Transmision de Television Digital2

8/4/2019 Transmision de Television Digital2

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TRANSMISION DE TELEVISION DIGITALConstantino Prez VegaDpto. de Ingeniera de ComunicacionesUniversidad de CantabriaIntroduccinEn este artculo se pretenden resumir los estndares de transmisin digital en uso o en proceso de

adopcin o implementacin hasta donde el conocimiento del autor alcanza a principios del ao2007.Dos de estos estndares fueron adoptados hace ya alrededor de diez aos (ATSC y DVB) y otrossonde adopcin ms reciente. En resumen, puede hablarse de cuatro estndares:1. ATSC.1 (Advanced Television Systems Committee) Designado tambin comoDTV(DigitalTelevision)2. Fue el primer sistema de televisin digital y fue adoptado por la ComisinFederal de Comunicaciones (FCC) de los Estados Unidos en noviembre de19953. A la fecha de escribir esto ha sido adoptado en los Estados Unidos, Canad,Mxico y Corea del Sur.2. DVB (Digital Video Broadcasting). Desarrollado en Europa, incluye varias versionesdependiendo del medio de transmisin:DVB-C(cable), adoptado en 1994,DVB-S(satlite),

adoptado en 1995 yDVB-T(terrestre), adoptado en 19974. Recientemente se handesarrolladoDVB-S2, para transmisin ms eficiente por satlite que su predecesor yDVB-H, para transmisin terrestre, ms robusto y con el que se pretende la recepcinpor equipos porttiles de bolsillo y mviles con reducida capacidad de procesado.Tambin est en desarrollo una versin mejorada deDVB-T(DVB-T2). El estndardDVB-Tha sido adoptado en ms de cuarenta pases en el mundo de los que en buenaparte se mantienen ya transmisiones regulares de televisin digital, paralelamente conlas de televisin analgica.3. ISDB (Integrated Services Digital Broadcasting). Desarrollado en Japn y similar, enalgunos aspectos aDVB. Contempla tambin versiones para satlite (ISDB-S), cable(ISDB-C) y terrestre (ISDB-T)5. Las transmisiones en este estndard comenzaron en diciembrede 2003 y tiene ciertas caractersticas que lo hacen ms flexible queDVB.

4. DTMB (Digital Terrestrial/Television Multimedia Broadcasting). Desarrollado en laRepblica Popular China, aprobado en agosto de 2007, con caractersticas diferentes alos otros estndares tanto en el sistema de modulacin como de codificacin de canal yen el que se funden dos estndares previos tambin desarrollados en China, ADTB-T,similar al ATSC y desarrollado en la Universidad de Jiaotong de Shanghai y el DMB-Ten la Universidad Tsinghua de Beijing.El estndard ATSC emplea MPEG-2 para compresin de vdeo y Dolby AC-3 para compresin deaudio, en tanto que DVB e ISDB emplean MPEG-2 para compresin de audio y vdeo. Al momentode1 Los documentos completos de este estndard pueden descargarse de http://www.atsc.org/standards.html2 Esta designacin tambin se emplea en Brasil, aunque en este pas se ha adoptado otro estndard, el ISDB con algunas variantes.3 http://www.atsc.org/news_information/papers/1995_acats/finalrpt.html#note464 http://www.dvb.org/about_dvb/history/5 Las especificaciones completas de sistema ISDB pueden descargarse de http://www.dibeg.org/aribstd/ARIBSTD.htm

2escribir estas notas el autor no tiene informacin precisa sobre el estndard de compresinempleadoen DTMB.Estndard ATSCLa entrada digital al sistema de transmisin de ATSC es un flujo de transporte MPEG-2, sncrono ycontinuo a una tasa binaria de 19.39... Mbit/s. Este flujo de datos en serie est formado por paquetesMPEG de 187 bytes ms un byte de sincronismo, dando lugar a una carga til de informacin de19.2895 Mbit/s. Dicha carga til puede incluir paquetes codificados de vdeo o audio digitales y/o


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datos adicionales y llega al modulador a travs de un cable coaxial de 75 y un conector BNC deentrada y el nivel de la seal de entrada es de 0.8 V 10% pico a pico6. Los datos de sincronismo(reloj) van embutidos en la carga til. El ancho de banda del canal de RF es de 6 MHz.La seal de salida del modulador es una seal modulada en amplitud, con vestigio de banda lateral,deocho niveles. Por lo general la salida del modulador es a una frecuencia intermedia entre la banda

basey la frecuencia de salida de RF, por ejemplo 41 MHz. Dicha frecuencia intermedia, as como elnivelde salida y otras caractersticas, dependen de la eleccin del fabricante.El modulador, de manera similar a los otros estndares, cumple dos funciones esenciales: primero,realizar la codificacin de canal y segundo, la modulacin propiamente dicha. La seal de salida delmodulador pasa a un conversor ascendente que la traslada a la frecuencia del canal de RF. Elcodificadorconvolucional o trellis, que forma parte del codificador de canal entrega un cdigo picado(puncturedcode) de tasa 2/3 ya que de cada bit alterno lo codifica en dos bits y el bit intermedio no lo codifica.En otras palabras, por cada dos bits de entrada produce tres bits de salida que luego son

entrelazados ointercalados con un intercalador de 12 smbolos. Al haber 3 bits de salida por cada dos bits deentradael flujo binario aumenta en una relacin de 3/2, es decir a 32.28 Mbit/s. Los tres bits de salida delcodificadortrellis pueden considerarse como un alfabeto octal, es decir, pueden codificarse en ocho nivelesdesignados como -7, -5, -3, -1, 1, 3, 5, 7, que son los ocho niveles del modulador VSB. La tasabinaria de la seal modulada en estas condiciones es 10.76 Msmbolos/seg (1 smbolo = 3 bits). Laeficiencia espectral, es decir la tasa binaria dividida por el ancho banda, resulta en este caso de:32.28Mbit/s 5.38 bps/Hz6MHz S = =

Los paquetes de transporte MPEG-2 en los estndares ATSC, DVB a ISDB son de 187 bytes msunbyte de sincronismo que no se somete a codificacin de canal. En ATSC la codificacin de bloque(Reed-Solomon), agrega 20 bytes de redundancia, de modo que el paquete completo, incluyendo elbye de sincronismo, es de 208 bytes a los que se designa comosegmento de datos. Con 8 bits/byte y3bits por smbolo, un segmento de datos tiene una longitud de 20883/2/3 = 832 smbolos, de loscuales828 constituyen los datos codificados mediante R-S y los otros cuatro son smbolos de sincronismodel segmento7. En total, se tienen 3832 = 2496 bits/segmento, de los que 2484 son de datos y 12desincronismo del segmento. La estructura del segmento de datos se ilustra en la figura 1.6 Este es el nivel definido por la SMPTE (Society of Motion Pictures and Television Engineers) en su estndard 310-M para el interfazsncrono en serie para un flujo de transporte MPEG-2.7 Tngase en cuenta que el byte de sincronismo (8 bits), despus de la codificacin trellis, que aumenta la tasa binaria en 3/2 se convierteencuatro smbolos de 3 bits.

3Fig. 1. Estructura del segmento de datos.A una tasa binaria de 32.28 Mbit/s, la duracin por bit es de 31 ns, de modo que la duracin de unsegmento es de 77.3 s, es decir 12.94 segmentos por segundo. Para barrido entrelazado se tienen313


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segmentos /campo, con lo que la duracin de un campo es de 24.2 ms y la frecuencia de camporesultade 41.3 kHz. La frecuencia de cuadro es la mitad de la frecuencia de campo, es decir, 20.66 kHz.En el modulador ATSC, los segmentos de sincronismo de segmento y de campo se insertan a lasalidadel codificador trellis. Estos ltimos son de 832 smbolos de longitud, cada smbolo codificado con

nivel de +5 o -5. Recurdese que en ATSC se tienen ocho niveles codificados de -7 a +7; dichonmerosno representan necesariamente voltajes. La estructura de un segmento de sincronismo de campo seilustra en la figura 2.Fig. 2. Segmento de sincronismo de campo.Al inicio, del segmento de sincronismo de campo, El byte se sincronismo MPEG se reemplaza porcuatro smbolos de sincronismo de segmento de datos, a los que siguen una serie de secuenciaspseudoaleatoriasde longitudes 511, 63, 63 y 63 smbolos respectivamente. Las secuencias de 63 smbolosson idnticas, excepto que la secuencia central es de signo opuesto en campos alternos, a fin de queelreceptor pueda reconocer la alternancia de campos que componen un cuadro.

Las secuencias pseudoaleatorias de 63 smbolos van seguidas de una secuencia de identificacin denivel de 24 smbolos. Los ltimos 104 smbolos del segmento de sincronismo de campo estnreservados:92 de ellos pueden ser una continuacin de la secuencia de 63 smbolos y los ltimos 12 sonduplicadosde los ltimos doce smbolos del segmento de datos precedente.Adems de proporcionar la informacin necesaria para sincronizar el receptor al formato de losdatos,los segmentos de sincronismo como seales de entrenamiento al ecualizador del receptor, necesariopara reducir las distorsiones lineales en ste.Un comentario importante es que, aunque la estructura de campos y cuadros se asemeja a la de latelevisin

analgica, no debe asumirse que un campo de datos corresponde a un campo de vdeo. Cadacampo de datos puede incluir informacin de vdeo, audio u otros datos, de modo que por lo generalno hay correspondencia entre los campos de datos y los campos de vdeo.4Modulacin con vestigio de banda lateral.La modulacin con vestigio de banda lateral (VSB) puede realizarse tanto en el dominio analgicocomo en el digital y la eleccin de una u otra depende del fabricante. En estas notas nos limitaremosnicamente a describir un modulador analgico genrico, que se ilustra en la figura 3. La seal, enestecaso los smbolos de ocho posibles niveles de la salida del codificador trellis, se dividen en dosseales,una en fase (I) y otra en cuadratura (Q) a la entrada del modulador. A continuacin, los pulsos son

conformados mediante un filtro de Nyquist para minimizar la interferencia entre smbolos. Estefiltroes de paso bajo con respuesta plana en casi toda su banda de paso y de coseno alzado en los bordessuperior e inferior de la banda. En el estndard ATSC, el factor de forma del filtro, N tiene un valorde 0.1152. De hecho, el filtro de Nyquist multiplica las seales conformadas bien sea por sen(t/2T)ocos(t/2T), en que Tes la duracin del smbolo.Fig. 3. Modulador 8 VSB.


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Las sealesIy Qpasan luego a un conversor digital analgico en cada uno de los respectivoscanales.La seales del oscilador local estn defasadas 90 entre s, ya que van moduladas en cuadratura defase.Estas dos seales se combinan para producir la seal de salida a frecuencia intermedia. El espectrode

las seales de salida contiene slo una de las bandas laterales de las seales moduladas, sin laportadora.Para insertar un piloto de la portadora que lleve la informacin de frecuencia y fase de sta alreceptorpara la correcta demodulacin, se inserta en la trayectoriaIdel modulador, agregando simplementeuna pequea componente de corriente continua de 1.25 V a toso los smbolos codificados,incluyendoel sincronismo en esa trayectoria, lo que da lugar a que a la salida del modulador se genereun tono de la misma frecuencia y fase que las de la portadora suprimida. La presencia de este pilotoenla seal modulada, aade solamente 0.3 dB de potencia a sta, lo que no es significativo. La formadel

espectro de la seal modulada es como se ilustra en la figura 4.Piloto de portadora6 MHz

Fig. 4. Espectro de la seal modulada 8VSB.El espectro de la seal modulada tiene caractersticas similares al ruido y cae abruptamente en losextremos de la banda de 6 MHz. La energa se distribuye de manera prcticamente uniforme entodo el5ancho de banda, gracias a la aleatorizacin realizada antes de la codificacin de canal. En losextremosde la banda la seal se conforma de acuerdo al filtro de Nyquist o de coseno alzado. En el receptorseincluye tambin un filtro de este tipo de modo que la respuesta del sistema sea de coseno alzado.

El ancho de banda a -3 dB es de 5.38 MHz y el piloto de la portadora se localiza en el punto de -3dBdel extremo inferior de la banda.El sistema de modulacin de ATSC plante en su inicio bastantes problemas de recepcin encondicionesde propagacin en zonas en que los efectos multicamino son importantes, as como en el interiorde construcciones en es frecuente emplear antenas pequeas del tipo de orejas de conejo. Estodio lugar a que se mejoraran los receptores, en particular ecualizando la seal recibida, como seilustraen la figura 5, en que a la izquierda se tiene una seal 8VSB, en el dominio del tiempo, sin ecualizaryprcticamente sumergida en ruido, en tanto que a la derecha la misma seal est ecualizada y se

aprecianclaramente los niveles. Los receptores de ATSC han sido mejorados, pero la tecnologa puedeconsiderarse cerca del lmite, pues en unos diez aos se han desarrollado ya una cinco generaciones,buscando mejorar la recepcin.(a) Sin ecualizar (b) EcualizadaFig. 5. Seal 8VSB en el dominio del tiempo.Esta debilidad del sistema ATSC respecto al estndard DVB dio lugar a que hace algunos aos, seprodujera una seria controversia sobre su adopcin, por la asociacin de radiodifusores de losEstados


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Unidos (NAB8) que plantearon a la Comisin Federal de Comunicaciones de ese pas que seadoptarael sistema DVB, que emplea modulacin COFDM, bastante ms robusta ante afectos multicaminoquela 8VSB. Sin embargo prevalecieron otros intereses y se adopt definitivamente este ltimo, a pesarde

que parece estar prcticamente al lmite de sus posibilidades de desarrollo, a diferencia de DVB. Elsistema ATSC fue adoptado por Canad y por Mxico, ya que sus fronteras con los Estados Unidosson muy extensas y una parte importante de sus poblaciones reciben gran cantidad de emisiones delosEstados Unidos en esas zonas fronterizas. Adoptar otro sistema habra obligado a esos habitantes atener que disponer de dos decodificadores diferentes. El nico otro pas que adopt el sistemaestadounidensefue Corea del Sur. En algunos pases se hicieron pruebas exhaustivas antes de tomar unadecisin sobre el sistema de televisin digital a adoptar, entre ellos Australia, Nueva Zelanda yBrasil,que decidieron finalmente adoptar el sistema DVB o el sistema japons, similar en algunos aspectosa

ste.Estndard DVBEl estndard ATSC se desarroll inicialmente slo para transmisin terrestre y recepcin conequiposfijos, si bien en estos ltimos aos se viene trabajando en estndares para satlite y recepcinterrestrecon equipos mviles. El estndard DVB, por otra parte se desarroll para transmisin terrestre, por8National Association of Broadcasters.

6satlite y por cable. El estndard DVB contina en desarrollo buscando mejoras en los sistemasexistentes,con es el caso del reciente DVB-S2 y el DVB-T, este ltimo an en desarrollo.

Como ATSC, est basado en compresin MPEG-2 y la codificacin de canal sigue una filosofasimilar,es decir, aleatorizacin, codificacin de bloque, entrelazado interno, codificacin convolucional(trellis) y entrelazado externo, con pequeas diferencias con ATSC. Sin embargo, la diferenciaprincipalradica en el sistema de modulacin empleado: Multiplexado por divisin de frecuencia ortogonal oCOFDM9. No detallaremos aqu este tipo de modulacin que puede encontrarse, tratado con algomsde amplitud en la pgina web del autor (http://personales.unican.es/perezvr) y nos limitaremos aquatratar los aspectos generales, en particular del sistema DVB-T que es el ms amplio.A diferencia de ATSC en que los smbolos de informacin estn constituidos por tres bits y

modulan auna portadora nica, el sistema DVB es de portadoras mltiples multiplexadas en un canal de RF,condos variantes, una de 2048 portadoras, designado como modo 2K y otro de 8192 (8K), en que cadaportadora individual puede ser modulada con diversos esquemas (16QAM, 64QAM, 256QAM,QPSK,8PSK, etc.) y permite la implementacin redes de frecuencia nica (SFN10), lo que no es posible enelestado actual de ATSC. Una red de frecuencia nica es aquella en que todos los transmisores de una


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regin, o de un pas, utilizan la misma frecuencia sin interferirse. Esto permitir unaprovechamientodel espectro muy superior al que se tiene con las redes actuales de frecuencias mltiples (MFM11),quetienen que utilizar portadoras de frecuencias diferentes para evitar interferirse. En teora, la idea delas

redes SFN es relativamente simple, pero plantea problemas de implementacin importantes, uno deellos es que todos los transmisores de la red deben estar perfectamente sincronizados a una mismaseal de referencia. Un receptor sintonizado a la frecuencia de la red puede recibir seales de variostransmisores simultneamente, cada una con un retardo diferente. En condiciones de propagacinmulticamino,como es el caso de la transmisin en la cercana de la superficie terrestre, la intensidad de laseal recibida de cada transmisor puede variar con el tiempo, sin embargo los intervalos de guarda ylaecualizacin utilizada en OFDM12 facilitan la recepcin satisfactoria en esas condiciones.De manera similar a ATSC, la parte del transmisor ms afectada por la transicin del dominioanalgicoal digital es el excitador, en que los cambios principales afectan al procesado de la seal en banda

base y al modulador.Seales de entrada y salida. La seal de entrada al sistema de transmisin DVB-T, al igual que enATSC, es un flujo sncrono de transporte MPEG-2, compuesto por 187 bytes de datos ms un bytesesincronismo. La carga til de datos puede incluir paquetes de audio, vdeo y/o datos. El conector deentrada al modulador es, en el caso DVB-T, es DB25 hembra y la seal de sincronismo de datos(reloj)est separada de las lneas de datos.La seal de salida del modulador es una seal COFDM, multiplexada ortogonalmente enfrecuencia,generada a alguna frecuencia intermedia entre la de banda base y la portadora de RF. Dichafrecuencia

intermedia, nivel de la seal y otras caractersticas del interfaz de FI, por lo general dependen de laeleccin de los diseadores. Desde el punto de vista de las principales funciones que realiza elmodulador,al igual que en ATSC, pueden definirse como la codificacin de canal y la modulacin propiamentedicha. Adicionalmente, se encuentran el mapeo de smbolos, adaptacin de cuadros e insercinde pilotos. Al igual que en ATSC, la aleatorizacin y codificacin de bloque no se aplican al byte desincronismo en el paquete de transporte.En ATSC la codificacin de bloque agrega 20 bytes de redundancia y es capaz de corregir hastadiezerrores de byte por bloque de datos, en DTV se agregan 16 bytes de paridad y es posible corregirhasta9 Coded Orhogonal Frequency Division Multiplex10 Single Frequency Network11 Multiple Frequency Networks12 Utilizamos aqu CODM y OFDM indistintamente.

7ocho de byte por bloque. A continuacin del codificador de bloque se encuentra un intercaladorexternopara dispersar los smbolos y proporcionar mayor proteccin contra errores.Despus de ser intercalados, los smbolos pasan a un codificador convolucional o trellis con unadiferenciaal caso de ATSC. En ATSC se utiliza un picado13 de 2/3, es decir de cada dos smbolos que


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entran al codificador, se tienen tres de salida ya que slo se codifica un smbolo de cada dos. EnDVBTes posible utilizar otras relaciones de picado: 2/3, , 5/6, o 7/8, derivadas del cdigo madre . Elintercalado se realiza a nivel de bit y a nivel de smbolo, el primero solamente sobre la carga til. Elpropsito de intercalar los smbolos es el de mapear los bits sobre las portadoras OFDM activas y sufuncionamiento depende del nmero de portadoras (modos 2K u 8K). No todas las portadoras

transportandatos. Algunas de ellas se utilizan para transmitir informacin de referencia o sealizacin, esdecir, seleccin de parmetros relativos al modo de transmisin. El nmero de portadoras utilizadaspara datos en el modo 2K es de 1705 y de 6187 en el modo 8K. El flujo binario de datos no dependedel modo, sino de la modulacin elegida para mapear los datos en cada portadora. En DVB-T elflujobinario es variable entre 4.98 y 31.67 Mb/s, a diferencia de ATSC en que es fijo, a 19.29 Mb/s. Enlafigura 6 se ilustra el espectro tpico de una seal COFDM.Fig. 6. Espectro de la seal COFDM.La salida del codificador de canal se entrega al modulador COFDM, como se ilustraesquemticamente

en la figura 7, como un flujo binario continuo en serie.Mapeo yconversinserie aparaleloBufferTransformadainversa deFourier(IFFT)Conversorparalelo aserieDel codificadorde canalAl moduladorInsercin del de RFintervalo deguarda

Fig. 7. Modulador COFDM.Los datos en serie se convierten a paralelo y se realiza la funcin de mapeo. Cada smbolocorrespondea un coeficiente de Fourier de modo que la seal puede aqu considerarse en el dominio defrecuencia.El propsito del buffer es principalmente sincronizar el smbolo OFDM mapeado. A continuacinserealiza la transformada inversa de Fourier para generar las portadoras mltiples en cuadratura. Lase-13Puncturing. Tambin podra traducirse como pinchado.

8al de salida del bloque IFFT se convierte nuevamente a serie, ahora en el dominio del tiempo y se

inserta el intervalo de guarda entre smbolos. La seal OFDM en el dominio del tiempo se ilustra enlafigura 8.Fig. 8. Seal OFDM en el dominio del tiempo.La seal transmitida se organiza en cuadros, cada uno con una duracin TF consistente en 68smbolosOFDM, numerados de 0 a 67, cada uno conteniendo datos e informacin de referencia. Adems,cada


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cuadro OFDM contiene celdas piloto y portadoras de sealizacin de parmetros (TPS14). Lassealespiloto pueden utilizarse para sincronizacin de cuadro, frecuencia, tiempo, estimacin de canal eidentificacinde modo de transmisin. Las seales TPS se utilizan para seleccionar los parmetros relacionadoscon la codificacin de canal y modulacin.

En la modulacin de las portadoras individuales suele emplearse principalmente QPSK, 16QAM y64QAM. La seleccin de diferentes niveles QAM, junto con las diversas tasas de cdigo interno eintervalos de guarda permite conseguir mayor robustez a expensas de la tasa binaria. Por ejemplo,unamodulacin QPSK es mucho ms robusta que una 64QAM, sin embargo la tasa binaria esconsiderablementemenor.Estndard ISDB-T15Este estndard fue desarrollado por el Grupo de Expertos en Radiodifusin Digital (DiBEG16) enJapnque incluye radiodifusin de televisin digital, sonido y servicios de datos y se designa comoRadiodifusin

Digital de Servicios Integrados (ISDB17) e incluye estndares para servicios terrestres, porcable y por satlite, de manera similar a DVB. El estndard IDSB-T es, en muchos aspectos, similaralDVB-T, si bien una diferencia importante es el uso de OFDM en bandas segmentadas (BST-OFDM18).En ISDB-T, uno o varios flujos de transporte se remultiplexan para generar un flujo nico detransporte(TS19). Este TS se somete a procesos mltiples de codificacin de canal, de acuerdo con losobjetivosdel servicio y se transmite finalmente como una seal OFDM nica. En ISDB-T tambin es posibleel entrelazado en tiempo,l con el objeto de proporcionar una codificacin de canal ms potentepara recepcin mvil, en que las considerables variaciones de nivel de la seal recibida son

inevitables.Para transmisin de televisin, el espectro consiste de 13 bloques sucesivos OFDM, tambindesignadoscomo segmentos OFDM, en que el ancho de banda de cada segmento es igual a 1/14 del ancho debanda de un canal de televisin. Esta configuracin en segmentos permite el uso del mismo receptortanto para televisin como para recepcin de seales de radiodifusin de audio digital.14 Transmission parameter signaling.15 Transmission System for Digital Terrestrial Television Broadcasting. ARIB Standard STD-B31 Version 1.6. Association of RadioIndustriesand Businesses. Japan, 2005.16 Digital Broadcasting Experts Group17 Integrated Services Digital Broadcasting18 Band Segmented Transmission-OFDM19 Transport Stream

9La codificacin de canal se realiza en trminos de segmentos, de modo que una parte de un canal detelevisin puede utilizarse para servicio fijo el resto para servicios mviles en una forma designadacomo transmisin jerrquica. Cada capa de la jerarqua consiste de uno o ms segmentos y paracadase pueden especificar parmetros tales como el esquema de modulacin de portadoras, tasa decodificacininterna (picado) y longitud del intercalado en tiempo. Se tienen hasta tres capas jerrquicas enque el segmento empleado para recepcin parcial, tambin cuenta como capa jerrquica.


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La codificacin de canal en ISDB-T es ms compleja que en DVB y el orden de la codificacin debloque y la dispersin de energa (aleatorizacin) se intercambian, como se ilustra en la figura 9.Fig. 9. Diagrama de bloques de la codificacin de canal en ISDB-TLa dispersin de energa, ajuste de retardo, intercalado de bits y codificacin trellis se aplican acadasegmento de datos separadamente, lo que permite que el intercalado y la tasa de cdigo del

codificadorinterno (trellis), as como la constelacin de seales pueden seleccionarse independientemente paracada capa jerrquica. El intercalado a nivel de bit difiere para cada capa, dependiendo de lacodificacinde canal y de la modulacin. Para compensar esto se inserta un ajuste de retardo antes delintercalado.La salida de los codificadores trellis de cada capa se aplican al modulador OFDM de forma similaraDVB, lo que implica el cmputo de la IFFT para generar portadoras mltiples en cuadratura.Dependiendodel modo de transmisin, el nmero de portadoras vara de 1405 a 5617, de las que el nmerode portadoras activas vara de 1249 a 4993. El ancho de banda ocupado por la informacin es

aproximadamentede 5.6, 6.5 y 7.4 Mhz para los canales de RF de 6, 7 y 8 MHz respectivamente.Adems de las tres constelaciones usuales en DVB-T, en ISDB tambin se utiliza DPSK(modulacindiferencial en cuadratura de fase.Una vez llevada a cabo la modulacin, la seal de salida ISDB-T est generada y el resto delsistematransmisor, al igual que en los otros sistemas tiene por finalidad la conversin de la salida de FI delmodulador a la frecuencia del canal de RF y la amplificacin subsiguiente para alcanzar el nivel depotencia requerido para transmisin.Bibliografa1. Collins, G.W.Fundamentals of Digital Television Transmission. John Wiley & Sons, Inc.

2001.2. Whitaker, J.DTV Handbook: The Revolution in Digital Video. 3rd Ed. McGraw-Hill. 2001.3. Hanzo, L. Cherriman, P.J. and Streit, J. Wireless Video Communications, Second to ThirdGeneration and Beyond. IEEE Press. New York, 2001.4. Transmission System for Digital Terrestrial Television Broadcasting. ARIB Standard STDB31Version 1.6. Association of Radio Industries and Businesses. Japan, 2005.

http://personales.unican.es/perezvr/pdf/Estandares%20de

%20transmision%20digital.pdf


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______________________ ___________________Sr. Christian OBERLI DICTUCCoordinador de ProyectoNota: La informacin contenida en el presente informe no podr ser reproducida totalo parcialmente, para fines publicitarios, sin la autorizacin previa y por escrito de Dictuc S.A.

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Contenido1. RESUMEN EJECUTIVO........................................................................................................................... 52. INTRODUCCIN....................................................................................................................................... 73. EL ESTNDAR DE TELEVISIN DIGITAL ATSC.............................................................................. 83.1. ANTECEDENTES GENERALES................................................................................................................ 83.2. EL SISTEMA ATSC .............................................................................................................................. 83.3. CARACTERSTICAS DE LA FUENTE ..................................................................................................... 103.3.1. Caractersticas del Video .......................................................................................................... 103.3.2. Caractersticas del Sistema de Audio........................................................................................ 123.3.3. Subsistema de Mltiplex de Transporte .................................................................................... 133.4. CARACTERSTICAS DEL SISTEMA DE CODIFICACIN Y MODULACIN................................................ 133.4.1. Codificacin de Canal............................................................................................................... 133.4.2. Modulacin 8-VSB .................................................................................................................... 15

3.4.3. Tasa de Datos........................................................................................................................... 163.4.4. Caractersticas Espectrales....................................................................................................... 163.5. OPERACIN CON FRECUENCIA NICANACIONAL ............................................................................. 174. EL ESTNDAR DIGITAL VIDEO BROADCASTING (DVB)............................................................ 204.1. ANTECEDENTES GENERALES ............................................................................................................. 204.2. EL SISTEMA DVB-T .......................................................................................................................... 214.3. CARACTERSTICAS DE LA FUENTE ..................................................................................................... 234.3.1. Caractersticas del Video .......................................................................................................... 234.3.2. Caractersticas del Audio.......................................................................................................... 234.4. CARACTERSTICAS DEL SISTEMA DE CODIFICACIN Y MODULACIN................................................ 244.4.1. Descripcin de la Codificacin de Canal ................................................................................. 244.4.2. Modulacin OFDM................................................................................................................... 264.4.3. Tasas de Datos .......................................................................................................................... 294.4.4. Caractersticas Espectrales....................................................................................................... 30

4.4.5. DVB para Terminales Porttiles (DVB-H) ............................................................................... 304.5. OPERACIN CON FRECUENCIA NICANACIONAL ............................................................................. 325. EL ESTNDAR INTEGRATED SERVICES DIGITAL BROADCASTING (ISDB)......................... 345.1. ANTECEDENTES GENERALES ............................................................................................................. 345.2. EL SISTEMA ISDB-T.......................................................................................................................... 355.3. CARACTERSTICAS DE LA FUENTE ..................................................................................................... 374 de 785.3.1. Caractersticas del Video .......................................................................................................... 375.3.2. Caractersticas del Audio.......................................................................................................... 375.4. CARACTERSTICAS DEL SISTEMA DE CODIFICACIN Y MODULACIN................................................ 385.4.1. Codificacin de Canal............................................................................................................... 385.4.2. Modulacin OFDM................................................................................................................... 405.4.3. Tasas de Datos .......................................................................................................................... 425.4.4. Caractersticas Espectrales....................................................................................................... 42

5.4.5. Transmisin a Terminales Porttiles ........................................................................................ 435.5. OPERACIN CON FRECUENCIA NICANACIONAL ............................................................................. 446. ANLISIS COMPARATIVO DE LOS ESTNDARES........................................................................ 456.1. FUENTES DE DATOS.......................................................................................................................... 456.1.1. Sistema de transporte y mltiplex ............................................................................................. 456.1.2. Audio ........................................................................................................................................ 466.1.3. Televisin de alta definicin (HDTV) ....................................................................................... 466.2. TASAS DE DATOS Y COBERTURA ....................................................................................................... 476.2.1. Tasas de Datos .......................................................................................................................... 486.2.2. Ruido de Impulso....................................................................................................................... 52


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6.2.3. Cobertura de Zonas Oscuras .................................................................................................... 526.3. MOVILIDAD Y MULTITRAYECTORIA .................................................................................................. 536.3.1. Robustez ante Propagacin de Multitrayectoria....................................................................... 536.3.2. Recepcin bajo Condiciones de Movilidad ............................................................................... 566.4. ANCHO DE BANDA Y EFICIENCIA ESPECTRAL.................................................................................... 586.4.1. Utilizacin del Espectro y Eficiencia Espectral........................................................................ 586.4.2. Factibilidad de Operar con Bandas de 8 MHz en Chile ........................................................... 59

6.5. COEXISTENCIA CON TRANSMISIONES ANALGICAS .......................................................................... 616.6. COSTO Y DISPONIBILIDAD DE EQUIPOS.............................................................................................. 626.6.1. Comparacin Cualitativa de Costos de Equipos para TVD...................................................... 626.6.2. Breve Inspeccin de la Oferta Actual de STB ........................................................................... 636.7. EXTENSIONES Y PROYECCIN FUTURA.............................................................................................. 646.7.1. Factibilidad de las Redes de Frecuencia nica........................................................................ 646.7.2. Cambio de Norma MPEG-2 a MPEG-4.................................................................................... 666.7.3. Servicios Interactivos y Acceso Condicional ............................................................................ 686.8. RESUMEN.......................................................................................................................................... 697. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIN ............................................................................................ 718. REFERENCIAS ........................................................................................................................................ 735 de 78

1. Resumen EjecutivoEl presente documento presenta un anlisis tcnico comparativo de los tres estndares detelevisin digital existentes a principios de Septiembre de 20061, a saber, ATSC, DBVT/DBV-H e ISDB-T. En primer lugar se entrega una descripcin tcnica de los tresestndares, resaltando aspectos especficos de cada uno de ellos, as como los elementosque influyen en la decisin de cul estndar adoptar en Chile. Posteriormente, se realiza unanlisis comparativo detallado de los aspectos relevantes de los tres estndares, llegndosea las conclusiones que se resumen como sigue:1. Los tres estndares no presentan diferencias importantes en cuanto a resoluciones devideo posibles, pudiendo todos operar en definicin estndar y alta definicin; tampocopresentan diferencias relevantes en trminos de la calidad de las seales de audioposibles;

2. A diferencia de ATSC, ISDB-T y DVB-T tienen gran flexibilidad para configurar lastransmisiones en funcin de tasas de datos deseadas y cobertura requerida.Adicionalmente, ISDB-T y DVB-T permiten organizar las transmisiones en flujosjerrquicos. Esta flexibilidad permite que cada operador configure, en cada momento,sus transmisiones de acuerdo a su propio plan de negocios;3. Pruebas de terreno realizadas en diversos pases del mundo no son concluyentes encuanto a que ATSC logra mejor cobertura que DVB-T. A tasas de datos comparables, lacobertura de ISDB-T es levemente menor;4. DVB-T tiene la mejor inmunidad a propagacin de multitrayectoria, el cual es unaspecto es crtico en un entorno geogrfico como el chileno. Lograr dicha inmunidadcon ATSC requiere complejos diseos en los receptores, lo cual es regulado por fuerzasde mercados de contextos diferentes al chileno;5. La definicin del estndar DVB-H ha resuelto las limitaciones originales del estndareuropeo para transmisin a terminales porttiles, logrando desempeos equivalentes aISDB-T. En cambio, ATSC no tiene la capacidad de recepcin en terminales mviles niporttiles;6. Los tres estndares, operando en bandas de 6 MHz, presentan eficiencias espectralessimilares. No obstante, la eficiencia espectral de DVB-T en bandas de 8 MHz escomparativamente mayor;1 Recientemente, China adopt un estndar propio, el que es una combinacin de DVB-T y


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ATSC.6 de 787. DVB-T operando en bandas de 8 MHz permite tasas de datos que pueden entregartransmisiones HDTV y SDTV simultneas, facilitando de esta forma la introduccin deHDTV;8. El tamao del mercado mundial de equipos DVB-T es superior al de ATSC, y muysuperior al de ISDB-T, garantizando gran variedad de dispositivos a costoscompetitivos;9. ISDB-T, adems de poseer un mercado mundial pequeo, requiere de dispositivos (settop-boxes y televisores) comparativamente ms complejos, y por lo tanto ms costosos,que DVB-T;Sobre la base de estas conclusiones, se recomienda que Chile adopte el estndar DVB-Tpara la transmisin de televisin digital terrestre abierta, analizando la posibilidad deutilizar bandas de 8 MHz.7 de 78

2. IntroduccinLa transmisin de televisin digital terrestre permite mejorar sustantivamente la experienciatelevisiva en comparacin a la televisin analgica usada en la actualidad en Chile. Ello esposible gracias al mejor aprovechamiento del espectro radioelctrico que es posible con laTV Digital, lo que permite transmisiones con resoluciones de vdeo de alta definicin yaudio de alta fidelidad, o bien, alternativamente, empaquetar mltiples programas con videode definicin estndar sin alterar la asignacin de canales y espectro existentes en laactualidad. La seal digital adems puede ofrecer servicios que involucran cierto grado deinteractividad con el tele-espectador. Algunos sistemas de TV Digital tambin permiten larecepcin de TV en condiciones mviles. Finalmente, con TV Digital ser posible utilizarlos canales adyacentes, con lo cual se amplia la oferta de espectro para la entrada de nuevosoperadores.El principal costo de la introduccin de la TV Digital Terrestre radica en que los receptores

analgicos presentes en la gran mayora de los hogares chilenos son incompatibles con estanueva tecnologa. Ello obligar a los usuarios ya sea a adquirir televisores digitales, o biencomplementar sus actuales televisores con dispositivos decodificadores de TV Digital (settop-boxes). Asimismo, los actuales operadores de televisin analgica de libre recepcindebern revisar sus planes de negocio y realizar inversiones en equipamiento para obtenerel mximo provecho de esta tecnologa.Considerando que los aspectos tcnicos y de costo de equipamiento son relevantes en laadopcin del estndar de televisin digital, y que corresponde a la Subsecretara deTelecomunicaciones estudiar y proponer las polticas regulatorias correspondientes, es quese ha encargado el presente estudio. El objetivo del estudio es sealar las diferenciastcnicas y de costo, desde el punto de vista tcnico-terico, asociados a cada estndar deTV Digital, y la adecuacin de cada estndar a nuestro pas, considerando su geografa ypeculiaridades.8 de 78

3. El Estndar de Televisin Digital ATSC3.1. Antecedentes generalesEn 1987, laFederal Communications Comisin de los Estados Unidos de Norteamrica(FCC), estableci elAdvisory Committee on Advanced Televisin Service (ACATS). Estecomit trabaj en estrecha relacin con elAdvanced Televisin Systems Comittee (ATSC),


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organizacin privada creada en 1982 para coordinar el desarrollo y definir el estndar detelevisin digital que adoptara Estados Unidos. El estndar fue desarrollado por unconsorcio de empresas que lleva el nombre de Grand Alliance, y fue adoptado por ATSC el16 de Septiembre de 1995 bajo la sigla A/53. El nuevo estndar fue ratificado por elACATS el 28 de noviembre de 1995 [53]. Hasta el momento existen 1584 estaciones detelevisin digital ATSC operando en los Estados UnidosEl estndar ATSC describe un sistema para transmisin de video, audio y datos quetransporta datos a una tasa neta de 19,4 Mbps a travs de un canal convencional de 6 MHzde ancho de banda.Una transmisin ATSC puede portar ya sea una seal nica de televisin de alta definicin(HDTV), o varios programas diferentes con definicin normal (SDTV). Asimismo, esposible incluir datos adicionales en la transmisin, como canales adicionales de audio,servicios especiales para personas con discapacidades visuales o auditivas, o canales decomentarios [15].Recientemente se ha definido el formato para transmisiones mediante redes de frecuencianica [29], aunque dicho formato no considera una optimizacin del funcionamiento deestas redes. ATSC tambin contempla la provisin de servicios interactivos y control de

acceso para contenidos pagados.3.2. El Sistema ATSCEl diagrama de bloques del sistema se muestra en la Figura 1, en la que se aprecia que elsistema ATSC consiste de tres subsistemas [5]:9 de 78 Codificacin y compresin de fuentes (video, audio, datos). Mltiplex y transporte de los servicios. Transmisin de radiofrecuencia (RF).Codificacin yCompresinde VideoCodificacin yCompresin

de AudioSubsistema de AudioSubsistema de VideoMultiplex y Transporte deServicioMultiplex de TransporteServicioCodificacin deCanalModulacin8VSBVideoAudio

Datos de ControlDatos adicionalesTransmisin RF

Figura 1. Sistema ATSC [5].

El subsistema de Codificacin y Compresin de Fuentes comprime los flujos de audio yvideo con el propsito de minimizar la cantidad de bits necesarios para representar lainformacin correspondiente. Para la compresin y codificacin de los flujos de video elsistema ATSC utiliza la sintaxis MPEG-2 [42-44], con las especializaciones descritas en losdocumentos A53 y A52, mientras que para la compresin de audio digital se utiliza lanorma de compresin digital de audio AC-3 [42-44].El subsistema Mltiplex y Transporte de Servicios divide el flujo continuo de informacinenpaquetes de datos, inserta marcas de identificacin nicas a cada paquete, y multiplexalos flujos de paquetes de video, audio y datos anexos para componer un nicoflujo de


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transporte. Los datos anexos incluyen datos para el control de la transmisin, control deacceso, e informacin sobre la configuracin de los servicios de audio y video, tales comosubtitulado. El sistema de transporte de ATSC utiliza el sistema de mltiplex y transportedefinido por el estndar MPEG-2, el cual es compatible con el formato de transporte deotros medios digitales, tales como la radiodifusin terrestre de audio digital, sistemas detelevisin digital por cable y satelital, medios de almacenamiento como discos de videodigital y DVD, e interfaces computacionales.10 de 78Finalmente, el subsistema Transmisin de RFagrega codificacin de canal y realiza lamodulacin del flujo de transporte para su posterior transmisin inalmbrica. El propsitode la codificacin de canal es agregar informacin redundante al flujo de datos. Dichainformacin es luego utilizada en el receptor para detectar y corregir errores causados por elcanal inalmbrico e interferencias. El sistema de modulacin usa la modalidad 8 VSB paratransmisiones terrestres. La norma tambin considera un modo de alta capacidad de datos,16 VSB, orientado a televisin por cable.

3.3. Caractersticas de la Fuente3.3.1. Caractersticas del VideoExisten tres tipos bsicos de resolucin de pantalla que pueden utilizarse con el estndarATSC. El nivel ms sencillo incluye los formatos bsicos y extendidos de las normas deTV analgicas NTSC y PAL2, con 480 y 576 lneas visibles, respectivamente (Figura 2), yhasta 720 pixeles por lnea. Luego, el nivel medio incluye imgenes de resolucin mediacon 720 lneas de resolucin y 960 pixeles por lnea (razn de aspecto 4:3 tradicional) y1280 pixeles por lnea (razn de aspecto 16:9 en pantalla extendida). El nivel de mayorresolucin tiene 1080 lneas, y 1440 y 1920 pixeles por lnea para razones de aspecto 4:3 y16:9, respectivamente. La Figura 2 muestra las relaciones de tamao comparativas3.2 En NTSC, existen 525 lneas horizontales pero slo 480 son visibles. En PAL, existen 625lneas horizontales pero slo 576 son visibles.3 El modo con 1080 lneas se codifica en campos de 19201088 pixeles, pero las ltimas 8

lneas se descartan antes del despliegue, debido a una restriccin del formato de videoMPEG-2, el cual requiere que el nmero de pixeles sea divisible por 16.11 de 78Figura 2. Comparacin entre resoluciones de video especificadas4por ATSC [52].Las imgenes correspondientes a una pantalla completa pueden formarse mediante barridoentrelazado o progresivo. Los formatos posibles segn tipo de barrido estn resumidos en laTabla I, donde P indica barrido progresivo e I indica barrido entrelazado5 [4].Tabla I. Resoluciones de pantalla especificadas por ATSC para el Servicio Principal6.Lneas Verticales Pixeles por Lnea Razn de Aspecto Frecuencia de Tramas1080 1920,1440 16:9, 4:3 60I, 30P, 24P4 ATSC tiene 18 formatos de video diferentes. Es mandatorio que todos los televisores seancapaces de recibiry decodificarlos 18 formatos. No obstante, la mayora de los televisores

son capaces de desplegarslo 1 o 2 de estos formatos, y convierten todos los dems a estosltimos.5 Una trama es un campo de imagen constituido por un cierto nmero de lneas de barrido.En los sistemas de barrido entrelazado (I), se necesitan dos tramas (una con las lneas pares,la otra con las impares) para definir un cuadro o imagen completa. En los sistemas debarrido progresivo (P), la trama contiene toda la informacin de un cuadro. La televisinanalgica utiliza barrido entrelazado.6 El Servicio Principal es el modo de funcionamiento normal del estndar. Existe tambin


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un Servicio Extendido, que permite reservar parte del ancho de banda para la transmisinde informacin que permite enfrentar de mejor manera problemas de transmisin del canal.12 de 78720 1280, 960 16:9, 4:3 60P, 30P, 24P576 720 16:9, 4:3 25I, 25P (no en USA)480 720 16:9, 4:3 60P, 60I, 30P, 24P

480 640 4:3 60P, 60I, 30P, 24PEs importante destacar que el estndar ATSC fue diseado desde el principio con lasopciones necesarias para ser implementado tanto dentro de los Estados Unidos como fuerade ellos (incluyendo pases que migran desde formatos distintos a NTSC, como PAL, porejemplo). Por ello, ATSC es capaz de trabajar correctamente en situaciones en que lafrecuencia de barrido sea tanto 25 cuadros por segundo (PAL) como 30 cuadros porsegundo (NTSC).3.3.2. Caractersticas del Sistema de AudioLa compresin y codificacin de audio en ATSC se basa en el estndar de compresindigital de audio AC-3, descrito en el documento ATSC A/52B [4]. AC-3 es el estndar decompresin de audio propietario de los laboratorios Dolby, que actualmente estoslaboratorios utilizan para su sistema Surround Sound, compatible con muchas aplicacionesde audio/video (DVD, DTS, DTX, etc.).El sistema de audio est diseado para transportar hasta seis seales de audio de altacalidad para su utilizacin en sistemas de tipoHome Theater(tambin denominadas seales5.1). Los seis canales de audio son: Izquierdo (L), Central (C), Derecho (R), SurroundIzquierdo (LS), Surround Derecho (RS) y nfasis de Baja Frecuencia (LFE). El audio decada canal est limitado a un ancho de banda de 20 kHz, con excepcin del canal LFE, elque est limitado a 120 Hz. Tambin es posible enviar otras combinaciones de seales deaudio, siempre que no se exceda la tasa mxima total de 448 kbps.La compresin AC-3 de una o varias fuentes de audio digital oflujos elementales (desde 2en un programa con sonido estreo hasta 6 en un programa con sonido 5.1), representa unservicio de audio. Mltiples servicios pueden ser multiplexados en un flujo de transporte

MPEG-2, siendo clasificados en principal (audio completo asociado a una seal de video,incluyendo dilogo, msica, efectos especiales, etc.) y asociados (servicios especiales comopara gente con discapacidades visuales o auditivas, seales de emergencia, etc.). El servicioprincipal de audio, o un servicio asociado completo, debe ser codificado a una tasa de datos13 de 78no superior a 448 kbps, y la tasa final de una combinacin de un servicio principal y unoasociado no debe exceder lo 576 kbps (Tabla 6.2 en [5]).3.3.3. Subsistema de Mltiplex de TransporteEl subsistema de transporte (Figura 1) usa como entradas los flujos de video, audio y datos,codificados y comprimidos de acuerdo al estndar MPEG-2 (ISO/IEC 13818-1) [42-44] ylos paquetiza y multiplexa de acuerdo al sistema definido en el mismo estndar MPEG-2,con las restricciones y extensiones sealadas en el Anexo C del estndar A/53 [3].El subsistema de transporte divide los flujos elementales de video, audio y datos enunidades ms pequeas y las multiplexa en estos paquetes de transporte de 188 bytes, cuyoprimer byte es insertado para sincronismo. El receptor, es responsable de recuperar esosflujos elementales para entregrselos a los decodificadores correspondientes, junto con lasealizacin de errores. El subsistema de transporte tambin incorpora la funcin quepermite la sincronizacin del receptor.

3.4. Caractersticas del Sistema de Codificacin y


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ModulacinEl sistema de codificacin de canal y modulacin de ATSC (bloque Transmisin de RFen la Figura 1) constituye la caracterstica ms propia de ste estndar. Los dos bloquesfundamentales son la Codificacin de Canal y la Modulacin 8-VSB, descritos acontinuacin.

3.4.1. Codificacin de CanalLa Figura 3 muestra el diagrama del proceso de codificacin y modulacin. El sistema esalimentado con el flujo de transporte paquetizado segn se ha descrito anteriormente. Losdatos son primero aleatorizados (dispersin de energa) y luego procesados para brindarcapacidad de correccin de errores mediante un cdigo de bloques Reed-Solomon (RS),seguido por un entrelazador y un codificador Trellis (TCM).14 de 78Figura 3. Diagrama funcional del sistema de codificacin de canal y modulacin de ATSC.Las caractersticas de cada bloque se describen a continuacin:Aleatorizador: La aleatorizacin uniformiza la distribucin de energa de la seal MPEG-2en el espectro y contribuye a que el espectro de la transmisin tenga las propiedadesadecuadas (se comporta como una seal de ruido blanco). La aleatorizacin de los bitsque componen un flujo de transporte se logra mediante multiplicacin por unasecuencia binaria seudo aleatoria de orden 16 (PRBS-16).Codificador Reed Solomon: Los bits aleatorizados son procesados para brindar unacapacidad de correccin de errores mediante un cdigo de bloques Reed-Solomon (RS)(especficamente el cdigo RS (207, 187, t = 10)). Este cdigo es capaz de corregirhasta 10 bytes con errores entre cada grupo de 207.Entrelazador: El objetivo de este dispositivo es dar proteccin a la seal cuando hayerrores de rfaga7 El entrelazador de bytes empleado es convolucional de longitud 52 yslo se entrelazan los bytes de datos (incluyendo los bytes de redundancia insertadospor RS).Codificador Trellis: El objetivo de este codificador es brindar una segunda capa de

proteccin de errores. Se usa un codificador Trellis (TCM) de tasa 2/3, el que insertaun bit de redundancia por cada 2 bits de datos. Cada grupo de 3 bits resultantes definen7 Un error de rfaga afecta a una serie de bits consecutivos, mientras que los erroresaleatorios afectan a bits individuales en posiciones de la secuencia del mensaje.15 de 78uno de 8 smbolos de la modulacin de amplitud de pulso (8-PAM) utilizadaposteriormente en el modulador.Multiplexor de Sincronismo: Se insertan smbolos piloto necesarios en el receptor pararecuperar y mantener el sincronismo de los datos.Los bloques restantes estn descritos en la siguiente seccin.3.4.2. Modulacin 8-VSB

La modulacin utilizada en ATSC es esencialmente una Modulacin de Amplitud dePulsos de 8 niveles (8-PAM) en banda base, trasladada a radiofrecuencia mediante unmodulador analgico de Banda Lateral Doble Portadora Suprimida, seguido por un filtroque elimina la banda lateral inferior y un circuito que inserta una portadora. Este mtodo demodulacin es conocido como Vestigial Sideband Modulation (VSB) y es, de hecho,similar a la tcnica de modulacin que ha sido utilizada para transmisin de televisinanalgica desde sus comienzos. VSB es en gran medida una modulacin de Banda LateralUnica (BLU), pero difiere de sta por la forma en que es generada. En BLU una de lasBandas Laterales es cancelada completamente mediante circuitos o filtros muy escarpados,


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mientras que en VSB la Banda Lateral Inferior (BLI) esfiltrada mediante filtros de fcilrealizacin. Debido a que todo filtro realizable tiene una transicin no instantnea entre laBanda Lateral Superior (BLS) y la Banda Lateral Inferior (BLI), la seal filtradainevitablemente contiene vestigios de la BLI de ah el nombre VSB.La insercin de una portadora simplifica las tareas de sincronizacin y demodulacin en ellado receptor. En la prctica, la portadora es insertada en banda base agregando un valor decontinua a la modulacin 8-PAM, previo al traslado a radiofrecuencia realizado con elmodulador de Banda Lateral Doble Portadora Suprimida tradicional.El proceso de modulacin se describe a continuacin y completa la descripcin de la Figura3.Insercin de Piloto: El tono piloto (portadora) se inserta en banda base agregando a lamodulacin 8-PAM un offset que causa que su valor medio no sea cero. La potenciadel piloto es pequea y est 11,3 dB por debajo de la potencia promedio de la seal.16 de 78Filtro de Pre-ecualizacin: Es opcional y dependiente de la implementacin especfica decada receptor. Para ello se requiere de una funcin de ecualizacin en el receptor. Paratal fin, cada segmento de sincronismo de campo de datos transmitido contiene una

secuencia de entrenamiento, la cual puede ser utilizada por el ecualizador del receptor.Modulacin 8-VSB: La seal 8-PAM con offset es primero trasladada a una frecuenciaintermedia mediante modulacin de Banda Lateral Doble Portadora Suprimida y luegofiltrada con un filtro de Nyquist8. El filtro especificado tiene factor de roll-off11,5%,lo cual divide la banda de 6 MHz en una porcin activa de 5,38 MHz y dos bandas deguarda de 310 kHz (una en cada extremo de la banda).3.4.3. Tasa de DatosEl filtro de Nyquist con factor de roll-off11,52%, implica que la tasa de baudios de ATSCes 2*5,38 = 10,76 Mbaudios/s. Puesto que la modulacin utilizada es 8-PAM, la tasa de bitsobservada en el canal es 3*10,76 = 32,29 Mbps. Considerando la prdida de tasa causadapor los codificadores RS y TCM (factores 188/208 y 2/3 respectivamente) y los campos desincronismo (312/313), se obtiene la tasa de datos neta de ATSC correspondiente a 19,39Mbps.3.4.4. Caractersticas EspectralesEl filtro de Nyquist usado para eliminar la banda lateral inferior en la modulacin VSBdefine a la vez implcitamente la mscara espectral de ATSC, la que en teora no contieneradiacin fuera de banda. La Figura 4 presenta un esquema de las caractersticas espectralesde la modulacin. Destacan la portadora y las bandas de transicin del filtro de Nyquist.8 Tambin conocido como filtro de coseno elevado. Su funcin es el control de lainterferencia intersimblica (ISI) lo que permite, de una forma realizable, utilizar el totaldel ancho de banda de 5,38 MHz para el transporte de datos. El filtrado Nyquist esrealizado por el conjunto formado por el transmisor y el receptor.17 de 78

Figura 4. Espectro de la seal 8-VSB en ATSC.3.5. Operacin con Frecuencia nica NacionalPara cubrir un rea geogrfica, un operador de televisin digital terrestre puede utilizar unsolo transmisor de alta potencia y gran alcance, o mltiples transmisores de potenciasmenores. El concepto de los transmisores mltiples es similar al de las celdas en la telefonamvil, pero en este ltimo caso, los transmisores pueden ya sea ser configurados paratransmitir a frecuencias distintas (red celular de frecuencia mltiple), o bien a la mismafrecuencia (red celular con factor de reutilizacin uno).


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En redes de frecuencia nica para distribucin de TV Digital, puede haber sectores entretransmisores adyacentes, en los cuales las transmisiones de stos se traslapan. En estossectores, los receptores perciben las mltiples transmisiones como una propagacin demultitrayectoria, puesto que las transmisiones portan el mismo contenido pero estndesfasadas en el tiempo y tienen magnitudes relativas que dependen de la ubicacin delreceptor respecto de los transmisores. El receptor debe procesar estas mltiplestransmisiones para obtener una sola seal que permita demodular el flujo de transporte conla menor cantidad de errores. En este sentido, si un estndar tiene mejor robustez frente apropagacin de multitrayectoria, la tendr tambin en trminos de la operacin en red confrecuencia nica.El principal desafo que enfrenta la operacin de un sistema de TV digital mediante Redesde Frecuencia nica (RFU) es lograr y mantener el mejor sincronismo posible entre lasestaciones transmisoras, de modo que las seales provenientes de dos o ms estacionespuedan ser interpretadas, en la prctica, como ecos de una sola transmisin.18 de 78En redes ATSC, el sincronismo entre estaciones debe ser logrado en tres aspectos: Frecuencias idnticas de las portadoras de radiofrecuencia, con una precisin de

Hz. Sincronismo entre los flujos de transporte, que deben ser idnticos. Idnticos procesos de codificacin del flujo de transporte (codificacin, entrelazado,aleatorizacin, etc.) entre transmisores de la red.Diferencias entre las frecuencias de portadora son percibidas por un receptor como sealesde eco con efecto Doppler, como si fueran transmisiones mviles. Diferencias en los flujosde transporte o en los procesos de codificacin hacen que las transmisiones de celdasadyacentes tengan un efecto equivalente al de la Interferencia de Co-Canal (ICC) en lacelda deseada. La consecuencia es una prdida de eficiencia espectral (menor tasa dedatos), o la degradacin de la calidad de la imagen y audio recibidos, pudiendo llegar almites de calidad inaceptable.La operacin en una red de frecuencia nica de un sistema ATSC est especificada en elestndar A/110, de Julio de 2005 [29] y el documento de prcticas recomendadas A/111 deSeptiembre de 2004 [35], que introdujeron modificaciones al estndar ATSC paraposibilitar la operacin de ATSC en RFU. Previo a la publicacin de estos documentos, laoperacin en frecuencia nica no estaba contemplada en el estndar ATSC y ATSC notena la capacidad de operar en este modo. En el ao 2004, el estndar fue modificado y losnuevos equipos tienen la capacidad de operar en redes RFU, pero hasta la fecha laexperiencias prcticas de operacin RFU son escasas.De acuerdo a los documentos mencionados del estndar ATSC, tres modos de operacinson posibles para redes con mltiples transmisores (ya sea conformando redes de frecuencianica o de frecuencias mltiples):a)Repetidores digitales en la misma frecuencia (DOCR). Corresponden a equipos que

reciben la misma seal que los receptores domsticos, y la retransmiten en la mismafrecuencia con o sin procesamiento, dependiendo del tipo de repetidor. Eldocumento de prcticas recomendadas [29] considera el uso de estos dispositivos,principalmente para ampliar la zona de cobertura, iluminar zonas oscuras y cubrirreas pequeas. Se trata de un sistema de bajo costo, pero que no permite laoperacin en RFU.19 de 78b) Transmisores distribuidos. Los transmisores distribuidos reciben la seal a travs deuna red de bajo retardo (fibra ptica o bien cable) y la retransmiten al aire, todos en


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la misma frecuencia. En el caso de redes de frecuencia nica, estos transmisoresoperan de manera sincronizada, de modo tal que emiten seales idnticassimultneamente. Ello conlleva la necesidad de sincronizar los transmisores(empleando receptores GPS localizados en cada sitio), incluyendo el uso de retardospara ajustar el tiempo de la transmisin. La informacin de sincronizacin temporalse incluye en el flujo de transporte, lo que reduce en forma poco significativa la tasade datos de 19,39 Mbps y degrada el comportamiento de la transmisin frente alruido blanco Gaussiano en algunos decibeles [29].c) Traductores distribuidos. Estos equipos operan en forma similar a los repetidores,pero retransmitiendo en una frecuencia distinta. Permiten la formacin de redesmultifrecuencia, y requieren al menos de dos frecuencias disponibles.Para sincronizar los flujos de datos y todos los procesos incluidos en la codificacin, elestndar ATSC considera la insercin en el flujo de transporte de unapalabra de cadenciacada cierto tiempo, as como la insercin depaquetes de transmisin distribuida, estosltimos a una tasa de no ms de un paquete cada 312 paquetes del flujo de transporte. Estainformacin, en conjunto con las referencias de tiempo locales (provenientes, por ejemplo,de GPS) es utilizada por cada uno de los transmisores de la red para temporizar sus

transmisiones adecuadamente.En el lado de la recepcin, para operar en redes de frecuencia nica con estndar ATSC, losreceptores requieren de ecualizadores capaces de procesar las seales provenientes dedistintos transmisores en las zonas de traslapo de transmisiones (que aparentan ser ecos), yde combinar estas mltiples seales en una sola. Actualmente, si bien ha habido avances enesta materia, los ecualizadores todava muestran debilidades en casos de mltiplestrayectorias con niveles de potencia cercanos entre s. Este tema est tratado ms en extensoen el acpite referente a la robustez frente a las multitrayectorias.20 de 78

4. El Estndar Digital Video Broadcasting (DVB)4.1. Antecedentes GeneralesEl estndar de televisin digital europeo,Digital Video Broadcasting(DVB), fueestablecido por elEuropean Telecommunications Standards Institute (ETSI, www.etsi.org)durante los aos 1990 y consiste de un conjunto de aproximadamente 30 especificaciones ydocumentos tcnicos que cubren la vasta gama de tpicos relacionados con la distribucindigital de video.DVB fue diseado para transmitir informacin de audio y video codificada de acuerdo auna versin especializada del estndar de codificacin de audio y video MPEG-2 [42-44].DVB contiene especificaciones para distribucin de video digital por diversos medios,incluyendo satlite (DVB-S), cable (DVB-C), terrestre (DVB-T) y microondas (DVB-MS yDVB-MC9). Recientemente tambin fue incorporada la especificacin para distribucinterrestre de contenido a terminales porttiles (DVB-H). Adems, las especificaciones DVB

establecen normas sobre aspectos como: Provisin de servicios interactivos mediante canales de retorno sobre varios medios(DECT, GSM, PSTN/ISDN, satelital, etc.) y protocolos (IP, NPI). Acceso condicional a contenidos pagados y proteccin de copia. Formato e interfaz para transferir seales DVB hacia las localidades de distribucinmediante de redes de datos tradicionales. Transmisin de seales DVB-T mediante red de frecuencia nica. Utilizacin de DVB para distribucin de datos genricos, no limitado a audio y


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video, y posibilitando formatos como MPEG-4.9 DVB-MS especifica el sistema de distribucin de DVB por microondas para frecuenciassuperiores a 10 GHz. Puesto que est fuertemente basado en el estndar para distribucinsatelital (DVB-S), ha recibido el acrnimo DVB-MS. Similarmente, DVB-MC es laespecificacin para distribucin de DVB por microondas en frecuencias inferiores a 10GHz, y est basado en la norma de distribucin por cable, DVB-C.21 de 78El nfasis de esta seccin son las especificaciones DVB relacionadas con las normas DVBTy DVB-H.

4.2. El Sistema DVB-TLa norma DVB-T especifica las propiedades de la capa fsica para la transmisin terrestrede video y audio digital, y est descrita en el estndar [1]. El sistema se conforma muysimilarmente al ATSC, como se describe a continuacin (ver Figura 5).Multiplex y Transporte deServicioTransporteMultiplex deServicioCodificacin deCanalModulacinOFDMTransmisin RF:Especificacin DVBMultiplex deServicioAudio y VideoMPEG-2Audio y VideoMPEG-2Audio y VideoMPEG-2Audio y VideoMPEG-2Flujo de

Transporte deAlta PrioridadFlujo deTransporte deBaja Prioridad

Figura 5. Diagrama general del sistema DVB-T.En primer lugar, las seales de video y audio son comprimidas y codificadas segn lanorma MPEG-2 [42-44], con una sintaxis especializada por ETSI para DVB [48] [74].Dicha especializacin asegura que el sistema DVB sea compatible con medios dealmacenamiento de contenido existentes y futuros, como DVD, DVC, D-VHS, etc. Ellorequiere que los flujos de datos de DVB satisfagan ciertas condiciones, por ejemplo, tasasde datos mximas para seales de audio y video.Varios programas (video audio y datos) codificados y comprimidos con MPEG-2 pueden

sermultiplexados en un nicoflujo de transporte MPEG-2, permitiendo as compartir el22 de 78canal para distribuir programacin mltiple simultneamente. Debe notarse que esteproceso es prcticamente equivalente al que se realiza en los subsistemas de Codificaciny compresin de fuentes y Mltiplex y transporte de los servicios del estndar ATSC,excepto por el estndar utilizado para la codificacin de fuente de audio. En la normaATSC, la codificacin de audio sigue la sintaxis AC-3, mientras que la transmisin deaudio del estndar DVB sigue las recomendaciones del formato MPEG-2 para estreo y


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sonido envolvente (es decir, la codificacin de audio es MPEG-2 en vez de AC-3). En todocaso, el estndar DVB tambin permite la operacin con formatos AC-3 o DTS para sonidoenvolvente, como se indica en los estndares y documentacin anexa [48, 74].El sistema DVB-T permite adems combinar jerrquicamente hasta dos flujos de transporteen una sola transmisin digital, uno de alta prioridad(AP) y otro de baja prioridad(BP),este ltimo mostrado con lnea punteada en la Figura 5. El flujo AP requiere menor raznseal a ruido (SNR) para ser decodificado que el BP. As, por ejemplo, el flujo AP podraportar seales de video en resolucin normal con una codificacin de canal de altaredundancia, haciendo posible su decodificacin a distancias lejanas a la antena detransmisin (donde la SNR es baja). El flujo BP, en cambio, podra portar la mismaprogramacin en alta resolucin utilizando una codificacin de alta tasa (pocaredundancia), el que sera decodificado satisfactoriamente por receptores ubicados adistancias menores (SNR alta). Cabe destacar, no obstante, que el receptor puede escogerlibremente entre los flujos AP y BP y que ambos flujos de transporte podran perfectamenteser utilizados para transmitir programacin completamente distinta.El sistema de Transmisin RFes el que caracteriza al sistema DVB (Figura 5). En el bloquede Codificacin de Canal, se aplica a la seal un conjunto de procesos cuyo objetivo es

proteger los flujos de transporte de los efectos de las diversas fuentes de ruido einterferencias que degradan las transmisiones. Las normas DVB-S y DVB-C y DVB-Tutilizan el mismo sistema de codificacin, lo que permite aprovechar economas de escalaen el desarrollo de equipos, y as llegar al consumidor con productos de costos msconvenientes. El sistema de codificacin de DVB-T est especificado en la referencia [1].El mdulo de Modulacin OFDMgenera las seales de radiofrecuencia que sontransmitidas por radio a partir de los datos digitales entregados por el codificador de canal.En DVB-T y (DVB-H es una especializacin de DVB-T [2]) se utiliza modulacin OFDMcon modulacin QAM de las sub-portadoras.23 de 78

4.3. Caractersticas de la Fuente

4.3.1. Caractersticas del VideoAl igual que el sistema ATSC, el sistema DVB soporta diferentes resoluciones de pantalla ytasas de trama. Los formatos se indican a continuacin en la Tabla II segn resolucin,forma de barrido (progresivo (P) o entrelazado (I)) y tasa de cuadros por segundo. Cabemencionar que las resoluciones indicadas operan con anchos de banda de transmisin de 6,7 y 8 MHz.Tabla II. Resoluciones de Pantalla.Lneas Verticales Pixeles por Lnea Razn de Aspecto Frecuencia de Tramas1080 1920 16:9 50P (HDTV)1080 1920,1440 16:9, 4:3 25I, 25P (HDTV)720 1280 16:9, 4:3 25P, 50P (HDTV)1080 1920,1440 16:9, 4:3 60I, 30P, 24P (SDTV)720 1280, 960 16:9, 4:3 60P, 30P, 24P (SDTV)

576 720, 704, 544, 480, 352 16:9, 4:3 25I, 25P (SDTV)480 720, 640, 544, 480, 352 16:9, 4:3 60P, 60I, 30P, 24P (SDTV)288 352 16:9, 4:3 25P (SDTV)240 352 16:9, 4:3 24P, 30P (SDTV)

Nuevamente, al igual que en el caso de ATSC, los formatos de video corresponden a losdefinidos en el estndar MPEG-2 [42-44].4.3.2. Caractersticas del AudioComo se ha mencionado, el sistema de audio usa el estndar MPEG-2. Sin embargo, esposible utilizar formatos AC-3 o DTS. El sistema permite transportar hasta seis seales de


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audio, es decir, sonido envolvente (surround sound), a tasas de hasta 384 kbps.24 de 78

4.4. Caractersticas del Sistema de Codificacin yModulacinEl sistema de transmisin del estndar DVB utiliza modulacin (OFDM) codificada para lainterfaz area, pudiendo ser usados anchos de banda de 6, 7 y 8 MHz, as como 5 MHz conciertas limitaciones.4.4.1. Descripcin de la Codificacin de CanalEl sistema de codificacin de DVB-T fue diseado en gran medida para manejar laInterferencia Dentro del Canal10 (IDC) e Interferencia de Canal Adyacente11 (ICA)producidas por transmisiones tanto analgicas como digitales. El alto grado de proteccinnecesario se logra mediante una concatenacin de cdigos Reed-Solomon (RS) yConvolucional (Conv), y entrelazadores, segn se describe a continuacin (Figura 6).Figura 6. Sistema de codificacin de canal de DVB-T.10 La Interferencia Dentro del Canal (IDC) es aquella producida por otras estacionestransmitiendo en la misma frecuencia (o canal) en otra ubicacin geogrfica.

11 La Interferencia de Canal Adyacente (ICA) es aquella producida por otras estacionestransmitiendo en canales de frecuencia adyacentes en la misma ubicacin geogrfica.25 de 78Los datos de entrada de cada uno de los flujos de transporte (alta y baja prioridad) sonprocesados del mismo modo, segn se describe a continuacin.Dispersin de Energa: Los datos son aleatorizados mediante multiplicacin por unasecuencia binaria seudo aleatoria de orden 15 (PRBS-15). El propsito de estaoperacin es eliminar todo sesgo estadstico que la secuencia de datos de la fuentepueda tener. Por ejemplo, varios cuadros sucesivos de una imagen negra podran,segn como haya sido hecha la codificacin MPEG-2, generar un flujo de transporte enel que una gran mayora de bits consecutivos sean ya sea ceros o unos. Puesto que elresto de la cadena de codificacin y modulacin es determinstica, ello finalmente setraducira en una transmisin con caractersticas espectrales desbalanceadas,aumentando la interferencia de canal adyacente.Cdigo Externo (Reed-Solomon): En segundo lugar se agrega capacidad de correccin deerrores mediante un cdigo Reed-Solomon acortado (204, 188, t = 8). El cdigo seaplica por bloques a grupos de 188 bytes, compuestos por 1 byte de sincronizacinMPEG-2 y 187 bytes de cada paquete MPEG-2, resultando palabras codificadas de 204bytes. Este cdigo es capaz de corregir hasta 8 bytes errneos ocurridos en cada grupode 204.Entrelazador Externo: En seguida se aplica un proceso de entrelazado convolucional porbloques (se entrelaza internamente el contenido de cada grupo de 204 bytes).Cdigo Interno (Convolucional): A continuacin se utiliza un segundo cdigo de

correccin de errores, el que emplea un cdigo convolucional punzado. El cdigo es derestriccin K=6 (64 estados) y puede operar a tasas , 2/3, , 5/6 y 7/8, otorgando asflexibilidad entre tasa de datos y el nivel de proteccin que se desea. La tasa decodificacin es determinada por el operador segn la cobertura y tasa de datos quedesee, y puede modificarla libremente en el tiempo. La tasa 7/8 agrega un bit deredundancia por cada siete bits de informacin, y provee el grado de proteccin msdbil a los datos, pero tiene una mayor capacidad de transporte. La ventaja es que 7 decada 8 bits transmitidos contienen informacin, pero la cobertura es reducida, puesto


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que se requiere una seal fuerte (alta razn seal a ruido) para lograr la decodificacinsin errores. En el otro extremo, la tasa otorga el mximo grado de proteccin a losdatos. Ello permite decodificar la seal a distancias mayores, donde la razn seal aruido es dbil, pero sacrifica la tasa de datos puesto que por cada 8 bits transmitidosslo 4 portan informacin.26 de 78Entrelazador Interno: En transmisiones no jerrquicas, solamente existe el flujo detransporte superior (Figura 6, bloques con lneas slidas). En tal caso, los bits del flujode transporte son agrupados en smbolos de 2, 4 o 6 bits/smbolo (segn el tamao dela constelacin QAM usada en la modulacin OFDM, 4-QAM, 16-QAM o 64-QAM).El entrelazado es realizado entre bits correlativos de 126 smbolos consecutivos. Luegolos smbolos resultantes son entrelazados entre ellos para dispersar su ubicacin en lassub-portadoras del modulador OFDM.En transmisiones jerrquicas, el entrelazado opera en forma similar, excepto que lossmbolos son formados por grupos de 2 bits del flujo AP y 2 bits del flujo BP (caso 16-QAM-jerrquico), o bien 2 bits del flujo de AP y 4 bits del flujo BP (caso 64-QAMjerrquico).

Puesto que el receptor puede escoger libremente entre los flujos AP y BP, basta que stecuente con un solo juego de decodificadores interno/externo y entrelazadoresinterno/externo para decodificar la seal deseada (a diferencia del transmisor, que requierede ambos flujos para combinar las seales jerrquicamente). La desventaja de contar conesta economa de componentes en el receptor es que cambiar de un flujo al otro requierecongelar la seal de video por aproximadamente 0,5 segundos, y la de audio poraproximadamente 0,2 segundos, mientras se re-inicializa la cadena de codificacin.4.4.2. Modulacin OFDMDVB-T utiliza modulacin OFDM12 con los siguientes parmetros principales.Sub-Portadoras: Se consideran tres modos de operacin segn el nmero de subportadorasen las cuales se subdivide la banda de transmisin. Concretamente, se tieneel modo 2k con 2048 sub-portadoras, el modo 4k con 4096 sub-portadoras, y el12 La modulacin OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing), es un sistema queutiliza un nmero considerable de portadoras (ortogonales entre ellas) y en que cadaportadora transporta una parte pequea del total de la informacin a transmitir. En laprctica, todo el proceso de modulacin se hace en forma digital, utilizando mtodosbasados en la Transformada Rpida de Fourier (FFT).27 de 78modo 8k con 8192 sub-portadoras. El modo 4k fue aadido recin en 2004 paraotorgar mayor flexibilidad de transmisiones a terminales mviles (ver Seccin DVBH)pero puede ser utilizado para transmisiones DVB-T tambin.En la prctica slo se modulan 1705 sub-portadoras en el modo 2k, 3409 en el modo4k, y 6817 en el modo 8k (incluye sub-portadoras con tonos piloto y parmetros de

transmisin), debido a limitaciones de los circuitos de radiofrecuencia. Entre las subportadorasmoduladas, la cantidad de sub-portadoras destinadas a portar datos de videopropiamente tales son 1512, 3024 y 6048 respectivamente, mientras que las dems sonutilizadas para transmitir parmetros de codificacin, modulacin y tonos pilotosnecesarios para sincronizacin y estimacin del canal. Esto adems permite que cadaoperador configure su transmisin libremente en cada momento segn contenido(noticias, alta definicin, flujos priorizados), plan de negocios, etc., y que cada receptorse ajuste automticamente a ella.


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El modo de sub-portadoras utilizado no tiene incidencia sobre la tasa de datos. Enefecto, dado el ancho de banda de la transmisin (por ejemplo, 6 MHz u 8 MHz), laduracin de los smbolos OFDM en el modo 8k es el doble que los smbolos en elmodo 4k, los que a su vez duran el doble que en el modo 2k. As, cuatro smbolosOFDM en el modo 2k requieren del mismo tiempo de transmisin y portan igualcantidad de informacin que un smbolo 8k.No obstante lo anterior, el modo 2k es ms adecuado para recepcin en terminalesmviles, puesto que la duracin menor de cada smbolo OFDM permite velocidadesdel mvil mayores (variaciones del canal ms rpidas), precisamente hasta 4 vecessuperiores que en el modo 8k. En cambio, la desventaja de usar el modo 2k es que estlimitado a canales 4 veces menos dispersivos que el modo 8k, lo que se traduce enceldas cuyo radio de cobertura es 4 veces menor que para el caso 8k, y por ende, cuyarea de cobertura es 16 veces menor. Esto encarece significativamente el costo deimplementacin. El modo 4k fue introducido como un compromiso intermedio entrecosto y movilidad.Ancho de Banda de Transmisin: El ancho de banda de transmisin dependeesencialmente del ajuste de frecuencia del reloj (clock) de los circuitos que implementa

la cadena de codificacin de canal y modulacin OFDM en transmisores y receptoresDVB-T. No obstante, el estndar especifica explcitamente transmisiones en bandas de5, 6, 7 y 8 MHz, a fin de definir claramente aspectos como tasas de datos y mscarasde radiacin fuera de banda. As, para canales de 8 MHz el perodo de clock28 de 78especificado es 7/64 s, y de 7/48 s para canales de 6 MHz. Ello se traduce en unaseparacin de 7,61 MHz entre las sub-portadoras extremas para bandas de 8 MHz, y5,71 MHz para bandas de 6 MHz.Circuitos integrados diseados para realizar el procesamiento de banda base(codificacin de canal y modulacin OFDM) para un ancho de banda de 8 MHz, nodebieran tener inconveniente alguno para operar en bandas de 6 MHz (no viceversa).El radio de celda mximo que un determinado modo de sub-portadora (2k, 4k u 8k)

puede soportar es 33% mayor (factor 8/6) en transmisiones de 6 MHz de ancho debanda que en 8MHz. Las reas de cobertura correspondientes difieren en 77%. Laventaja en el caso de 6 MHz resulta de la menor separacin entre las sub-portadoras, loque permite operar en canales con mayor selectividad en frecuencia. La desventaja delograr mayor cobertura de esta forma es una reduccin de 33% en la tasa de datos.Intervalo de Guarda Temporal: El propsito de los intervalos de guarda es proveerinmunidad a la dispersin de canal. La tcnica consiste en separar smbolos OFDMconsecutivos y rellenar la brecha resultante (intervalo de guarda) con datosredundantes. Se especifican cuatro posibles valores para el intervalo de guarda entresmbolos OFDM, de , 1/8, 1/16 y 1/32 de la duracin del smbolo OFDM. Sueleccin depende principalmente de la geografa del entorno de transmisin, lo que

determina la dispersin del canal correspondiente. En regiones con montaas se debeoptar por valores mayores (1/4-1/8) que en las llanuras. En el caso ms extremo(intervalo de ), la tasa de datos se ve reducida en un 20%.Modulacin de Sub-Portadoras: Las subportadoras pueden ser moduladas conconstelaciones 4-QAM, 16-QAM o 64-QAM. Estas constelaciones son uniformes(smbolos equidistantes) en el caso de transmisin de un flujo de transporte nico,mientras que se utiliza un formato no-uniforme (smbolos equidistantes dentro de cadacuadrante, pero con separacin mayor entre cuadrantes) al combinar flujosjerarquizados AP y BP.


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29 de 784.4.3. Tasas de DatosLas tasas de datos posibles en DVB-T dependen de los siguientes parmetros decodificacin y modulacin: Tasa de codificacin del cdigo interno (convolucional)

Ancho de banda de la transmisin Tamao de la modulacin QAM Tamao del intervalo de guarda.La tasa de datos en cambio no depende de los siguientes parmetros:Nmero de sub-portadoras (2k, 4k u 8k) Transmisin jerarquizada o noDado un ancho de banda de la transmisin y transmisin no jerarquizada (flujo detransporte nico), todas las combinaciones de los dems parmetros permiten lograr en total60 tasas de datos distintas. Para bandas de 6 MHz, las tasas de datos netas para transmisinde contenido estn el rango entre 3,73 Mbits/s y 23,75 Mbits/s. Para bandas de 8 MHz, las60 tasas posibles son un 33% mayores (factor 8/6), estando por lo tanto en el rango entre4,98 Mbits/s y 31,67 Mbits/s13.

Lograr transmisiones casi libre de errores14 (CLE) a una tasa de datos determinada requiereuna razn seal a ruido (SNR) mnima en los receptores. Esta SNR mnima es mayorcuanto mayor sea la tasa de datos deseada; depende de las condiciones de propagacin y nodel ancho de banda (ni del prefijo cclico). En general, la SNR es menor cuanto ms alejadoest un receptor del transmisor, por lo que tasas de datos mayores (mayor SNR mnimarequerida) encogen el rea de cobertura en la que se obtiene transmisin CLE.13 Un anlisis detallado de las tasas de datos de de DVB-T en 6 MHz y 8 MHz en relacin aATSC e ISDB-T se entrega en la Seccin 6.2. La Figura 11 en dicha seccin muestra losvalores concretos de las 60 tasas de DVB-T en bandas de 8 MHz.14 QEF: Quasi Error-Free transmission: significa menos de un error por hora en la entradadel demultiplexador MPEG-2 del receptor (salida del decodificador externo Reed-

Solomon). Ello es equivalente a una tasa de error de 2x10-4

a la salida del decodificadorViterbi del cdigo convolucional interno.30 de 78La menor tasa de datos posible (3,73 Mbits/s o 4,98 Mbits/s), requiere entre 3,1 dB y 5,4dB de SNR, y la mayor tasa posible (23,75 Mbits/s o 31,67 Mbits/s) requiere entre 20,1 dBy 27,9 dB segn las condiciones del canal. Esto implica que si en un ambiente urbano comoel de Santiago la mayor tasa es lograda a distancias no mayores quex kilmetros, con lamisma potencia de transmisin se podra lograr la menor tasa a una distancia en el orden de5x a 6x. As, el rea que se puede cubrir transmitiendo a la menor tasa es aproximadamente30 veces mayor que con la mayor tasa.Desde luego, la tasa de datos est estrechamente ligada con la resolucin de video de latransmisin, y al nmero de seales MPEG-2 que se multiplexan en cada flujo de transporte

(de los dos posibles, AP y BP). En este sentido, el estndar DVB-T no especifica el formatode los contenidos, dejando estos aspectos en manos de los operadores y de sus planes denegocio.4.4.4. Caractersticas EspectralesLas caractersticas espectrales de una transmisin OFDM dependen principalmente delnmero de sub-portadoras y de la duracin del intervalo de guarda. La radiacin fuera debanda de OFDM disminuye con el cuadrado de la frecuencia, y puede ser reducida ms anutilizando filtros apropiados. La norma DVB-T especifica las mscaras espectrales de


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dichos filtros para evitar interferir con transmisiones de televisin analgica de variasnormas (PAL, SECAM, etc.) realizadas desde el mismo sitio y en canales adyacentes.4.4.5. DVB para Terminales Porttiles (DVB-H)DVB-H es una extensin de la norma DVB-T incorporada en 2004 para definir el formatode distribucin de televisin digital terrestre a terminales porttiles. DVB-H est definidaen [2] y en el Anexo F de la norma DVB-T [1]. El primer documento especifica el sistemaDVB-H general en torno al estndar DVB-T, as como el formato de la fuente de video y sumultiplexin con programacin MPEG-2 tradicional para formar el flujo de transporte. ElAnexo F de la norma DVB-T, en cambio, especifica las extensiones a dicha norma quefueron necesarias para acomodar flujos de transporte con contenido no-MPEG-2 paraDVB-H. Los elementos principales que incorpora DVB-H a DVB-T son descritos acontinuacin (ver Figura 7):31 de 78Fuente IP: Las seales fuente DVB-H son datagramas IP, no MPEG-2. No obstante, talcomo lo muestra la Figura 7, las seales para terminales porttiles son multiplexadas dentrode los mismos flujos de transporte MPEG-2 que portan las seales televisivas regulares.Por lo tanto, el servicio a terminales porttiles no requiere de ancho de banda adicional.

Codificacin de Canal Adicional: La seal DVB-H es protegida con una capa decodificacin adicional para hacer frente a la mayor degradacin que presentan sealesrecibidas en movilidad.Transmisin por Rfagas: La insercin de la seal DVB-H al flujo de transporte esmediante rfagas peridicas. Durante cada rfaga, las seales MPEG-2 regulares cedenel ancho de banda a la seal DVB-H, lo que permite a los terminales mviles DVB-Hoperar con la ms alta eficiencia energtica al no tener que recibir y decodificar ladems programacin que no es de inters. Durante los perodos entre rfagas, lasseales MPEG-2 regulares recuperan el ancho de banda perdido durante la rfaga, y losterminales mviles DVB-H pueden desactivar sus circuitos de recepcin ydecodificacin, o bien destinarlos a descubrir nuevas celdas DVB-H en la medida queel mvil se aleja de la actual.Introduccin del modo 4k: Ofrece mayor flexibilidad a los operadores para configurary planificar el sistema bajo compromisos de movilidad (modo 2k ideal) y rea decobertura por antena (modo 8k ideal).Figura 7. Elementos del sistema DVB-H (en rojo) dentro del marco de DVB-T.32 de 78

4.5. Operacin con Frecuencia nica NacionalEn redes de frecuencia nica (RFU) con el estndar DVB-T, el principio es el mismo queen el caso del estndar ATSC, en el sentido que las mltiples seales recibidas en las zonasde traslapo de los transmisores deben parecerse lo ms posible a un eco. El sincronismoentre estaciones debe ser logrado en tres aspectos: Frecuencias idnticas de las portadoras de radiofrecuencia Frecuencias idnticas de muestreo entre los moduladores OFDM Flujos de transporte idnticos y sincronizados entre estacionesDiferencias entre las frecuencias de portadora o de muestreo causan una degradacin en laseal recibida similar a una prdida de SNR o a una Interferencia de Co-Canal.Si el sincronismo del flujo de transporte no es logrado, con suficiente precisin, lastransmisiones de celdas adyacentes tendrn un efecto equivalente al de una propagacin demulti-trayectoria mucho ms dispersiva que la real existente entre el transmisor local(deseado) y el receptor. Si, en cambio, dicho sincronismo no existe, transmisiones idnticas


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pero desfasadas de celdas adyacentes causarn Interferencia de Co-Canal (ICC) en la celdadeseada. En ambos casos la consecuencia es ya sea una prdida de eficiencia espectral(menor tasa de datos), o degradacin de la calidad de la imagen y audio recibidos.La operacin de un sistema DVB-T mediante RFU est especificada en el documento[ETSI TS 101 191]. Su funcionamiento es conceptualmente sencillo y puede ser resumidode la siguiente forma:1. El flujo de transporte multiplexado es compuesto en los estudios de un canal detelevisin.2. Peridicamente (al menos una vez cada segundo) se inserta en el flujo de transporteunpaquete de referencia, el que porta una identificacin nica y marca horaria dealta precisin. La seal horaria del sistema de posicionamiento global (GPS) es unaalternativa viable y cumple con la condicin adicional de estar disponible en todaslas celdas de transmisin de la RFU.3. El flujo de transporte adaptado en el punto anterior es distribuido geogrficamentehacia los lugares de transmisin (celdas de transmisin, an

Transmision de Television Digital2

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