8VSB

8VSB は、ATSC デジタルテレビ規格の放送に使用される変調方式です。ATSC および 8VSB 変調は主に北米で使用され、対照的に、DVB-T 規格では COFDM が使用されます。

変調方式は、無線信号が情報を伝達するためにどのように変動するかを指定します。ATSC と DVB-T は、地上デジタルテレビで使用される変調を指定します。比較すると、QAMはケーブルで使用される変調方式です。したがって、ケーブル対応テレビの仕様では、8VSB (放送テレビ用) と QAM (ケーブルテレビ用) をサポートすると記載されている場合があります。

8VSB は 8 レベルの残留側波帯変調です。本質的には、正弦波搬送波を 8 つのレベルのいずれかに振幅シフト キーイングすることで、バイナリストリームを8進表現に変換します。8VSB は 1シンボルあたり 3 ビット (2 ³ =8)を送信できます。ATSC では、各シンボルにはMPEG トランスポート ストリームからの 2 ビットが含まれており、トレリス変調されて3 ビットの数字が生成されます。結果の信号は、ナイキスト フィルタでバンドパス フィルタ処理されてサイド ローブの冗長性が除去され、放送周波数までシフトアップされます。^[1]

残留側波帯変調 (VSB) は、パルス振幅変調(PAM) 信号のスペクトル冗長性を排除しようとする変調方法です。実数値データ シーケンスで搬送波を変調すると、和と差の周波数が生じ、2 つの対称的な搬送波側波帯が生じます。対称性は、側波帯の 1 つが冗長であることを意味します。そのため、1 つの側波帯を削除しても復調は可能です。遷移帯域幅がゼロのフィルターは実現できないため、実装されたフィルター処理によって冗長な側波帯の痕跡が残ります。これが「VSB」という名前が付けられた理由です。

ATSC 放送に使用される6 MHz (メガヘルツ) チャネルでは、8VSB は 10.76メガボーのシンボル レート、32 Mbit/sの総ビット レート、および19.39 Mbit/s の使用可能なデータの正味ビット レートを伝送します。正味ビット レートは、前方誤り訂正コードの追加により低くなります。8 つの信号レベルは、トレリス エンコーダを使用して選択されます。同様の変調として2VSB、4VSB、および16VSBもあります。16VSB は ATSCデジタル ケーブルで使用することを意図していましたが、安価で入手しやすいため、代わりに直交振幅変調(QAM) が事実上の業界標準になりました。

^{[疑わしい–議論する]}

放送局にとっての 8VSB の大きな利点は、以前のNTSCシステムに匹敵するエリアをカバーするのに必要な電力がはるかに少ないことであり、最も一般的な代替システムであるCOFDMよりもこの点で優れていると言われています。^{[引用が必要]}利点の 1 つは、 COFDM と比較して必要なピーク対平均電力比が低いことです。^{[引用が必要]} 8VSB 送信機は、平均電力の 6 dB (4 倍) のピーク電力能力を持っている必要があります。^{[引用が必要]} 8VSB はインパルス ノイズに対してもより耐性があります。^{[引用が必要]}一部の局は、アナログ放送電力の約 25% の有効放射電力で送信しながら、同じエリアをカバーできます。 ^{[引用が必要]} NTSC および他のほとんどのアナログ テレビ システムでも残留側波帯技術が使用されていますが、不要な側波帯は ATSC 8VSB 送信でより効率的にフィルター処理されます。8VSB は、これを実現するためにナイキスト フィルターを使用します。リード・ソロモン誤り訂正は、データの整合性を維持するために使用される主要なシステムです。

2005 年夏、ATSC は拡張 VSB ( E-VSB) [1] の標準規格を発表しました。E -VSB 標準規格では、前方誤り訂正を使用して、ヨーロッパのDVB-Hとほぼ同じように、小型アンテナを備えた低電力ハンドヘルド受信機で DTV を受信できるようになりますが、依然として 8VSB 伝送が使用されます。

しばらくの間、ATSCの変調方式を、ヨーロッパでDVB-Tが送信されているCOFDM、日本でISDB-Tに変更するためのロビー活動が続いていた。しかし、FCCは、米国のデジタルテレビ放送で使用するには8VSBの変調方式の方が優れていると常に主張してきた。1999年の報告書で、FCCは、8VSBの方がしきい値または搬送波対雑音比（C/N）性能が優れており、データレート能力が高く、同等のカバレッジに必要な送信電力が少なく、インパルスおよび位相雑音に対してより堅牢であると結論付けた。^[2]その結果、FCCは2000年に、放送局がカバレッジエリアに最も適した8VSBまたはCOFDMを選択できるようにすることを要求したシンクレア・ブロードキャスト・グループからの規則制定請願を却下した。 ^[3] FCCの報告書はまた、移動操作や強風で動く木々が存在する場合など、「動的マルチパスがある状況では、COFDMの方が一般的にパフォーマンスが向上すると予想される」ことを認めた。しかし、2005 年に第 5 世代の復調器が導入され、その後第 6 世代および第 7 世代で改良が加えられた結果、等化スパンは現在約 -60 ～ +75 マイクロ秒 (135 マイクロ秒の拡散) となり、8VSB 受信における静的および動的マルチパスが事実上排除されています。比較すると、COFDM の等化スパンは -100 ～ +100 マイクロ秒 (200 マイクロ秒の拡散) ですが、COFDM にこれほど多くのガード バンド スペースを適用すると、有効なペイロードが大幅に減少します。実際、ヨーロッパの多くの国では、ペイロード容量が小さいため、DVB-T1 の HD 標準として 1280×720p を採用しています^[要出典]。DVB-T2 の導入は、地上送信で 1920×1080p コンテンツを伝送する能力を高めることを目的としています。 1920×1080i は当初から 8VSB 方式の一部であり、改良された復調器はその本来のペイロード容量に影響を与えていない^{[引用が必要]}。

米国では 8VSB ベースの ATSC 規格が継続的に採用されており、ATSC 受信機の人口も大幅に増加しているため、COFDM への移行は困難です。米国のアナログ地上波放送のほとんどは 2009 年 6 月に廃止され、8VSB チューナーはすべての新しいテレビに共通しているため、将来 COFDM に移行することはさらに困難です。

しかし、モバイル受信とより優れた単一周波数ネットワーク性能を目的としたアメリカのデジタルテレビ規格のアップデート版であるATSC 3.0の開発に伴い、 ATSCはLDPCエラー訂正機能付きOFDM（基本的にはCOFDM）への切り替えを決定しました。 ^[4]その結果、ATSC 3.0は現在のすべてのATSC 1.0受信機と互換性がなくなり、視聴者は互換性のあるチューナーまたはコンバータボックスを備えた新しいテレビが必要になります。^[5] FCCによって義務付けられた以前のデジタルテレビの移行とは異なり、ATSC 3.0への「移行」は完全に自発的なものになります。さらに、FCCは、ATSC 3.0への切り替えを決定した放送局に対し、少なくとも2022年までは、他の市場内放送局（同様の放送エリアを持つ）との同時放送契約を通じてメインチャンネルを引き続き利用できるようにすることを義務付けている。 ^[6]シンクレアは、2020年までにATSC 3.0を40都市に導入する意向を発表した。^[7]

前述の FCC レポートでは、COFDM は動的および高レベルの静的マルチパス状況で優れたパフォーマンスを発揮し、単一周波数ネットワークおよびモバイル受信に利点があることも判明しました。しかし、2001 年に COFDM 技術グループがまとめた技術レポートでは、COFDM は 8VSB に比べて大きな利点はないという結論が出ています。このレポートでは、受信機を約 30 フィート (9 m) の高さに上げた屋外アンテナに接続することを推奨しています。8VSB も COFDM も、ほとんどの屋内テスト設備で満足のいくパフォーマンスを発揮しませんでした。^[8]

しかし、これらのテストのために選択された COFDM 受信機（通常のフロントエンドフィルタリングを欠いた送信機モニター [2] Archived 2007-09-27 at the Wayback Machine）がこれらの結果に影響を与えたかどうかという^疑問があり^ました。同じ COFDM 受信機にフロントエンドバンドパスフィルタを追加して再テストを行ったところ、DVB-T 受信機の結果が大幅に改善されましたが、それ以上のテストは行われませんでした。[3] ^{[ permanent dead link ‍ ]}

8VSB 変調と COFDM 変調のどちらが優れているかという議論は、まだ続いています。COFDM の支持者は、COFDM は 8VSB よりはるかにマルチパス耐性に優れていると主張しています。これは、たとえば移動中の車両で HDTV を受信するための変調の重要な特性であり、8VSB では不可能です。初期の 8VSB DTV (デジタル テレビ) 受信機は、都市環境で信号を受信するのに苦労することが多かったです。しかし、新しい 8VSB 受信機はマルチパスへの対応が優れていますが、移動中の受信機では信号を受信できません。さらに、8VSB 変調では、同じ距離に信号を送信するために必要な電力が少なくて済みます。このため、人口の少ない地域では、8VSB の方が COFDM より性能が優れている場合があります。ただし、一部の都市部やモバイル用途では、COFDM の方が 8VSB より受信状態がよい場合があります。いくつかの「拡張」VSB システムが開発中であり、最も有名なのはE-VSB、A-VSB、およびMPH です。マルチパス受信に関する 8VSB の欠陥は、モバイル/ハンドヘルド受信用のATSC-M/Hで使用されるような、有効なビット レートを低下させる追加の前方誤り訂正コードを使用することで対処できます。米国の次の主要なテレビ規格で あるATSC 3.0では、COFDM が使用されます。

米国のテレビ局の大半は、スタジオと送信機間のリンクやニュース取材業務に COFDM を使用しています^[要出典]。これらはポイントツーポイントの通信リンクであり、放送送信ではありません。

• ATSCチューナー
• モバイル/ハンドヘルド受信機用ATSC-M/H

• 8-VSB とは何でしょうか?