ESTUDIO COMPARATIVO DE LA MODULACIN Y CODIFICACIN DE CANAL DE LOS SISTEMAS DE TELEVISIN DIGITAL

MICHEL ANDRS RINCN CASTILLO

HCTOR JAVIER ESPINOSA TRIANA

UNIVERSIDAD AUTNOMA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERA

PROGRAMA DE INGENIERA ELECTRNICA

BOGOT, D.C. 2009

ESTUDIO COMPARATIVO DE LA MODULACIN Y CODIFICACIN DE CANAL DE LOS SISTEMAS DE TELEVISIN DIGITAL

MICHEL ANDRS RINCN CASTILLO

HCTOR JAVIER ESPINOSA TRIANA

ASESOR ACADMICO: INGENIERO RAFAEL CAMERANO FUENTES

UNIVERSIDAD AUTNOMA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERA

PROGRAMA DE INGENIERA ELECTRNICA BOGOT, D.C.

2009

NOTA DE ACEPTACIN: _____________________________________________

_____________________________________________ _____________________________________________

_____________________________________________ _____________________________________________

JURADO 1: __________________________________

ING. GERMN MONTAA MARTNEZ Docente Universitario

Universidad Autnoma de Colombia

JURADO 2: __________________________________

ING. HCTOR TOVAR PEA Docente Universitario

Universidad Autnoma de Colombia

Bogot D.C., _________________

Dedicado a nuestros padres,

Quienes con su amor y apoyo

Nos proporcionaron todo lo necesario para salir adelante.

AGRADECIMIENTOS

Queremos agradecer de manera muy especial a todos los profesores de nuestra Universidad Autnoma de Colombia por habernos brindado su gran cuota de experiencia y conocimiento en el campo de la electrnica, muy especialmente al Ingeniero Hctor Tovar Pea, quien con su gran labor pedaggica, logro imprimirnos en muchos pasajes de nuestra carrera el sentido de pertenencia hacia nuestra carrera. Debemos expresar tambin, nuestro gran sentido de gratitud hacia nuestro asesor de tesis, el Ingeniero Rafael Camerano Fuentes, quien con su amplio conocimiento y experiencia nos abri las puertas hacia la investigacin en el campo de las telecomunicaciones, no solo en nuestro proyecto sino durante toda nuestra carrera.

TABLA DE CONTENIDO

1 CAPTULO PRIMERO: INTRODUCCIN .................................................................... 1

1.1 ANTECEDENTES ................................................................................................... 21.2 DEFINICION DEL PROBLEMA .............................................................................. 41.3 JUSTIFICACIN ..................................................................................................... 61.4 OBJETIVOS ............................................................................................................ 61.5 HIPTESIS O PAUTAS .......................................................................................... 71.6 TIPO DE INVESTIGACIN Y LIMITACIONES ...................................................... 7

2 CAPTULO SEGUNDO: ALCANCES DE LA TELEVISIN DIGITAL ........................ 9

2.1 CONTEXTO DE LA TELEVISIN DIGITAL ......................................................... 102.2 VISIN GENERAL DEL MODELO DTTB ............................................................ 12

2.2.1 EL MODELO DTTB DE ITU. .......................................................................... 132.3 SISTEMAS DE TV DIGITAL ................................................................................. 15

2.3.1 SISTEMA DE PORTADORA NICA ............................................................. 162.3.2 SISTEMA MULTI-PORTADORA ................................................................... 17

2.4 TV DIGITAL VS. TV ANALGICA ........................................................................ 18 3 CAPTULO TERCERO: PERSPECTIVA DE LOS ESTNDARES DE TELEVISIN DIGITAL ............................................................................................................................... 21

3.1 TRANSMISIN DE SEALES DE TELEVISIN DIGITAL .................................. 213.2 ESTNDAR DE TRANSMISIN TERRESTRE ATSC-T (A/53) .......................... 23

3.2.1 SEAL DE ENTRADA AL MODULADOR ..................................................... 233.2.2 SEAL DE SALIDA DEL MODULADOR ....................................................... 243.2.3 CHANNEL CODING (CODIFICADOR DE CANAL) ...................................... 243.2.4 DATA RANDOMIZING (ALEATORIZADOR) ................................................ 253.2.5 CODIFICADOR REED-SOLOMON ............................................................... 253.2.6 INTERLEAVING (ENTRELAZADOR) ............................................................ 263.2.7 CODIFICADOR TRELLIS .............................................................................. 273.2.8 SYNC INSERTION (INSERCIN DE SINCRONISMO) ............................... 29

3.2.9 PILOT INSERTION (INSERCIN PILOTO) .................................................. 293.2.10 MODULACIN BANDA LATERAL VESTIGIAL (8-VSB) .............................. 30

3.3 ESTNDAR DE TRANSMISIN TERRESTRE DVB-T ....................................... 343.3.1 ASPECTOS SOBRESALIENTES .................................................................. 343.3.2 SEAL DE ENTRADA AL MODULADOR ..................................................... 353.3.3 SEAL DE SALIDA DEL MODULADOR ....................................................... 353.3.4 MODULADOR Y RGANOS INTERNOS ..................................................... 353.3.5 ESPECTRO DE LA SEAL DVB .................................................................. 37

3.4 ESTNDAR DE TRANSMISIN TERRESTRE ISDB-T ...................................... 383.4.1 ASPECTOS SOBRESALIENTES .................................................................. 383.4.2 CODIFICADOR DE CANAL ........................................................................... 393.4.3 MODO DE TRANSMISIN ............................................................................ 41

3.5 ASIGNACIN DE CANAL ..................................................................................... 413.6 ALTURA DE ANTENAS Y POTENCIA ................................................................. 423.7 MPEG-2 ................................................................................................................. 43

4 CAPTULO CUARTO: OBJETIVOS DE RENDIMIENTO PARA LA TELEVISIN DIGITAL ............................................................................................................................... 46

4.1 RUIDO DEL SISTEMA .......................................................................................... 474.2 FUENTES EXTERNAS DE RUIDO ...................................................................... 504.3 ERRORES DE TRANSMISIN ............................................................................ 534.4 MAGNITUD DEL VECTOR ERROR ..................................................................... 554.5 DIAGRAMA DE OJO ............................................................................................. 584.6 INTERFERENCIA .................................................................................................. 594.7 INTERFERENCIA DE COCANAL ......................................................................... 604.8 INTERFERENCIA DE CANAL ADYACENTE ....................................................... 624.9 ANLOGA A TV DIGITAL ..................................................................................... 624.10 REQUERIMIENTOS DEL TRANSMISOR ........................................................ 63

5 CAPTULO QUINTO: CODIFICACIN DE CANAL PARA TELEVISIN DIGITAL . 71

5.1 DESCRIPCIN DEL PROCESO DE CODIFICACIN DE CANAL ..................... 715.2 RANDOMIZATION/SCRAMBLING (DISPERSIN DE ENERGA) ..................... 745.3 OUTER CODING (CODIFICACIN EXTERNA): CORRECCIN DE ERRORES HACIA ADELANTE FEC ............................................................................................... 76

5.4 OUTER INTERLEAVING (ENTRELAZADO EXTERNO): ENTRELAZADO CONVOLUCIONAL FORNEY .......................................................................................... 795.5 INNER CODING (CODIFICACIN INTERNA): CODIFICACIN CONVOLUCIONAL .......................................................................................................... 825.6 INNER INTERLEAVING (ENTRELAZADO INTERNO) ........................................ 85

5.6.1 ENTRELAZADOR DE BIT ............................................................................. 865.6.2 ENTRELAZADOR DE SIMBOLO .................................................................. 92

6 CAPTULO SEXTO: MODULACIN DE SEALES DIGITALES DEL SISTEMA DVB

96

6.1 MODULACIN DE UNA PORTADORA POR SEALES DIGITALES ................ 976.2 MODULACIN EN CUADRATURA .................................................................... 1006.3 CARACTERSTICAS DE MODULACIN PARA RADIODIFUSIN DE TV DIGITAL POR CABLE Y SATLITE (DVB-C Y DVB-S) ............................................... 102

6.3.1 MODULACIONES PARA DVB-C Y DVB-S. ................................................ 1066.4 MODULACIN OFDM PARA LA TELEVISIN DIGITAL TERRESTRE (DVB-T)

1076.4.1 LA TELEVISIN DIGITAL TERRESTRE RESIDENCIAL (DVB-T) ............ 1106.4.2 CONSTELACIONES Y MAPPING, ASIGNACIN DE LA SEAL ............. 1126.4.3 ESTRUCTURA DE LA TRAMA OFDM ....................................................... 1186.4.4 PORTADORAS PILOTO .............................................................................. 1216.4.5 PORTADORAS TPS .................................................................................... 1246.4.6 IFFT .............................................................................................................. 1286.4.7 INSERCIN DEL INTERVALO DE GUARDA ............................................. 1306.4.8 CLCULO DE LA TASA DE DATOS UTIL EN UN CANAL DVB-T ............ 1326.4.9 LA TELEVISIN DIGITAL TERRESTRE PARA MVILES Y DISPOSITIVOS DE MANO (DVB-H) .................................................................................................... 1336.4.10 RESUMEN DE LAS CARACTERSTICAS DE TRANSMISIN DEL DVB (CABLE, SATLITE, TERRESTRE) .......................................................................... 133

7 CAPTULO SPTIMO: DESCRIPCIN DEL SISTEMA DVB-H .............................. 136

7.1 VISIN GENERAL DEL SISTEMA ..................................................................... 1367.1.1 TIME SLICING ............................................................................................. 1407.1.2 MPE FEC .................................................................................................. 1417.1.3 MODO 4K SUPLEMENTARIO Y ENTRELAZADO PROFUNDO .............. 1417.1.4 SEALIZACIN DVB-H .............................................................................. 143

7.2 ELEMENTOS DE LA CAPA DE ENLACE: TIME SLICING Y MPE-FEC ........... 1437.2.1 DESCRIPCIN PRINCIPAL DEL TEMA ..................................................... 1437.2.2 COMO TIME SLICING Y MPE-FEC PROPORCIONAN UNA SOLUCIN 1457.2.3 IMPLEMENTACIN TIME SLICING ........................................................... 1487.2.4 IMPLEMENTACIN MPE-FEC ................................................................... 160

7.3 ELEMENTOS DE LA CAPA FSICA: BITS TPS, MODO 4K Y ENTRELAZADO PROFUNDO ................................................................................................................... 166

7.3.1 MODO 4K ..................................................................................................... 1667.3.2 ENTRELAZADO PROFUNDO PARA MODOS 2K Y 4K ............................ 1707.3.3 SEALIZACIN BIT-TPS ............................................................................ 170

8 CAPTULO OCTAVO: INTERACTIVIDAD Y CANAL RETORNO .......................... 172

8.1 INTERACTIVIDAD ............................................................................................... 1738.2 NIVEL DE INTERACTIVIDAD ............................................................................. 173

8.2.1 TV MEJORADA (ENHANCED TV) .............................................................. 1748.2.2 TV INTERACTIVA ........................................................................................ 1748.2.3 ACCESO A INTERNET DE ALTA VELOCIDAD. ........................................ 175

8.3 CANAL RETORNO ............................................................................................. 1768.4 CANAL DE INTERACCIN DVB-RCT PARA LAS REDES TERRESTRES. .... 178

8.4.1 CONCEPTO DEL SISTEMA ........................................................................ 1798.4.2 PRINCIPIO DE LA CAPA FSICA BAJA ..................................................... 1808.4.3 TRAYECTO DE INTERACCIN HACIA DELANTE (DOWNSTREAM IB) 1828.4.4 RUTA DE INTERACCIN DE RETORNO (UPSTREAM) .......................... 183

9 CAPTULO NOVENO: RENDIMIENTO DEL DVB-T FRENTE AL DVB-H ............. 184

9.1 DVB-H vs DVB-T ................................................................................................. 1849.1.1 CONSIDERACIONES DEL MODO 4K ........................................................ 1859.1.2 ANLISIS DEL MODO 4K FRENTE AL MODO 8K EN UN ENTORNO MVIL 186

10 CAPTULO DCIMO: CONCLUSIONES .................................................................. 190 BIBLIOGRAFA ................................................................................................................. 194

NDICE DE FIGURAS

Pg.

FIGURA 2-1 MODELO DTTB DE ITU [8]. ........................................................................... 14 FIGURA 3-1 SISTEMA DE TRANSMISIN. ....................................................................... 21 FIGURA 3-2 DIAGRAMA DE BLOQUES DEL TRANSMISOR DE TV. .............................. 23 FIGURA 3-3 MODULADOR DTV ........................................................................................ 24 FIGURA 3-4 CODIFICADOR DE CANAL DTV [10]. ........................................................... 25 FIGURA 3-5 ESTRUCTURA DE LA TRAMA DE DATOS PARA EL SISTEMA ATSC. ..... 27 FIGURA 3-6 SEGMENTO DE DATOS 8-VSB [10]. ............................................................ 28 FIGURA 3-7 TRAMA DE SINCRONIZACIN [10]. ............................................................. 29 FIGURA 3-8 MODULADOR DIGITAL TPICO. ................................................................... 30 FIGURA 3-9 DIAGRAMA I-Q PARA LA SEAL 8 VSB. ..................................................... 32 FIGURA 3-10 ESPECTRO TRANSMITIDO 8 VSB. ............................................................ 33 FIGURA 3-11 ESPECTRO TPICO COFDM ....................................................................... 37 FIGURA 3-12 DIAGRAMA DE BLOQUES DEL CODIFICADOR DE CANAL PARA ISDB-T.

...................................................................................................................................... 40 FIGURA 3-13 MODELO DE TRANSMISIN DE TELEVISIN DIGITAL [11]. .................. 43 FIGURA 3-14 MULTIPLEXACIN MPEG-2. ...................................................................... 44 FIGURA 4-1 TEMPERATURA DEL RUIDO EXTERNA. ..................................................... 52 FIGURA 4-2 TASA DE ERROR DE SMBOLO VERSUS S/N. .......................................... 55 FIGURA 4-3 EVM VERSUS C/N. ........................................................................................ 57 FIGURA 4-4 RELACIN C/N VERSUS RELACIN C/I ..................................................... 60 FIGURA 4-5 C/I VERSUS C/N. ........................................................................................... 61 FIGURA 4-6 SEAL ENVOLVENTE EN EL DOMINIO DEL TIEMPO DE RF DTV. .......... 63

FIGURA 4-7 FUNCIN DE DISTRIBUCIN ACUMULATIVA TPICA DE LA SEAL 8 VDB .............................................................................................................................. 65

FIGURA 4-8 ESPECTRO DE SALIDA DE UN TRANSMISOR TPICO. ............................ 66 FIGURA 4-9 MASCARA DE RADIACIN DE LA FCC. ...................................................... 67 FIGURA 4-10 AMPLIFICADOR NO LINEAL. ...................................................................... 68 FIGURA 4-11 FASE NO LINEAL. ........................................................................................ 69 FIGURA 5-1 SISTEMA DE CODIFICACIN DE CANAL DVB ........................................... 71 FIGURA 5-2 PRINCIPALES PASOS DE LA CODIFICACIN DE CANAL [1]. .................. 72 FIGURA 5-3 DIAGRAMA DE BLOQUES FUNCIONAL PARA EL SISTEMA DVB-T [12]. 74 FIGURA 5-4 PAQUETE DE TRANSPORTE PROVENIENTE DEL MUX MPEG. ............. 75 FIGURA 5-5 DIAGRAMA ESQUEMTICO SCRAMBLER/DESCRAMBLER [12]. ............ 75 FIGURA 5-6 ALEATORIZACIN DE PAQUETES PROVENIENTES DE LA SECUENCIA

DE TRANSPORTE: BYTES DE SINCRONIZACIN Y BYTES DE DATOS ALEATORIZADOS. ...................................................................................................... 76

FIGURA 5-7 CURVAS RENDIMIENTO TPICO PARA SISTEMAS DE CODIFICACIN

CONCATENADA Y SIN CONCATENAR PARA EL CANAL ESPACIAL. ................... 78 FIGURA 5-8 PAQUETE DE TRANSPORTE LUEGO DE LA CODIFICACIN

RS(204,188,8). ............................................................................................................. 79 FIGURA 5-9 DIAGRAMA CONCEPTUAL DEL ENTRELAZADOR EXTERNO Y

DESENTRELAZADOR EXTERNO. ............................................................................. 80 FIGURA 5-10 EJEMPLO DE UNA POSIBLE OPERACIN DE ASIGNACIN (A) 3 BYTES

CONSECUTIVOS FORMAN 4 SMBOLOS CONSECUTIVOS DE 6 BITS; (B) LOS SMBOLOS DE 6 BITS SON CONVERTIDOS EN SEALES I Y Q (DE 3 BITS CADA UNA). ............................................................................................................................ 81

FIGURA 5-11 ESTRUCTURA DE LOS DATOS DESPUS DE LA INTERCALACIN

EXTERNA. ................................................................................................................... 81 FIGURA 5-12 EL CDIGO CONVOLUCIONAL DE TASA PURO. ................................ 82 FIGURA 5-13 CODIFICACIN E INTERCALACIN INTERNA. ....................................... 86 FIGURA 5-14 ASIGNACIN DE BITS DE ENTRADA SOBRE LA MODULACIN DE

SMBOLOS DE SALIDA, PARA MODOS DE TRANSMISIN NO JERRQUICA. ... 89

FIGURA 5-15 ASIGNACIN DE LOS BITS DE ENTRADA SOBRE LA MODULACIN DE SMBOLOS DE SALIDA, PARA MODOS DE TRANSMISIN JERRQUICA. ......... 90

FIGURA 5-16 INTERCALADOR DE SMBOLO, ESQUEMA DE GENERACIN DE

DIRECCIN PARA EL MODO 2K. .............................................................................. 94 FIGURA 5-17 INTERCALADOR DE SMBOLO, ESQUEMA DE GENERACIN DE

DIRECCIN PARA EL MODO 8K. .............................................................................. 94 FIGURA 6-1 RESPUESTA EN FRECUENCIA DEL FILTRO DE NYQUIST PARA TRES

VALORES DEL FACTOR ROLL-OFF. ........................................................................ 99 FIGURA 6-2 RESPUESTA EN EL TIEMPO DEL FILTRO DE NYQUIST PARA TRES

VALORES DEL ROLL-OFF (= 0.2, 0.35, 0.5). ......................................................... 99 FIGURA 6-3 PROCESO DE MODULACIN EN CUADRATURA BSICO. .................... 100 FIGURA 6-4 CONSTELACIN DE UNA SEAL QPSK. ................................................. 101 FIGURA 6-5 CONSTELACIN DE UNA SEAL 64-QAM. .............................................. 102 FIGURA 6-6 TASA DE BIT ERRADO EN FUNCIN DE LA RELACIN SEAL-RUIDO

PARA DIVERSAS MODULACIONES DE CUADRATURA. ...................................... 103 FIGURA 6-7 UNA CONSTELACIN QPSK RUIDOSA (RECEPCIN VA SATLITE

DBIL). ....................................................................................................................... 104 FIGURA 6-8 UNA CONSTELACIN 64-QAM CON UNA RELACIN SEAL-RUIDO DE

23 DB. ......................................................................................................................... 104 FIGURA 6-9 (A) UNA CONSTELACIN 64-QAM CON ECOS SIGNIFICATIVOS ANTES

DE LA IGUALACIN (EQUALIZING) DE ECO. (B) LA MISMA CONSTELACIN DESPUS DE LA IGUALACIN (EQUALIZING) DE ECO. ..................................... 105

FIGURA 6-10 ESPECTRO DE LAS PORTADORAS ADYACENTES CON LA

MODULACIN OFDM. .............................................................................................. 108 FIGURA 6-11 ESPECTRO DE UNA SEAL OFDM CON 32 PORTADORAS. ............... 109 FIGURA 6-12 ELABORACIN DEL INTERVALO DE GUARDA. .................................... 109 FIGURA 6-13 ESPECTRO DE UN CANAL DVB-T CON UN INTERVALO DE GUARDA

DE / (OFDM 8 O 2K). ......................................................................................... 110 FIGURA 6-14 ASIGNACIONES QPSK, 16-QAM Y 64-QAM Y LOS

CORRESPONDIENTES BITS EMPLEADOS (JERRQUICO Y NO JERRQUICO CON = ) [12]. ........................................................................................................ 114

FIGURA 6-15 ASIGNACIONES16-QAM Y 64-QAM NO UNIFORME CON = [12]. .. 115

FIGURA 6-16 ASIGNACIONES16-QAM Y 64-QAM NO UNIFORME CON = [12]. .. 116 FIGURA 6-17 ESTRUCTURA DE LA TRAMA OFDM ...................................................... 120 FIGURA 6-18 GENERACIN DE LA SECUENCIA PRBS [12]. ....................................... 122 FIGURA 6-19 ESTRUCTURA DE LA TRAMA [12]. .......................................................... 123 FIGURA 6-20 ESTRUCTURA DE LA TRAMA TPS. ......................................................... 125 FIGURA 6-21. ASIGNACIN DE PORTADORAS MODO 2K Y 8K. ................................ 130 FIGURA 6-22. EJEMPLO DE UNA INTERFERENCIA INTERSMBOLO. ....................... 130 FIGURA 6-23. ELABORACIN DEL INTERVALO DE GUARDA. ................................... 131 FIGURA 6-24 LOS PRINCIPALES PASOS DE LA CODIFICACIN DE CANAL Y LA

MODULACIN DE DVB-T [1]. ................................................................................... 134 FIGURA 7-1 ESTRUCTURA CONCEPTUAL DE UN RECEPTOR DVB-H ..................... 139 FIGURA 7-2 DESCRIPCIN CONCEPTUAL DE UN USO DEL SISTEMA DVB-H

(COMPARTIENDO UN MUX CON SERVICIOS MPEG-2) ....................................... 140 FIGURA 7-3 TERMINAL MVIL DE MANO. .................................................................... 149 FIGURA 7-4 PILA DE PROTOCOLOS, CAPAS-OSI 1 A 3. ............................................. 150 FIGURA 7-5 CADA SECCIN MPE CONTIENE UN DELTA-T INDICANDO EL TIEMPO

PARA EL INICIO DE LA PRXIMA RFAGA. ......................................................... 151 FIGURA 7-6 JITTER DELTA-T .......................................................................................... 153 FIGURA 7-7 PARMETROS DE LAS RFAGAS. ........................................................... 155 FIGURA 7-8 DURACIN MXIMA DE LA RFAGA ........................................................ 156 FIGURA 7-9 FORMULAS PARA CALCULAR LA LONGITUD DE UNA RFAGA, EL

TIEMPO DE APAGADO Y EL AHORRO ADQUIRIDO DE POTENCIA CONSUMIDA. .................................................................................................................................... 156

FIGURA 7-10 RELACIN ENTRE LA VELOCIDAD DE LA RFAGA Y EL AHORRO DE

POTENCIA. ................................................................................................................ 157 FIGURA 7-11 CONSTRUCCIN DE UN HEADEND PARA UN MULTIPLEX DEDICADO

.................................................................................................................................... 158 FIGURA 7-12 CONSTRUCCIN DE UN HEADEND PARA UN MULTIPLEX MIXTO .... 159

FIGURA 7-13 CONSTRUCCIN DE UN HEADEND PARA TRANSMISIN JERRQUICA

.................................................................................................................................... 160 FIGURA 7-14 ESTRUCTURA DE LA TRAMA MPE-FEC ................................................ 161 FIGURA 7-15 ESQUEMA DE LA TABLA DE DATOS DE APLICACIN ......................... 162 FIGURA 7-16 ESQUEMA DE LA TABLA DE DATOS RS. ............................................... 163 FIGURA 7-17 DIAGRAMA DE BLOQUES FUNCIONAL DEL SISTEMA DE

TRANSMISIN DVB-H. ............................................................................................. 166 FIGURA 7-18 MODO 4K VERSUS 2K Y 8K ..................................................................... 168 FIGURA 8-1 MODELO GENERAL DE UN SISTEMA DE INTERACCIN [14]. .............. 177 FIGURA 8-2 MODELO PARA SISTEMAS DE INTERACCIN TERRESTRES [14]. ...... 177 FIGURA 8-3 ILUSTRACIN DE LA RED DVB-RCT ........................................................ 179 FIGURA 8-4 DIAGRAMA DE BLOQUES CONCEPTUAL PARA EL DVB-RCT .............. 181 FIGURA 8-5 DIAGRAMA DE BLOQUES CONCEPTUAL PARA LA ESTACIN BASE . 182

NDICE DE TABLAS

Pg.

TABLA 3-1 DURACIN DE TRAMA (MS) VS MODO E INTERVALO DE GUARDA ........ 41 TABLA 4-1 FACTORES DE PLANEACIN Y POTENCIA UMBRAL. ............................... 49 TABLA 4-2 NIVELES DE SEAL MNIMA DE ENTRADA EN EL RECEPTOR PARA EL

CANAL DE 8-MHZ DEL SISTEMA DVB-T. ................................................................. 49 TABLA 4-3 CONTRIBUCIONES DE RUIDO DE LA ANTENA, LNEA, Y RECEPTOR

PARA EL SISTEMA U.S DTV. ..................................................................................... 51 TABLA 5-1 SECUENCIA DE SALIDA PARA LAS SALIDAS X Y Y DEL EJEMPLO

MOSTRADO. ................................................................................................................ 84 TABLA 5-2 MODELO DE PERFORACIN Y SECUENCIA TRANSMITIDA DESPUS DE

LA CONVERSIN PARALELO A SERIE PARA LAS POSIBLES TASAS DE CDIGO (TRANSMISIN TERRESTRE)[7]. .............................................................................. 84

TABLA 5-3 ASIGNACIN DE SMBOLO PARA UNA TRANSMISIN SATELITAL. ........ 85 TABLA 5-4 PERMUTACIONES DE BIT PARA MODO 2K. ................................................ 93 TABLA 5-5 PERMUTACIONES DE BIT PARA EL MODO 8K. .......................................... 93 TABLA 6-1 RESPUESTA EN FRECUENCIA DEL FILTRO DE NYQUIST ........................ 98 TABLA 6-2 CARACTERSTICAS PRINCIPALES DE LA MODULACIN EN

CUADRATURA. ......................................................................................................... 101 TABLA 6-3 TABLA DE VERDAD DE LA CODIFICACIN DIFERENCIAL DE LOS DOS

BITS MSBS EN DVB-C. ............................................................................................. 106 TABLA 6-4 PRINCIPALES CARACTERSTICAS CONSERVADAS PARA

TRANSMISIONES DE TV DIGITAL DVB. ................................................................. 106 TABLA 6-5 VELOCIDAD DE BITS MXIMAS EN FUNCIN DEL ANCHO DE BANDA Y

LA TASA DE CDIGO (DVB-S) [9]. .......................................................................... 107 TABLA 6-6 PRINCIPALES PARMETROS DEL SISTEMA TERRESTRE DVB-T

(MODULACIN OFDM 2K O 8K). ............................................................................. 111 TABLA 6-7 FACTORES DE NORMALIZACIN PARA SMBOLOS DE DATOS ............ 118

TABLA 6-8 VALORES NUMRICOS DE LOS PARMETROS DE OFDM PARA LOS MODOS 8K Y 2K PARA CANALES DE 8 MHZ Y 7 MHZ. ........................................ 120

TABLA 6-9 .......................................................................................................................... 123 TABLA 6-10 NDICES DE PORTADORAS PARA PORTADORAS PILOTO CONTINUAS

[7]. ............................................................................................................................... 124 TABLA 6-11 NDICES DE PORTADORA PARA PORTADORAS TPS [7]. ...................... 125 TABLA 6-12 UBICACIN DE BIT DETALLADA DE LA INFORMACIN TPS. ............... 126 TABLA 6-13 ........................................................................................................................ 128 TABLA 6-14 DURACIN DE SMBOLO PARA LOS INTERVALOS DE GUARDA

PERMITIDOS PARA CANALES DE 8 MHZ [7]. ........................................................ 132 TABLA 6-15 TASAS DE BIT TIL EN UN CANAL DE 8 MHZ. ........................................ 133 TABLA 6-16 PRINCIPALES CARACTERSTICAS DEL DVB-COMPATIBLE CON

SEALES DIGITALES DE TELEVISIN. ................................................................. 134 TABLA 7-1 LONGITUDES DE LOS INTERVALOS DE GUARDA PARA TODOS LOS

MODOS DE TRANSMISIN. .................................................................................... 169

GLOSARIO

8VSB 8-Vestigial Sideband modulation (Modulacin en banda lateral vestigial de 8 niveles): Mtodo de modulacin adoptado para la difusin terrestre del Estndar digital de la televisin de ATSC en Estados Unidos, Canad, y otros pases. ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line (Lnea de Suscripcin Digital Asimtrica): ADSL es un tipo de lnea DSL. Consiste en una transmisin de datos digitales (la transmisin es analgica) apoyada en el par simtrico de cobre que lleva la lnea telefnica convencional o lnea de abonado. AERP Average Effective Radiated Power (Potencia promedio efectiva irradiada). ASK Amplitud shift Keying (Modulacin por Desplazamiento de Amplitud): La modulacin por desplazamiento de amplitud, en ingls Amplitude-shift keying (ASK), es una forma de modulacin en la cual se representan los datos digitales como variaciones de amplitud de la onda portadora. ATM Asynchronous Transfer Mode (modo de transferencia asncrono): Protocolo de conmutacin de paquetes estndar para transmitir y recibir informacin basado en la utilizacin de clulas o celdas uniformes de 53 bytes que pueden ser enrutadas individualmente mediante el uso de los denominados canales virtuales y trayectos virtuales. ATSC Advanced Television Systems Comite; (Comit de sistemas de televisin avanzados): es un grupo que se encarga del desarrollo de los estndares de televisin digital en los Estados Unidos. En base a estos estndares Canad, Mxico, Corea del Sur, y la mayor parte de Centroamrica adoptaron esta normativa. ATSC-T Advanced Television Systems Committee Terrestrial: Estndar desarrollado por el ATSC para transmisin des de televisin digital terrestre. ATTC Advanced Television Test Center: Organismo creado en 1989 con el fin probar la capacidad del sistema propuesto para codificar, transmitir por el aire, y decodificar una gran variedad de imgenes HDTV. AWGN Noise Gaussian Write Additive (Ruido aditivo blanco Gaussiano): Ruido trmico, interferencia y ruido aleatorio que hace que la relacin seal a ruido recibida se degrade (y, por tanto, afecta directamente a la Eb/N0

BPSK Bi-Phase Shift Keying (modulacin por desplazamiento de fase): es una forma de modulacin angular que consiste en hacer variar la fase de la portadora entre un nmero de valores discretos. La diferencia con la modulacin de fase convencional (PM) es que mientras en

). BC Broadcasting Channel (Canal de difusion): Es un canal de difusin banda ancha unidireccional, establecido desde el servidor de TV digital para proveer vdeo, audio y datos a los usuarios. BCH Bose - Chaudhuri Hocquenghem: Algoritmo de Deteccin de error codificado, utilizado en el DVB para proteger contra errores la TPS. BER Bit Error Rate (Tasa de Bits Errados): relacin entre el nmero de bits transmitidos incorrectamente y el nmero total de bits transmitidos.

sta la variacin de fase es continua, en funcin de la seal moduladora, en la PSK la seal moduladora es una seal digital y, por tanto, con un nmero de estados limitado. BST-OFDM Band-Segmented TransmissionOFDM (Modulacin por divisin de frecuencia ortogonal con transmisin de banda segmentada). Mtodo de modulacin utilizado por el ISDB-T con tecnologa de Intercalado de Tiempo. (Time Interleave), es adecuada para condiciones de recepcin fija, mvil y porttil. C/I Carrier/Interference (Relacin portadora interferencia): Medida de la calidad de la seal RF. Esta relacin logartmica es proporcional a la calidad de la seal en receptor. Entre ms grande sea la relacin C/I mejor ser la calidad del canal. C/N Carrier/Noise (relacin seal a ruido): Es la relacin entre la potencia de la seal recibida (C) en la banda de frecuencia (B) del receptor y la potencia (N) del ruido que viene dada por la expresin N=kTB. CATV Community Antena Television (Antenas colectivas de televisin-Televisin por cable): Servicio que ofrece transferencia de imgenes de televisin a domicilios abonados. COFDM Coded Orthogonal Frequency Division Multiplex (Modulacin por divisin de frecuencia ortogonal codificada): es el sistema de modulacin usado en el DAB y en los sistemas de televisin digital. A diferencia de otros sistemas que modulan en una sola frecuencia portadora con una tasa muy alta de smbolos, COFDM modula la informacin en muchas frecuencias portadoras, donde cada una lleva una tasa de smbolos muy baja. CRC Cyclic Redundancy Check (Cdigo de redundancia cclica): Tcnica de chequeo de errores utilizada en los procesos informticos y de comunicaciones, consistente en generar uno o varios bytes de control, mediante un sofisticado clculo polinmico realizado con los bits de datos. Estos bytes de control, denominados tambin CRC, se colocan al final de la informacin a transmitir. En el bloque receptor se realizan los mismos clculos y si el CRC es idntico, la posibilidad de error en la transmisin es prcticamente nula. DAB Digital Audio Broadcasting (Transmisin de audio Digital): es una tecnologa para la difusin de audio en formato digital. Se trata de un sistema bastante robusto diseado para receptores tanto de uso domstico como porttil. DECT Digital European Cordless Telephony (Telefona digital europea sin cordn): Es un estndar ETSI para telfonos inalmbricos digitales, comnmente utilizado para propsitos domsticos o corporativos. El DECT tambin puede ser utilizado para transferencias inalmbricas de datos. Desvanecimiento (Fading): variacin en el nivel de recepcin de un enlace microondas. DFE Decisin Feedback Equalizer: El DFE es el empleado en muchas aplicaciones para la minimizar de la interferencia intersmbolo (ISI) de la seal recibida. DiBEG Japans Digital Broadcasting Experts Group: Fue fundado en septiembre de 1997 para promover el Sistema de televisin digital ISDB-T a travs del mundo. Para alcanzar su principal objetivo, DiBEG promueve el intercambio de informacin tcnica y cooperacin internacional para facilitar el mutuo entendimiento en el mundo y un fluido intercambio de los programas en la era digital. DMB Digital Multimedia Broadcasting: El trmino DMB proviene de DAB (Digital Audio Broadcasting), que supone la transmisin de slo sonido. El DMB es una evolucin del DAB, a

diferencia de su antecesor, este realiza la transmisin de imagen y sonido. El ministerio de informacin y de comunicacin de Corea (KMIC), estandariz el trmino DMB para describir la transmisin de servicios que incluyen desde audio hasta difusin de televisin y datos. DVB Digital Video Broadcasting (Transmisin de video digital): Es una organizacin que promueve estndares aceptados internacionalmente de televisin digital, en especial para HDTV y televisin va satlite, as como para comunicaciones de datos va satlite (unidireccionales, denominado DVB-IP, y bidireccionales, llamados DVB-RCS). DVB-H Digital Video Broadcasting Handheld: Es un estndar abierto desarrollado por DVB. La tecnologa DVB-H constituye una plataforma de difusin IP orientada a terminales porttiles que combina la compresin de video y el sistema de transmisin de DVB-T, estndar utilizado por la TDT (Televisin Digital Terrestre). DVB-H hace compatible la recepcin de la TV terrestre en receptores porttiles alimentados con bateras. Es decir, DVB-H es una adaptacin del estndar DVB-T adaptado a las exigencias de los terminales mviles. El mayor competidor para este estndar es la tecnologa DMB. DVB-MHP DVB - Multimedia Home Platform: Es un sistema abierto, diseado por el proyecto DVB y estandarizado por la ETSI. MHP define una plataforma comn para las aplicaciones interactivas de la televisin digital, independiente tanto del proveedor de servicios interactivos como del receptor de televisin utilizado. De este modo, MHP favorece la creacin de un mercado horizontal donde aplicaciones, red de transmisin y terminales MHP pueden ser suministrados por proveedores o fabricantes independientes. DVB-RCT DVB - Return Channel Terrestrial: Es un sistema estandarizado y publicado por el ETSI en el ao 2002 que permite, mediante una trasmisin sin hilos , la interactividad de los usuarios por un canal de retorno con la Televisin digital terrestre (TDT), del estndar DVB-T. DVB-T Digital Video Broadcasting Terrestrial: Es el estndar para la transmisin de televisin digital terrestre creado por la organizacin europea DVB. Este sistema transmite audio, video y otros datos a travs de un flujo MPEG-2, usando una modulacin COFDM. Eb/No- (relacin energa por bit / densidad espectral de potencia de ruido): Es una medida de la SNR (relacin seal a ruido) normalizada, y tambin se conoce como "SNR por bit". Es especialmente til cuando se comparan las BER (bit error ratio) de distintos esquemas de modulacin digitales, sin tener en cuenta el ancho de banda. Es una magnitud adimensional. EPG Electronic Program Guide (Gua electrnica de programacin): Es una de las mltiples prestaciones que ofrece la televisin digital, y en ella se encuentran, organizados de manera rpida y sencilla, todos los canales que nos ofrece un distribuidor de televisin. La EPG representa la evolucin a la era digital del tradicional servicio de programacin que nos ofrece el teletexto. ERP Effective Radiated Power (Potencia radiada efectiva): Es la potencia radiada en una direccin dada, debida a la ganancia de la antena. ETSI European Telecommunications Standards Institute (Instituto Europeo de Normas de Telecomunicaciones): Organizacin de estandarizacin en la Industria de las Telecomunicaciones en Europa. FEC Forward Error Correction (Correccin de errores hacia delante): Es un tipo de mecanismo de correccin de errores que permite su correccin en el receptor sin retransmisin de la informacin original. Se utiliza en sistemas sin retorno o sistemas en tiempo real donde no se puede esperar a la retransmisin para mostrar los datos. Este mecanismo de correccin de errores se utiliza por ejemplo, en las comunicaciones va satlite, en las grabadoras de DVD y CD o en las

emisiones de TDT para terminales mviles (estndar DVB-H), concretamente en este ltimo caso se trata de un tipo especial de FEC, el denominado MPE-FEC. FFT Fourier Fast Transformer (Transformada rpida de Fourier): Es l un eficiente algoritmo que permite calcular la transformada de Fourier discreta (DFT) y su inversa. El algoritmo pone algunas limitaciones en la seal y en el espectro resultante. Por ejemplo: la seal de la que se tomaron muestras y que se va a transformar debe consistir de un nmero de muestras igual a una potencia de dos. La mayora de los analizadores TRF permiten la transformacin de 512, 1024, 2048 o 4096 muestras. El rango de frecuencias cubierto por el anlisis TRF depende de la cantidad de muestras recogidas y de la proporcin de muestreo. FSK Frequency Shift Keying (Modulacin por Desplazamiento en Frecuencia): Es un tipo de modulacin de frecuencia cuya seal modulante es un flujo de pulsos binarios que vara entre valores predeterminados. GSM Global System for Mobiles (Sistema Global para las Comunicaciones Mviles): Es un sistema estndar, completamente definido para la comunicacin mediante telfonos mviles que incorporan tecnologa digital. HDTV High Definition Television (Televisin de alta definicin): Es uno de los formatos que, sumados a la televisin digital (DTV), se caracteriza por emitir las seales televisivas en una calidad digital superior a los dems sistemas (NTSC, SECAM, PAL). IC Interaction Channel (Canal de interaccin): Es un canal de interaccin Bi-direccional establecido entre el servidor de TV y el usuario para propsitos de interaccin IP Internet Protocol (Protocolo de Internet): Es un protocolo no orientado a conexin usado tanto por el origen como por el destino para la comunicacin de datos a travs de una red de paquetes conmutados. ISDB Integrated Services Digital Broadcasting (Transmisin digital de servicios integrados): Es un conjunto de normas creado por Japn para las transmisiones de radio digital y televisin digital. ISDN Integrated Services Digital Network (Red digital de servicios integrados). ITU - International Telecommunication Union (Unin Internacional de Telecomunicaciones): es la segunda organizacin internacional ms antigua que an existe, la cual fue creada para estandarizar y regular las telecomunicaciones internacionales. LMDS - Local Multipoint Distribution Service (Servicio de distribucin multipunto local): Es una tecnologa de conexin va radio inalmbrica que permite, gracias a su ancho de banda, el despliegue de servicios fijos de voz, acceso a internet, comunicaciones de datos en redes privadas, y video bajo demanda. MFN - Multi-Frecuency Network (Redes de frecuencia multiple): Es un tipo de red donde distintas frecuencias (canales de RF o radiofrecuencias) son utilizados para transmitir contenido audiovisual. Modulacin (Modulation): proceso mediante el cual se modifica una seal portadora de manera que se acople a las caractersticas del medio de transmisin.

MPEG-2 - Moving Pictures Experts Group: Es la designacin para un grupo de estndares de codificacin de audio y vdeo acordado por MPEG (grupo de expertos en imgenes en movimiento), y publicados como estndar ISO 13818. MPEG-2 es por lo general usado para codificar audio y vdeo para seales de transmisin, que incluyen televisin digital terrestre, por satlite o cable. MPEG-2. Con algunas modificaciones, es tambin el formato de codificacin usado por los discos SVCD y DVD comerciales de pelculas. OFDM- Orthogonal Frequency Division Multiplex (Modulacin por divisin de frecuencia ortogonal): Es una modulacin que consiste en enviar un conjunto de ondas portadoras de diferentes frecuencias, donde cada una transporta informacin, la cual es modulada en QAM o en PSK. PSK - Phase-Shift Keing (Desplazamiento de Fase): esquema de modulacin digital que transporta datos mediante la modulacin (o modificacin) de la fase de una seal de referencia (la seal portadora). QAM - Quadrature Amplitude Modulation (Modulacin de Amplitud por Cuadratura): Esquema de modulacin digital que transporta datos mediante la modulacin (o modificacin) de la fase y amplitud de una seal de referencia (la seal portadora). QPSK - Quadrature Phase Shift Keying (Modulacin por desplazamiento de fase en cuadratura): Esquema de modulacin digital que realiza un desplazamiento de fase de 4 smbolos, desplazados entre s 90. Normalmente se usan como valores de salto de fase 45, 135, 225, y 315. Cada smbolo aporta 2 bits. Suele dividirse el flujo de cada bit que forman los smbolos como I y Q. SDTV - Standard Definition Television (Televisin digital estndar): Es el acrnimo que reciben las seales de televisin que no se pueden considerar seales de alta definicin (HDTV) ni de seal de televisin de definicin mejorada (EDTV). SFN - Single Frequency Network (Redes de frecuencia nica): Es un tipo de radiodifusin donde distintos transmisores emiten la misma seal en el mismo canal de frecuencia. La Televisin Digital Terrestre (TDT o DVB-T y ISDB-T) usa este concepto con el propsito de conseguir un mejor provecho del espectro en las bandas de televisin en comparacin con las que se usan en televisin analgica, que era con Red de Frecuencia Mltiple (MFN o Multiple Frequency Network). SNR - Signal Noise Relation (Relacin seal a ruido): Es el margen que hay entre la potencia de la seal que se transmite y la potencia del ruido que la corrompe. Este margen es medido en decibelios. TDM - Time Division Multiplexing (multiplexacin por divisin en el tiempo): Es el tipo de multiplexacin ms utilizado en la actualidad, especialmente en los sistemas de transmisin digitales. En ella, el ancho de banda total del medio de transmisin es asignado a cada canal durante una fraccin del tiempo total (intervalo de tiempo).

RESUMEN

El presente documento comprende un estudio del sistema de codificacin de canal y de modulacin en los sistemas de TV digital, bases fundamentales del sistema de transmisin, centrndose principalmente en el sistema DVB Europeo dado que este fue el resultado de la eleccin en nuestro pas para una futura implementacin. Adems, el documento tambin abarca muchos aspectos bsicos de la TV digital que van ligados a nuestro estudio, como son la movilidad, interactividad, desempeo del sistema, interferencias entre muchos otros. El Captulo primero, la Introduccin, se presenta el trabajo a realizar, se exponen los motivos que despertaron el inters para la realizacin del proyecto, se define el tema sobre el cual trata el trabajo, los beneficios y beneficiados con su realizacin, lo que se ofrece como producto de la realizacin del proyecto, y la solucin tentativa al problema planteado. El Captulo segundo comprende las ventajas de la inclusin de la televisin digital en Colombia, adems se muestra el modelo general de un sistema de televisin digital, sus principios bsicos de funcionamiento y las diferencias principales con los sistemas de TV analgica actuales. El Captulo tercero es la descripcin de los aspectos fundamentales del estndar americano, el japons y el europeo esto con el fin de establecer diferencias ventajas, desventajas y principios de funcionamiento de cada uno de ellos. El Captulo cuarto abarca temas muy importantes como el rendimiento del sistema, los tipos de interferencias y ruidos que pueden afectar el rendimiento de una transmisin de TV digital, esto con el fin de entender la importancia de la etapa de codificacin de canal en un sistema transmisor. Adems se muestran los requisitos que debe tener un transmisor de TV digital. El Captulo quinto es uno de los principales Captulos de documento y comprende la codificacin de canal de la televisin digital, aqu solamente se aborda el sistema europeo DVB, puesto que este fue el estndar adoptado en nuestro pas. Aqu se muestra detalladamente cada una de las etapas que intervienen en este proceso: Randomization/scrambling (dispersin de energa), Outer coding (Codificacin exterior, Reed-Solomon), Outer interleaving (Entrelazado exterior), entrelazado convolucional Forney, Inner coding (Codificacin interna) codificacin convolucional, Inner interleaving (Entrelazado interior natural o en profundidad). El Captulo sexto hace referencia a la etapa de modulacin del sistema transmisor de TV Digital, al igual que en el capitulo anterior solamente se muestra este proceso para el sistema DVB. Adems, en este se muestran parmetros fundamentales como los diferentes tipos de modulacin y modos de transmisin que se pueden obtener con este estndar.

El Captulo sptimo hace una descripcin detallada del estndar DVB-H, el cual es un estndar desarrollado por la DVB, como una adaptacin del DVB-T para terminales mviles. El Captulo octavo trata un tema fundamental en la televisin digital, la interactividad. Aqu se muestran los tipos de interactividad que se pueden llegar a tener con esta tecnologa. Adems se muestran las diferentes clases de canales retorno que se pueden tener, los cuales son necesarios para que un televidente pueda interactuar con el contenido que le ofrece la TV digital. En el Captulo noveno se hace un anlisis de la implementacin del DVB-T para recepciones mviles. Aqu se analiza el rendimiento de este sistema en recepciones mviles a diferentes velocidades y con diferentes configuraciones, comparando los resultados con el rendimiento del sistema DVB-H diseado para este tipo de aplicaciones. Finalmente, en el Capitulo dcimo se presentan las conclusiones finales obtenidas con la realizacin de este estudio. Es necesario tener en cuenta que con este documento se hace un gran aporte de conceptos a partir de los cuales se pueden abrir nuevas lneas de investigacin.

1

1 CAPTULO PRIMERO: INTRODUCCIN Las telecomunicaciones a nivel mundial han estado sometidas a cambios en sus estructuras gracias a los avances tecnolgicos, la creacin de nuevos sistemas de tecnologa digital nos ha permitido mejorar muchsimos procesos dentro de la familia de las telecomunicaciones, brindando mejores caractersticas, nuevas prestaciones a los diversos servicios y mejoras altamente considerables en la calidad de transmisin de los sistemas. En cuanto a la televisin, se presenta una transformacin muy importante del sistema analgico tradicional, hacia un sistema de transmisin completamente digital. Transformacin que nos lleva a pensar en los beneficios de este cambio, teniendo en cuenta que la inclusin digital se ha convertido en una tendencia mundial, dado que, pases no slo desarrollados adoptan un sistema especifico, sino tambin, pequeos pases estn pensando muy seriamente en reemplazar su televisin local analgica. En la determinacin del sistema, los pases acogen la implantacin de estndares de televisin digital conocidos e importantes, en donde se tienen principalmente; el estndar Americano, el estndar Europeo, y el estndar Japons, cada uno con diferentes especificaciones pero en general con una misma estructura digital. Todas estas razones nos obligan a pensar la gran importancia de realizar un detallado estudio para obtener conclusiones y beneficios del estndar adoptado por el pas. En donde se analizarn ventajas como la imagen de alta definicin, calidad de audio, resolucin, ahorro de espectro, inclusin de nuevos contenidos, interactividad, movilidad y muchas otras considerables. Con esto hay que tener en cuenta que dicha transformacin trae como consecuencia un anlisis detallado y previo de los aspectos tcnicos, sociales, econmicos y polticos que rodean el entorno de la implantacin de algn sistema. En ste trabajo, se propone realizar un estudio detallado del sistema de codificacin y modulacin de canal del estndar DVB-T, el cual fue el sistema adoptado por Colombia para su futura implementacin, comparando sus caractersticas con los dems estndares. Adems se vern las caractersticas del estndar DVB-H el cual es una adaptacin del DVB-T para televisin mvil, tambin se har un anlisis de cada uno de ellos para aplicaciones de TV mvil. Todo con el objetivo de aclarar, entender y poder manejar el tema, el cual est lleno de conceptos actuales y con una amplia expectativa de utilizacin en un futuro; alternando todo esto con la especificaciones dadas por los diferentes grupos en sus respectivos estndares.

2

1.1 ANTECEDENTES En la actualidad la implantacin del sistema de transmisin de televisin digital que eligi nuestro pas, trae consigo algunos requerimientos que se deben satisfacer de forma adecuada para alcanzar una perfecta convivencia, lograda a partir del asocio con las redes de telecomunicaciones existentes en el pas. Adems de cumplir con las necesidades e intereses que tiene la poblacin acerca de este sistema, lo cual implica una evaluacin detallada de aspectos muy relevantes como son los econmicos, polticos, y muchos otros en lo que se refiere a la implantacin, tambin se debe tener en cuenta el papel que juega el ente regulador respectivo que va a coordinar el proceso. Los pases desarrollados animados por mejorar el sistema de transmisin de seales televisivas, optaron por consolidar sistemas propios que se acomodaran a sus necesidades, algunos de estos pases y su sistema respectivo son:

Estados Unidos, Canad y Corea del Sur, con el sistema ATSC1

(Advanced Television System Committee) El estndar apunta a la transmisin y recepcin de video, audio y datos va difusin area o sistemas de cable.

Conformado por 15 miembros de la Unin Europea, Australia y Nueva Zelanda, con el sistema DVB2

(Digital Video Broadcasting) que adopt el conjunto de estndares para la transmisin digital de televisin, sonidos, y servicios de datos. El estndar fue diseado para transmisin por satlite, cable, y seales terrestres.

En Japn el DiBeg (Digital Broadcasting Experts Group) dise el estndar ISDB3

La implementacin de los medios de transmisin conocidos aport un gran papel en la construccin de las normas, puesto que de acuerdo al medio se establecieron medios de propagacin terrestre, por cable y satelitales. Cada uno de los pases se encargo de modificar las partes de su sistema en donde se especificaba la transmisin por medios, aadiendo las tcnicas y la disposicin necesaria para utilizar otro medio, gracias a esto elaboraron sub-estndares diseados para la forma en que se transmite, todos ellos teniendo como base el sistema original empleado. De esta forma se tiene en varios pases sistemas de radio difusin terrestre de televisin digital, como tambin satelital.

(Integrated Service Digital Broadcasting) diseado para transmitir televisin, sonidos y servicio de datos, por satlite, cable o seales terrestres.

1 ATSC Advanced Television System Committee 2 DVB Digital Video Broadcasting 3 ISDB Integrated Service Digital Broadcasting

3

Cada uno de los sistemas presenta una estructura similar enmarcada en ciertos subsistemas requeridos para originar, codificar, transportar, transmitir video, audio y datos, teniendo en cuanta el ancho de banda del canal disponible, el medio de transmisin disponible y los factores externos del ambiente. Las experiencias vividas en la implantacin del sistema de televisin digital en Amrica Latina muestra diferentes casos; mientras hay pases en donde ni siquiera se ha tratado el tema, otros comenzaron la discusin, y otros por el contrario ya tomaron la decisin del estndar a utilizar como Mxico y Argentina, y por ultimo nuestro pas. Se puede decir que Mxico es pionero en el tema despus de aceptar oficialmente el estndar ATSC, de realizar una importantsima inversin en equipos y de realizar diversas pruebas, empresas como Televisa estn en capacidad de transmitir HDTV1

En Alemania se presenta uno de los mercados televisivos ms grandes de Europa con televisin digital bajo el estndar DVB, el cual es comn a toda Europa gracias a su aceptacin por la asamblea de la Comunidad Europea. Tal masificacin del sistema digital, se alcanz principalmente a que una empresa introdujo terminales STB

en varias ciudades por televisin digital terrestre, sin embargo la imposibilidad de la poblacin de adquirir los nuevos receptores requeridos por el sistema, debido a sus elevados costos plantea un nuevas alternativas a considerar. En Japn la televisin satelital en ste pas transmite actualmente en BS anlogo (Broadcast Satellite) y en CS digital (Communications Satellite). Actualmente existen muchos canales de HDTV ofrecidos por operadores tanto privados como pblicos. Los objetivos principales son la alta definicin y los servicios interactivos.

2

Los tres tipos de estndares reciben seales de entrada con un sistema de compresin conocido MPEG-2

estndar a bajo costo. Mientras que en Colombia, los indicios muestran que la implementacin del sistema DVB elegido, estar un poco demorada, aunque con las bases bien establecidas, razones de peso muy importantes que se deben tener en cuenta a la hora de planear un sistema de transmisin.

3

1 HDTV High Definition Television Video 2 STB Set top box, Dispositivo para televisor convencional que entrega una seal procesada digital. 3 MPEG (Moving Pictures Experts Group) estndar de compresin de audio y video ISO & IEC.

aunque Francia y otros pases optaron por mejorar esa compresin pasndose a la compresin MPEG-4. Siendo MPEG una de las principales tcnicas actuales de compresin de audio y video, el cual permite la

4

facilidad de manejar seales y la opcin de ocupar un menor tamao con alta definicin de imagen. DVB es el nico estndar global adoptado por ms de 120 pases repartidos por todos los continentes, lo que supone prcticamente el 55 por ciento de la poblacin mundial, el estndar DVB-T1

DVB-T fue estandarizado desde su comienzo para tener compatibilidad con todos los pases del mundo, sea en trminos de ancho de banda (6, 7 y 8 MHz), sea en trminos de legado analgico (PAL

es el nico realmente global.

2, o NTSC3

1.2 DEFINICION DEL PROBLEMA

), garantizando economas de escala imbatibles.

DVB es el estndar ms econmico para los consumidores, como consecuencia de su implantacin actual, las economas de escala del DVB han permitido la existencia de decodificadores en los diferentes mercados por debajo de 30 dlares, y ello sin precisar ningn tipo de subvencin estatal.

Solamente en Espaa se han vendido ms decodificadores que en todos los Estados Unidos (9 millones frente a los 8 de E.U.), en donde existe un subsidio federal de 40 dlares para ayudar a la adquisicin de estos equipos.

DVB es un estndar abierto y en continua evolucin, est integrado por ms de 250 organizaciones de 35 pases no solo de Europa, sino tambin de Estados Unidos, Australia, Japn, Corea, Taiwn, etc., en continua evolucin y teniendo en cuenta las diversas realidades, as como una clara identificacin del futuro convergente. Este modelo industrial de estandarizacin abierta ha tenido numerosos xitos en el pasado, siendo el ms reciente y significativo el del estndar mvil GSM.

La implantacin de un sistema de televisin digital en Colombia, demanda grandes investigaciones en muchos campos como lo son: el poltico, el social, el econmico y el tecnolgico. Uno de los ms significativos e importantes y que ms nos concierne es el tecnolgico, puesto que all se plantean todas las posibles opciones de los estndares actuales en sus dimensiones, caractersticas,

1 DVB-T Digital Video Broadcasting-Terrestrial 2 PAL Phase Alternating Line 3 NTSC National Television System Committee

5

funcionamiento, aspectos tcnicos y de uso; los cuales Colombia tiene a su disposicin para poder optar. Uno de los objetos que ms preocupa es el factor tecnolgico, esta es una herramienta clave para la buena eleccin y solo se puede fortalecer con investigacin y anlisis detallado de cada uno de los aspectos de cada estndar, tratando de entender claramente todas las partes que conforman un sistema de televisin digital. Dentro del sistema de radio difusin televisiva existen ciertas limitaciones de calidad que no se pueden suplir en un sistema anlogo, por el contrario con la implantacin del sistema digital, se adquiere un control total del sistema, gracias a su diseo digital, lo cual logra alejarlo de muchos factores no deseados que se tenan en la televisin analgica. La inmensa cantidad de ventajas que nos muestra el sistema de televisin digital, hace que aparezca una necesidad de generar todo un proceso previo de estudio de caractersticas para la prxima implementacin y planeacin del sistema. Teniendo en cuenta la nueva tecnologa que el sistema de televisin digital nos trae, es necesario realizar un estudio de los nuevos esquemas conceptuales del sistema de televisin digital, tratando sus formas de implantacin, ventajas ante los otros sistemas similares, sus estructuras fsicas, para lograr as estar documentados con los concepto y poder llegar trazar pautas definitivas para la planeacin y desarrollo del cumpliendo con las expectativas que se quieren lograr en la implementacin de un sistema de televisin digital para Colombia. Dentro de los sistemas de televisin digital existen conceptos que fundamentalmente parten de la implantacin de un sistema de comunicacin tradicional, donde existe un trasmisor, un medio de propagacin y un receptor, que en nuestro caso son muchos receptores. Lo que quiere decir que el sistema de comunicacin digital es muy parecido al analgico, en donde el digital tiene unas pequeas diferencias de implementacin. Para el caso de los estndares de televisin digital, cabe mencionar que los tres tipos de estndares que se van a analizar, tienen la capacidad de transmitir video, audio y datos, lo cual es uno de los objetivos fundamentales de estos sistemas. Para lograr esto cada uno de ellos emplea tcnicas muy similares de codificacin, transmisin, modulacin, entre otras, con el fin de que el receptor pueda recibir la informacin con las mejores condiciones posibles.

6

1.3 JUSTIFICACIN Para la implementacin de un sistema de televisin digital en Colombia, es necesario y de gran importancia tener un conocimiento a fondo de los sistemas que se van a implementar; su utilizacin, su funcionamiento, sus caractersticas y dems factores que lo conforman, adems, del anlisis detallado de las ventajas y desventajas que un sistema presenta frente a otro. Con base en lo anterior, es posible poder realizar una eleccin correcta que beneficie a todos los colombianos, cumpliendo de una manera ptima todas las expectativas e intereses que se generan al intentar dar un giro a uno de los principales medios de comunicacin del pas. La planeacin y la ejecucin del proyecto de televisin digital debe girar en torno a unas estrategias trazadas con base en la explicacin de cada uno de los conceptos que rodean el modelo de transmisin digital, tales como: su interaccin con las redes de comunicacin, su desempeo, sus caractersticas tericas, su convergencia con otros sistemas, su adaptacin a nuestro medio y muchas otras pautas. Para luego, ser aplicadas y relacionadas con cada uno de los sistemas de televisin digital propuestos, donde se llevar a cabo comparaciones entre sistemas. Esto permitir una interaccin eficaz y constante entre una formacin acadmica donde se trata un tema relativamente nuevo, y un entorno en donde la tecnologa necesita ser guiada para su ptimo desempeo y utilizacin, obteniendo de esta manera beneficios de calidad de servicio.

1.4 OBJETIVOS

Desarrollar un texto eminentemente de carcter descriptivo de la modulacin y codificacin de canal de los sistemas de televisin digital ATSC, DVB e ISDB.

Definir los procesos de cada una de las etapas de transmisin de televisin digital para cada uno de los estndares a tratar, siendo ms especficos en el estndar europeo DVB-T.

Elaborar una herramienta virtual en donde se describa detalladamente el proceso codificacin de canal.

Comparar el rendimiento del sistema DVB-T con el sistema DVB-H en receptores mviles.

Establecer diferencias, ventajas y desventajas de los diferentes sistemas de codificacin y modulacin que presentan en cada uno de los estndares.

7

1.5 HIPTESIS O PAUTAS En un proceso de investigacin no siempre se justifica tratar conceptos que ya han sido previamente estudiados, pero ms sin embargo, existen ciertos temas que logran interactuar en algn momento con parte de la investigacin, motivos por los cuales se debe tratar de reconocer estos apartados. La implantacin de un sistema de televisin digital en Colombia solo es viable si al evaluar los beneficios econmicos, sociales y culturales, dentro de cierto periodo determinado de tiempo, se logra deducir que se obtuvieron resultados esperados y que las ganancias obtenidas sobrepasaron los costos de implantacin, operacin y mantenimiento. Muchos de los beneficios ms importantes que traer este trabajo son, la inclusin de material con nuevos temas que puede servir como legado para otros estudiantes interesados en investigar acerca del campo; como tambin el uso del texto como forma de aprendizaje para el estudio de temas que tendrn un amplio nivel de trabajo para nuestro pas en un futuro y que adems necesitarn la inclusin de tecnologas existentes y la interaccin con otras redes con el fin de mejorar la calidad del servicio y la competitividad de las empresas prestadoras. Adems de esto, es muy importante el papel que cumple tanto el ente regulador del servicio, quien es el encargado de controlar a los operadores en la prestacin de sus servicios para establecer reglas que beneficien al consumidor, como el papel de la entidad reguladora de los contenidos, quienes aprobaran los programas que se pasaran en el sistema de televisin.

1.6 TIPO DE INVESTIGACIN Y LIMITACIONES El estudio se abordar con una completa investigacin de carcter descriptivo de los sistemas de televisin digital ATSC, DVB e ISDB, profundizando en el tipo de modulacin y codificacin de canal que se realiza en cada uno de estos tres sistemas, mencionando y dejando claro conceptos fundamentales como la transmisin, recepcin, prestaciones del sistema, convergencia con otras redes, factores externos, caractersticas audiovisuales, medios de propagacin y otros relacionados. Con el fin de poder manejar los conceptos para llegar a relacionar los sistemas y as al final poder obtener un resultado o eleccin basado en la investigacin de un sistema especfico que se acomode a las necesidades para una posible implantacin en Colombia. En cuanto a las limitaciones, se encuentran algunas tales como la poca informacin bibliografa acorde al tema, puesto que en nuestro pas no se ha tenido en cuenta la televisin digital como medio de comunicacin, adems, el

8

simple hecho de que nuestra sistema de televisin sea aun analgico, limita directamente el avance del tema, al no tenerse ni receptores, ni redes, ni canales asignados para la emisin de televisin digital. Sumado a todo lo anterior, se tienen gran cantidad de fuentes en Internet, pero el tipo de informacin que se maneja escasamente llega a ser especifico, o relevante. Sin contar adems con la poca confiabilidad que se tiene con la informacin que encontramos por este medio, la cual llega a ser muchas veces demasiado repetitiva y en ocasiones errnea. Este trabajo se llevar a cabo basndose principalmente en los documentos de los estndares de transmisin para televisin digital, y en conceptos de telecomunicaciones sembrados a lo largo de la carrera de ingeniera electrnica, de manera que la gran limitacin es abordar el tema tericamente.

9

2 CAPTULO SEGUNDO: ALCANCES DE LA TELEVISIN DIGITAL La inclusin de un sistema de TV1

Los estndares de televisin digital sobre los cuales se basa este trabajo, fueron diseados siguiendo el modelo general de la ITU

digital en nuestro pas trae consigo muchas consecuencias que nos conducen a pensar en factores que rodean el entorno de la implementacin de un nuevo sistema de comunicacin. Dentro de los muchos factores se encuentra el de la convergencia de los sistemas anlogo y digital de televisin, dado que, debe existir una armona y afinidad entre los sistemas de TV digital y de TV anlogo, quienes se ven en la obligacin de compartir el espectro electromagntico, para su eventual implementacin. Esto de muestra que, para el cambio de una tecnologa a otra se debe hacer una transicin planeada que se dar paulatinamente, puesto que son muchos los factores que influyen en el cambio de tecnologa, como es el caso de los equipos de los antiguos operadores los cuales se deben reemplazar poco a poco por los nuevos, o en dado caso realizar una respectiva adecuacin para la nueva tecnologa. Por otra parte, en cuanto al servicio prestado al usuario, para la recepcin de la seal de televisin en todos los hogares, se requiere un decodificador llamado Set Top Box, capaz de captar la seal de TV digital y adaptarla para ser mostrada en receptores de TV anlogos. Con esto, se logra el primer paso de la preparacin para el eventual shut down analgico, que deber ser programado en un tiempo prudente, donde el sistema trabajar tanto digital como de manera anloga, mientras se culmina la adecuacin de las redes. Luego de este lapso se debe pasar completamente de un sistema a otro. Desde hace ya un largo periodo de tiempo, se sabe que la transmisin de datos en forma digital ofrece muchas ventajas sobre la transmisin de datos en forma analgica, estas ventajas tambin se evidencian en los sistemas de radiodifusin de televisin digital, antes de entrar a mirar estas ventajas con detalle y analizar los sistemas de televisin digital a fondo, es necesario ver el contexto en el cual entrarn a funcionar los sistemas de TV digital, ya que como se menciono anteriormente, estos tendrn que compartir el espectro electromagntico con el espectro asignado a los sistemas de televisin analgica que hoy en da se utilizan. Uno de los temas ms interesantes es poder saber, qu estrategias utilizan los sistemas de TV digital para hacerle frente a la interferencia cocanal y la interferencia de canal adyacente provenientes de los sistemas de TV analgica.

2

1 Televisin 2 International Telecommunication Union (Unin Internacional de Telecomunicaciones)

para los sistemas de transmisin de TV digital, en este se muestran caractersticas generales de los sistemas de TV digital y las etapas fundamentales con las cuales se procesan las

10

seales, es importante mirar este modelo general para tener una idea global de la estructura de estos sistemas, lo cual nos ayudar ms adelante a profundizar nuestro estudio en cada uno de ellos. Inicialmente es muy importante ver las ventajas que trae la introduccin de los sistemas de TV digital, para luego empezar a entender su funcionamiento y estructura. Cuando ya se tenga una nocin superficial de un sistema de televisin digital, ya es factible ingresar de lleno en el sistema y as recorrer captulos ver desde un punto de vista tcnico con caractersticas especificas de un sistema como: la modulacin, la codificacin de canal, y otros factores externos muy importantes que van ligados a cada sistema, para nuestro caso ATSC1, DVB2, e ISDB3

2.1 CONTEXTO DE LA TELEVISIN DIGITAL

, en los cuales se centrar nuestro estudio.

La mayora de los rganos de radiodifusin establecidos estn basados en los sistemas de emisin terrestre que operan en las bandas de frecuencia VHF4 y UHF5. La emisin de de imgenes HDTV6

Las seales de entrada de la cmara, y de salida del receptor de los sistemas de televisin, son esencialmente anlogas. Por lo tanto, la pregunta Por qu digital? es una pregunta de origen natural. Mientras que, en las seales anlogas la degradacin de seal es acumulativa y las caractersticas de esta degradacin causan dificultad para distinguir la seal de video original, la capacidad para

y sonido de alta definicin sobre simples canales de 6, 7 u 8 MHz VHF/UHF result en un completo estudio y revisin de aplicaciones y tcnicas de codificacin digitales enfocadas en un mismo propsito, la transmisin terrestre. La migracin de un servicio de televisin que depende principalmente de la aplicacin de tecnologas anlogas, a uno que se basa en tecnologas digitales ha venido evolucionando a lo largo de los ltimos treinta aos. Esta migracin del servicio de televisin es una consecuencia de la convergencia natural de las telecomunicaciones, la televisin, la informtica y las ciencias a travs del uso compartido de la tecnologa digital.

1 Advanced Television Systems Comite (Comit de sistemas de televisin avanzados) 2 Digital Video Broadcasting, (Transmisin de video digital) 3 Integrated Services Digital Broadcasting, (Transmisin digital de servicios integrados). 4 Very High Frecuency. 5 Ultra High Frecuency. 6 High Definition Television (Televisin de alta definicin).

11

regenerar exactamente un tren de pulsos digitales, hace que en teora las seales digitales sean inmunes al deterioro de fuentes externas. Las secuencias digitales de bits se pueden intercalar desde un solo canal. Este proceso de intercalado, permite la emisin, transmisin, almacenamiento o procesamiento de seales auxiliares, junto con el video y audio asociado. Por otra parte, se pueden aplicar tcnicas de compresin basadas en la reduccin redundante para digitalizar servicios de video o audio permitiendo la posibilidad de transmisin de un servicio HDTV o mltiples servicios SDTV1

En el periodo comprendido entre 1991 y 1995, el desarrollo de las normas relacionadas con el conjunto de elementos del sistema para transmisin digital por

sobre un canal de difusin existente. La aplicacin de tcnicas digitales han reducido la puesta en marcha de la cmara de varias horas a casi instantneamente. Los sistemas de libreras digitales hacen que la ubicacin en los medios de grabacin sea transparente para el usuario. El control computacional de todo el proceso penetra enormemente dentro de la generacin del programa y distribucin trayendo consigo el control preciso y la funcin de repetitividad. En 1990, los esfuerzos en Norte Amrica para encontrar un mtodo para transmitir una imagen HDTV entre el ancho de banda existente de 6 Mhz de los canales de televisin UHF, lograron fijar su atencin en el uso de la compresin de datos digitales y esquemas de modulacin para atender los requerimientos del sistema. Las demostraciones de viabilidad prctica de diferentes sistemas hechas en Norte Amrica rpidamente se convirtieron en manifestaciones similares en Europa y en la regin del Pacfico Asitico. A mediados de 1991, informes de trabajos que se estaban realizando en Estados Unidos, Reino Unido, Italia, Japn y otras partes del mundo, demostraron que la reduccin de la velocidad de transmisin binaria andaban por el orden de 60:1, la cual podra ser aplicada satisfactoriamente a imgenes de origen HDTV y tambin a imgenes provenientes de la televisin convencional. Los resultados de esto indica que las imgenes HDTV podran ser transmitidas en un canal relativamente de banda angosta en el rango de 15 a 25 Mbit/s, mientras que los servicios de televisin convencional podran ser ofrecidos en velocidades entre el rango de 1.5 Mbit/s a 12 Mbit/s, dependiendo de las metas en la calidad del servicio. El uso de estndares como las tcnicas de modulacin, demostraron que sera posible transmitir un nico programa en HDTV o mltiples programas de televisin convencional dentro de los anchos de banda existentes de 6, 7 u 8 Mhz permitiendo canales en las bandas de televisin de VHF y UHF.

1 Standard Definition Television (Televisin digital estndar).

12

satlite, cable y va terrestre, ya se haba llevado a cabo en todo el mundo. Para ese entonces, la ITU haba desarrollado recomendaciones para los elementos comunes del sistema de transmisin de televisin digital terrestre. Fueron asignadas especificaciones para servicios de transmisin digital por cable y por satlite en las etapas finales de aprobacin en varias reas del mundo, las cuales fueron reflejadas en las recomendaciones de la ITU y en estndares regionales. Para 1996, los planes para la introduccin de los servicios de transmisin de televisin digital terrestre, estuvieron en un estado muy avanzado en una serie de pases. Esos avances en las tecnologas de comunicacin traen el servicio de transmisin de televisin digital a una realidad prctica. Una opinin comnmente sostenida por muchos, consiste en que la aplicacin de la tecnologa digital a la ciencia de la televisin proporciona una mayor calidad de imagen y sonido que la transmisin convencional de televisin anloga terrestre, y al mismo tiempo, incremente la eficiencia en el uso del espectro puesto que permite la emisin de mltiples programas en un mismo canal, como si fuera un nico programa. Para que los servicios de televisin digital puedan tener xito, bebe hacerse un consenso sobre los estndares en la fuente codificacin de canal, mtodos de modulacin, identificacin de contenidos y proteccin contra errores y correccin de los mismos. Adems de esto, es importante considerar la armona de estos sistemas con los dems medios.

2.2 VISIN GENERAL DEL MODELO DTTB1

La tecnologa digital aplicada a la transmisin proporciona tres ventajas primarias:

Una calidad de servicio consistente, de acuerdo con las mejoras en la inmunidad frente al ruido y la cercana entrega de una seal libre de errores, adems de propagacin de imgenes y sonidos perfectos dentro del rango de rendimiento.

Bajo costo de operacin a travs del uso de tecnologas de compresin y sistemas mejorados de confiabilidad.

Incremento en la diversidad de programas, dada la capacidad de proporcionar servicios mltiples en un solo canal de difusin existente.

1 Digital Terrestrial Television Broadcasting.

13

El uso de tecnologa digital en las ciencias de televisin recorre un gran nmero de disciplinas tcnicas y procesos separados, entre ellos:

El desarrollo de imgenes, sonidos y sistemas de compresin de datos que son compatibles con las necesidades del sistema de emisin digital y proporcionan niveles apropiados de rendimiento del sistema.

Caractersticas que renen los requerimientos del sistema, como identificacin de imgenes y sonidos, multiplexacin de datos, modulacin y codificacin de canal.

Entendimiento del espectro y planificacin de aspectos de servicios digitales incluyendo cobertura de reas para recepcin en ambientes con condiciones diferentes.

La habilidad de proporcionar un sistema digital de emisin terrestre en la bandas VHF/UHF permite la posible transmisin simultneamente con servicios de televisin anloga existente.

El proceso de digitalizar imgenes convencionales de 525 lneas o de 625 lneas de televisin genera una velocidad de transmisin de video del orden de 27 Mbit/s. El proceso de digitalizacin de imgenes HDTV genera una velocidad de transmisin de datos de 1200 Mbit/s. La tecnologa disponible en 1992 pareca ser capaz de soportar el transporte de secuencias de datos digitales en los canales de televisin terrestre o utilizar de manera eficiente los datos en el espacio sobre un transponder satelital, a una velocidad de 2,5 a 4,0 bits/Hz del ancho de banda del canal aproximadamente En un canal de 6, 7 u 8 Mhz soportara una velocidad de 20 Mbit/s aproximadamente. Esto implica la compresin de los datos que representan la fuente original de imgenes a una velocidad tan alta como 60:1 para proporcionar la necesidad de proveer servicios de HDTV. La secuencia de datos tambin debe proporcionar transporte a datos auxiliares como los servicios de subttulos, programas de identificacin, audio asociado, etc.

2.2.1 EL MODELO DTTB DE ITU.

La ITU-R1

1 International Telecommunications Union-Radio (Unin Internacional de Telecomunicaciones, sector radio).

, especficamente el sector de radiocomunicaciones, trabajaron en lo que concierne a la difusin de televisin digital terrestre, establecieron un modelo del sistema de difusin de televisin digital y lo usaron como base principal de sus investigaciones. El modelo fue dividido dentro de cuatro subsistemas mostrados en la Figura 2-1, mostrada a continuacin:

14

Figura 2-1 Modelo DTTB de ITU [8].

Los subsistemas mencionados en el modelo presentado por ITU son:

Source coding and compression, (Codificacin de fuente y compresin). Service multiplex and transport, (Servicio de multiplexacin y transporte). RF/transmission, La capa fsica (esquema de modulacin). Factores de planificacin (incluyendo factores de planificacin de

transmisin y recepcin) y estrategias de implementacin. Codificacin de fuente se refiere a mtodos de reduccin de la velocidad de bit tambin conocidos como compresin de datos y tcnicas de proteccin de errores, los cuales son apropiados para ser aplicados sobre el video, audio, y secuencias de datos digitales auxiliares. El termino datos auxiliares incluye control de datos, control de acceso condicional, y datos asociados con los servicios de audio y video de los programas as como tambin el subtitulado. Los datos auxiliares tambin se pueden referir a programas independientes y datos del servicio. El servicio de multiplexacin y transporte hace referencia a la manera de dividir la secuencia de datos digitales dentro de paquetes de informacin, la forma de identificar excepcionalmente cada paquete o tipo de paquete, y la forma apropiada de multiplexar los paquetes de secuencias de video, paquetes de secuencias de audio, paquetes de secuencias de datos auxiliares todos dentro de una misma secuencia simple de datos. La interoperabilidad o armonizacin entre los medios digitales, tales como la radiodifusin terrestre, la distribucin por cable, la distribucin por satlite, los medios de grabacin, y las interfaces computacionales, deben ser una consideracin primordial en el desarrollo de un mecanismo adecuado de transporte.

15

La capa fsica hace referencia a la manera de usar la informacin de las secuencias digitales de datos para modular la seal transmitida. La discusin de las tcnicas de modulacin incluye codificacin de canal, y tcnicas de proteccin de error usando modelos de portadora simple y de mltiples portadoras. Las estrategias de implementacin y factores de planeacin incluyen discusiones de estrategias apropiadas para la introduccin e implementacin del servicio de difusin de televisin digital terrestre tomado dentro de los servicios de difusin existentes. Los planes para cada una de las estrategias deben reconocer las caractersticas de interferencia de los medios sobre el aire y las limitaciones prcticas impuestas en el receptor.

2.3 SISTEMAS DE TV DIGITAL Tres sistemas de televisin digital se han desarrollado para la radiodifusin terrestre. Todos los sistemas utilizan el estndar compresin digital MPEG-21 en la codificacin de fuente, capa de compresin, servicio de multiplexacin y capa de transporte y, por tanto, tienen un alto grado de coincidencias. La principal diferencia entre ellos es la transmisin RF2 o capa fsica, donde el tipo de modulacin utilizada y el modo de emisin de RF est determinado para cada uno de ellos. El sistema ATSC, desarrollado en Norte Amrica, es un sistema nica portadora que utiliza la modulacin de banda lateral vestigial de 8 niveles (8-VSB3). El sistema DVB-T4, desarrollado en Europa, y el sistema BST-OFDM5, desarrollado en Japn, son sistemas multi-portadora, que utilizan multiplexacin por divisin de frecuencia ortogonal codificada (COFDM6) con modulacin QAM7

Una cuestin que puede ser de inters para los diseadores de sistemas en la

. Estos sistemas de modulacin pueden aplicarse a una nica portadora modulada a una alta velocidad de transmisin de datos o para un gran nmero de portadoras moduladas a tasas relativamente bajas, lo que indica el enfoque multi-portadora. Los parmetros del sistema son escalables para permitir la prestacin de servicios de televisin digital con una velocidad de transmisin de datos de hasta unos 24 Mbit/s a travs de canales con anchos de banda de 6, 7 y 8 MHz.

1 Moving Pictures Experts Group (Estndar de compresin de audio y video ISO & IEC). 2 Radio Frecuencia. 3 8-Vestigial sideband modulation (Modulacin en banda lateral vestigial de 8 niveles). 4 Digital Video Broadcasting Terrestrial. 5 Band-Segmented TransmissionOFDM (Modulacin por divisin de frecuencia ortogonal con transmisin de banda segmentada). 6 Coded Orthogonal Frequency Division Multiplex (Modulacin por divisin de frecuencia ortogonal codificada). 7 Quadrature Amplitude Modulation (Modulacin de Amplitud en Cuadratura).

16

aplicacin de un sistema de modulacin para cualquier servicio DTTB es la posibilidad de una transicin sbita entre el "servicio perfecto" y "sin servicio" sobre un pequeo rango de variacin de seal recibida. Por otra parte esta pequea variacin puede cambiar con el tiempo del da, las condiciones de propagacin, poca del ao u otros factores difciles de predecir como el paso de una aeronave o vehculo o antena de recepcin movida por el viento. Para resumir, los sistemas de modulacin de una nica portadora y multi-portadora son dos prometedoras tcnicas de entrega de televisin digital que ofrecen un rendimiento comparable en un canal de ruido Gaussiano. El desempeo de ambos en virtud de la combinacin de alteraciones de ruido e interferencia cocanal de TV analgica es tambin comparable. La codificacin de canal se utiliza para reducir la vulnerabilidad de la seal ante una amplia gama de alteraciones.

2.3.1 SISTEMA DE PORTADORA NICA

El sistema de televisin digital de portadora nica est diseado para transmitir vdeo y audio de alta calidad y datos auxiliares utilizando el mismo ancho de banda de canal que los sistemas de televisin actuales. El sistema puede suministrar una tasa de datos alrededor de 19 Mbit/s en un canal de radiodifusin terrestre de 6 MHz y para canales de 7 y 8 MHz tasas ms altas. Los datos de informacin se utilizan para modular una portadora nica que ocupa todo el canal de RF. En las situaciones tpicas de recepcin DTTB, la propagacin multitrayectoria causada por las reflexiones o por la falta de homogeneidad en el medio de propagacin causar interferencia intersmbolo al flujo de datos recibido sin procesar. La recepcin multitrayectoria tambin se manifestar como un desvanecimiento selectivo de frecuencia dentro del canal. En la prctica, en el sistema de portadora nica se utiliza un ecualizador DFE1

1 Decisin Feedback Equalizer.

que es un ecualizador no lineal que utiliza detector de decisin previamente para eliminar la interferencia intersmbolo sobre los pulsos que comnmente estn siendo desmodulados o minimizar los efectos de la distorsin multitrayectoria. En una modulacin de portadora nica, si no se elimina la interferencia intersmbolo, esta se ver traducida en un cierre de elevacin en el diagrama de ojo, adems de un aumento en el valor mnimo de la relacin Carrier/Interference para la cual el sistema pueda funcionar. Para las transmisiones de portadora nica, usualmente se trasmite un mecanismo de entrenamiento para ayudar a la convergencia del ecualizador

17

adaptable y el sistema de sincronizacin. Por otra parte, un ecualizador adaptable y una antena direccional de alta ganancia pueden reducir los efectos de la interferencia cocanal de televisin digital, al igual que la gravedad de la interferencia cocanal en la televisin analgica. Otro mtodo, para los sistemas de portadora nica, es utilizar un filtro Comb para crear ranuras en el espectro en el receptor, las cuales se alinean con las frecuencias de las portadoras no deseadas que estn interfiriendo. Los sistemas de portadora nica son robustos en la interferencia de la potencia de la seal que se extiende sobre todo el espectro. Los sistemas de portadora nica son intrnsecamente resistentes contra el desvanecimiento selectivo de frecuencia, debido a que la atenuacin slo afecta a una pequea parte del ancho de banda en el que la energa de la seal se est recibiendo.

2.3.2 SISTEMA MULTI-PORTADORA

El sistema multi-portadora (DVB-T) fue diseado originalmente para un ancho de banda de canal UHF de 8 MHz, el cual se utiliza en Europa y ha sido adaptado para ajustarse a canales de 6 y 7 MHz. Dependiendo de la opcin de los parmetros de codificacin y modulacin, las tasas de datos puede ser de 20 a 30 Mbit/s, para ofrecer televisin digital de alta calidad a travs de los canales de radiodifusin. Del mismo modo, pueden ser empleadas velocidades de datos bajas en casos donde la robustez adicional se considera deseable. El concepto OFDM1

Un sistema de modulacin OFDM con codificacin y correccin de errores concatenados y un intervalo de guarda, se utiliza para que el sistema de mltiples portadoras pueda hacer frente al eco "natural" corto debido a la propagacin multitrayectoria, as como al eco "artificial" relativamente largo que se produce en

se basa en la difusin de los datos que se transmiten a travs de un gran nmero de portadoras repartidas en el canal de RF, cada portadora est modulada con una tasa de bits baja. En una multiplexacin por divisin de frecuencia convencional las portadoras son filtradas individualmente para asegurarse de que no haya superposicin espectral. Por tanto, no hay interferencia intersmbolo entre las portadoras, pero el espectro disponible no se utiliza con la mxima eficiencia. No obstante, si el espaciamiento de portadora es elegido para que las portadoras sean