Time Diversity in Mobile DVB-T2 Systems

DVB-T2 implements a very flexible time interleaving that allows multiple tradeoffs in terms of time diversity, latency and power saving. In this paper, we study in detail these tradeoffs in the context of mobile reception. Together with time diversity, we also investigate the impact of reduced time de-interleaving memory and Alamouti-based MISO in the mobile reception of DVB-T2 services. In addition, we propose the utilization of upper layer FEC protection in order to overcome the limitations of the DVB-T2 physical layer for the provision of long time interleaving, and enable fast zapping. The performance is evaluated by means of simulations in mobile channels that include the presence of fast fading and shadowing in the received signal. © 2010 IEEE.Manuscript received October 13, 2010; revised April 22, 2011; accepted May 11, 2011. Date of publication July 25, 2011; date of current version August 24, 2011. This work was supported in part by the Spanish Ministry of Industry, Tourism, and Commerce under the Celtic project Enabling Next-Generation Networks for Broadcast Services ENGINES (TSI-020400-2010-108). The work of D. Gozalvez was supported by the FPU Grant AP2008-03293 of the Spanish Ministry of Education.Gozálvez Serrano, D.; Gómez Barquero, D.; Vargas, D.; Cardona Marcet, N. (2011). Time Diversity in Mobile DVB-T2 Systems. IEEE Transactions on Broadcasting. 57(3):617-628. doi:10.1109/TBC.2011.2161189S61762857

A software based DVB-T2 time frequency slicing evaluation framework

DVB-T2 is the second generation terrestrial broadcast system developed within the DVB consortium. Based on multi-carrier transmission OFDM, DVB-T2 introduces many innovative tools offering high flexibility to broadcasters. Among many other new techniques DVB-T2 defines an optional Time-Frequency-Slicing (TFS) profile. In TFS slices of a PLP are sent over multiple and non necessarily adjacent RF frequency channels. This technique provides a gain associated to propagation diversity, as well as an intrinsic multiplexation gain. Following a software defined radio approach this paper presents a flexible DVB-T2 Time Frequency Slicing evaluation framework built to study the practical performance of DVB-T2 Time Frequency Slicing configurations under realistic channel scenarios. The paper focuses on the diversity gain associated to propagation diversity

Modified classification of Gram-stained vaginal smears to predict spontaneous preterm birth : a prospective cohort study

In a prospective cohort study, we assessed the predictive value of a modified vaginal smear scoring method to identify risk for spontaneous preterm birth

Physical Layer Time Interleaving for the ATSC 3.0 System

"(c) 2016 IEEE. Personal use of this material is permitted. Permission from IEEE must be obtained for all other users, including reprinting/ republishing this material for advertising or promotional purposes, creating new collective works for resale or redistribution to servers or lists, or reuse of any copyrighted components of this work in other works.")This paper presents optimized time interleaving which has been adopted for the Advanced Television System Committee 3.0 system as a physical layer tool to mitigate the effects of burst errors. The adopted time interleaver (TI) is very flexible and can have different configurations according to the number of physical layer pipes (PLPs) and service type, i.e., fixed, portable, and mobile. Notably, for single-PLP mode a sheer convolutional TI (CTI) is used, whereas for the multiple-PLP mode a hybrid TI (HTI) composed of cell interleaver, twisted block interleaver, and a convolutional delay-line is used. Optionally, the CTI and the HTI can be used in conjunction with extended time interleaving and a cell interleaver (only for HTI) to further improve robustness over long burst error lengths at the expense of latency.Klenner, P.; Baek, J.; Loghin, NS.; Gómez Barquero, D.; Ko, W. (2016). Physical Layer Time Interleaving for the ATSC 3.0 System. IEEE Transactions on Broadcasting. 62(1):253-262. doi:10.1109/TBC.2015.2505410S25326262

Cloud Transmission: System Performance and Application Scenarios

[EN] Cloud Transmission (Cloud Txn) System is a flexible multi-layer system that uses spectrum overlay technology to simultaneously deliver multiple program streams with different characteristics and robustness for different services (mobile TV, HDTV and UHDTV) in one RF channel. The transmitted signal is formed by superimposing a number of independent signals at desired power levels, to form a multilayered signal. The signals of different layers can have different coding, bit rate, and robustness. For the top layer, system parameters are chosen to provide very robust transmission that can be used for high speed mobile broadcasting service to portable devices. The bit rate is traded for more powerful error correction coding and robustness so that the Signal to Noise Ratio (SNR) threshold at the receiver is a negative value in the range of -2 to -3 dB. The top layer is designed to withstand combined noise, co-channel interference and multipath distortion power levels higher than the desired signal power. The lowerlayer signal can be DVB-T2 signal or other newly designed system to deliver HDTV/UHDTV to fixed receivers. The system concept is open to technological advances that might come in the future: all new technologies, BICM/Non Uuniform-QAM, rotated constellations, Time Frequency Slicing or MIMO techniques can be implemented in the Cloud Txn lower (high data) rate layer. The main focus of this paper is to thoroughly describe the performance of this newly presented Cloud Transmission broadcasting system.This work has been financially supported in part by the University of the Basque Country UPV/EHU (UFI 11/30), by the Basque Government (IT-683- 13 and SAIOTEK), by the Spanish Ministry of Science and Innovation under the project NG-RADIATE (TEC2009-14201), and by the Spanish Ministry of Economy and Competitiveness under the project HEDYT-GBB (TEC2012- 33302

Physical Layer Signaling for the Next Generation Mobile TV Standard DVB-NGH

[ES] Esta tesina tiene como objetivo investigar, estudiar y desarrollar la nueva capa física para la nueva generación TV digital móvil DVB-NGH. Esta nueva capa física se basa en las especificaciones de la capa física de DVB-T2, pero introduce una serie de mecanismos avanzados que permiten la transmisión de servicios HDTV en entornos móviles.[EN] The next generation mobile broadcasting standard DVB-NGH (Next Generation Handheld) has enhanced the physical layer signaling of DVB-T2 (Second Generation Terrestrial) in several aspects: higher signaling capacity, improved transmission robustness, reduced signaling overhead, and reduced peak-to-average-power ratio (PAPR). The physical layer signaling of DVB-T2 and DVB-NGH is transmitted in preamble OFDM symbols at the beginning of each frame. The preamble provides a means for fast signal detection, enabling fast signal scanning, and it carries a limited amount of signaling data in a robust way that allows accessing the physical layer pipes within the frame. This thesis provides an overview of the physical layer signaling in DVB-NGH. Results are compared with DVB-T2.Llorca Beltrán, JM. (2012). Physical Layer Signaling for the Next Generation Mobile TV Standard DVB-NGH. http://hdl.handle.net/10251/27341.Archivo delegad

Transmit and Receive Signal Processing for MIMO Terrestrial Broadcast Systems

[EN] Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) technology in Digital Terrestrial Television (DTT) networks has the potential to increase the spectral efficiency and improve network coverage to cope with the competition of limited spectrum use (e.g., assignment of digital dividend and spectrum demands of mobile broadband), the appearance of new high data rate services (e.g., ultra-high definition TV - UHDTV), and the ubiquity of the content (e.g., fixed, portable, and mobile). It is widely recognised that MIMO can provide multiple benefits such as additional receive power due to array gain, higher resilience against signal outages due to spatial diversity, and higher data rates due to the spatial multiplexing gain of the MIMO channel. These benefits can be achieved without additional transmit power nor additional bandwidth, but normally come at the expense of a higher system complexity at the transmitter and receiver ends. The final system performance gains due to the use of MIMO directly depend on physical characteristics of the propagation environment such as spatial correlation, antenna orientation, and/or power imbalances experienced at the transmit aerials. Additionally, due to complexity constraints and finite-precision arithmetic at the receivers, it is crucial for the overall system performance to carefully design specific signal processing algorithms. This dissertation focuses on transmit and received signal processing for DTT systems using MIMO-BICM (Bit-Interleaved Coded Modulation) without feedback channel to the transmitter from the receiver terminals. At the transmitter side, this thesis presents investigations on MIMO precoding in DTT systems to overcome system degradations due to different channel conditions. At the receiver side, the focus is given on design and evaluation of practical MIMO-BICM receivers based on quantized information and its impact in both the in-chip memory size and system performance. These investigations are carried within the standardization process of DVB-NGH (Digital Video Broadcasting - Next Generation Handheld) the handheld evolution of DVB-T2 (Terrestrial - Second Generation), and ATSC 3.0 (Advanced Television Systems Committee - Third Generation), which incorporate MIMO-BICM as key technology to overcome the Shannon limit of single antenna communications. Nonetheless, this dissertation employs a generic approach in the design, analysis and evaluations, hence, the results and ideas can be applied to other wireless broadcast communication systems using MIMO-BICM.[ES] La tecnología de múltiples entradas y múltiples salidas (MIMO) en redes de Televisión Digital Terrestre (TDT) tiene el potencial de incrementar la eficiencia espectral y mejorar la cobertura de red para afrontar las demandas de uso del escaso espectro electromagnético (e.g., designación del dividendo digital y la demanda de espectro por parte de las redes de comunicaciones móviles), la aparición de nuevos contenidos de alta tasa de datos (e.g., ultra-high definition TV - UHDTV) y la ubicuidad del contenido (e.g., fijo, portable y móvil). Es ampliamente reconocido que MIMO puede proporcionar múltiples beneficios como: potencia recibida adicional gracias a las ganancias de array, mayor robustez contra desvanecimientos de la señal gracias a la diversidad espacial y mayores tasas de transmisión gracias a la ganancia por multiplexado del canal MIMO. Estos beneficios se pueden conseguir sin incrementar la potencia transmitida ni el ancho de banda, pero normalmente se obtienen a expensas de una mayor complejidad del sistema tanto en el transmisor como en el receptor. Las ganancias de rendimiento finales debido al uso de MIMO dependen directamente de las características físicas del entorno de propagación como: la correlación entre los canales espaciales, la orientación de las antenas y/o los desbalances de potencia sufridos en las antenas transmisoras. Adicionalmente, debido a restricciones en la complejidad y aritmética de precisión finita en los receptores, es fundamental para el rendimiento global del sistema un diseño cuidadoso de algoritmos específicos de procesado de señal. Esta tesis doctoral se centra en el procesado de señal, tanto en el transmisor como en el receptor, para sistemas TDT que implementan MIMO-BICM (Bit-Interleaved Coded Modulation) sin canal de retorno hacia el transmisor desde los receptores. En el transmisor esta tesis presenta investigaciones en precoding MIMO en sistemas TDT para superar las degradaciones del sistema debidas a diferentes condiciones del canal. En el receptor se presta especial atención al diseño y evaluación de receptores prácticos MIMO-BICM basados en información cuantificada y a su impacto tanto en la memoria del chip como en el rendimiento del sistema. Estas investigaciones se llevan a cabo en el contexto de estandarización de DVB-NGH (Digital Video Broadcasting - Next Generation Handheld), la evolución portátil de DVB-T2 (Second Generation Terrestrial), y ATSC 3.0 (Advanced Television Systems Commitee - Third Generation) que incorporan MIMO-BICM como clave tecnológica para superar el límite de Shannon para comunicaciones con una única antena. No obstante, esta tesis doctoral emplea un método genérico tanto para el diseño, análisis y evaluación, por lo que los resultados e ideas pueden ser aplicados a otros sistemas de comunicación inalámbricos que empleen MIMO-BICM.[CA] La tecnologia de múltiples entrades i múltiples eixides (MIMO) en xarxes de Televisió Digital Terrestre (TDT) té el potencial d'incrementar l'eficiència espectral i millorar la cobertura de xarxa per a afrontar les demandes d'ús de l'escàs espectre electromagnètic (e.g., designació del dividend digital i la demanda d'espectre per part de les xarxes de comunicacions mòbils), l'aparició de nous continguts d'alta taxa de dades (e.g., ultra-high deffinition TV - UHDTV) i la ubiqüitat del contingut (e.g., fix, portàtil i mòbil). És àmpliament reconegut que MIMO pot proporcionar múltiples beneficis com: potència rebuda addicional gràcies als guanys de array, major robustesa contra esvaïments del senyal gràcies a la diversitat espacial i majors taxes de transmissió gràcies al guany per multiplexat del canal MIMO. Aquests beneficis es poden aconseguir sense incrementar la potència transmesa ni l'ample de banda, però normalment s'obtenen a costa d'una major complexitat del sistema tant en el transmissor com en el receptor. Els guanys de rendiment finals a causa de l'ús de MIMO depenen directament de les característiques físiques de l'entorn de propagació com: la correlació entre els canals espacials, l'orientació de les antenes, i/o els desequilibris de potència patits en les antenes transmissores. Addicionalment, a causa de restriccions en la complexitat i aritmètica de precisió finita en els receptors, és fonamental per al rendiment global del sistema un disseny acurat d'algorismes específics de processament de senyal. Aquesta tesi doctoral se centra en el processament de senyal tant en el transmissor com en el receptor per a sistemes TDT que implementen MIMO-BICM (Bit-Interleaved Coded Modulation) sense canal de tornada cap al transmissor des dels receptors. En el transmissor aquesta tesi presenta recerques en precoding MIMO en sistemes TDT per a superar les degradacions del sistema degudes a diferents condicions del canal. En el receptor es presta especial atenció al disseny i avaluació de receptors pràctics MIMO-BICM basats en informació quantificada i al seu impacte tant en la memòria del xip com en el rendiment del sistema. Aquestes recerques es duen a terme en el context d'estandardització de DVB-NGH (Digital Video Broadcasting - Next Generation Handheld), l'evolució portàtil de DVB-T2 (Second Generation Terrestrial), i ATSC 3.0 (Advanced Television Systems Commitee - Third Generation) que incorporen MIMO-BICM com a clau tecnològica per a superar el límit de Shannon per a comunicacions amb una única antena. No obstant açò, aquesta tesi doctoral empra un mètode genèric tant per al disseny, anàlisi i avaluació, per la qual cosa els resultats i idees poden ser aplicats a altres sistemes de comunicació sense fils que empren MIMO-BICM.Vargas Paredero, DE. (2016). Transmit and Receive Signal Processing for MIMO Terrestrial Broadcast Systems [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/66081TESISPremiad

Combined Time, Frecuency and Space Diversity in Multimedia Mobile Broadcasting Systems

El uso combinado de diversidad en el dominio temporal, frecuencial y espacial constituye una valiosa herramienta para mejorar la recepción de servicios de difusión móviles. Gracias a la mejora conseguida por las técnicas de diversidad es posible extender la cobertura de los servicios móviles además de reducir la infraestructura de red. La presente tesis investiga el uso de técnicas de diversidad para la provisión de servicios móviles en la familia europea de sistemas de difusión terrestres estandarizada por el prpoyecto DVB (Digital Video Broadcasting). Esto incluye la primera y segunda generación de sistemas DVB-T (Terrestrial), DVB-NGH (Handheld), y DVB-T2 (Terrestrial 2nd generation), así como el sistema de siguiente generación DVB-NGH. No obstante, el estudio llevado a cabo en la tesis es genérico y puede aplicarse a futuras evoluciones de estándares como el japonés ISDB-T o el americano ATSC. Las investigaciones realizadas dentro del contexto de DVB-T, DVB-H y DVBT2 tienen como objetivo la transmisión simultánea de servicios fijos y móviles en redes terrestres. Esta Convergencia puede facilitar la introducción de servicios móviles de TB debido a la reutilización de espectro, contenido e infraestructura. De acuerdo a los resultados, la incorporación de entrelazado temporal en la capa física para diversidad temporal, y de single-input multiple-output (SIMO) para diversidad espacial, son esenciales para el rendimiento de sistemas móviles de difusión. A pesar de que las técnicas upper later FEC (UL-FEC) pueden propocionar diversidad temporal en sistemas de primera generación como DVB-T y DVB-H, requieren la transmisión de paridad adicional y no son útiles para la recepción estática. El análisis en t�ñerminos de link budjget revela que las técnicas de diversidad noson suficientes para facilitar la provision de servicios móviles en redes DVB-T y DVB-T2 planificadas para recepción fija. Sin embargo, el uso de diversidad en redes planificadas para recepción portableGozálvez Serrano, D. (2012). Combined Time, Frecuency and Space Diversity in Multimedia Mobile Broadcasting Systems [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/16273Palanci

Advanced constellation and demapper schemes for next generation digital terrestrial television broadcasting systems

206 p.Esta tesis presenta un nuevo tipo de constelaciones llamadas no uniformes. Estos esquemas presentan una eficacia de hasta 1,8 dB superior a las utilizadas en los últimos sistemas de comunicaciones de televisión digital terrestre y son extrapolables a cualquier otro sistema de comunicaciones (satélite, móvil, cable¿). Además, este trabajo contribuye al diseño de constelaciones con una nueva metodología que reduce el tiempo de optimización de días/horas (metodologías actuales) a horas/minutos con la misma eficiencia. Todas las constelaciones diseñadas se testean bajo una plataforma creada en esta tesis que simula el estándar de radiodifusión terrestre más avanzado hasta la fecha (ATSC 3.0) bajo condiciones reales de funcionamiento.Por otro lado, para disminuir la latencia de decodificación de estas constelaciones esta tesis propone dos técnicas de detección/demapeo. Una es para constelaciones no uniformes de dos dimensiones la cual disminuye hasta en un 99,7% la complejidad del demapeo sin empeorar el funcionamiento del sistema. La segunda técnica de detección se centra en las constelaciones no uniformes de una dimensión y presenta hasta un 87,5% de reducción de la complejidad del receptor sin pérdidas en el rendimiento.Por último, este trabajo expone un completo estado del arte sobre tipos de constelaciones, modelos de sistema, y diseño/demapeo de constelaciones. Este estudio es el primero realizado en este campo

Reception performance studies for the evaluation and improvement of the new generation terrestrial television systems

270 p.La industria de la TV ha experimentado grandes cambios en las últimas décadas. Las expectativas cada vez mayores de los espectadores y la reducción del espectro disponible para los servicios de TV han provocado la necesidad de sistemas más robustos de Televisión Digital Terrestre (TDT).El primer intento de cumplir estos requisitos es el estándar europeo DVB-T2 (2009). La publicación de un nuevo estándar significa el inicio de un proceso de evaluación del rendimiento del mismo mediante, por ejemplo, estudios de cobertura u obtención de valores de umbral de relación señal / ruido (SNR). Al inicio de esta tesis, este proceso estaba casi terminado para recepción fija y móvil. Sin embargo, la recepción en interiores no se había estudiado en detalle. Por esta razón, esta tesis completa la evaluación de DVB-T2 en interiores y define una nueva metodología de evaluación optimizada para este escenario.A pesar de que DVB-T2 emplea tecnologías muy avanzadas, el sistema se definió hace casi diez años y desde entonces han aparecido nuevas técnicas avanzadas, como por ejemplo nuevos códigos de corrección de errores o la nueva técnica de multiplexación por división en capas (LDM). Estas nuevas técnicas tampoco han sido evaluadas en entornos de interior, por lo que esta tesis incluye el análisis de las mismas evaluando su idoneidad para mejorar el rendimiento de DVB-T2. Además, se ha comprobado que los algoritmos tradicionales de los receptores TDT no están optimizados para los nuevos escenarios en los que se consideran las señales multicapa y recepción móvil. Por esta razón, se han propuesto nuevos algoritmos para mejorar la recepción en este tipo de situaciones.El último intento de hacer frente a los altos requisitos actuales de TDT es el estándar americano ATSC 3.0 (2016). Al igual que con DVB-T2, se necesita proceso completo de evaluación del sistema. Por ello, en esta tesis se han realizado simulaciones y pruebas de laboratorio para completar el estudio de rendimiento de ATSC 3.0 en diferentes escenarios