NAB Show 2023 Review Part 1: ATSC 3.0 Beyond TV

Doug Lung partage son point de vue sur les innovations ATSC 3.0 du rassemblement d'avril à Las Vegas

Les expositions et les sessions du NAB Show 2023 ont démontré que l'avenir de l'ATSC 3.0 peut s'étendre au-delà de la diffusion télévisée traditionnelle en direct. Je me concentrerai sur trois innovations ATSC 3.0 : Utilisation d'ATSC 3.0 pour fournir des services de temps et de positionnement de précision ; transmission de données efficace pour la radio sur ATSC 3.0 ; et partager un canal ATSC 3.0 avec un signal 5G.

Système de positionnement de diffusionLe sujet de l'utilisation d'ATSC 3.0 comme sauvegarde pour le GPS a été abordé dans la session "Fournir un temps de référence traçable pour le système de positionnement de diffusion basé sur ATSC 3.0 (BPS)", par Patrick Diamond de Diamond Consulting et co-écrit avec Tariq Mondal et Robert Weller de NAB et Andrew Hansen au Volpe Center.

Au cours de la session, ils ont énuméré certains des services critiques qui dépendent de la synchronisation précise du GPS, notamment les réseaux sans fil mobiles, les systèmes de négociation d'actions et la synchronisation du réseau électrique, ainsi que de multiples services nécessitant des informations de position précises. La perte de synchronisation GPS, qu'elle soit due à une panne ou à une perturbation intentionnelle, aura un impact significatif sur les systèmes dont nous dépendons - en effet, la position, la navigation et la synchronisation de haute précision (PNT) ont été reconnues comme un problème de sécurité nationale.

Le concept d'utilisation de l'ATSC 3.0 pour fournir un temps et un positionnement précis n'est pas nouveau. L'une des questions que j'avais à propos de la synchronisation de précision était de savoir comment les différences de synchronisation dans la chaîne de transmission étaient prises en compte. Par exemple, la longueur de la ligne de transmission sur une tour de 2 000 pieds changera avec la température, et la synchronisation du chemin entre l'endroit où l'heure ATSC 3.0 est générée et le site de l'émetteur peut également changer.

Le système présenté utilise les données d'un récepteur Avateq pour comparer la synchronisation du signal reçu avec une référence de précision - GPS si disponible, une horloge locale au césium ou au rubidium, ou une autre station ATSC 3.0 avec une référence de précision sont des options possibles - et envoyer ces informations au Triveni Digital Broadcast Gateway, qui ajuste les horloges ATSC 3.0 avec une précision de 200 nanosecondes requise par les applications critiques. En plaçant les données de synchronisation sur un tube de couche physique robuste (PLP), la réception devrait être possible à des rapports signal sur bruit inférieurs à zéro dB, permettant au BPS de fonctionner à l'intérieur où les signaux GPS ne sont pas disponibles.

Cette présentation et une autre avec des détails sur le système utilisé, "BPS ATSC 3.0 Broadcast Emission Time Stabilization System Proof-of-Concept" par Mark Coril de Triveni, Vladimir Anishchenko d'Avateq et Tariq Mondal, sont disponibles dans les actes de la conférence NAB BEIT. La présentation, "Broadcast Positioning System (BPS) Using ATSC 3.0", par Tariq Mondal, Robert D. Weller et Sam Matheny du NAB, présentée lors d'une récente réunion du National Space-Based Positioning, Navigation, and Timing Advisory Board, est disponible en ligne sur gps.gov. La figure 1 de la présentation montre la configuration du système.

Radio sur ATSC 3.0 Au début, l'idée d'envoyer des émissions audio (radio) sur ATSC 3.0 semble simple. La norme ATSC 3.0 inclut des options pour l'audio multicanal Dolby AC-4 et MPEG-H.

Cependant, comme Liam Power de ONE Media l'a souligné dans l'article "Audio Services Over ATSC 3.0 : A Proof of Concept", transmettre de l'audio aux récepteurs dans les véhicules d'une manière efficace en bande passante n'est pas si simple. La conception d'un système radio ATSC 3.0 efficace nécessite de sélectionner un codec audio compatible avec un large éventail de clients qui offre une qualité suffisante en utilisant le moins de bande passante, de trouver une méthode pour transmettre l'audio dans le signal ATSC 3.0 avec le moins de surcharge et de complexité côté récepteur, et sélection des paramètres de la couche physique qui fournissent un signal fiable dans un environnement mobile.

La conception d'un système radio ATSC 3.0 efficace nécessite de sélectionner un codec audio compatible avec un large éventail de clients qui offre une qualité suffisante en utilisant le moins de bande passante"

ONE Media a découvert que le codec xHE-AAC répondait aux exigences audio à des débits aussi bas que 24 kbps. Dolby AC-4 a bien fonctionné à 48 kbps mais en raison des restrictions de l'encodeur n'a pas pu être testé à moins de 48 kbps. La prise en charge de Dolby AC-4 est également limitée sur les appareils clients, en particulier sur les ordinateurs et les appareils mobiles, par rapport à la famille de codecs HE-AAC. Pour la preuve de concept, HE-AACv2 a été utilisé car il bénéficie actuellement d'un support plus large que xHE-AAC.

La preuve de concept a utilisé la table "UserDefined" de la norme ATSC 3.0 pour fournir des informations de signalisation pour l'audio transmis en tant que flux de transport intégré dans les données RTP UDP.

La démonstration a utilisé 16,66 % de la capacité totale du signal ATSC 3.0 pour fournir 15 services radio à 45 kbps chacun (675 kbps au total). Un tube de couche physique (PLP) modcod QPSK 11/16 avec une exigence SNR calculée de 6,3 dB a été utilisé pour l'audio. Les essais routiers ont montré une réception comparable (ou meilleure) que les stations de radio FM locales. Reportez-vous à l'article dans les actes du BEIT pour plus de détails sur la manière dont les paramètres ont été sélectionnés et l'amélioration potentielle des conceptions futures.

MIMS ATSC 3.0 et 5G Dans ma dernière chronique, j'ai exprimé des doutes quant à la prise en charge de la combinaison ATSC 3.0 et 5G dans une chaîne de télévision. Lors du salon NAB de cette année, il était clair que la technologie de partage d'une chaîne de télévision avec ATSC 3.0 et un signal compatible 5G était toujours en développement actif.

Dans le NAB Futures Park, l'ETRI coréen a montré un signal ATSC 3.0 et 5G-MBMS partageant une seule chaîne de télévision de 6 MHz dans un multiplex temporel (TDM). Les signaux ATSC 3.0 et 5G ont été générés à différents niveaux de puissance pour permettre l'affichage de la commutation sur un analyseur de spectre (Fig. 2).

Le signal 5G a utilisé 50% du temps de transmission. Pour la démonstration, un seul flux a été transmis sur chaque signal à 5,77 Mbps pour ATSC 3.0 et 5,21 Mbps pour 5G-MBMS. Le signal ATSC 3.0 utilisait une constellation 64-QAM non uniforme avec 8K FFT tandis que le signal 5G utilisait 64-QAM et 12K FFT. Les taux de code étaient similaires, donc je m'attendrais à ce que les deux signaux soient proches en termes de robustesse, le flux ATSC 3.0 ayant un léger avantage.

Rohde et Schwarz n'ont pas eu de démonstration en direct du partage de chaînes 5G/ATSC 3.0, mais ont montré leur travail en utilisant TDM pour partager une chaîne de télévision avec la 5G. Rohde et Schwarz ont de l'expérience dans les systèmes de transmission 5G et ont présenté au salon NAB 2022 un émetteur UHF 5G-MBMS haute puissance.

(Lire aussi : Que peuvent faire les radiodiffuseurs avec la 5G ?)

Pourquoi les diffuseurs seraient-ils intéressés à partager leur chaîne avec un signal compatible 5G ? Si les radiodiffuseurs sont capables de convaincre les fabricants de téléphones portables et les entreprises de téléphonie mobile d'inclure la capacité ATSC 3.0 dans leurs téléphones, il y aurait peu d'avantages à transmettre le contenu deux fois.

Cependant, la difficulté d'activer la radio FM sur les téléphones portables, même lorsqu'un appareil dispose des circuits pour la recevoir, montre que les diffuseurs auront probablement du mal à obtenir ATSC 3.0 sur les appareils mobiles. La transmission d'un signal dans un format de couche physique compatible faciliterait la tâche des fabricants d'appareils. Qualcomm, un important fournisseur de puces pour appareils mobiles, a indiqué qu'il prendrait en charge la 5G sur les chaînes de télévision UHF dans ses nouvelles puces de modem.

La transmission d'un signal de couche physique 5G avec un signal ATSC 3.0 compatible peut être autorisée en vertu des règles actuelles de la FCC, et d'après ce que j'ai vu au salon, l'équipement pour le faire sera disponible si les clients le demandent. Cela ne se produira que si des appareils prenant en charge la 5G sur les chaînes de télévision UHF et les entreprises sans fil l'autorisent sur leurs appareils. Jusqu'à ce que la transition vers ATSC 3.0 soit terminée, la capacité ATSC 3.0 restera probablement rare. Combien de stations seront prêtes à renoncer à la capacité du canal pour ajouter un signal 5G ?

Ces technologies montrent que l'ATSC 3.0 est prêt à fournir des services au-delà de la diffusion de la télévision sur les écrans. L'ajout de la capacité du service de positionnement de diffusion nécessite peu de capacité supplémentaire, en particulier si le LDM est utilisé pour la couche robuste, et l'ajout de plus d'une douzaine de services radio sur ATSC 3.0 peut être effectué efficacement avec beaucoup moins de bande passante qu'un signal HD 1080P, comme l'a démontré ONE Media.

D'autres travaux non mentionnés ici sont en cours pour optimiser la livraison des données sur ATSC 3.0. Lorsque vous considérez le rôle que ces services "au-delà de la télévision" pourraient jouer dans l'avenir de la diffusion télévisée, notez comment la télévision par câble a évolué d'un service fournissant la télévision aux consommateurs qui ne pouvaient pas recevoir la télévision sur une antenne à un service dont dépendent la plupart des clients pour l'Internet haut débit. . je

Dans la partie 2 de ma couverture du salon NAB 2023, j'examinerai certains des produits intéressants que j'ai vus pour la transmission, la réception et la mesure RF. Je me réjouis de vos commentaires, questions et observations sur l'avenir de la télédiffusion. Envoyez-moi un e-mail à [email protected].

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Doug Lung est l'une des principales autorités américaines en matière de technologie RF de diffusion. En tant que vice-président de la technologie de diffusion pour NBCUniversal Local, H. Douglas Lung dirige les affaires RF et de transmission des stations appartenant à NBC et Telemundo, y compris les micro-ondes, les radars, les liaisons montantes par satellite et les dépôts techniques de la FCC. Débutant sa carrière en 1976 au KSCI à Los Angeles, Lung a près de 50 ans d'expérience dans l'ingénierie de la télévision audiovisuelle. À partir de 1985, il a dirigé le département d'ingénierie de ce qui allait devenir le groupe de réseaux et de stations Telemundo, aidant à la conception, à la construction et à l'installation des installations de diffusion et de câble de l'entreprise. D'autres projets incluent des travaux sur le lancement de la première station de télévision UHF d'Hawaï, le déploiement et les tests de la norme ATSC pour les appareils portables mobiles et le développement de logiciels liés au remballage du spectre TV aux enchères incitatives. Chroniqueur de longue date pour TV Technology, Doug est également un habitué contributeur à IEEE Broadcast Technology. Il est le récipiendaire du NAB Television Engineering Award 2023. Il a également reçu un Tech Leadership Award de l'éditeur TV Tech Future plc en 2021 et est membre de l'IEEE Broadcast Technology Society et de la Society of Broadcast Engineers.

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