫‪4‬‬

Asynchronous Digital Subscriber Line

5

‫מה זה ‪? ADSL‬‬

‫( ‪.)Asynchronous Digital Subscriber Line‬‬

‫טכנולוגיית ‪ ADSL‬משתמשת ברוחב פס של ‪ 1.1MHz‬המחולק לשלושה נתחים באמצעות‬
‫מסננים‪ .‬הנתח האחד מ‪ 0KHz -‬עד ‪ ,4KHz‬משמש את ערוץ הטלפוניה‪ .‬הנתח השני מ‪-‬‬
‫‪ 20KHz‬עד ‪ 160KHz‬משמש עבור ה‪ upstream-‬והנתח הגדול ביותר –‪ 240 KHz‬עד‬
‫‪ ,1.1MHz‬משמש עבור ה‪.downstream -‬‬

‫‪6‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫על מנת לקבל ניחות מזערי ודיוק מרבי‪ ,‬ממוצע המתח על הקו צריך לשאוף לאפס וכך ניתן להשיג‬
‫את הקצב הנדרש‪ .‬כדי לעמוד בדרישות אלה‪ ,‬משתמשים בשיטת קידוד‬
‫‪ .)Quadrature Amplitude Modulation) QAM‬שיטה המקודדת קבוצות של שלוש סיביות‬
‫ומייצגת אותם בגל סינוס ברמת מתח ובתזוזת מופע‪.‬‬

‫‪7‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫האפנון השימושי הוא מסוג "ריבוי תדרים" ‪(Discrete Multiton) DMT‬‬
‫הערוץ היורד )‪ (downstream‬מחולק ל‪ 256 -‬תדרי נושא )‪ (tones‬כל אחד‬
‫ברוחב פס של ‪4KHz‬‬
‫הערוץ העולה )‪ (upstream‬מחולק ל‪ 32 -‬תת נושאים‪.‬‬
‫נושא ‪ 64‬מאופנן מידע קבוע המשמש לבקרת הרזולוציה של זמן הדגימה‬
‫במקלט‪.‬‬

‫‪8‬‬

9

Standard vs. High-definition
Standard vs. Highdefinition
Wondering what the difference
is between standard and high
definition? Standard definition
(SD) uses 625 lines of pixels
from top to bottom. High
definition (HD) uses up to 1125
lines. Not all of these lines are
visible on the screen, but
they're included as part of the
signal .

10

‫‪Standard vs. High-definition‬‬
‫)‪HDTV )high-definition television‬‬
‫)‪DTV )digital television‬‬

‫‪ DTV‬משודר בתחום ה‪ UHF -‬ברוחב פס של ‪ 8MHz‬כמו שידורי הטלוויזיה‬
‫האנלוגיים‪.‬‬
‫יתרונות ‪DTV‬‬
‫• תומך ברזולוציה גבוהה יותר‪.‬‬

‫• ניתן לשדר את התמונה בסריקה שלובה ‪ interlaced‬או סריקה מלאה‬
‫‪.progressive‬‬
‫• תחנת השידור יכולה לשדר על אותו ספקטרום מספר תוכניות שונות בו‪-‬‬
‫זמנית‪.‬‬
‫• ניתן להוסיף לשידור חומר אינטראקטיבי ו‪/‬או חומר אחר‪ ,‬כמו מידע‬
‫מהאינטרנט‪.‬‬
‫• תומך בשידורי ‪.HDTV‬‬
‫‪11‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫• קיימים ‪ 18‬תקנים לשידורי טלוויזיה דיגיטאלית‪.‬‬
‫• יחס ממדים ‪ 4:3‬באנלוגי‪ 16:9 ,‬בדיגיטלי‪.‬‬
‫• הרזולוציה הנמוכה ביותר היא כמו הרזולוציה של הטלוויזיה האנלוגית‬
‫‪ 576X720‬פיקסלים‪.‬‬
‫• הרזולוציה המרבית היא של ‪ 1080X1920 HDTV‬פיקסלים‪.‬‬
‫• מספר תמונות משודרות בשנייה מוגדרות על ידי האותיות "‪ "i‬עבור ‪interlaced‬‬
‫ו ‪ "p" -‬עבור ‪progressive‬‬

‫• ב – ‪ DTV‬מספר התמונות משתנה בין ‪ 60P‬ל‪20P -‬‬

‫‪12‬‬

‫‪HDTV‬‬

‫תקן ‪ "1080i" HDTV‬אומר שהרזולוציה היא ‪ 1080X1920‬פיקסלים‪ ,‬סריקה‬
‫שלובה‪ 60 ,‬תמונות בשנייה‪.‬‬
‫הערה‪ :‬הטבלה מתאימה לתקן האמריקאי‬
‫‪13‬‬

‫‪.‬‬

‫תקנים‬
‫‪MPEG-2‬‬
‫‪ DTV‬מקודד את המידע ב – ‪ .MPEG-2‬מקודד שימושי ברוב מכשירי ה‪.DVD -‬‬
‫מקודד זה מקטין את נפח המידע ביחס של ‪ .55:1‬הוא מעלים חלק גדול מהמידע‬
‫שעין האדם לא יכולה להבחין‪.‬‬
‫בתקן זה משדרים את השוני בין תמונה לתמונה בבלוקים של ‪ 16X16‬פיקסלים‪.‬‬
‫‪.‬‬
‫‪H.264 / MPEG-4‬‬
‫‪ H.264‬הוא תקן מתקדם לדחיסת וידאו‪ .‬התקן זהה לחלק ‪ 10‬של התקן ‪MPEG-‬‬
‫‪4‬של ‪ ISO‬וידוע גם בשם "קידוד וידאו מתקדם" – ‪AVC‬‬
‫‪ H.264/AVC‬מאופיין על ידי מספר תכונות חדשות המאפשרות לו לדחוס וידאו‬
‫ביעילות רבה יותר מאשר מקודדים אחרים‪.‬‬
‫ביצוע "פיצוי תנועה על סמך בלוק בגודל משתנה" עם בלוקים בגדלים ‪16X16‬ועד‬
‫‪ 4X4‬המאפשר חלוקה מדויקת של אזורים נעים‪ .‬חלוקה רבה מדי לתת‪-‬בלוקים‬
‫עלולה להוביל לשליחת מידע מיותר‪ ,‬שכן המקודד נדרש לציין מספר גדול יותר של‬
‫בלוקים‪ ,‬ולכן מתמקדים מקודדי ‪ H.264‬בבעיית הבחירה של החלוקה‬
‫האופטימאלית של בלוק ‪.16X16‬‬
‫‪14‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫לכול תחנת שידור מוקצה ערוץ שידור אחד‪.‬‬
‫ניתן לחלק את הערוץ לתת‪-‬ערוצים ‪sub-channels‬‬

‫כל ערוץ יכול לשדר ‪19.39 Mbps‬של מידע דיגיטלי‪.‬‬
‫תחנת השידור יכולה לחלק תעבורה זו במספר אפשרויות‪ ,‬לדוגמה‪:‬‬
‫ערוץ אחד של ‪19.39 Mbps‬‬
‫ארבעה תת‪-‬ערוצים של ‪4.85 Mbps‬‬

‫ניתן לשדר תוכניות באיכות נמוכה כמו חדשות‪ ,‬אך לאחד את הערוצים לאיכות‬
‫גבוהה יותר עבור תוכנית טבע כלשהי‪.‬‬
‫נערכים ניסויים לשדר מידע דיגיטלי ב‪ .1- 2Mbps -‬מידע זה יכול לכלול דפי‬
‫אינטרנט או מידע דיגיטלי אחר‪.‬‬

‫‪15‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫הבסיס לתקני ‪ HDTV‬הוא של ‪. (Advanced Television Standards Committee) ATSC‬עבור‬
‫‪ HDTV‬קיימים שני פורמטים‪ P720 :‬ו‪.i1080 -‬‬
‫מדובר בתקנים אמריקאים אשר משודרים ב‪ 60Hz -‬ואשר שניהם רחבי מסך (כלומר ביחס מסך‬
‫‪.)16:9‬‬
‫‪ P720‬הוא תקן פרוגרסיבי (כלומר‪ ,‬משודרות שורות ברצף) אשר כולל ‪ 720‬שורות של ‪1280‬‬
‫פיקסלים בכל שורה‪.‬‬
‫‪ i1080‬הוא תקן ‪( INTERLACED‬כלומר‪ ,‬משדר את כל השורות הזוגיות ואחריהן את השורות האי‬
‫זוגיות וחוזר חלילה) אשר כולל ‪ 1080‬שורות של ‪ 1920‬פיקסלים בכל אחת‪.‬‬
‫התקנים הללו יועדו לשוק האמריקאי‪ ,‬ולכן הוגדרו ב‪ 60Hz-‬בלבד‪ .‬לאחר מספר שנים‪ ,‬אירופה‬
‫התעוררה והגדירה גם לעצמה כמה תקנים‪:‬‬
‫‪ P576 - PAL PROGRESSIVE‬אשר משודר במסך רחב או רגיל (‪)4:3‬‬
‫‪ - P50720‬תקן זהה לתקן האמריקאי פרט לכך שהוא משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪( i501080‬לעתים מכונה גם ‪ - )i251080‬גם הוא תקן זהה לאמריקאי אך משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪16‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫‪HD READY‬‬
‫לגבי רזולוציה‪ ,‬המסך חייב לתמוך בלפחות ‪ 720‬שורות עבור מצב ‪.16:9‬‬
‫התנאים‪:‬‬
‫‪ .1‬כל סוג מסך או אלמנט תצוגה אשר יש לו ‪ 720‬שורות פיזיות (דיסקרטיות) במצב יחס רחב‪.‬‬
‫‪ .2‬על המסך לתמוך בכניסות ‪ HDTV‬דרך הכניסות הבאות‪:‬‬
‫‪ YPBPR‬אנלוגי‬
‫‪ DVI‬או ‪HDMI‬‬
‫‪ .3‬בכל הכניסות הללו‪ ,‬המסך חייב לתמוך בתקנים הבאים‪:‬‬
‫‪ 1280‬על ‪ 720‬פרוגרסיבי ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ 1920‬על ‪ 1080‬שזור ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ .4‬על חיבורי ה‪ DVI-‬וה‪ HDMI-‬לתמוך בהצפנת ‪.HDCP‬‬
‫‪17‬‬

18

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫הגדרה‪ :‬שני גלים נושאים‪ ,‬באותו התדר נמצאים ב‪ 90 -‬מעלות האחד ביחס לשני‬
‫(ניצבים)‪ .‬ניתן לראות זאת כשווה ערך‪ ,‬לגל נושא יחיד המאופנן מופע ואמפליטודה‪.‬‬

‫תמונת ווקטור‪-‬סקופ של אפנון‬
‫מידע הצבע במשדרי טלוויזיה‬

‫‪19‬‬

‫ אפנון ניצב‬QAM - Quadrature Amplitude Modulation
‫ כל סימבול‬16QAM -‫דוגמה ל‬
‫ ביטים‬4 ‫מיצג‬
I - In phase

Q – Quadrature

‫בתקשורת ספרתית נהוג לעבוד‬
QAM16 64 128 256 -‫ב‬

20

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫דוגמאות ל – ‪ 8QAM‬במבנה מעגלי ומלבני‬
‫הבחירה למבנה הרצוי נקבע על ידי השיקולים‪:‬‬
‫‪ .1‬ההספק הממוצע המשודר‬
‫‪ .2‬מורכבות מעגלי השידור והקליטה‬
‫‪ .3‬חסינות לרעש‬
‫‪BER (Bit Error Rate) .4‬‬
‫‪ .5‬התאבכות בין גלי הנושא השונים‪.‬‬

‫‪21‬‬

22

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫)‪ Orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM‬זהה עקרונית ל‪-‬‬
‫)‪ Coded OFDM (COFDM‬ול‪.Discrete multi-tone modulation (DMT) -‬‬
‫בכל המקרים מדובר על ריבוב בחלוקת תדר ‪frequency-division multiplexing‬‬
‫)‪ .(FDM‬מספר רב של תדרי תת נושא ניצבים‪ ,‬הקרובים זה לזה‪ ,‬נושאים את‬
‫המידע‪ .‬המידע מחולק למספר ערוצים מקבילים‪ ,‬כאשר כל ערוץ מאופנן על תדר‬
‫תת‪-‬נושא אחר‪.‬‬
‫האפנון יכול להיות כל אפנון שכיח כמו ‪ QAM‬או ‪ .PSK‬המידע המאופנן נשלח‬
‫בקצב נמוך אך בגלל המספר הרב של התתי‪-‬נושא זה שווה ערך לשידור‬
‫קונבנציונלי של אפנון נושא אחד באותו רוחב פס ובמהירות העברת מידע גבוהה‪.‬‬

‫‪23‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫מרווח ביטחון (שומר מרווח) ‪Guard interval‬‬
‫מטרת מרווח הביטחון הוא לשפר את חסינות ההשהיה בהתפשטות הגלים‪ ,‬הדהוד והחזרים‬
‫מגופים שונים כמו הר או בית‪ .‬נתונים ספרתיים מאוד רגישים לתופעות אלו ‪.‬‬
‫ב‪ COFDM -‬בתחילת כל סימבול קיים "מרווח ביטחון"‪ .‬כל עוד ה"הד" נופל בתחום מרווח זה‪.‬‬
‫הוא לא יהיה מושפע ביכולת המקלט לפענח את המידע הרצוי משום שהמידע יופיע אחרי זמן‬
‫"מרווח הביטחון"‬
‫ככול שמרווח הביטחון יהיה גדול יותר ניתן יהיה לטפל במרחק הדהוד גדול יותר‪ .‬אבל הגדלת‬
‫המרווח מוריד את נצילות ערוץ השידור‪ .‬לדוגמה בשידור ‪ DVB-T‬ארבע מרווחי ביטחון‬
‫שימושיים (ניתנים כשבר מזמן המחזור של הסימבול) ‪1/32 ; 1/16 ; 1/8 ; 1/4‬‬
‫‪ 1/32‬נותן הגנה מזערית אבל העברת מידע מהירה ביותר‪ 1/4 .‬מאפשר הגנה טובה ביותר‬
‫אבל נצילות ערוץ שידור נמוכה‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫דוגמה‪:‬‬
‫אם נשדר מיליון סימבולים לשנייה על ערוץ תקשורת באפנון של נושא בודד אזי זמן שידור‬
‫סימבול יהיה מיקרו‪-‬שנייה‪ .‬במצב זה נצטרך להתמודד עם סנכרון בתדר גבוה ועם התאבכויות‬
‫ממסלולים שונים )‪.(multipath interference‬‬
‫אם אותם מיליון סימבולים לשנייה יחולקו לאלף תת‪-‬ערוצים אז זמן המחזור של כל סימבול יכול‬
‫להיות ארוך פי ‪ 1000‬ז"א מילישנייה אחת (במקום מיקרו‪-‬שנייה)‪ .‬אם נוסיף "מרווח ביטחון"‬
‫בערך של ‪ 1/8‬סימבול אשר יוכנס בתחילת שידור של כל סימבול‪ ,‬אזי נוכל להתגבר על בעיית‬
‫ההתאבכות‪ .‬זמן "מרווח הביטחון" יהיה ‪ 125‬מיקרו‪-‬שניות שמייצג הפרש מרבי של ‪37.5‬‬
‫קילומטר בין אות ישיר לאות מוחזר כהד מגוף כלשהו‪.‬‬

‫‪25‬‬

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Example of applications
Cable
ADSL and VDSL broadband access via POTS copper wiring.
Power line communication (PLC).
Multimedia over Coax Alliance (MoCA) home networking.
ITU-T G.hn, a standard which provides high-speed local area networking over existing home wiring (power lines,
phone lines and coaxial cables)
Wireless
The wireless LAN radio interfaces IEEE 802.11a, g, n and HIPERLAN/2.
The digital radio systems DAB/EUREKA 147, DAB+, Digital Radio Mondiale, HD Radio, T-DMB and ISDBTSB.
The terrestrial digital TV system DVB-T.
The terrestrial mobile TV systems DVB-H, T-DMB, ISDB-T and MediaFLO forward link.
The cellular communication systems Flash-OFDM
The mobile broadband 3GPP Long Term Evolution air interface named High Speed OFDM Packet Access
(HSOPA)
The Wireless MAN / Fixed broadband wireless access (BWA) standard IEEE 802.16 (or WiMAX).
The Mobile Broadband Wireless Access (MBWA) standards IEEE 802.20, IEEE 802.16e (Mobile WiMAX) and
WiBro.
The wireless Personal Area Network (PAN) Ultra wideband (UWB) IEEE 802.15.3a implementation suggested by
WiMedia Alliance.
26

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Transmitter
An OFDM carrier signal is the sum of a number of orthogonal sub-carriers, with baseband data on each sub-carrier
being independently modulated commonly using some type of quadrature amplitude modulation (QAM) or phaseshift keying (PSK). This composite baseband signal is typically used to modulate a main RF carrier.

s[n] is a serial stream of binary digits. By inverse multiplexing, these are first demultiplexed into N parallel
streams, and each one mapped to a (possibly complex) symbol stream using some modulation constellation
(QAM, PSK, etc.). Note that the constellations may be different, so some streams may carry a higher bit-rate than
others.
An inverse FFT is computed on each set of symbols, giving a set of complex time-domain samples. These
samples are then quadrature-mixed to passband in the standard way. The real and imaginary components are first
converted to the analogue domain using digital-to-analogue converters (DACs); the analogue signals are then
used to modulate cosine and sine waves at the carrier frequency, fc, respectively. These signals are then summed
to give the transmission signal, s(t).
27

28

‫)‪DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial‬‬
‫‪ DVB-T‬הינו תקן שתוקן על ידי איגוד ‪ DVB‬לשידורי טלוויזיה‬
‫קרקעיים‪ .‬השידורים הראשוניים נערכו בבריטניה בשנת ‪.1997‬‬
‫המערכת משדרת אות ספרתי מכווץ של שמע‪ ,‬וידאו ונתונים‬
‫נוספים בשיטת ‪ MPEG‬ובשימוש באפנון ‪.COFDM‬‬
‫תכונות בסיסיות‪:‬‬
‫‪ .1‬שלש אפשרויות לאפנון )‪(QPSK, 16QAM, 64QAM‬‬
‫‪ FEC (forward error correction) .2‬חמש אפשרויות לתיקון שגיאות המבוססות על קידוד‬
‫קונבולוציה וקידוד רייד סולומון ביחסים של ‪ 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8‬בהתאם לדרישות‬
‫המערכת‪.‬‬
‫‪ .3‬ארבע אפשרויות למרווחי ביטחון ‪.1/4 1/8 1/16 1/32‬‬
‫‪ .4‬רוחב פס של ערוץ שידור ‪ 7 ,6‬או ‪8MHz‬‬
‫‪ .5‬תדר תמונות ‪ 50‬או ‪ 60‬הרץ‪.‬‬

‫‪29‬‬

DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial)

30

31

32

:‫הסבר‬
Video – SD – MPEG – 4 PART 10 H.264
SD-Standard Definition

Audio .HE .AAC + V2 & Dolby Pulse
HE-High Efficincy
AAC-Advanced Audio Coding ‫סוג של קודק‬
Pulse -- Plus

MPEG 2 – TS
TS – Transport Stream

‫ מבוסס על‬Dolby Digital Plus
‫ שמאפשר‬AC-3 ‫מערכת קודקים של‬
‫ ותומך‬6.144 Mbit/s ‫שידור בקצב עד‬
‫ הוא אינו‬.13.1 ‫במספר ערוצים עד‬
.AC-3 ‫תואם אחורנית עם‬
‫ הוא פורמט לשידור תקן‬MPEG-2TS
‫) אשר מרובב עם‬4 ‫או‬1,2( MPEG
‫ שימושי כמידע זורם‬.‫מידע נוסף‬
‫ רשתות כולל‬,‫בטלוויזיה ספרתית‬
.‫אינטרנט‬

Three (3) SFN Network ‫סוג של טופולוגית המשדרים‬
SFN - Single Frequency Networks
33

34

:‫הסבר‬
EIT – based EPG & 7 day EPG
EIT – Event Information Table
EPG – Electronic Program Guide
HDMI – 1.3 output
HDMI - High-Definition Multimedia Interface

S/PDIF - Sony/Philips Digital Interconnect Format (more commonly

known as Sony Philips Digital InterFace)
‫ דרך מוליך אופטי או כבל‬,‫ מגדיר את השכבה הפיזית של חיבור מידע שמע בין התקנים שונים‬S/PDIF
.‫ עם שינויים קלים ודרישות זולות יותר מבחינת החומרה‬AES/EBU ‫ תקן זה מבוסס על תקן‬.‫קואקסילי‬
35

‫הסבר‪:‬‬
‫‪S/PDIF - more commonly known as Sony Philips Digital InterFace‬‬

‫‪BMC-biphase mark code‬‬

‫בתקן זה נעשה שימוש בקוד דו‪-‬מופעי )‪ (biphase‬המקודד מידע זורם בינארי‪ .‬כל ביט של‬
‫המידע הראשוני מייצג שתי רמות אשר יחד מייצגות ביט בודד‪ .‬כל כל רמה לוגית "‪ "1‬במבוא‬
‫מיוצגת על ידי שני ביטים שונים ‪ 10‬או ‪ .01‬כניסה לוגית ‪ 0‬מיוצגת על ידי שני ביטים זהים ‪00‬‬
‫או ‪ 11‬במוצא‪.‬‬
‫‪36‬‬

37

38

‫דוגמה – ממיר ‪APEX‬‬
‫תכונות‪:‬‬
‫• תומך ‪EPG‬‬
‫• רשימת ערוצים ועריכת תוכניות‬
‫• בקרת הורים‬
‫• טיימר לתחילת תוכנית‬
‫• בחירת שפת הכתוביות‬
‫• השהיית תיאום שפתיים (במילישניות)‬
‫• הגדרת מדיית ה‪(MP3, JPEG….) USB -‬‬
‫• קביעת זמני הקלטה על מדיית ה‪USB -‬‬
‫• ועוד‪.....‬‬

‫‪39‬‬

APEX ‫ממיר‬

40

APEX ‫ממיר‬

41

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪42‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪43‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪44‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪45‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪46‬‬

:‫הסבר‬
BER – Bit Error Rate
PV BER – Post VITARBI Bit Error Rate
NM – Noise Margin
MER – Modulation Error Rate
CSI – Channel Status Information
Cell – identify code of the transmitting operator
CFO – carrier Frequency offset
PWR index – signal level status
RU – Read Solomon Uncorrect, uncorrected errors.

47

‫סופ ללא פ סופית כי אין סוף ללימוד ולחומר‬

‫‪48‬‬

OFDM
)‫ שימוש בערוצי שידור אורתוגונליים שונים (בתדרי גל נושא‬
.‫להעברת המידע‬
LPF
cos( 2  f 1 t )

LPF
cos( 2  f 2 t )

cos( 2  f 2 t )

MULTIPLEX

DEMULTIPLEX

data

cos( 2  f 1 t )

data

LPF
cos( 2  f N t )

cos( 2  f N t )
49

‫תדרים אורתוגונליים‬
‫‪ ‬המשדר מקבל את המידע לשידור ומחלק את ערוץ השידור למספר‬
‫תדרים בלתי תלויים‪.‬‬

‫‪50‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪2‬‬

‫‪51‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪3‬‬
‫‪ ‬כך לא ניתן לחסום את כל המידע שעובר ממשתמש אחד לשני‬

‫‪52‬‬

‫שידור וידאו כף יד דיגיטאלי והתמודדות‬
‫מול בעיות ייחודיות – בשתי השיטות‬
‫‪ DVB-T ‬שידור וידאו למטרות נייחות‬
‫‪ DVB-H ‬שידור וידאו למטרות ניידות (כף יד)‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬

‫‪53‬‬

‫יש צורך לחסוך באנרגיה‬
‫סנכרון מעבר בין תחנות שידור‬
‫שימוש בדחיסה חזקה ‪ H264‬ולא ב ‪mpeg- 2‬‬
‫אפקט דופלר‬

Multi Path ‫בעיית‬
P at h 2

B uilding
D i r ect P at h

P at h 3

M ob i l e
R ecep t i on

B ase St at i on

54

Guard Interval Tg -"‫"שמירת מרחק‬
Tg

OFDM symbol(1/f0)

Tg
Copy signal
 By adding the Guard Interval (GI) Period, Inter symbol

interference (ISI) can be avoided, while keeping orthogonality

Tg OFDM symbol (1/f0)
Direct
Delayed
Sampling Period
55

‫השהיה ותזוזת תדר ב ‪. OFDM‬ו‪CDMA -‬‬
‫‪OFDM ‬‬
‫‪ ‬בעיית ‪ Multi-path‬נפתרת ע"י ‪GI‬‬
‫‪ ‬רגיש לשינויי תדרים שמירה על הפרדת תדרים‬
‫‪CDMA ‬‬
‫‪ ‬כמעט ואין השפעה על הקודים ב ‪Multi-path‬‬
‫‪ ‬אפקט דופלר לא משפיע מאחר ואין לו תלות בתדר‬

‫‪56‬‬

‫מיזוג שיטות הקידוד‬
‫‪ ‬ניתן לשלב בין שתי השיטות וכך כל תדר בקידוד ה ‪OFDM‬‬
‫יוכפל בקוד ה‪CDMA-‬‬
‫‪Multi-carrier code division multiple access (MC- ‬‬
‫)‪CDMA‬‬

‫‪57‬‬

‫סיכום‬
‫‪ ‬הוצגו שיטות קידוד שונות לשידור‪ CDMA :‬ו‪OFDM‬‬
‫‪ ‬לכל שיטה יש את הייחודיות שלה אך ניתן עדיין לשלבם ביחד‬
‫במספר אפליקציות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמד יישום של השיטות לצורך העברת וידאו דיגיטלי למערכות‬
‫ניידות בשתי השיטות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמדה החסינות של שתי השיטות לתופעות ה ‪,Multi Path‬‬
‫ואפקט דופלר‬

References 1
Faria, G.; Henriksson, J.A.; Stare, E.; Talmola, P., "DVB-H:
Digital Broadcast Services to Handheld Devices,"
Proceedings of the IEEE , vol.94, no.1, pp.194-209, Jan.
2006
2. Fire Tom Wada Professor, Information Engineering, Univ.
of the Ryukyus Chief Scientist at Magna Design Net, Inc
[email protected] http://www.ie.uryukyu.ac.jp/~wada/
1.

3. “Ofdm and cdma” Dr.S.Srikanth AU-KBC Research

Centre Anna University Chennai
59

References 2
4. http://en.wikipedia.org/wiki/Code_division_multipl

e_access
5. http://en.wikipedia.org/wiki/OFDM


Slide 51

‫שדורי טלוויזיה‬
‫ספרתיים קרקעיים‬

‫אינגר משה ‪4Z1PF‬‬
‫‪2009‬‬
‫ספטמבר‬
‫‪1‬‬

‫שדורי טלוויזיה ספרתיים קרקעיים – למה?‬
‫‪ ‬יציבות באיכות התמונה‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של הספקטרום יחסית לשידור האנלוגי (פי ‪ 4‬עד ‪)6‬‬
‫‪ ‬זול יותר יחסית לשידורי כבלים‪ ,‬שידורים אנלוגיים ושידורי לווינים‪.‬‬
‫‪ ‬פשוט וזול (ממיר ספרתי ואנטנה קטנה) לעומת קליטה מלווין‪.‬‬
‫‪ ‬יישומים חדשים אפשריים בשידורים הדיגיטלים בלבד‪:‬‬
‫‪ ‬אינטראקטיביות‬
‫‪HDTV ‬‬
‫‪ ‬טלוויזיה ניידת‬
‫‪ ‬לוח שידורים אלקטרוני‬

‫‪2‬‬

‫רשתות של תדר בודד‬
‫‪ ‬שידורי טלוויזיה ספרתיים עושים שימוש בשיטת ‪ COFDM‬שמאפשרת עבודה של רשת‬
‫משדרים על תדר בודד‪.‬‬
‫‪ ‬תדר בודד עבור כל המשדרים שמאפשרים כיסוי שטח גדול‪.‬‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של תדרי שידור – שימוש בתדרים חוזרים‬
‫‪ ‬מאפשר טופולוגיות רשת טובות יותר יחסית לשידור אנלוגי‪.‬‬
‫‪‬דרישות מ‪(Single Frequency Networks) SFN-‬‬
‫‪‬כל משדר חייב לשדר‬
‫‪‬על אותו התדר‬
‫‪‬באותו הזמן‬
‫‪‬באותו קצב שידור‬
‫‪ ‬כל המשדרים חייבים להיות מסונכרנים בתדר ובזמן (‪)GPS‬‬
‫‪ ‬בחירת זמן מרווח הביטחון יקבע את המרחק המרבי שבין שני משדרים‪.‬‬

‫‪3‬‬

‫מושגים‬
‫‪ ‬אות אנלוגי‬
‫‪ ‬אות ספרתי (דיגיטלי)‬
‫‪ ‬ביט ‪bite‬‬
‫‪ ‬בית ‪Byte‬‬
‫‪ ‬אות ספרתי מרובה רמות‬

‫‪4‬‬

Asynchronous Digital Subscriber Line

5

‫מה זה ‪? ADSL‬‬

‫( ‪.)Asynchronous Digital Subscriber Line‬‬

‫טכנולוגיית ‪ ADSL‬משתמשת ברוחב פס של ‪ 1.1MHz‬המחולק לשלושה נתחים באמצעות‬
‫מסננים‪ .‬הנתח האחד מ‪ 0KHz -‬עד ‪ ,4KHz‬משמש את ערוץ הטלפוניה‪ .‬הנתח השני מ‪-‬‬
‫‪ 20KHz‬עד ‪ 160KHz‬משמש עבור ה‪ upstream-‬והנתח הגדול ביותר –‪ 240 KHz‬עד‬
‫‪ ,1.1MHz‬משמש עבור ה‪.downstream -‬‬

‫‪6‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫על מנת לקבל ניחות מזערי ודיוק מרבי‪ ,‬ממוצע המתח על הקו צריך לשאוף לאפס וכך ניתן להשיג‬
‫את הקצב הנדרש‪ .‬כדי לעמוד בדרישות אלה‪ ,‬משתמשים בשיטת קידוד‬
‫‪ .)Quadrature Amplitude Modulation) QAM‬שיטה המקודדת קבוצות של שלוש סיביות‬
‫ומייצגת אותם בגל סינוס ברמת מתח ובתזוזת מופע‪.‬‬

‫‪7‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫האפנון השימושי הוא מסוג "ריבוי תדרים" ‪(Discrete Multiton) DMT‬‬
‫הערוץ היורד )‪ (downstream‬מחולק ל‪ 256 -‬תדרי נושא )‪ (tones‬כל אחד‬
‫ברוחב פס של ‪4KHz‬‬
‫הערוץ העולה )‪ (upstream‬מחולק ל‪ 32 -‬תת נושאים‪.‬‬
‫נושא ‪ 64‬מאופנן מידע קבוע המשמש לבקרת הרזולוציה של זמן הדגימה‬
‫במקלט‪.‬‬

‫‪8‬‬

9

Standard vs. High-definition
Standard vs. Highdefinition
Wondering what the difference
is between standard and high
definition? Standard definition
(SD) uses 625 lines of pixels
from top to bottom. High
definition (HD) uses up to 1125
lines. Not all of these lines are
visible on the screen, but
they're included as part of the
signal .

10

‫‪Standard vs. High-definition‬‬
‫)‪HDTV )high-definition television‬‬
‫)‪DTV )digital television‬‬

‫‪ DTV‬משודר בתחום ה‪ UHF -‬ברוחב פס של ‪ 8MHz‬כמו שידורי הטלוויזיה‬
‫האנלוגיים‪.‬‬
‫יתרונות ‪DTV‬‬
‫• תומך ברזולוציה גבוהה יותר‪.‬‬

‫• ניתן לשדר את התמונה בסריקה שלובה ‪ interlaced‬או סריקה מלאה‬
‫‪.progressive‬‬
‫• תחנת השידור יכולה לשדר על אותו ספקטרום מספר תוכניות שונות בו‪-‬‬
‫זמנית‪.‬‬
‫• ניתן להוסיף לשידור חומר אינטראקטיבי ו‪/‬או חומר אחר‪ ,‬כמו מידע‬
‫מהאינטרנט‪.‬‬
‫• תומך בשידורי ‪.HDTV‬‬
‫‪11‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫• קיימים ‪ 18‬תקנים לשידורי טלוויזיה דיגיטאלית‪.‬‬
‫• יחס ממדים ‪ 4:3‬באנלוגי‪ 16:9 ,‬בדיגיטלי‪.‬‬
‫• הרזולוציה הנמוכה ביותר היא כמו הרזולוציה של הטלוויזיה האנלוגית‬
‫‪ 576X720‬פיקסלים‪.‬‬
‫• הרזולוציה המרבית היא של ‪ 1080X1920 HDTV‬פיקסלים‪.‬‬
‫• מספר תמונות משודרות בשנייה מוגדרות על ידי האותיות "‪ "i‬עבור ‪interlaced‬‬
‫ו ‪ "p" -‬עבור ‪progressive‬‬

‫• ב – ‪ DTV‬מספר התמונות משתנה בין ‪ 60P‬ל‪20P -‬‬

‫‪12‬‬

‫‪HDTV‬‬

‫תקן ‪ "1080i" HDTV‬אומר שהרזולוציה היא ‪ 1080X1920‬פיקסלים‪ ,‬סריקה‬
‫שלובה‪ 60 ,‬תמונות בשנייה‪.‬‬
‫הערה‪ :‬הטבלה מתאימה לתקן האמריקאי‬
‫‪13‬‬

‫‪.‬‬

‫תקנים‬
‫‪MPEG-2‬‬
‫‪ DTV‬מקודד את המידע ב – ‪ .MPEG-2‬מקודד שימושי ברוב מכשירי ה‪.DVD -‬‬
‫מקודד זה מקטין את נפח המידע ביחס של ‪ .55:1‬הוא מעלים חלק גדול מהמידע‬
‫שעין האדם לא יכולה להבחין‪.‬‬
‫בתקן זה משדרים את השוני בין תמונה לתמונה בבלוקים של ‪ 16X16‬פיקסלים‪.‬‬
‫‪.‬‬
‫‪H.264 / MPEG-4‬‬
‫‪ H.264‬הוא תקן מתקדם לדחיסת וידאו‪ .‬התקן זהה לחלק ‪ 10‬של התקן ‪MPEG-‬‬
‫‪4‬של ‪ ISO‬וידוע גם בשם "קידוד וידאו מתקדם" – ‪AVC‬‬
‫‪ H.264/AVC‬מאופיין על ידי מספר תכונות חדשות המאפשרות לו לדחוס וידאו‬
‫ביעילות רבה יותר מאשר מקודדים אחרים‪.‬‬
‫ביצוע "פיצוי תנועה על סמך בלוק בגודל משתנה" עם בלוקים בגדלים ‪16X16‬ועד‬
‫‪ 4X4‬המאפשר חלוקה מדויקת של אזורים נעים‪ .‬חלוקה רבה מדי לתת‪-‬בלוקים‬
‫עלולה להוביל לשליחת מידע מיותר‪ ,‬שכן המקודד נדרש לציין מספר גדול יותר של‬
‫בלוקים‪ ,‬ולכן מתמקדים מקודדי ‪ H.264‬בבעיית הבחירה של החלוקה‬
‫האופטימאלית של בלוק ‪.16X16‬‬
‫‪14‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫לכול תחנת שידור מוקצה ערוץ שידור אחד‪.‬‬
‫ניתן לחלק את הערוץ לתת‪-‬ערוצים ‪sub-channels‬‬

‫כל ערוץ יכול לשדר ‪19.39 Mbps‬של מידע דיגיטלי‪.‬‬
‫תחנת השידור יכולה לחלק תעבורה זו במספר אפשרויות‪ ,‬לדוגמה‪:‬‬
‫ערוץ אחד של ‪19.39 Mbps‬‬
‫ארבעה תת‪-‬ערוצים של ‪4.85 Mbps‬‬

‫ניתן לשדר תוכניות באיכות נמוכה כמו חדשות‪ ,‬אך לאחד את הערוצים לאיכות‬
‫גבוהה יותר עבור תוכנית טבע כלשהי‪.‬‬
‫נערכים ניסויים לשדר מידע דיגיטלי ב‪ .1- 2Mbps -‬מידע זה יכול לכלול דפי‬
‫אינטרנט או מידע דיגיטלי אחר‪.‬‬

‫‪15‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫הבסיס לתקני ‪ HDTV‬הוא של ‪. (Advanced Television Standards Committee) ATSC‬עבור‬
‫‪ HDTV‬קיימים שני פורמטים‪ P720 :‬ו‪.i1080 -‬‬
‫מדובר בתקנים אמריקאים אשר משודרים ב‪ 60Hz -‬ואשר שניהם רחבי מסך (כלומר ביחס מסך‬
‫‪.)16:9‬‬
‫‪ P720‬הוא תקן פרוגרסיבי (כלומר‪ ,‬משודרות שורות ברצף) אשר כולל ‪ 720‬שורות של ‪1280‬‬
‫פיקסלים בכל שורה‪.‬‬
‫‪ i1080‬הוא תקן ‪( INTERLACED‬כלומר‪ ,‬משדר את כל השורות הזוגיות ואחריהן את השורות האי‬
‫זוגיות וחוזר חלילה) אשר כולל ‪ 1080‬שורות של ‪ 1920‬פיקסלים בכל אחת‪.‬‬
‫התקנים הללו יועדו לשוק האמריקאי‪ ,‬ולכן הוגדרו ב‪ 60Hz-‬בלבד‪ .‬לאחר מספר שנים‪ ,‬אירופה‬
‫התעוררה והגדירה גם לעצמה כמה תקנים‪:‬‬
‫‪ P576 - PAL PROGRESSIVE‬אשר משודר במסך רחב או רגיל (‪)4:3‬‬
‫‪ - P50720‬תקן זהה לתקן האמריקאי פרט לכך שהוא משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪( i501080‬לעתים מכונה גם ‪ - )i251080‬גם הוא תקן זהה לאמריקאי אך משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪16‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫‪HD READY‬‬
‫לגבי רזולוציה‪ ,‬המסך חייב לתמוך בלפחות ‪ 720‬שורות עבור מצב ‪.16:9‬‬
‫התנאים‪:‬‬
‫‪ .1‬כל סוג מסך או אלמנט תצוגה אשר יש לו ‪ 720‬שורות פיזיות (דיסקרטיות) במצב יחס רחב‪.‬‬
‫‪ .2‬על המסך לתמוך בכניסות ‪ HDTV‬דרך הכניסות הבאות‪:‬‬
‫‪ YPBPR‬אנלוגי‬
‫‪ DVI‬או ‪HDMI‬‬
‫‪ .3‬בכל הכניסות הללו‪ ,‬המסך חייב לתמוך בתקנים הבאים‪:‬‬
‫‪ 1280‬על ‪ 720‬פרוגרסיבי ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ 1920‬על ‪ 1080‬שזור ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ .4‬על חיבורי ה‪ DVI-‬וה‪ HDMI-‬לתמוך בהצפנת ‪.HDCP‬‬
‫‪17‬‬

18

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫הגדרה‪ :‬שני גלים נושאים‪ ,‬באותו התדר נמצאים ב‪ 90 -‬מעלות האחד ביחס לשני‬
‫(ניצבים)‪ .‬ניתן לראות זאת כשווה ערך‪ ,‬לגל נושא יחיד המאופנן מופע ואמפליטודה‪.‬‬

‫תמונת ווקטור‪-‬סקופ של אפנון‬
‫מידע הצבע במשדרי טלוויזיה‬

‫‪19‬‬

‫ אפנון ניצב‬QAM - Quadrature Amplitude Modulation
‫ כל סימבול‬16QAM -‫דוגמה ל‬
‫ ביטים‬4 ‫מיצג‬
I - In phase

Q – Quadrature

‫בתקשורת ספרתית נהוג לעבוד‬
QAM16 64 128 256 -‫ב‬

20

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫דוגמאות ל – ‪ 8QAM‬במבנה מעגלי ומלבני‬
‫הבחירה למבנה הרצוי נקבע על ידי השיקולים‪:‬‬
‫‪ .1‬ההספק הממוצע המשודר‬
‫‪ .2‬מורכבות מעגלי השידור והקליטה‬
‫‪ .3‬חסינות לרעש‬
‫‪BER (Bit Error Rate) .4‬‬
‫‪ .5‬התאבכות בין גלי הנושא השונים‪.‬‬

‫‪21‬‬

22

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫)‪ Orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM‬זהה עקרונית ל‪-‬‬
‫)‪ Coded OFDM (COFDM‬ול‪.Discrete multi-tone modulation (DMT) -‬‬
‫בכל המקרים מדובר על ריבוב בחלוקת תדר ‪frequency-division multiplexing‬‬
‫)‪ .(FDM‬מספר רב של תדרי תת נושא ניצבים‪ ,‬הקרובים זה לזה‪ ,‬נושאים את‬
‫המידע‪ .‬המידע מחולק למספר ערוצים מקבילים‪ ,‬כאשר כל ערוץ מאופנן על תדר‬
‫תת‪-‬נושא אחר‪.‬‬
‫האפנון יכול להיות כל אפנון שכיח כמו ‪ QAM‬או ‪ .PSK‬המידע המאופנן נשלח‬
‫בקצב נמוך אך בגלל המספר הרב של התתי‪-‬נושא זה שווה ערך לשידור‬
‫קונבנציונלי של אפנון נושא אחד באותו רוחב פס ובמהירות העברת מידע גבוהה‪.‬‬

‫‪23‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫מרווח ביטחון (שומר מרווח) ‪Guard interval‬‬
‫מטרת מרווח הביטחון הוא לשפר את חסינות ההשהיה בהתפשטות הגלים‪ ,‬הדהוד והחזרים‬
‫מגופים שונים כמו הר או בית‪ .‬נתונים ספרתיים מאוד רגישים לתופעות אלו ‪.‬‬
‫ב‪ COFDM -‬בתחילת כל סימבול קיים "מרווח ביטחון"‪ .‬כל עוד ה"הד" נופל בתחום מרווח זה‪.‬‬
‫הוא לא יהיה מושפע ביכולת המקלט לפענח את המידע הרצוי משום שהמידע יופיע אחרי זמן‬
‫"מרווח הביטחון"‬
‫ככול שמרווח הביטחון יהיה גדול יותר ניתן יהיה לטפל במרחק הדהוד גדול יותר‪ .‬אבל הגדלת‬
‫המרווח מוריד את נצילות ערוץ השידור‪ .‬לדוגמה בשידור ‪ DVB-T‬ארבע מרווחי ביטחון‬
‫שימושיים (ניתנים כשבר מזמן המחזור של הסימבול) ‪1/32 ; 1/16 ; 1/8 ; 1/4‬‬
‫‪ 1/32‬נותן הגנה מזערית אבל העברת מידע מהירה ביותר‪ 1/4 .‬מאפשר הגנה טובה ביותר‬
‫אבל נצילות ערוץ שידור נמוכה‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫דוגמה‪:‬‬
‫אם נשדר מיליון סימבולים לשנייה על ערוץ תקשורת באפנון של נושא בודד אזי זמן שידור‬
‫סימבול יהיה מיקרו‪-‬שנייה‪ .‬במצב זה נצטרך להתמודד עם סנכרון בתדר גבוה ועם התאבכויות‬
‫ממסלולים שונים )‪.(multipath interference‬‬
‫אם אותם מיליון סימבולים לשנייה יחולקו לאלף תת‪-‬ערוצים אז זמן המחזור של כל סימבול יכול‬
‫להיות ארוך פי ‪ 1000‬ז"א מילישנייה אחת (במקום מיקרו‪-‬שנייה)‪ .‬אם נוסיף "מרווח ביטחון"‬
‫בערך של ‪ 1/8‬סימבול אשר יוכנס בתחילת שידור של כל סימבול‪ ,‬אזי נוכל להתגבר על בעיית‬
‫ההתאבכות‪ .‬זמן "מרווח הביטחון" יהיה ‪ 125‬מיקרו‪-‬שניות שמייצג הפרש מרבי של ‪37.5‬‬
‫קילומטר בין אות ישיר לאות מוחזר כהד מגוף כלשהו‪.‬‬

‫‪25‬‬

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Example of applications
Cable
ADSL and VDSL broadband access via POTS copper wiring.
Power line communication (PLC).
Multimedia over Coax Alliance (MoCA) home networking.
ITU-T G.hn, a standard which provides high-speed local area networking over existing home wiring (power lines,
phone lines and coaxial cables)
Wireless
The wireless LAN radio interfaces IEEE 802.11a, g, n and HIPERLAN/2.
The digital radio systems DAB/EUREKA 147, DAB+, Digital Radio Mondiale, HD Radio, T-DMB and ISDBTSB.
The terrestrial digital TV system DVB-T.
The terrestrial mobile TV systems DVB-H, T-DMB, ISDB-T and MediaFLO forward link.
The cellular communication systems Flash-OFDM
The mobile broadband 3GPP Long Term Evolution air interface named High Speed OFDM Packet Access
(HSOPA)
The Wireless MAN / Fixed broadband wireless access (BWA) standard IEEE 802.16 (or WiMAX).
The Mobile Broadband Wireless Access (MBWA) standards IEEE 802.20, IEEE 802.16e (Mobile WiMAX) and
WiBro.
The wireless Personal Area Network (PAN) Ultra wideband (UWB) IEEE 802.15.3a implementation suggested by
WiMedia Alliance.
26

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Transmitter
An OFDM carrier signal is the sum of a number of orthogonal sub-carriers, with baseband data on each sub-carrier
being independently modulated commonly using some type of quadrature amplitude modulation (QAM) or phaseshift keying (PSK). This composite baseband signal is typically used to modulate a main RF carrier.

s[n] is a serial stream of binary digits. By inverse multiplexing, these are first demultiplexed into N parallel
streams, and each one mapped to a (possibly complex) symbol stream using some modulation constellation
(QAM, PSK, etc.). Note that the constellations may be different, so some streams may carry a higher bit-rate than
others.
An inverse FFT is computed on each set of symbols, giving a set of complex time-domain samples. These
samples are then quadrature-mixed to passband in the standard way. The real and imaginary components are first
converted to the analogue domain using digital-to-analogue converters (DACs); the analogue signals are then
used to modulate cosine and sine waves at the carrier frequency, fc, respectively. These signals are then summed
to give the transmission signal, s(t).
27

28

‫)‪DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial‬‬
‫‪ DVB-T‬הינו תקן שתוקן על ידי איגוד ‪ DVB‬לשידורי טלוויזיה‬
‫קרקעיים‪ .‬השידורים הראשוניים נערכו בבריטניה בשנת ‪.1997‬‬
‫המערכת משדרת אות ספרתי מכווץ של שמע‪ ,‬וידאו ונתונים‬
‫נוספים בשיטת ‪ MPEG‬ובשימוש באפנון ‪.COFDM‬‬
‫תכונות בסיסיות‪:‬‬
‫‪ .1‬שלש אפשרויות לאפנון )‪(QPSK, 16QAM, 64QAM‬‬
‫‪ FEC (forward error correction) .2‬חמש אפשרויות לתיקון שגיאות המבוססות על קידוד‬
‫קונבולוציה וקידוד רייד סולומון ביחסים של ‪ 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8‬בהתאם לדרישות‬
‫המערכת‪.‬‬
‫‪ .3‬ארבע אפשרויות למרווחי ביטחון ‪.1/4 1/8 1/16 1/32‬‬
‫‪ .4‬רוחב פס של ערוץ שידור ‪ 7 ,6‬או ‪8MHz‬‬
‫‪ .5‬תדר תמונות ‪ 50‬או ‪ 60‬הרץ‪.‬‬

‫‪29‬‬

DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial)

30

31

32

:‫הסבר‬
Video – SD – MPEG – 4 PART 10 H.264
SD-Standard Definition

Audio .HE .AAC + V2 & Dolby Pulse
HE-High Efficincy
AAC-Advanced Audio Coding ‫סוג של קודק‬
Pulse -- Plus

MPEG 2 – TS
TS – Transport Stream

‫ מבוסס על‬Dolby Digital Plus
‫ שמאפשר‬AC-3 ‫מערכת קודקים של‬
‫ ותומך‬6.144 Mbit/s ‫שידור בקצב עד‬
‫ הוא אינו‬.13.1 ‫במספר ערוצים עד‬
.AC-3 ‫תואם אחורנית עם‬
‫ הוא פורמט לשידור תקן‬MPEG-2TS
‫) אשר מרובב עם‬4 ‫או‬1,2( MPEG
‫ שימושי כמידע זורם‬.‫מידע נוסף‬
‫ רשתות כולל‬,‫בטלוויזיה ספרתית‬
.‫אינטרנט‬

Three (3) SFN Network ‫סוג של טופולוגית המשדרים‬
SFN - Single Frequency Networks
33

34

:‫הסבר‬
EIT – based EPG & 7 day EPG
EIT – Event Information Table
EPG – Electronic Program Guide
HDMI – 1.3 output
HDMI - High-Definition Multimedia Interface

S/PDIF - Sony/Philips Digital Interconnect Format (more commonly

known as Sony Philips Digital InterFace)
‫ דרך מוליך אופטי או כבל‬,‫ מגדיר את השכבה הפיזית של חיבור מידע שמע בין התקנים שונים‬S/PDIF
.‫ עם שינויים קלים ודרישות זולות יותר מבחינת החומרה‬AES/EBU ‫ תקן זה מבוסס על תקן‬.‫קואקסילי‬
35

‫הסבר‪:‬‬
‫‪S/PDIF - more commonly known as Sony Philips Digital InterFace‬‬

‫‪BMC-biphase mark code‬‬

‫בתקן זה נעשה שימוש בקוד דו‪-‬מופעי )‪ (biphase‬המקודד מידע זורם בינארי‪ .‬כל ביט של‬
‫המידע הראשוני מייצג שתי רמות אשר יחד מייצגות ביט בודד‪ .‬כל כל רמה לוגית "‪ "1‬במבוא‬
‫מיוצגת על ידי שני ביטים שונים ‪ 10‬או ‪ .01‬כניסה לוגית ‪ 0‬מיוצגת על ידי שני ביטים זהים ‪00‬‬
‫או ‪ 11‬במוצא‪.‬‬
‫‪36‬‬

37

38

‫דוגמה – ממיר ‪APEX‬‬
‫תכונות‪:‬‬
‫• תומך ‪EPG‬‬
‫• רשימת ערוצים ועריכת תוכניות‬
‫• בקרת הורים‬
‫• טיימר לתחילת תוכנית‬
‫• בחירת שפת הכתוביות‬
‫• השהיית תיאום שפתיים (במילישניות)‬
‫• הגדרת מדיית ה‪(MP3, JPEG….) USB -‬‬
‫• קביעת זמני הקלטה על מדיית ה‪USB -‬‬
‫• ועוד‪.....‬‬

‫‪39‬‬

APEX ‫ממיר‬

40

APEX ‫ממיר‬

41

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪42‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪43‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪44‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪45‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪46‬‬

:‫הסבר‬
BER – Bit Error Rate
PV BER – Post VITARBI Bit Error Rate
NM – Noise Margin
MER – Modulation Error Rate
CSI – Channel Status Information
Cell – identify code of the transmitting operator
CFO – carrier Frequency offset
PWR index – signal level status
RU – Read Solomon Uncorrect, uncorrected errors.

47

‫סופ ללא פ סופית כי אין סוף ללימוד ולחומר‬

‫‪48‬‬

OFDM
)‫ שימוש בערוצי שידור אורתוגונליים שונים (בתדרי גל נושא‬
.‫להעברת המידע‬
LPF
cos( 2  f 1 t )

LPF
cos( 2  f 2 t )

cos( 2  f 2 t )

MULTIPLEX

DEMULTIPLEX

data

cos( 2  f 1 t )

data

LPF
cos( 2  f N t )

cos( 2  f N t )
49

‫תדרים אורתוגונליים‬
‫‪ ‬המשדר מקבל את המידע לשידור ומחלק את ערוץ השידור למספר‬
‫תדרים בלתי תלויים‪.‬‬

‫‪50‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪2‬‬

‫‪51‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪3‬‬
‫‪ ‬כך לא ניתן לחסום את כל המידע שעובר ממשתמש אחד לשני‬

‫‪52‬‬

‫שידור וידאו כף יד דיגיטאלי והתמודדות‬
‫מול בעיות ייחודיות – בשתי השיטות‬
‫‪ DVB-T ‬שידור וידאו למטרות נייחות‬
‫‪ DVB-H ‬שידור וידאו למטרות ניידות (כף יד)‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬

‫‪53‬‬

‫יש צורך לחסוך באנרגיה‬
‫סנכרון מעבר בין תחנות שידור‬
‫שימוש בדחיסה חזקה ‪ H264‬ולא ב ‪mpeg- 2‬‬
‫אפקט דופלר‬

Multi Path ‫בעיית‬
P at h 2

B uilding
D i r ect P at h

P at h 3

M ob i l e
R ecep t i on

B ase St at i on

54

Guard Interval Tg -"‫"שמירת מרחק‬
Tg

OFDM symbol(1/f0)

Tg
Copy signal
 By adding the Guard Interval (GI) Period, Inter symbol

interference (ISI) can be avoided, while keeping orthogonality

Tg OFDM symbol (1/f0)
Direct
Delayed
Sampling Period
55

‫השהיה ותזוזת תדר ב ‪. OFDM‬ו‪CDMA -‬‬
‫‪OFDM ‬‬
‫‪ ‬בעיית ‪ Multi-path‬נפתרת ע"י ‪GI‬‬
‫‪ ‬רגיש לשינויי תדרים שמירה על הפרדת תדרים‬
‫‪CDMA ‬‬
‫‪ ‬כמעט ואין השפעה על הקודים ב ‪Multi-path‬‬
‫‪ ‬אפקט דופלר לא משפיע מאחר ואין לו תלות בתדר‬

‫‪56‬‬

‫מיזוג שיטות הקידוד‬
‫‪ ‬ניתן לשלב בין שתי השיטות וכך כל תדר בקידוד ה ‪OFDM‬‬
‫יוכפל בקוד ה‪CDMA-‬‬
‫‪Multi-carrier code division multiple access (MC- ‬‬
‫)‪CDMA‬‬

‫‪57‬‬

‫סיכום‬
‫‪ ‬הוצגו שיטות קידוד שונות לשידור‪ CDMA :‬ו‪OFDM‬‬
‫‪ ‬לכל שיטה יש את הייחודיות שלה אך ניתן עדיין לשלבם ביחד‬
‫במספר אפליקציות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמד יישום של השיטות לצורך העברת וידאו דיגיטלי למערכות‬
‫ניידות בשתי השיטות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמדה החסינות של שתי השיטות לתופעות ה ‪,Multi Path‬‬
‫ואפקט דופלר‬

References 1
Faria, G.; Henriksson, J.A.; Stare, E.; Talmola, P., "DVB-H:
Digital Broadcast Services to Handheld Devices,"
Proceedings of the IEEE , vol.94, no.1, pp.194-209, Jan.
2006
2. Fire Tom Wada Professor, Information Engineering, Univ.
of the Ryukyus Chief Scientist at Magna Design Net, Inc
[email protected] http://www.ie.uryukyu.ac.jp/~wada/
1.

3. “Ofdm and cdma” Dr.S.Srikanth AU-KBC Research

Centre Anna University Chennai
59

References 2
4. http://en.wikipedia.org/wiki/Code_division_multipl

e_access
5. http://en.wikipedia.org/wiki/OFDM


Slide 52

‫שדורי טלוויזיה‬
‫ספרתיים קרקעיים‬

‫אינגר משה ‪4Z1PF‬‬
‫‪2009‬‬
‫ספטמבר‬
‫‪1‬‬

‫שדורי טלוויזיה ספרתיים קרקעיים – למה?‬
‫‪ ‬יציבות באיכות התמונה‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של הספקטרום יחסית לשידור האנלוגי (פי ‪ 4‬עד ‪)6‬‬
‫‪ ‬זול יותר יחסית לשידורי כבלים‪ ,‬שידורים אנלוגיים ושידורי לווינים‪.‬‬
‫‪ ‬פשוט וזול (ממיר ספרתי ואנטנה קטנה) לעומת קליטה מלווין‪.‬‬
‫‪ ‬יישומים חדשים אפשריים בשידורים הדיגיטלים בלבד‪:‬‬
‫‪ ‬אינטראקטיביות‬
‫‪HDTV ‬‬
‫‪ ‬טלוויזיה ניידת‬
‫‪ ‬לוח שידורים אלקטרוני‬

‫‪2‬‬

‫רשתות של תדר בודד‬
‫‪ ‬שידורי טלוויזיה ספרתיים עושים שימוש בשיטת ‪ COFDM‬שמאפשרת עבודה של רשת‬
‫משדרים על תדר בודד‪.‬‬
‫‪ ‬תדר בודד עבור כל המשדרים שמאפשרים כיסוי שטח גדול‪.‬‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של תדרי שידור – שימוש בתדרים חוזרים‬
‫‪ ‬מאפשר טופולוגיות רשת טובות יותר יחסית לשידור אנלוגי‪.‬‬
‫‪‬דרישות מ‪(Single Frequency Networks) SFN-‬‬
‫‪‬כל משדר חייב לשדר‬
‫‪‬על אותו התדר‬
‫‪‬באותו הזמן‬
‫‪‬באותו קצב שידור‬
‫‪ ‬כל המשדרים חייבים להיות מסונכרנים בתדר ובזמן (‪)GPS‬‬
‫‪ ‬בחירת זמן מרווח הביטחון יקבע את המרחק המרבי שבין שני משדרים‪.‬‬

‫‪3‬‬

‫מושגים‬
‫‪ ‬אות אנלוגי‬
‫‪ ‬אות ספרתי (דיגיטלי)‬
‫‪ ‬ביט ‪bite‬‬
‫‪ ‬בית ‪Byte‬‬
‫‪ ‬אות ספרתי מרובה רמות‬

‫‪4‬‬

Asynchronous Digital Subscriber Line

5

‫מה זה ‪? ADSL‬‬

‫( ‪.)Asynchronous Digital Subscriber Line‬‬

‫טכנולוגיית ‪ ADSL‬משתמשת ברוחב פס של ‪ 1.1MHz‬המחולק לשלושה נתחים באמצעות‬
‫מסננים‪ .‬הנתח האחד מ‪ 0KHz -‬עד ‪ ,4KHz‬משמש את ערוץ הטלפוניה‪ .‬הנתח השני מ‪-‬‬
‫‪ 20KHz‬עד ‪ 160KHz‬משמש עבור ה‪ upstream-‬והנתח הגדול ביותר –‪ 240 KHz‬עד‬
‫‪ ,1.1MHz‬משמש עבור ה‪.downstream -‬‬

‫‪6‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫על מנת לקבל ניחות מזערי ודיוק מרבי‪ ,‬ממוצע המתח על הקו צריך לשאוף לאפס וכך ניתן להשיג‬
‫את הקצב הנדרש‪ .‬כדי לעמוד בדרישות אלה‪ ,‬משתמשים בשיטת קידוד‬
‫‪ .)Quadrature Amplitude Modulation) QAM‬שיטה המקודדת קבוצות של שלוש סיביות‬
‫ומייצגת אותם בגל סינוס ברמת מתח ובתזוזת מופע‪.‬‬

‫‪7‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫האפנון השימושי הוא מסוג "ריבוי תדרים" ‪(Discrete Multiton) DMT‬‬
‫הערוץ היורד )‪ (downstream‬מחולק ל‪ 256 -‬תדרי נושא )‪ (tones‬כל אחד‬
‫ברוחב פס של ‪4KHz‬‬
‫הערוץ העולה )‪ (upstream‬מחולק ל‪ 32 -‬תת נושאים‪.‬‬
‫נושא ‪ 64‬מאופנן מידע קבוע המשמש לבקרת הרזולוציה של זמן הדגימה‬
‫במקלט‪.‬‬

‫‪8‬‬

9

Standard vs. High-definition
Standard vs. Highdefinition
Wondering what the difference
is between standard and high
definition? Standard definition
(SD) uses 625 lines of pixels
from top to bottom. High
definition (HD) uses up to 1125
lines. Not all of these lines are
visible on the screen, but
they're included as part of the
signal .

10

‫‪Standard vs. High-definition‬‬
‫)‪HDTV )high-definition television‬‬
‫)‪DTV )digital television‬‬

‫‪ DTV‬משודר בתחום ה‪ UHF -‬ברוחב פס של ‪ 8MHz‬כמו שידורי הטלוויזיה‬
‫האנלוגיים‪.‬‬
‫יתרונות ‪DTV‬‬
‫• תומך ברזולוציה גבוהה יותר‪.‬‬

‫• ניתן לשדר את התמונה בסריקה שלובה ‪ interlaced‬או סריקה מלאה‬
‫‪.progressive‬‬
‫• תחנת השידור יכולה לשדר על אותו ספקטרום מספר תוכניות שונות בו‪-‬‬
‫זמנית‪.‬‬
‫• ניתן להוסיף לשידור חומר אינטראקטיבי ו‪/‬או חומר אחר‪ ,‬כמו מידע‬
‫מהאינטרנט‪.‬‬
‫• תומך בשידורי ‪.HDTV‬‬
‫‪11‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫• קיימים ‪ 18‬תקנים לשידורי טלוויזיה דיגיטאלית‪.‬‬
‫• יחס ממדים ‪ 4:3‬באנלוגי‪ 16:9 ,‬בדיגיטלי‪.‬‬
‫• הרזולוציה הנמוכה ביותר היא כמו הרזולוציה של הטלוויזיה האנלוגית‬
‫‪ 576X720‬פיקסלים‪.‬‬
‫• הרזולוציה המרבית היא של ‪ 1080X1920 HDTV‬פיקסלים‪.‬‬
‫• מספר תמונות משודרות בשנייה מוגדרות על ידי האותיות "‪ "i‬עבור ‪interlaced‬‬
‫ו ‪ "p" -‬עבור ‪progressive‬‬

‫• ב – ‪ DTV‬מספר התמונות משתנה בין ‪ 60P‬ל‪20P -‬‬

‫‪12‬‬

‫‪HDTV‬‬

‫תקן ‪ "1080i" HDTV‬אומר שהרזולוציה היא ‪ 1080X1920‬פיקסלים‪ ,‬סריקה‬
‫שלובה‪ 60 ,‬תמונות בשנייה‪.‬‬
‫הערה‪ :‬הטבלה מתאימה לתקן האמריקאי‬
‫‪13‬‬

‫‪.‬‬

‫תקנים‬
‫‪MPEG-2‬‬
‫‪ DTV‬מקודד את המידע ב – ‪ .MPEG-2‬מקודד שימושי ברוב מכשירי ה‪.DVD -‬‬
‫מקודד זה מקטין את נפח המידע ביחס של ‪ .55:1‬הוא מעלים חלק גדול מהמידע‬
‫שעין האדם לא יכולה להבחין‪.‬‬
‫בתקן זה משדרים את השוני בין תמונה לתמונה בבלוקים של ‪ 16X16‬פיקסלים‪.‬‬
‫‪.‬‬
‫‪H.264 / MPEG-4‬‬
‫‪ H.264‬הוא תקן מתקדם לדחיסת וידאו‪ .‬התקן זהה לחלק ‪ 10‬של התקן ‪MPEG-‬‬
‫‪4‬של ‪ ISO‬וידוע גם בשם "קידוד וידאו מתקדם" – ‪AVC‬‬
‫‪ H.264/AVC‬מאופיין על ידי מספר תכונות חדשות המאפשרות לו לדחוס וידאו‬
‫ביעילות רבה יותר מאשר מקודדים אחרים‪.‬‬
‫ביצוע "פיצוי תנועה על סמך בלוק בגודל משתנה" עם בלוקים בגדלים ‪16X16‬ועד‬
‫‪ 4X4‬המאפשר חלוקה מדויקת של אזורים נעים‪ .‬חלוקה רבה מדי לתת‪-‬בלוקים‬
‫עלולה להוביל לשליחת מידע מיותר‪ ,‬שכן המקודד נדרש לציין מספר גדול יותר של‬
‫בלוקים‪ ,‬ולכן מתמקדים מקודדי ‪ H.264‬בבעיית הבחירה של החלוקה‬
‫האופטימאלית של בלוק ‪.16X16‬‬
‫‪14‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫לכול תחנת שידור מוקצה ערוץ שידור אחד‪.‬‬
‫ניתן לחלק את הערוץ לתת‪-‬ערוצים ‪sub-channels‬‬

‫כל ערוץ יכול לשדר ‪19.39 Mbps‬של מידע דיגיטלי‪.‬‬
‫תחנת השידור יכולה לחלק תעבורה זו במספר אפשרויות‪ ,‬לדוגמה‪:‬‬
‫ערוץ אחד של ‪19.39 Mbps‬‬
‫ארבעה תת‪-‬ערוצים של ‪4.85 Mbps‬‬

‫ניתן לשדר תוכניות באיכות נמוכה כמו חדשות‪ ,‬אך לאחד את הערוצים לאיכות‬
‫גבוהה יותר עבור תוכנית טבע כלשהי‪.‬‬
‫נערכים ניסויים לשדר מידע דיגיטלי ב‪ .1- 2Mbps -‬מידע זה יכול לכלול דפי‬
‫אינטרנט או מידע דיגיטלי אחר‪.‬‬

‫‪15‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫הבסיס לתקני ‪ HDTV‬הוא של ‪. (Advanced Television Standards Committee) ATSC‬עבור‬
‫‪ HDTV‬קיימים שני פורמטים‪ P720 :‬ו‪.i1080 -‬‬
‫מדובר בתקנים אמריקאים אשר משודרים ב‪ 60Hz -‬ואשר שניהם רחבי מסך (כלומר ביחס מסך‬
‫‪.)16:9‬‬
‫‪ P720‬הוא תקן פרוגרסיבי (כלומר‪ ,‬משודרות שורות ברצף) אשר כולל ‪ 720‬שורות של ‪1280‬‬
‫פיקסלים בכל שורה‪.‬‬
‫‪ i1080‬הוא תקן ‪( INTERLACED‬כלומר‪ ,‬משדר את כל השורות הזוגיות ואחריהן את השורות האי‬
‫זוגיות וחוזר חלילה) אשר כולל ‪ 1080‬שורות של ‪ 1920‬פיקסלים בכל אחת‪.‬‬
‫התקנים הללו יועדו לשוק האמריקאי‪ ,‬ולכן הוגדרו ב‪ 60Hz-‬בלבד‪ .‬לאחר מספר שנים‪ ,‬אירופה‬
‫התעוררה והגדירה גם לעצמה כמה תקנים‪:‬‬
‫‪ P576 - PAL PROGRESSIVE‬אשר משודר במסך רחב או רגיל (‪)4:3‬‬
‫‪ - P50720‬תקן זהה לתקן האמריקאי פרט לכך שהוא משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪( i501080‬לעתים מכונה גם ‪ - )i251080‬גם הוא תקן זהה לאמריקאי אך משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪16‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫‪HD READY‬‬
‫לגבי רזולוציה‪ ,‬המסך חייב לתמוך בלפחות ‪ 720‬שורות עבור מצב ‪.16:9‬‬
‫התנאים‪:‬‬
‫‪ .1‬כל סוג מסך או אלמנט תצוגה אשר יש לו ‪ 720‬שורות פיזיות (דיסקרטיות) במצב יחס רחב‪.‬‬
‫‪ .2‬על המסך לתמוך בכניסות ‪ HDTV‬דרך הכניסות הבאות‪:‬‬
‫‪ YPBPR‬אנלוגי‬
‫‪ DVI‬או ‪HDMI‬‬
‫‪ .3‬בכל הכניסות הללו‪ ,‬המסך חייב לתמוך בתקנים הבאים‪:‬‬
‫‪ 1280‬על ‪ 720‬פרוגרסיבי ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ 1920‬על ‪ 1080‬שזור ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ .4‬על חיבורי ה‪ DVI-‬וה‪ HDMI-‬לתמוך בהצפנת ‪.HDCP‬‬
‫‪17‬‬

18

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫הגדרה‪ :‬שני גלים נושאים‪ ,‬באותו התדר נמצאים ב‪ 90 -‬מעלות האחד ביחס לשני‬
‫(ניצבים)‪ .‬ניתן לראות זאת כשווה ערך‪ ,‬לגל נושא יחיד המאופנן מופע ואמפליטודה‪.‬‬

‫תמונת ווקטור‪-‬סקופ של אפנון‬
‫מידע הצבע במשדרי טלוויזיה‬

‫‪19‬‬

‫ אפנון ניצב‬QAM - Quadrature Amplitude Modulation
‫ כל סימבול‬16QAM -‫דוגמה ל‬
‫ ביטים‬4 ‫מיצג‬
I - In phase

Q – Quadrature

‫בתקשורת ספרתית נהוג לעבוד‬
QAM16 64 128 256 -‫ב‬

20

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫דוגמאות ל – ‪ 8QAM‬במבנה מעגלי ומלבני‬
‫הבחירה למבנה הרצוי נקבע על ידי השיקולים‪:‬‬
‫‪ .1‬ההספק הממוצע המשודר‬
‫‪ .2‬מורכבות מעגלי השידור והקליטה‬
‫‪ .3‬חסינות לרעש‬
‫‪BER (Bit Error Rate) .4‬‬
‫‪ .5‬התאבכות בין גלי הנושא השונים‪.‬‬

‫‪21‬‬

22

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫)‪ Orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM‬זהה עקרונית ל‪-‬‬
‫)‪ Coded OFDM (COFDM‬ול‪.Discrete multi-tone modulation (DMT) -‬‬
‫בכל המקרים מדובר על ריבוב בחלוקת תדר ‪frequency-division multiplexing‬‬
‫)‪ .(FDM‬מספר רב של תדרי תת נושא ניצבים‪ ,‬הקרובים זה לזה‪ ,‬נושאים את‬
‫המידע‪ .‬המידע מחולק למספר ערוצים מקבילים‪ ,‬כאשר כל ערוץ מאופנן על תדר‬
‫תת‪-‬נושא אחר‪.‬‬
‫האפנון יכול להיות כל אפנון שכיח כמו ‪ QAM‬או ‪ .PSK‬המידע המאופנן נשלח‬
‫בקצב נמוך אך בגלל המספר הרב של התתי‪-‬נושא זה שווה ערך לשידור‬
‫קונבנציונלי של אפנון נושא אחד באותו רוחב פס ובמהירות העברת מידע גבוהה‪.‬‬

‫‪23‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫מרווח ביטחון (שומר מרווח) ‪Guard interval‬‬
‫מטרת מרווח הביטחון הוא לשפר את חסינות ההשהיה בהתפשטות הגלים‪ ,‬הדהוד והחזרים‬
‫מגופים שונים כמו הר או בית‪ .‬נתונים ספרתיים מאוד רגישים לתופעות אלו ‪.‬‬
‫ב‪ COFDM -‬בתחילת כל סימבול קיים "מרווח ביטחון"‪ .‬כל עוד ה"הד" נופל בתחום מרווח זה‪.‬‬
‫הוא לא יהיה מושפע ביכולת המקלט לפענח את המידע הרצוי משום שהמידע יופיע אחרי זמן‬
‫"מרווח הביטחון"‬
‫ככול שמרווח הביטחון יהיה גדול יותר ניתן יהיה לטפל במרחק הדהוד גדול יותר‪ .‬אבל הגדלת‬
‫המרווח מוריד את נצילות ערוץ השידור‪ .‬לדוגמה בשידור ‪ DVB-T‬ארבע מרווחי ביטחון‬
‫שימושיים (ניתנים כשבר מזמן המחזור של הסימבול) ‪1/32 ; 1/16 ; 1/8 ; 1/4‬‬
‫‪ 1/32‬נותן הגנה מזערית אבל העברת מידע מהירה ביותר‪ 1/4 .‬מאפשר הגנה טובה ביותר‬
‫אבל נצילות ערוץ שידור נמוכה‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫דוגמה‪:‬‬
‫אם נשדר מיליון סימבולים לשנייה על ערוץ תקשורת באפנון של נושא בודד אזי זמן שידור‬
‫סימבול יהיה מיקרו‪-‬שנייה‪ .‬במצב זה נצטרך להתמודד עם סנכרון בתדר גבוה ועם התאבכויות‬
‫ממסלולים שונים )‪.(multipath interference‬‬
‫אם אותם מיליון סימבולים לשנייה יחולקו לאלף תת‪-‬ערוצים אז זמן המחזור של כל סימבול יכול‬
‫להיות ארוך פי ‪ 1000‬ז"א מילישנייה אחת (במקום מיקרו‪-‬שנייה)‪ .‬אם נוסיף "מרווח ביטחון"‬
‫בערך של ‪ 1/8‬סימבול אשר יוכנס בתחילת שידור של כל סימבול‪ ,‬אזי נוכל להתגבר על בעיית‬
‫ההתאבכות‪ .‬זמן "מרווח הביטחון" יהיה ‪ 125‬מיקרו‪-‬שניות שמייצג הפרש מרבי של ‪37.5‬‬
‫קילומטר בין אות ישיר לאות מוחזר כהד מגוף כלשהו‪.‬‬

‫‪25‬‬

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Example of applications
Cable
ADSL and VDSL broadband access via POTS copper wiring.
Power line communication (PLC).
Multimedia over Coax Alliance (MoCA) home networking.
ITU-T G.hn, a standard which provides high-speed local area networking over existing home wiring (power lines,
phone lines and coaxial cables)
Wireless
The wireless LAN radio interfaces IEEE 802.11a, g, n and HIPERLAN/2.
The digital radio systems DAB/EUREKA 147, DAB+, Digital Radio Mondiale, HD Radio, T-DMB and ISDBTSB.
The terrestrial digital TV system DVB-T.
The terrestrial mobile TV systems DVB-H, T-DMB, ISDB-T and MediaFLO forward link.
The cellular communication systems Flash-OFDM
The mobile broadband 3GPP Long Term Evolution air interface named High Speed OFDM Packet Access
(HSOPA)
The Wireless MAN / Fixed broadband wireless access (BWA) standard IEEE 802.16 (or WiMAX).
The Mobile Broadband Wireless Access (MBWA) standards IEEE 802.20, IEEE 802.16e (Mobile WiMAX) and
WiBro.
The wireless Personal Area Network (PAN) Ultra wideband (UWB) IEEE 802.15.3a implementation suggested by
WiMedia Alliance.
26

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Transmitter
An OFDM carrier signal is the sum of a number of orthogonal sub-carriers, with baseband data on each sub-carrier
being independently modulated commonly using some type of quadrature amplitude modulation (QAM) or phaseshift keying (PSK). This composite baseband signal is typically used to modulate a main RF carrier.

s[n] is a serial stream of binary digits. By inverse multiplexing, these are first demultiplexed into N parallel
streams, and each one mapped to a (possibly complex) symbol stream using some modulation constellation
(QAM, PSK, etc.). Note that the constellations may be different, so some streams may carry a higher bit-rate than
others.
An inverse FFT is computed on each set of symbols, giving a set of complex time-domain samples. These
samples are then quadrature-mixed to passband in the standard way. The real and imaginary components are first
converted to the analogue domain using digital-to-analogue converters (DACs); the analogue signals are then
used to modulate cosine and sine waves at the carrier frequency, fc, respectively. These signals are then summed
to give the transmission signal, s(t).
27

28

‫)‪DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial‬‬
‫‪ DVB-T‬הינו תקן שתוקן על ידי איגוד ‪ DVB‬לשידורי טלוויזיה‬
‫קרקעיים‪ .‬השידורים הראשוניים נערכו בבריטניה בשנת ‪.1997‬‬
‫המערכת משדרת אות ספרתי מכווץ של שמע‪ ,‬וידאו ונתונים‬
‫נוספים בשיטת ‪ MPEG‬ובשימוש באפנון ‪.COFDM‬‬
‫תכונות בסיסיות‪:‬‬
‫‪ .1‬שלש אפשרויות לאפנון )‪(QPSK, 16QAM, 64QAM‬‬
‫‪ FEC (forward error correction) .2‬חמש אפשרויות לתיקון שגיאות המבוססות על קידוד‬
‫קונבולוציה וקידוד רייד סולומון ביחסים של ‪ 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8‬בהתאם לדרישות‬
‫המערכת‪.‬‬
‫‪ .3‬ארבע אפשרויות למרווחי ביטחון ‪.1/4 1/8 1/16 1/32‬‬
‫‪ .4‬רוחב פס של ערוץ שידור ‪ 7 ,6‬או ‪8MHz‬‬
‫‪ .5‬תדר תמונות ‪ 50‬או ‪ 60‬הרץ‪.‬‬

‫‪29‬‬

DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial)

30

31

32

:‫הסבר‬
Video – SD – MPEG – 4 PART 10 H.264
SD-Standard Definition

Audio .HE .AAC + V2 & Dolby Pulse
HE-High Efficincy
AAC-Advanced Audio Coding ‫סוג של קודק‬
Pulse -- Plus

MPEG 2 – TS
TS – Transport Stream

‫ מבוסס על‬Dolby Digital Plus
‫ שמאפשר‬AC-3 ‫מערכת קודקים של‬
‫ ותומך‬6.144 Mbit/s ‫שידור בקצב עד‬
‫ הוא אינו‬.13.1 ‫במספר ערוצים עד‬
.AC-3 ‫תואם אחורנית עם‬
‫ הוא פורמט לשידור תקן‬MPEG-2TS
‫) אשר מרובב עם‬4 ‫או‬1,2( MPEG
‫ שימושי כמידע זורם‬.‫מידע נוסף‬
‫ רשתות כולל‬,‫בטלוויזיה ספרתית‬
.‫אינטרנט‬

Three (3) SFN Network ‫סוג של טופולוגית המשדרים‬
SFN - Single Frequency Networks
33

34

:‫הסבר‬
EIT – based EPG & 7 day EPG
EIT – Event Information Table
EPG – Electronic Program Guide
HDMI – 1.3 output
HDMI - High-Definition Multimedia Interface

S/PDIF - Sony/Philips Digital Interconnect Format (more commonly

known as Sony Philips Digital InterFace)
‫ דרך מוליך אופטי או כבל‬,‫ מגדיר את השכבה הפיזית של חיבור מידע שמע בין התקנים שונים‬S/PDIF
.‫ עם שינויים קלים ודרישות זולות יותר מבחינת החומרה‬AES/EBU ‫ תקן זה מבוסס על תקן‬.‫קואקסילי‬
35

‫הסבר‪:‬‬
‫‪S/PDIF - more commonly known as Sony Philips Digital InterFace‬‬

‫‪BMC-biphase mark code‬‬

‫בתקן זה נעשה שימוש בקוד דו‪-‬מופעי )‪ (biphase‬המקודד מידע זורם בינארי‪ .‬כל ביט של‬
‫המידע הראשוני מייצג שתי רמות אשר יחד מייצגות ביט בודד‪ .‬כל כל רמה לוגית "‪ "1‬במבוא‬
‫מיוצגת על ידי שני ביטים שונים ‪ 10‬או ‪ .01‬כניסה לוגית ‪ 0‬מיוצגת על ידי שני ביטים זהים ‪00‬‬
‫או ‪ 11‬במוצא‪.‬‬
‫‪36‬‬

37

38

‫דוגמה – ממיר ‪APEX‬‬
‫תכונות‪:‬‬
‫• תומך ‪EPG‬‬
‫• רשימת ערוצים ועריכת תוכניות‬
‫• בקרת הורים‬
‫• טיימר לתחילת תוכנית‬
‫• בחירת שפת הכתוביות‬
‫• השהיית תיאום שפתיים (במילישניות)‬
‫• הגדרת מדיית ה‪(MP3, JPEG….) USB -‬‬
‫• קביעת זמני הקלטה על מדיית ה‪USB -‬‬
‫• ועוד‪.....‬‬

‫‪39‬‬

APEX ‫ממיר‬

40

APEX ‫ממיר‬

41

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪42‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪43‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪44‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪45‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪46‬‬

:‫הסבר‬
BER – Bit Error Rate
PV BER – Post VITARBI Bit Error Rate
NM – Noise Margin
MER – Modulation Error Rate
CSI – Channel Status Information
Cell – identify code of the transmitting operator
CFO – carrier Frequency offset
PWR index – signal level status
RU – Read Solomon Uncorrect, uncorrected errors.

47

‫סופ ללא פ סופית כי אין סוף ללימוד ולחומר‬

‫‪48‬‬

OFDM
)‫ שימוש בערוצי שידור אורתוגונליים שונים (בתדרי גל נושא‬
.‫להעברת המידע‬
LPF
cos( 2  f 1 t )

LPF
cos( 2  f 2 t )

cos( 2  f 2 t )

MULTIPLEX

DEMULTIPLEX

data

cos( 2  f 1 t )

data

LPF
cos( 2  f N t )

cos( 2  f N t )
49

‫תדרים אורתוגונליים‬
‫‪ ‬המשדר מקבל את המידע לשידור ומחלק את ערוץ השידור למספר‬
‫תדרים בלתי תלויים‪.‬‬

‫‪50‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪2‬‬

‫‪51‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪3‬‬
‫‪ ‬כך לא ניתן לחסום את כל המידע שעובר ממשתמש אחד לשני‬

‫‪52‬‬

‫שידור וידאו כף יד דיגיטאלי והתמודדות‬
‫מול בעיות ייחודיות – בשתי השיטות‬
‫‪ DVB-T ‬שידור וידאו למטרות נייחות‬
‫‪ DVB-H ‬שידור וידאו למטרות ניידות (כף יד)‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬

‫‪53‬‬

‫יש צורך לחסוך באנרגיה‬
‫סנכרון מעבר בין תחנות שידור‬
‫שימוש בדחיסה חזקה ‪ H264‬ולא ב ‪mpeg- 2‬‬
‫אפקט דופלר‬

Multi Path ‫בעיית‬
P at h 2

B uilding
D i r ect P at h

P at h 3

M ob i l e
R ecep t i on

B ase St at i on

54

Guard Interval Tg -"‫"שמירת מרחק‬
Tg

OFDM symbol(1/f0)

Tg
Copy signal
 By adding the Guard Interval (GI) Period, Inter symbol

interference (ISI) can be avoided, while keeping orthogonality

Tg OFDM symbol (1/f0)
Direct
Delayed
Sampling Period
55

‫השהיה ותזוזת תדר ב ‪. OFDM‬ו‪CDMA -‬‬
‫‪OFDM ‬‬
‫‪ ‬בעיית ‪ Multi-path‬נפתרת ע"י ‪GI‬‬
‫‪ ‬רגיש לשינויי תדרים שמירה על הפרדת תדרים‬
‫‪CDMA ‬‬
‫‪ ‬כמעט ואין השפעה על הקודים ב ‪Multi-path‬‬
‫‪ ‬אפקט דופלר לא משפיע מאחר ואין לו תלות בתדר‬

‫‪56‬‬

‫מיזוג שיטות הקידוד‬
‫‪ ‬ניתן לשלב בין שתי השיטות וכך כל תדר בקידוד ה ‪OFDM‬‬
‫יוכפל בקוד ה‪CDMA-‬‬
‫‪Multi-carrier code division multiple access (MC- ‬‬
‫)‪CDMA‬‬

‫‪57‬‬

‫סיכום‬
‫‪ ‬הוצגו שיטות קידוד שונות לשידור‪ CDMA :‬ו‪OFDM‬‬
‫‪ ‬לכל שיטה יש את הייחודיות שלה אך ניתן עדיין לשלבם ביחד‬
‫במספר אפליקציות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמד יישום של השיטות לצורך העברת וידאו דיגיטלי למערכות‬
‫ניידות בשתי השיטות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמדה החסינות של שתי השיטות לתופעות ה ‪,Multi Path‬‬
‫ואפקט דופלר‬

References 1
Faria, G.; Henriksson, J.A.; Stare, E.; Talmola, P., "DVB-H:
Digital Broadcast Services to Handheld Devices,"
Proceedings of the IEEE , vol.94, no.1, pp.194-209, Jan.
2006
2. Fire Tom Wada Professor, Information Engineering, Univ.
of the Ryukyus Chief Scientist at Magna Design Net, Inc
[email protected] http://www.ie.uryukyu.ac.jp/~wada/
1.

3. “Ofdm and cdma” Dr.S.Srikanth AU-KBC Research

Centre Anna University Chennai
59

References 2
4. http://en.wikipedia.org/wiki/Code_division_multipl

e_access
5. http://en.wikipedia.org/wiki/OFDM


Slide 53

‫שדורי טלוויזיה‬
‫ספרתיים קרקעיים‬

‫אינגר משה ‪4Z1PF‬‬
‫‪2009‬‬
‫ספטמבר‬
‫‪1‬‬

‫שדורי טלוויזיה ספרתיים קרקעיים – למה?‬
‫‪ ‬יציבות באיכות התמונה‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של הספקטרום יחסית לשידור האנלוגי (פי ‪ 4‬עד ‪)6‬‬
‫‪ ‬זול יותר יחסית לשידורי כבלים‪ ,‬שידורים אנלוגיים ושידורי לווינים‪.‬‬
‫‪ ‬פשוט וזול (ממיר ספרתי ואנטנה קטנה) לעומת קליטה מלווין‪.‬‬
‫‪ ‬יישומים חדשים אפשריים בשידורים הדיגיטלים בלבד‪:‬‬
‫‪ ‬אינטראקטיביות‬
‫‪HDTV ‬‬
‫‪ ‬טלוויזיה ניידת‬
‫‪ ‬לוח שידורים אלקטרוני‬

‫‪2‬‬

‫רשתות של תדר בודד‬
‫‪ ‬שידורי טלוויזיה ספרתיים עושים שימוש בשיטת ‪ COFDM‬שמאפשרת עבודה של רשת‬
‫משדרים על תדר בודד‪.‬‬
‫‪ ‬תדר בודד עבור כל המשדרים שמאפשרים כיסוי שטח גדול‪.‬‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של תדרי שידור – שימוש בתדרים חוזרים‬
‫‪ ‬מאפשר טופולוגיות רשת טובות יותר יחסית לשידור אנלוגי‪.‬‬
‫‪‬דרישות מ‪(Single Frequency Networks) SFN-‬‬
‫‪‬כל משדר חייב לשדר‬
‫‪‬על אותו התדר‬
‫‪‬באותו הזמן‬
‫‪‬באותו קצב שידור‬
‫‪ ‬כל המשדרים חייבים להיות מסונכרנים בתדר ובזמן (‪)GPS‬‬
‫‪ ‬בחירת זמן מרווח הביטחון יקבע את המרחק המרבי שבין שני משדרים‪.‬‬

‫‪3‬‬

‫מושגים‬
‫‪ ‬אות אנלוגי‬
‫‪ ‬אות ספרתי (דיגיטלי)‬
‫‪ ‬ביט ‪bite‬‬
‫‪ ‬בית ‪Byte‬‬
‫‪ ‬אות ספרתי מרובה רמות‬

‫‪4‬‬

Asynchronous Digital Subscriber Line

5

‫מה זה ‪? ADSL‬‬

‫( ‪.)Asynchronous Digital Subscriber Line‬‬

‫טכנולוגיית ‪ ADSL‬משתמשת ברוחב פס של ‪ 1.1MHz‬המחולק לשלושה נתחים באמצעות‬
‫מסננים‪ .‬הנתח האחד מ‪ 0KHz -‬עד ‪ ,4KHz‬משמש את ערוץ הטלפוניה‪ .‬הנתח השני מ‪-‬‬
‫‪ 20KHz‬עד ‪ 160KHz‬משמש עבור ה‪ upstream-‬והנתח הגדול ביותר –‪ 240 KHz‬עד‬
‫‪ ,1.1MHz‬משמש עבור ה‪.downstream -‬‬

‫‪6‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫על מנת לקבל ניחות מזערי ודיוק מרבי‪ ,‬ממוצע המתח על הקו צריך לשאוף לאפס וכך ניתן להשיג‬
‫את הקצב הנדרש‪ .‬כדי לעמוד בדרישות אלה‪ ,‬משתמשים בשיטת קידוד‬
‫‪ .)Quadrature Amplitude Modulation) QAM‬שיטה המקודדת קבוצות של שלוש סיביות‬
‫ומייצגת אותם בגל סינוס ברמת מתח ובתזוזת מופע‪.‬‬

‫‪7‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫האפנון השימושי הוא מסוג "ריבוי תדרים" ‪(Discrete Multiton) DMT‬‬
‫הערוץ היורד )‪ (downstream‬מחולק ל‪ 256 -‬תדרי נושא )‪ (tones‬כל אחד‬
‫ברוחב פס של ‪4KHz‬‬
‫הערוץ העולה )‪ (upstream‬מחולק ל‪ 32 -‬תת נושאים‪.‬‬
‫נושא ‪ 64‬מאופנן מידע קבוע המשמש לבקרת הרזולוציה של זמן הדגימה‬
‫במקלט‪.‬‬

‫‪8‬‬

9

Standard vs. High-definition
Standard vs. Highdefinition
Wondering what the difference
is between standard and high
definition? Standard definition
(SD) uses 625 lines of pixels
from top to bottom. High
definition (HD) uses up to 1125
lines. Not all of these lines are
visible on the screen, but
they're included as part of the
signal .

10

‫‪Standard vs. High-definition‬‬
‫)‪HDTV )high-definition television‬‬
‫)‪DTV )digital television‬‬

‫‪ DTV‬משודר בתחום ה‪ UHF -‬ברוחב פס של ‪ 8MHz‬כמו שידורי הטלוויזיה‬
‫האנלוגיים‪.‬‬
‫יתרונות ‪DTV‬‬
‫• תומך ברזולוציה גבוהה יותר‪.‬‬

‫• ניתן לשדר את התמונה בסריקה שלובה ‪ interlaced‬או סריקה מלאה‬
‫‪.progressive‬‬
‫• תחנת השידור יכולה לשדר על אותו ספקטרום מספר תוכניות שונות בו‪-‬‬
‫זמנית‪.‬‬
‫• ניתן להוסיף לשידור חומר אינטראקטיבי ו‪/‬או חומר אחר‪ ,‬כמו מידע‬
‫מהאינטרנט‪.‬‬
‫• תומך בשידורי ‪.HDTV‬‬
‫‪11‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫• קיימים ‪ 18‬תקנים לשידורי טלוויזיה דיגיטאלית‪.‬‬
‫• יחס ממדים ‪ 4:3‬באנלוגי‪ 16:9 ,‬בדיגיטלי‪.‬‬
‫• הרזולוציה הנמוכה ביותר היא כמו הרזולוציה של הטלוויזיה האנלוגית‬
‫‪ 576X720‬פיקסלים‪.‬‬
‫• הרזולוציה המרבית היא של ‪ 1080X1920 HDTV‬פיקסלים‪.‬‬
‫• מספר תמונות משודרות בשנייה מוגדרות על ידי האותיות "‪ "i‬עבור ‪interlaced‬‬
‫ו ‪ "p" -‬עבור ‪progressive‬‬

‫• ב – ‪ DTV‬מספר התמונות משתנה בין ‪ 60P‬ל‪20P -‬‬

‫‪12‬‬

‫‪HDTV‬‬

‫תקן ‪ "1080i" HDTV‬אומר שהרזולוציה היא ‪ 1080X1920‬פיקסלים‪ ,‬סריקה‬
‫שלובה‪ 60 ,‬תמונות בשנייה‪.‬‬
‫הערה‪ :‬הטבלה מתאימה לתקן האמריקאי‬
‫‪13‬‬

‫‪.‬‬

‫תקנים‬
‫‪MPEG-2‬‬
‫‪ DTV‬מקודד את המידע ב – ‪ .MPEG-2‬מקודד שימושי ברוב מכשירי ה‪.DVD -‬‬
‫מקודד זה מקטין את נפח המידע ביחס של ‪ .55:1‬הוא מעלים חלק גדול מהמידע‬
‫שעין האדם לא יכולה להבחין‪.‬‬
‫בתקן זה משדרים את השוני בין תמונה לתמונה בבלוקים של ‪ 16X16‬פיקסלים‪.‬‬
‫‪.‬‬
‫‪H.264 / MPEG-4‬‬
‫‪ H.264‬הוא תקן מתקדם לדחיסת וידאו‪ .‬התקן זהה לחלק ‪ 10‬של התקן ‪MPEG-‬‬
‫‪4‬של ‪ ISO‬וידוע גם בשם "קידוד וידאו מתקדם" – ‪AVC‬‬
‫‪ H.264/AVC‬מאופיין על ידי מספר תכונות חדשות המאפשרות לו לדחוס וידאו‬
‫ביעילות רבה יותר מאשר מקודדים אחרים‪.‬‬
‫ביצוע "פיצוי תנועה על סמך בלוק בגודל משתנה" עם בלוקים בגדלים ‪16X16‬ועד‬
‫‪ 4X4‬המאפשר חלוקה מדויקת של אזורים נעים‪ .‬חלוקה רבה מדי לתת‪-‬בלוקים‬
‫עלולה להוביל לשליחת מידע מיותר‪ ,‬שכן המקודד נדרש לציין מספר גדול יותר של‬
‫בלוקים‪ ,‬ולכן מתמקדים מקודדי ‪ H.264‬בבעיית הבחירה של החלוקה‬
‫האופטימאלית של בלוק ‪.16X16‬‬
‫‪14‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫לכול תחנת שידור מוקצה ערוץ שידור אחד‪.‬‬
‫ניתן לחלק את הערוץ לתת‪-‬ערוצים ‪sub-channels‬‬

‫כל ערוץ יכול לשדר ‪19.39 Mbps‬של מידע דיגיטלי‪.‬‬
‫תחנת השידור יכולה לחלק תעבורה זו במספר אפשרויות‪ ,‬לדוגמה‪:‬‬
‫ערוץ אחד של ‪19.39 Mbps‬‬
‫ארבעה תת‪-‬ערוצים של ‪4.85 Mbps‬‬

‫ניתן לשדר תוכניות באיכות נמוכה כמו חדשות‪ ,‬אך לאחד את הערוצים לאיכות‬
‫גבוהה יותר עבור תוכנית טבע כלשהי‪.‬‬
‫נערכים ניסויים לשדר מידע דיגיטלי ב‪ .1- 2Mbps -‬מידע זה יכול לכלול דפי‬
‫אינטרנט או מידע דיגיטלי אחר‪.‬‬

‫‪15‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫הבסיס לתקני ‪ HDTV‬הוא של ‪. (Advanced Television Standards Committee) ATSC‬עבור‬
‫‪ HDTV‬קיימים שני פורמטים‪ P720 :‬ו‪.i1080 -‬‬
‫מדובר בתקנים אמריקאים אשר משודרים ב‪ 60Hz -‬ואשר שניהם רחבי מסך (כלומר ביחס מסך‬
‫‪.)16:9‬‬
‫‪ P720‬הוא תקן פרוגרסיבי (כלומר‪ ,‬משודרות שורות ברצף) אשר כולל ‪ 720‬שורות של ‪1280‬‬
‫פיקסלים בכל שורה‪.‬‬
‫‪ i1080‬הוא תקן ‪( INTERLACED‬כלומר‪ ,‬משדר את כל השורות הזוגיות ואחריהן את השורות האי‬
‫זוגיות וחוזר חלילה) אשר כולל ‪ 1080‬שורות של ‪ 1920‬פיקסלים בכל אחת‪.‬‬
‫התקנים הללו יועדו לשוק האמריקאי‪ ,‬ולכן הוגדרו ב‪ 60Hz-‬בלבד‪ .‬לאחר מספר שנים‪ ,‬אירופה‬
‫התעוררה והגדירה גם לעצמה כמה תקנים‪:‬‬
‫‪ P576 - PAL PROGRESSIVE‬אשר משודר במסך רחב או רגיל (‪)4:3‬‬
‫‪ - P50720‬תקן זהה לתקן האמריקאי פרט לכך שהוא משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪( i501080‬לעתים מכונה גם ‪ - )i251080‬גם הוא תקן זהה לאמריקאי אך משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪16‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫‪HD READY‬‬
‫לגבי רזולוציה‪ ,‬המסך חייב לתמוך בלפחות ‪ 720‬שורות עבור מצב ‪.16:9‬‬
‫התנאים‪:‬‬
‫‪ .1‬כל סוג מסך או אלמנט תצוגה אשר יש לו ‪ 720‬שורות פיזיות (דיסקרטיות) במצב יחס רחב‪.‬‬
‫‪ .2‬על המסך לתמוך בכניסות ‪ HDTV‬דרך הכניסות הבאות‪:‬‬
‫‪ YPBPR‬אנלוגי‬
‫‪ DVI‬או ‪HDMI‬‬
‫‪ .3‬בכל הכניסות הללו‪ ,‬המסך חייב לתמוך בתקנים הבאים‪:‬‬
‫‪ 1280‬על ‪ 720‬פרוגרסיבי ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ 1920‬על ‪ 1080‬שזור ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ .4‬על חיבורי ה‪ DVI-‬וה‪ HDMI-‬לתמוך בהצפנת ‪.HDCP‬‬
‫‪17‬‬

18

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫הגדרה‪ :‬שני גלים נושאים‪ ,‬באותו התדר נמצאים ב‪ 90 -‬מעלות האחד ביחס לשני‬
‫(ניצבים)‪ .‬ניתן לראות זאת כשווה ערך‪ ,‬לגל נושא יחיד המאופנן מופע ואמפליטודה‪.‬‬

‫תמונת ווקטור‪-‬סקופ של אפנון‬
‫מידע הצבע במשדרי טלוויזיה‬

‫‪19‬‬

‫ אפנון ניצב‬QAM - Quadrature Amplitude Modulation
‫ כל סימבול‬16QAM -‫דוגמה ל‬
‫ ביטים‬4 ‫מיצג‬
I - In phase

Q – Quadrature

‫בתקשורת ספרתית נהוג לעבוד‬
QAM16 64 128 256 -‫ב‬

20

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫דוגמאות ל – ‪ 8QAM‬במבנה מעגלי ומלבני‬
‫הבחירה למבנה הרצוי נקבע על ידי השיקולים‪:‬‬
‫‪ .1‬ההספק הממוצע המשודר‬
‫‪ .2‬מורכבות מעגלי השידור והקליטה‬
‫‪ .3‬חסינות לרעש‬
‫‪BER (Bit Error Rate) .4‬‬
‫‪ .5‬התאבכות בין גלי הנושא השונים‪.‬‬

‫‪21‬‬

22

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫)‪ Orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM‬זהה עקרונית ל‪-‬‬
‫)‪ Coded OFDM (COFDM‬ול‪.Discrete multi-tone modulation (DMT) -‬‬
‫בכל המקרים מדובר על ריבוב בחלוקת תדר ‪frequency-division multiplexing‬‬
‫)‪ .(FDM‬מספר רב של תדרי תת נושא ניצבים‪ ,‬הקרובים זה לזה‪ ,‬נושאים את‬
‫המידע‪ .‬המידע מחולק למספר ערוצים מקבילים‪ ,‬כאשר כל ערוץ מאופנן על תדר‬
‫תת‪-‬נושא אחר‪.‬‬
‫האפנון יכול להיות כל אפנון שכיח כמו ‪ QAM‬או ‪ .PSK‬המידע המאופנן נשלח‬
‫בקצב נמוך אך בגלל המספר הרב של התתי‪-‬נושא זה שווה ערך לשידור‬
‫קונבנציונלי של אפנון נושא אחד באותו רוחב פס ובמהירות העברת מידע גבוהה‪.‬‬

‫‪23‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫מרווח ביטחון (שומר מרווח) ‪Guard interval‬‬
‫מטרת מרווח הביטחון הוא לשפר את חסינות ההשהיה בהתפשטות הגלים‪ ,‬הדהוד והחזרים‬
‫מגופים שונים כמו הר או בית‪ .‬נתונים ספרתיים מאוד רגישים לתופעות אלו ‪.‬‬
‫ב‪ COFDM -‬בתחילת כל סימבול קיים "מרווח ביטחון"‪ .‬כל עוד ה"הד" נופל בתחום מרווח זה‪.‬‬
‫הוא לא יהיה מושפע ביכולת המקלט לפענח את המידע הרצוי משום שהמידע יופיע אחרי זמן‬
‫"מרווח הביטחון"‬
‫ככול שמרווח הביטחון יהיה גדול יותר ניתן יהיה לטפל במרחק הדהוד גדול יותר‪ .‬אבל הגדלת‬
‫המרווח מוריד את נצילות ערוץ השידור‪ .‬לדוגמה בשידור ‪ DVB-T‬ארבע מרווחי ביטחון‬
‫שימושיים (ניתנים כשבר מזמן המחזור של הסימבול) ‪1/32 ; 1/16 ; 1/8 ; 1/4‬‬
‫‪ 1/32‬נותן הגנה מזערית אבל העברת מידע מהירה ביותר‪ 1/4 .‬מאפשר הגנה טובה ביותר‬
‫אבל נצילות ערוץ שידור נמוכה‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫דוגמה‪:‬‬
‫אם נשדר מיליון סימבולים לשנייה על ערוץ תקשורת באפנון של נושא בודד אזי זמן שידור‬
‫סימבול יהיה מיקרו‪-‬שנייה‪ .‬במצב זה נצטרך להתמודד עם סנכרון בתדר גבוה ועם התאבכויות‬
‫ממסלולים שונים )‪.(multipath interference‬‬
‫אם אותם מיליון סימבולים לשנייה יחולקו לאלף תת‪-‬ערוצים אז זמן המחזור של כל סימבול יכול‬
‫להיות ארוך פי ‪ 1000‬ז"א מילישנייה אחת (במקום מיקרו‪-‬שנייה)‪ .‬אם נוסיף "מרווח ביטחון"‬
‫בערך של ‪ 1/8‬סימבול אשר יוכנס בתחילת שידור של כל סימבול‪ ,‬אזי נוכל להתגבר על בעיית‬
‫ההתאבכות‪ .‬זמן "מרווח הביטחון" יהיה ‪ 125‬מיקרו‪-‬שניות שמייצג הפרש מרבי של ‪37.5‬‬
‫קילומטר בין אות ישיר לאות מוחזר כהד מגוף כלשהו‪.‬‬

‫‪25‬‬

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Example of applications
Cable
ADSL and VDSL broadband access via POTS copper wiring.
Power line communication (PLC).
Multimedia over Coax Alliance (MoCA) home networking.
ITU-T G.hn, a standard which provides high-speed local area networking over existing home wiring (power lines,
phone lines and coaxial cables)
Wireless
The wireless LAN radio interfaces IEEE 802.11a, g, n and HIPERLAN/2.
The digital radio systems DAB/EUREKA 147, DAB+, Digital Radio Mondiale, HD Radio, T-DMB and ISDBTSB.
The terrestrial digital TV system DVB-T.
The terrestrial mobile TV systems DVB-H, T-DMB, ISDB-T and MediaFLO forward link.
The cellular communication systems Flash-OFDM
The mobile broadband 3GPP Long Term Evolution air interface named High Speed OFDM Packet Access
(HSOPA)
The Wireless MAN / Fixed broadband wireless access (BWA) standard IEEE 802.16 (or WiMAX).
The Mobile Broadband Wireless Access (MBWA) standards IEEE 802.20, IEEE 802.16e (Mobile WiMAX) and
WiBro.
The wireless Personal Area Network (PAN) Ultra wideband (UWB) IEEE 802.15.3a implementation suggested by
WiMedia Alliance.
26

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Transmitter
An OFDM carrier signal is the sum of a number of orthogonal sub-carriers, with baseband data on each sub-carrier
being independently modulated commonly using some type of quadrature amplitude modulation (QAM) or phaseshift keying (PSK). This composite baseband signal is typically used to modulate a main RF carrier.

s[n] is a serial stream of binary digits. By inverse multiplexing, these are first demultiplexed into N parallel
streams, and each one mapped to a (possibly complex) symbol stream using some modulation constellation
(QAM, PSK, etc.). Note that the constellations may be different, so some streams may carry a higher bit-rate than
others.
An inverse FFT is computed on each set of symbols, giving a set of complex time-domain samples. These
samples are then quadrature-mixed to passband in the standard way. The real and imaginary components are first
converted to the analogue domain using digital-to-analogue converters (DACs); the analogue signals are then
used to modulate cosine and sine waves at the carrier frequency, fc, respectively. These signals are then summed
to give the transmission signal, s(t).
27

28

‫)‪DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial‬‬
‫‪ DVB-T‬הינו תקן שתוקן על ידי איגוד ‪ DVB‬לשידורי טלוויזיה‬
‫קרקעיים‪ .‬השידורים הראשוניים נערכו בבריטניה בשנת ‪.1997‬‬
‫המערכת משדרת אות ספרתי מכווץ של שמע‪ ,‬וידאו ונתונים‬
‫נוספים בשיטת ‪ MPEG‬ובשימוש באפנון ‪.COFDM‬‬
‫תכונות בסיסיות‪:‬‬
‫‪ .1‬שלש אפשרויות לאפנון )‪(QPSK, 16QAM, 64QAM‬‬
‫‪ FEC (forward error correction) .2‬חמש אפשרויות לתיקון שגיאות המבוססות על קידוד‬
‫קונבולוציה וקידוד רייד סולומון ביחסים של ‪ 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8‬בהתאם לדרישות‬
‫המערכת‪.‬‬
‫‪ .3‬ארבע אפשרויות למרווחי ביטחון ‪.1/4 1/8 1/16 1/32‬‬
‫‪ .4‬רוחב פס של ערוץ שידור ‪ 7 ,6‬או ‪8MHz‬‬
‫‪ .5‬תדר תמונות ‪ 50‬או ‪ 60‬הרץ‪.‬‬

‫‪29‬‬

DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial)

30

31

32

:‫הסבר‬
Video – SD – MPEG – 4 PART 10 H.264
SD-Standard Definition

Audio .HE .AAC + V2 & Dolby Pulse
HE-High Efficincy
AAC-Advanced Audio Coding ‫סוג של קודק‬
Pulse -- Plus

MPEG 2 – TS
TS – Transport Stream

‫ מבוסס על‬Dolby Digital Plus
‫ שמאפשר‬AC-3 ‫מערכת קודקים של‬
‫ ותומך‬6.144 Mbit/s ‫שידור בקצב עד‬
‫ הוא אינו‬.13.1 ‫במספר ערוצים עד‬
.AC-3 ‫תואם אחורנית עם‬
‫ הוא פורמט לשידור תקן‬MPEG-2TS
‫) אשר מרובב עם‬4 ‫או‬1,2( MPEG
‫ שימושי כמידע זורם‬.‫מידע נוסף‬
‫ רשתות כולל‬,‫בטלוויזיה ספרתית‬
.‫אינטרנט‬

Three (3) SFN Network ‫סוג של טופולוגית המשדרים‬
SFN - Single Frequency Networks
33

34

:‫הסבר‬
EIT – based EPG & 7 day EPG
EIT – Event Information Table
EPG – Electronic Program Guide
HDMI – 1.3 output
HDMI - High-Definition Multimedia Interface

S/PDIF - Sony/Philips Digital Interconnect Format (more commonly

known as Sony Philips Digital InterFace)
‫ דרך מוליך אופטי או כבל‬,‫ מגדיר את השכבה הפיזית של חיבור מידע שמע בין התקנים שונים‬S/PDIF
.‫ עם שינויים קלים ודרישות זולות יותר מבחינת החומרה‬AES/EBU ‫ תקן זה מבוסס על תקן‬.‫קואקסילי‬
35

‫הסבר‪:‬‬
‫‪S/PDIF - more commonly known as Sony Philips Digital InterFace‬‬

‫‪BMC-biphase mark code‬‬

‫בתקן זה נעשה שימוש בקוד דו‪-‬מופעי )‪ (biphase‬המקודד מידע זורם בינארי‪ .‬כל ביט של‬
‫המידע הראשוני מייצג שתי רמות אשר יחד מייצגות ביט בודד‪ .‬כל כל רמה לוגית "‪ "1‬במבוא‬
‫מיוצגת על ידי שני ביטים שונים ‪ 10‬או ‪ .01‬כניסה לוגית ‪ 0‬מיוצגת על ידי שני ביטים זהים ‪00‬‬
‫או ‪ 11‬במוצא‪.‬‬
‫‪36‬‬

37

38

‫דוגמה – ממיר ‪APEX‬‬
‫תכונות‪:‬‬
‫• תומך ‪EPG‬‬
‫• רשימת ערוצים ועריכת תוכניות‬
‫• בקרת הורים‬
‫• טיימר לתחילת תוכנית‬
‫• בחירת שפת הכתוביות‬
‫• השהיית תיאום שפתיים (במילישניות)‬
‫• הגדרת מדיית ה‪(MP3, JPEG….) USB -‬‬
‫• קביעת זמני הקלטה על מדיית ה‪USB -‬‬
‫• ועוד‪.....‬‬

‫‪39‬‬

APEX ‫ממיר‬

40

APEX ‫ממיר‬

41

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪42‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪43‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪44‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪45‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪46‬‬

:‫הסבר‬
BER – Bit Error Rate
PV BER – Post VITARBI Bit Error Rate
NM – Noise Margin
MER – Modulation Error Rate
CSI – Channel Status Information
Cell – identify code of the transmitting operator
CFO – carrier Frequency offset
PWR index – signal level status
RU – Read Solomon Uncorrect, uncorrected errors.

47

‫סופ ללא פ סופית כי אין סוף ללימוד ולחומר‬

‫‪48‬‬

OFDM
)‫ שימוש בערוצי שידור אורתוגונליים שונים (בתדרי גל נושא‬
.‫להעברת המידע‬
LPF
cos( 2  f 1 t )

LPF
cos( 2  f 2 t )

cos( 2  f 2 t )

MULTIPLEX

DEMULTIPLEX

data

cos( 2  f 1 t )

data

LPF
cos( 2  f N t )

cos( 2  f N t )
49

‫תדרים אורתוגונליים‬
‫‪ ‬המשדר מקבל את המידע לשידור ומחלק את ערוץ השידור למספר‬
‫תדרים בלתי תלויים‪.‬‬

‫‪50‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪2‬‬

‫‪51‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪3‬‬
‫‪ ‬כך לא ניתן לחסום את כל המידע שעובר ממשתמש אחד לשני‬

‫‪52‬‬

‫שידור וידאו כף יד דיגיטאלי והתמודדות‬
‫מול בעיות ייחודיות – בשתי השיטות‬
‫‪ DVB-T ‬שידור וידאו למטרות נייחות‬
‫‪ DVB-H ‬שידור וידאו למטרות ניידות (כף יד)‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬

‫‪53‬‬

‫יש צורך לחסוך באנרגיה‬
‫סנכרון מעבר בין תחנות שידור‬
‫שימוש בדחיסה חזקה ‪ H264‬ולא ב ‪mpeg- 2‬‬
‫אפקט דופלר‬

Multi Path ‫בעיית‬
P at h 2

B uilding
D i r ect P at h

P at h 3

M ob i l e
R ecep t i on

B ase St at i on

54

Guard Interval Tg -"‫"שמירת מרחק‬
Tg

OFDM symbol(1/f0)

Tg
Copy signal
 By adding the Guard Interval (GI) Period, Inter symbol

interference (ISI) can be avoided, while keeping orthogonality

Tg OFDM symbol (1/f0)
Direct
Delayed
Sampling Period
55

‫השהיה ותזוזת תדר ב ‪. OFDM‬ו‪CDMA -‬‬
‫‪OFDM ‬‬
‫‪ ‬בעיית ‪ Multi-path‬נפתרת ע"י ‪GI‬‬
‫‪ ‬רגיש לשינויי תדרים שמירה על הפרדת תדרים‬
‫‪CDMA ‬‬
‫‪ ‬כמעט ואין השפעה על הקודים ב ‪Multi-path‬‬
‫‪ ‬אפקט דופלר לא משפיע מאחר ואין לו תלות בתדר‬

‫‪56‬‬

‫מיזוג שיטות הקידוד‬
‫‪ ‬ניתן לשלב בין שתי השיטות וכך כל תדר בקידוד ה ‪OFDM‬‬
‫יוכפל בקוד ה‪CDMA-‬‬
‫‪Multi-carrier code division multiple access (MC- ‬‬
‫)‪CDMA‬‬

‫‪57‬‬

‫סיכום‬
‫‪ ‬הוצגו שיטות קידוד שונות לשידור‪ CDMA :‬ו‪OFDM‬‬
‫‪ ‬לכל שיטה יש את הייחודיות שלה אך ניתן עדיין לשלבם ביחד‬
‫במספר אפליקציות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמד יישום של השיטות לצורך העברת וידאו דיגיטלי למערכות‬
‫ניידות בשתי השיטות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמדה החסינות של שתי השיטות לתופעות ה ‪,Multi Path‬‬
‫ואפקט דופלר‬

References 1
Faria, G.; Henriksson, J.A.; Stare, E.; Talmola, P., "DVB-H:
Digital Broadcast Services to Handheld Devices,"
Proceedings of the IEEE , vol.94, no.1, pp.194-209, Jan.
2006
2. Fire Tom Wada Professor, Information Engineering, Univ.
of the Ryukyus Chief Scientist at Magna Design Net, Inc
[email protected] http://www.ie.uryukyu.ac.jp/~wada/
1.

3. “Ofdm and cdma” Dr.S.Srikanth AU-KBC Research

Centre Anna University Chennai
59

References 2
4. http://en.wikipedia.org/wiki/Code_division_multipl

e_access
5. http://en.wikipedia.org/wiki/OFDM


Slide 54

‫שדורי טלוויזיה‬
‫ספרתיים קרקעיים‬

‫אינגר משה ‪4Z1PF‬‬
‫‪2009‬‬
‫ספטמבר‬
‫‪1‬‬

‫שדורי טלוויזיה ספרתיים קרקעיים – למה?‬
‫‪ ‬יציבות באיכות התמונה‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של הספקטרום יחסית לשידור האנלוגי (פי ‪ 4‬עד ‪)6‬‬
‫‪ ‬זול יותר יחסית לשידורי כבלים‪ ,‬שידורים אנלוגיים ושידורי לווינים‪.‬‬
‫‪ ‬פשוט וזול (ממיר ספרתי ואנטנה קטנה) לעומת קליטה מלווין‪.‬‬
‫‪ ‬יישומים חדשים אפשריים בשידורים הדיגיטלים בלבד‪:‬‬
‫‪ ‬אינטראקטיביות‬
‫‪HDTV ‬‬
‫‪ ‬טלוויזיה ניידת‬
‫‪ ‬לוח שידורים אלקטרוני‬

‫‪2‬‬

‫רשתות של תדר בודד‬
‫‪ ‬שידורי טלוויזיה ספרתיים עושים שימוש בשיטת ‪ COFDM‬שמאפשרת עבודה של רשת‬
‫משדרים על תדר בודד‪.‬‬
‫‪ ‬תדר בודד עבור כל המשדרים שמאפשרים כיסוי שטח גדול‪.‬‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של תדרי שידור – שימוש בתדרים חוזרים‬
‫‪ ‬מאפשר טופולוגיות רשת טובות יותר יחסית לשידור אנלוגי‪.‬‬
‫‪‬דרישות מ‪(Single Frequency Networks) SFN-‬‬
‫‪‬כל משדר חייב לשדר‬
‫‪‬על אותו התדר‬
‫‪‬באותו הזמן‬
‫‪‬באותו קצב שידור‬
‫‪ ‬כל המשדרים חייבים להיות מסונכרנים בתדר ובזמן (‪)GPS‬‬
‫‪ ‬בחירת זמן מרווח הביטחון יקבע את המרחק המרבי שבין שני משדרים‪.‬‬

‫‪3‬‬

‫מושגים‬
‫‪ ‬אות אנלוגי‬
‫‪ ‬אות ספרתי (דיגיטלי)‬
‫‪ ‬ביט ‪bite‬‬
‫‪ ‬בית ‪Byte‬‬
‫‪ ‬אות ספרתי מרובה רמות‬

‫‪4‬‬

Asynchronous Digital Subscriber Line

5

‫מה זה ‪? ADSL‬‬

‫( ‪.)Asynchronous Digital Subscriber Line‬‬

‫טכנולוגיית ‪ ADSL‬משתמשת ברוחב פס של ‪ 1.1MHz‬המחולק לשלושה נתחים באמצעות‬
‫מסננים‪ .‬הנתח האחד מ‪ 0KHz -‬עד ‪ ,4KHz‬משמש את ערוץ הטלפוניה‪ .‬הנתח השני מ‪-‬‬
‫‪ 20KHz‬עד ‪ 160KHz‬משמש עבור ה‪ upstream-‬והנתח הגדול ביותר –‪ 240 KHz‬עד‬
‫‪ ,1.1MHz‬משמש עבור ה‪.downstream -‬‬

‫‪6‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫על מנת לקבל ניחות מזערי ודיוק מרבי‪ ,‬ממוצע המתח על הקו צריך לשאוף לאפס וכך ניתן להשיג‬
‫את הקצב הנדרש‪ .‬כדי לעמוד בדרישות אלה‪ ,‬משתמשים בשיטת קידוד‬
‫‪ .)Quadrature Amplitude Modulation) QAM‬שיטה המקודדת קבוצות של שלוש סיביות‬
‫ומייצגת אותם בגל סינוס ברמת מתח ובתזוזת מופע‪.‬‬

‫‪7‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫האפנון השימושי הוא מסוג "ריבוי תדרים" ‪(Discrete Multiton) DMT‬‬
‫הערוץ היורד )‪ (downstream‬מחולק ל‪ 256 -‬תדרי נושא )‪ (tones‬כל אחד‬
‫ברוחב פס של ‪4KHz‬‬
‫הערוץ העולה )‪ (upstream‬מחולק ל‪ 32 -‬תת נושאים‪.‬‬
‫נושא ‪ 64‬מאופנן מידע קבוע המשמש לבקרת הרזולוציה של זמן הדגימה‬
‫במקלט‪.‬‬

‫‪8‬‬

9

Standard vs. High-definition
Standard vs. Highdefinition
Wondering what the difference
is between standard and high
definition? Standard definition
(SD) uses 625 lines of pixels
from top to bottom. High
definition (HD) uses up to 1125
lines. Not all of these lines are
visible on the screen, but
they're included as part of the
signal .

10

‫‪Standard vs. High-definition‬‬
‫)‪HDTV )high-definition television‬‬
‫)‪DTV )digital television‬‬

‫‪ DTV‬משודר בתחום ה‪ UHF -‬ברוחב פס של ‪ 8MHz‬כמו שידורי הטלוויזיה‬
‫האנלוגיים‪.‬‬
‫יתרונות ‪DTV‬‬
‫• תומך ברזולוציה גבוהה יותר‪.‬‬

‫• ניתן לשדר את התמונה בסריקה שלובה ‪ interlaced‬או סריקה מלאה‬
‫‪.progressive‬‬
‫• תחנת השידור יכולה לשדר על אותו ספקטרום מספר תוכניות שונות בו‪-‬‬
‫זמנית‪.‬‬
‫• ניתן להוסיף לשידור חומר אינטראקטיבי ו‪/‬או חומר אחר‪ ,‬כמו מידע‬
‫מהאינטרנט‪.‬‬
‫• תומך בשידורי ‪.HDTV‬‬
‫‪11‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫• קיימים ‪ 18‬תקנים לשידורי טלוויזיה דיגיטאלית‪.‬‬
‫• יחס ממדים ‪ 4:3‬באנלוגי‪ 16:9 ,‬בדיגיטלי‪.‬‬
‫• הרזולוציה הנמוכה ביותר היא כמו הרזולוציה של הטלוויזיה האנלוגית‬
‫‪ 576X720‬פיקסלים‪.‬‬
‫• הרזולוציה המרבית היא של ‪ 1080X1920 HDTV‬פיקסלים‪.‬‬
‫• מספר תמונות משודרות בשנייה מוגדרות על ידי האותיות "‪ "i‬עבור ‪interlaced‬‬
‫ו ‪ "p" -‬עבור ‪progressive‬‬

‫• ב – ‪ DTV‬מספר התמונות משתנה בין ‪ 60P‬ל‪20P -‬‬

‫‪12‬‬

‫‪HDTV‬‬

‫תקן ‪ "1080i" HDTV‬אומר שהרזולוציה היא ‪ 1080X1920‬פיקסלים‪ ,‬סריקה‬
‫שלובה‪ 60 ,‬תמונות בשנייה‪.‬‬
‫הערה‪ :‬הטבלה מתאימה לתקן האמריקאי‬
‫‪13‬‬

‫‪.‬‬

‫תקנים‬
‫‪MPEG-2‬‬
‫‪ DTV‬מקודד את המידע ב – ‪ .MPEG-2‬מקודד שימושי ברוב מכשירי ה‪.DVD -‬‬
‫מקודד זה מקטין את נפח המידע ביחס של ‪ .55:1‬הוא מעלים חלק גדול מהמידע‬
‫שעין האדם לא יכולה להבחין‪.‬‬
‫בתקן זה משדרים את השוני בין תמונה לתמונה בבלוקים של ‪ 16X16‬פיקסלים‪.‬‬
‫‪.‬‬
‫‪H.264 / MPEG-4‬‬
‫‪ H.264‬הוא תקן מתקדם לדחיסת וידאו‪ .‬התקן זהה לחלק ‪ 10‬של התקן ‪MPEG-‬‬
‫‪4‬של ‪ ISO‬וידוע גם בשם "קידוד וידאו מתקדם" – ‪AVC‬‬
‫‪ H.264/AVC‬מאופיין על ידי מספר תכונות חדשות המאפשרות לו לדחוס וידאו‬
‫ביעילות רבה יותר מאשר מקודדים אחרים‪.‬‬
‫ביצוע "פיצוי תנועה על סמך בלוק בגודל משתנה" עם בלוקים בגדלים ‪16X16‬ועד‬
‫‪ 4X4‬המאפשר חלוקה מדויקת של אזורים נעים‪ .‬חלוקה רבה מדי לתת‪-‬בלוקים‬
‫עלולה להוביל לשליחת מידע מיותר‪ ,‬שכן המקודד נדרש לציין מספר גדול יותר של‬
‫בלוקים‪ ,‬ולכן מתמקדים מקודדי ‪ H.264‬בבעיית הבחירה של החלוקה‬
‫האופטימאלית של בלוק ‪.16X16‬‬
‫‪14‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫לכול תחנת שידור מוקצה ערוץ שידור אחד‪.‬‬
‫ניתן לחלק את הערוץ לתת‪-‬ערוצים ‪sub-channels‬‬

‫כל ערוץ יכול לשדר ‪19.39 Mbps‬של מידע דיגיטלי‪.‬‬
‫תחנת השידור יכולה לחלק תעבורה זו במספר אפשרויות‪ ,‬לדוגמה‪:‬‬
‫ערוץ אחד של ‪19.39 Mbps‬‬
‫ארבעה תת‪-‬ערוצים של ‪4.85 Mbps‬‬

‫ניתן לשדר תוכניות באיכות נמוכה כמו חדשות‪ ,‬אך לאחד את הערוצים לאיכות‬
‫גבוהה יותר עבור תוכנית טבע כלשהי‪.‬‬
‫נערכים ניסויים לשדר מידע דיגיטלי ב‪ .1- 2Mbps -‬מידע זה יכול לכלול דפי‬
‫אינטרנט או מידע דיגיטלי אחר‪.‬‬

‫‪15‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫הבסיס לתקני ‪ HDTV‬הוא של ‪. (Advanced Television Standards Committee) ATSC‬עבור‬
‫‪ HDTV‬קיימים שני פורמטים‪ P720 :‬ו‪.i1080 -‬‬
‫מדובר בתקנים אמריקאים אשר משודרים ב‪ 60Hz -‬ואשר שניהם רחבי מסך (כלומר ביחס מסך‬
‫‪.)16:9‬‬
‫‪ P720‬הוא תקן פרוגרסיבי (כלומר‪ ,‬משודרות שורות ברצף) אשר כולל ‪ 720‬שורות של ‪1280‬‬
‫פיקסלים בכל שורה‪.‬‬
‫‪ i1080‬הוא תקן ‪( INTERLACED‬כלומר‪ ,‬משדר את כל השורות הזוגיות ואחריהן את השורות האי‬
‫זוגיות וחוזר חלילה) אשר כולל ‪ 1080‬שורות של ‪ 1920‬פיקסלים בכל אחת‪.‬‬
‫התקנים הללו יועדו לשוק האמריקאי‪ ,‬ולכן הוגדרו ב‪ 60Hz-‬בלבד‪ .‬לאחר מספר שנים‪ ,‬אירופה‬
‫התעוררה והגדירה גם לעצמה כמה תקנים‪:‬‬
‫‪ P576 - PAL PROGRESSIVE‬אשר משודר במסך רחב או רגיל (‪)4:3‬‬
‫‪ - P50720‬תקן זהה לתקן האמריקאי פרט לכך שהוא משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪( i501080‬לעתים מכונה גם ‪ - )i251080‬גם הוא תקן זהה לאמריקאי אך משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪16‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫‪HD READY‬‬
‫לגבי רזולוציה‪ ,‬המסך חייב לתמוך בלפחות ‪ 720‬שורות עבור מצב ‪.16:9‬‬
‫התנאים‪:‬‬
‫‪ .1‬כל סוג מסך או אלמנט תצוגה אשר יש לו ‪ 720‬שורות פיזיות (דיסקרטיות) במצב יחס רחב‪.‬‬
‫‪ .2‬על המסך לתמוך בכניסות ‪ HDTV‬דרך הכניסות הבאות‪:‬‬
‫‪ YPBPR‬אנלוגי‬
‫‪ DVI‬או ‪HDMI‬‬
‫‪ .3‬בכל הכניסות הללו‪ ,‬המסך חייב לתמוך בתקנים הבאים‪:‬‬
‫‪ 1280‬על ‪ 720‬פרוגרסיבי ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ 1920‬על ‪ 1080‬שזור ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ .4‬על חיבורי ה‪ DVI-‬וה‪ HDMI-‬לתמוך בהצפנת ‪.HDCP‬‬
‫‪17‬‬

18

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫הגדרה‪ :‬שני גלים נושאים‪ ,‬באותו התדר נמצאים ב‪ 90 -‬מעלות האחד ביחס לשני‬
‫(ניצבים)‪ .‬ניתן לראות זאת כשווה ערך‪ ,‬לגל נושא יחיד המאופנן מופע ואמפליטודה‪.‬‬

‫תמונת ווקטור‪-‬סקופ של אפנון‬
‫מידע הצבע במשדרי טלוויזיה‬

‫‪19‬‬

‫ אפנון ניצב‬QAM - Quadrature Amplitude Modulation
‫ כל סימבול‬16QAM -‫דוגמה ל‬
‫ ביטים‬4 ‫מיצג‬
I - In phase

Q – Quadrature

‫בתקשורת ספרתית נהוג לעבוד‬
QAM16 64 128 256 -‫ב‬

20

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫דוגמאות ל – ‪ 8QAM‬במבנה מעגלי ומלבני‬
‫הבחירה למבנה הרצוי נקבע על ידי השיקולים‪:‬‬
‫‪ .1‬ההספק הממוצע המשודר‬
‫‪ .2‬מורכבות מעגלי השידור והקליטה‬
‫‪ .3‬חסינות לרעש‬
‫‪BER (Bit Error Rate) .4‬‬
‫‪ .5‬התאבכות בין גלי הנושא השונים‪.‬‬

‫‪21‬‬

22

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫)‪ Orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM‬זהה עקרונית ל‪-‬‬
‫)‪ Coded OFDM (COFDM‬ול‪.Discrete multi-tone modulation (DMT) -‬‬
‫בכל המקרים מדובר על ריבוב בחלוקת תדר ‪frequency-division multiplexing‬‬
‫)‪ .(FDM‬מספר רב של תדרי תת נושא ניצבים‪ ,‬הקרובים זה לזה‪ ,‬נושאים את‬
‫המידע‪ .‬המידע מחולק למספר ערוצים מקבילים‪ ,‬כאשר כל ערוץ מאופנן על תדר‬
‫תת‪-‬נושא אחר‪.‬‬
‫האפנון יכול להיות כל אפנון שכיח כמו ‪ QAM‬או ‪ .PSK‬המידע המאופנן נשלח‬
‫בקצב נמוך אך בגלל המספר הרב של התתי‪-‬נושא זה שווה ערך לשידור‬
‫קונבנציונלי של אפנון נושא אחד באותו רוחב פס ובמהירות העברת מידע גבוהה‪.‬‬

‫‪23‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫מרווח ביטחון (שומר מרווח) ‪Guard interval‬‬
‫מטרת מרווח הביטחון הוא לשפר את חסינות ההשהיה בהתפשטות הגלים‪ ,‬הדהוד והחזרים‬
‫מגופים שונים כמו הר או בית‪ .‬נתונים ספרתיים מאוד רגישים לתופעות אלו ‪.‬‬
‫ב‪ COFDM -‬בתחילת כל סימבול קיים "מרווח ביטחון"‪ .‬כל עוד ה"הד" נופל בתחום מרווח זה‪.‬‬
‫הוא לא יהיה מושפע ביכולת המקלט לפענח את המידע הרצוי משום שהמידע יופיע אחרי זמן‬
‫"מרווח הביטחון"‬
‫ככול שמרווח הביטחון יהיה גדול יותר ניתן יהיה לטפל במרחק הדהוד גדול יותר‪ .‬אבל הגדלת‬
‫המרווח מוריד את נצילות ערוץ השידור‪ .‬לדוגמה בשידור ‪ DVB-T‬ארבע מרווחי ביטחון‬
‫שימושיים (ניתנים כשבר מזמן המחזור של הסימבול) ‪1/32 ; 1/16 ; 1/8 ; 1/4‬‬
‫‪ 1/32‬נותן הגנה מזערית אבל העברת מידע מהירה ביותר‪ 1/4 .‬מאפשר הגנה טובה ביותר‬
‫אבל נצילות ערוץ שידור נמוכה‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫דוגמה‪:‬‬
‫אם נשדר מיליון סימבולים לשנייה על ערוץ תקשורת באפנון של נושא בודד אזי זמן שידור‬
‫סימבול יהיה מיקרו‪-‬שנייה‪ .‬במצב זה נצטרך להתמודד עם סנכרון בתדר גבוה ועם התאבכויות‬
‫ממסלולים שונים )‪.(multipath interference‬‬
‫אם אותם מיליון סימבולים לשנייה יחולקו לאלף תת‪-‬ערוצים אז זמן המחזור של כל סימבול יכול‬
‫להיות ארוך פי ‪ 1000‬ז"א מילישנייה אחת (במקום מיקרו‪-‬שנייה)‪ .‬אם נוסיף "מרווח ביטחון"‬
‫בערך של ‪ 1/8‬סימבול אשר יוכנס בתחילת שידור של כל סימבול‪ ,‬אזי נוכל להתגבר על בעיית‬
‫ההתאבכות‪ .‬זמן "מרווח הביטחון" יהיה ‪ 125‬מיקרו‪-‬שניות שמייצג הפרש מרבי של ‪37.5‬‬
‫קילומטר בין אות ישיר לאות מוחזר כהד מגוף כלשהו‪.‬‬

‫‪25‬‬

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Example of applications
Cable
ADSL and VDSL broadband access via POTS copper wiring.
Power line communication (PLC).
Multimedia over Coax Alliance (MoCA) home networking.
ITU-T G.hn, a standard which provides high-speed local area networking over existing home wiring (power lines,
phone lines and coaxial cables)
Wireless
The wireless LAN radio interfaces IEEE 802.11a, g, n and HIPERLAN/2.
The digital radio systems DAB/EUREKA 147, DAB+, Digital Radio Mondiale, HD Radio, T-DMB and ISDBTSB.
The terrestrial digital TV system DVB-T.
The terrestrial mobile TV systems DVB-H, T-DMB, ISDB-T and MediaFLO forward link.
The cellular communication systems Flash-OFDM
The mobile broadband 3GPP Long Term Evolution air interface named High Speed OFDM Packet Access
(HSOPA)
The Wireless MAN / Fixed broadband wireless access (BWA) standard IEEE 802.16 (or WiMAX).
The Mobile Broadband Wireless Access (MBWA) standards IEEE 802.20, IEEE 802.16e (Mobile WiMAX) and
WiBro.
The wireless Personal Area Network (PAN) Ultra wideband (UWB) IEEE 802.15.3a implementation suggested by
WiMedia Alliance.
26

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Transmitter
An OFDM carrier signal is the sum of a number of orthogonal sub-carriers, with baseband data on each sub-carrier
being independently modulated commonly using some type of quadrature amplitude modulation (QAM) or phaseshift keying (PSK). This composite baseband signal is typically used to modulate a main RF carrier.

s[n] is a serial stream of binary digits. By inverse multiplexing, these are first demultiplexed into N parallel
streams, and each one mapped to a (possibly complex) symbol stream using some modulation constellation
(QAM, PSK, etc.). Note that the constellations may be different, so some streams may carry a higher bit-rate than
others.
An inverse FFT is computed on each set of symbols, giving a set of complex time-domain samples. These
samples are then quadrature-mixed to passband in the standard way. The real and imaginary components are first
converted to the analogue domain using digital-to-analogue converters (DACs); the analogue signals are then
used to modulate cosine and sine waves at the carrier frequency, fc, respectively. These signals are then summed
to give the transmission signal, s(t).
27

28

‫)‪DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial‬‬
‫‪ DVB-T‬הינו תקן שתוקן על ידי איגוד ‪ DVB‬לשידורי טלוויזיה‬
‫קרקעיים‪ .‬השידורים הראשוניים נערכו בבריטניה בשנת ‪.1997‬‬
‫המערכת משדרת אות ספרתי מכווץ של שמע‪ ,‬וידאו ונתונים‬
‫נוספים בשיטת ‪ MPEG‬ובשימוש באפנון ‪.COFDM‬‬
‫תכונות בסיסיות‪:‬‬
‫‪ .1‬שלש אפשרויות לאפנון )‪(QPSK, 16QAM, 64QAM‬‬
‫‪ FEC (forward error correction) .2‬חמש אפשרויות לתיקון שגיאות המבוססות על קידוד‬
‫קונבולוציה וקידוד רייד סולומון ביחסים של ‪ 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8‬בהתאם לדרישות‬
‫המערכת‪.‬‬
‫‪ .3‬ארבע אפשרויות למרווחי ביטחון ‪.1/4 1/8 1/16 1/32‬‬
‫‪ .4‬רוחב פס של ערוץ שידור ‪ 7 ,6‬או ‪8MHz‬‬
‫‪ .5‬תדר תמונות ‪ 50‬או ‪ 60‬הרץ‪.‬‬

‫‪29‬‬

DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial)

30

31

32

:‫הסבר‬
Video – SD – MPEG – 4 PART 10 H.264
SD-Standard Definition

Audio .HE .AAC + V2 & Dolby Pulse
HE-High Efficincy
AAC-Advanced Audio Coding ‫סוג של קודק‬
Pulse -- Plus

MPEG 2 – TS
TS – Transport Stream

‫ מבוסס על‬Dolby Digital Plus
‫ שמאפשר‬AC-3 ‫מערכת קודקים של‬
‫ ותומך‬6.144 Mbit/s ‫שידור בקצב עד‬
‫ הוא אינו‬.13.1 ‫במספר ערוצים עד‬
.AC-3 ‫תואם אחורנית עם‬
‫ הוא פורמט לשידור תקן‬MPEG-2TS
‫) אשר מרובב עם‬4 ‫או‬1,2( MPEG
‫ שימושי כמידע זורם‬.‫מידע נוסף‬
‫ רשתות כולל‬,‫בטלוויזיה ספרתית‬
.‫אינטרנט‬

Three (3) SFN Network ‫סוג של טופולוגית המשדרים‬
SFN - Single Frequency Networks
33

34

:‫הסבר‬
EIT – based EPG & 7 day EPG
EIT – Event Information Table
EPG – Electronic Program Guide
HDMI – 1.3 output
HDMI - High-Definition Multimedia Interface

S/PDIF - Sony/Philips Digital Interconnect Format (more commonly

known as Sony Philips Digital InterFace)
‫ דרך מוליך אופטי או כבל‬,‫ מגדיר את השכבה הפיזית של חיבור מידע שמע בין התקנים שונים‬S/PDIF
.‫ עם שינויים קלים ודרישות זולות יותר מבחינת החומרה‬AES/EBU ‫ תקן זה מבוסס על תקן‬.‫קואקסילי‬
35

‫הסבר‪:‬‬
‫‪S/PDIF - more commonly known as Sony Philips Digital InterFace‬‬

‫‪BMC-biphase mark code‬‬

‫בתקן זה נעשה שימוש בקוד דו‪-‬מופעי )‪ (biphase‬המקודד מידע זורם בינארי‪ .‬כל ביט של‬
‫המידע הראשוני מייצג שתי רמות אשר יחד מייצגות ביט בודד‪ .‬כל כל רמה לוגית "‪ "1‬במבוא‬
‫מיוצגת על ידי שני ביטים שונים ‪ 10‬או ‪ .01‬כניסה לוגית ‪ 0‬מיוצגת על ידי שני ביטים זהים ‪00‬‬
‫או ‪ 11‬במוצא‪.‬‬
‫‪36‬‬

37

38

‫דוגמה – ממיר ‪APEX‬‬
‫תכונות‪:‬‬
‫• תומך ‪EPG‬‬
‫• רשימת ערוצים ועריכת תוכניות‬
‫• בקרת הורים‬
‫• טיימר לתחילת תוכנית‬
‫• בחירת שפת הכתוביות‬
‫• השהיית תיאום שפתיים (במילישניות)‬
‫• הגדרת מדיית ה‪(MP3, JPEG….) USB -‬‬
‫• קביעת זמני הקלטה על מדיית ה‪USB -‬‬
‫• ועוד‪.....‬‬

‫‪39‬‬

APEX ‫ממיר‬

40

APEX ‫ממיר‬

41

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪42‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪43‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪44‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪45‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪46‬‬

:‫הסבר‬
BER – Bit Error Rate
PV BER – Post VITARBI Bit Error Rate
NM – Noise Margin
MER – Modulation Error Rate
CSI – Channel Status Information
Cell – identify code of the transmitting operator
CFO – carrier Frequency offset
PWR index – signal level status
RU – Read Solomon Uncorrect, uncorrected errors.

47

‫סופ ללא פ סופית כי אין סוף ללימוד ולחומר‬

‫‪48‬‬

OFDM
)‫ שימוש בערוצי שידור אורתוגונליים שונים (בתדרי גל נושא‬
.‫להעברת המידע‬
LPF
cos( 2  f 1 t )

LPF
cos( 2  f 2 t )

cos( 2  f 2 t )

MULTIPLEX

DEMULTIPLEX

data

cos( 2  f 1 t )

data

LPF
cos( 2  f N t )

cos( 2  f N t )
49

‫תדרים אורתוגונליים‬
‫‪ ‬המשדר מקבל את המידע לשידור ומחלק את ערוץ השידור למספר‬
‫תדרים בלתי תלויים‪.‬‬

‫‪50‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪2‬‬

‫‪51‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪3‬‬
‫‪ ‬כך לא ניתן לחסום את כל המידע שעובר ממשתמש אחד לשני‬

‫‪52‬‬

‫שידור וידאו כף יד דיגיטאלי והתמודדות‬
‫מול בעיות ייחודיות – בשתי השיטות‬
‫‪ DVB-T ‬שידור וידאו למטרות נייחות‬
‫‪ DVB-H ‬שידור וידאו למטרות ניידות (כף יד)‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬

‫‪53‬‬

‫יש צורך לחסוך באנרגיה‬
‫סנכרון מעבר בין תחנות שידור‬
‫שימוש בדחיסה חזקה ‪ H264‬ולא ב ‪mpeg- 2‬‬
‫אפקט דופלר‬

Multi Path ‫בעיית‬
P at h 2

B uilding
D i r ect P at h

P at h 3

M ob i l e
R ecep t i on

B ase St at i on

54

Guard Interval Tg -"‫"שמירת מרחק‬
Tg

OFDM symbol(1/f0)

Tg
Copy signal
 By adding the Guard Interval (GI) Period, Inter symbol

interference (ISI) can be avoided, while keeping orthogonality

Tg OFDM symbol (1/f0)
Direct
Delayed
Sampling Period
55

‫השהיה ותזוזת תדר ב ‪. OFDM‬ו‪CDMA -‬‬
‫‪OFDM ‬‬
‫‪ ‬בעיית ‪ Multi-path‬נפתרת ע"י ‪GI‬‬
‫‪ ‬רגיש לשינויי תדרים שמירה על הפרדת תדרים‬
‫‪CDMA ‬‬
‫‪ ‬כמעט ואין השפעה על הקודים ב ‪Multi-path‬‬
‫‪ ‬אפקט דופלר לא משפיע מאחר ואין לו תלות בתדר‬

‫‪56‬‬

‫מיזוג שיטות הקידוד‬
‫‪ ‬ניתן לשלב בין שתי השיטות וכך כל תדר בקידוד ה ‪OFDM‬‬
‫יוכפל בקוד ה‪CDMA-‬‬
‫‪Multi-carrier code division multiple access (MC- ‬‬
‫)‪CDMA‬‬

‫‪57‬‬

‫סיכום‬
‫‪ ‬הוצגו שיטות קידוד שונות לשידור‪ CDMA :‬ו‪OFDM‬‬
‫‪ ‬לכל שיטה יש את הייחודיות שלה אך ניתן עדיין לשלבם ביחד‬
‫במספר אפליקציות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמד יישום של השיטות לצורך העברת וידאו דיגיטלי למערכות‬
‫ניידות בשתי השיטות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמדה החסינות של שתי השיטות לתופעות ה ‪,Multi Path‬‬
‫ואפקט דופלר‬

References 1
Faria, G.; Henriksson, J.A.; Stare, E.; Talmola, P., "DVB-H:
Digital Broadcast Services to Handheld Devices,"
Proceedings of the IEEE , vol.94, no.1, pp.194-209, Jan.
2006
2. Fire Tom Wada Professor, Information Engineering, Univ.
of the Ryukyus Chief Scientist at Magna Design Net, Inc
[email protected] http://www.ie.uryukyu.ac.jp/~wada/
1.

3. “Ofdm and cdma” Dr.S.Srikanth AU-KBC Research

Centre Anna University Chennai
59

References 2
4. http://en.wikipedia.org/wiki/Code_division_multipl

e_access
5. http://en.wikipedia.org/wiki/OFDM


Slide 55

‫שדורי טלוויזיה‬
‫ספרתיים קרקעיים‬

‫אינגר משה ‪4Z1PF‬‬
‫‪2009‬‬
‫ספטמבר‬
‫‪1‬‬

‫שדורי טלוויזיה ספרתיים קרקעיים – למה?‬
‫‪ ‬יציבות באיכות התמונה‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של הספקטרום יחסית לשידור האנלוגי (פי ‪ 4‬עד ‪)6‬‬
‫‪ ‬זול יותר יחסית לשידורי כבלים‪ ,‬שידורים אנלוגיים ושידורי לווינים‪.‬‬
‫‪ ‬פשוט וזול (ממיר ספרתי ואנטנה קטנה) לעומת קליטה מלווין‪.‬‬
‫‪ ‬יישומים חדשים אפשריים בשידורים הדיגיטלים בלבד‪:‬‬
‫‪ ‬אינטראקטיביות‬
‫‪HDTV ‬‬
‫‪ ‬טלוויזיה ניידת‬
‫‪ ‬לוח שידורים אלקטרוני‬

‫‪2‬‬

‫רשתות של תדר בודד‬
‫‪ ‬שידורי טלוויזיה ספרתיים עושים שימוש בשיטת ‪ COFDM‬שמאפשרת עבודה של רשת‬
‫משדרים על תדר בודד‪.‬‬
‫‪ ‬תדר בודד עבור כל המשדרים שמאפשרים כיסוי שטח גדול‪.‬‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של תדרי שידור – שימוש בתדרים חוזרים‬
‫‪ ‬מאפשר טופולוגיות רשת טובות יותר יחסית לשידור אנלוגי‪.‬‬
‫‪‬דרישות מ‪(Single Frequency Networks) SFN-‬‬
‫‪‬כל משדר חייב לשדר‬
‫‪‬על אותו התדר‬
‫‪‬באותו הזמן‬
‫‪‬באותו קצב שידור‬
‫‪ ‬כל המשדרים חייבים להיות מסונכרנים בתדר ובזמן (‪)GPS‬‬
‫‪ ‬בחירת זמן מרווח הביטחון יקבע את המרחק המרבי שבין שני משדרים‪.‬‬

‫‪3‬‬

‫מושגים‬
‫‪ ‬אות אנלוגי‬
‫‪ ‬אות ספרתי (דיגיטלי)‬
‫‪ ‬ביט ‪bite‬‬
‫‪ ‬בית ‪Byte‬‬
‫‪ ‬אות ספרתי מרובה רמות‬

‫‪4‬‬

Asynchronous Digital Subscriber Line

5

‫מה זה ‪? ADSL‬‬

‫( ‪.)Asynchronous Digital Subscriber Line‬‬

‫טכנולוגיית ‪ ADSL‬משתמשת ברוחב פס של ‪ 1.1MHz‬המחולק לשלושה נתחים באמצעות‬
‫מסננים‪ .‬הנתח האחד מ‪ 0KHz -‬עד ‪ ,4KHz‬משמש את ערוץ הטלפוניה‪ .‬הנתח השני מ‪-‬‬
‫‪ 20KHz‬עד ‪ 160KHz‬משמש עבור ה‪ upstream-‬והנתח הגדול ביותר –‪ 240 KHz‬עד‬
‫‪ ,1.1MHz‬משמש עבור ה‪.downstream -‬‬

‫‪6‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫על מנת לקבל ניחות מזערי ודיוק מרבי‪ ,‬ממוצע המתח על הקו צריך לשאוף לאפס וכך ניתן להשיג‬
‫את הקצב הנדרש‪ .‬כדי לעמוד בדרישות אלה‪ ,‬משתמשים בשיטת קידוד‬
‫‪ .)Quadrature Amplitude Modulation) QAM‬שיטה המקודדת קבוצות של שלוש סיביות‬
‫ומייצגת אותם בגל סינוס ברמת מתח ובתזוזת מופע‪.‬‬

‫‪7‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫האפנון השימושי הוא מסוג "ריבוי תדרים" ‪(Discrete Multiton) DMT‬‬
‫הערוץ היורד )‪ (downstream‬מחולק ל‪ 256 -‬תדרי נושא )‪ (tones‬כל אחד‬
‫ברוחב פס של ‪4KHz‬‬
‫הערוץ העולה )‪ (upstream‬מחולק ל‪ 32 -‬תת נושאים‪.‬‬
‫נושא ‪ 64‬מאופנן מידע קבוע המשמש לבקרת הרזולוציה של זמן הדגימה‬
‫במקלט‪.‬‬

‫‪8‬‬

9

Standard vs. High-definition
Standard vs. Highdefinition
Wondering what the difference
is between standard and high
definition? Standard definition
(SD) uses 625 lines of pixels
from top to bottom. High
definition (HD) uses up to 1125
lines. Not all of these lines are
visible on the screen, but
they're included as part of the
signal .

10

‫‪Standard vs. High-definition‬‬
‫)‪HDTV )high-definition television‬‬
‫)‪DTV )digital television‬‬

‫‪ DTV‬משודר בתחום ה‪ UHF -‬ברוחב פס של ‪ 8MHz‬כמו שידורי הטלוויזיה‬
‫האנלוגיים‪.‬‬
‫יתרונות ‪DTV‬‬
‫• תומך ברזולוציה גבוהה יותר‪.‬‬

‫• ניתן לשדר את התמונה בסריקה שלובה ‪ interlaced‬או סריקה מלאה‬
‫‪.progressive‬‬
‫• תחנת השידור יכולה לשדר על אותו ספקטרום מספר תוכניות שונות בו‪-‬‬
‫זמנית‪.‬‬
‫• ניתן להוסיף לשידור חומר אינטראקטיבי ו‪/‬או חומר אחר‪ ,‬כמו מידע‬
‫מהאינטרנט‪.‬‬
‫• תומך בשידורי ‪.HDTV‬‬
‫‪11‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫• קיימים ‪ 18‬תקנים לשידורי טלוויזיה דיגיטאלית‪.‬‬
‫• יחס ממדים ‪ 4:3‬באנלוגי‪ 16:9 ,‬בדיגיטלי‪.‬‬
‫• הרזולוציה הנמוכה ביותר היא כמו הרזולוציה של הטלוויזיה האנלוגית‬
‫‪ 576X720‬פיקסלים‪.‬‬
‫• הרזולוציה המרבית היא של ‪ 1080X1920 HDTV‬פיקסלים‪.‬‬
‫• מספר תמונות משודרות בשנייה מוגדרות על ידי האותיות "‪ "i‬עבור ‪interlaced‬‬
‫ו ‪ "p" -‬עבור ‪progressive‬‬

‫• ב – ‪ DTV‬מספר התמונות משתנה בין ‪ 60P‬ל‪20P -‬‬

‫‪12‬‬

‫‪HDTV‬‬

‫תקן ‪ "1080i" HDTV‬אומר שהרזולוציה היא ‪ 1080X1920‬פיקסלים‪ ,‬סריקה‬
‫שלובה‪ 60 ,‬תמונות בשנייה‪.‬‬
‫הערה‪ :‬הטבלה מתאימה לתקן האמריקאי‬
‫‪13‬‬

‫‪.‬‬

‫תקנים‬
‫‪MPEG-2‬‬
‫‪ DTV‬מקודד את המידע ב – ‪ .MPEG-2‬מקודד שימושי ברוב מכשירי ה‪.DVD -‬‬
‫מקודד זה מקטין את נפח המידע ביחס של ‪ .55:1‬הוא מעלים חלק גדול מהמידע‬
‫שעין האדם לא יכולה להבחין‪.‬‬
‫בתקן זה משדרים את השוני בין תמונה לתמונה בבלוקים של ‪ 16X16‬פיקסלים‪.‬‬
‫‪.‬‬
‫‪H.264 / MPEG-4‬‬
‫‪ H.264‬הוא תקן מתקדם לדחיסת וידאו‪ .‬התקן זהה לחלק ‪ 10‬של התקן ‪MPEG-‬‬
‫‪4‬של ‪ ISO‬וידוע גם בשם "קידוד וידאו מתקדם" – ‪AVC‬‬
‫‪ H.264/AVC‬מאופיין על ידי מספר תכונות חדשות המאפשרות לו לדחוס וידאו‬
‫ביעילות רבה יותר מאשר מקודדים אחרים‪.‬‬
‫ביצוע "פיצוי תנועה על סמך בלוק בגודל משתנה" עם בלוקים בגדלים ‪16X16‬ועד‬
‫‪ 4X4‬המאפשר חלוקה מדויקת של אזורים נעים‪ .‬חלוקה רבה מדי לתת‪-‬בלוקים‬
‫עלולה להוביל לשליחת מידע מיותר‪ ,‬שכן המקודד נדרש לציין מספר גדול יותר של‬
‫בלוקים‪ ,‬ולכן מתמקדים מקודדי ‪ H.264‬בבעיית הבחירה של החלוקה‬
‫האופטימאלית של בלוק ‪.16X16‬‬
‫‪14‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫לכול תחנת שידור מוקצה ערוץ שידור אחד‪.‬‬
‫ניתן לחלק את הערוץ לתת‪-‬ערוצים ‪sub-channels‬‬

‫כל ערוץ יכול לשדר ‪19.39 Mbps‬של מידע דיגיטלי‪.‬‬
‫תחנת השידור יכולה לחלק תעבורה זו במספר אפשרויות‪ ,‬לדוגמה‪:‬‬
‫ערוץ אחד של ‪19.39 Mbps‬‬
‫ארבעה תת‪-‬ערוצים של ‪4.85 Mbps‬‬

‫ניתן לשדר תוכניות באיכות נמוכה כמו חדשות‪ ,‬אך לאחד את הערוצים לאיכות‬
‫גבוהה יותר עבור תוכנית טבע כלשהי‪.‬‬
‫נערכים ניסויים לשדר מידע דיגיטלי ב‪ .1- 2Mbps -‬מידע זה יכול לכלול דפי‬
‫אינטרנט או מידע דיגיטלי אחר‪.‬‬

‫‪15‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫הבסיס לתקני ‪ HDTV‬הוא של ‪. (Advanced Television Standards Committee) ATSC‬עבור‬
‫‪ HDTV‬קיימים שני פורמטים‪ P720 :‬ו‪.i1080 -‬‬
‫מדובר בתקנים אמריקאים אשר משודרים ב‪ 60Hz -‬ואשר שניהם רחבי מסך (כלומר ביחס מסך‬
‫‪.)16:9‬‬
‫‪ P720‬הוא תקן פרוגרסיבי (כלומר‪ ,‬משודרות שורות ברצף) אשר כולל ‪ 720‬שורות של ‪1280‬‬
‫פיקסלים בכל שורה‪.‬‬
‫‪ i1080‬הוא תקן ‪( INTERLACED‬כלומר‪ ,‬משדר את כל השורות הזוגיות ואחריהן את השורות האי‬
‫זוגיות וחוזר חלילה) אשר כולל ‪ 1080‬שורות של ‪ 1920‬פיקסלים בכל אחת‪.‬‬
‫התקנים הללו יועדו לשוק האמריקאי‪ ,‬ולכן הוגדרו ב‪ 60Hz-‬בלבד‪ .‬לאחר מספר שנים‪ ,‬אירופה‬
‫התעוררה והגדירה גם לעצמה כמה תקנים‪:‬‬
‫‪ P576 - PAL PROGRESSIVE‬אשר משודר במסך רחב או רגיל (‪)4:3‬‬
‫‪ - P50720‬תקן זהה לתקן האמריקאי פרט לכך שהוא משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪( i501080‬לעתים מכונה גם ‪ - )i251080‬גם הוא תקן זהה לאמריקאי אך משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪16‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫‪HD READY‬‬
‫לגבי רזולוציה‪ ,‬המסך חייב לתמוך בלפחות ‪ 720‬שורות עבור מצב ‪.16:9‬‬
‫התנאים‪:‬‬
‫‪ .1‬כל סוג מסך או אלמנט תצוגה אשר יש לו ‪ 720‬שורות פיזיות (דיסקרטיות) במצב יחס רחב‪.‬‬
‫‪ .2‬על המסך לתמוך בכניסות ‪ HDTV‬דרך הכניסות הבאות‪:‬‬
‫‪ YPBPR‬אנלוגי‬
‫‪ DVI‬או ‪HDMI‬‬
‫‪ .3‬בכל הכניסות הללו‪ ,‬המסך חייב לתמוך בתקנים הבאים‪:‬‬
‫‪ 1280‬על ‪ 720‬פרוגרסיבי ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ 1920‬על ‪ 1080‬שזור ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ .4‬על חיבורי ה‪ DVI-‬וה‪ HDMI-‬לתמוך בהצפנת ‪.HDCP‬‬
‫‪17‬‬

18

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫הגדרה‪ :‬שני גלים נושאים‪ ,‬באותו התדר נמצאים ב‪ 90 -‬מעלות האחד ביחס לשני‬
‫(ניצבים)‪ .‬ניתן לראות זאת כשווה ערך‪ ,‬לגל נושא יחיד המאופנן מופע ואמפליטודה‪.‬‬

‫תמונת ווקטור‪-‬סקופ של אפנון‬
‫מידע הצבע במשדרי טלוויזיה‬

‫‪19‬‬

‫ אפנון ניצב‬QAM - Quadrature Amplitude Modulation
‫ כל סימבול‬16QAM -‫דוגמה ל‬
‫ ביטים‬4 ‫מיצג‬
I - In phase

Q – Quadrature

‫בתקשורת ספרתית נהוג לעבוד‬
QAM16 64 128 256 -‫ב‬

20

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫דוגמאות ל – ‪ 8QAM‬במבנה מעגלי ומלבני‬
‫הבחירה למבנה הרצוי נקבע על ידי השיקולים‪:‬‬
‫‪ .1‬ההספק הממוצע המשודר‬
‫‪ .2‬מורכבות מעגלי השידור והקליטה‬
‫‪ .3‬חסינות לרעש‬
‫‪BER (Bit Error Rate) .4‬‬
‫‪ .5‬התאבכות בין גלי הנושא השונים‪.‬‬

‫‪21‬‬

22

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫)‪ Orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM‬זהה עקרונית ל‪-‬‬
‫)‪ Coded OFDM (COFDM‬ול‪.Discrete multi-tone modulation (DMT) -‬‬
‫בכל המקרים מדובר על ריבוב בחלוקת תדר ‪frequency-division multiplexing‬‬
‫)‪ .(FDM‬מספר רב של תדרי תת נושא ניצבים‪ ,‬הקרובים זה לזה‪ ,‬נושאים את‬
‫המידע‪ .‬המידע מחולק למספר ערוצים מקבילים‪ ,‬כאשר כל ערוץ מאופנן על תדר‬
‫תת‪-‬נושא אחר‪.‬‬
‫האפנון יכול להיות כל אפנון שכיח כמו ‪ QAM‬או ‪ .PSK‬המידע המאופנן נשלח‬
‫בקצב נמוך אך בגלל המספר הרב של התתי‪-‬נושא זה שווה ערך לשידור‬
‫קונבנציונלי של אפנון נושא אחד באותו רוחב פס ובמהירות העברת מידע גבוהה‪.‬‬

‫‪23‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫מרווח ביטחון (שומר מרווח) ‪Guard interval‬‬
‫מטרת מרווח הביטחון הוא לשפר את חסינות ההשהיה בהתפשטות הגלים‪ ,‬הדהוד והחזרים‬
‫מגופים שונים כמו הר או בית‪ .‬נתונים ספרתיים מאוד רגישים לתופעות אלו ‪.‬‬
‫ב‪ COFDM -‬בתחילת כל סימבול קיים "מרווח ביטחון"‪ .‬כל עוד ה"הד" נופל בתחום מרווח זה‪.‬‬
‫הוא לא יהיה מושפע ביכולת המקלט לפענח את המידע הרצוי משום שהמידע יופיע אחרי זמן‬
‫"מרווח הביטחון"‬
‫ככול שמרווח הביטחון יהיה גדול יותר ניתן יהיה לטפל במרחק הדהוד גדול יותר‪ .‬אבל הגדלת‬
‫המרווח מוריד את נצילות ערוץ השידור‪ .‬לדוגמה בשידור ‪ DVB-T‬ארבע מרווחי ביטחון‬
‫שימושיים (ניתנים כשבר מזמן המחזור של הסימבול) ‪1/32 ; 1/16 ; 1/8 ; 1/4‬‬
‫‪ 1/32‬נותן הגנה מזערית אבל העברת מידע מהירה ביותר‪ 1/4 .‬מאפשר הגנה טובה ביותר‬
‫אבל נצילות ערוץ שידור נמוכה‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫דוגמה‪:‬‬
‫אם נשדר מיליון סימבולים לשנייה על ערוץ תקשורת באפנון של נושא בודד אזי זמן שידור‬
‫סימבול יהיה מיקרו‪-‬שנייה‪ .‬במצב זה נצטרך להתמודד עם סנכרון בתדר גבוה ועם התאבכויות‬
‫ממסלולים שונים )‪.(multipath interference‬‬
‫אם אותם מיליון סימבולים לשנייה יחולקו לאלף תת‪-‬ערוצים אז זמן המחזור של כל סימבול יכול‬
‫להיות ארוך פי ‪ 1000‬ז"א מילישנייה אחת (במקום מיקרו‪-‬שנייה)‪ .‬אם נוסיף "מרווח ביטחון"‬
‫בערך של ‪ 1/8‬סימבול אשר יוכנס בתחילת שידור של כל סימבול‪ ,‬אזי נוכל להתגבר על בעיית‬
‫ההתאבכות‪ .‬זמן "מרווח הביטחון" יהיה ‪ 125‬מיקרו‪-‬שניות שמייצג הפרש מרבי של ‪37.5‬‬
‫קילומטר בין אות ישיר לאות מוחזר כהד מגוף כלשהו‪.‬‬

‫‪25‬‬

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Example of applications
Cable
ADSL and VDSL broadband access via POTS copper wiring.
Power line communication (PLC).
Multimedia over Coax Alliance (MoCA) home networking.
ITU-T G.hn, a standard which provides high-speed local area networking over existing home wiring (power lines,
phone lines and coaxial cables)
Wireless
The wireless LAN radio interfaces IEEE 802.11a, g, n and HIPERLAN/2.
The digital radio systems DAB/EUREKA 147, DAB+, Digital Radio Mondiale, HD Radio, T-DMB and ISDBTSB.
The terrestrial digital TV system DVB-T.
The terrestrial mobile TV systems DVB-H, T-DMB, ISDB-T and MediaFLO forward link.
The cellular communication systems Flash-OFDM
The mobile broadband 3GPP Long Term Evolution air interface named High Speed OFDM Packet Access
(HSOPA)
The Wireless MAN / Fixed broadband wireless access (BWA) standard IEEE 802.16 (or WiMAX).
The Mobile Broadband Wireless Access (MBWA) standards IEEE 802.20, IEEE 802.16e (Mobile WiMAX) and
WiBro.
The wireless Personal Area Network (PAN) Ultra wideband (UWB) IEEE 802.15.3a implementation suggested by
WiMedia Alliance.
26

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Transmitter
An OFDM carrier signal is the sum of a number of orthogonal sub-carriers, with baseband data on each sub-carrier
being independently modulated commonly using some type of quadrature amplitude modulation (QAM) or phaseshift keying (PSK). This composite baseband signal is typically used to modulate a main RF carrier.

s[n] is a serial stream of binary digits. By inverse multiplexing, these are first demultiplexed into N parallel
streams, and each one mapped to a (possibly complex) symbol stream using some modulation constellation
(QAM, PSK, etc.). Note that the constellations may be different, so some streams may carry a higher bit-rate than
others.
An inverse FFT is computed on each set of symbols, giving a set of complex time-domain samples. These
samples are then quadrature-mixed to passband in the standard way. The real and imaginary components are first
converted to the analogue domain using digital-to-analogue converters (DACs); the analogue signals are then
used to modulate cosine and sine waves at the carrier frequency, fc, respectively. These signals are then summed
to give the transmission signal, s(t).
27

28

‫)‪DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial‬‬
‫‪ DVB-T‬הינו תקן שתוקן על ידי איגוד ‪ DVB‬לשידורי טלוויזיה‬
‫קרקעיים‪ .‬השידורים הראשוניים נערכו בבריטניה בשנת ‪.1997‬‬
‫המערכת משדרת אות ספרתי מכווץ של שמע‪ ,‬וידאו ונתונים‬
‫נוספים בשיטת ‪ MPEG‬ובשימוש באפנון ‪.COFDM‬‬
‫תכונות בסיסיות‪:‬‬
‫‪ .1‬שלש אפשרויות לאפנון )‪(QPSK, 16QAM, 64QAM‬‬
‫‪ FEC (forward error correction) .2‬חמש אפשרויות לתיקון שגיאות המבוססות על קידוד‬
‫קונבולוציה וקידוד רייד סולומון ביחסים של ‪ 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8‬בהתאם לדרישות‬
‫המערכת‪.‬‬
‫‪ .3‬ארבע אפשרויות למרווחי ביטחון ‪.1/4 1/8 1/16 1/32‬‬
‫‪ .4‬רוחב פס של ערוץ שידור ‪ 7 ,6‬או ‪8MHz‬‬
‫‪ .5‬תדר תמונות ‪ 50‬או ‪ 60‬הרץ‪.‬‬

‫‪29‬‬

DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial)

30

31

32

:‫הסבר‬
Video – SD – MPEG – 4 PART 10 H.264
SD-Standard Definition

Audio .HE .AAC + V2 & Dolby Pulse
HE-High Efficincy
AAC-Advanced Audio Coding ‫סוג של קודק‬
Pulse -- Plus

MPEG 2 – TS
TS – Transport Stream

‫ מבוסס על‬Dolby Digital Plus
‫ שמאפשר‬AC-3 ‫מערכת קודקים של‬
‫ ותומך‬6.144 Mbit/s ‫שידור בקצב עד‬
‫ הוא אינו‬.13.1 ‫במספר ערוצים עד‬
.AC-3 ‫תואם אחורנית עם‬
‫ הוא פורמט לשידור תקן‬MPEG-2TS
‫) אשר מרובב עם‬4 ‫או‬1,2( MPEG
‫ שימושי כמידע זורם‬.‫מידע נוסף‬
‫ רשתות כולל‬,‫בטלוויזיה ספרתית‬
.‫אינטרנט‬

Three (3) SFN Network ‫סוג של טופולוגית המשדרים‬
SFN - Single Frequency Networks
33

34

:‫הסבר‬
EIT – based EPG & 7 day EPG
EIT – Event Information Table
EPG – Electronic Program Guide
HDMI – 1.3 output
HDMI - High-Definition Multimedia Interface

S/PDIF - Sony/Philips Digital Interconnect Format (more commonly

known as Sony Philips Digital InterFace)
‫ דרך מוליך אופטי או כבל‬,‫ מגדיר את השכבה הפיזית של חיבור מידע שמע בין התקנים שונים‬S/PDIF
.‫ עם שינויים קלים ודרישות זולות יותר מבחינת החומרה‬AES/EBU ‫ תקן זה מבוסס על תקן‬.‫קואקסילי‬
35

‫הסבר‪:‬‬
‫‪S/PDIF - more commonly known as Sony Philips Digital InterFace‬‬

‫‪BMC-biphase mark code‬‬

‫בתקן זה נעשה שימוש בקוד דו‪-‬מופעי )‪ (biphase‬המקודד מידע זורם בינארי‪ .‬כל ביט של‬
‫המידע הראשוני מייצג שתי רמות אשר יחד מייצגות ביט בודד‪ .‬כל כל רמה לוגית "‪ "1‬במבוא‬
‫מיוצגת על ידי שני ביטים שונים ‪ 10‬או ‪ .01‬כניסה לוגית ‪ 0‬מיוצגת על ידי שני ביטים זהים ‪00‬‬
‫או ‪ 11‬במוצא‪.‬‬
‫‪36‬‬

37

38

‫דוגמה – ממיר ‪APEX‬‬
‫תכונות‪:‬‬
‫• תומך ‪EPG‬‬
‫• רשימת ערוצים ועריכת תוכניות‬
‫• בקרת הורים‬
‫• טיימר לתחילת תוכנית‬
‫• בחירת שפת הכתוביות‬
‫• השהיית תיאום שפתיים (במילישניות)‬
‫• הגדרת מדיית ה‪(MP3, JPEG….) USB -‬‬
‫• קביעת זמני הקלטה על מדיית ה‪USB -‬‬
‫• ועוד‪.....‬‬

‫‪39‬‬

APEX ‫ממיר‬

40

APEX ‫ממיר‬

41

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪42‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪43‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪44‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪45‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪46‬‬

:‫הסבר‬
BER – Bit Error Rate
PV BER – Post VITARBI Bit Error Rate
NM – Noise Margin
MER – Modulation Error Rate
CSI – Channel Status Information
Cell – identify code of the transmitting operator
CFO – carrier Frequency offset
PWR index – signal level status
RU – Read Solomon Uncorrect, uncorrected errors.

47

‫סופ ללא פ סופית כי אין סוף ללימוד ולחומר‬

‫‪48‬‬

OFDM
)‫ שימוש בערוצי שידור אורתוגונליים שונים (בתדרי גל נושא‬
.‫להעברת המידע‬
LPF
cos( 2  f 1 t )

LPF
cos( 2  f 2 t )

cos( 2  f 2 t )

MULTIPLEX

DEMULTIPLEX

data

cos( 2  f 1 t )

data

LPF
cos( 2  f N t )

cos( 2  f N t )
49

‫תדרים אורתוגונליים‬
‫‪ ‬המשדר מקבל את המידע לשידור ומחלק את ערוץ השידור למספר‬
‫תדרים בלתי תלויים‪.‬‬

‫‪50‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪2‬‬

‫‪51‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪3‬‬
‫‪ ‬כך לא ניתן לחסום את כל המידע שעובר ממשתמש אחד לשני‬

‫‪52‬‬

‫שידור וידאו כף יד דיגיטאלי והתמודדות‬
‫מול בעיות ייחודיות – בשתי השיטות‬
‫‪ DVB-T ‬שידור וידאו למטרות נייחות‬
‫‪ DVB-H ‬שידור וידאו למטרות ניידות (כף יד)‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬

‫‪53‬‬

‫יש צורך לחסוך באנרגיה‬
‫סנכרון מעבר בין תחנות שידור‬
‫שימוש בדחיסה חזקה ‪ H264‬ולא ב ‪mpeg- 2‬‬
‫אפקט דופלר‬

Multi Path ‫בעיית‬
P at h 2

B uilding
D i r ect P at h

P at h 3

M ob i l e
R ecep t i on

B ase St at i on

54

Guard Interval Tg -"‫"שמירת מרחק‬
Tg

OFDM symbol(1/f0)

Tg
Copy signal
 By adding the Guard Interval (GI) Period, Inter symbol

interference (ISI) can be avoided, while keeping orthogonality

Tg OFDM symbol (1/f0)
Direct
Delayed
Sampling Period
55

‫השהיה ותזוזת תדר ב ‪. OFDM‬ו‪CDMA -‬‬
‫‪OFDM ‬‬
‫‪ ‬בעיית ‪ Multi-path‬נפתרת ע"י ‪GI‬‬
‫‪ ‬רגיש לשינויי תדרים שמירה על הפרדת תדרים‬
‫‪CDMA ‬‬
‫‪ ‬כמעט ואין השפעה על הקודים ב ‪Multi-path‬‬
‫‪ ‬אפקט דופלר לא משפיע מאחר ואין לו תלות בתדר‬

‫‪56‬‬

‫מיזוג שיטות הקידוד‬
‫‪ ‬ניתן לשלב בין שתי השיטות וכך כל תדר בקידוד ה ‪OFDM‬‬
‫יוכפל בקוד ה‪CDMA-‬‬
‫‪Multi-carrier code division multiple access (MC- ‬‬
‫)‪CDMA‬‬

‫‪57‬‬

‫סיכום‬
‫‪ ‬הוצגו שיטות קידוד שונות לשידור‪ CDMA :‬ו‪OFDM‬‬
‫‪ ‬לכל שיטה יש את הייחודיות שלה אך ניתן עדיין לשלבם ביחד‬
‫במספר אפליקציות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמד יישום של השיטות לצורך העברת וידאו דיגיטלי למערכות‬
‫ניידות בשתי השיטות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמדה החסינות של שתי השיטות לתופעות ה ‪,Multi Path‬‬
‫ואפקט דופלר‬

References 1
Faria, G.; Henriksson, J.A.; Stare, E.; Talmola, P., "DVB-H:
Digital Broadcast Services to Handheld Devices,"
Proceedings of the IEEE , vol.94, no.1, pp.194-209, Jan.
2006
2. Fire Tom Wada Professor, Information Engineering, Univ.
of the Ryukyus Chief Scientist at Magna Design Net, Inc
[email protected] http://www.ie.uryukyu.ac.jp/~wada/
1.

3. “Ofdm and cdma” Dr.S.Srikanth AU-KBC Research

Centre Anna University Chennai
59

References 2
4. http://en.wikipedia.org/wiki/Code_division_multipl

e_access
5. http://en.wikipedia.org/wiki/OFDM


Slide 56

‫שדורי טלוויזיה‬
‫ספרתיים קרקעיים‬

‫אינגר משה ‪4Z1PF‬‬
‫‪2009‬‬
‫ספטמבר‬
‫‪1‬‬

‫שדורי טלוויזיה ספרתיים קרקעיים – למה?‬
‫‪ ‬יציבות באיכות התמונה‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של הספקטרום יחסית לשידור האנלוגי (פי ‪ 4‬עד ‪)6‬‬
‫‪ ‬זול יותר יחסית לשידורי כבלים‪ ,‬שידורים אנלוגיים ושידורי לווינים‪.‬‬
‫‪ ‬פשוט וזול (ממיר ספרתי ואנטנה קטנה) לעומת קליטה מלווין‪.‬‬
‫‪ ‬יישומים חדשים אפשריים בשידורים הדיגיטלים בלבד‪:‬‬
‫‪ ‬אינטראקטיביות‬
‫‪HDTV ‬‬
‫‪ ‬טלוויזיה ניידת‬
‫‪ ‬לוח שידורים אלקטרוני‬

‫‪2‬‬

‫רשתות של תדר בודד‬
‫‪ ‬שידורי טלוויזיה ספרתיים עושים שימוש בשיטת ‪ COFDM‬שמאפשרת עבודה של רשת‬
‫משדרים על תדר בודד‪.‬‬
‫‪ ‬תדר בודד עבור כל המשדרים שמאפשרים כיסוי שטח גדול‪.‬‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של תדרי שידור – שימוש בתדרים חוזרים‬
‫‪ ‬מאפשר טופולוגיות רשת טובות יותר יחסית לשידור אנלוגי‪.‬‬
‫‪‬דרישות מ‪(Single Frequency Networks) SFN-‬‬
‫‪‬כל משדר חייב לשדר‬
‫‪‬על אותו התדר‬
‫‪‬באותו הזמן‬
‫‪‬באותו קצב שידור‬
‫‪ ‬כל המשדרים חייבים להיות מסונכרנים בתדר ובזמן (‪)GPS‬‬
‫‪ ‬בחירת זמן מרווח הביטחון יקבע את המרחק המרבי שבין שני משדרים‪.‬‬

‫‪3‬‬

‫מושגים‬
‫‪ ‬אות אנלוגי‬
‫‪ ‬אות ספרתי (דיגיטלי)‬
‫‪ ‬ביט ‪bite‬‬
‫‪ ‬בית ‪Byte‬‬
‫‪ ‬אות ספרתי מרובה רמות‬

‫‪4‬‬

Asynchronous Digital Subscriber Line

5

‫מה זה ‪? ADSL‬‬

‫( ‪.)Asynchronous Digital Subscriber Line‬‬

‫טכנולוגיית ‪ ADSL‬משתמשת ברוחב פס של ‪ 1.1MHz‬המחולק לשלושה נתחים באמצעות‬
‫מסננים‪ .‬הנתח האחד מ‪ 0KHz -‬עד ‪ ,4KHz‬משמש את ערוץ הטלפוניה‪ .‬הנתח השני מ‪-‬‬
‫‪ 20KHz‬עד ‪ 160KHz‬משמש עבור ה‪ upstream-‬והנתח הגדול ביותר –‪ 240 KHz‬עד‬
‫‪ ,1.1MHz‬משמש עבור ה‪.downstream -‬‬

‫‪6‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫על מנת לקבל ניחות מזערי ודיוק מרבי‪ ,‬ממוצע המתח על הקו צריך לשאוף לאפס וכך ניתן להשיג‬
‫את הקצב הנדרש‪ .‬כדי לעמוד בדרישות אלה‪ ,‬משתמשים בשיטת קידוד‬
‫‪ .)Quadrature Amplitude Modulation) QAM‬שיטה המקודדת קבוצות של שלוש סיביות‬
‫ומייצגת אותם בגל סינוס ברמת מתח ובתזוזת מופע‪.‬‬

‫‪7‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫האפנון השימושי הוא מסוג "ריבוי תדרים" ‪(Discrete Multiton) DMT‬‬
‫הערוץ היורד )‪ (downstream‬מחולק ל‪ 256 -‬תדרי נושא )‪ (tones‬כל אחד‬
‫ברוחב פס של ‪4KHz‬‬
‫הערוץ העולה )‪ (upstream‬מחולק ל‪ 32 -‬תת נושאים‪.‬‬
‫נושא ‪ 64‬מאופנן מידע קבוע המשמש לבקרת הרזולוציה של זמן הדגימה‬
‫במקלט‪.‬‬

‫‪8‬‬

9

Standard vs. High-definition
Standard vs. Highdefinition
Wondering what the difference
is between standard and high
definition? Standard definition
(SD) uses 625 lines of pixels
from top to bottom. High
definition (HD) uses up to 1125
lines. Not all of these lines are
visible on the screen, but
they're included as part of the
signal .

10

‫‪Standard vs. High-definition‬‬
‫)‪HDTV )high-definition television‬‬
‫)‪DTV )digital television‬‬

‫‪ DTV‬משודר בתחום ה‪ UHF -‬ברוחב פס של ‪ 8MHz‬כמו שידורי הטלוויזיה‬
‫האנלוגיים‪.‬‬
‫יתרונות ‪DTV‬‬
‫• תומך ברזולוציה גבוהה יותר‪.‬‬

‫• ניתן לשדר את התמונה בסריקה שלובה ‪ interlaced‬או סריקה מלאה‬
‫‪.progressive‬‬
‫• תחנת השידור יכולה לשדר על אותו ספקטרום מספר תוכניות שונות בו‪-‬‬
‫זמנית‪.‬‬
‫• ניתן להוסיף לשידור חומר אינטראקטיבי ו‪/‬או חומר אחר‪ ,‬כמו מידע‬
‫מהאינטרנט‪.‬‬
‫• תומך בשידורי ‪.HDTV‬‬
‫‪11‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫• קיימים ‪ 18‬תקנים לשידורי טלוויזיה דיגיטאלית‪.‬‬
‫• יחס ממדים ‪ 4:3‬באנלוגי‪ 16:9 ,‬בדיגיטלי‪.‬‬
‫• הרזולוציה הנמוכה ביותר היא כמו הרזולוציה של הטלוויזיה האנלוגית‬
‫‪ 576X720‬פיקסלים‪.‬‬
‫• הרזולוציה המרבית היא של ‪ 1080X1920 HDTV‬פיקסלים‪.‬‬
‫• מספר תמונות משודרות בשנייה מוגדרות על ידי האותיות "‪ "i‬עבור ‪interlaced‬‬
‫ו ‪ "p" -‬עבור ‪progressive‬‬

‫• ב – ‪ DTV‬מספר התמונות משתנה בין ‪ 60P‬ל‪20P -‬‬

‫‪12‬‬

‫‪HDTV‬‬

‫תקן ‪ "1080i" HDTV‬אומר שהרזולוציה היא ‪ 1080X1920‬פיקסלים‪ ,‬סריקה‬
‫שלובה‪ 60 ,‬תמונות בשנייה‪.‬‬
‫הערה‪ :‬הטבלה מתאימה לתקן האמריקאי‬
‫‪13‬‬

‫‪.‬‬

‫תקנים‬
‫‪MPEG-2‬‬
‫‪ DTV‬מקודד את המידע ב – ‪ .MPEG-2‬מקודד שימושי ברוב מכשירי ה‪.DVD -‬‬
‫מקודד זה מקטין את נפח המידע ביחס של ‪ .55:1‬הוא מעלים חלק גדול מהמידע‬
‫שעין האדם לא יכולה להבחין‪.‬‬
‫בתקן זה משדרים את השוני בין תמונה לתמונה בבלוקים של ‪ 16X16‬פיקסלים‪.‬‬
‫‪.‬‬
‫‪H.264 / MPEG-4‬‬
‫‪ H.264‬הוא תקן מתקדם לדחיסת וידאו‪ .‬התקן זהה לחלק ‪ 10‬של התקן ‪MPEG-‬‬
‫‪4‬של ‪ ISO‬וידוע גם בשם "קידוד וידאו מתקדם" – ‪AVC‬‬
‫‪ H.264/AVC‬מאופיין על ידי מספר תכונות חדשות המאפשרות לו לדחוס וידאו‬
‫ביעילות רבה יותר מאשר מקודדים אחרים‪.‬‬
‫ביצוע "פיצוי תנועה על סמך בלוק בגודל משתנה" עם בלוקים בגדלים ‪16X16‬ועד‬
‫‪ 4X4‬המאפשר חלוקה מדויקת של אזורים נעים‪ .‬חלוקה רבה מדי לתת‪-‬בלוקים‬
‫עלולה להוביל לשליחת מידע מיותר‪ ,‬שכן המקודד נדרש לציין מספר גדול יותר של‬
‫בלוקים‪ ,‬ולכן מתמקדים מקודדי ‪ H.264‬בבעיית הבחירה של החלוקה‬
‫האופטימאלית של בלוק ‪.16X16‬‬
‫‪14‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫לכול תחנת שידור מוקצה ערוץ שידור אחד‪.‬‬
‫ניתן לחלק את הערוץ לתת‪-‬ערוצים ‪sub-channels‬‬

‫כל ערוץ יכול לשדר ‪19.39 Mbps‬של מידע דיגיטלי‪.‬‬
‫תחנת השידור יכולה לחלק תעבורה זו במספר אפשרויות‪ ,‬לדוגמה‪:‬‬
‫ערוץ אחד של ‪19.39 Mbps‬‬
‫ארבעה תת‪-‬ערוצים של ‪4.85 Mbps‬‬

‫ניתן לשדר תוכניות באיכות נמוכה כמו חדשות‪ ,‬אך לאחד את הערוצים לאיכות‬
‫גבוהה יותר עבור תוכנית טבע כלשהי‪.‬‬
‫נערכים ניסויים לשדר מידע דיגיטלי ב‪ .1- 2Mbps -‬מידע זה יכול לכלול דפי‬
‫אינטרנט או מידע דיגיטלי אחר‪.‬‬

‫‪15‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫הבסיס לתקני ‪ HDTV‬הוא של ‪. (Advanced Television Standards Committee) ATSC‬עבור‬
‫‪ HDTV‬קיימים שני פורמטים‪ P720 :‬ו‪.i1080 -‬‬
‫מדובר בתקנים אמריקאים אשר משודרים ב‪ 60Hz -‬ואשר שניהם רחבי מסך (כלומר ביחס מסך‬
‫‪.)16:9‬‬
‫‪ P720‬הוא תקן פרוגרסיבי (כלומר‪ ,‬משודרות שורות ברצף) אשר כולל ‪ 720‬שורות של ‪1280‬‬
‫פיקסלים בכל שורה‪.‬‬
‫‪ i1080‬הוא תקן ‪( INTERLACED‬כלומר‪ ,‬משדר את כל השורות הזוגיות ואחריהן את השורות האי‬
‫זוגיות וחוזר חלילה) אשר כולל ‪ 1080‬שורות של ‪ 1920‬פיקסלים בכל אחת‪.‬‬
‫התקנים הללו יועדו לשוק האמריקאי‪ ,‬ולכן הוגדרו ב‪ 60Hz-‬בלבד‪ .‬לאחר מספר שנים‪ ,‬אירופה‬
‫התעוררה והגדירה גם לעצמה כמה תקנים‪:‬‬
‫‪ P576 - PAL PROGRESSIVE‬אשר משודר במסך רחב או רגיל (‪)4:3‬‬
‫‪ - P50720‬תקן זהה לתקן האמריקאי פרט לכך שהוא משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪( i501080‬לעתים מכונה גם ‪ - )i251080‬גם הוא תקן זהה לאמריקאי אך משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪16‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫‪HD READY‬‬
‫לגבי רזולוציה‪ ,‬המסך חייב לתמוך בלפחות ‪ 720‬שורות עבור מצב ‪.16:9‬‬
‫התנאים‪:‬‬
‫‪ .1‬כל סוג מסך או אלמנט תצוגה אשר יש לו ‪ 720‬שורות פיזיות (דיסקרטיות) במצב יחס רחב‪.‬‬
‫‪ .2‬על המסך לתמוך בכניסות ‪ HDTV‬דרך הכניסות הבאות‪:‬‬
‫‪ YPBPR‬אנלוגי‬
‫‪ DVI‬או ‪HDMI‬‬
‫‪ .3‬בכל הכניסות הללו‪ ,‬המסך חייב לתמוך בתקנים הבאים‪:‬‬
‫‪ 1280‬על ‪ 720‬פרוגרסיבי ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ 1920‬על ‪ 1080‬שזור ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ .4‬על חיבורי ה‪ DVI-‬וה‪ HDMI-‬לתמוך בהצפנת ‪.HDCP‬‬
‫‪17‬‬

18

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫הגדרה‪ :‬שני גלים נושאים‪ ,‬באותו התדר נמצאים ב‪ 90 -‬מעלות האחד ביחס לשני‬
‫(ניצבים)‪ .‬ניתן לראות זאת כשווה ערך‪ ,‬לגל נושא יחיד המאופנן מופע ואמפליטודה‪.‬‬

‫תמונת ווקטור‪-‬סקופ של אפנון‬
‫מידע הצבע במשדרי טלוויזיה‬

‫‪19‬‬

‫ אפנון ניצב‬QAM - Quadrature Amplitude Modulation
‫ כל סימבול‬16QAM -‫דוגמה ל‬
‫ ביטים‬4 ‫מיצג‬
I - In phase

Q – Quadrature

‫בתקשורת ספרתית נהוג לעבוד‬
QAM16 64 128 256 -‫ב‬

20

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫דוגמאות ל – ‪ 8QAM‬במבנה מעגלי ומלבני‬
‫הבחירה למבנה הרצוי נקבע על ידי השיקולים‪:‬‬
‫‪ .1‬ההספק הממוצע המשודר‬
‫‪ .2‬מורכבות מעגלי השידור והקליטה‬
‫‪ .3‬חסינות לרעש‬
‫‪BER (Bit Error Rate) .4‬‬
‫‪ .5‬התאבכות בין גלי הנושא השונים‪.‬‬

‫‪21‬‬

22

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫)‪ Orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM‬זהה עקרונית ל‪-‬‬
‫)‪ Coded OFDM (COFDM‬ול‪.Discrete multi-tone modulation (DMT) -‬‬
‫בכל המקרים מדובר על ריבוב בחלוקת תדר ‪frequency-division multiplexing‬‬
‫)‪ .(FDM‬מספר רב של תדרי תת נושא ניצבים‪ ,‬הקרובים זה לזה‪ ,‬נושאים את‬
‫המידע‪ .‬המידע מחולק למספר ערוצים מקבילים‪ ,‬כאשר כל ערוץ מאופנן על תדר‬
‫תת‪-‬נושא אחר‪.‬‬
‫האפנון יכול להיות כל אפנון שכיח כמו ‪ QAM‬או ‪ .PSK‬המידע המאופנן נשלח‬
‫בקצב נמוך אך בגלל המספר הרב של התתי‪-‬נושא זה שווה ערך לשידור‬
‫קונבנציונלי של אפנון נושא אחד באותו רוחב פס ובמהירות העברת מידע גבוהה‪.‬‬

‫‪23‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫מרווח ביטחון (שומר מרווח) ‪Guard interval‬‬
‫מטרת מרווח הביטחון הוא לשפר את חסינות ההשהיה בהתפשטות הגלים‪ ,‬הדהוד והחזרים‬
‫מגופים שונים כמו הר או בית‪ .‬נתונים ספרתיים מאוד רגישים לתופעות אלו ‪.‬‬
‫ב‪ COFDM -‬בתחילת כל סימבול קיים "מרווח ביטחון"‪ .‬כל עוד ה"הד" נופל בתחום מרווח זה‪.‬‬
‫הוא לא יהיה מושפע ביכולת המקלט לפענח את המידע הרצוי משום שהמידע יופיע אחרי זמן‬
‫"מרווח הביטחון"‬
‫ככול שמרווח הביטחון יהיה גדול יותר ניתן יהיה לטפל במרחק הדהוד גדול יותר‪ .‬אבל הגדלת‬
‫המרווח מוריד את נצילות ערוץ השידור‪ .‬לדוגמה בשידור ‪ DVB-T‬ארבע מרווחי ביטחון‬
‫שימושיים (ניתנים כשבר מזמן המחזור של הסימבול) ‪1/32 ; 1/16 ; 1/8 ; 1/4‬‬
‫‪ 1/32‬נותן הגנה מזערית אבל העברת מידע מהירה ביותר‪ 1/4 .‬מאפשר הגנה טובה ביותר‬
‫אבל נצילות ערוץ שידור נמוכה‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫דוגמה‪:‬‬
‫אם נשדר מיליון סימבולים לשנייה על ערוץ תקשורת באפנון של נושא בודד אזי זמן שידור‬
‫סימבול יהיה מיקרו‪-‬שנייה‪ .‬במצב זה נצטרך להתמודד עם סנכרון בתדר גבוה ועם התאבכויות‬
‫ממסלולים שונים )‪.(multipath interference‬‬
‫אם אותם מיליון סימבולים לשנייה יחולקו לאלף תת‪-‬ערוצים אז זמן המחזור של כל סימבול יכול‬
‫להיות ארוך פי ‪ 1000‬ז"א מילישנייה אחת (במקום מיקרו‪-‬שנייה)‪ .‬אם נוסיף "מרווח ביטחון"‬
‫בערך של ‪ 1/8‬סימבול אשר יוכנס בתחילת שידור של כל סימבול‪ ,‬אזי נוכל להתגבר על בעיית‬
‫ההתאבכות‪ .‬זמן "מרווח הביטחון" יהיה ‪ 125‬מיקרו‪-‬שניות שמייצג הפרש מרבי של ‪37.5‬‬
‫קילומטר בין אות ישיר לאות מוחזר כהד מגוף כלשהו‪.‬‬

‫‪25‬‬

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Example of applications
Cable
ADSL and VDSL broadband access via POTS copper wiring.
Power line communication (PLC).
Multimedia over Coax Alliance (MoCA) home networking.
ITU-T G.hn, a standard which provides high-speed local area networking over existing home wiring (power lines,
phone lines and coaxial cables)
Wireless
The wireless LAN radio interfaces IEEE 802.11a, g, n and HIPERLAN/2.
The digital radio systems DAB/EUREKA 147, DAB+, Digital Radio Mondiale, HD Radio, T-DMB and ISDBTSB.
The terrestrial digital TV system DVB-T.
The terrestrial mobile TV systems DVB-H, T-DMB, ISDB-T and MediaFLO forward link.
The cellular communication systems Flash-OFDM
The mobile broadband 3GPP Long Term Evolution air interface named High Speed OFDM Packet Access
(HSOPA)
The Wireless MAN / Fixed broadband wireless access (BWA) standard IEEE 802.16 (or WiMAX).
The Mobile Broadband Wireless Access (MBWA) standards IEEE 802.20, IEEE 802.16e (Mobile WiMAX) and
WiBro.
The wireless Personal Area Network (PAN) Ultra wideband (UWB) IEEE 802.15.3a implementation suggested by
WiMedia Alliance.
26

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Transmitter
An OFDM carrier signal is the sum of a number of orthogonal sub-carriers, with baseband data on each sub-carrier
being independently modulated commonly using some type of quadrature amplitude modulation (QAM) or phaseshift keying (PSK). This composite baseband signal is typically used to modulate a main RF carrier.

s[n] is a serial stream of binary digits. By inverse multiplexing, these are first demultiplexed into N parallel
streams, and each one mapped to a (possibly complex) symbol stream using some modulation constellation
(QAM, PSK, etc.). Note that the constellations may be different, so some streams may carry a higher bit-rate than
others.
An inverse FFT is computed on each set of symbols, giving a set of complex time-domain samples. These
samples are then quadrature-mixed to passband in the standard way. The real and imaginary components are first
converted to the analogue domain using digital-to-analogue converters (DACs); the analogue signals are then
used to modulate cosine and sine waves at the carrier frequency, fc, respectively. These signals are then summed
to give the transmission signal, s(t).
27

28

‫)‪DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial‬‬
‫‪ DVB-T‬הינו תקן שתוקן על ידי איגוד ‪ DVB‬לשידורי טלוויזיה‬
‫קרקעיים‪ .‬השידורים הראשוניים נערכו בבריטניה בשנת ‪.1997‬‬
‫המערכת משדרת אות ספרתי מכווץ של שמע‪ ,‬וידאו ונתונים‬
‫נוספים בשיטת ‪ MPEG‬ובשימוש באפנון ‪.COFDM‬‬
‫תכונות בסיסיות‪:‬‬
‫‪ .1‬שלש אפשרויות לאפנון )‪(QPSK, 16QAM, 64QAM‬‬
‫‪ FEC (forward error correction) .2‬חמש אפשרויות לתיקון שגיאות המבוססות על קידוד‬
‫קונבולוציה וקידוד רייד סולומון ביחסים של ‪ 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8‬בהתאם לדרישות‬
‫המערכת‪.‬‬
‫‪ .3‬ארבע אפשרויות למרווחי ביטחון ‪.1/4 1/8 1/16 1/32‬‬
‫‪ .4‬רוחב פס של ערוץ שידור ‪ 7 ,6‬או ‪8MHz‬‬
‫‪ .5‬תדר תמונות ‪ 50‬או ‪ 60‬הרץ‪.‬‬

‫‪29‬‬

DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial)

30

31

32

:‫הסבר‬
Video – SD – MPEG – 4 PART 10 H.264
SD-Standard Definition

Audio .HE .AAC + V2 & Dolby Pulse
HE-High Efficincy
AAC-Advanced Audio Coding ‫סוג של קודק‬
Pulse -- Plus

MPEG 2 – TS
TS – Transport Stream

‫ מבוסס על‬Dolby Digital Plus
‫ שמאפשר‬AC-3 ‫מערכת קודקים של‬
‫ ותומך‬6.144 Mbit/s ‫שידור בקצב עד‬
‫ הוא אינו‬.13.1 ‫במספר ערוצים עד‬
.AC-3 ‫תואם אחורנית עם‬
‫ הוא פורמט לשידור תקן‬MPEG-2TS
‫) אשר מרובב עם‬4 ‫או‬1,2( MPEG
‫ שימושי כמידע זורם‬.‫מידע נוסף‬
‫ רשתות כולל‬,‫בטלוויזיה ספרתית‬
.‫אינטרנט‬

Three (3) SFN Network ‫סוג של טופולוגית המשדרים‬
SFN - Single Frequency Networks
33

34

:‫הסבר‬
EIT – based EPG & 7 day EPG
EIT – Event Information Table
EPG – Electronic Program Guide
HDMI – 1.3 output
HDMI - High-Definition Multimedia Interface

S/PDIF - Sony/Philips Digital Interconnect Format (more commonly

known as Sony Philips Digital InterFace)
‫ דרך מוליך אופטי או כבל‬,‫ מגדיר את השכבה הפיזית של חיבור מידע שמע בין התקנים שונים‬S/PDIF
.‫ עם שינויים קלים ודרישות זולות יותר מבחינת החומרה‬AES/EBU ‫ תקן זה מבוסס על תקן‬.‫קואקסילי‬
35

‫הסבר‪:‬‬
‫‪S/PDIF - more commonly known as Sony Philips Digital InterFace‬‬

‫‪BMC-biphase mark code‬‬

‫בתקן זה נעשה שימוש בקוד דו‪-‬מופעי )‪ (biphase‬המקודד מידע זורם בינארי‪ .‬כל ביט של‬
‫המידע הראשוני מייצג שתי רמות אשר יחד מייצגות ביט בודד‪ .‬כל כל רמה לוגית "‪ "1‬במבוא‬
‫מיוצגת על ידי שני ביטים שונים ‪ 10‬או ‪ .01‬כניסה לוגית ‪ 0‬מיוצגת על ידי שני ביטים זהים ‪00‬‬
‫או ‪ 11‬במוצא‪.‬‬
‫‪36‬‬

37

38

‫דוגמה – ממיר ‪APEX‬‬
‫תכונות‪:‬‬
‫• תומך ‪EPG‬‬
‫• רשימת ערוצים ועריכת תוכניות‬
‫• בקרת הורים‬
‫• טיימר לתחילת תוכנית‬
‫• בחירת שפת הכתוביות‬
‫• השהיית תיאום שפתיים (במילישניות)‬
‫• הגדרת מדיית ה‪(MP3, JPEG….) USB -‬‬
‫• קביעת זמני הקלטה על מדיית ה‪USB -‬‬
‫• ועוד‪.....‬‬

‫‪39‬‬

APEX ‫ממיר‬

40

APEX ‫ממיר‬

41

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪42‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪43‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪44‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪45‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪46‬‬

:‫הסבר‬
BER – Bit Error Rate
PV BER – Post VITARBI Bit Error Rate
NM – Noise Margin
MER – Modulation Error Rate
CSI – Channel Status Information
Cell – identify code of the transmitting operator
CFO – carrier Frequency offset
PWR index – signal level status
RU – Read Solomon Uncorrect, uncorrected errors.

47

‫סופ ללא פ סופית כי אין סוף ללימוד ולחומר‬

‫‪48‬‬

OFDM
)‫ שימוש בערוצי שידור אורתוגונליים שונים (בתדרי גל נושא‬
.‫להעברת המידע‬
LPF
cos( 2  f 1 t )

LPF
cos( 2  f 2 t )

cos( 2  f 2 t )

MULTIPLEX

DEMULTIPLEX

data

cos( 2  f 1 t )

data

LPF
cos( 2  f N t )

cos( 2  f N t )
49

‫תדרים אורתוגונליים‬
‫‪ ‬המשדר מקבל את המידע לשידור ומחלק את ערוץ השידור למספר‬
‫תדרים בלתי תלויים‪.‬‬

‫‪50‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪2‬‬

‫‪51‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪3‬‬
‫‪ ‬כך לא ניתן לחסום את כל המידע שעובר ממשתמש אחד לשני‬

‫‪52‬‬

‫שידור וידאו כף יד דיגיטאלי והתמודדות‬
‫מול בעיות ייחודיות – בשתי השיטות‬
‫‪ DVB-T ‬שידור וידאו למטרות נייחות‬
‫‪ DVB-H ‬שידור וידאו למטרות ניידות (כף יד)‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬

‫‪53‬‬

‫יש צורך לחסוך באנרגיה‬
‫סנכרון מעבר בין תחנות שידור‬
‫שימוש בדחיסה חזקה ‪ H264‬ולא ב ‪mpeg- 2‬‬
‫אפקט דופלר‬

Multi Path ‫בעיית‬
P at h 2

B uilding
D i r ect P at h

P at h 3

M ob i l e
R ecep t i on

B ase St at i on

54

Guard Interval Tg -"‫"שמירת מרחק‬
Tg

OFDM symbol(1/f0)

Tg
Copy signal
 By adding the Guard Interval (GI) Period, Inter symbol

interference (ISI) can be avoided, while keeping orthogonality

Tg OFDM symbol (1/f0)
Direct
Delayed
Sampling Period
55

‫השהיה ותזוזת תדר ב ‪. OFDM‬ו‪CDMA -‬‬
‫‪OFDM ‬‬
‫‪ ‬בעיית ‪ Multi-path‬נפתרת ע"י ‪GI‬‬
‫‪ ‬רגיש לשינויי תדרים שמירה על הפרדת תדרים‬
‫‪CDMA ‬‬
‫‪ ‬כמעט ואין השפעה על הקודים ב ‪Multi-path‬‬
‫‪ ‬אפקט דופלר לא משפיע מאחר ואין לו תלות בתדר‬

‫‪56‬‬

‫מיזוג שיטות הקידוד‬
‫‪ ‬ניתן לשלב בין שתי השיטות וכך כל תדר בקידוד ה ‪OFDM‬‬
‫יוכפל בקוד ה‪CDMA-‬‬
‫‪Multi-carrier code division multiple access (MC- ‬‬
‫)‪CDMA‬‬

‫‪57‬‬

‫סיכום‬
‫‪ ‬הוצגו שיטות קידוד שונות לשידור‪ CDMA :‬ו‪OFDM‬‬
‫‪ ‬לכל שיטה יש את הייחודיות שלה אך ניתן עדיין לשלבם ביחד‬
‫במספר אפליקציות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמד יישום של השיטות לצורך העברת וידאו דיגיטלי למערכות‬
‫ניידות בשתי השיטות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמדה החסינות של שתי השיטות לתופעות ה ‪,Multi Path‬‬
‫ואפקט דופלר‬

References 1
Faria, G.; Henriksson, J.A.; Stare, E.; Talmola, P., "DVB-H:
Digital Broadcast Services to Handheld Devices,"
Proceedings of the IEEE , vol.94, no.1, pp.194-209, Jan.
2006
2. Fire Tom Wada Professor, Information Engineering, Univ.
of the Ryukyus Chief Scientist at Magna Design Net, Inc
[email protected] http://www.ie.uryukyu.ac.jp/~wada/
1.

3. “Ofdm and cdma” Dr.S.Srikanth AU-KBC Research

Centre Anna University Chennai
59

References 2
4. http://en.wikipedia.org/wiki/Code_division_multipl

e_access
5. http://en.wikipedia.org/wiki/OFDM


Slide 57

‫שדורי טלוויזיה‬
‫ספרתיים קרקעיים‬

‫אינגר משה ‪4Z1PF‬‬
‫‪2009‬‬
‫ספטמבר‬
‫‪1‬‬

‫שדורי טלוויזיה ספרתיים קרקעיים – למה?‬
‫‪ ‬יציבות באיכות התמונה‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של הספקטרום יחסית לשידור האנלוגי (פי ‪ 4‬עד ‪)6‬‬
‫‪ ‬זול יותר יחסית לשידורי כבלים‪ ,‬שידורים אנלוגיים ושידורי לווינים‪.‬‬
‫‪ ‬פשוט וזול (ממיר ספרתי ואנטנה קטנה) לעומת קליטה מלווין‪.‬‬
‫‪ ‬יישומים חדשים אפשריים בשידורים הדיגיטלים בלבד‪:‬‬
‫‪ ‬אינטראקטיביות‬
‫‪HDTV ‬‬
‫‪ ‬טלוויזיה ניידת‬
‫‪ ‬לוח שידורים אלקטרוני‬

‫‪2‬‬

‫רשתות של תדר בודד‬
‫‪ ‬שידורי טלוויזיה ספרתיים עושים שימוש בשיטת ‪ COFDM‬שמאפשרת עבודה של רשת‬
‫משדרים על תדר בודד‪.‬‬
‫‪ ‬תדר בודד עבור כל המשדרים שמאפשרים כיסוי שטח גדול‪.‬‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של תדרי שידור – שימוש בתדרים חוזרים‬
‫‪ ‬מאפשר טופולוגיות רשת טובות יותר יחסית לשידור אנלוגי‪.‬‬
‫‪‬דרישות מ‪(Single Frequency Networks) SFN-‬‬
‫‪‬כל משדר חייב לשדר‬
‫‪‬על אותו התדר‬
‫‪‬באותו הזמן‬
‫‪‬באותו קצב שידור‬
‫‪ ‬כל המשדרים חייבים להיות מסונכרנים בתדר ובזמן (‪)GPS‬‬
‫‪ ‬בחירת זמן מרווח הביטחון יקבע את המרחק המרבי שבין שני משדרים‪.‬‬

‫‪3‬‬

‫מושגים‬
‫‪ ‬אות אנלוגי‬
‫‪ ‬אות ספרתי (דיגיטלי)‬
‫‪ ‬ביט ‪bite‬‬
‫‪ ‬בית ‪Byte‬‬
‫‪ ‬אות ספרתי מרובה רמות‬

‫‪4‬‬

Asynchronous Digital Subscriber Line

5

‫מה זה ‪? ADSL‬‬

‫( ‪.)Asynchronous Digital Subscriber Line‬‬

‫טכנולוגיית ‪ ADSL‬משתמשת ברוחב פס של ‪ 1.1MHz‬המחולק לשלושה נתחים באמצעות‬
‫מסננים‪ .‬הנתח האחד מ‪ 0KHz -‬עד ‪ ,4KHz‬משמש את ערוץ הטלפוניה‪ .‬הנתח השני מ‪-‬‬
‫‪ 20KHz‬עד ‪ 160KHz‬משמש עבור ה‪ upstream-‬והנתח הגדול ביותר –‪ 240 KHz‬עד‬
‫‪ ,1.1MHz‬משמש עבור ה‪.downstream -‬‬

‫‪6‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫על מנת לקבל ניחות מזערי ודיוק מרבי‪ ,‬ממוצע המתח על הקו צריך לשאוף לאפס וכך ניתן להשיג‬
‫את הקצב הנדרש‪ .‬כדי לעמוד בדרישות אלה‪ ,‬משתמשים בשיטת קידוד‬
‫‪ .)Quadrature Amplitude Modulation) QAM‬שיטה המקודדת קבוצות של שלוש סיביות‬
‫ומייצגת אותם בגל סינוס ברמת מתח ובתזוזת מופע‪.‬‬

‫‪7‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫האפנון השימושי הוא מסוג "ריבוי תדרים" ‪(Discrete Multiton) DMT‬‬
‫הערוץ היורד )‪ (downstream‬מחולק ל‪ 256 -‬תדרי נושא )‪ (tones‬כל אחד‬
‫ברוחב פס של ‪4KHz‬‬
‫הערוץ העולה )‪ (upstream‬מחולק ל‪ 32 -‬תת נושאים‪.‬‬
‫נושא ‪ 64‬מאופנן מידע קבוע המשמש לבקרת הרזולוציה של זמן הדגימה‬
‫במקלט‪.‬‬

‫‪8‬‬

9

Standard vs. High-definition
Standard vs. Highdefinition
Wondering what the difference
is between standard and high
definition? Standard definition
(SD) uses 625 lines of pixels
from top to bottom. High
definition (HD) uses up to 1125
lines. Not all of these lines are
visible on the screen, but
they're included as part of the
signal .

10

‫‪Standard vs. High-definition‬‬
‫)‪HDTV )high-definition television‬‬
‫)‪DTV )digital television‬‬

‫‪ DTV‬משודר בתחום ה‪ UHF -‬ברוחב פס של ‪ 8MHz‬כמו שידורי הטלוויזיה‬
‫האנלוגיים‪.‬‬
‫יתרונות ‪DTV‬‬
‫• תומך ברזולוציה גבוהה יותר‪.‬‬

‫• ניתן לשדר את התמונה בסריקה שלובה ‪ interlaced‬או סריקה מלאה‬
‫‪.progressive‬‬
‫• תחנת השידור יכולה לשדר על אותו ספקטרום מספר תוכניות שונות בו‪-‬‬
‫זמנית‪.‬‬
‫• ניתן להוסיף לשידור חומר אינטראקטיבי ו‪/‬או חומר אחר‪ ,‬כמו מידע‬
‫מהאינטרנט‪.‬‬
‫• תומך בשידורי ‪.HDTV‬‬
‫‪11‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫• קיימים ‪ 18‬תקנים לשידורי טלוויזיה דיגיטאלית‪.‬‬
‫• יחס ממדים ‪ 4:3‬באנלוגי‪ 16:9 ,‬בדיגיטלי‪.‬‬
‫• הרזולוציה הנמוכה ביותר היא כמו הרזולוציה של הטלוויזיה האנלוגית‬
‫‪ 576X720‬פיקסלים‪.‬‬
‫• הרזולוציה המרבית היא של ‪ 1080X1920 HDTV‬פיקסלים‪.‬‬
‫• מספר תמונות משודרות בשנייה מוגדרות על ידי האותיות "‪ "i‬עבור ‪interlaced‬‬
‫ו ‪ "p" -‬עבור ‪progressive‬‬

‫• ב – ‪ DTV‬מספר התמונות משתנה בין ‪ 60P‬ל‪20P -‬‬

‫‪12‬‬

‫‪HDTV‬‬

‫תקן ‪ "1080i" HDTV‬אומר שהרזולוציה היא ‪ 1080X1920‬פיקסלים‪ ,‬סריקה‬
‫שלובה‪ 60 ,‬תמונות בשנייה‪.‬‬
‫הערה‪ :‬הטבלה מתאימה לתקן האמריקאי‬
‫‪13‬‬

‫‪.‬‬

‫תקנים‬
‫‪MPEG-2‬‬
‫‪ DTV‬מקודד את המידע ב – ‪ .MPEG-2‬מקודד שימושי ברוב מכשירי ה‪.DVD -‬‬
‫מקודד זה מקטין את נפח המידע ביחס של ‪ .55:1‬הוא מעלים חלק גדול מהמידע‬
‫שעין האדם לא יכולה להבחין‪.‬‬
‫בתקן זה משדרים את השוני בין תמונה לתמונה בבלוקים של ‪ 16X16‬פיקסלים‪.‬‬
‫‪.‬‬
‫‪H.264 / MPEG-4‬‬
‫‪ H.264‬הוא תקן מתקדם לדחיסת וידאו‪ .‬התקן זהה לחלק ‪ 10‬של התקן ‪MPEG-‬‬
‫‪4‬של ‪ ISO‬וידוע גם בשם "קידוד וידאו מתקדם" – ‪AVC‬‬
‫‪ H.264/AVC‬מאופיין על ידי מספר תכונות חדשות המאפשרות לו לדחוס וידאו‬
‫ביעילות רבה יותר מאשר מקודדים אחרים‪.‬‬
‫ביצוע "פיצוי תנועה על סמך בלוק בגודל משתנה" עם בלוקים בגדלים ‪16X16‬ועד‬
‫‪ 4X4‬המאפשר חלוקה מדויקת של אזורים נעים‪ .‬חלוקה רבה מדי לתת‪-‬בלוקים‬
‫עלולה להוביל לשליחת מידע מיותר‪ ,‬שכן המקודד נדרש לציין מספר גדול יותר של‬
‫בלוקים‪ ,‬ולכן מתמקדים מקודדי ‪ H.264‬בבעיית הבחירה של החלוקה‬
‫האופטימאלית של בלוק ‪.16X16‬‬
‫‪14‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫לכול תחנת שידור מוקצה ערוץ שידור אחד‪.‬‬
‫ניתן לחלק את הערוץ לתת‪-‬ערוצים ‪sub-channels‬‬

‫כל ערוץ יכול לשדר ‪19.39 Mbps‬של מידע דיגיטלי‪.‬‬
‫תחנת השידור יכולה לחלק תעבורה זו במספר אפשרויות‪ ,‬לדוגמה‪:‬‬
‫ערוץ אחד של ‪19.39 Mbps‬‬
‫ארבעה תת‪-‬ערוצים של ‪4.85 Mbps‬‬

‫ניתן לשדר תוכניות באיכות נמוכה כמו חדשות‪ ,‬אך לאחד את הערוצים לאיכות‬
‫גבוהה יותר עבור תוכנית טבע כלשהי‪.‬‬
‫נערכים ניסויים לשדר מידע דיגיטלי ב‪ .1- 2Mbps -‬מידע זה יכול לכלול דפי‬
‫אינטרנט או מידע דיגיטלי אחר‪.‬‬

‫‪15‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫הבסיס לתקני ‪ HDTV‬הוא של ‪. (Advanced Television Standards Committee) ATSC‬עבור‬
‫‪ HDTV‬קיימים שני פורמטים‪ P720 :‬ו‪.i1080 -‬‬
‫מדובר בתקנים אמריקאים אשר משודרים ב‪ 60Hz -‬ואשר שניהם רחבי מסך (כלומר ביחס מסך‬
‫‪.)16:9‬‬
‫‪ P720‬הוא תקן פרוגרסיבי (כלומר‪ ,‬משודרות שורות ברצף) אשר כולל ‪ 720‬שורות של ‪1280‬‬
‫פיקסלים בכל שורה‪.‬‬
‫‪ i1080‬הוא תקן ‪( INTERLACED‬כלומר‪ ,‬משדר את כל השורות הזוגיות ואחריהן את השורות האי‬
‫זוגיות וחוזר חלילה) אשר כולל ‪ 1080‬שורות של ‪ 1920‬פיקסלים בכל אחת‪.‬‬
‫התקנים הללו יועדו לשוק האמריקאי‪ ,‬ולכן הוגדרו ב‪ 60Hz-‬בלבד‪ .‬לאחר מספר שנים‪ ,‬אירופה‬
‫התעוררה והגדירה גם לעצמה כמה תקנים‪:‬‬
‫‪ P576 - PAL PROGRESSIVE‬אשר משודר במסך רחב או רגיל (‪)4:3‬‬
‫‪ - P50720‬תקן זהה לתקן האמריקאי פרט לכך שהוא משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪( i501080‬לעתים מכונה גם ‪ - )i251080‬גם הוא תקן זהה לאמריקאי אך משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪16‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫‪HD READY‬‬
‫לגבי רזולוציה‪ ,‬המסך חייב לתמוך בלפחות ‪ 720‬שורות עבור מצב ‪.16:9‬‬
‫התנאים‪:‬‬
‫‪ .1‬כל סוג מסך או אלמנט תצוגה אשר יש לו ‪ 720‬שורות פיזיות (דיסקרטיות) במצב יחס רחב‪.‬‬
‫‪ .2‬על המסך לתמוך בכניסות ‪ HDTV‬דרך הכניסות הבאות‪:‬‬
‫‪ YPBPR‬אנלוגי‬
‫‪ DVI‬או ‪HDMI‬‬
‫‪ .3‬בכל הכניסות הללו‪ ,‬המסך חייב לתמוך בתקנים הבאים‪:‬‬
‫‪ 1280‬על ‪ 720‬פרוגרסיבי ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ 1920‬על ‪ 1080‬שזור ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ .4‬על חיבורי ה‪ DVI-‬וה‪ HDMI-‬לתמוך בהצפנת ‪.HDCP‬‬
‫‪17‬‬

18

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫הגדרה‪ :‬שני גלים נושאים‪ ,‬באותו התדר נמצאים ב‪ 90 -‬מעלות האחד ביחס לשני‬
‫(ניצבים)‪ .‬ניתן לראות זאת כשווה ערך‪ ,‬לגל נושא יחיד המאופנן מופע ואמפליטודה‪.‬‬

‫תמונת ווקטור‪-‬סקופ של אפנון‬
‫מידע הצבע במשדרי טלוויזיה‬

‫‪19‬‬

‫ אפנון ניצב‬QAM - Quadrature Amplitude Modulation
‫ כל סימבול‬16QAM -‫דוגמה ל‬
‫ ביטים‬4 ‫מיצג‬
I - In phase

Q – Quadrature

‫בתקשורת ספרתית נהוג לעבוד‬
QAM16 64 128 256 -‫ב‬

20

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫דוגמאות ל – ‪ 8QAM‬במבנה מעגלי ומלבני‬
‫הבחירה למבנה הרצוי נקבע על ידי השיקולים‪:‬‬
‫‪ .1‬ההספק הממוצע המשודר‬
‫‪ .2‬מורכבות מעגלי השידור והקליטה‬
‫‪ .3‬חסינות לרעש‬
‫‪BER (Bit Error Rate) .4‬‬
‫‪ .5‬התאבכות בין גלי הנושא השונים‪.‬‬

‫‪21‬‬

22

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫)‪ Orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM‬זהה עקרונית ל‪-‬‬
‫)‪ Coded OFDM (COFDM‬ול‪.Discrete multi-tone modulation (DMT) -‬‬
‫בכל המקרים מדובר על ריבוב בחלוקת תדר ‪frequency-division multiplexing‬‬
‫)‪ .(FDM‬מספר רב של תדרי תת נושא ניצבים‪ ,‬הקרובים זה לזה‪ ,‬נושאים את‬
‫המידע‪ .‬המידע מחולק למספר ערוצים מקבילים‪ ,‬כאשר כל ערוץ מאופנן על תדר‬
‫תת‪-‬נושא אחר‪.‬‬
‫האפנון יכול להיות כל אפנון שכיח כמו ‪ QAM‬או ‪ .PSK‬המידע המאופנן נשלח‬
‫בקצב נמוך אך בגלל המספר הרב של התתי‪-‬נושא זה שווה ערך לשידור‬
‫קונבנציונלי של אפנון נושא אחד באותו רוחב פס ובמהירות העברת מידע גבוהה‪.‬‬

‫‪23‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫מרווח ביטחון (שומר מרווח) ‪Guard interval‬‬
‫מטרת מרווח הביטחון הוא לשפר את חסינות ההשהיה בהתפשטות הגלים‪ ,‬הדהוד והחזרים‬
‫מגופים שונים כמו הר או בית‪ .‬נתונים ספרתיים מאוד רגישים לתופעות אלו ‪.‬‬
‫ב‪ COFDM -‬בתחילת כל סימבול קיים "מרווח ביטחון"‪ .‬כל עוד ה"הד" נופל בתחום מרווח זה‪.‬‬
‫הוא לא יהיה מושפע ביכולת המקלט לפענח את המידע הרצוי משום שהמידע יופיע אחרי זמן‬
‫"מרווח הביטחון"‬
‫ככול שמרווח הביטחון יהיה גדול יותר ניתן יהיה לטפל במרחק הדהוד גדול יותר‪ .‬אבל הגדלת‬
‫המרווח מוריד את נצילות ערוץ השידור‪ .‬לדוגמה בשידור ‪ DVB-T‬ארבע מרווחי ביטחון‬
‫שימושיים (ניתנים כשבר מזמן המחזור של הסימבול) ‪1/32 ; 1/16 ; 1/8 ; 1/4‬‬
‫‪ 1/32‬נותן הגנה מזערית אבל העברת מידע מהירה ביותר‪ 1/4 .‬מאפשר הגנה טובה ביותר‬
‫אבל נצילות ערוץ שידור נמוכה‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫דוגמה‪:‬‬
‫אם נשדר מיליון סימבולים לשנייה על ערוץ תקשורת באפנון של נושא בודד אזי זמן שידור‬
‫סימבול יהיה מיקרו‪-‬שנייה‪ .‬במצב זה נצטרך להתמודד עם סנכרון בתדר גבוה ועם התאבכויות‬
‫ממסלולים שונים )‪.(multipath interference‬‬
‫אם אותם מיליון סימבולים לשנייה יחולקו לאלף תת‪-‬ערוצים אז זמן המחזור של כל סימבול יכול‬
‫להיות ארוך פי ‪ 1000‬ז"א מילישנייה אחת (במקום מיקרו‪-‬שנייה)‪ .‬אם נוסיף "מרווח ביטחון"‬
‫בערך של ‪ 1/8‬סימבול אשר יוכנס בתחילת שידור של כל סימבול‪ ,‬אזי נוכל להתגבר על בעיית‬
‫ההתאבכות‪ .‬זמן "מרווח הביטחון" יהיה ‪ 125‬מיקרו‪-‬שניות שמייצג הפרש מרבי של ‪37.5‬‬
‫קילומטר בין אות ישיר לאות מוחזר כהד מגוף כלשהו‪.‬‬

‫‪25‬‬

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Example of applications
Cable
ADSL and VDSL broadband access via POTS copper wiring.
Power line communication (PLC).
Multimedia over Coax Alliance (MoCA) home networking.
ITU-T G.hn, a standard which provides high-speed local area networking over existing home wiring (power lines,
phone lines and coaxial cables)
Wireless
The wireless LAN radio interfaces IEEE 802.11a, g, n and HIPERLAN/2.
The digital radio systems DAB/EUREKA 147, DAB+, Digital Radio Mondiale, HD Radio, T-DMB and ISDBTSB.
The terrestrial digital TV system DVB-T.
The terrestrial mobile TV systems DVB-H, T-DMB, ISDB-T and MediaFLO forward link.
The cellular communication systems Flash-OFDM
The mobile broadband 3GPP Long Term Evolution air interface named High Speed OFDM Packet Access
(HSOPA)
The Wireless MAN / Fixed broadband wireless access (BWA) standard IEEE 802.16 (or WiMAX).
The Mobile Broadband Wireless Access (MBWA) standards IEEE 802.20, IEEE 802.16e (Mobile WiMAX) and
WiBro.
The wireless Personal Area Network (PAN) Ultra wideband (UWB) IEEE 802.15.3a implementation suggested by
WiMedia Alliance.
26

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Transmitter
An OFDM carrier signal is the sum of a number of orthogonal sub-carriers, with baseband data on each sub-carrier
being independently modulated commonly using some type of quadrature amplitude modulation (QAM) or phaseshift keying (PSK). This composite baseband signal is typically used to modulate a main RF carrier.

s[n] is a serial stream of binary digits. By inverse multiplexing, these are first demultiplexed into N parallel
streams, and each one mapped to a (possibly complex) symbol stream using some modulation constellation
(QAM, PSK, etc.). Note that the constellations may be different, so some streams may carry a higher bit-rate than
others.
An inverse FFT is computed on each set of symbols, giving a set of complex time-domain samples. These
samples are then quadrature-mixed to passband in the standard way. The real and imaginary components are first
converted to the analogue domain using digital-to-analogue converters (DACs); the analogue signals are then
used to modulate cosine and sine waves at the carrier frequency, fc, respectively. These signals are then summed
to give the transmission signal, s(t).
27

28

‫)‪DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial‬‬
‫‪ DVB-T‬הינו תקן שתוקן על ידי איגוד ‪ DVB‬לשידורי טלוויזיה‬
‫קרקעיים‪ .‬השידורים הראשוניים נערכו בבריטניה בשנת ‪.1997‬‬
‫המערכת משדרת אות ספרתי מכווץ של שמע‪ ,‬וידאו ונתונים‬
‫נוספים בשיטת ‪ MPEG‬ובשימוש באפנון ‪.COFDM‬‬
‫תכונות בסיסיות‪:‬‬
‫‪ .1‬שלש אפשרויות לאפנון )‪(QPSK, 16QAM, 64QAM‬‬
‫‪ FEC (forward error correction) .2‬חמש אפשרויות לתיקון שגיאות המבוססות על קידוד‬
‫קונבולוציה וקידוד רייד סולומון ביחסים של ‪ 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8‬בהתאם לדרישות‬
‫המערכת‪.‬‬
‫‪ .3‬ארבע אפשרויות למרווחי ביטחון ‪.1/4 1/8 1/16 1/32‬‬
‫‪ .4‬רוחב פס של ערוץ שידור ‪ 7 ,6‬או ‪8MHz‬‬
‫‪ .5‬תדר תמונות ‪ 50‬או ‪ 60‬הרץ‪.‬‬

‫‪29‬‬

DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial)

30

31

32

:‫הסבר‬
Video – SD – MPEG – 4 PART 10 H.264
SD-Standard Definition

Audio .HE .AAC + V2 & Dolby Pulse
HE-High Efficincy
AAC-Advanced Audio Coding ‫סוג של קודק‬
Pulse -- Plus

MPEG 2 – TS
TS – Transport Stream

‫ מבוסס על‬Dolby Digital Plus
‫ שמאפשר‬AC-3 ‫מערכת קודקים של‬
‫ ותומך‬6.144 Mbit/s ‫שידור בקצב עד‬
‫ הוא אינו‬.13.1 ‫במספר ערוצים עד‬
.AC-3 ‫תואם אחורנית עם‬
‫ הוא פורמט לשידור תקן‬MPEG-2TS
‫) אשר מרובב עם‬4 ‫או‬1,2( MPEG
‫ שימושי כמידע זורם‬.‫מידע נוסף‬
‫ רשתות כולל‬,‫בטלוויזיה ספרתית‬
.‫אינטרנט‬

Three (3) SFN Network ‫סוג של טופולוגית המשדרים‬
SFN - Single Frequency Networks
33

34

:‫הסבר‬
EIT – based EPG & 7 day EPG
EIT – Event Information Table
EPG – Electronic Program Guide
HDMI – 1.3 output
HDMI - High-Definition Multimedia Interface

S/PDIF - Sony/Philips Digital Interconnect Format (more commonly

known as Sony Philips Digital InterFace)
‫ דרך מוליך אופטי או כבל‬,‫ מגדיר את השכבה הפיזית של חיבור מידע שמע בין התקנים שונים‬S/PDIF
.‫ עם שינויים קלים ודרישות זולות יותר מבחינת החומרה‬AES/EBU ‫ תקן זה מבוסס על תקן‬.‫קואקסילי‬
35

‫הסבר‪:‬‬
‫‪S/PDIF - more commonly known as Sony Philips Digital InterFace‬‬

‫‪BMC-biphase mark code‬‬

‫בתקן זה נעשה שימוש בקוד דו‪-‬מופעי )‪ (biphase‬המקודד מידע זורם בינארי‪ .‬כל ביט של‬
‫המידע הראשוני מייצג שתי רמות אשר יחד מייצגות ביט בודד‪ .‬כל כל רמה לוגית "‪ "1‬במבוא‬
‫מיוצגת על ידי שני ביטים שונים ‪ 10‬או ‪ .01‬כניסה לוגית ‪ 0‬מיוצגת על ידי שני ביטים זהים ‪00‬‬
‫או ‪ 11‬במוצא‪.‬‬
‫‪36‬‬

37

38

‫דוגמה – ממיר ‪APEX‬‬
‫תכונות‪:‬‬
‫• תומך ‪EPG‬‬
‫• רשימת ערוצים ועריכת תוכניות‬
‫• בקרת הורים‬
‫• טיימר לתחילת תוכנית‬
‫• בחירת שפת הכתוביות‬
‫• השהיית תיאום שפתיים (במילישניות)‬
‫• הגדרת מדיית ה‪(MP3, JPEG….) USB -‬‬
‫• קביעת זמני הקלטה על מדיית ה‪USB -‬‬
‫• ועוד‪.....‬‬

‫‪39‬‬

APEX ‫ממיר‬

40

APEX ‫ממיר‬

41

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪42‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪43‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪44‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪45‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪46‬‬

:‫הסבר‬
BER – Bit Error Rate
PV BER – Post VITARBI Bit Error Rate
NM – Noise Margin
MER – Modulation Error Rate
CSI – Channel Status Information
Cell – identify code of the transmitting operator
CFO – carrier Frequency offset
PWR index – signal level status
RU – Read Solomon Uncorrect, uncorrected errors.

47

‫סופ ללא פ סופית כי אין סוף ללימוד ולחומר‬

‫‪48‬‬

OFDM
)‫ שימוש בערוצי שידור אורתוגונליים שונים (בתדרי גל נושא‬
.‫להעברת המידע‬
LPF
cos( 2  f 1 t )

LPF
cos( 2  f 2 t )

cos( 2  f 2 t )

MULTIPLEX

DEMULTIPLEX

data

cos( 2  f 1 t )

data

LPF
cos( 2  f N t )

cos( 2  f N t )
49

‫תדרים אורתוגונליים‬
‫‪ ‬המשדר מקבל את המידע לשידור ומחלק את ערוץ השידור למספר‬
‫תדרים בלתי תלויים‪.‬‬

‫‪50‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪2‬‬

‫‪51‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪3‬‬
‫‪ ‬כך לא ניתן לחסום את כל המידע שעובר ממשתמש אחד לשני‬

‫‪52‬‬

‫שידור וידאו כף יד דיגיטאלי והתמודדות‬
‫מול בעיות ייחודיות – בשתי השיטות‬
‫‪ DVB-T ‬שידור וידאו למטרות נייחות‬
‫‪ DVB-H ‬שידור וידאו למטרות ניידות (כף יד)‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬

‫‪53‬‬

‫יש צורך לחסוך באנרגיה‬
‫סנכרון מעבר בין תחנות שידור‬
‫שימוש בדחיסה חזקה ‪ H264‬ולא ב ‪mpeg- 2‬‬
‫אפקט דופלר‬

Multi Path ‫בעיית‬
P at h 2

B uilding
D i r ect P at h

P at h 3

M ob i l e
R ecep t i on

B ase St at i on

54

Guard Interval Tg -"‫"שמירת מרחק‬
Tg

OFDM symbol(1/f0)

Tg
Copy signal
 By adding the Guard Interval (GI) Period, Inter symbol

interference (ISI) can be avoided, while keeping orthogonality

Tg OFDM symbol (1/f0)
Direct
Delayed
Sampling Period
55

‫השהיה ותזוזת תדר ב ‪. OFDM‬ו‪CDMA -‬‬
‫‪OFDM ‬‬
‫‪ ‬בעיית ‪ Multi-path‬נפתרת ע"י ‪GI‬‬
‫‪ ‬רגיש לשינויי תדרים שמירה על הפרדת תדרים‬
‫‪CDMA ‬‬
‫‪ ‬כמעט ואין השפעה על הקודים ב ‪Multi-path‬‬
‫‪ ‬אפקט דופלר לא משפיע מאחר ואין לו תלות בתדר‬

‫‪56‬‬

‫מיזוג שיטות הקידוד‬
‫‪ ‬ניתן לשלב בין שתי השיטות וכך כל תדר בקידוד ה ‪OFDM‬‬
‫יוכפל בקוד ה‪CDMA-‬‬
‫‪Multi-carrier code division multiple access (MC- ‬‬
‫)‪CDMA‬‬

‫‪57‬‬

‫סיכום‬
‫‪ ‬הוצגו שיטות קידוד שונות לשידור‪ CDMA :‬ו‪OFDM‬‬
‫‪ ‬לכל שיטה יש את הייחודיות שלה אך ניתן עדיין לשלבם ביחד‬
‫במספר אפליקציות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמד יישום של השיטות לצורך העברת וידאו דיגיטלי למערכות‬
‫ניידות בשתי השיטות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמדה החסינות של שתי השיטות לתופעות ה ‪,Multi Path‬‬
‫ואפקט דופלר‬

References 1
Faria, G.; Henriksson, J.A.; Stare, E.; Talmola, P., "DVB-H:
Digital Broadcast Services to Handheld Devices,"
Proceedings of the IEEE , vol.94, no.1, pp.194-209, Jan.
2006
2. Fire Tom Wada Professor, Information Engineering, Univ.
of the Ryukyus Chief Scientist at Magna Design Net, Inc
[email protected] http://www.ie.uryukyu.ac.jp/~wada/
1.

3. “Ofdm and cdma” Dr.S.Srikanth AU-KBC Research

Centre Anna University Chennai
59

References 2
4. http://en.wikipedia.org/wiki/Code_division_multipl

e_access
5. http://en.wikipedia.org/wiki/OFDM


Slide 58

‫שדורי טלוויזיה‬
‫ספרתיים קרקעיים‬

‫אינגר משה ‪4Z1PF‬‬
‫‪2009‬‬
‫ספטמבר‬
‫‪1‬‬

‫שדורי טלוויזיה ספרתיים קרקעיים – למה?‬
‫‪ ‬יציבות באיכות התמונה‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של הספקטרום יחסית לשידור האנלוגי (פי ‪ 4‬עד ‪)6‬‬
‫‪ ‬זול יותר יחסית לשידורי כבלים‪ ,‬שידורים אנלוגיים ושידורי לווינים‪.‬‬
‫‪ ‬פשוט וזול (ממיר ספרתי ואנטנה קטנה) לעומת קליטה מלווין‪.‬‬
‫‪ ‬יישומים חדשים אפשריים בשידורים הדיגיטלים בלבד‪:‬‬
‫‪ ‬אינטראקטיביות‬
‫‪HDTV ‬‬
‫‪ ‬טלוויזיה ניידת‬
‫‪ ‬לוח שידורים אלקטרוני‬

‫‪2‬‬

‫רשתות של תדר בודד‬
‫‪ ‬שידורי טלוויזיה ספרתיים עושים שימוש בשיטת ‪ COFDM‬שמאפשרת עבודה של רשת‬
‫משדרים על תדר בודד‪.‬‬
‫‪ ‬תדר בודד עבור כל המשדרים שמאפשרים כיסוי שטח גדול‪.‬‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של תדרי שידור – שימוש בתדרים חוזרים‬
‫‪ ‬מאפשר טופולוגיות רשת טובות יותר יחסית לשידור אנלוגי‪.‬‬
‫‪‬דרישות מ‪(Single Frequency Networks) SFN-‬‬
‫‪‬כל משדר חייב לשדר‬
‫‪‬על אותו התדר‬
‫‪‬באותו הזמן‬
‫‪‬באותו קצב שידור‬
‫‪ ‬כל המשדרים חייבים להיות מסונכרנים בתדר ובזמן (‪)GPS‬‬
‫‪ ‬בחירת זמן מרווח הביטחון יקבע את המרחק המרבי שבין שני משדרים‪.‬‬

‫‪3‬‬

‫מושגים‬
‫‪ ‬אות אנלוגי‬
‫‪ ‬אות ספרתי (דיגיטלי)‬
‫‪ ‬ביט ‪bite‬‬
‫‪ ‬בית ‪Byte‬‬
‫‪ ‬אות ספרתי מרובה רמות‬

‫‪4‬‬

Asynchronous Digital Subscriber Line

5

‫מה זה ‪? ADSL‬‬

‫( ‪.)Asynchronous Digital Subscriber Line‬‬

‫טכנולוגיית ‪ ADSL‬משתמשת ברוחב פס של ‪ 1.1MHz‬המחולק לשלושה נתחים באמצעות‬
‫מסננים‪ .‬הנתח האחד מ‪ 0KHz -‬עד ‪ ,4KHz‬משמש את ערוץ הטלפוניה‪ .‬הנתח השני מ‪-‬‬
‫‪ 20KHz‬עד ‪ 160KHz‬משמש עבור ה‪ upstream-‬והנתח הגדול ביותר –‪ 240 KHz‬עד‬
‫‪ ,1.1MHz‬משמש עבור ה‪.downstream -‬‬

‫‪6‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫על מנת לקבל ניחות מזערי ודיוק מרבי‪ ,‬ממוצע המתח על הקו צריך לשאוף לאפס וכך ניתן להשיג‬
‫את הקצב הנדרש‪ .‬כדי לעמוד בדרישות אלה‪ ,‬משתמשים בשיטת קידוד‬
‫‪ .)Quadrature Amplitude Modulation) QAM‬שיטה המקודדת קבוצות של שלוש סיביות‬
‫ומייצגת אותם בגל סינוס ברמת מתח ובתזוזת מופע‪.‬‬

‫‪7‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫האפנון השימושי הוא מסוג "ריבוי תדרים" ‪(Discrete Multiton) DMT‬‬
‫הערוץ היורד )‪ (downstream‬מחולק ל‪ 256 -‬תדרי נושא )‪ (tones‬כל אחד‬
‫ברוחב פס של ‪4KHz‬‬
‫הערוץ העולה )‪ (upstream‬מחולק ל‪ 32 -‬תת נושאים‪.‬‬
‫נושא ‪ 64‬מאופנן מידע קבוע המשמש לבקרת הרזולוציה של זמן הדגימה‬
‫במקלט‪.‬‬

‫‪8‬‬

9

Standard vs. High-definition
Standard vs. Highdefinition
Wondering what the difference
is between standard and high
definition? Standard definition
(SD) uses 625 lines of pixels
from top to bottom. High
definition (HD) uses up to 1125
lines. Not all of these lines are
visible on the screen, but
they're included as part of the
signal .

10

‫‪Standard vs. High-definition‬‬
‫)‪HDTV )high-definition television‬‬
‫)‪DTV )digital television‬‬

‫‪ DTV‬משודר בתחום ה‪ UHF -‬ברוחב פס של ‪ 8MHz‬כמו שידורי הטלוויזיה‬
‫האנלוגיים‪.‬‬
‫יתרונות ‪DTV‬‬
‫• תומך ברזולוציה גבוהה יותר‪.‬‬

‫• ניתן לשדר את התמונה בסריקה שלובה ‪ interlaced‬או סריקה מלאה‬
‫‪.progressive‬‬
‫• תחנת השידור יכולה לשדר על אותו ספקטרום מספר תוכניות שונות בו‪-‬‬
‫זמנית‪.‬‬
‫• ניתן להוסיף לשידור חומר אינטראקטיבי ו‪/‬או חומר אחר‪ ,‬כמו מידע‬
‫מהאינטרנט‪.‬‬
‫• תומך בשידורי ‪.HDTV‬‬
‫‪11‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫• קיימים ‪ 18‬תקנים לשידורי טלוויזיה דיגיטאלית‪.‬‬
‫• יחס ממדים ‪ 4:3‬באנלוגי‪ 16:9 ,‬בדיגיטלי‪.‬‬
‫• הרזולוציה הנמוכה ביותר היא כמו הרזולוציה של הטלוויזיה האנלוגית‬
‫‪ 576X720‬פיקסלים‪.‬‬
‫• הרזולוציה המרבית היא של ‪ 1080X1920 HDTV‬פיקסלים‪.‬‬
‫• מספר תמונות משודרות בשנייה מוגדרות על ידי האותיות "‪ "i‬עבור ‪interlaced‬‬
‫ו ‪ "p" -‬עבור ‪progressive‬‬

‫• ב – ‪ DTV‬מספר התמונות משתנה בין ‪ 60P‬ל‪20P -‬‬

‫‪12‬‬

‫‪HDTV‬‬

‫תקן ‪ "1080i" HDTV‬אומר שהרזולוציה היא ‪ 1080X1920‬פיקסלים‪ ,‬סריקה‬
‫שלובה‪ 60 ,‬תמונות בשנייה‪.‬‬
‫הערה‪ :‬הטבלה מתאימה לתקן האמריקאי‬
‫‪13‬‬

‫‪.‬‬

‫תקנים‬
‫‪MPEG-2‬‬
‫‪ DTV‬מקודד את המידע ב – ‪ .MPEG-2‬מקודד שימושי ברוב מכשירי ה‪.DVD -‬‬
‫מקודד זה מקטין את נפח המידע ביחס של ‪ .55:1‬הוא מעלים חלק גדול מהמידע‬
‫שעין האדם לא יכולה להבחין‪.‬‬
‫בתקן זה משדרים את השוני בין תמונה לתמונה בבלוקים של ‪ 16X16‬פיקסלים‪.‬‬
‫‪.‬‬
‫‪H.264 / MPEG-4‬‬
‫‪ H.264‬הוא תקן מתקדם לדחיסת וידאו‪ .‬התקן זהה לחלק ‪ 10‬של התקן ‪MPEG-‬‬
‫‪4‬של ‪ ISO‬וידוע גם בשם "קידוד וידאו מתקדם" – ‪AVC‬‬
‫‪ H.264/AVC‬מאופיין על ידי מספר תכונות חדשות המאפשרות לו לדחוס וידאו‬
‫ביעילות רבה יותר מאשר מקודדים אחרים‪.‬‬
‫ביצוע "פיצוי תנועה על סמך בלוק בגודל משתנה" עם בלוקים בגדלים ‪16X16‬ועד‬
‫‪ 4X4‬המאפשר חלוקה מדויקת של אזורים נעים‪ .‬חלוקה רבה מדי לתת‪-‬בלוקים‬
‫עלולה להוביל לשליחת מידע מיותר‪ ,‬שכן המקודד נדרש לציין מספר גדול יותר של‬
‫בלוקים‪ ,‬ולכן מתמקדים מקודדי ‪ H.264‬בבעיית הבחירה של החלוקה‬
‫האופטימאלית של בלוק ‪.16X16‬‬
‫‪14‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫לכול תחנת שידור מוקצה ערוץ שידור אחד‪.‬‬
‫ניתן לחלק את הערוץ לתת‪-‬ערוצים ‪sub-channels‬‬

‫כל ערוץ יכול לשדר ‪19.39 Mbps‬של מידע דיגיטלי‪.‬‬
‫תחנת השידור יכולה לחלק תעבורה זו במספר אפשרויות‪ ,‬לדוגמה‪:‬‬
‫ערוץ אחד של ‪19.39 Mbps‬‬
‫ארבעה תת‪-‬ערוצים של ‪4.85 Mbps‬‬

‫ניתן לשדר תוכניות באיכות נמוכה כמו חדשות‪ ,‬אך לאחד את הערוצים לאיכות‬
‫גבוהה יותר עבור תוכנית טבע כלשהי‪.‬‬
‫נערכים ניסויים לשדר מידע דיגיטלי ב‪ .1- 2Mbps -‬מידע זה יכול לכלול דפי‬
‫אינטרנט או מידע דיגיטלי אחר‪.‬‬

‫‪15‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫הבסיס לתקני ‪ HDTV‬הוא של ‪. (Advanced Television Standards Committee) ATSC‬עבור‬
‫‪ HDTV‬קיימים שני פורמטים‪ P720 :‬ו‪.i1080 -‬‬
‫מדובר בתקנים אמריקאים אשר משודרים ב‪ 60Hz -‬ואשר שניהם רחבי מסך (כלומר ביחס מסך‬
‫‪.)16:9‬‬
‫‪ P720‬הוא תקן פרוגרסיבי (כלומר‪ ,‬משודרות שורות ברצף) אשר כולל ‪ 720‬שורות של ‪1280‬‬
‫פיקסלים בכל שורה‪.‬‬
‫‪ i1080‬הוא תקן ‪( INTERLACED‬כלומר‪ ,‬משדר את כל השורות הזוגיות ואחריהן את השורות האי‬
‫זוגיות וחוזר חלילה) אשר כולל ‪ 1080‬שורות של ‪ 1920‬פיקסלים בכל אחת‪.‬‬
‫התקנים הללו יועדו לשוק האמריקאי‪ ,‬ולכן הוגדרו ב‪ 60Hz-‬בלבד‪ .‬לאחר מספר שנים‪ ,‬אירופה‬
‫התעוררה והגדירה גם לעצמה כמה תקנים‪:‬‬
‫‪ P576 - PAL PROGRESSIVE‬אשר משודר במסך רחב או רגיל (‪)4:3‬‬
‫‪ - P50720‬תקן זהה לתקן האמריקאי פרט לכך שהוא משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪( i501080‬לעתים מכונה גם ‪ - )i251080‬גם הוא תקן זהה לאמריקאי אך משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪16‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫‪HD READY‬‬
‫לגבי רזולוציה‪ ,‬המסך חייב לתמוך בלפחות ‪ 720‬שורות עבור מצב ‪.16:9‬‬
‫התנאים‪:‬‬
‫‪ .1‬כל סוג מסך או אלמנט תצוגה אשר יש לו ‪ 720‬שורות פיזיות (דיסקרטיות) במצב יחס רחב‪.‬‬
‫‪ .2‬על המסך לתמוך בכניסות ‪ HDTV‬דרך הכניסות הבאות‪:‬‬
‫‪ YPBPR‬אנלוגי‬
‫‪ DVI‬או ‪HDMI‬‬
‫‪ .3‬בכל הכניסות הללו‪ ,‬המסך חייב לתמוך בתקנים הבאים‪:‬‬
‫‪ 1280‬על ‪ 720‬פרוגרסיבי ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ 1920‬על ‪ 1080‬שזור ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ .4‬על חיבורי ה‪ DVI-‬וה‪ HDMI-‬לתמוך בהצפנת ‪.HDCP‬‬
‫‪17‬‬

18

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫הגדרה‪ :‬שני גלים נושאים‪ ,‬באותו התדר נמצאים ב‪ 90 -‬מעלות האחד ביחס לשני‬
‫(ניצבים)‪ .‬ניתן לראות זאת כשווה ערך‪ ,‬לגל נושא יחיד המאופנן מופע ואמפליטודה‪.‬‬

‫תמונת ווקטור‪-‬סקופ של אפנון‬
‫מידע הצבע במשדרי טלוויזיה‬

‫‪19‬‬

‫ אפנון ניצב‬QAM - Quadrature Amplitude Modulation
‫ כל סימבול‬16QAM -‫דוגמה ל‬
‫ ביטים‬4 ‫מיצג‬
I - In phase

Q – Quadrature

‫בתקשורת ספרתית נהוג לעבוד‬
QAM16 64 128 256 -‫ב‬

20

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫דוגמאות ל – ‪ 8QAM‬במבנה מעגלי ומלבני‬
‫הבחירה למבנה הרצוי נקבע על ידי השיקולים‪:‬‬
‫‪ .1‬ההספק הממוצע המשודר‬
‫‪ .2‬מורכבות מעגלי השידור והקליטה‬
‫‪ .3‬חסינות לרעש‬
‫‪BER (Bit Error Rate) .4‬‬
‫‪ .5‬התאבכות בין גלי הנושא השונים‪.‬‬

‫‪21‬‬

22

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫)‪ Orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM‬זהה עקרונית ל‪-‬‬
‫)‪ Coded OFDM (COFDM‬ול‪.Discrete multi-tone modulation (DMT) -‬‬
‫בכל המקרים מדובר על ריבוב בחלוקת תדר ‪frequency-division multiplexing‬‬
‫)‪ .(FDM‬מספר רב של תדרי תת נושא ניצבים‪ ,‬הקרובים זה לזה‪ ,‬נושאים את‬
‫המידע‪ .‬המידע מחולק למספר ערוצים מקבילים‪ ,‬כאשר כל ערוץ מאופנן על תדר‬
‫תת‪-‬נושא אחר‪.‬‬
‫האפנון יכול להיות כל אפנון שכיח כמו ‪ QAM‬או ‪ .PSK‬המידע המאופנן נשלח‬
‫בקצב נמוך אך בגלל המספר הרב של התתי‪-‬נושא זה שווה ערך לשידור‬
‫קונבנציונלי של אפנון נושא אחד באותו רוחב פס ובמהירות העברת מידע גבוהה‪.‬‬

‫‪23‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫מרווח ביטחון (שומר מרווח) ‪Guard interval‬‬
‫מטרת מרווח הביטחון הוא לשפר את חסינות ההשהיה בהתפשטות הגלים‪ ,‬הדהוד והחזרים‬
‫מגופים שונים כמו הר או בית‪ .‬נתונים ספרתיים מאוד רגישים לתופעות אלו ‪.‬‬
‫ב‪ COFDM -‬בתחילת כל סימבול קיים "מרווח ביטחון"‪ .‬כל עוד ה"הד" נופל בתחום מרווח זה‪.‬‬
‫הוא לא יהיה מושפע ביכולת המקלט לפענח את המידע הרצוי משום שהמידע יופיע אחרי זמן‬
‫"מרווח הביטחון"‬
‫ככול שמרווח הביטחון יהיה גדול יותר ניתן יהיה לטפל במרחק הדהוד גדול יותר‪ .‬אבל הגדלת‬
‫המרווח מוריד את נצילות ערוץ השידור‪ .‬לדוגמה בשידור ‪ DVB-T‬ארבע מרווחי ביטחון‬
‫שימושיים (ניתנים כשבר מזמן המחזור של הסימבול) ‪1/32 ; 1/16 ; 1/8 ; 1/4‬‬
‫‪ 1/32‬נותן הגנה מזערית אבל העברת מידע מהירה ביותר‪ 1/4 .‬מאפשר הגנה טובה ביותר‬
‫אבל נצילות ערוץ שידור נמוכה‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫דוגמה‪:‬‬
‫אם נשדר מיליון סימבולים לשנייה על ערוץ תקשורת באפנון של נושא בודד אזי זמן שידור‬
‫סימבול יהיה מיקרו‪-‬שנייה‪ .‬במצב זה נצטרך להתמודד עם סנכרון בתדר גבוה ועם התאבכויות‬
‫ממסלולים שונים )‪.(multipath interference‬‬
‫אם אותם מיליון סימבולים לשנייה יחולקו לאלף תת‪-‬ערוצים אז זמן המחזור של כל סימבול יכול‬
‫להיות ארוך פי ‪ 1000‬ז"א מילישנייה אחת (במקום מיקרו‪-‬שנייה)‪ .‬אם נוסיף "מרווח ביטחון"‬
‫בערך של ‪ 1/8‬סימבול אשר יוכנס בתחילת שידור של כל סימבול‪ ,‬אזי נוכל להתגבר על בעיית‬
‫ההתאבכות‪ .‬זמן "מרווח הביטחון" יהיה ‪ 125‬מיקרו‪-‬שניות שמייצג הפרש מרבי של ‪37.5‬‬
‫קילומטר בין אות ישיר לאות מוחזר כהד מגוף כלשהו‪.‬‬

‫‪25‬‬

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Example of applications
Cable
ADSL and VDSL broadband access via POTS copper wiring.
Power line communication (PLC).
Multimedia over Coax Alliance (MoCA) home networking.
ITU-T G.hn, a standard which provides high-speed local area networking over existing home wiring (power lines,
phone lines and coaxial cables)
Wireless
The wireless LAN radio interfaces IEEE 802.11a, g, n and HIPERLAN/2.
The digital radio systems DAB/EUREKA 147, DAB+, Digital Radio Mondiale, HD Radio, T-DMB and ISDBTSB.
The terrestrial digital TV system DVB-T.
The terrestrial mobile TV systems DVB-H, T-DMB, ISDB-T and MediaFLO forward link.
The cellular communication systems Flash-OFDM
The mobile broadband 3GPP Long Term Evolution air interface named High Speed OFDM Packet Access
(HSOPA)
The Wireless MAN / Fixed broadband wireless access (BWA) standard IEEE 802.16 (or WiMAX).
The Mobile Broadband Wireless Access (MBWA) standards IEEE 802.20, IEEE 802.16e (Mobile WiMAX) and
WiBro.
The wireless Personal Area Network (PAN) Ultra wideband (UWB) IEEE 802.15.3a implementation suggested by
WiMedia Alliance.
26

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Transmitter
An OFDM carrier signal is the sum of a number of orthogonal sub-carriers, with baseband data on each sub-carrier
being independently modulated commonly using some type of quadrature amplitude modulation (QAM) or phaseshift keying (PSK). This composite baseband signal is typically used to modulate a main RF carrier.

s[n] is a serial stream of binary digits. By inverse multiplexing, these are first demultiplexed into N parallel
streams, and each one mapped to a (possibly complex) symbol stream using some modulation constellation
(QAM, PSK, etc.). Note that the constellations may be different, so some streams may carry a higher bit-rate than
others.
An inverse FFT is computed on each set of symbols, giving a set of complex time-domain samples. These
samples are then quadrature-mixed to passband in the standard way. The real and imaginary components are first
converted to the analogue domain using digital-to-analogue converters (DACs); the analogue signals are then
used to modulate cosine and sine waves at the carrier frequency, fc, respectively. These signals are then summed
to give the transmission signal, s(t).
27

28

‫)‪DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial‬‬
‫‪ DVB-T‬הינו תקן שתוקן על ידי איגוד ‪ DVB‬לשידורי טלוויזיה‬
‫קרקעיים‪ .‬השידורים הראשוניים נערכו בבריטניה בשנת ‪.1997‬‬
‫המערכת משדרת אות ספרתי מכווץ של שמע‪ ,‬וידאו ונתונים‬
‫נוספים בשיטת ‪ MPEG‬ובשימוש באפנון ‪.COFDM‬‬
‫תכונות בסיסיות‪:‬‬
‫‪ .1‬שלש אפשרויות לאפנון )‪(QPSK, 16QAM, 64QAM‬‬
‫‪ FEC (forward error correction) .2‬חמש אפשרויות לתיקון שגיאות המבוססות על קידוד‬
‫קונבולוציה וקידוד רייד סולומון ביחסים של ‪ 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8‬בהתאם לדרישות‬
‫המערכת‪.‬‬
‫‪ .3‬ארבע אפשרויות למרווחי ביטחון ‪.1/4 1/8 1/16 1/32‬‬
‫‪ .4‬רוחב פס של ערוץ שידור ‪ 7 ,6‬או ‪8MHz‬‬
‫‪ .5‬תדר תמונות ‪ 50‬או ‪ 60‬הרץ‪.‬‬

‫‪29‬‬

DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial)

30

31

32

:‫הסבר‬
Video – SD – MPEG – 4 PART 10 H.264
SD-Standard Definition

Audio .HE .AAC + V2 & Dolby Pulse
HE-High Efficincy
AAC-Advanced Audio Coding ‫סוג של קודק‬
Pulse -- Plus

MPEG 2 – TS
TS – Transport Stream

‫ מבוסס על‬Dolby Digital Plus
‫ שמאפשר‬AC-3 ‫מערכת קודקים של‬
‫ ותומך‬6.144 Mbit/s ‫שידור בקצב עד‬
‫ הוא אינו‬.13.1 ‫במספר ערוצים עד‬
.AC-3 ‫תואם אחורנית עם‬
‫ הוא פורמט לשידור תקן‬MPEG-2TS
‫) אשר מרובב עם‬4 ‫או‬1,2( MPEG
‫ שימושי כמידע זורם‬.‫מידע נוסף‬
‫ רשתות כולל‬,‫בטלוויזיה ספרתית‬
.‫אינטרנט‬

Three (3) SFN Network ‫סוג של טופולוגית המשדרים‬
SFN - Single Frequency Networks
33

34

:‫הסבר‬
EIT – based EPG & 7 day EPG
EIT – Event Information Table
EPG – Electronic Program Guide
HDMI – 1.3 output
HDMI - High-Definition Multimedia Interface

S/PDIF - Sony/Philips Digital Interconnect Format (more commonly

known as Sony Philips Digital InterFace)
‫ דרך מוליך אופטי או כבל‬,‫ מגדיר את השכבה הפיזית של חיבור מידע שמע בין התקנים שונים‬S/PDIF
.‫ עם שינויים קלים ודרישות זולות יותר מבחינת החומרה‬AES/EBU ‫ תקן זה מבוסס על תקן‬.‫קואקסילי‬
35

‫הסבר‪:‬‬
‫‪S/PDIF - more commonly known as Sony Philips Digital InterFace‬‬

‫‪BMC-biphase mark code‬‬

‫בתקן זה נעשה שימוש בקוד דו‪-‬מופעי )‪ (biphase‬המקודד מידע זורם בינארי‪ .‬כל ביט של‬
‫המידע הראשוני מייצג שתי רמות אשר יחד מייצגות ביט בודד‪ .‬כל כל רמה לוגית "‪ "1‬במבוא‬
‫מיוצגת על ידי שני ביטים שונים ‪ 10‬או ‪ .01‬כניסה לוגית ‪ 0‬מיוצגת על ידי שני ביטים זהים ‪00‬‬
‫או ‪ 11‬במוצא‪.‬‬
‫‪36‬‬

37

38

‫דוגמה – ממיר ‪APEX‬‬
‫תכונות‪:‬‬
‫• תומך ‪EPG‬‬
‫• רשימת ערוצים ועריכת תוכניות‬
‫• בקרת הורים‬
‫• טיימר לתחילת תוכנית‬
‫• בחירת שפת הכתוביות‬
‫• השהיית תיאום שפתיים (במילישניות)‬
‫• הגדרת מדיית ה‪(MP3, JPEG….) USB -‬‬
‫• קביעת זמני הקלטה על מדיית ה‪USB -‬‬
‫• ועוד‪.....‬‬

‫‪39‬‬

APEX ‫ממיר‬

40

APEX ‫ממיר‬

41

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪42‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪43‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪44‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪45‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪46‬‬

:‫הסבר‬
BER – Bit Error Rate
PV BER – Post VITARBI Bit Error Rate
NM – Noise Margin
MER – Modulation Error Rate
CSI – Channel Status Information
Cell – identify code of the transmitting operator
CFO – carrier Frequency offset
PWR index – signal level status
RU – Read Solomon Uncorrect, uncorrected errors.

47

‫סופ ללא פ סופית כי אין סוף ללימוד ולחומר‬

‫‪48‬‬

OFDM
)‫ שימוש בערוצי שידור אורתוגונליים שונים (בתדרי גל נושא‬
.‫להעברת המידע‬
LPF
cos( 2  f 1 t )

LPF
cos( 2  f 2 t )

cos( 2  f 2 t )

MULTIPLEX

DEMULTIPLEX

data

cos( 2  f 1 t )

data

LPF
cos( 2  f N t )

cos( 2  f N t )
49

‫תדרים אורתוגונליים‬
‫‪ ‬המשדר מקבל את המידע לשידור ומחלק את ערוץ השידור למספר‬
‫תדרים בלתי תלויים‪.‬‬

‫‪50‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪2‬‬

‫‪51‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪3‬‬
‫‪ ‬כך לא ניתן לחסום את כל המידע שעובר ממשתמש אחד לשני‬

‫‪52‬‬

‫שידור וידאו כף יד דיגיטאלי והתמודדות‬
‫מול בעיות ייחודיות – בשתי השיטות‬
‫‪ DVB-T ‬שידור וידאו למטרות נייחות‬
‫‪ DVB-H ‬שידור וידאו למטרות ניידות (כף יד)‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬

‫‪53‬‬

‫יש צורך לחסוך באנרגיה‬
‫סנכרון מעבר בין תחנות שידור‬
‫שימוש בדחיסה חזקה ‪ H264‬ולא ב ‪mpeg- 2‬‬
‫אפקט דופלר‬

Multi Path ‫בעיית‬
P at h 2

B uilding
D i r ect P at h

P at h 3

M ob i l e
R ecep t i on

B ase St at i on

54

Guard Interval Tg -"‫"שמירת מרחק‬
Tg

OFDM symbol(1/f0)

Tg
Copy signal
 By adding the Guard Interval (GI) Period, Inter symbol

interference (ISI) can be avoided, while keeping orthogonality

Tg OFDM symbol (1/f0)
Direct
Delayed
Sampling Period
55

‫השהיה ותזוזת תדר ב ‪. OFDM‬ו‪CDMA -‬‬
‫‪OFDM ‬‬
‫‪ ‬בעיית ‪ Multi-path‬נפתרת ע"י ‪GI‬‬
‫‪ ‬רגיש לשינויי תדרים שמירה על הפרדת תדרים‬
‫‪CDMA ‬‬
‫‪ ‬כמעט ואין השפעה על הקודים ב ‪Multi-path‬‬
‫‪ ‬אפקט דופלר לא משפיע מאחר ואין לו תלות בתדר‬

‫‪56‬‬

‫מיזוג שיטות הקידוד‬
‫‪ ‬ניתן לשלב בין שתי השיטות וכך כל תדר בקידוד ה ‪OFDM‬‬
‫יוכפל בקוד ה‪CDMA-‬‬
‫‪Multi-carrier code division multiple access (MC- ‬‬
‫)‪CDMA‬‬

‫‪57‬‬

‫סיכום‬
‫‪ ‬הוצגו שיטות קידוד שונות לשידור‪ CDMA :‬ו‪OFDM‬‬
‫‪ ‬לכל שיטה יש את הייחודיות שלה אך ניתן עדיין לשלבם ביחד‬
‫במספר אפליקציות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמד יישום של השיטות לצורך העברת וידאו דיגיטלי למערכות‬
‫ניידות בשתי השיטות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמדה החסינות של שתי השיטות לתופעות ה ‪,Multi Path‬‬
‫ואפקט דופלר‬

References 1
Faria, G.; Henriksson, J.A.; Stare, E.; Talmola, P., "DVB-H:
Digital Broadcast Services to Handheld Devices,"
Proceedings of the IEEE , vol.94, no.1, pp.194-209, Jan.
2006
2. Fire Tom Wada Professor, Information Engineering, Univ.
of the Ryukyus Chief Scientist at Magna Design Net, Inc
[email protected] http://www.ie.uryukyu.ac.jp/~wada/
1.

3. “Ofdm and cdma” Dr.S.Srikanth AU-KBC Research

Centre Anna University Chennai
59

References 2
4. http://en.wikipedia.org/wiki/Code_division_multipl

e_access
5. http://en.wikipedia.org/wiki/OFDM


Slide 59

‫שדורי טלוויזיה‬
‫ספרתיים קרקעיים‬

‫אינגר משה ‪4Z1PF‬‬
‫‪2009‬‬
‫ספטמבר‬
‫‪1‬‬

‫שדורי טלוויזיה ספרתיים קרקעיים – למה?‬
‫‪ ‬יציבות באיכות התמונה‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של הספקטרום יחסית לשידור האנלוגי (פי ‪ 4‬עד ‪)6‬‬
‫‪ ‬זול יותר יחסית לשידורי כבלים‪ ,‬שידורים אנלוגיים ושידורי לווינים‪.‬‬
‫‪ ‬פשוט וזול (ממיר ספרתי ואנטנה קטנה) לעומת קליטה מלווין‪.‬‬
‫‪ ‬יישומים חדשים אפשריים בשידורים הדיגיטלים בלבד‪:‬‬
‫‪ ‬אינטראקטיביות‬
‫‪HDTV ‬‬
‫‪ ‬טלוויזיה ניידת‬
‫‪ ‬לוח שידורים אלקטרוני‬

‫‪2‬‬

‫רשתות של תדר בודד‬
‫‪ ‬שידורי טלוויזיה ספרתיים עושים שימוש בשיטת ‪ COFDM‬שמאפשרת עבודה של רשת‬
‫משדרים על תדר בודד‪.‬‬
‫‪ ‬תדר בודד עבור כל המשדרים שמאפשרים כיסוי שטח גדול‪.‬‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של תדרי שידור – שימוש בתדרים חוזרים‬
‫‪ ‬מאפשר טופולוגיות רשת טובות יותר יחסית לשידור אנלוגי‪.‬‬
‫‪‬דרישות מ‪(Single Frequency Networks) SFN-‬‬
‫‪‬כל משדר חייב לשדר‬
‫‪‬על אותו התדר‬
‫‪‬באותו הזמן‬
‫‪‬באותו קצב שידור‬
‫‪ ‬כל המשדרים חייבים להיות מסונכרנים בתדר ובזמן (‪)GPS‬‬
‫‪ ‬בחירת זמן מרווח הביטחון יקבע את המרחק המרבי שבין שני משדרים‪.‬‬

‫‪3‬‬

‫מושגים‬
‫‪ ‬אות אנלוגי‬
‫‪ ‬אות ספרתי (דיגיטלי)‬
‫‪ ‬ביט ‪bite‬‬
‫‪ ‬בית ‪Byte‬‬
‫‪ ‬אות ספרתי מרובה רמות‬

‫‪4‬‬

Asynchronous Digital Subscriber Line

5

‫מה זה ‪? ADSL‬‬

‫( ‪.)Asynchronous Digital Subscriber Line‬‬

‫טכנולוגיית ‪ ADSL‬משתמשת ברוחב פס של ‪ 1.1MHz‬המחולק לשלושה נתחים באמצעות‬
‫מסננים‪ .‬הנתח האחד מ‪ 0KHz -‬עד ‪ ,4KHz‬משמש את ערוץ הטלפוניה‪ .‬הנתח השני מ‪-‬‬
‫‪ 20KHz‬עד ‪ 160KHz‬משמש עבור ה‪ upstream-‬והנתח הגדול ביותר –‪ 240 KHz‬עד‬
‫‪ ,1.1MHz‬משמש עבור ה‪.downstream -‬‬

‫‪6‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫על מנת לקבל ניחות מזערי ודיוק מרבי‪ ,‬ממוצע המתח על הקו צריך לשאוף לאפס וכך ניתן להשיג‬
‫את הקצב הנדרש‪ .‬כדי לעמוד בדרישות אלה‪ ,‬משתמשים בשיטת קידוד‬
‫‪ .)Quadrature Amplitude Modulation) QAM‬שיטה המקודדת קבוצות של שלוש סיביות‬
‫ומייצגת אותם בגל סינוס ברמת מתח ובתזוזת מופע‪.‬‬

‫‪7‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫האפנון השימושי הוא מסוג "ריבוי תדרים" ‪(Discrete Multiton) DMT‬‬
‫הערוץ היורד )‪ (downstream‬מחולק ל‪ 256 -‬תדרי נושא )‪ (tones‬כל אחד‬
‫ברוחב פס של ‪4KHz‬‬
‫הערוץ העולה )‪ (upstream‬מחולק ל‪ 32 -‬תת נושאים‪.‬‬
‫נושא ‪ 64‬מאופנן מידע קבוע המשמש לבקרת הרזולוציה של זמן הדגימה‬
‫במקלט‪.‬‬

‫‪8‬‬

9

Standard vs. High-definition
Standard vs. Highdefinition
Wondering what the difference
is between standard and high
definition? Standard definition
(SD) uses 625 lines of pixels
from top to bottom. High
definition (HD) uses up to 1125
lines. Not all of these lines are
visible on the screen, but
they're included as part of the
signal .

10

‫‪Standard vs. High-definition‬‬
‫)‪HDTV )high-definition television‬‬
‫)‪DTV )digital television‬‬

‫‪ DTV‬משודר בתחום ה‪ UHF -‬ברוחב פס של ‪ 8MHz‬כמו שידורי הטלוויזיה‬
‫האנלוגיים‪.‬‬
‫יתרונות ‪DTV‬‬
‫• תומך ברזולוציה גבוהה יותר‪.‬‬

‫• ניתן לשדר את התמונה בסריקה שלובה ‪ interlaced‬או סריקה מלאה‬
‫‪.progressive‬‬
‫• תחנת השידור יכולה לשדר על אותו ספקטרום מספר תוכניות שונות בו‪-‬‬
‫זמנית‪.‬‬
‫• ניתן להוסיף לשידור חומר אינטראקטיבי ו‪/‬או חומר אחר‪ ,‬כמו מידע‬
‫מהאינטרנט‪.‬‬
‫• תומך בשידורי ‪.HDTV‬‬
‫‪11‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫• קיימים ‪ 18‬תקנים לשידורי טלוויזיה דיגיטאלית‪.‬‬
‫• יחס ממדים ‪ 4:3‬באנלוגי‪ 16:9 ,‬בדיגיטלי‪.‬‬
‫• הרזולוציה הנמוכה ביותר היא כמו הרזולוציה של הטלוויזיה האנלוגית‬
‫‪ 576X720‬פיקסלים‪.‬‬
‫• הרזולוציה המרבית היא של ‪ 1080X1920 HDTV‬פיקסלים‪.‬‬
‫• מספר תמונות משודרות בשנייה מוגדרות על ידי האותיות "‪ "i‬עבור ‪interlaced‬‬
‫ו ‪ "p" -‬עבור ‪progressive‬‬

‫• ב – ‪ DTV‬מספר התמונות משתנה בין ‪ 60P‬ל‪20P -‬‬

‫‪12‬‬

‫‪HDTV‬‬

‫תקן ‪ "1080i" HDTV‬אומר שהרזולוציה היא ‪ 1080X1920‬פיקסלים‪ ,‬סריקה‬
‫שלובה‪ 60 ,‬תמונות בשנייה‪.‬‬
‫הערה‪ :‬הטבלה מתאימה לתקן האמריקאי‬
‫‪13‬‬

‫‪.‬‬

‫תקנים‬
‫‪MPEG-2‬‬
‫‪ DTV‬מקודד את המידע ב – ‪ .MPEG-2‬מקודד שימושי ברוב מכשירי ה‪.DVD -‬‬
‫מקודד זה מקטין את נפח המידע ביחס של ‪ .55:1‬הוא מעלים חלק גדול מהמידע‬
‫שעין האדם לא יכולה להבחין‪.‬‬
‫בתקן זה משדרים את השוני בין תמונה לתמונה בבלוקים של ‪ 16X16‬פיקסלים‪.‬‬
‫‪.‬‬
‫‪H.264 / MPEG-4‬‬
‫‪ H.264‬הוא תקן מתקדם לדחיסת וידאו‪ .‬התקן זהה לחלק ‪ 10‬של התקן ‪MPEG-‬‬
‫‪4‬של ‪ ISO‬וידוע גם בשם "קידוד וידאו מתקדם" – ‪AVC‬‬
‫‪ H.264/AVC‬מאופיין על ידי מספר תכונות חדשות המאפשרות לו לדחוס וידאו‬
‫ביעילות רבה יותר מאשר מקודדים אחרים‪.‬‬
‫ביצוע "פיצוי תנועה על סמך בלוק בגודל משתנה" עם בלוקים בגדלים ‪16X16‬ועד‬
‫‪ 4X4‬המאפשר חלוקה מדויקת של אזורים נעים‪ .‬חלוקה רבה מדי לתת‪-‬בלוקים‬
‫עלולה להוביל לשליחת מידע מיותר‪ ,‬שכן המקודד נדרש לציין מספר גדול יותר של‬
‫בלוקים‪ ,‬ולכן מתמקדים מקודדי ‪ H.264‬בבעיית הבחירה של החלוקה‬
‫האופטימאלית של בלוק ‪.16X16‬‬
‫‪14‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫לכול תחנת שידור מוקצה ערוץ שידור אחד‪.‬‬
‫ניתן לחלק את הערוץ לתת‪-‬ערוצים ‪sub-channels‬‬

‫כל ערוץ יכול לשדר ‪19.39 Mbps‬של מידע דיגיטלי‪.‬‬
‫תחנת השידור יכולה לחלק תעבורה זו במספר אפשרויות‪ ,‬לדוגמה‪:‬‬
‫ערוץ אחד של ‪19.39 Mbps‬‬
‫ארבעה תת‪-‬ערוצים של ‪4.85 Mbps‬‬

‫ניתן לשדר תוכניות באיכות נמוכה כמו חדשות‪ ,‬אך לאחד את הערוצים לאיכות‬
‫גבוהה יותר עבור תוכנית טבע כלשהי‪.‬‬
‫נערכים ניסויים לשדר מידע דיגיטלי ב‪ .1- 2Mbps -‬מידע זה יכול לכלול דפי‬
‫אינטרנט או מידע דיגיטלי אחר‪.‬‬

‫‪15‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫הבסיס לתקני ‪ HDTV‬הוא של ‪. (Advanced Television Standards Committee) ATSC‬עבור‬
‫‪ HDTV‬קיימים שני פורמטים‪ P720 :‬ו‪.i1080 -‬‬
‫מדובר בתקנים אמריקאים אשר משודרים ב‪ 60Hz -‬ואשר שניהם רחבי מסך (כלומר ביחס מסך‬
‫‪.)16:9‬‬
‫‪ P720‬הוא תקן פרוגרסיבי (כלומר‪ ,‬משודרות שורות ברצף) אשר כולל ‪ 720‬שורות של ‪1280‬‬
‫פיקסלים בכל שורה‪.‬‬
‫‪ i1080‬הוא תקן ‪( INTERLACED‬כלומר‪ ,‬משדר את כל השורות הזוגיות ואחריהן את השורות האי‬
‫זוגיות וחוזר חלילה) אשר כולל ‪ 1080‬שורות של ‪ 1920‬פיקסלים בכל אחת‪.‬‬
‫התקנים הללו יועדו לשוק האמריקאי‪ ,‬ולכן הוגדרו ב‪ 60Hz-‬בלבד‪ .‬לאחר מספר שנים‪ ,‬אירופה‬
‫התעוררה והגדירה גם לעצמה כמה תקנים‪:‬‬
‫‪ P576 - PAL PROGRESSIVE‬אשר משודר במסך רחב או רגיל (‪)4:3‬‬
‫‪ - P50720‬תקן זהה לתקן האמריקאי פרט לכך שהוא משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪( i501080‬לעתים מכונה גם ‪ - )i251080‬גם הוא תקן זהה לאמריקאי אך משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪16‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫‪HD READY‬‬
‫לגבי רזולוציה‪ ,‬המסך חייב לתמוך בלפחות ‪ 720‬שורות עבור מצב ‪.16:9‬‬
‫התנאים‪:‬‬
‫‪ .1‬כל סוג מסך או אלמנט תצוגה אשר יש לו ‪ 720‬שורות פיזיות (דיסקרטיות) במצב יחס רחב‪.‬‬
‫‪ .2‬על המסך לתמוך בכניסות ‪ HDTV‬דרך הכניסות הבאות‪:‬‬
‫‪ YPBPR‬אנלוגי‬
‫‪ DVI‬או ‪HDMI‬‬
‫‪ .3‬בכל הכניסות הללו‪ ,‬המסך חייב לתמוך בתקנים הבאים‪:‬‬
‫‪ 1280‬על ‪ 720‬פרוגרסיבי ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ 1920‬על ‪ 1080‬שזור ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ .4‬על חיבורי ה‪ DVI-‬וה‪ HDMI-‬לתמוך בהצפנת ‪.HDCP‬‬
‫‪17‬‬

18

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫הגדרה‪ :‬שני גלים נושאים‪ ,‬באותו התדר נמצאים ב‪ 90 -‬מעלות האחד ביחס לשני‬
‫(ניצבים)‪ .‬ניתן לראות זאת כשווה ערך‪ ,‬לגל נושא יחיד המאופנן מופע ואמפליטודה‪.‬‬

‫תמונת ווקטור‪-‬סקופ של אפנון‬
‫מידע הצבע במשדרי טלוויזיה‬

‫‪19‬‬

‫ אפנון ניצב‬QAM - Quadrature Amplitude Modulation
‫ כל סימבול‬16QAM -‫דוגמה ל‬
‫ ביטים‬4 ‫מיצג‬
I - In phase

Q – Quadrature

‫בתקשורת ספרתית נהוג לעבוד‬
QAM16 64 128 256 -‫ב‬

20

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫דוגמאות ל – ‪ 8QAM‬במבנה מעגלי ומלבני‬
‫הבחירה למבנה הרצוי נקבע על ידי השיקולים‪:‬‬
‫‪ .1‬ההספק הממוצע המשודר‬
‫‪ .2‬מורכבות מעגלי השידור והקליטה‬
‫‪ .3‬חסינות לרעש‬
‫‪BER (Bit Error Rate) .4‬‬
‫‪ .5‬התאבכות בין גלי הנושא השונים‪.‬‬

‫‪21‬‬

22

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫)‪ Orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM‬זהה עקרונית ל‪-‬‬
‫)‪ Coded OFDM (COFDM‬ול‪.Discrete multi-tone modulation (DMT) -‬‬
‫בכל המקרים מדובר על ריבוב בחלוקת תדר ‪frequency-division multiplexing‬‬
‫)‪ .(FDM‬מספר רב של תדרי תת נושא ניצבים‪ ,‬הקרובים זה לזה‪ ,‬נושאים את‬
‫המידע‪ .‬המידע מחולק למספר ערוצים מקבילים‪ ,‬כאשר כל ערוץ מאופנן על תדר‬
‫תת‪-‬נושא אחר‪.‬‬
‫האפנון יכול להיות כל אפנון שכיח כמו ‪ QAM‬או ‪ .PSK‬המידע המאופנן נשלח‬
‫בקצב נמוך אך בגלל המספר הרב של התתי‪-‬נושא זה שווה ערך לשידור‬
‫קונבנציונלי של אפנון נושא אחד באותו רוחב פס ובמהירות העברת מידע גבוהה‪.‬‬

‫‪23‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫מרווח ביטחון (שומר מרווח) ‪Guard interval‬‬
‫מטרת מרווח הביטחון הוא לשפר את חסינות ההשהיה בהתפשטות הגלים‪ ,‬הדהוד והחזרים‬
‫מגופים שונים כמו הר או בית‪ .‬נתונים ספרתיים מאוד רגישים לתופעות אלו ‪.‬‬
‫ב‪ COFDM -‬בתחילת כל סימבול קיים "מרווח ביטחון"‪ .‬כל עוד ה"הד" נופל בתחום מרווח זה‪.‬‬
‫הוא לא יהיה מושפע ביכולת המקלט לפענח את המידע הרצוי משום שהמידע יופיע אחרי זמן‬
‫"מרווח הביטחון"‬
‫ככול שמרווח הביטחון יהיה גדול יותר ניתן יהיה לטפל במרחק הדהוד גדול יותר‪ .‬אבל הגדלת‬
‫המרווח מוריד את נצילות ערוץ השידור‪ .‬לדוגמה בשידור ‪ DVB-T‬ארבע מרווחי ביטחון‬
‫שימושיים (ניתנים כשבר מזמן המחזור של הסימבול) ‪1/32 ; 1/16 ; 1/8 ; 1/4‬‬
‫‪ 1/32‬נותן הגנה מזערית אבל העברת מידע מהירה ביותר‪ 1/4 .‬מאפשר הגנה טובה ביותר‬
‫אבל נצילות ערוץ שידור נמוכה‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫דוגמה‪:‬‬
‫אם נשדר מיליון סימבולים לשנייה על ערוץ תקשורת באפנון של נושא בודד אזי זמן שידור‬
‫סימבול יהיה מיקרו‪-‬שנייה‪ .‬במצב זה נצטרך להתמודד עם סנכרון בתדר גבוה ועם התאבכויות‬
‫ממסלולים שונים )‪.(multipath interference‬‬
‫אם אותם מיליון סימבולים לשנייה יחולקו לאלף תת‪-‬ערוצים אז זמן המחזור של כל סימבול יכול‬
‫להיות ארוך פי ‪ 1000‬ז"א מילישנייה אחת (במקום מיקרו‪-‬שנייה)‪ .‬אם נוסיף "מרווח ביטחון"‬
‫בערך של ‪ 1/8‬סימבול אשר יוכנס בתחילת שידור של כל סימבול‪ ,‬אזי נוכל להתגבר על בעיית‬
‫ההתאבכות‪ .‬זמן "מרווח הביטחון" יהיה ‪ 125‬מיקרו‪-‬שניות שמייצג הפרש מרבי של ‪37.5‬‬
‫קילומטר בין אות ישיר לאות מוחזר כהד מגוף כלשהו‪.‬‬

‫‪25‬‬

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Example of applications
Cable
ADSL and VDSL broadband access via POTS copper wiring.
Power line communication (PLC).
Multimedia over Coax Alliance (MoCA) home networking.
ITU-T G.hn, a standard which provides high-speed local area networking over existing home wiring (power lines,
phone lines and coaxial cables)
Wireless
The wireless LAN radio interfaces IEEE 802.11a, g, n and HIPERLAN/2.
The digital radio systems DAB/EUREKA 147, DAB+, Digital Radio Mondiale, HD Radio, T-DMB and ISDBTSB.
The terrestrial digital TV system DVB-T.
The terrestrial mobile TV systems DVB-H, T-DMB, ISDB-T and MediaFLO forward link.
The cellular communication systems Flash-OFDM
The mobile broadband 3GPP Long Term Evolution air interface named High Speed OFDM Packet Access
(HSOPA)
The Wireless MAN / Fixed broadband wireless access (BWA) standard IEEE 802.16 (or WiMAX).
The Mobile Broadband Wireless Access (MBWA) standards IEEE 802.20, IEEE 802.16e (Mobile WiMAX) and
WiBro.
The wireless Personal Area Network (PAN) Ultra wideband (UWB) IEEE 802.15.3a implementation suggested by
WiMedia Alliance.
26

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Transmitter
An OFDM carrier signal is the sum of a number of orthogonal sub-carriers, with baseband data on each sub-carrier
being independently modulated commonly using some type of quadrature amplitude modulation (QAM) or phaseshift keying (PSK). This composite baseband signal is typically used to modulate a main RF carrier.

s[n] is a serial stream of binary digits. By inverse multiplexing, these are first demultiplexed into N parallel
streams, and each one mapped to a (possibly complex) symbol stream using some modulation constellation
(QAM, PSK, etc.). Note that the constellations may be different, so some streams may carry a higher bit-rate than
others.
An inverse FFT is computed on each set of symbols, giving a set of complex time-domain samples. These
samples are then quadrature-mixed to passband in the standard way. The real and imaginary components are first
converted to the analogue domain using digital-to-analogue converters (DACs); the analogue signals are then
used to modulate cosine and sine waves at the carrier frequency, fc, respectively. These signals are then summed
to give the transmission signal, s(t).
27

28

‫)‪DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial‬‬
‫‪ DVB-T‬הינו תקן שתוקן על ידי איגוד ‪ DVB‬לשידורי טלוויזיה‬
‫קרקעיים‪ .‬השידורים הראשוניים נערכו בבריטניה בשנת ‪.1997‬‬
‫המערכת משדרת אות ספרתי מכווץ של שמע‪ ,‬וידאו ונתונים‬
‫נוספים בשיטת ‪ MPEG‬ובשימוש באפנון ‪.COFDM‬‬
‫תכונות בסיסיות‪:‬‬
‫‪ .1‬שלש אפשרויות לאפנון )‪(QPSK, 16QAM, 64QAM‬‬
‫‪ FEC (forward error correction) .2‬חמש אפשרויות לתיקון שגיאות המבוססות על קידוד‬
‫קונבולוציה וקידוד רייד סולומון ביחסים של ‪ 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8‬בהתאם לדרישות‬
‫המערכת‪.‬‬
‫‪ .3‬ארבע אפשרויות למרווחי ביטחון ‪.1/4 1/8 1/16 1/32‬‬
‫‪ .4‬רוחב פס של ערוץ שידור ‪ 7 ,6‬או ‪8MHz‬‬
‫‪ .5‬תדר תמונות ‪ 50‬או ‪ 60‬הרץ‪.‬‬

‫‪29‬‬

DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial)

30

31

32

:‫הסבר‬
Video – SD – MPEG – 4 PART 10 H.264
SD-Standard Definition

Audio .HE .AAC + V2 & Dolby Pulse
HE-High Efficincy
AAC-Advanced Audio Coding ‫סוג של קודק‬
Pulse -- Plus

MPEG 2 – TS
TS – Transport Stream

‫ מבוסס על‬Dolby Digital Plus
‫ שמאפשר‬AC-3 ‫מערכת קודקים של‬
‫ ותומך‬6.144 Mbit/s ‫שידור בקצב עד‬
‫ הוא אינו‬.13.1 ‫במספר ערוצים עד‬
.AC-3 ‫תואם אחורנית עם‬
‫ הוא פורמט לשידור תקן‬MPEG-2TS
‫) אשר מרובב עם‬4 ‫או‬1,2( MPEG
‫ שימושי כמידע זורם‬.‫מידע נוסף‬
‫ רשתות כולל‬,‫בטלוויזיה ספרתית‬
.‫אינטרנט‬

Three (3) SFN Network ‫סוג של טופולוגית המשדרים‬
SFN - Single Frequency Networks
33

34

:‫הסבר‬
EIT – based EPG & 7 day EPG
EIT – Event Information Table
EPG – Electronic Program Guide
HDMI – 1.3 output
HDMI - High-Definition Multimedia Interface

S/PDIF - Sony/Philips Digital Interconnect Format (more commonly

known as Sony Philips Digital InterFace)
‫ דרך מוליך אופטי או כבל‬,‫ מגדיר את השכבה הפיזית של חיבור מידע שמע בין התקנים שונים‬S/PDIF
.‫ עם שינויים קלים ודרישות זולות יותר מבחינת החומרה‬AES/EBU ‫ תקן זה מבוסס על תקן‬.‫קואקסילי‬
35

‫הסבר‪:‬‬
‫‪S/PDIF - more commonly known as Sony Philips Digital InterFace‬‬

‫‪BMC-biphase mark code‬‬

‫בתקן זה נעשה שימוש בקוד דו‪-‬מופעי )‪ (biphase‬המקודד מידע זורם בינארי‪ .‬כל ביט של‬
‫המידע הראשוני מייצג שתי רמות אשר יחד מייצגות ביט בודד‪ .‬כל כל רמה לוגית "‪ "1‬במבוא‬
‫מיוצגת על ידי שני ביטים שונים ‪ 10‬או ‪ .01‬כניסה לוגית ‪ 0‬מיוצגת על ידי שני ביטים זהים ‪00‬‬
‫או ‪ 11‬במוצא‪.‬‬
‫‪36‬‬

37

38

‫דוגמה – ממיר ‪APEX‬‬
‫תכונות‪:‬‬
‫• תומך ‪EPG‬‬
‫• רשימת ערוצים ועריכת תוכניות‬
‫• בקרת הורים‬
‫• טיימר לתחילת תוכנית‬
‫• בחירת שפת הכתוביות‬
‫• השהיית תיאום שפתיים (במילישניות)‬
‫• הגדרת מדיית ה‪(MP3, JPEG….) USB -‬‬
‫• קביעת זמני הקלטה על מדיית ה‪USB -‬‬
‫• ועוד‪.....‬‬

‫‪39‬‬

APEX ‫ממיר‬

40

APEX ‫ממיר‬

41

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪42‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪43‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪44‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪45‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪46‬‬

:‫הסבר‬
BER – Bit Error Rate
PV BER – Post VITARBI Bit Error Rate
NM – Noise Margin
MER – Modulation Error Rate
CSI – Channel Status Information
Cell – identify code of the transmitting operator
CFO – carrier Frequency offset
PWR index – signal level status
RU – Read Solomon Uncorrect, uncorrected errors.

47

‫סופ ללא פ סופית כי אין סוף ללימוד ולחומר‬

‫‪48‬‬

OFDM
)‫ שימוש בערוצי שידור אורתוגונליים שונים (בתדרי גל נושא‬
.‫להעברת המידע‬
LPF
cos( 2  f 1 t )

LPF
cos( 2  f 2 t )

cos( 2  f 2 t )

MULTIPLEX

DEMULTIPLEX

data

cos( 2  f 1 t )

data

LPF
cos( 2  f N t )

cos( 2  f N t )
49

‫תדרים אורתוגונליים‬
‫‪ ‬המשדר מקבל את המידע לשידור ומחלק את ערוץ השידור למספר‬
‫תדרים בלתי תלויים‪.‬‬

‫‪50‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪2‬‬

‫‪51‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪3‬‬
‫‪ ‬כך לא ניתן לחסום את כל המידע שעובר ממשתמש אחד לשני‬

‫‪52‬‬

‫שידור וידאו כף יד דיגיטאלי והתמודדות‬
‫מול בעיות ייחודיות – בשתי השיטות‬
‫‪ DVB-T ‬שידור וידאו למטרות נייחות‬
‫‪ DVB-H ‬שידור וידאו למטרות ניידות (כף יד)‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬

‫‪53‬‬

‫יש צורך לחסוך באנרגיה‬
‫סנכרון מעבר בין תחנות שידור‬
‫שימוש בדחיסה חזקה ‪ H264‬ולא ב ‪mpeg- 2‬‬
‫אפקט דופלר‬

Multi Path ‫בעיית‬
P at h 2

B uilding
D i r ect P at h

P at h 3

M ob i l e
R ecep t i on

B ase St at i on

54

Guard Interval Tg -"‫"שמירת מרחק‬
Tg

OFDM symbol(1/f0)

Tg
Copy signal
 By adding the Guard Interval (GI) Period, Inter symbol

interference (ISI) can be avoided, while keeping orthogonality

Tg OFDM symbol (1/f0)
Direct
Delayed
Sampling Period
55

‫השהיה ותזוזת תדר ב ‪. OFDM‬ו‪CDMA -‬‬
‫‪OFDM ‬‬
‫‪ ‬בעיית ‪ Multi-path‬נפתרת ע"י ‪GI‬‬
‫‪ ‬רגיש לשינויי תדרים שמירה על הפרדת תדרים‬
‫‪CDMA ‬‬
‫‪ ‬כמעט ואין השפעה על הקודים ב ‪Multi-path‬‬
‫‪ ‬אפקט דופלר לא משפיע מאחר ואין לו תלות בתדר‬

‫‪56‬‬

‫מיזוג שיטות הקידוד‬
‫‪ ‬ניתן לשלב בין שתי השיטות וכך כל תדר בקידוד ה ‪OFDM‬‬
‫יוכפל בקוד ה‪CDMA-‬‬
‫‪Multi-carrier code division multiple access (MC- ‬‬
‫)‪CDMA‬‬

‫‪57‬‬

‫סיכום‬
‫‪ ‬הוצגו שיטות קידוד שונות לשידור‪ CDMA :‬ו‪OFDM‬‬
‫‪ ‬לכל שיטה יש את הייחודיות שלה אך ניתן עדיין לשלבם ביחד‬
‫במספר אפליקציות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמד יישום של השיטות לצורך העברת וידאו דיגיטלי למערכות‬
‫ניידות בשתי השיטות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמדה החסינות של שתי השיטות לתופעות ה ‪,Multi Path‬‬
‫ואפקט דופלר‬

References 1
Faria, G.; Henriksson, J.A.; Stare, E.; Talmola, P., "DVB-H:
Digital Broadcast Services to Handheld Devices,"
Proceedings of the IEEE , vol.94, no.1, pp.194-209, Jan.
2006
2. Fire Tom Wada Professor, Information Engineering, Univ.
of the Ryukyus Chief Scientist at Magna Design Net, Inc
[email protected] http://www.ie.uryukyu.ac.jp/~wada/
1.

3. “Ofdm and cdma” Dr.S.Srikanth AU-KBC Research

Centre Anna University Chennai
59

References 2
4. http://en.wikipedia.org/wiki/Code_division_multipl

e_access
5. http://en.wikipedia.org/wiki/OFDM


Slide 60

‫שדורי טלוויזיה‬
‫ספרתיים קרקעיים‬

‫אינגר משה ‪4Z1PF‬‬
‫‪2009‬‬
‫ספטמבר‬
‫‪1‬‬

‫שדורי טלוויזיה ספרתיים קרקעיים – למה?‬
‫‪ ‬יציבות באיכות התמונה‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של הספקטרום יחסית לשידור האנלוגי (פי ‪ 4‬עד ‪)6‬‬
‫‪ ‬זול יותר יחסית לשידורי כבלים‪ ,‬שידורים אנלוגיים ושידורי לווינים‪.‬‬
‫‪ ‬פשוט וזול (ממיר ספרתי ואנטנה קטנה) לעומת קליטה מלווין‪.‬‬
‫‪ ‬יישומים חדשים אפשריים בשידורים הדיגיטלים בלבד‪:‬‬
‫‪ ‬אינטראקטיביות‬
‫‪HDTV ‬‬
‫‪ ‬טלוויזיה ניידת‬
‫‪ ‬לוח שידורים אלקטרוני‬

‫‪2‬‬

‫רשתות של תדר בודד‬
‫‪ ‬שידורי טלוויזיה ספרתיים עושים שימוש בשיטת ‪ COFDM‬שמאפשרת עבודה של רשת‬
‫משדרים על תדר בודד‪.‬‬
‫‪ ‬תדר בודד עבור כל המשדרים שמאפשרים כיסוי שטח גדול‪.‬‬
‫‪ ‬ניצול טוב יותר של תדרי שידור – שימוש בתדרים חוזרים‬
‫‪ ‬מאפשר טופולוגיות רשת טובות יותר יחסית לשידור אנלוגי‪.‬‬
‫‪‬דרישות מ‪(Single Frequency Networks) SFN-‬‬
‫‪‬כל משדר חייב לשדר‬
‫‪‬על אותו התדר‬
‫‪‬באותו הזמן‬
‫‪‬באותו קצב שידור‬
‫‪ ‬כל המשדרים חייבים להיות מסונכרנים בתדר ובזמן (‪)GPS‬‬
‫‪ ‬בחירת זמן מרווח הביטחון יקבע את המרחק המרבי שבין שני משדרים‪.‬‬

‫‪3‬‬

‫מושגים‬
‫‪ ‬אות אנלוגי‬
‫‪ ‬אות ספרתי (דיגיטלי)‬
‫‪ ‬ביט ‪bite‬‬
‫‪ ‬בית ‪Byte‬‬
‫‪ ‬אות ספרתי מרובה רמות‬

‫‪4‬‬

Asynchronous Digital Subscriber Line

5

‫מה זה ‪? ADSL‬‬

‫( ‪.)Asynchronous Digital Subscriber Line‬‬

‫טכנולוגיית ‪ ADSL‬משתמשת ברוחב פס של ‪ 1.1MHz‬המחולק לשלושה נתחים באמצעות‬
‫מסננים‪ .‬הנתח האחד מ‪ 0KHz -‬עד ‪ ,4KHz‬משמש את ערוץ הטלפוניה‪ .‬הנתח השני מ‪-‬‬
‫‪ 20KHz‬עד ‪ 160KHz‬משמש עבור ה‪ upstream-‬והנתח הגדול ביותר –‪ 240 KHz‬עד‬
‫‪ ,1.1MHz‬משמש עבור ה‪.downstream -‬‬

‫‪6‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫על מנת לקבל ניחות מזערי ודיוק מרבי‪ ,‬ממוצע המתח על הקו צריך לשאוף לאפס וכך ניתן להשיג‬
‫את הקצב הנדרש‪ .‬כדי לעמוד בדרישות אלה‪ ,‬משתמשים בשיטת קידוד‬
‫‪ .)Quadrature Amplitude Modulation) QAM‬שיטה המקודדת קבוצות של שלוש סיביות‬
‫ומייצגת אותם בגל סינוס ברמת מתח ובתזוזת מופע‪.‬‬

‫‪7‬‬

‫‪ ADSL‬המשך‬
‫האפנון השימושי הוא מסוג "ריבוי תדרים" ‪(Discrete Multiton) DMT‬‬
‫הערוץ היורד )‪ (downstream‬מחולק ל‪ 256 -‬תדרי נושא )‪ (tones‬כל אחד‬
‫ברוחב פס של ‪4KHz‬‬
‫הערוץ העולה )‪ (upstream‬מחולק ל‪ 32 -‬תת נושאים‪.‬‬
‫נושא ‪ 64‬מאופנן מידע קבוע המשמש לבקרת הרזולוציה של זמן הדגימה‬
‫במקלט‪.‬‬

‫‪8‬‬

9

Standard vs. High-definition
Standard vs. Highdefinition
Wondering what the difference
is between standard and high
definition? Standard definition
(SD) uses 625 lines of pixels
from top to bottom. High
definition (HD) uses up to 1125
lines. Not all of these lines are
visible on the screen, but
they're included as part of the
signal .

10

‫‪Standard vs. High-definition‬‬
‫)‪HDTV )high-definition television‬‬
‫)‪DTV )digital television‬‬

‫‪ DTV‬משודר בתחום ה‪ UHF -‬ברוחב פס של ‪ 8MHz‬כמו שידורי הטלוויזיה‬
‫האנלוגיים‪.‬‬
‫יתרונות ‪DTV‬‬
‫• תומך ברזולוציה גבוהה יותר‪.‬‬

‫• ניתן לשדר את התמונה בסריקה שלובה ‪ interlaced‬או סריקה מלאה‬
‫‪.progressive‬‬
‫• תחנת השידור יכולה לשדר על אותו ספקטרום מספר תוכניות שונות בו‪-‬‬
‫זמנית‪.‬‬
‫• ניתן להוסיף לשידור חומר אינטראקטיבי ו‪/‬או חומר אחר‪ ,‬כמו מידע‬
‫מהאינטרנט‪.‬‬
‫• תומך בשידורי ‪.HDTV‬‬
‫‪11‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫• קיימים ‪ 18‬תקנים לשידורי טלוויזיה דיגיטאלית‪.‬‬
‫• יחס ממדים ‪ 4:3‬באנלוגי‪ 16:9 ,‬בדיגיטלי‪.‬‬
‫• הרזולוציה הנמוכה ביותר היא כמו הרזולוציה של הטלוויזיה האנלוגית‬
‫‪ 576X720‬פיקסלים‪.‬‬
‫• הרזולוציה המרבית היא של ‪ 1080X1920 HDTV‬פיקסלים‪.‬‬
‫• מספר תמונות משודרות בשנייה מוגדרות על ידי האותיות "‪ "i‬עבור ‪interlaced‬‬
‫ו ‪ "p" -‬עבור ‪progressive‬‬

‫• ב – ‪ DTV‬מספר התמונות משתנה בין ‪ 60P‬ל‪20P -‬‬

‫‪12‬‬

‫‪HDTV‬‬

‫תקן ‪ "1080i" HDTV‬אומר שהרזולוציה היא ‪ 1080X1920‬פיקסלים‪ ,‬סריקה‬
‫שלובה‪ 60 ,‬תמונות בשנייה‪.‬‬
‫הערה‪ :‬הטבלה מתאימה לתקן האמריקאי‬
‫‪13‬‬

‫‪.‬‬

‫תקנים‬
‫‪MPEG-2‬‬
‫‪ DTV‬מקודד את המידע ב – ‪ .MPEG-2‬מקודד שימושי ברוב מכשירי ה‪.DVD -‬‬
‫מקודד זה מקטין את נפח המידע ביחס של ‪ .55:1‬הוא מעלים חלק גדול מהמידע‬
‫שעין האדם לא יכולה להבחין‪.‬‬
‫בתקן זה משדרים את השוני בין תמונה לתמונה בבלוקים של ‪ 16X16‬פיקסלים‪.‬‬
‫‪.‬‬
‫‪H.264 / MPEG-4‬‬
‫‪ H.264‬הוא תקן מתקדם לדחיסת וידאו‪ .‬התקן זהה לחלק ‪ 10‬של התקן ‪MPEG-‬‬
‫‪4‬של ‪ ISO‬וידוע גם בשם "קידוד וידאו מתקדם" – ‪AVC‬‬
‫‪ H.264/AVC‬מאופיין על ידי מספר תכונות חדשות המאפשרות לו לדחוס וידאו‬
‫ביעילות רבה יותר מאשר מקודדים אחרים‪.‬‬
‫ביצוע "פיצוי תנועה על סמך בלוק בגודל משתנה" עם בלוקים בגדלים ‪16X16‬ועד‬
‫‪ 4X4‬המאפשר חלוקה מדויקת של אזורים נעים‪ .‬חלוקה רבה מדי לתת‪-‬בלוקים‬
‫עלולה להוביל לשליחת מידע מיותר‪ ,‬שכן המקודד נדרש לציין מספר גדול יותר של‬
‫בלוקים‪ ,‬ולכן מתמקדים מקודדי ‪ H.264‬בבעיית הבחירה של החלוקה‬
‫האופטימאלית של בלוק ‪.16X16‬‬
‫‪14‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫לכול תחנת שידור מוקצה ערוץ שידור אחד‪.‬‬
‫ניתן לחלק את הערוץ לתת‪-‬ערוצים ‪sub-channels‬‬

‫כל ערוץ יכול לשדר ‪19.39 Mbps‬של מידע דיגיטלי‪.‬‬
‫תחנת השידור יכולה לחלק תעבורה זו במספר אפשרויות‪ ,‬לדוגמה‪:‬‬
‫ערוץ אחד של ‪19.39 Mbps‬‬
‫ארבעה תת‪-‬ערוצים של ‪4.85 Mbps‬‬

‫ניתן לשדר תוכניות באיכות נמוכה כמו חדשות‪ ,‬אך לאחד את הערוצים לאיכות‬
‫גבוהה יותר עבור תוכנית טבע כלשהי‪.‬‬
‫נערכים ניסויים לשדר מידע דיגיטלי ב‪ .1- 2Mbps -‬מידע זה יכול לכלול דפי‬
‫אינטרנט או מידע דיגיטלי אחר‪.‬‬

‫‪15‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫הבסיס לתקני ‪ HDTV‬הוא של ‪. (Advanced Television Standards Committee) ATSC‬עבור‬
‫‪ HDTV‬קיימים שני פורמטים‪ P720 :‬ו‪.i1080 -‬‬
‫מדובר בתקנים אמריקאים אשר משודרים ב‪ 60Hz -‬ואשר שניהם רחבי מסך (כלומר ביחס מסך‬
‫‪.)16:9‬‬
‫‪ P720‬הוא תקן פרוגרסיבי (כלומר‪ ,‬משודרות שורות ברצף) אשר כולל ‪ 720‬שורות של ‪1280‬‬
‫פיקסלים בכל שורה‪.‬‬
‫‪ i1080‬הוא תקן ‪( INTERLACED‬כלומר‪ ,‬משדר את כל השורות הזוגיות ואחריהן את השורות האי‬
‫זוגיות וחוזר חלילה) אשר כולל ‪ 1080‬שורות של ‪ 1920‬פיקסלים בכל אחת‪.‬‬
‫התקנים הללו יועדו לשוק האמריקאי‪ ,‬ולכן הוגדרו ב‪ 60Hz-‬בלבד‪ .‬לאחר מספר שנים‪ ,‬אירופה‬
‫התעוררה והגדירה גם לעצמה כמה תקנים‪:‬‬
‫‪ P576 - PAL PROGRESSIVE‬אשר משודר במסך רחב או רגיל (‪)4:3‬‬
‫‪ - P50720‬תקן זהה לתקן האמריקאי פרט לכך שהוא משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪( i501080‬לעתים מכונה גם ‪ - )i251080‬גם הוא תקן זהה לאמריקאי אך משודר ב‪50Hz -‬‬
‫‪16‬‬

‫‪HDTV‬‬
‫‪HD READY‬‬
‫לגבי רזולוציה‪ ,‬המסך חייב לתמוך בלפחות ‪ 720‬שורות עבור מצב ‪.16:9‬‬
‫התנאים‪:‬‬
‫‪ .1‬כל סוג מסך או אלמנט תצוגה אשר יש לו ‪ 720‬שורות פיזיות (דיסקרטיות) במצב יחס רחב‪.‬‬
‫‪ .2‬על המסך לתמוך בכניסות ‪ HDTV‬דרך הכניסות הבאות‪:‬‬
‫‪ YPBPR‬אנלוגי‬
‫‪ DVI‬או ‪HDMI‬‬
‫‪ .3‬בכל הכניסות הללו‪ ,‬המסך חייב לתמוך בתקנים הבאים‪:‬‬
‫‪ 1280‬על ‪ 720‬פרוגרסיבי ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ 1920‬על ‪ 1080‬שזור ב‪ 50Hz -‬וגם ‪60Hz‬‬
‫‪ .4‬על חיבורי ה‪ DVI-‬וה‪ HDMI-‬לתמוך בהצפנת ‪.HDCP‬‬
‫‪17‬‬

18

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫הגדרה‪ :‬שני גלים נושאים‪ ,‬באותו התדר נמצאים ב‪ 90 -‬מעלות האחד ביחס לשני‬
‫(ניצבים)‪ .‬ניתן לראות זאת כשווה ערך‪ ,‬לגל נושא יחיד המאופנן מופע ואמפליטודה‪.‬‬

‫תמונת ווקטור‪-‬סקופ של אפנון‬
‫מידע הצבע במשדרי טלוויזיה‬

‫‪19‬‬

‫ אפנון ניצב‬QAM - Quadrature Amplitude Modulation
‫ כל סימבול‬16QAM -‫דוגמה ל‬
‫ ביטים‬4 ‫מיצג‬
I - In phase

Q – Quadrature

‫בתקשורת ספרתית נהוג לעבוד‬
QAM16 64 128 256 -‫ב‬

20

‫‪ QAM - Quadrature Amplitude Modulation‬אפנון ניצב‬
‫דוגמאות ל – ‪ 8QAM‬במבנה מעגלי ומלבני‬
‫הבחירה למבנה הרצוי נקבע על ידי השיקולים‪:‬‬
‫‪ .1‬ההספק הממוצע המשודר‬
‫‪ .2‬מורכבות מעגלי השידור והקליטה‬
‫‪ .3‬חסינות לרעש‬
‫‪BER (Bit Error Rate) .4‬‬
‫‪ .5‬התאבכות בין גלי הנושא השונים‪.‬‬

‫‪21‬‬

22

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫)‪ Orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM‬זהה עקרונית ל‪-‬‬
‫)‪ Coded OFDM (COFDM‬ול‪.Discrete multi-tone modulation (DMT) -‬‬
‫בכל המקרים מדובר על ריבוב בחלוקת תדר ‪frequency-division multiplexing‬‬
‫)‪ .(FDM‬מספר רב של תדרי תת נושא ניצבים‪ ,‬הקרובים זה לזה‪ ,‬נושאים את‬
‫המידע‪ .‬המידע מחולק למספר ערוצים מקבילים‪ ,‬כאשר כל ערוץ מאופנן על תדר‬
‫תת‪-‬נושא אחר‪.‬‬
‫האפנון יכול להיות כל אפנון שכיח כמו ‪ QAM‬או ‪ .PSK‬המידע המאופנן נשלח‬
‫בקצב נמוך אך בגלל המספר הרב של התתי‪-‬נושא זה שווה ערך לשידור‬
‫קונבנציונלי של אפנון נושא אחד באותו רוחב פס ובמהירות העברת מידע גבוהה‪.‬‬

‫‪23‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫מרווח ביטחון (שומר מרווח) ‪Guard interval‬‬
‫מטרת מרווח הביטחון הוא לשפר את חסינות ההשהיה בהתפשטות הגלים‪ ,‬הדהוד והחזרים‬
‫מגופים שונים כמו הר או בית‪ .‬נתונים ספרתיים מאוד רגישים לתופעות אלו ‪.‬‬
‫ב‪ COFDM -‬בתחילת כל סימבול קיים "מרווח ביטחון"‪ .‬כל עוד ה"הד" נופל בתחום מרווח זה‪.‬‬
‫הוא לא יהיה מושפע ביכולת המקלט לפענח את המידע הרצוי משום שהמידע יופיע אחרי זמן‬
‫"מרווח הביטחון"‬
‫ככול שמרווח הביטחון יהיה גדול יותר ניתן יהיה לטפל במרחק הדהוד גדול יותר‪ .‬אבל הגדלת‬
‫המרווח מוריד את נצילות ערוץ השידור‪ .‬לדוגמה בשידור ‪ DVB-T‬ארבע מרווחי ביטחון‬
‫שימושיים (ניתנים כשבר מזמן המחזור של הסימבול) ‪1/32 ; 1/16 ; 1/8 ; 1/4‬‬
‫‪ 1/32‬נותן הגנה מזערית אבל העברת מידע מהירה ביותר‪ 1/4 .‬מאפשר הגנה טובה ביותר‬
‫אבל נצילות ערוץ שידור נמוכה‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫)‪OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing‬‬
‫דוגמה‪:‬‬
‫אם נשדר מיליון סימבולים לשנייה על ערוץ תקשורת באפנון של נושא בודד אזי זמן שידור‬
‫סימבול יהיה מיקרו‪-‬שנייה‪ .‬במצב זה נצטרך להתמודד עם סנכרון בתדר גבוה ועם התאבכויות‬
‫ממסלולים שונים )‪.(multipath interference‬‬
‫אם אותם מיליון סימבולים לשנייה יחולקו לאלף תת‪-‬ערוצים אז זמן המחזור של כל סימבול יכול‬
‫להיות ארוך פי ‪ 1000‬ז"א מילישנייה אחת (במקום מיקרו‪-‬שנייה)‪ .‬אם נוסיף "מרווח ביטחון"‬
‫בערך של ‪ 1/8‬סימבול אשר יוכנס בתחילת שידור של כל סימבול‪ ,‬אזי נוכל להתגבר על בעיית‬
‫ההתאבכות‪ .‬זמן "מרווח הביטחון" יהיה ‪ 125‬מיקרו‪-‬שניות שמייצג הפרש מרבי של ‪37.5‬‬
‫קילומטר בין אות ישיר לאות מוחזר כהד מגוף כלשהו‪.‬‬

‫‪25‬‬

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Example of applications
Cable
ADSL and VDSL broadband access via POTS copper wiring.
Power line communication (PLC).
Multimedia over Coax Alliance (MoCA) home networking.
ITU-T G.hn, a standard which provides high-speed local area networking over existing home wiring (power lines,
phone lines and coaxial cables)
Wireless
The wireless LAN radio interfaces IEEE 802.11a, g, n and HIPERLAN/2.
The digital radio systems DAB/EUREKA 147, DAB+, Digital Radio Mondiale, HD Radio, T-DMB and ISDBTSB.
The terrestrial digital TV system DVB-T.
The terrestrial mobile TV systems DVB-H, T-DMB, ISDB-T and MediaFLO forward link.
The cellular communication systems Flash-OFDM
The mobile broadband 3GPP Long Term Evolution air interface named High Speed OFDM Packet Access
(HSOPA)
The Wireless MAN / Fixed broadband wireless access (BWA) standard IEEE 802.16 (or WiMAX).
The Mobile Broadband Wireless Access (MBWA) standards IEEE 802.20, IEEE 802.16e (Mobile WiMAX) and
WiBro.
The wireless Personal Area Network (PAN) Ultra wideband (UWB) IEEE 802.15.3a implementation suggested by
WiMedia Alliance.
26

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Transmitter
An OFDM carrier signal is the sum of a number of orthogonal sub-carriers, with baseband data on each sub-carrier
being independently modulated commonly using some type of quadrature amplitude modulation (QAM) or phaseshift keying (PSK). This composite baseband signal is typically used to modulate a main RF carrier.

s[n] is a serial stream of binary digits. By inverse multiplexing, these are first demultiplexed into N parallel
streams, and each one mapped to a (possibly complex) symbol stream using some modulation constellation
(QAM, PSK, etc.). Note that the constellations may be different, so some streams may carry a higher bit-rate than
others.
An inverse FFT is computed on each set of symbols, giving a set of complex time-domain samples. These
samples are then quadrature-mixed to passband in the standard way. The real and imaginary components are first
converted to the analogue domain using digital-to-analogue converters (DACs); the analogue signals are then
used to modulate cosine and sine waves at the carrier frequency, fc, respectively. These signals are then summed
to give the transmission signal, s(t).
27

28

‫)‪DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial‬‬
‫‪ DVB-T‬הינו תקן שתוקן על ידי איגוד ‪ DVB‬לשידורי טלוויזיה‬
‫קרקעיים‪ .‬השידורים הראשוניים נערכו בבריטניה בשנת ‪.1997‬‬
‫המערכת משדרת אות ספרתי מכווץ של שמע‪ ,‬וידאו ונתונים‬
‫נוספים בשיטת ‪ MPEG‬ובשימוש באפנון ‪.COFDM‬‬
‫תכונות בסיסיות‪:‬‬
‫‪ .1‬שלש אפשרויות לאפנון )‪(QPSK, 16QAM, 64QAM‬‬
‫‪ FEC (forward error correction) .2‬חמש אפשרויות לתיקון שגיאות המבוססות על קידוד‬
‫קונבולוציה וקידוד רייד סולומון ביחסים של ‪ 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8‬בהתאם לדרישות‬
‫המערכת‪.‬‬
‫‪ .3‬ארבע אפשרויות למרווחי ביטחון ‪.1/4 1/8 1/16 1/32‬‬
‫‪ .4‬רוחב פס של ערוץ שידור ‪ 7 ,6‬או ‪8MHz‬‬
‫‪ .5‬תדר תמונות ‪ 50‬או ‪ 60‬הרץ‪.‬‬

‫‪29‬‬

DVB-T (Digital Video Broadcasting — Terrestrial)

30

31

32

:‫הסבר‬
Video – SD – MPEG – 4 PART 10 H.264
SD-Standard Definition

Audio .HE .AAC + V2 & Dolby Pulse
HE-High Efficincy
AAC-Advanced Audio Coding ‫סוג של קודק‬
Pulse -- Plus

MPEG 2 – TS
TS – Transport Stream

‫ מבוסס על‬Dolby Digital Plus
‫ שמאפשר‬AC-3 ‫מערכת קודקים של‬
‫ ותומך‬6.144 Mbit/s ‫שידור בקצב עד‬
‫ הוא אינו‬.13.1 ‫במספר ערוצים עד‬
.AC-3 ‫תואם אחורנית עם‬
‫ הוא פורמט לשידור תקן‬MPEG-2TS
‫) אשר מרובב עם‬4 ‫או‬1,2( MPEG
‫ שימושי כמידע זורם‬.‫מידע נוסף‬
‫ רשתות כולל‬,‫בטלוויזיה ספרתית‬
.‫אינטרנט‬

Three (3) SFN Network ‫סוג של טופולוגית המשדרים‬
SFN - Single Frequency Networks
33

34

:‫הסבר‬
EIT – based EPG & 7 day EPG
EIT – Event Information Table
EPG – Electronic Program Guide
HDMI – 1.3 output
HDMI - High-Definition Multimedia Interface

S/PDIF - Sony/Philips Digital Interconnect Format (more commonly

known as Sony Philips Digital InterFace)
‫ דרך מוליך אופטי או כבל‬,‫ מגדיר את השכבה הפיזית של חיבור מידע שמע בין התקנים שונים‬S/PDIF
.‫ עם שינויים קלים ודרישות זולות יותר מבחינת החומרה‬AES/EBU ‫ תקן זה מבוסס על תקן‬.‫קואקסילי‬
35

‫הסבר‪:‬‬
‫‪S/PDIF - more commonly known as Sony Philips Digital InterFace‬‬

‫‪BMC-biphase mark code‬‬

‫בתקן זה נעשה שימוש בקוד דו‪-‬מופעי )‪ (biphase‬המקודד מידע זורם בינארי‪ .‬כל ביט של‬
‫המידע הראשוני מייצג שתי רמות אשר יחד מייצגות ביט בודד‪ .‬כל כל רמה לוגית "‪ "1‬במבוא‬
‫מיוצגת על ידי שני ביטים שונים ‪ 10‬או ‪ .01‬כניסה לוגית ‪ 0‬מיוצגת על ידי שני ביטים זהים ‪00‬‬
‫או ‪ 11‬במוצא‪.‬‬
‫‪36‬‬

37

38

‫דוגמה – ממיר ‪APEX‬‬
‫תכונות‪:‬‬
‫• תומך ‪EPG‬‬
‫• רשימת ערוצים ועריכת תוכניות‬
‫• בקרת הורים‬
‫• טיימר לתחילת תוכנית‬
‫• בחירת שפת הכתוביות‬
‫• השהיית תיאום שפתיים (במילישניות)‬
‫• הגדרת מדיית ה‪(MP3, JPEG….) USB -‬‬
‫• קביעת זמני הקלטה על מדיית ה‪USB -‬‬
‫• ועוד‪.....‬‬

‫‪39‬‬

APEX ‫ממיר‬

40

APEX ‫ממיר‬

41

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪42‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪43‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪44‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪45‬‬

‫בדיקת הערוצים הנקלטים בישראל‬

‫‪46‬‬

:‫הסבר‬
BER – Bit Error Rate
PV BER – Post VITARBI Bit Error Rate
NM – Noise Margin
MER – Modulation Error Rate
CSI – Channel Status Information
Cell – identify code of the transmitting operator
CFO – carrier Frequency offset
PWR index – signal level status
RU – Read Solomon Uncorrect, uncorrected errors.

47

‫סופ ללא פ סופית כי אין סוף ללימוד ולחומר‬

‫‪48‬‬

OFDM
)‫ שימוש בערוצי שידור אורתוגונליים שונים (בתדרי גל נושא‬
.‫להעברת המידע‬
LPF
cos( 2  f 1 t )

LPF
cos( 2  f 2 t )

cos( 2  f 2 t )

MULTIPLEX

DEMULTIPLEX

data

cos( 2  f 1 t )

data

LPF
cos( 2  f N t )

cos( 2  f N t )
49

‫תדרים אורתוגונליים‬
‫‪ ‬המשדר מקבל את המידע לשידור ומחלק את ערוץ השידור למספר‬
‫תדרים בלתי תלויים‪.‬‬

‫‪50‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪2‬‬

‫‪51‬‬

‫תדרים אורתוגונליים ‪3‬‬
‫‪ ‬כך לא ניתן לחסום את כל המידע שעובר ממשתמש אחד לשני‬

‫‪52‬‬

‫שידור וידאו כף יד דיגיטאלי והתמודדות‬
‫מול בעיות ייחודיות – בשתי השיטות‬
‫‪ DVB-T ‬שידור וידאו למטרות נייחות‬
‫‪ DVB-H ‬שידור וידאו למטרות ניידות (כף יד)‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬

‫‪53‬‬

‫יש צורך לחסוך באנרגיה‬
‫סנכרון מעבר בין תחנות שידור‬
‫שימוש בדחיסה חזקה ‪ H264‬ולא ב ‪mpeg- 2‬‬
‫אפקט דופלר‬

Multi Path ‫בעיית‬
P at h 2

B uilding
D i r ect P at h

P at h 3

M ob i l e
R ecep t i on

B ase St at i on

54

Guard Interval Tg -"‫"שמירת מרחק‬
Tg

OFDM symbol(1/f0)

Tg
Copy signal
 By adding the Guard Interval (GI) Period, Inter symbol

interference (ISI) can be avoided, while keeping orthogonality

Tg OFDM symbol (1/f0)
Direct
Delayed
Sampling Period
55

‫השהיה ותזוזת תדר ב ‪. OFDM‬ו‪CDMA -‬‬
‫‪OFDM ‬‬
‫‪ ‬בעיית ‪ Multi-path‬נפתרת ע"י ‪GI‬‬
‫‪ ‬רגיש לשינויי תדרים שמירה על הפרדת תדרים‬
‫‪CDMA ‬‬
‫‪ ‬כמעט ואין השפעה על הקודים ב ‪Multi-path‬‬
‫‪ ‬אפקט דופלר לא משפיע מאחר ואין לו תלות בתדר‬

‫‪56‬‬

‫מיזוג שיטות הקידוד‬
‫‪ ‬ניתן לשלב בין שתי השיטות וכך כל תדר בקידוד ה ‪OFDM‬‬
‫יוכפל בקוד ה‪CDMA-‬‬
‫‪Multi-carrier code division multiple access (MC- ‬‬
‫)‪CDMA‬‬

‫‪57‬‬

‫סיכום‬
‫‪ ‬הוצגו שיטות קידוד שונות לשידור‪ CDMA :‬ו‪OFDM‬‬
‫‪ ‬לכל שיטה יש את הייחודיות שלה אך ניתן עדיין לשלבם ביחד‬
‫במספר אפליקציות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמד יישום של השיטות לצורך העברת וידאו דיגיטלי למערכות‬
‫ניידות בשתי השיטות‪.‬‬
‫‪ ‬נלמדה החסינות של שתי השיטות לתופעות ה ‪,Multi Path‬‬
‫ואפקט דופלר‬

References 1
Faria, G.; Henriksson, J.A.; Stare, E.; Talmola, P., "DVB-H:
Digital Broadcast Services to Handheld Devices,"
Proceedings of the IEEE , vol.94, no.1, pp.194-209, Jan.
2006
2. Fire Tom Wada Professor, Information Engineering, Univ.
of the Ryukyus Chief Scientist at Magna Design Net, Inc
[email protected] http://www.ie.uryukyu.ac.jp/~wada/
1.

3. “Ofdm and cdma” Dr.S.Srikanth AU-KBC Research

Centre Anna University Chennai
59

References 2
4. http://en.wikipedia.org/wiki/Code_division_multipl

e_access
5. http://en.wikipedia.org/wiki/OFDM