ATSC-M/H

ATSC-M/H（Advanced Television Systems Committee - Mobile/Handheld ）は、モバイルデバイスでテレビ放送を受信できるようにするモバイルデジタルテレビの米国規格です。^[1]

ATSC-M/Hは、既存の地上テレビ放送規格ATSC A/53のモバイルテレビ拡張です。これは、それぞれDVB-TおよびISDB-T地上デジタルテレビ規格の欧州DVB-Hおよび1seg拡張に対応しています。ATSCは、典型的な北米環境での固定受信に最適化されており、8VSB変調を使用しています。ATSC伝送方法は、モバイル環境でのドップラーシフトやマルチパス無線干渉に対して十分に堅牢ではなく、指向性の高い固定アンテナ用に設計されています。これらの問題を克服するために、ATSC-M/Hでは信号を保護するための追加のチャネルコーディングメカニズムが導入されています。2021年現在、ATSC-M/Hは商業的に失敗したと考えられています。^[2]

新しい標準のいくつかの要件は最初から固定されていました。

• ATSC (A/53) と完全に下位互換性があります
• 放送局は追加の制限なしに利用可能なライセンスを使用できる
• 既存のレガシー ATSC 受信機は、変更を加えることなく ATSC (A/53) 標準を受信するために使用できます。

さまざまな企業から 10 のシステムが提案され、残りの 2 つのシステムは送信機と受信機のプロトタイプとともに発表されました。

• MPH (mobile/ pedestrian / handheldの頭文字で、マイル/時を意味する) は、LG ElectronicsとHarris Broadcastによって開発されました。( LG の子会社であるZenith は、オリジナルの ATSC システムの大部分を開発しました。)
• A-VSB (Advanced - VSB ) は、Samsungとローデ・シュワルツによって開発されました。

最善の解決策を見つけるために、Advanced Television Systems Committee は Open Mobile Video Coalition (OMVC) に両方のシステムのテストを依頼しました。テスト レポートは 2008 年 5 月 15 日に発表されました。OMVC によるこの詳細な作業の結果、Advanced Television Systems Committee の専門家グループ S-4 によって最終標準草案が設計されました。ATSC-M/H はハイブリッドになります。基本的に、提案されたシステムの次のコンポーネントが使用されます。

• MPH 標準の RF レイヤー
• A-VSBからの決定論的フレーム構造
• 確立されたモバイル標準に基づいて設計されたサービスのシグナリング

2008 年 12 月 1 日、Advanced Television Systems Committee は、モバイル デジタル テレビの仕様を標準候補に昇格しました。その後 6 か月間、業界ではこの標準をテストしました。公式標準になる前に、追加の改善が提案されました。

• ATSC メンバーは、2009 年 10 月 15 日に公式標準 A/153 への投票を承認しました。
• ATSC は、2010 年 1 月の Consumer Electronics Show で、ATSC A/153 の「MDTV」の名前とロゴを発表しました。

ATSC モバイル DTV 規格ATSC-M/H (A/153) はモジュール型の概念を採用しており、各モジュールの仕様は個別のパートに分かれています。A/153 の個々のパートは次のとおりです。

• パート 1「ATSC モバイル DTV システム」では、ATSC モバイル DTV システム全体について説明し、標準の構成について説明します。また、他のパート全体のデータ構造によって実装される明示的なシグナリング要件についても説明します。
• パート 2「RF/伝送システムの特性」では、データがどのように処理され、VSB フレームに配置されるかについて説明しています。主な要素には、リード ソロモン(RS) フレーム、伝送パラメータ チャネル (TPC)、高速情報チャネル (FIC) などがあります。
• パート 3「サービス多重化およびトランスポート サブシステムの特性」では、スタック内の複数の層で構成されるサービス多重化およびトランスポート サブシステムについて説明します。主な要素には、インターネット プロトコル( IPv4 )、一方向プロトコル (UDP)、シグナリング チャネル サービス、非同期階層化符号化(ALC)/階層化符号化トランスポート (LCT) 上の FLUTE、ネットワーク タイム プロトコル(NTP) タイム サービス、およびリアルタイム トランスポート プロトコル(RTP)/ RTP 制御プロトコル(RTCP) が含まれます。
• パート 4「アナウンス」: パート 4 ではアナウンスについて説明します。ここでは、サービス ガイドを使用してサービスをオプションでアナウンスできます。パート 4 で指定されるガイドは、制約と拡張機能を備えた Open Mobile Alliance (OMA) ブロードキャスト (BCAST) OMA BCAST -電子プログラム ガイドに基づいています。
• パート 5「アプリケーション フレームワーク」では、オーディオ ビジュアル サービスの放送局が補足コンテンツを作成および挿入し、リッチ メディア環境 (RME) のさまざまな追加要素を定義および制御できるようにするアプリケーション フレームワークを定義します。
• パート 6「サービス保護」では、受信者への配信中にファイルまたはストリームのコンテンツを保護するサービス保護について説明します。主な要素には、Right Issue Object と Short-Term Key Message (STKM) が含まれます。
• パート 7「AVC および SVC ビデオ システムの特性」では、 ATSC モバイル DTV システムの高度ビデオ コーディング(AVC) およびスケーラブル ビデオ コーディング (SVC) ビデオ システムを定義します。このパートでカバーされる追加要素には、クローズド キャプション(CEA 708) およびアクティブ フォーマット記述(AFD)が含まれます。
• パート 8「AHE AAC オーディオ システムの特性」では、ATSC モバイル DTV システムの高効率高度オーディオ コーディング( HE-AAC v2 ) オーディオ システムを定義します。
• 第9回「スケーラブルなフルチャネルモバイルモード」

ATSC-M/H はモバイル TV 受信機向けのサービスであり、19.39 Mbit/s ATSC 8VSBストリームを部分的に使用します。モバイル データは参照されていないパケット ID で伝送されるため、従来の受信機はモバイル データを無視します。

ATSC-M/H 帯域幅は、ATSC 帯域幅全体のうち 917 kbit/s の固定チャンクを消費します。このような各チャンクは、M/H グループと呼ばれます。パレードと呼ばれるデータ パイプは、1 ～ 8 個の M/H グループの集合です。パレードは、IP データグラムの論理パイプである 1 つまたは 2 つのアンサンブルを伝送します。これらのデータグラムは、TV サービス、システム シグナリング テーブル、 OMA DRMキー ストリーム、および電子サービス ガイドを伝送します。ATSC-M/H は、他のモバイル DTV 標準での経験の詳細な分析に基づいて設計が改良されています。

ATSC-M/H プロトコル スタックは、主に、多くのIETF RFCに加えて、 OMA ESG、OMA DRM、 MPEG-4を使用する包括的なプロトコルです。

ATSC-M/H 規格は、M/H フレームに基づく固定トランスポート ストリーム構造を定義します。これにより、VSB フレーム内の M/H コンテンツの位置が確立され、M/H 受信機による処理が容易になります。これは、A/53 で定義されている従来の ATSC トランスポート ストリームとは対照的です。従来の ATSC トランスポート ストリームには、VSB フレームに対するデータの位相を確立するための固定構造がありません。

1 つの M/H フレームは、20 個の VSB フレームに相当し、VSB フレームの先頭に対して 37 個のトランスポート ストリーム (TS) パケットのオフセットがあります。各 M/H フレームは 968 ミリ秒の固定期間を持ち、5 つの M/H サブフレームに分割され、各サブフレームはさらに 16 個の M/H スロットに分割されます。各スロットは、156 個の TS パケットを送信するのに必要な時間と同じです。スロットは、すべてのメイン ATSC データ (A/53) を伝送するか、118 個の M/H データ パケットと 38 個のメイン データ パケットを伝送できます。スロット内で伝送される 118 個の M/H パケットのコレクションは、M/H グループと呼ばれます。M/H グループ内の 118 個の M/H パケットはそれぞれ、MHE パケットと呼ばれる特別な TS パケット内にカプセル化されます。

M/H パレードは M/H グループの集合であり、1 つまたは 2 つの M/H アンサンブルを伝送できます。これらのアンサンブルは、IP データグラムの論理パイプです。これらのデータグラムは、TV サービスとモバイル コンテンツのシグナリングを伝送します。1 つのパレードの M/H グループは、A/153 パート 2 で定義されたアルゴリズムに従って、M/H スロット内に配置されます。M/H パレードの M/H サブフレームあたりのグループ数 (NoG) は 1 ～ 8 の範囲であるため、パレードの M/H フレームあたりのグループ数は 5 ～ 40 の範囲で 5 刻みになります。パレードのデータは、M/ H フレーム中に インターリーバーによってチャネル コーディングされ、配信されます。

モバイル データは、インターリーブおよび畳み込みコードなどの追加の FEC によって保護されます。受信機での受信を改善するために、 ATSC-M/H 信号にトレーニング シーケンスが導入され、受信機側でチャネル推定が可能になります。

タイム スライシングは、受信機の電力を節約するために ATSC-M/H で使用される技術です。これは、さまざまなサービスの 時間多重送信に基づいています。

ATSC-M/H は、堅牢性を高めるために複数のエラー保護メカニズムを組み合わせています。1 つは、受信機で外部畳み込みコードをデコードした後に欠陥のあるバイトを修正する外部リードソロモン エラー訂正コードです。バイトはデコードされる前に欠陥があるとマークできるため (消失訂正デコード)、追加の CRC チェックサムによって訂正が改善されます。

RS パリティ シンボルの数は 24、36、または 48 です。シンボルと追加のチェックサムは、M/H アンサンブルのペイロードによって割り当てられるデータ マトリックスの外部要素を形成します。行数は固定で、列数はサブフレームごとに占有されるスロットの数に応じて変化します。

RS フレームは、その後、異なるサイズの複数のセグメントに分割され、指定された領域に割り当てられます。これらの領域の M/H データは、1/2 または 1/4 のコード レートを組み込んだ SCCC (直列連結畳み込みコード) によって保護され、グループ内の各領域に固有です。1/4 レートの PCCC (並列連結畳み込みコード) も、FIC (高速情報チャネル) と TPC (送信パラメータ チャネル) を含む M/H シグナリング チャネルの内部コードとして使用されます。TPC は、さまざまな FEC モードと M/H フレーム情報を伝送します。TPC が抽出されると、受信機は使用されているコード レートを認識し、指定されたレートで各領域をデコードできます。

従来の A/53 受信機との下位互換性を保つために、改良されたトレリス エンコーダも採用されています。

ATSC-M/H の時間インターリーブは 1 秒です。

ATSC M/H シグナリングおよびアナウンスは、3 つの異なるシグナリング レイヤーを定義します。レイヤーは階層的に編成され、伝送レイヤーの特性に合わせて最適化されています。

• 伝送信号システムは最下層であり、伝送パラメータチャネル（TPC）を使用します。これは、信号をデコードするために必要な情報を受信機に提供します。
• トランスポート シグナリング システムは 2 番目のレイヤーで、高速情報チャネル (FIC) とサービス シグナリング チャネル (SSC) を組み合わせて使用​​します。FIC の主な目的は、受信機が迅速にサービスを取得できるようにするために重要な情報を配信することです。サービス シグナリング チャネル (SSC) は、いくつかの異なるシグナリング テーブルで構成されています。これらのテーブルで伝送される情報は、 ATSC のPSIP情報に似ています。SSC は主に、基本情報、送信されたサービスの論理構造、およびビデオとオーディオのデコード パラメータを提供します。
• アナウンス/電子サービス ガイド(ESG) は、シグナリングの最上位層です。Open Mobile Alliance (OMA) Broadcast Service Enabler Suite ( OMA BCAST ) の電子サービス ガイド (ESG) を使用します。ESG は、ファイル データ セッション File Delivery over Unidirectional Transport (FLUTE) として配信され、配信プロトコルとして使用されます。ESG は、複数のXMLセクションで構成されています。この構造により、プログラム ガイドと有効なインタラクティブ サービスを実現できます。

各ビデオまたはオーディオ デコーダーには、解像度、フレーム レート、IDR (ランダム アクセス ポイント) 繰り返しレートなど、使用されているコーディング パラメータに関する情報が必要です。MPEG-4/AVC のモバイル TV システムでは、受信機はセッション記述プロトコルファイル (SDP ファイル) の情報を使用します。SDP ファイルは、ストリーミング メディアの初期化パラメータを記述する形式です。ATSC-M/H では、SDP ファイルは SMT テーブル内で送信されます。ほとんどの情報はバイナリでコード化されますが、一部は元の ASCII テキスト形式でコード化されます。SMT テーブルは、通常は異なるテーブルにある情報を結合し、ネットワークと受信機の複雑さを軽減します。ESG によるシグナリングの場合、完全な SDP ファイルが送信されます。

SFN では、重複するカバレッジを持つ 2 台以上の送信機が、同じ周波数で同時に同じプログラム コンテンツを送信します。ATSCで使用される8VSB 変調により、SFN 送信が可能になります。^[要出典]通常のチャネル近似を可能にするために、ATSC-M/H では追加のトレーニング シーケンスが提供されます。ATSC A/110 では、送信機の一部として ATSC 変調器を同期する方法が定義されています。A/110 標準では、SFN のすべての送信機に対して、事前に計算された方法でトレリス コーダが設定されます。このような SFN では、ATSC-M/H マルチプレクサと ATSC-M/H 送信機はGPSリファレンスによって同期されます。ATSC-M/H マルチプレクサはネットワーク アダプタとして動作し、MPEG トランスポート ストリームにタイム スタンプを挿入します。送信機はタイム スタンプを分析し、トランスポート ストリームを変調して送信する前に遅延させます。最終的に、すべての SFN 送信機は同期された信号を生成します。

MediaFLO は、サービスが停止されるまで、米国の一部で利用可能でした。これは有料サービスで、サブスクリプションが必要でした。ATSC-M/H は、通常の放送信号と同様に無料で放送されます。両方の規格は、従来の放送に適した既存の規格を再利用するのではなく、Web 中心のコーデックとプロトコルのみを使用して優れたマルチメディア機能を提供する、インターネットとモバイル プラットフォームの継続的な成長を十分に考慮せずに設計されました。