Научная статья на тему 'Эволюция технических средств формирования и доставки ТВЧ на мобильные терминалы пользователей'

Эволюция технических средств формирования и доставки ТВЧ на мобильные терминалы пользователей Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

CC BY
460
135
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ТЕЛЕВИДЕНИЕ ВЫСОКОЙ ЧЕТКОСТИ HDTV / ТЕЛЕВИЗИОННЫЕ СТАНДАРТЫ / СЖАТИЕ ВИДЕО / ТЕЛЕВИДЕНИЕ СВЕРХВЫСОКОЙ ЧЕТКОСТИ UHDTV / СТАНДАРТ СЖАТИЯ H.265/HEVC / MIMO / LTE BROADCAST / EMBMS

Аннотация научной статьи по компьютерным и информационным наукам, автор научной работы — Пушкарев Андрей Васильевич, Орлов Владимир Георгиевич

Впервые термин "телевидение высокой чёткости" возник в 30-е годы прошлого века с появлением в телевизионной индустрии полностью электронной ТВ системы на основе электронно-лучевых трубок. Первая цветная аналоговая система ТВЧ была разработана японской телекомпанией NHK в 1978 г. (стандарт MUSE Multiple sub-Nyquist sampling encoding) и использовалась для регулярного вещания на территории Японии после запуска в 1989 г. спутника "Juri BC-3". Единый мировой стандарт цифрового телевидения высокой четкости HDTV был принят МККР в августе 1999 г. Дальнейшему развитию и внедрению систем ТВЧ способствовал скачок развития технологий производства дисплеев, что сделало их доступными для массового потребителя. В 2012 г. ITU одобрил принятие предложенных японской телевизионной компанией HNK стандартов телевидения сверхвысокой четкости, получивших обозначение 4K и 8К UHDTV. Передача видеопотоков UHDTV по современным системам телевещания и беспроводной связи требует использования высокоэффективной технологии сжатия, обеспечиваемой новым международным стандартом кодирования видео видеоданных H.265 (HEVC). Применение кодека HEVC позволяет при субъективной оценке качества массового зрительское восприятия видеоконтента получить выигрыш в снижении битрейта по сравнению с кодеком предыдущего поколения (MPEG-4 AVC) от 50 до 75% в зависимости от характера видеоматериала. Предоставление разнообразных мультимедийных видео услуг пользователям мобильной связи наиболее полно обеспечивается в сетях стандарта LTE, отличающихся высокой пропускной способностью и наличием полноценного обратного канала. Благодаря использованию технологии eMBMS (LTE-Broadcast) В сетях LTE эффективно реализуются вещательные сервисы: "прямые включения" ТВ, предоставления услуг IPTV, эффективная доставка обновлений ПО. Моделирования сети LTE с использованием ПО Matlab и дополнительного набора библиотек Viena LTE System Level Simulator позволило оценить реальные возможности системы по обеспечения услуги видео по запросу в формате ТВЧ. В данном сценарии средняя пропускную способность системы передачи должна находиться на уровне 3 Мбит/с. Из результатов моделирования следует, что при низкой мобильности абонентов наиболее оптимальным является использование режима MIMO (2x2) CLSM, который по сравнению с режимами SISO, Transmisson Diversity, MIMO (2x2) OSLM обеспечивает предоставление услуги наибольшему числу пользователей. В ситуации с повышенной мобильностью абонентов, наилучшие показатели пропускной способности достигаются в режиме Transmission Diversity.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Эволюция технических средств формирования и доставки ТВЧ на мобильные терминалы пользователей»

ЭВОЛЮЦИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ФОРМИРОВАНИЯ И ДОСТАВКИ ТВЧ НА МОБИЛЬНЫЕ ТЕРМИНАЛЫ ПОЛЬЗОВАТЕЛЕЙ

Пушкарев Андрей Васильевич,

инженер, МТУСИ, Россия, Москва, pushand21@gmail.com

Ключевые слова: телевидение высокой четкости HDTV, рлов ладимир еоргиевич, телевизионные стандарты, сжатие видео, телевидение

к.т.к, доцент МТУСИ, Россия, Москва, сверхвысокой четкости UHDTV, стандарт сжатия H.265/HEVC,

nst@srd-mtuci.ru MIMO, LTE Broadcast, eMBMS.

Впервые термин "телевидение высокой чёткости" возник в 30-е годы прошлого века с появлением в телевизионной индустрии полностью электронной ТВ системы на основе электронно-лучевых трубок. Первая цветная аналоговая система ТВЧ была разработана японской телекомпанией NHK в 1978 г. (стандарт MUSE - Multiple sub-Nyquist sampling encoding) и использовалась для регулярного вещания на территории Японии после запуска в 1989 г. спутника "Juri BC-3". Единый мировой стандарт цифрового телевидения высокой четкости HDTV был принят МККР в августе 1999 г. Дальнейшему развитию и внедрению систем ТВЧ способствовал скачок развития технологий производства дисплеев, что сделало их доступными для массового потребителя. В 2012 г. ITU одобрил принятие предложенных японской телевизионной компанией HNK стандартов телевидения сверхвысокой четкости, получивших обозначение 4K и 8К UHDTV. Передача видеопотоков UHDTV по современным системам телевещания и беспроводной связи требует использования высокоэффективной технологии сжатия, обеспечиваемой новым международным стандартом кодирования видео видеоданных H.265 (HEVC). Применение кодека HEVC позволяет при субъективной оценке качества массового зрительское восприятия видеоконтента получить выигрыш в снижении битрейта по сравнению с кодеком предыдущего поколения (MPEG-4 AVC) от 50 до 75% в зависимости от характера видеоматериала. Предоставление разнообразных мультимедийных видео услуг пользователям мобильной связи наиболее полно обеспечивается в сетях стандарта LTE, отличающихся высокой пропускной способностью и наличием полноценного обратного канала. Благодаря использованию технологии eMBMS (LTE-Broadcast) В сетях LTE эффективно реализуются вещательные сервисы: "прямые включения" ТВ, предоставления услуг IPTV, эффективная доставка обновлений ПО. Моделирования сети LTE с использованием ПО Matlab и дополнительного набора библиотек Viena LTE System Level Simulator позволило оценить реальные возможности системы по обеспечения услуги видео по запросу в формате ТВЧ. В данном сценарии средняя пропускную способность системы передачи должна находиться на уровне 3 Мбит/с. Из результатов моделирования следует, что при низкой мобильности абонентов наиболее оптимальным является использование режима MIMO (2x2) CLSM, который по сравнению с режимами SISO, Transmisson Diversity, MIMO (2x2) OSLM обеспечивает предоставление услуги наибольшему числу пользователей. В ситуации с повышенной мобильностью абонентов, наилучшие показатели пропускной способности достигаются в режиме Transmission Diversity.

Для цитирования:

Пушкарев А.В., Орлов В.Г. Эволюция технических средств формирования и доставки ТВЧ на мобильные терминалы пользователей // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. - 2015. - №1. - С. 11-16.

For citation:

Pushkarev A.V, Orlov V.G. Evolution of video forming and delivery technks to mobile terminals // T-Comm. 2015. No.1. Рр. 11-16.

Исторически, термин «телевидение высокой чёткости» появился а 30-е годы прошлого века. Именно тогда, в телевизионной индустрии произошел качественный скачок: появились полностью электронные системы на основе электронно-лучевых трубок, позволившие отказаться от конструкций с механическим сканированием растра с малым количеством элементов изображения [!]. Одной из первых подобных систем стала британская система «А», запущенная в 1936 г. телевизионной компанией ВВС. Она передавала изображения с 405 строками разложения и превосходила по параметрам качества другие существовавшие в то время стандарты телевещания. Первым в мире стандартом чёрно-белого ТВЧ считается принятая во Франции в 1949 г. система «Е» с 819 строками разложения (при 737 видимых) и соотношением сторон экрана 4:3. Однако её использование было ограничено лишь несколькими французскими телеканалами, а с 1965 г. при переходе на цветное телевещание во Франции стал использоваться общеевропейский стандарт разложения 625/50, Характерно, что система «Е», как и большинство последующих аналоговых систем ТВЧ, требовала очень широкой эфирной полосы: видеосигнал - 10 МГц, а весь канал в целом - 14 МГц, что более чем вдвое превышало полосу частот канала в системах стандартной чёткости. Первая цветная аналоговая система ТВЧ была разработана японской телекомпанией NHK в 1978 года (стандарт MUSE - Multiple sub-Nyquist sampling encoding) и с запуском спутника «Juri ВС-3» в 1989 г. началось регулярное вещание в этом стандарте на территории Японии. В 1990 г. MUSE был предложен в качестве международного стандарта ТВЧ, однако он не был принят Международным консультативным комитетом по радиосвязи (МККР), в частности, из-за низкой эффективности аналогового способа передачи и широкой полосы занимаемых частот: 30 МГц при 1035 активных строках и соотношении сторон экрана 16:9. Хотя стандарт MUSE так и не стал международным, национальное вещание с его использованием продолжалось в Японии вплоть до 2007 г. Первая попытка внедрить ТВЧ вещание на территории Европы была предпринята в 1986 г. после разработки стандарта HD-MAC, обеспечивающего передачу изображения с 1250 (1152 активными) строками разложения при 50 к/с и соотношении сторон 16:5, Сигнал HD-MAC представлял собой сложную смесь аналогового видеосигнала и цифрового звука. Экспериментальное массовое вещание в формате HD-MAC было осуществлено на летних олимпийских играх 1992 г. Одна* ко данный стандарт так и не стал популярным среди телевизионных компаний, в первую очередь из-за характерных для аналогового ТВЧ проблем: слишком широкая no-noca частот, а также низкая по сравнению с цифровыми системами помехоустойчивость. Уже в 1993 г. европейское сообщество отказалось от планов развертывания аналогового ТВЧ вещания с использованием HD-MAC и приступило к разработке цифрового стандарта DVB [2].

В конце 90-х годов благодаря интенсивному развитию элементной базы, созданию более совершенных интегральных схем и внедрению эффективных методов цифровой обработки сигналов, стал возможен переход на

цифровое ТВЧ вещание. В августе 1999 г. МККР был принят единый мировой стандарт цифрового телевидения высокой четкости HDTV. В нём для разложения на I 125 строк с чересстрочной разверткой принято обозначение I080i, определяющее количество активных строк и, соответственно 1080р для прогрессивной развертки. Определяющими характеристиками стандарта HDTV помимо числа строк развёртки являются стандарт сжатия, схема цветовой дискретизации, характеристики сигнала цветности, а также частота строк и кадров. В отличие от стандартного телевидения HDTV поддерживает скорость до 60 прогрессивных кадров в секунду, а также различные цифровые аудио форматы (вплоть до Dolby Digital 5.1) [3]. В нашей стране с 2009 г. используется новый ГОСТ для цифровых систем ТВЧ, в соответствие с которым установлен формат кадра 16:9 с разрешением !92041080, [I]. Предусмотрен формат кадра 16:10 с разрешением 192041152 и дополнительным полем (1920472) для текстовой информации, а также стандартный формат 4:3 с разрешением 153641152.

Дальнейшему развитию и внедрению систем ТВЧ способствовал скачок развития технологий производства дисппеев, что сделало их доступными для массового потребителя. К 2011 году подавляющее большинство видео контента производимого телевизионными компаниями было представлено в формате HD. С этого момента телевизионная индустрия встала на путь перехода к стандартам ТВЧ нового поколения, относящихся к категории телевидения сверхвысокой чёткости UHDTV (Ultra High Definition TV) [3]. В 2012 г. Международный Союз Телекоммуникаций одобрил принятие предложенных японской телевизионной компанией HNK стандартов телевидения сверхвысокой четкости. Эти стандарты получили обозначение 4К и 8К UHDTV, с разрешением 2160 х 3840 пикселей и 4320 х 7680 пикселей соответственно. В отличие от традиционного для телевидения обозначения разрешения, которое отталкивалось от количества строк, то есть количества элементов изображения по вертикали, для цифровой киноиндустрии принято отсчитывать разрешающую способность по длинной (горизонтальной) стороне кадра, табл. I. Соответственно цифры 4К и 8К (где К - это тысяча пикселей) означают количество столбцов развертки изображения. Такой принцип выбран из-за того, что в цифровой киноиндустрии, а отличие от телевидения, используется множество разпич-ных стандартов соотношения сторон экрана.

Переход на новые форматы UHDTV накладывает высокие требования к вычислительной мощности устройств. Так обработка в реальном времени нескольких видео потоков UHD формата может оказаться за пределами возможностей традиционных центральных процессоров (CPU), что потребует встраивания в CPU отдельного блока DSP- ядер. Для ускорения операций обработки в этом случае целесообразно использование ПЛИС или графического ускорителя (GPU). Кроме того, для некоторых объёмных или плохо оптимизированным приложений работающих с UHDTV, может быть необходима пропускная способность, превышающая возможности оперативной памяти DRAM и даже шины PCI Express [2].

Таблица I

Основные характеристики различных стандартов ТВЧ

Стандарт Разрешение кадра Число мегапикселей в кадре Соотношение сторон экрана

4KUHD 3840 x 2160 8.3 16:9

4К {Ultra wide television) 5120 х 2160 1 1 21:9

4К {WHXGA} 5120 х 3200 16.3 16:10

8KUHD 7680 х 4320 33.1 16:9

10080 х 4320 43.5 21:9

8192 х 5120 41.9 16:10

Так же, серьезную проблему представляет трансляция и передача UHDTV видео. Несжатый 4К UHD видеопоток имеет битрейт порядка 12 Гбит/с, что почти в 8 раз выше битрейта стандартного HDTV. Такой видеопоток не может быть передан даже в самых современных системах телевещания и беспроводной связи без совершенствования технологий сжатия.

HD

720p/1080i I.SGbps

UHDTV

4К 12Gbps

HEVC

щего стандарта сжатия видеоинформации Н.264 AVC. При работе с видео в формате UHD, для эффективного кодирования векторов движения требуются макроблоки большого размера (64x64). С другой стороны, мелкие детали также важны и, зачастую требуется выполнить предсказание и преобразование на небольшом участке изображения, для чего целесообразнее использование небольших блоков размером 4x4. 8 предыдущих стандартах кодирования отсутствовала поддержка широкого диапазона размеров блоков, что отрицательно сказывалось на эффективности сжатия. Данная проблема решается в HEVC путем использования древовидной структуры кодирования {древо квадрантов), рис, 2.

Важными отличиями HEVC от стандартов предыдущих поколений является наличие большего числа режимов внутри кадрового предсказания, улучшенное предсказание движения, а также применение более совершенных фильтров, снижающих количество так называемых артефактов (искажений), [4,5]. На начальном этапе кодирования с использованием HEVC изображение разбивается на одинаковые по размеру (от 64x64 до 16х! 6) элементы кодового дерева CTU (Coding tree unit). CTU - это логический элемент, состоящий из трех блоков (СТВ): блока яркостной компоненты (Luma СТВ) и двух блоков цветроразностных компонент (СЬ СТВ, Сг СТВ), рис.3. При этом каждый СТВ имеет тот же размер что и CTU - 64x6-4, 32x32 или 16x16,. В зависимости от части видео кадра, СТВ может быть излишне большим для правильного выбора модели предсказания (внутрикадровая или межкадровая).

3Mbps 5Mbps 3Mbps? 20Mbps?

Рис. I. Формирование передаваемого видео контента

Перспективным решением является внедрение нового стандарта кодирования - Н.265 HEVC (High Efficiency Video Coding). Он создан на основе широко распространенного в настоящее время стандарта H.264/MPEG-4 AVC, но отличается рядом особенностей, позволяющих достигнуть существенного выигрыша в битрейте (до 50% и более по сравнению с Н.264) [4]. В апреле 2013 г, после одобрения ITU-T стандарта Н.265 были разработаны финальные спецификации первой его версии - HEVC 1.0. Это послужило толчком к появлению различных программных продуктов с поддержкой HEVC, таких как DivX HEVC, DXVA for HEVC, OpenHEVC FFmpeg, а также первых аппаратных решений, реализованных компаниями Broadcom, Ericsson, Fujitsu, Thomson, Video Networks и др.

Являясь стандартом нового поколения, HEVC характеризуется рядом существенных отличий от предшествую-

H.2M/AVC

16x16 Макрабпок

Блочная структура кодироваию

3 варианта блоиж веутрикадроюго | | ГП ffffi

предсказания !—I UJ Йш

4 варианта блиое меэдадрового I f ГП □

предсказаюя '—' '—'

44 гибридных блока

Ш{!

□ Ш

4 тма блоков преобразования ПН

4x4,8x6 Ш Ш

9 режимов внутрикадравого предсказатя

HEVC

□ □

Ячейки кодировав

о î4jm te. m

Структура кодирования № основе дреаэ эщадрактое

Разбиение hi 6л№ предсказания (РУ] и блоки прмбравеанил (Tu) ^Широки« дкэтод рзя*е?ов чпачв от Б4кб4 до 4kJ

pe»we ^утрнедроеого предсказания

Улучшенное пространственно*

Рис. 2. Основные отличия Н.265 от Н.264

С учётом этого каждый СТВ может быть разделен на множество блоков кодирования (СВ), каждый из которых становится точкой принятия решения типа предсказания. Например, одни СТВ разбиваются на несколько 16x16 СВ, в то время как другие разбиваются на 8x8 СВ, Использование блоков СВ позволяет достаточно эффективно выбирать тип предсказания, но при этом их размеры могут оказаться слишком большими для кодирования векторов

T-Comm #1-2015

7ТЛ

движения, в частности, если на видео присутствуют небольшие движущиеся объекты. Поэтому в структуру HEVC введен блок предсказания (PU) и каждый блок кодирования может быть разбит различными способами на несколько блоков предсказания. После выполнения предсказания, осуществляется разностное кодирование (разница между исходным и предсказанным изображением) с использованием дискретного косинусного преобразования. С учётом того, что блок кодирования в этом случае также может оказаться слишком большим для эффективного выполнения данной операции предусмотрена возможность разбиения каждого СВ на блоки преобразования TU.

Проект HEVC определяет два профиля — основной (Main) и высокий (High), а также 13 уровней, содержащих набор ограничений для потока данных, связанных с вычислительными возможностями декодера и загрузкой памяти [4]. Уровень устанавливается исходя из максимальных значений частоты дискретизации, размера кадра, скорости потока, а также минимальной степени сжатия и возможностей кадрового буфера декодера-кодера.

Показательно то, что по результатам оценки качества изображения по критерию отношения сигнал-шум PSNR, сжатие видео с использованием Н.265 (HEVC) при среднем качестве кодирования (Main Profile) на 35% превышает эффективность сжатия по наивысшему качества (High Profile) в стандарте Н.264, который специально предназначен для видео под формат Blu-ray. При использовании субъективной оценки качества, являющейся наиболее точным показателем эффективности различных стандартов сжатия, в полной мере отражающем массовое зрительское восприятие качества виде контента, выигрыш а снижении битрейта при использовании HEVC в зависимости от характера видеоматериала составляет 50-75% [,5].

Предоставления мультимедийных видеоуслуг пользователям мобильных терминалов наиболее эффективно решается в сетях стандарта LTE, В отличие от предыдущих технологий мобильного ТВ вещания (DVB-H, T-DMB, MediaFLO) стандарт LTE обеспечивают полноценный обратный канал, что важно для организации интерактивных услуг, и отличается высокой пропускной способностью: до I Гбит/с в канале вниз и до 500 Мбит/с в канале вверх. Одним из сдерживающих факторов организации телевещания в сетях сотовой связи являлось отсутствие возможности эффективной доставки вещательного трафика, который передавался в режиме точка-точка, что создавало большие нагрузки на сеть.

Однако сети LTE способны решить данную проблему, благодаря использованию технологии eMBMS (LTE-Broadcast), которая позволяет эффективно реализовать вещательные сервисы [6], Внедряя LTE Broadcast, операторы мобильной связи могут лучше распорядиться своими сетевыми ресурсами, за счет использования одновременной трансляции контента множеству пользователей, как в случае вещания "прямых включений" ТВ, так и в случае стриминга каких-то событий, а также предоставления услуг IPTV. Операторы мобильного широкополосного доступа могут использовать освободившуюся емкость сетей для

предоставления новых услуг, например, кэширование или доставка обновлений для пользовательского ПО.

Для определения реальных возможностей технологии LTE, было произведено компьютерное моделирование с использованием ПО Matlab и дополнительного набора библиотек Viena LTE System Level Simulator. В данном случае рассматривалась ситуация, когда пользователи запрашивают различный видеоконтент (услуга видео по запросу) в формате HD, а сжатие потока осуществляется кодеком HEVC. Таким образом, сеть должна обеспечивать среднюю пропускную способность на уровне 3 Мбит/с. При моделировании учитывалась частота на которой работает система, условия распространения радиосигнала в городе и прочие аспекты функционирования сети.

Базовые станции в данном сценарии трехсекторные. Основным нововведением в стандарте LTE, которое позволило существенно увеличить скорости передачи данных явпяется технопогия множественного ввода-вывода (MIMO) [7]. При модепировании рассматривались следующие режимы: стандартный режим SISO (Single Input Single Output) при котором используется только одна антенна на БС и МС; режим Transmission diversity при использовании на стороне базовой станции двух антенн; два режима MIMO: OSLM (Open Loop Spatial Multiplexing) без поправки на радиоусловия в конфигурации 2 антенны на БС и 2 антенны на МС, и режим CLSM (Closet Loop Spatial Multiplexing), в котором при формировании сигнала учитывается информация об условиях приёма абонентского устройства с такой же конфигурацией антенн (2x2).

о

10 абонентов на сектор 1Б абонентов на сектор 20 абонентов на сектор

Рис. 3 Средняя пропускная способность МС при различных конфигурациях сети

На рисунке 3 представлены результаты моделирования в условиях низкой мобильности абонентов (5км/ч). Можно отметить, что наилучшую пропускную способность обеспечивает применение технологии MIMO в режиме CLSM.

Затем было произведено моделирование системы, при условии повышенной мобильности абонентов (скорость перемещения 70 км/ч) и фиксированном количестве абонентов на соту.

Таблица 2

Средняя пропускная способность при повышенной мобильности абонентов

Режим работы системы SISO TxD MIMO

Средняя пропускная способность UE, Мбит/с 2.33 4.26 2.15

Исходя из результатов моделирования можно сделать вывод, что набольшую пропускную способность при низкой мобильности абонентов позволяет обеспечить применение технологии MIMO с использованием CSLM, Однако следует отметить, что на сегодняшний день в продаже доступно очень мало пользовательских устройств с поддержкой MIMO, даже в начальной конфигурации 2x2, не говоря уже о конфигурации 4x4. Это связано с тем, что для эффективной реализации MIMO необходимо физическое разнесение антенн, что неизбежно ведет к увеличению габаритов пользовательского устройства. Таким образом, данная технология остается недоступной для сегодняшних пользователей. Однако возможно использование конфигурации разнесенной передачи {Тх Diversity) в конфигурации 2x1, как видно из результатов моделирования, применение данной технологии, позволяет улучшить производительность системы по сравнению с режимом SISO.

При повышенной мобильности абонентов системы с MIMO показывают существенный спад производительности и оказываются практически на одном уровне с систе-

мами SISO. Это вызвано в первую очередь тем, что в данном сценарии тестирования абоненты перемещаются в условиях плотной городской застройки, что существенно осложняет прием и ведет к снижению ОСШ. Наилучший результат при данных условиях тестирования продемонстрировала система разнесенной передачи (Тх Diversity).

Литература

1. Вилкова Н.Н. 75 лет электронному телевидению 8 России // Электросвязь. - 2013. - №12. - С. 11-14,

2. В игру вступают технологии 4К. Ежегодный аналитический обзор // Технологии и средства связи. - 2013. - №3.

3. Poynton, С. (2012). Digital video and HD. 1st ed. Waltham, MA: Morgan Kaufmann, pp.59-121,

4. Ohm, J,, Sullivan, G.( Schwarz, H., Tan, T. and Wiegand, T. (2012). Comparison of the coding efficiency of video coding standards—including high efficiency video coding {HEVC). Circuits and Systems for Video Technology, IEEE Transactions on, 22{l 2), pp. 1669-1684.

5. De S/mone, F., Goldmann, L, Lee, J.-S., and Ebrahimi, Т., Towards high efficiency video coding: Subjective evaluation of potential coding technologies," Journal of Visual Communication and Image Representation 22(8), 734 {748 (201 I).

6. Andreos Р., /V!. (2011). Wireless communications. 2nd ed. pp.445-497.

7. Mehlf'uhrer, C., Ikuno, J., Simko, M., Schwarz, S., Wrulich, M. and Rupp, M (2011). The Vienna LTE simulators-Enabling reproducibility in wireless communications research. EURASIP J. Adv. Sig. Proc., 20II. p.29.

softline®

///

Services Software Cloud

/////M . « _ ИТ-архитектура

y/y Z/j///'/ /,/,/,'/// >///!. » '

вашегошизнеса

COMMUNICATIONS

EVOLUTION OF VIDEO FORMING AND DELIVERY TECHNICS

TO MOBILE TERMINALS

Pushkarev A.V.

Technical Specialist, MTUCI, Russia, pushand21@gmail.com

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Orlov V.G.

Candidate of Technical Sciences, Docent MTUCI, Russia, nst@srd-mtuci.ru

Abstract

Historically, the term "high definition television" has arisen in 30th years of the last century with the appearance in the television industry fully electronic television system based on cathoderay tubes. First color analog HDTV system was developed by the Japanese broadcaster NHK in 1978 (standard MUSE - Multiple sub-Nyquist sampling encoding) and used for regular broadcasting in Japan after the launch of telecommunication satellite "Juri BC-3" in 1989. One global standard for digital high-definition television HDTV was adopted by CCIR in August 1999. Further development and implementation of HDTV systems contributed t development leap in HD display technology that made them available to the mass consumer. In 2012, ITU approved the adoption of Ultra High Definition Television standards (4K and 8K UHDTV), that was proposed by Japanese TV company HNK. UHDTV stream transmission via communication systems is requires the use of video compression technologies. Today the most advanced video compression system is H.265 (HEVC). By using HEVC, it is possible to reach from 50 to 70% bit rate savings compared to previous generation video codec (MPEG-4 AVC). For providing a variety of multimedia video services to mobile users is most effective to use most advanced cell network standard LTE, that characterized by high capacity and availability of the high speed up-link channel. In LTE, for effective implementation of broadcasting services such as a television services (IPTV), delivery of software updates and etc. is used eMBMS (LTE-Broadcast) technology. Matlab and an additional set of libraries Viena LTE System Level Simulator for LTE simulation allowed to estimate the real capabilities of the system in terms of providing video on demand service in HDTV format. In this scenario, the average throughput of system must be about 3 Mb/s. Simulation results show that for low mobility users is to use the most appropriate mode is MIMO (2x2) CLSM, which in comparison with the SISO, Transmission Diversity or MIMO (2x2) OSLM ensure the availability of services to the largest number of users. In case with high mobility subscribers, the best results are achieved with Transmission Diversity mode.

Keywords: television standards, video compression, ultra high-definition TV, H.265/HEVC video compression standard, video delivery, LTE-Broadcast, MIMO.

References

1. Vilkova N.N. "75 years of electronic television in Russia" // Electrosvyaz.-20l3,Nol2. Pp.11-14. [in Russian]

2. 4K technologies joining the game. Annual analytical revive / Technologies and means of communication, 2013, No3. Pp.32. [in Russian]

3. Poynton, C., Digital video and HD. 1st ed. Waltham, MA: Morgan Kaufmann, pp.59-121. (2012).

4. Ohm, J., Sullivan, G., Schwarz, H., Tan, T. and Wiegand, T., Comparison of the coding effi-ciency of video coding standards-including high efficiency video coding (HEVC). Circuits and Systems for Video Technology /IEEE Transactions on, 22(12), pp.1669-1684. (2012).

5. De Simone, F., Goldmann, L., Lee, J. and Ebrahimi, T., Towards high efficiency video cod-ing: Subjective evaluation of potential coding technologies. / Journal of Visual Communica-tion and Image Representation, 22(8), pp.734-748. (2011).

6. Andreas F.,M., Wireless communications. 2nd ed. Pp.445-497. (2011).

7. Mehlf'uhrer, C., Ikuno, J., Simko, M., Schwarz, S., Wrulich, M. and Rupp, M., The Vienna LTE simulators-Enabling reproducibility in wireless communications research. / EURASIP J. Adv. Sig. Proc., p.29. (2011).

T-Comm #1-2015

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.