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SISTEMAS DE RADIODIFUSISISTEMAS DE RADIODIFUSIÓÓ��
CAPCAPÍÍTULO 8TULO 8ºº
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1. Panorámica general. Bandas de frecuencias2. Sistemas en LF, MF y HF3. Radiodifusión sonora con modulación de frecuencia 4. Redes de frecuencia única con OFDM. 5. Sistema DVB-T6. Planificación de DVB-T7. Planificación de redes de frecuencia única8. Sistema DVB-S
TEMARIOTEMARIO
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SISTEMASDE RADIODIFUSIÓ�
1. PA�ORÁMICA GE�ERAL. BA�DAS DE FRECUE�CIAS.
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• Según la UIT un servicio de radiodifusión es un servicio de radiocomunicación cuyas emisiones están destinadas a ser captadas por el público en general. Dichos servicios comprenden emisiones sonoras, de televisión o de otro género.
• En los últimos años los servicios de radiodifusión están en transición a la radiodifusión digital. Los servicios de televisión son ya digitales prácticamente en su totalidad. Sin embargo, la radiodifusión sonora sigue siendo en su mayoría analógica.
PANORPANORÁÁMICA GENERALMICA GENERAL
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BANDAS DE FRECUENCIASBANDAS DE FRECUENCIAS
BANDAS UTILIZACIÓN CARACTERÍSTICAS
LF, MF y HF Sonora, analógica, AM
Futuro: DRM
Sonido mono de calidad media.Estéreo y datos
VHF Sonora, analógica, FM.
Sonora digital DAB (en duda).
Estéreo de buena calidad.Estéreo y datos.
UHF Televisión digital.Sonora en banda L (1,5 GHz)Televisión móvil por satélite.
DVB-T y DVB-HDAB-T y DAB-SDVB-SH
SHF Televisión por satélite en banda Ku (12 GHz).
DVB-S
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SISTEMASDE RADIODIFUSIÓ�
2. SISTEMAS E� LF, MF Y HF.
66
• Sistemas más antiguos. Receptores de los años 30 son capaces de recibir las señales actuales.• Transmisores de gran potencia (cientos de kW) y antenas de gran tamaño.• Modulación de amplitud con portadora completa. Banda base hasta 4,5 kHz. Canal RF de 9 kHz. • LF y MF: Propagación por onda de superficie. Interferencias nocturnas a larga distancia por onda ionosférica, especialmente en MF. Casos particulares de transmisores por onda ionosférica con incidencia vertical. • HF: Propagación por onda ionosférica. Algunos sistemas utilizan BLU (Banda Lateral Única).
RADIODIFUSIRADIODIFUSIÓÓN AMN AM
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BANDAS DE FRECUENCIAS DE RADIODIFUSIÓN
� Banda LF: 118,5 kHz - 283,5 kHzAnchura: 135 kHzNúmero de canales: 15
� Banda MF: 526,5 kHz - 1.606,5 kHzAnchura: 1.080 kHzNúmero de canales: 120
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� Banda HF: 10 sub-bandas– 3.950 - 4.000 kHz (75 m)– 4.850 - 4.995 kHz
5.005 - 5.060 kHz (60 m)– 5.950 - 6.200 kHz (50 m)– 7.100 - 7.300 kHz (42 m)
– 9.500 - 9.900 kHz (30 m)– 11.650 - 12.050 kHz (25 m)– 13.600 - 13.800 kHz (21 m)
– 17.550 - 17.900 kHz (17 m)– 21.450 - 21.850 kHz (14 m)
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• El campo mínimo utilizable (Emu) viene condicionado por ruido atmosférico, artificial y térmico. Tanto mayor cuanto menor es la frecuencia.
• Las interferencias se combinan con el método de la suma cuadrática. Si Epi = Eii + Rpi es el valor de campo perturbador, el campo utilizable se obtiene como:
PLANIFICACIPLANIFICACIÓÓN DE RADIODIFUSIN DE RADIODIFUSIÓÓN AMN AM
∑+= 222
pimuu eee
1010
• DRM (Digital Radio Mondiale) es un estándar europeo de radiodifusión digital para estas tres bandas. Utiliza anchos de banda entre 4,5 kHz y 20 kHz. Permite uno o varios flujos de audio, con diferentes grados de calidad, más datos.
• Utiliza codificación de audio avanzada (MPEG-4) y OFDM con codificación de canal robusta.
• En la banda de HF es el único estándar mundial.• En LF y MF existe también el estándar IBOC (In-
Band On-Channel), desarrollado en Estados Unidos. • Ambos tienen un nivel de implantación muy reducido
por el momento.
EVOLUCIEVOLUCIÓÓN: DRM e IBOCN: DRM e IBOC
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SISTEMASDE RADIODIFUSIÓ�
3. RADIODIFUSIÓ� SO�ORACO� MODULACIÓ� DE FRECUE�CIA
1212
• Tres modalidades: • Mono: Señal de audio 0-15 kHz (desde ≅ 40 Hz).• Estéreo: Señales L y R (canales izquierdo y derecho).
• L+R en 0-15 kHz (compatible con mono).• L-R en doble banda lateral sobre 38 kHz. • Piloto de 19 kHz. (8-10% de amplitud).
• Estéreo con señales de control y auxiliares.• Señal estéreo completa. (>90% de amplitud). • Señales auxiliares entre 53 y 76 kHz (<10%). • Ej. RDS (Radio Data System) en 57 kHz.
SESEÑÑAL EN BANDA BASEAL EN BANDA BASE
RDSL+R
L-Ren DBL
0 15 19 23 38 53 57 f(kHz)
1313
• En todos los casos la señal en banda base modula en frecuencia a la portadora, con ∆f = 75 kHz. • Mono: BW ≅ 2 (75 + 15) = 180 kHz• Estéreo: BW ≅ 2 (75 + 53) = 256 kHz• Estéreo con RDS: BW ≅ 2 (75 + 57) = 264 kHz• Máximo: BW ≅ 2 (75 + 76) = 302 kHz
• Generalmente el ancho de banda puede ser algo inferior al teórico. Aún así, la interferencia de los canales adyacentes es relevante.
• Canales en la banda 87,5 a 108 MHz, cada 100 kHz. Separación mínima de 3 canales en la misma zona geográfica.
SESEÑÑAL EN RADIOFRECUENCIAAL EN RADIOFRECUENCIA
14
� BANDA DE FM: 87,7 - 108 kHz– n: número de canal 1 n 67
– “Raster” 0,1 MHZ– Frecuencias portadoras
fp = 87,7 + 0,3·(n -1) MHz
≤ ≤
1515
La planificación a gran escala utiliza estos principios:
• En el límite de la zona de cobertura se garantiza el servicio en el 50% de localizaciones, durante el 99% del tiempo. • Se calcula la interferencia estable (50% del tiempo) y troposférica(1% del tiempo), obteniendo en ambos casos la intensidad de campo Ei de las señales interferentes (cocanal o de canal adyacente). Para ello puede utilizarse la Rec. 1546 del UIT-R.• Sumando la relación de protección correspondiente en cada caso, se obtiene la intensidad de campo perturbador Epi para cada señal interferente (la mayor de las dos, estable o troposférica). En algunos casos se tiene en cuenta la directividad de la antena receptora. • El campo utilizable Eu se calcula a partir de los valores de Epi con un modelo estadístico, como el de la multiplicación simplificada.
PLANIFICACIPLANIFICACIÓÓN RADIO DE FM N RADIO DE FM
1616
• La zona de cobertura viene determinada por la superficie en la que la señal deseada supera el campo utilizable Ed > Eu. La señal deseada se evalúa para el 50% del tiempo y 50% de localizaciones, usando la Rec. 1546 o modelos de difracción. • En la planificación a gran escala se han utilizado modelos de redes regulares o reticulares. • Si el campo utilizable resultara inferior al campo mínimo utilizable Emu, se aplicaría este último, según los siguientes valores:
PLANIFICACIPLANIFICACIÓÓN RADIO DE FM (2)N RADIO DE FM (2)
74 dBu70 dBuGran ciudad
66 dBu60 dBuZona urbana
54 dBu48 dBuZona rural
FM estéreo
FM mono
1717
• Las principales relaciones de protección se muestran en las siguientes tablas:
RELACIONES DE PROTECCIRELACIONES DE PROTECCIÓÓN N
-7 dB-7 dB-7 dB-7 dBAdyacente a ±±±±300 KHz
7 dB7 dB6 dB6 dBAdyacente a ±±±±200 KHz
25 dB33 dB12 dB12 dBAdyacente a ±±±±100 KHz
37 dB45 dB28 dB36 dBCocanal
Tropos.Const.Tropos.Const.Interferencia
FM EstéreoFM MonoServicio
1818
Herramienta teórica de planificación, a fin de evaluar los mejores parámetros técnicos de la red. Asumen que el terreno es homogéneo e ilimitado, y que todos los transmisores tienen las mismas características en cuanto a potencia y diagrama de antena. Se han utilizado en sistemas analógicos, y en el Acuerdo de Chester de planificación de DVB-T en Europa.
REDES REGULARES O RETICULARES REDES REGULARES O RETICULARES
1919
Método basado en la variación lognormal de las señales interferentes, supuestas incorreladas. Considera que, en los porcentajes pequeños de tiempo en que no hay cobertura en un punto dado, domina una de las señales interferentes sobre todas las demás:
1) Para cada señal interferente se calcula el campo perturbador Epi, como se ha explicado.
2) Dada una cierta probabilidad de cobertura en emplazamientos Pc, el campo utilizable Eu será el que se derive de la siguiente ecuación. Habitualmente Pc = 0,5 (50%).
3) Donde F(x) es la función de distribución gaussiana y σL la desviación típica de E, tanto para el deseado como para el interferente. es la desviación típica de Ed – Ei.
MMÉÉTODO DE LA MULTIPLICACITODO DE LA MULTIPLICACIÓÓN SIMPLIFICADA N SIMPLIFICADA
∏=
−=
n
i L
piu
c
EEFP
1 2σ
Lσ⋅2
2020
SISTEMASDE RADIODIFUSIÓ�
4. REDES DE FRECUE�CIA Ú�ICA CO� OFDM
2121
Coded Orthogonal Frequency Division Multiplex
Formato común a DAB y DVB-TEvita degradación por multitrayecto Reduce necesidad de ecualización
Los fundamentos se han estudiado en el capítulo 4.
En radiodifusión: • Centenares o miles de portadoras• Tiempo de guarda de centenares de µs• Uso en redes de frecuencia única
MODULACIMODULACIÓÓN COFDMN COFDM
2222
SFN (Single Frequency Networks): transmisores sincronizados que emiten exactamente la misma señal. Si un receptor recibe señal de dos transmisores en SFN, la situación es similar a la recepción de dos señales procedentes del mismo transmisor, por multitrayecto.
El tiempo de guarda necesario para absorber el multitrayecto natural (ecos pasivos) puede ser del orden de 20 µs. Para absorber las contribuciones de red SFN (ecos activos) es preciso aumentarlos hasta el orden de 100-200 µs, ya que depende de la diferencia de distancias a los dos transmisores. Por otra parte Tu >> TgPeriodo de símbolo de décimas de milisegundo o más.
REDES DE FRECUENCIA REDES DE FRECUENCIA ÚÚNICANICA
2323
Necesidad de sincronismo muy estricto en frecuencia y en tiempo: Uso de GPS. La diferencia de trayectos es máxima en la situación prevista en la figura. El tiempo de guarda se elige de acuerdo con la distancia entre transmisores.
Tx1
Tx2
Rxd(Tx1-Rx) - d(Tx2-Rx) ≤ d(Tx1-Tx2)Se representa el caso peor, en que se da igualdad
REDES DE FRECUENCIA REDES DE FRECUENCIA ÚÚNICA (2)NICA (2)
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• Redes regulares, con transmisores similares. • Coverage extenders, transmisores secundarios o re-emisores que extienden la cobertura. • Gap-fillers, que cubren zonas de sombra dentro de la cobertura de un transmisor principal.
Conceptos: • Emisión distribuida frente a emisión centralizada. • Interferencia propia de la red. Causada por transmisores situados a gran distancia, con lo que se pierde la protección por tiempo de guarda.
REDES DE FRECUENCIA REDES DE FRECUENCIA ÚÚNICA (3)NICA (3)
2525
SISTEMASDE RADIODIFUSIÓ�
5. SISTEMA DVB-T
2626
En España se han utilizado los siguientes:
• Banda I de VHF. 3 canales (2 al 4) de 7 MHz. 47-68 MHz. • Banda III de VHF. 8 canales (5 al 12) de 7 MHz. 174-230 MHz. • Banda IV de UHF. 14 canales (21 al 34) de 8 MHz. 470-582 MHz. • Banda V de UHF. 35 canales (35 al 69) de 8 MHz. 582-862 MHz.
Los canales de televisión de VHF están en desuso. En UHF se mantiene la misma canalización de 8 MHz en la introducción de la TDT (Televisión Digital Terrestre).
Los canales del 61 al 69 (790-862 MHz) se dedicarán en los próximos años a otros servicios (“dividendo digital”).
CANALES DE TELEVISICANALES DE TELEVISIÓÓNN
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2727
� Principales sistemas de televisión digital terrenal:– ATSC. Definido en EE. UU. por el “Advanced
Television Systems Committee”. Formado por fabricantes y operadores.
– DVB-T. Definido en Europa por el ETSI. Norma EN 300 744 (97, versión actual de 2009)
– ISDB-T. Definido en Japón y adaptado en algunos países de Sudamérica (Brasil y otros).
� En España se utiliza el estándar DVB-T para el servicio de TDT (Televisión Digital Terrestre).
ESTESTÁÁNDAR DVBNDAR DVB--TT
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2828
� Codificación de vídeo y audio MPEG-2.� COFDM con dos modos (en origen): 2-k y 8-k� Flexibilidad en la modulación de las portadoras y
en la definición del tiempo de guarda.� Codificación y entrelazado en dos niveles:
Exterior e interior, con flexibilidad en la selección del nivel de protección de los datos.
� Compatibilidad (en cierto grado) con los sistemas de satélite DVB-S (EN 300 421) y de cable DVB-C (EN 300 429)
� Previsión para la utilización de redes isofrecuenciales, locales o de gran área.
ASPECTOS RELEVANTES DE DVBASPECTOS RELEVANTES DE DVB--TT
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VIDEOMUX
Programa MUXTransporte
1
2
n
Entrelazadoexterior
Codificación interior
Convolucional
Entrelazadointerior
Generaciónde modulación
Adaptación del múltiplexy dispersión de energía
Codificaciónexterior
RS(204,188)
Formaciónde tramaInserción depilotos
Generaciónde OFDMe intervalosde guarda
DIAGRAMA FUNCIONAL DE DVBDIAGRAMA FUNCIONAL DE DVB--TT
AUDIO
DATOS
3030
• Adaptación del múltiplex: El múltiplex de transporte MPEG-2 (TS-MPEG) entrega paquetes con 1 byte de sincronismo (47H, 01000111) y 187 de datos. Se forman bloques de ocho paquetes de 188 bytes. En el primero se invierte el byte de sincronismo (B8H, 10111000).
• Dispersión de energía. Para evitar periodicidades de la señal digital o secuencias largas de 1’s ó 0’s, los bytes de datos se combinan con una secuencia seudoaleatoriade polinomio generador 1 + x14 + x15. . Esta secuencia se inicializa inmediatamente después de detectar un byte de sincronismo invertido. Los bytes de sincronismo no se aleatorizan.
ADAPTACIADAPTACIÓÓN DEL MN DEL MÚÚLTIPLEXLTIPLEXY DISPERSIY DISPERSIÓÓN DE ENERGN DE ENERGÍÍAA
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DISPOSITIVO ALEATORIZADORDISPOSITIVO ALEATORIZADOR
0 0 0 0 0 0 1 1 ...
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0
FIGURA 2
Diagrama esquemático del dispositivo aleatorizador/desaleatorizador
Secuencia de inicialización
1 0 1 | 1 1 0 0 0 x x x | x x x x x ... |
1 0 1 | 1 1 0 0 0 0 0 0 | 0 0 0 1 1 ... |
Salida de datos aleatorizados/
desaleatorizados
Anulación/entrada de datos
aleatorizados
Habilitación
Entrada de datos
(primero el bit más significativo):
Secuencia binaria pseudoaleatoria (PRBS):
O EXCLUSIVA
Y
O EXCLUSIVA
D02
3232
RESULTADO DE LA DISPERSIRESULTADO DE LA DISPERSIÓÓN DE N DE ENERGENERGÍÍAA
187 bytes de datosSinc.
Paquete MUX de transporte MPEG-2 (188 bytes)
Sinc. 1 187 bytes aleat. Sinc. 2 187 bytes aleat. Sinc. 8 187 bytes aleat. Sinc. 1
Periodo de la PRBS (Pseudo Random Binary Sequence) = 1503 bytes
Grupo de 8 paquetes MPEG-2 con datos aleatorizados
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CODIFICADOR EXTERIORCODIFICADOR EXTERIOR
• Se utiliza un código Reed-Solomon (255,239,8) que opera sobre los bytes. Se anteponen 51 bytes puestos a 0 a los 188 de cada paquete de transporte. A los 239 resultantes se les aplica el código RS, obtieniendo 16 adicionales. A continuación se descartan los 51 iniciales.
• El resultado es un código RS (204, 188, 8). Por cada paquete del TS-MPEG se añaden 16 bytes de código:
Sinc. 1ó
Sinc. n187 bytes aleat.
16 bytesde código RS
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ENTRELAZADO EXTERIORENTRELAZADO EXTERIOR
• Para mitigar el efecto de ráfagas de errores se utlilizaentrelazado convolucional con profundidad 12.
• El entrelazado no se aplica a los bytes de sincronismo. Por tanto solamente se aplica a los 203 bytes restantes de los paquetes obtenidos en el codificador RS.
• Los paquetes resultantes son:
Sinc. 1ó
Sinc. n203 bytes con entrelazado temporal
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CODIFICACION INTERIORCODIFICACION INTERIOR
• Se utiliza un codificador convolucional de tasa 1/2 para obtener dos secuencias X e Y con la misma velocidad binaria que la secuencia original. Es decir, la velocidad binaria se duplica:
1 2 3 4 5 6 7Datos
+mod.2
+mod.2
X
Y
36
3636
PERFORADO DEL CODIGOPERFORADO DEL CODIGO
• Si se desea el máximo nivel de protección se transmiten todos los bits X e Y intercalados. Para niveles inferiores el código se perfora. Para ello se forman grupos de 2, 4, 6, 10 ó 14 bits X e Y pero no se transmiten todos sino solo los siguientes:
• Tasa 1/2: Secuencia X1 Y1 (se transmiten todos)• Tasa 2/3: X1 Y1 Y2 (se descarta X2, uno de cada 4)• Tasa 3/4: X1 Y1 Y2 X3 (se descartan 2 de cada 6)• Tasa 5/6: Secuencia X1 Y1 Y2 X3 Y4 X5 • Tasa 7/8: Secuencia X1 Y1 Y2 Y3 Y4 X5 X6 X7• La velocidad binaria se incrementa en proporción
inversa a la tasa seleccionada.
37
3737
ENTRELAZADO INTERIORENTRELAZADO INTERIOR
• Se realiza en dos fases: A nivel de bit y a nivel de símbolo.
• Del codificador convolucional y tras el perforado se obtiene una única cadena binaria. En función de la modulación que vaya a aplicarse (QPSK, 16-QAM ó64-QAM) la cadena original se subdivide en 2, 4 ó 6 cadenas mediante conversión serie-paralelo.
• A cada cadena elemental se le aplica un entrelazado con profundidad 126. El algoritmo de entrelazado es diferente para cada cadena (entrelazado de bit).
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ENTRELAZADO DE BIT ENTRELAZADO DE BIT
S/P
Entrelazado
Entrelazado
Símbolo QPSK (2 bits)
S/P
Entrelazado
Entrelazado
Símbolo 16-QAM (4 bits)
Entrelazado
Entrelazado
S/P
Entrelazado
Entrelazado
Símbolo 64-QAM (6 bits)
Entrelazado
Entrelazado
Entrelazado
Entrelazado
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3939
ENTRELAZADO DE SIMBOLOENTRELAZADO DE SIMBOLO
• Una vez formados los símbolos QPSK, 16-QAM ó64-QAM con que van a modularse las subportadorasCOFDM, éstos se agrupan:– En el modo 2-k existen 1512 portadoras activas. Se
corresponden con 12 grupos de 126 símbolos.– En el modo 8-k existen 6048 portadoras activas. Se
corresponden con 48 grupos de 126 símbolos.
• Sobre cada grupo de 1512/6048 símbolos de 2/4/6 bits se aplica una nueva permutación a nivel de símbolo para generar la secuencia que se utilizarápara modular las subportadoras. Equivale a un entrelazado en frecuencia.
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4040
TRANSMISION JERARQUICATRANSMISION JERARQUICA
• Si se utiliza 16-QAM ó 64-QAM, el múltiplex de transporte puede opcionalmente dividirse en dos cadenas binarias, una de alta prioridad y otra de baja prioridad. La primera puede decodificarse en condiciones peores de relación señal/ruido.
• Los bits de mayor prioridad se utilizan en una modulación QPSK. Es decir, definen el cuadrante. Los bits de menor prioridad definen el símbolo concreto dentro del cuadrante.
• En este caso la secuencia binaria se divide en las dos cadenas, y sobre ellas se realizan de manera independiente todos los procesos previos al entrelazado interior.
4141
MODULACION UNIFORMEMODULACION UNIFORME
QPSK
16-QAM
64-QAM
4242
64-QAM con αααα = 2
Se utiliza con transmisión jerárquica. La separación entresímbolos de diferente cuadrante es α �veces la separación entre símbolos del mismo cuadrante.
MODULACIMODULACIÓÓN NO UNIFORMEN NO UNIFORME
Se permite α = 1 (modu-lación uniforme), 2 y 4.
Incrementa el grado de protección de lacadena de alta prioridad.
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4343
FORMACION DE SIMBOLOS OFDMFORMACION DE SIMBOLOS OFDM• En el modo 2k se transmiten 1705 portadoras
(numeradas de 0 a 1704) espaciadas 4464 Hz. El tiempo útil del símbolo es 224 µs. 1512 portadoras corresponden a los datos.
• En el modo 8k se transmiten 6817 portadoras (numeradas de 0 a 6816) espaciadas 1116 Hz. El tiempo útil del símbolo es 896 µs. 6048 portadoras corresponden a los datos.
• La capacidad binaria es la misma. El ancho de banda es 7,66 MHz, sobre un canal de 8 MHz.
• Para adaptarse a otras regulaciones, el estándar DVB-T permite también el uso de canales de 5, 6 y 7 MHz, escalando la capacidad binaria.
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4444
TIEMPO DE GUARDA Y APLICACIONTIEMPO DE GUARDA Y APLICACION
� El tiempo de guarda puede escogerse de manera que sea igual a 1/4, 1/8, 1/16 ó 1/32 veces el tiempo útil de símbolo.
� En el modo 2k el tiempo de guarda varía entre 7 y 56 µs, y la duración del símbolo total está entre 231 y 280 µs. Su principal aplicación son transmisores aislados o con “gap-fillers” ó“coverage extenders”.
� En el modo 8k el tiempo de guarda varía entre 28 y 224 µs. La duración del símbolo va de 924 a 1120 µs. Se aplicará en grandes redes iso-frecuencia o en zonas muy montañosas en que el “delay-spread” sea muy grande.
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4545
TRAMAS Y SETRAMAS Y SEÑÑALES AUXILIARESALES AUXILIARES
• Se definen tramas de duración 68 símbolos OFDM, y supertramas de cuatro tramas.
• Además de los datos se transmiten:– Señales piloto continuas: 45 subportadoras en el
modo 2k y 177 en el modo 8k se transmiten moduladas por una señal de referencia que se obtiene de un generador seudoaleatorio.
– Señales piloto dispersas: Un cierto número de subportadoras de posición no fija, moduladas por la citada señal de referencia.
– Señales TPS: 17 ó 68 portadoras (modos 2k y 8k) transmiten información del sistema.
• En todas ellas la modulación es BPSK. Además los pilotos se transmiten con mayor potencia.
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FUNCION DE LAS SEFUNCION DE LAS SEÑÑALES AUXILIARESALES AUXILIARES
• Pilotos:– Adquisición de sincronismos de frecuencia y de reloj.– Sincronismo de trama– Seguimiento del ruido de fase
• Señales TPS (Transmission Parameter Signalling)– Información de modulación, incluyendo el parámetro
α.
– Información de transmisión jerárquica.– Duración del intervalo de guarda– Tasa del código convolucional empleado.– Numeración de trama.
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CAPACIDAD BINARIA DEL SISTEMACAPACIDAD BINARIA DEL SISTEMA
• Depende del tipo de modulación (QPSK, 16-QAM ó64-QAM), tasa del código (1/2, 2/3, 3/4, 5/6 ó 7/8) y tiempo de guarda (1/4, 1/8, 1/16 ó 1/32):– En QPSK, varía entre 5 y 10 Mbit/s, lo que permitiría
sólo un programa con calidad SDTV más alguno con LDTV.
– En 16-QAM varía entre 10 y 21 Mbit/s, con lo que podrían transmitirse hasta 3 programas SDTV, o bien 2 SDTV más otros con baja definición.
– En 64-QAM varía entre 15 y 31 Mbit/s, lo que permite acomodar 4 ó 5 programas SDTV como máximo.
• Estos números se dan para un canal de 8 MHz. Deben multiplicarse por 7/8 para canales de 7 MHz.
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NECESIDADES DE C/NNECESIDADES DE C/N� El nivel de referencia es la condición QEF (Quasi-
error free) en la que se produce por término medio un error por hora. Equivale a tasa de 2⋅10-4 antes de la decodificación de Viterbi.
� La relación C/N necesaria depende del tipo de modulación, tasa de código y tipo de canal (AWGN, Rayleigh o Rice)– Con 5-6 Mb/s (un canal SDTV) es suficiente 3-5 dB.– Con 15-20 Mb/s (2-3 canales) es preciso 10-20 dB– Para llegar a 31 Mb/s (4-5 canales) es necesario 20-
28 dB
� En cualquier caso, hay un efecto umbral muy marcado, de forma que se pasa de la condición QEF a perder la señal sin apenas transición.
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COMPATIBILIDAD CON DVBCOMPATIBILIDAD CON DVB--S Y DVBS Y DVB--CC
� Para facilitar la adaptación entre los tres sistemas, todos ellos comparten todos los procesos hasta el codificador interior. El perforado del código y el tipo de modulación son ya propios de cada sistema.
� El sistema DVB-S utiliza modulación QPSK. La velocidad binaria depende del ancho de banda disponible en el transpondedor.
� El sistema DVB-C utiliza QPSK y QAM, con una única portadora por canal. Precisa para su funcionamiento el uso de ecualizadores adaptativos en los receptores.
50
5050
REVISIREVISIÓÓN DE LA NORMA DVBN DE LA NORMA DVB--TT
• Las últimas revisiones incorporan: – Un modo adicional 4k para incorporar opciones
suplementarias para redes DVB-H (Handheld) con las que se ofrece televisión para recepción en móvil.
– Un modo adicional de entrelazado interior profundo, que puede utilizarse con los modos 2k y 4k. Previsto para DVB-H, con mayores niveles de ruido artificial.En el estándar original, el entrelazado interior de símbolo actúa sobre un único símbolo OFDM. El nuevo entrelazado actúa sobre dos símbolos (modo 4k) o sobre cuatro símbolos (modo 2k).
– Cambios en la señalización TPS para incorporar DVB-H
51
5151
PARPARÁÁMETROS DEL MODO 4kMETROS DEL MODO 4k
• Para un canal de 8 MHz:
– En el modo 4k se transmiten 3409 portadoras (numeradas de 0 a 3408) espaciadas 2232 Hz. El tiempo útil del símbolo es 448 µs. 3024 portadoras corresponden a los datos.
– La duración del tiempo de guarda es entre 14 µs y 112 µs. El periodo de símbolo varía en función de este parámetro entre 462 µs y 560 µs.
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SISTEMA DVBSISTEMA DVB--HH
• Se trata de una evolución tecnológica de DVB-T para posibilitar la recepción en un dispositivo portátil o móvil. Las principales modificaciones son:• Introducción del modo 4k y nuevo entrelazado.• Uso de interfaces IP y codificación de canal
suplementaria MPE-FEC (Multi Protocol Encapsulation). Posible codificación a nivel de aplicación (código raptor)
• Time-Slicing: Organización de la transmisión de cada servicio en ráfagas, de manera que el receptor pueda estar inactivo un porcentaje alto del tiempo, reduciendo así el consumo de batería.
• DVB-H no es la única alternativa tecnológica para el servicio de televisión en el móvil. Tiene la consideración de norma europea.
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5353
SISTEMA DVBSISTEMA DVB--H (2)H (2)
• Técnicamente es posible compartir un canal de RF con servicios DVB-T.
• Es más frecuente que se configure un canal exclusivamente para DVB-H, que podría transmitir más de 100 programas para visualización en pantallas de tamaño reducido.
• La red necesaria para recepción portátil o móvil es más densa que las redes de radiodifusión convencionales, aunque menos que las redes móviles.
• Para facilitar la recepción es frecuente utilizar una combinación de modulación/codificación más robusta. QPSK ó 16-QAM para las subportadoras, con código convolucional 1/2 ó 2/3.
54
5454
SISTEMA DVBSISTEMA DVB--T2T2• Está en proceso de estandarización la segunda
generación, conocida con el acrónimo DVB-T2. Es un salto cualitativo importante, que permite hasta más de 50 Mb/s en un canal de 8 Mb/s. Características:• Puede transportar, en un único canal de RF, uno o
varios múltiplex de transporte MPEG, y uno o varios flujos de datos genéricos, con otros formatos (p.ej. IP).
• La información a transmitir se estructura en PLP (Physical Layer Pipes), cada una de las cuales utiliza su propia codificación de canal y modulación, que puede ser variable con el tiempo. Permite “time-slicing”.
• Utiliza una doble codificación LDPC (Low Density ParityCheck)/BCH. Se trata de dos códigos de bloques imbricados. Se utilizan también en DVB-S2.
55
5555
SISTEMA DVBSISTEMA DVB--T2 (2)T2 (2)
• Se han definido tamaños de FFT de 1k, 2k, 4k, 8k, 16k y hasta 32k. El tiempo útil de símbolo puede durar desde 0,1 hasta 3,6 ms, a lo que habría que añadir el tiempo de guarda.
• La modulación de las subportadoras OFDM incluye 256-QAM, además de QPSK, 16-QAM y 64-QAM.
• Se transmite también una compleja señalización de nivel 1 (L1 Signalling) para acceder a la información.
• Permite transmisión MISO (Multiple Input, Single Output).
• En definitiva, se trata de un sistema casi enteramente nuevo, escasamente compatible con DVB-T, aunque tenga alguna característica común.
5656
SISTEMASDE RADIODIFUSIÓ�
6. PLA�IFICACIÓ� DE DVB-T
57
5757
SISTEMA DVBSISTEMA DVB--TT
• La norma que define el sistema es la EN 300 744 del ETSI.
• El ETSI ha publicado “Implementation Guidelines” en el documento TR 101 190
• La planificación en Europa se ha hecho en el marco de la conferencia de la CEPT que dio lugar al Acuerdo de Chester de 1997. Plan técnico (UIT) de Ginebra 2006.
• La UIT recoge: – Conceptos muy básicos de planificación en la
Recomendación BT 1125 (94)– Aspectos detallados en la BT 1368-8, de 2009,
sobre Planning criteria for DTTV in VHF/UHF bands
58
5858
INTRODUCCIINTRODUCCIÓÓN DE DVBN DE DVB--T EN ESPAT EN ESPAÑÑAA
• Plan Técnico Nacional de 1998. Utilización de modo “8-k” en banda UHF. Compartición con TV analógica hasta “apagón analógico” (abril 2010). Nuevos Planes Técnicos en 2005 y 2010.
• Red FU de ámbito nacional: Canales 66-69 (830-862 MHz). Total de 16 canales sin desconexiones territoriales. 1 TVE y 15 privados.
• Red nacional con desconexiones autonómicas: 1 canal de RF (múltiplex). RTVE.
• Redes autonómicas y locales. Plan Técnico Nacional de Televisión Digital Local en 2004. Revisión en 2005.
59
5959
PLAN DE TRANSICIPLAN DE TRANSICIÓÓN A LA TDTN A LA TDT
• Plan Nacional de Transición a la TDT. Aprobado por Consejo de Ministros en septiembre de 2007. Prevé la organización del “apagón analógico” mediante proyectos de transición, elegidos por criterios técnicos y sociológicos. – Grupo A. 32 Proyectos con población afectada inferior
a 500.000 habitantes. 30 de junio de 2009. – Grupo B. 25 Proyectos con población afectada entre
500.000 y 700.000 habitantes. 31 de diciembre de 2009. – Grupo C. 33 Proyectos con población superior a
700.000 habitantes, con fecha prevista de culminación el 3 de abril de 2010.
60
• 80% de la población antes del 31 de diciembre de 2005
• 85% de la población antes del 31 de julio de 2007
• 88% de la población antes del 31 de julio de 2008
• 90% de la población antes del 31 de diciembre de 2008
• 93% de la población antes de 31 de julio de 2009
• 96% (entidades privadas de ámbito estatal) y 98% (entidades públicas de ámbito estatal o autonómico) de la población antes del 3 de abril de 2010
EVOLUCIEVOLUCIÓÓN DE LA COBERTURA DE LA TDTN DE LA COBERTURA DE LA TDT
Un sistema, desde el punto de vista matemático, representa una transformación sobre una señal de entrada x(t) produciendo una señal de salida y/t).
Los sistemas pueden tener muchas propiedades. Por ejemplo, a lo largo de este tema nos referiremos principalmente a sistemas “con memoria”. Es decir, en los cuales la salida en un instante cualquiera t1 depende de todas la señal de entrada x(t), y no sólo de su valor concreto en el instante t1. Los sistemas reales son también “causales”, es decir, que la salida en un instante sólo depende de las entradas anteriores a ese instante, y no de las que están por venir. Se pueden definir muchas más características que los sistemas pueden o no tener (por ejemplo si es estable, si es determinista, si es invertible, etc.).
Hay dos propiedades que me interesa resaltar. Sistemas invariantes y lineales.Los sistemas invariantes se comportan siempre igual a lo largo del tiempo y son los únicos que vamos a analizar. Hay muchos sistemas muy interesantes que no son invariantes: sistemas adaptativos, sistemas móviles,… pero requieren un análisis especializado.
Los sistemas lineales son los que conservan el principio de superposición. Nos referiremos a ellos de forma preferente, aunque también introduciremos algún concepto de sistemas no lineales al final del tema. En particular, conservan su comportamiento aunque la entrada cambie de nivel (se escale). La mayoría de sistemas reales se aproximan bastante a este comportamiento, en baja señal.
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COBERTURA ACTUAL DE LA TDTCOBERTURA ACTUAL DE LA TDT
Mayo 2010. Referencia: www.ImpulsaTDT.es
Un sistema, desde el punto de vista matemático, representa una transformación sobre una señal de entrada x(t) produciendo una señal de salida y/t).
Los sistemas pueden tener muchas propiedades. Por ejemplo, a lo largo de este tema nos referiremos principalmente a sistemas “con memoria”. Es decir, en los cuales la salida en un instante cualquiera t1 depende de todas la señal de entrada x(t), y no sólo de su valor concreto en el instante t1. Los sistemas reales son también “causales”, es decir, que la salida en un instante sólo depende de las entradas anteriores a ese instante, y no de las que están por venir. Se pueden definir muchas más características que los sistemas pueden o no tener (por ejemplo si es estable, si es determinista, si es invertible, etc.).
Hay dos propiedades que me interesa resaltar. Sistemas invariantes y lineales.Los sistemas invariantes se comportan siempre igual a lo largo del tiempo y son los únicos que vamos a analizar. Hay muchos sistemas muy interesantes que no son invariantes: sistemas adaptativos, sistemas móviles,… pero requieren un análisis especializado.
Los sistemas lineales son los que conservan el principio de superposición. Nos referiremos a ellos de forma preferente, aunque también introduciremos algún concepto de sistemas no lineales al final del tema. En particular, conservan su comportamiento aunque la entrada cambie de nivel (se escale). La mayoría de sistemas reales se aproximan bastante a este comportamiento, en baja señal.
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• El 3 de abril de 2010 se publica en el BOE el Real Decreto 365/2010, de 26 de marzo, por el que se regula la asignación de los múltiples TDT en la nueva etapa.
• Se prevé una fase 1 en la que los concesionarios privados accederán a un múltiple con cobertura estatal. RTVE dispondrá de dos, y se prevén dos múltiples autonómicos y otros para cobertura local.
• En la fase 2 se liberarán, de forma progresiva, los canales 61 al 69, finalizando antes de 1 de enero de 2015.
• Se prevé también un Múltiple digital para la prestación del servicio de televisión digital terrestre en movilidad.
SITUACISITUACIÓÓN TRAS EL APAGN TRAS EL APAGÓÓN ANALN ANALÓÓGICOGICO
Un sistema, desde el punto de vista matemático, representa una transformación sobre una señal de entrada x(t) produciendo una señal de salida y/t).
Los sistemas pueden tener muchas propiedades. Por ejemplo, a lo largo de este tema nos referiremos principalmente a sistemas “con memoria”. Es decir, en los cuales la salida en un instante cualquiera t1 depende de todas la señal de entrada x(t), y no sólo de su valor concreto en el instante t1. Los sistemas reales son también “causales”, es decir, que la salida en un instante sólo depende de las entradas anteriores a ese instante, y no de las que están por venir. Se pueden definir muchas más características que los sistemas pueden o no tener (por ejemplo si es estable, si es determinista, si es invertible, etc.).
Hay dos propiedades que me interesa resaltar. Sistemas invariantes y lineales.Los sistemas invariantes se comportan siempre igual a lo largo del tiempo y son los únicos que vamos a analizar. Hay muchos sistemas muy interesantes que no son invariantes: sistemas adaptativos, sistemas móviles,… pero requieren un análisis especializado.
Los sistemas lineales son los que conservan el principio de superposición. Nos referiremos a ellos de forma preferente, aunque también introduciremos algún concepto de sistemas no lineales al final del tema. En particular, conservan su comportamiento aunque la entrada cambie de nivel (se escale). La mayoría de sistemas reales se aproximan bastante a este comportamiento, en baja señal.
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DEFINICIDEFINICIÓÓN DE COBERTURAN DE COBERTURA
• El informe TR 101 190 especifica tres tipos de recepción:– Fija. Utilizando una antena directiva fija situada en el
tejado.– Portátil tipo A. Receptor portátil con antena incorporada,
situado en el exterior, con una altura de 1,5 m. – Portátil tipo B. Receptor portátil con antena incorporada,
situado en el interior, en habitación en planta baja con ventana a la calle, con una altura de 1,5 m.
• Ubicación de recepción:– Área de 0,5 x 0,5 m. Se entiende que la antena puede
moverse en ese espacio para buscar una posición óptima. – Se considera cubierta si los valores de C/N y C/I superan
los umbrales mínimos el 99% del tiempo.
6464
DEFINICIDEFINICIÓÓN DE COBERTURA (2)N DE COBERTURA (2)
• Área pequeña: – De dimensiones similares al pixel de los modelos digitales
del terreno. Se fija como referencia 100 x 100 metros.– La cobertura de esta área se califica como “buena” si más
del 95% de las ubicaciones están cubiertas. Es “aceptable” si están cubiertas más del 70% de las ubicaciones.
– Estos criterios se traducen en niveles de intensidad de campo que deben garantizarse.
• Zona de cobertura de un transmisor o red:– Es la combinación de todas las áreas pequeñas en que se
obtiene un determinado nivel de cobertura. – Debe especificarse el tipo de recepción y el nivel de
cobertura.
6565
DEFINICIDEFINICIÓÓN DE COBERTURA (3)N DE COBERTURA (3)
• Representación gráfica de los tipos de recepción:
6666
DEFINICIDEFINICIÓÓN DE COBERTURA (4)N DE COBERTURA (4)
• Representación gráfica de los conceptos de ubicación, área pequeña y zona de cobertura:
“Area
pequeña”
Ubicación
6767
RELACIRELACIÓÓN SEN SEÑÑAL A RUIDO NECESARIAAL A RUIDO NECESARIA
• Se especifican tres tipos de canales. La relación C/N depende del canal, de la modulación y de la codificación de canal. Para 64-QAM y tasa 2/3 se tiene: – Canal Rice (recepción fija). C/N = 17,1 dB– Canal Rayleigh (portátil). C/N = 19,3 dB
– En canal Gaussiano (ideal) C/N = 16,5 dB.
• En recepción fija se considera canal Rice, con algo de multitrayecto pero señal directa dominante.
• En recepción portátil se considera canal Rayleigh, con multitrayecto más intenso y sin señal directa.
6868
MMÁÁRGENESRGENES
• Para tener un porcentaje del 70% o del 95% es necesario que el campo mediano sea superior al mínimo. La diferencia es el margen:
gauss
Cobertura 70% de localizaciones
“Aceptable”
Se usa en zonas rurales
Cobertura 95% de localizaciones
“Buena”
Se usa en zonas urbanas
6969
EJEMPLOS DE RESULTADOSEJEMPLOS DE RESULTADOS
� Para garantizar una cobertura del 95% L (“buena”), los valores medianos de intensidad de campo resultan:
� Como referencia, en España se utiliza 64-QAM, con tasa 2/3, y se exige un nivel de cobertura similar al que el ETSI define como “Buena”. Con unos márgenes de implementación, generalmente se considera que el campo mediano, en la altura de referencia y para recepción fija, debe superar el siguiente umbral:
E = 56 + 20 log (f(MHz)/650)
R e c e p c ió n B a n d a IV B a n d a VF ija 3 5 -5 9 d B u 3 9 -6 3 d B uP o r tá t i l A 5 4 -7 8 d B u 5 8 -8 2 d B uP o r tá t i l B 6 6 -9 0 d B u 7 0 -9 4 d B u
7070
CONSIDERACIONES CONSIDERACIONES
� Cuestiones a tener en cuenta:– Se recomienda en cada caso realizar los cálculos
completos según el informe ETSI TR 101 190.– Los niveles de campo de planificación se evalúan en el
nivel de los tejados y son valores medianos (50%).– Las pérdidas por altura (consideradas en la recepción
portátil) son adecuadas para viviendas unifamiliares. En bloques de mayor altura habría que aplicar otro procedimiento (p.ej. La Rec. UIT-R P.1546).
– En cualquier caso la cobertura de interiores es problemática, por el nivel requerido. Solución: “gap-fillers”de interiores.
– Para un mismo transmisor, las distancias de cobertura son muy diferentes en función de la modalidad elegida.
7171
INTERFERENCIASINTERFERENCIAS
� Las relaciones de protección cocanal dependen del tipo de canal pero son del orden de 5-8 dB para QPSK, 13-20 dB para 16-QAM y 18-22 dB para 64-QAM. Esta última es la que se emplea en España.
� Para canal adyacente es de -40 dB, lo que permite la utilización de canales contiguos. Por ejemplo, los canales 66 al 69 se emplean en toda España, en red de frecuencia única. En los sistemas analógicos generalmente había que utilizar canales alternos.
7272
SISTEMASDE RADIODIFUSIÓ�
7. PLA�IFICACIÓ� DE REDESDE FRECUE�CIA Ú�ICA
(IDEAS GE�ERALES)
7373
En las redes de frecuencia única aparecen dos tipos de interferencia: - Interferencia externa, originada en otras redes. - Interferencia interna, originada en transmisores de la propia red.
La externa se evalúa con métodos similares a las redes analógicas. Suele utilizarse la suma cuadrática para interferencia múltiple. En la interferencia interna, el proceso es más complejo, siendo necesario en primer lugar determinar si una señal es o no interferente (según su retardo), y en segundo lugar calcular la medida en que interfiere.
CONCEPTOS BCONCEPTOS BÁÁSICOSSICOS
7474
Si se reciben varias señales procedentes de diferentes
transmisores de la red SFN, se tiene una situación como la
representada en la figura.
Tg Tu Tg Tu
Tg Tu Tg Tu
Tg Tu Tg Tu
Se ha representado en rojo la interferencia sobre la ventana de recepción del
segundo símbolo, suponiendo que la recepción se sincroniza con la primera
señal. Para que existe interferencia el retardo debe superar el tiempo de guarda.
SITUACISITUACIÓÓN EJEMPLO 1N EJEMPLO 1
7575
Si la sincronización de la ventana de recepción no se realiza con
la primera señal sino con otra, se produce interferencia por la
más adelantada. Se denominan “pre-ecos”.
Tg Tu Tg Tu
Tg Tu Tg Tu
Tg Tu Tg Tu
La protección por tiempo de guarda se aplica a señales que llegan retardadas
con relación a la “principal”, no a las adelantadas.
Tg
SITUACISITUACIÓÓN EJEMPLO 2N EJEMPLO 2
7676
• Todas las señales que se reciban respetando la protección por tiempo de guarda contribuyen positivamente a la recepción. Se suman en potencia, obteniendo una ganancia estadística adicional por red de frecuencia única ó ganancia SFN. • Para las señales adelantadas (pre-ecos) o retrasadas en más del tiempo de guarda, puede repartirse parte de la potencia como deseada y parte interferente. Sobre la parte interferente se aplica la relación de protección. • La estrategia de sincronización del receptor es relevante, pero no está estandarizada, sino que depende de los fabricantes.
CONSIDERACIONES SOBRE PLANIFICACICONSIDERACIONES SOBRE PLANIFICACIÓÓN SFNN SFN
7777
• Los transmisores situados en puntos especialmente elevados son susceptibles de causar interferencia interna, por el gran alcance que pueden tener. • Puede ajustarse el retardo de los transmisores, pero con precaución. En una red amplia, las mejoras que pueden conseguirse en algunas zonas pueden suponer desventajas en otras. • El mejor funcionamiento se obtiene para redes homogéneas y densas. En redes poco densas o incompletas, con transmisores de diferentes categorías, es previsible la aparición de problemas.
CONSIDERACIONES (2)CONSIDERACIONES (2)
78
• El tiempo de guarda protege de la interferencia entre símbolos. Sin embargo, la combinación de señales, aún respetando el tiempo de guarda, produce desvanecimiento selectivo.
Cada
subportadora se
ve afectada por
un “fading”
plano
Sub-portadora
Nivel de recepción
(señal de banda ancha con “fading” selectivo)
Algunas subportadras
se anulan
Ancho de banda total
• La información se recupera con ayuda de la codificación de canal y entrelazados.
• Anchos de banda de coherencia en el orden de decenas o centenares de kHz.
DESVANECIMIENTO SELECTIVODESVANECIMIENTO SELECTIVO
Un sistema, desde el punto de vista matemático, representa una transformación sobre una señal de entrada x(t) produciendo una señal de salida y/t).
Los sistemas pueden tener muchas propiedades. Por ejemplo, a lo largo de este tema nos referiremos principalmente a sistemas “con memoria”. Es decir, en los cuales la salida en un instante cualquiera t1 depende de todas la señal de entrada x(t), y no sólo de su valor concreto en el instante t1. Los sistemas reales son también “causales”, es decir, que la salida en un instante sólo depende de las entradas anteriores a ese instante, y no de las que están por venir. Se pueden definir muchas más características que los sistemas pueden o no tener (por ejemplo si es estable, si es determinista, si es invertible, etc.).
Hay dos propiedades que me interesa resaltar. Sistemas invariantes y lineales.Los sistemas invariantes se comportan siempre igual a lo largo del tiempo y son los únicos que vamos a analizar. Hay muchos sistemas muy interesantes que no son invariantes: sistemas adaptativos, sistemas móviles,… pero requieren un análisis especializado.
Los sistemas lineales son los que conservan el principio de superposición. Nos referiremos a ellos de forma preferente, aunque también introduciremos algún concepto de sistemas no lineales al final del tema. En particular, conservan su comportamiento aunque la entrada cambie de nivel (se escale). La mayoría de sistemas reales se aproximan bastante a este comportamiento, en baja señal.
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• A partir de la respuesta en frecuencia del canal algunos equipos de medida calculan la respuesta impulsiva, determinando así los ecos principales, sus niveles y retardos relativos.
DESVANECIMIENTO SELECTIVO (2)DESVANECIMIENTO SELECTIVO (2)
Un sistema, desde el punto de vista matemático, representa una transformación sobre una señal de entrada x(t) produciendo una señal de salida y/t).
Los sistemas pueden tener muchas propiedades. Por ejemplo, a lo largo de este tema nos referiremos principalmente a sistemas “con memoria”. Es decir, en los cuales la salida en un instante cualquiera t1 depende de todas la señal de entrada x(t), y no sólo de su valor concreto en el instante t1. Los sistemas reales son también “causales”, es decir, que la salida en un instante sólo depende de las entradas anteriores a ese instante, y no de las que están por venir. Se pueden definir muchas más características que los sistemas pueden o no tener (por ejemplo si es estable, si es determinista, si es invertible, etc.).
Hay dos propiedades que me interesa resaltar. Sistemas invariantes y lineales.Los sistemas invariantes se comportan siempre igual a lo largo del tiempo y son los únicos que vamos a analizar. Hay muchos sistemas muy interesantes que no son invariantes: sistemas adaptativos, sistemas móviles,… pero requieren un análisis especializado.
Los sistemas lineales son los que conservan el principio de superposición. Nos referiremos a ellos de forma preferente, aunque también introduciremos algún concepto de sistemas no lineales al final del tema. En particular, conservan su comportamiento aunque la entrada cambie de nivel (se escale). La mayoría de sistemas reales se aproximan bastante a este comportamiento, en baja señal.
8080
SISTEMASDE RADIODIFUSIÓ�
8. SISTEMA DVB-S
8181
• El primer sistema especificado es el sistemaeuropeo definido en la norma ETS 300 421 (1994), conocido como DVB-S, orientado a la banda Ku:
• Basado en el sistema MPEG-2 de codificación de vídeo yaudio. Utiliza su múltiplex de transporte (TS). Permitediferentes grados de calidad desde LDTV hasta HDTV.
• La modulación es QPSK, con doble codificación (bloques y convolucional). El número de canales por portadora depende del ancho de banda del transpondedor, la velocidad binaria de los canales y la tasa de codificación convolucional.
SISTEMAS DE TV DIGITAL POR SATSISTEMAS DE TV DIGITAL POR SATÉÉLITELITE
8282
Además del sistema europeo, hay dos sistemas importantes:
• Sistema americano. Desarrollado por el ATSC. Utiliza la codificación de vídeo MPEG-2, pero un sistemadiferente de codificación de audio: AC-3. En todo lo demás es incompatible con el sistema DVB-S.
• Sistema japonés. Desarrollo independiente, adaptado a las características del mercado japonés.
Se ha publicado la especificación DVB-S2, con cambios sustanciales, orientado a frecuencias más altas (b. Ka).
OTROS SISTEMASOTROS SISTEMAS
8383
RS (204,188)
1
2
n
3
FIGURA 1
Diagrama de bloques funcional del Sistema
Codificador
de audio
Codificador
de vídeo
Codificador
de datos
Adaptación
del
múltiplex
y dispersión
de energía
MU
Xde
tran
sport
e
Componentes de servicio
Entrelazador
convolucional
Codificador
interior
Conformación
en banda base
Modulador
MDP-4
MU
Xde
pro
gra
ma
Codificador
exterior
MPEG-2
Codificación en la fuente y multiplexación Adaptador del canal de satélite
Servicios
Código
convolucional
Canal de
satélite
de RF
D01
DIAGRAMA FUNCIONALDIAGRAMA FUNCIONAL
8484
Todos los bloques anteriores son idénticos a DVB-T. El perforado del código es similar. Si se desea el máximo nivel de protección, se utiliza el código madre de tasa 1/2, asignando las componentes I y Q de la modulación a las señales X e Y obtenidas del codificador (I = X Q = Y).
Para obtener las tasas 2/3, 3/4, 5/6 ó 7/8, se perfora el código 1/2, transmitiendo solo parte de los bits X e Y.
La tasa 2/3 se obtiene agrupando 8 bits y transmitiendo solamente 6:I = X1Y2Y3 Se transmiten todos los bits Y pero Q=Y1X3Y4 solamente los X impares
PERFORADO DEL CPERFORADO DEL CÓÓDIGODIGO
8585
La tasa 3/4 se obtiene tomando 6 bits (3 X y 3 Y) ytransmitiendo solo 4:I = X1Y2Q = Y1X3
La tasa 5/6 se obtiene tomando 10 bits (5 X y 5 Y) y transmitiendo solo 6:I = X1Y2Y4Q = Y1X3X5
La tasa 7/8 se obtiene tomando 14 bits (7 X y 7 Y) y transmitiendo solo 8:I = X1Y2Y4Y6Q = Y1Y3X5X7
PERFORADO DEL CPERFORADO DEL CÓÓDIGO (2)DIGO (2)
8686
Una vez obtenidas lasseñales I y Q por el procesodescrito anteriormente,se les aplica un filtradoen raíz cuadrada decoseno alzado, con factor α = 0,35.
Las señales así filtradasmodulan directamentea la portadora. No existe por tanto codificacióndiferencial.
Q
I
I = 1
Q = 0
I = 1
Q = 1
I = 0
Q = 0
I = 0
Q = 1
X
Y
I
Q
FIGURA 5
Constelación MDP-4
Tren de
bit serie Codificador
convolucionalPerforado
Conformación
en banda base
Modulador
MDP-4
D05
CONFORMACICONFORMACIÓÓN Y MODULACIN Y MODULACIÓÓNN
8787
• El objetivo es garantizar una transmisión QEF (QuasiError Free) durante un elevado porcentaje de tiempo. Los requisitos de energía por bit sobre densidad espectral de ruido dependen de la tasa del codificador convolucional:
Tasa 1/2 Eb/N0 = 4,5 dBTasa 2/3 Eb/N0 = 5,0 dBTasa 3/4 Eb/N0 = 5,5 dBTasa 5/6 Eb/N0 = 6,0 dBTasa 7/8 Eb/N0 = 6,4 dB
NOTA: La energía por bit se refiere a la tasa binaria útil, sin codificación.
OBJETIVOS DE CALIDADOBJETIVOS DE CALIDAD
8888
La potencia de ruido es el producto de la densidad espectral de potencia por el ancho de banda en unidades naturales: N = N0 BW.
La potencia C es igual a la energía por bit dividida por el periodo de bit, o la energia por bit multiplicada por la tasa binaria Ru. Recuérdese que en la definición de Eb se hace referencia a la tasa binaria neta (útil), medida en la salida del Múltiplex de transporte.
Si llamamos rcc a la tasa del código (1/2, 2/3, etc...) la tasa binariabruta resulta:
Y la tasa de símbolo es la mitad Rs = Rb/2, por ser modulación QPSK. La relación entre BW y Rs depende de la degradación que se tolere en el transpondedor.
cc
ubr
RR1
188
204⋅⋅=
RELACIRELACIÓÓN DE EN DE Ebb/N/N00 CON C/NCON C/N
8989
Combinando las expresiones anteriores se obtiene:
)204
1882log(10)()(
204
1882
0
00
ccsb
ccsbub
rBW
RdB
�
EdB
�
C
rBW
R
�
E
BW�
RE
�
C
⋅⋅⋅⋅+=
⋅⋅⋅⋅=⋅
⋅=
Un posible valor de ancho de banda es 1,28 veces la velocidad desímbolo. Con ello se tiene:
Tasa 1/2 C/N = 3,1 dB A estos valores teóricosTasa 2/3 C/N = 4,8 dB debería sumarse al menosTasa 3/4 C/N = 5,8 dB 1 dB por degradación enTasa 5/6 C/N = 6,8 dB los filtros y en el módem.Tasa 7/8 C/N = 7,4 dB
VALORES NECESARIOS DE C/NVALORES NECESARIOS DE C/N
9090
Ejemplos de velocidad binaria útil
BW
(a –3 dB)
(MHz)
BW′
(a -1 dB)
(MHz)
Rs(para
BW/Rs = 1,28)
(MBd)
Ru(para MDP-4 +
convolucional
de 1/2)
(Mbit/s)
Ru(para MDP-4 +
convolucional
de 2/3)
(Mbit/s)
Ru(para MDP-4 +
convolucional
de 3/4)
(Mbit/s)
Ru(para MDP-4 +
convolucional
de 5/6)
(Mbit/s)
Ru(para MDP-4 +
convolucional
de 7/8)
(Mbit/s)
54 48,6 42,2 38,9 51,8 58,3 64,8 68,0
46 41,4 35,9 33,1 44,2 49,7 55,2 58,0
40 36,0 31,2 28,8 38,4 43,2 48,0 50,4
36 32,4 28,1 25,9 34,6 38,9 43,2 45,4
33 29,7 25,8 23,8 31,7 35,6 39,6 41,6
30 27,0 23,4 21,6 28,8 32,4 36,0 37,8
27 24,3 21,1 19,4 25,9 29,2 32,4 34,0
26 23,4 20,3 18,7 25,0 28,1 31,2 32,8
NOTA 1 – Ru se refiere a la velocidad binaria útil tras la MUX MPEG-2. Rs (velocidad de símbolos) corresponde a la anchura debanda a –3 dB de la señal modulada.
NOTA 2 – Las cifras del Cuadro 5 corresponden a una degradación de la relación Eb /�0 de 1,0 dB (con respecto al canal AWGN)para el caso de un factor de corte de 0,35 y un índice de codificación de 2/3, incluidos los efectos de los filtros IMUX y OMUX ydel ATOP.
VELOCIDAD BINARIA VELOCIDAD BINARIA ÚÚTILTIL