Επίκαιρα θέματα ψηφιακής τηλεόρασης - Παπαγεωργίου, Γεώργιος Κ. (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών. Τομέας Συστημάτων Μετάδοσης Πληροφορίας και Τεχνολογίας Υλικών, 2017)
Το αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη και ανάλυση όλων των επίκαιρων θεμάτων της Ψηφιακής Τηλεόρασης. Το πρώτο κεφάλαιο είναι μια εκτενής ανάλυση της Ορθογωνικής Πολυπλεξίας Διαίρεσης Συχνότητας (Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM). Η OFDM είναι ένα σχήμα πολυδιαυλικής διαμόρφωσης, όπου ένας μεγάλος αριθμός αλληλοεπικαλυπτόμενων ορθογώνιων υποφερόντων χρησιμοποιούνται για να μεταφέρουν δεδομένα σε πολλαπλές παράλληλες ροές πληροφορίας. Κάθε υποφέρον είναι διαμορφωμένο με ένα απ’ τα γνωστά σχήματα διαμόρφωσης MQAM ή MPSK, σε χαμηλό ρυθμό μετάδοσης συμβόλων, διατηρώντας το συνολικό ρυθμό δεδομένων ίσο με αυτόν του συμβατικού σχήματος διαμόρφωσης μοναδικού φέροντος, στο ίδιο εύρος ζώνης. Το κύριο πλεονέκτημα της OFDM συγκριτικά με τα συστήματα μοναδικού φέροντος είναι η ικανότητά της να αντιμετωπίζει τις δυσμενείς συνθήκες του καναλιού, όπως είναι οι συχνοεπιλεκτικές διαλείψεις λόγω πολυδιαδρομικής διάδοσης, χωρίς πολύπλοκη διαδικασία ισοστάθμισης στο δέκτη. Ο χαμηλός ρυθμός μετάδοσης συμβόλων καθιστά τη χρήση διαστημάτων φύλαξης (Guard Interval, GI) μεταξύ συμβόλων εφικτή, επιτυγχάνοντας έτσι την εξάλειψη της διασυμβολικής παρεμβολής (Inter-Symbol Interference, ISI). Η OFDM υιοθετείται από όλα τα σύγχρονα πρότυπα τηλεπικοινωνιών. Το δεύτερο κεφάλαιο αναφέρεται σε όλες τις πτυχές της επίγειας ψηφιακής ευρυεκπομπής. Αρχικά, δίνουμε μια περιγραφή του προτύπου Digital Video Broadcasting-Terrestrial (DVB-T). Χρησιμοποιώντας την τεχνολογία συμπίεσης MPEG-2/4 (Moving Picture Experts Group), το DVB-T δύναται να μεταδίδει πολλαπλά ψηφιακά κανάλια χρησιμοποιώντας ίσο φάσμα με αυτό που χρησιμοποιείται για τη μετάδοση ενός αναλογικού τηλεοπτικού καναλιού. Η εξέλιξη του DVB-T είναι το DVB-T2. Κάνουμε σύγκριση μεταξύ DVB-T και DVB-T2. Το DVB-T2 είναι το πιο προηγμένο σύστημα επίγειας ψηφιακής ευρυεκπομπής παγκοσμίως, προσφέροντας μεγαλύτερη ανθεκτικότητα, ευελιξία και φασματική απόδοση από οποιοδήποτε άλλο. DVB-T / T2 κάνουν χρήση OFDM διαμόρφωσης. Στη συνέχεια, περιγράφουμε το Μονοσυχνοτικό Δίκτυο (Single Frequency Network, SFN). Το SFN είναι ένα δίκτυο ευρυεκπομπής, όπου πολλοί γειτονικοί πομποί στέλνουν το ίδιο σήμα ταυτόχρονα στην ίδια συχνότητα χωρίς να αλληλοπαρεμβάλλουν. Σε σύγκριση με τα πολυσυχνοτικά δίκτυα, το SFN προσφέρει μεγαλύτερη φασματική απόδοση και ευκολότερο σχεδιασμό του δικτύου. Η χρήση του διαστήματος φύλαξης, εγγενής στο πλαίσιο της διαμόρφωσης OFDM, είναι αυτή που κάνει εφικτή τη διάρθρωση σε SFN. Έτσι λοιπόν, λόγω της μετάβασης από αναλογική σε ψηφιακή τηλεόραση χρησιμοποιώντας OFDM, MPEG-2/4, DVB-T / T2 και SFN, ραδιοφάσμα απελευθερώνεται - γνωστό ως Ψηφιακό Μέρισμα (Digital Dividend). Η ζώνη 790862 MHz των UHF (Ultra High Frequencies) έχει ήδη απελευθερωθεί και αποδοθεί για υπηρεσίες κινητής τηλεφωνίας. Αναμένεται η απελευθέρωση της ζώνης 694-790 MΗz επίσης. Τέλος, συζητάμε για την Περιφερειακή Διάσκεψη Ραδιοεπικοινωνιών για το σχεδιασμό των επίγειων ψηφιακών ραδιοτηλεοπτικών υπηρεσιών, σε τμήματα των περιφερειών 1 και 3, στις ζώνες συχνοτήτων 174-230MHz και 471862MHz, που πραγματοποιήθηκε στη Γενεύη το 2006. Το τρίτο κεφάλαιο είναι αφιερωμένο στα Τηλεοπτικά Κενά Διαστήματα (TV White Spaces, TVWS). Το TVWS αναφέρεται στα αχρησιμοποίητα κανάλια μεταξύ των ενεργών και αδειοδοτημένων καναλιών της ζώνης των UHF. Το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα είναι ένας πολύ πολύτιμος, περιορισμένος φυσικός πόρος. Η ανάγκη για όλο και περισσότερες ευρυζωνικές υπηρεσίες είναι μία πραγματικότητα και τα TVWS φαντάζουν ως μία πραγματική πρόκληση. Μία White Space συσκευή (White Space Device, WSD) είναι μια "έξυπνη" συσκευή που χρησιμοποιεί τεχνολογίες Γνωστικών Ραδιοεπικοινωνιών (Cognitive Radio, CR), προκειμένου να χρησιμοποιήσει τα TVWS. Υπάρχουν δύο βασικές τεχνολογίες CR. Σύμφωνα με την πρώτη, η WSD χρησιμοποιεί το Global Positioning System (GPS) για τον γεωεντοπισμό της και, στη συνέχεια, αποκτά πρόσβαση σε μια βάση δεδομένων όπου είναι καταγεγραμμένα τα TVWS στην περιοχή της. Η δεύτερη προσέγγιση τεχνολογίας CR είναι γνωστή ως spectrum sensing. Το κύριο ζήτημα για συσκευές WSD που θα χρησιμοποιούν τεχνολογίες CR για να εκμεταλλευτούν TVWS, είναι η αποφυγή παρεμβολής σε υπάρχοντα δίκτυα. Το πρότυπο IEEE 802.22 αναφέρεται σε δικτύωση Wireless Regional Area Networking (WRAN) χρησιμοποιώντας TVWS. Το IEEE 802.11af αναφέρεται σε δικτύωση Wireless Local Area Networking (WLAN) χρησιμοποιώντας TVWS. Επίσης, μια πολύ ενδιαφέρουσα εφαρμογή των TVWS είναι πάνω στο «ευφυές» ηλεκτρικό δίκτυο Smart Grid και το Smart Metering σύστημα για τηλεμετρία και παρακολούθηση της κατανάλωσης ενέργειας και όλης της ενεργειακής δραστηριότητας. Τέλος, μελετάμε τα TVWS στην Ελλάδα. Λαμβάνουμε υπόψη και τις γειτονικές χώρες της Ελλάδας. Το τελευταίο κεφάλαιο είναι μια μελέτη δύο περιπτώσεων δικτύων ψηφιακής τηλεόρασης. Το συμπέρασμα είναι ότι με χρήση του DVB-T2 αντί του DVB-T μπορούμε να επιτύχουμε την επιθυμητή ραδιοκάλυψη. Λέξεις-κλειδιά : Ορθογωνική πολυπλεξία διαίρεσης συχνότητας, Διασυμβολική παρεμβολή, Διάστημα φύλαξης, Πρότυπο επίγειας ψηφιακής ευρυεκπομπής Digital Video Broadcasting-Terrestrial, Μονοσυχνοτικό δίκτυο, Ψηφιακό μέρισμα, Τηλεοπτικά κενά διαστήματα, Γνωστικές ραδιοεπικοινωνίες