Compendio de monografía diplomando tv digital 2016

Universidad Mayor de San Andrés Facultad de Ingeniería Carrera de Ingeniería Electrónica Instituto de Electrónica Aplicada - IEA

Revista Innovación y Tecnología Serie de Compendio de Monografías 2016 "Diplomado en Televisión Digital 2da Versión"

La Paz - Bolivia

Publicado por: Instituto de Electrónica Aplicada Ingeniería Electrónica Universidad Mayor de San Andrés http://miing.umsa.edu ISBN: X-XXXX-XXXXXX Creditos: Editor: Paulo R. Loma Marconi prlomarconi@gmail.com Paquete LATEX: ’UMSAetn v1.8’ por Paulo R. Loma Marconi https://github.com/zurits/UMSAetn-LatexTemplate

Presentación El Instituto de Electrónica Aplicada – IEA, se complace en presentar la revista Ïnnovación y Tecnología", en una edición especial, dedicada a uno de los programas del postgrado del IEA, correspondiente a la gestión 2016, el objetivo de la revista, es la difusión de los trabajos realizados por estudiantes de la Carrera de Ingeniería Electrónica, docentes y estudiantes investigadores del IEA, y un medio de difusión de los programas de postgrado y está dirigida a la comunidad universitaria y sociedad en general.

En este número, que es el primero de una serie de publicaciones que realiza el IEA, se presenta un compendio de las monografías que se realizaron en el Diplomado de Televisión Digital 2da. versión, como ser: Comparación entre software defined radio, Compartición de infraestructura para la TVD, Estudio de áreas de cobertura para RFU, Análisis de coexistencia de servicios entre la TVD y 4G, Análisis de migración de una estación analógica a la TVD y un proyecto de multiplexor para servicios de TVD mediante el satélite TKSAT-1. En los siguientes números se continuará con la presentación de los trabajos realizados en el programa de TVD.

Wilber S. Flores Bustillos Director IEA

La opinión vertida en cada uno de los artículos es de responsabilidad de los autores, está prohibida la reproducción total o parcial por cualquier medio existente, sin la autorización del IEA y de sus autores.

Contenido 1. Comparación entre Software Defined Radio "gr-isdbt USRP N200 y Hardware Dedicado 4 2. Compartición de Infraestructura para la Televisión Digital en Bolivia 69 3. Estudio de Áreas de Cobertura para Redes de Frecuencia Única 4. Estudio de Coexistencia entre Servicios TDT y 4G

98 141

5. Migración a Televisión Digital Terrestre de Una Estación de TV Analógica 178 6. Proyecto de Un Multiplexor Nacional de Servicios de Televisión Digital Terrestre Complementado con el Satélite TKSAT-1 216

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Comparación entre Software Defined Radio “gr-isdbt” - USRP N200 y Hardware Dedicado Erick Adrián Iglesias Rodríguez

RESUMEN En la actualidad el Instituto de Electrónica Aplicada (IEA) dispone de un equipo denominado Universal Serial Radio Peripherical (USRP) N200, el cual puede ser utilizado bajo el paradigma de Software Defined Radio (SDR), esto último se debe a que un USRP, conectado a un computador, permite la adquisición y adecuación de una señal de radiofrecuencia a una señal digital en banda base, y viceversa, con lo cual un sistema de recepción y/o transmisión puede ser definido utilizando una plataforma de software dado.

La plataforma de software correspondería a una etapa de procesamiento digital de la señal recibida y/o transmitida. Una de las plataformas de software que se utilizan, juntamente con el USRP, es GNU Radio (software libre). Por otro lado, se conoce que en GNU Radio existe una herramienta denominada “gr-isdbt’’ el cual permite tener un analizador de señal ISDB-T (Integrated Services Digital BroadcastingTerrestrial) implementado en GNU Radio y un USRP B100.

Sin embargo, hasta la fecha no se tiene disponible pruebas de funcionamiento de la herramienta gr-isdbt utilizando un USRP N200, el cual es diferente al USRP B100. Por otra parte, no se dispone de trabajos que comparen la herramienta grisdbt con un equipo capaz de analizar la señal ISDB-Tb, sin embargo su desempeño podría ser observado en comparación con un receptor de hardware dedicado como es el caso del stick usb ISDB-Tb UB 400i de la empresa KWorld, el cual puede ser usado para realizar una cantidad de medidas en conjunto con la aplicación que acompaña al stick, cuyo nombre es ISDB-Tb monitor. Por lo tanto, la monografía, a ser desarrollada, realizará mediciones con los equipos mencionados así como comparaciones con los resultados obtenidos.

Palabras-clave: Televisión Digital. gr-isdbt. USRP N200. stickUsbUB400i

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1. INTRODUCCION En la actualidad, el Instituto de Electrónica Aplicada (IEA) dispone de un equipo denominado USRP (Universal Serial Radio Peripherical, Fig 1.1) N200 de Ettus research, que permite trabajar con señales de radio frecuencia adquiridas y controladas (por el equipo) en un ámbito de software libre o software comercial mediante GNU Radio o Labview respectivamente, con el propósito de desarrollar un sistema de transmisión o recepción basada en Software ( denominado Software Defined Radio) Fig 1.1 Vista Frontal USRP N200

Ettus Research JJJT till

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USRP N 200 A

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6

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Fuente: Ettus Research, 2016

Los ámbitos anteriormente mencionados disponen de entornos de trabajo en donde se dispone de un conjunto de bloques con una determinada función (demodular, codificar, etc) la Fig 1.2 muestra un ejemplo.

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Fig 1.2 Entorno de trabajo; GNU Radio Companion

La Fig 1.2, además de mostrar el entorno de trabajo para GNU Radio, denominado GNU Radio Companion, muestra la interconexión de bloques de las herramientas gr-isdbt del proyecto: Implementación de un receptor de ISDB-T abierto

para

mediciones bajo el paradigma de Radio Definida por Software de acuerdo a Larocca, 2015, cuya finalidad es recibir la señal de televisión digital terrestre (en base a los bloques funcionales que se conoce que ingresan en el front-end del sistema de recepción ISDB-Tb) y entregar medidas de determinados parámetros de la señal ISDB-Tb recibida, algunos de esos parámetros son: MER, BER pre y post Viterbi ,y así también puede observarse el diagrama de constelación, el espectro de la señal recibida, y otros parámetros según están definidos en Larocca, et al, 2016.

Por otro lado, se cuenta con un receptor stick usb ISDB-Tb UB400i, el cual se puede observar en la Fig 1.3

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Fig 1.3 UB400I ISDB-T digital USB TV Stick

Fuente: (Kworld, 2016) El stick USB UB400i junto con el software ISDB-Tb monitor permite realizar mediciones de ciertos parámetros de una señal de televisión digital ISDB-Tb recibida por este, la Fig 1.4 muestra la interfaz gráfica del software mencionado.

Fig 1.4 Interfaz gráfica de ISDB-Tb monitor

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Por otra parte, actualmente el IEA y la carrera de Ingeniera Electrónica de la UMSA disponen de un estudio de TDT, en donde se dispone de una tarjeta moduladora ISDB-Tb con el código DTA 115 de la empresa DekTec (DekTec-DTA115, 2016).

La tarjeta DTA 115 trabaja juntamente con el software StreamXpress, en donde se puede manipular los parámetros de transmisión de la señal de TDT que es transmitida (ver Fig 1.5).

Fig 1.5 Interfaz gráfica del software StreamXpress

Fuente: (DekTec StreamXpress, 2016)

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1.1 FORMULACION DEL PROBLEMA PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA La herramienta de software libre denominada gr-isdbt (utilizable en GNU Radio y funcional con el USRP B100) ofrece una alternativa de bajo costo para analizar señales de televisión digital, sin embargo, no existe estudios documentados que muestren su desempeño en el USRP N200, así como la comparación entre el Software Defined Radio gr-isdbt en el USRP con un hardware dedicado que realice mediciones de parámetros de señal de TDT. DEFINICION DEL PROBLEMA a) No se dispone de un estudio de desempeño y pruebas de funcionamiento de la herramienta gr-isdbt utilizando el USRP N200 como plataforma de hardware, b) no se dispone de un estudio que compare la herramienta gr-isdbt con algún hardware dedicado de medición de parámetros de señal TDT.

1.2 JUSTIFICACION El por qué se quiere abordar el presente proyecto de monografía se debe al interés de probar la utilidad y flexibilidad del USRP N200 (disponible en el IEA) bajo el concepto de radio definido por software, y mostrar las ventajas y desventajas que pueda tener respecto a un receptor con hardware dedicado.

JUSTIFICACION TECNICA Esta monografía pretende dar un aporte al avance concreto de la verificación de ciertos detalles técnicos tecnológicos de un sistema de televisión implementado bajo el paradigma de Software Defined Radio, de manera que pueda observarse su conveniencia y/o practicidad en un posible entorno profesional, tal como sucedería en un estudio de televisión equipado con IRD (Integrated Receiver Decoder).

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JUSTIFICACION ECONOMICA Utilizando el paradigma de Software Defined Radio, varios conceptos nuevos del área de televisión pueden ser desarrollados e implementados teniendo un solo equipo, como el USRP, por lo que se evita la compra de diversos equipos para investigación aplicada en el área de TDT. JUSTIFICACION ACADEMICA Es conocido que en la actualidad el desarrollo e implementación de tecnologías de vanguardia van más de la mano de países del primer mundo debido a que para ciertos casos un país como el nuestro no dispone de las tecnologías suficientes para implementar desarrollos científicos-teóricos, a manera de ensayo de laboratorio, sin embargo, ya que el IEA dispone de un USRP N200 la implementación de un sistema de televisión es posible, el cual, además, permite el análisis teórico-práctico de los diferentes módulos internos de un sistema de televisión digital ISDB-Tb, por lo que la monografía pretende mostrar la utilidad del paradigma de Software Defined Radio aplicado en la televisión digital.

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1.3 OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL Comparar y evaluar el Software Defined Radio gr-isdbt - USRP N200 y el software ISDB-Tb monitor - stick UB400i utilizando diferentes parámetros de transmisión de señal de TDT. OBJETIVOS ESPECIFICOS a) Realizar pruebas de la herramienta gr-isdbt utilizando el USRP N200 con el propósito de ponerlos en funcionamiento , b) realizar transmisiones de TDT utilizando el estudio de TDT del IEA utilizando diferentes parámetros de configuración , c) realizar la recolección de datos de los parámetros recibidos por grisdbt y USRP N200 para las transmisiones del objetivo del inciso b, d) realizar la recolección de datos de los parámetros recibidos por ISDBTb monitor y el stick usb UB400i para las transmisiones del objetivo del inciso b.

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2. REVISION DE LITERATURA 2.1 SISTEMA DE TRANSMISION DE TELEVISION DIGITAL TERRESTRE ISDB-TB El sistema de transmisión de TDT ISDB-Tb (ver Fig 2.1 y Fig 2.2) está conformado por las etapas: a) Codificación de Fuente (MPEG-4), b) multiplexación y Remultiplexacion, c) codificación de canal y modulación, d) transmisión RF de señal de TDT. Fig 2.1 Etapas de codificación fuente y multiplexación en ISDB-Tb

Fuente: Adaptado de (Pisciotta N. O., 2010)

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Fig 2.2 Etapas de codificación de canal y modulación en ISDB-Tb

Fuente: Adaptado de Pisciotta, 2010 La Fig 2.2 muestra los bloques que conforman las etapas de codificación de canal y modulación, en la práctica se conoce que solo algunos parámetros son conFigbles, los cuales son: a) Tasa de codificación interna.- nivel de adición de redundancia de bits para protección contra errores (niveles prácticos: ½,2/3, ¾, 5/6, 7/8) b) tipo de modulación de portadoras.- cantidad de símbolos por portadora, siendo que influye directamente en la capacidad de información utilizable (niveles prácticos: DQPSK, QPSK, 16QAM, 64 QAM) c) entrelazado en el tiempo.- nivel de profundidad de dispersión de datos en el tiempo (niveles prácticos: 0,1,2,4,8) d) prefijo cíclico (intervalo de guarda).- razón de separación de la parte útil de la señal y su repetición (intervalo de guarda) en un periodo de tiempo dado (niveles prácticos: ¼,1/8, 1/16, 1/32) e) Modo de operación.- determina la cantidad y separación de las subportadoras en el ancho de banda de 6Mhz. (valores prácticos: 1, 2, 3 con 1405,2809, y 5617 portadoras, respectivamente. La Fig 2.3 muestra en forma detallada lo mencionado anteriormente.

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Fig 2.3 Diagrama de bloques de sistema de transmisión ISDB-Tb

Fuente: (Larocca, Flores, Gomez, Gonzales, & Belzarena, 2016)

Para terminar la presente sección, la Fig 2.3 muestra los tres últimos bloques de la cadena de transmisión correspondiente a: OFDM frame structure, IFFT, y GI (Guard Interval) insertion, la Fig 2.4 y la Fig 2.5 muestran en forma gráfica la interpretación de estos tres bloques.

Fig 2.4 Conformación de cuadro OFDM a partir de símbolos OFDM

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Fig 2.5 Inserción de intervalo de guarda

Fuente: Pisciotta, 2010

2.1 SISTEMA DE RECEPCIÓN DE TELEVISIÓN DIGITAL TERRESTRE ISDB-TB Un receptor de televisión digital estructuralmente puede ser visto como la composición de dos etapas una denominada front-end y la otra back-end (ver Fig 2.6) Fig 2.6 Modelo estructural de receptor ISDB-Tb Back-end Señal TVD

Sintonizador

Demodulación + corrección de errores

MPEG-2 TS DEMUX

Video

Audio

AUDIOTRAI Front-end NER v1.0 Datos Interactividad



Transport Stream (TS) Datos de usuario

Modem

Fuente: Elaboración propia, adaptado de ABNT NBT 15604, 2007

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En las siguientes secciones se hará mención de un receptor implementado por software (mediante Software Defined Radio) utilizando la herramienta gr-isdbt y la plataforma de hardware USRP , tal que ellos contemplan única y solamente la etapa de front-end de un sistema de recepción de televisión digital, siendo necesario un computador para la etapa del back-end.

2.2 IMPLEMENTACIÓN DE UN RECEPTOR DE ISDB-T ABIERTO PARA MEDICION BAJO EL PARADIGMA DE RADIO DEFINIDA POR SOFTWARE De acuerdo a Larocca, et al, 2015 la meta de la tecnología proporcionada por “Software Defined Radio” es implementar tanto como sea posible un sistema de radiodifusión por medio de software. Sin embargo, algún hardware es todavía requerido (para la adquisición de la señal) tal como antenas y los convertidores de analógico a digital son necesarios para sintonizar y presentar el muestreo de la señal que hará que se realice el proceso digitalmente, existe tres plataformas de hardware para tal propósito, el USRP, el HackRF y el BladeRF (el primero de ellos es de nuestro interés) siendo que HackRF es una plataforma open source para SDR y un BladeRF es una plataforma de bajo costo. Los tres son abiertos, ya que los drivers y los códigos usados por los FPGAs en cada dispositivo están disponibles y pueden ser editados. Es de esa manera que, aun los diagramas de dispositivos pueden ser vistos. En el caso del USRP, el procesamiento digital de la señal es realizado por un computador, siendo que en la presente implementación se hace uso de GNU Radio como marco de trabajo para implementar los bloques funcionales correspondientes al sistema de recepción de televisión digital ISDB-Tb (ver Fig 2.7)

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Fig 2.7 Bloques funcionales- Front-end de receptor full-seg

El objetivo de la implementación realizada es desarrollar el front-end de un receptor ISDB-T accesible y abierto basado en Software Defined Radio, especialmente diseñado para realizar medidas en diferentes puntos de la cadena de bloques funcionales de un sistema de recepción ISDB-Tb. La idea, de la herramienta gr-isdbt es ofrecer una alternativa de bajo costo para analizar señales de televisión digital, ya que un equipo profesional puede costar varios miles de dólares, de acuerdo con el sitio web testequipmentdepot, 2016.

El receptor es implementado como un módulo “Out-of-tree” (módulo de creación propia y adicional a los disponibles en GNU Radio) para GNU radio, así de como una sola pieza integrándose a él. En la actualidad, se tiene conocimiento del proyecto denominado A DVB-T transceiver based on SDR desarrollado por Bogdan Diaconescu's, et al, 2010.

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2.3 USRP N200 De acuerdo con la compañía National Instruments, 2016 los equipos de Ettus Research™ USRP™ N200 y N210 son las clases más altas en rendimiento de hardware de la familia de productos USRP, lo que permite a los ingenieros diseñar e implementar rápidamente poderosos sistemas de radio definidos por software flexibles. El hardware N200 y N210 (ver Fig 2.8) es ideal para aplicaciones que requieren alto rendimiento de RF y un gran ancho de banda. Estas aplicaciones incluyen la creación de prototipos de capa física, acceso a espectro dinámico, radio cognitiva, control, grabación, y reproducción del espectro, y aun implementación de red de sensores. Se puede mencionar entre sus características principales (útiles para el presente trabajo de monografía): • Usable con GNU Radio, LabVIEW™ y Simulink™, • arquitectura modular, rango de frecuencia de trabajo: DC-6 GHz, • dual 100 MS/s, 14-bit ADC, • dual 400 MS/s, 16-bit DAC, • DDC/DUC (Digital Down/Up converter) con 25 mHz de resolución, • hasta 50 MS/s de Gigabit Ethernet Streaming, • interfaz Gigabit Ethernet USRP-Host.

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Fig 2.8 Estructura interna USRP N200

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2.4 BLOQUES FUNCIONALES gr-isdbt La Fig 1.A adaptado de Larocca, 2016 muestra los bloques funcionales de la herramienta gr-isdbt, los cuales son: a) USRP Source.- Bloque que permite la obtención de la señal digital proveniente de la conversión análogo digital desde el USRP, sus variables son: Sample Rate.- Frecuencia de muestreo a la que trabaja el USRP, esta se obtiene a partir de un proceso de decimación de la frecuencia de reloj del USRP (100 MSps USRP N200, 64MSps USRP B100), Larocca, 2016 utiliza una frecuencia igual a 8MSps, la cual debe ser ajustada a la frecuencia de muestreo para ISDB-T igual a 512/63µ≈8.12698, esto último es posible gracias al bloque Rational Resampler.

Center Freq.- Valor de la frecuencia central del canal de TDT que se desea recibir.

Gain.- Valor de ganancia que se le puede dar a la señal de TDT recibida.

b) Rational Resampler.- Este bloque permite la adaptación de la frecuencia de muestreo utilizada por el USRP a aquella de ISDB-Tb mediante un proceso interpolación (incremento de la frecuencia de muestreo) y decimación (reducción de frecuencia de muestreo). Larocca, 2016, muestra la relación interpolación-decimación que para el caso del USRP B100 con una frecuencia de muestreo igual 8 MSps se tiene: inter=64, decim=63 entonces 8MSps*64/63≈8.12698MSps.

c) Low Pass Filter.- este bloque realiza el proceso de filtrado digital, siendo este un filtro FIR (Finite Impulse Response), de manera que el resto de los

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procesos solo trabajen con una seĂąal de 6MHz de ancho de banda, para aquello se selecciona una frecuencia de corte igual a 3MHz (mitad del ancho de banda). Por otra parte se selecciona un ‘Transition Width’ o banda de transiciĂłn igual a 500KHz, y una FunciĂłn ventana (utilizable en Filtros FIR) Hamming.

a) OFDM syncronization.- este bloque segĂşn Larocca, 2016 se encarga de la bĂşsqueda de las muestras correspondientes a cada sĂ­mbolo OFDM, y tambiĂŠn de estimar y corregir las desviaciones de la frecuencia portadora y la desviaciones del frecuencia de reloj. Como es usual, esto se realiza en dos etapas: una fase de adquisiciĂłn (donde en este caso se realiza una estimaciĂłn de una sola vez) y un seguimiento de fase (donde las estimaciones

se

refinan

aĂşn

mĂĄs

mediante

un

mecanismo

de

retroalimentaciĂłn). Por otra parte, como se verĂĄ mĂĄs adelante, la herramienta gr-isdbt cuenta con un archivo denominado obtaining_parameter.grc, en el cual se tiene un bloque denominado sym_allign_ofdm que realiza el cĂĄlculo del likelihood (verosimilitud) que se obtiene a partir de la fĂłrmula: đ?‘š+đ??żâˆ’1

đ?‘š+đ??żâˆ’1 ∗[

∆(đ?‘š) = | ∑ đ?‘&#x;[đ?‘˜ ]đ?‘&#x; đ?‘˜ + đ?‘ ]| − đ?œŒ ∑ đ?‘˜=đ?‘š

đ?‘˜=đ?‘š

|đ?‘&#x;[đ?‘˜]|2 + |đ?‘&#x;[đ?‘˜ + đ?‘ ]|2 2

r[k] son las muestras de la seĂąal a la entrada del bloque. Ignorando el segundo tĂŠrmino (que no es mĂĄs que la energĂ­a de la seĂąal multiplicada por un coeficiente), lo anterior es bĂĄsicamente la correlaciĂłn entre r[k] y r[k + N].

Si N es la cantidad de muestras en un símbolo OFDM (e.g. 8192 en modo 3) y L (ver los extremos en la sumatoria de la ecuación) es el largo del prefijo cíclico, entonces Δ(m) tendrå una forma triangular en m. Si tomamos otro modo (i.e. un valor equivocado de N) la función serå simplemente ruido, mientras que si tomamos un largo de prefijo cíclico equivocado (i.e. un valor

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equivocado de L) tendremos una meseta. La

Fig 2.9

mencionado anteriormente.

Fig 2.9 Bloques correspondientes al archivo obtaining_parameter.grc

F Fuente: La Rocca, et al, 2015.

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muestra lo

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Fig 2.10 El resultado de la ecuación Δ(m) con distintas configuraciones (resultado de la ejecución de obtaining parameters.grc) para la señal de (Larocca,2015). La configuración correcta es la (a).

(a) Modo=3, CP=1/16

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(b) Modo=2, CP=1/16

(c) modo =3, CP=1/8

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b) TMCC decoder.- este bloque según (Larocca, 2016) tiene el fin de establecer los valores adecuados para la decodificación de canal y demapping de la constelación recibida (QPSK, 64QAM, etc). Por otra parte según Pisciotta, et al, 2013 el canal TMCC se utiliza para informar al receptor los parámetros de modulación empleados en la transmisión y las configuraciones adoptadas para cada una de las capas jerárquicas. c) Frequency deinterleaver.- este bloque se encarga del proceso de desentralazado o reordenamiento de las portadoras de la señal de TDT, la Fig 2.11 muestra un esquema en el que el lector puede imaginarse como las portadoras de colores pueden desordenarse y ordenarse nuevamente.

Fig 2.11 Distribución de portadoras

Fuente: Pisciotta, 2010

d) Time deinterleaver.- el objetivo que persigue el entrelazado (y su posterior desentralazado) temporal según Pisciotta, 2013 es aumentar la robustez contra el desvanecimiento o fading en la recepción móvil y mitigar las interferencias provocadas por ruido impulsivo. Ahora, dentro del bloque Time

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deinterleaver podemos apreciar la variable Layer A,B,C length el cual según (Pisciotta, Lauro, & Liendo, 2013) corresponde a la longitud o “profundidad” del entrelazamiento temporal, su valores prácticos son 0,1,2,4 y 8 dando entender que para un índice de entralazado de I=0 no habrá dispersión temporal y para valores de indice mayores a cero habrá dispersión temporal.

e) Symbol demapper.- en este bloque se realiza el proceso de demapping (interpretación de un símbolo analógico a su equivalente digital) de los símbolos (QPSK, 64QAM, etc) que pueda tener asignado una o un conjunto de portadoras dado. Puede ser mencionado que para el caso en que las portadoras sean 64 QAM se tendría 16 bits por portadora, y si fuese 16 QAM se tendría 4 bits portadora, por lo que la capacidad depende directamente del tipo de mapping o ‘’mapeo” f) ISDB-Tb Channel Decoding.- este último bloque en la cadena de recepción de gr-isdbt según Larocca, 2016, incluye internamente los procesos de: bit deinterleaving, viterbi decoding, byte deinterleaving, energy descrambler y Reed Solomon decoding. A la salida de este bloque se tiene BER viterbi, BER Reed Solomon, y el Transport Stream correspondiente a la señal de TDT recibida.

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2.5 PARAMETROS MEDIBLES POR gr-isdbt De acuerdo a Larocca, 2015 los parĂĄmetros que pueden ser medidos

por la

herramienta gr-isdbt son: RelaciĂłn seĂąal a ruido SNR Nivel de la diferencia existente entre el nivel de seĂąal Ăştil y el nivel de ruido, por otra parte Larocca, et al, 2015 menciona que el MER en los sistemas digitales es una mejor medida que el SNR. El MER coincidirĂĄ con el SNR si la Ăşnica imperfecciĂłn de la seĂąal recibida es el ruido pero el MER tendrĂĄ en cuenta otras imperfecciones de los sistemas digitales.

Modulation Error Rate MER De acuerdo a Hranca, 2007 el error de modulaciĂłn (MER) es la diferencia entre el vector de sĂ­mbolo ideal y el vector de sĂ­mbolo transmitido y medido en un punto dado, por otra parte Larocca, 2015 menciona que el MER se medirĂĄ luego que las errores de tiempo, frecuencia y fase han sido corregidos.

Se colectan N sĂ­mbolos recibidos luego de estas correcciones (đ??źđ?‘– , đ?‘„đ?‘– ). Para cada uno de estos sĂ­mbolos se decide quĂŠ sĂ­mbolo de la constelaciĂłn fue enviado (đ??źđ?‘–∗ , đ?‘„đ?‘–∗).

Se define el MER como:

Como se mencionĂł, existen valores lĂ­mites de MER para tener una recepciĂłn correcta. Estos valores lĂ­mites inferiores en dB dependen del tipo de modulaciĂłn utilizado entre otros factores.

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BER Pre viterbi De acuerdo a Larocca, et al, 2015 Este valor expresa los errores antes que el algoritmo de Viterbi corrija errores. La forma de medirlo en línea es usando la información del propio algoritmo. Los bits erróneos son aquellos que corrige este algoritmo. Hay que observar que esto no es el “verdadero” BER sino el BER que ve este algoritmo.

BER Post viterbi De acuerdo a Larocca, et al, 2015 Este valor expresa los errores que quedaron después del algoritmo de Viterbi y antes de que Reed-Solomon los corrija. La forma de medirlo es utilizando los errores corregidos por el algoritmo de Reed-Solomon como bits erróneos después de Viterbi para calcular el BER. Aquí́ nuevamente este no es el verdadero valor del BER sino el que ve el algoritmo RS. En algunos fabricantes se habla también del BER después de RS. Para calcular ese BER sería necesario utilizar información interna de las tramas MPEG. System Target Error STE De acuerdo a Larocca, et al, 2015, el parámetro System Target Error (STE) da una indicación general del desplazamiento del centro de la nube: estas imperfecciones tienden a desplazar el centro hacia un punto diferente de la grilla al ideal.

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3. METODOLOGIA En este capítulo se mostrara los diferentes pasos que se siguieron para instalar y probar el software necesario, en un entorno Linux, para la utilización de la herramienta gr-isdbt y el USRP N200.

3.1 INSTALACION DE gr-isdbt y PUESTA EN FUNCIONAMIENTO UTILIZANDO USRP N200 En la presente sección instalaremos la herramienta gr-isdbt en un entorno Linux y realizaremos pruebas de la herramienta utilizando el USRP N200, el cual entregará al computador, vía GigabitEthernet, la señal de TDT en frecuencia intermedia digitalizada. Los procesos de demodulación y decodificación de canal, tal como se lo vio en la sección 2.4, lo realizará el computador utilizando la plataforma de software GNU radio con el entorno de programación GNU radio companion, la Fig 3.1 muestra lo mencionado Fig 3.1 Identificación de bloques de recepción ISDB-Tb correspondiente al USRP y a grisdbt

Fuente: Pisciotta, et al, 2013

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La herramienta gr-isdbt detallada en Larocca, 2016, muestra los pasos a seguir para su correspondiente instalación. Sin embargo, en el transcurso de las pruebas de instalación, se realizó el siguiente experimento, para la instalación y puesta en marcha de la herramienta gr-isdbt: a) Instalación de sistema operativo adecuado para trabajar con GNU Radio b) instalación de herramienta gr-dvbt c) instalación de herramienta gr-mer d) instalación de herramienta gr-isdbt Instalación de sistema operativo recomendado Como mencionamos, gr-isdbt es una herramienta de software libre que trabaja en el entorno de Gnu radio. Este último, según (GNU Radio. The & free and open software radio ecosysteM, 2016) dispone de un archivo ‘’booteador’’ Ubuntu Linux DVD o USB drive image, denominado “GNU Radio Live SDR Environment”, producido por Corgan Labs . Esta imagen de Ubuntu está diseñado para agilizar y facilitar el uso y experimentación con GNU Radio sin tener que permanentemente hacer cambios y modificaciones a las aplicaciones instaladas y/o disponibles para su instalación en el entorno GNU radio.

Instalación de herramienta gr-dvbt La herramienta gr-dvbt Pellegrini, 2010, indica los pasos que se debe seguir para su compilación (vía comandos en terminal de línea Linux), estos son: git clone https://github.com/BogdanDIA/gr-dvbt.git cd gr-dvbt mkdir build cd build cmake ../ make && sudo make install

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sudo ldconfig

Instalacion de herramienta gr-mer La herramienta gr-mer Larocca, et al, 2016 indica los pasos que se debe seguir para su compilación (vía comandos en terminal de línea Linux) estos son: git clone https://github.com/git-artes/gr-mer.git cd gr-isdbt mkdir build cd build cmake ../ make && sudo make install

Instalacion de herramienta gr-isdbt La herramienta gr-isdbt Larocca, et al, 2016 indica los pasos que se debe seguir para su compilación (vía comandos en terminal de línea Linux), estos son: git clone https://github.com/git-artes/gr-isdbt.git cd gr-isdbt mkdir build cd build cmake ../ make && sudo make install

Una vez instalado la herramienta gr-isdbt en el directorio /home tenemos acceso a los directorios que se encuentran dentro del directorio /home/gr-isdbt, los cuales son:

a) fullseg_receiver_and_measurements.grc b) obtaining_parameters.grc, c) viewing_the_constellation.grc, d) rx_1seg_demo.grc, e) rx_demo.grc ,

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f) sym_align_ofdm.grc Prueba de funcionamiento de herramienta gr-isdbt Larocca, et al, 2016 indica que para las medidas y pruebas que se realizaron de la herramienta gr-isdbt se utilizó el USRP B100. El USRP B100 tiene una frecuencia de muestreo igual a 64MS/s, sin embargo, esta última debe ser ajustada a la frecuencia de muestreo estándar, igual a 512/63≈8.126MHz que se utiliza en el cálculo de la FFT (ver Fig 3.1) para una adecuada recepción de la señal ISDB-Tb. Ahora, para cumplir lo mencionado en Larocca, 2015 y 2016, en donde indica que, en particular, ellos muestrearon a 8 MSps y ajustaron tal frecuencia de muestreo con un bloque denominado rational sampler con una relación de 64/63 (8*64/63≈8.126), cuya señal resultante se introduce a un filtro selectivo, obteniéndose la señal de TVD deseada (ver ) Fig 3.2) Fig 3.2 Muestreo, ajuste de frecuencia de muestreo, y filtrado.

Fuente: Adaptado de Larocca, 2015

Sin embargo, en el presente trabajo en lugar del USRP B100 haremos uso del USRP N200, el cual tiene una frecuencia de muestreo igual 100MS/s, esta frecuencia de muestreo debe ser disminuida mediante un proceso de decimación que consiste en dividir por un valor entero, la Tabla 3.1 muestra una lista de valores de frecuencia de muestreo utilizables.

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Tabla 3.1 Valores prĂĄcticos de frecuencia muestreo para el USRP N200

Valor de decimaciĂłn (decim)

Frecuencia de muestreo MS/s (100/decim)

10

10,0

11

9,09090

12

8,33333

13

7,69231

14

7,14286 Fuente: ElaboraciĂłn Propia

Por otra parte, nosotros utilizaremos la frecuencia de muestreo igual a 8,33333MS/s, ya que este valor se encuentra mĂĄs cercano al valor deseado igual a 512/63≈8,12698MHz, sin embargo, para ajustar al valor deseado procederemos a calcular los valores interpolation y decimation del bloque rational sampler, es asĂ­ que: đ?‘–đ?‘›đ?‘Ąđ?‘’đ?‘&#x;

8.33333 đ?‘‘đ?‘’đ?‘?đ?‘–đ?‘š = 8.12698

(3.1)

Utilizando: đ?‘–đ?‘›đ?‘Ąđ?‘’đ?‘&#x; = 100000

(3.2)

Sustituimos EcuaciĂłn 3.2 en EcuaciĂłn 3.1 y despejamos decim: đ?‘‘đ?‘’đ?‘?đ?‘–đ?‘š ≈ 102539

(3.3)

Ahora, una vez que obtuvimos los valores necesarios para configurar el bloque rational resampler, procederemos a realizar nuestras pruebas utilizando para aquello la seĂąal de la empresa estatal de radiodifusiĂłn de televisiĂłn -Bolivia Tv ubicada en el canal 16 de UHF en la frecuencia de 485,143Mhz. La Fig 3.3 y la Fig

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3.4 muestran los resultados de la ejecución del archivo obtaining_parameters.grc en GNU radio companion, utilizando los datos mencionados.

Fig 3.3 Resultado positivo unos segundos posteriores a la colocación de inter 100K y decim 102,54K

Fig 3.4 Resultado negativo unos minutos después a la colocación de inter 100K y decim 102,54K

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La Fig 3.3 muestra una sincronizaciĂłn OFDM aceptable de la seĂąal con el USRP N200, pero la Fig 3.4 muestra una desincronizaciĂłn de la seĂąal, despuĂŠs de unos minutos, ante tal situaciĂłn realizaremos un recalculo y ajuste de los parĂĄmetros colocados. Baruffa, 2014, muestra un cĂĄlculo de la relaciĂłn ‘’inter/decim’’ en donde se indica las siguientes relaciones: đ?‘“đ?‘ ,đ??´đ??ˇđ??ś =

đ?‘“đ?‘?đ?‘˜

(3.4)

2đ??žđ?‘?đ?‘˜

Donde : đ?‘“đ?‘ ,đ??´đ??ˇđ??ś es la frecuencia de muestreo đ?‘“đ?‘?đ?‘˜ es la frecuencia de reloj fija del USRP N200 (igual a 100 MHz) đ??žđ?‘?đ?‘˜ es el factor de decimaciĂłn de frecuencia de reloj.

Por otra parte, definimos el factor racional Ro como: đ?‘…đ?‘œ =

đ?‘“đ?‘ ,đ??´đ??ˇđ??ś đ?‘“đ?‘ ,đ?‘–đ?‘ đ?‘‘đ?‘?đ?‘Ą

=

đ??ž 2đ?‘š

(3.5)

Donde : K serĂĄ nuestro valor de decimaciĂłn de ajuste y, 2đ?‘š serĂĄ nuestro valor de interpolaciĂłn de ajuste.

Reemplazamos la EcuaciĂłn 3.4 en la EcuaciĂłn 3.5: đ?‘“đ?‘?đ?‘˜ 2đ??žđ?‘?đ?‘˜ đ?‘“đ?‘ ,đ?‘–đ?‘ đ?‘‘đ?‘?đ?‘Ą

đ??ž

= 2đ?‘š

(3.6)

De la Ecuacion 3.6 depejaremos ‘’K’’: đ??ž = 2đ??ž

2đ?‘š đ?‘“đ?‘?đ?‘˜ đ?‘?đ?‘˜ đ?‘“đ?‘ ,đ?‘–đ?‘ đ?‘‘đ?‘?đ?‘Ą

(3.7)

Se conoce que el estĂĄndar ISDB-Tb a travĂŠs de (ABNT NBR 15601 Asociacion BrasileĂąa de Normas Tecnicas, 2007) indica que: đ?‘“đ?‘ ,đ?‘–đ?‘ đ?‘‘đ?‘?đ?‘Ą =

512 63đ?œ‡đ?‘ đ?‘’đ?‘”

= 8.12698�ℎ�

35

(3.8)

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Los valores de frecuencia de la EcuaciĂłn 3.4 y 3.8 los colocaremos lo mĂĄs aproximado posible el uno del otro, revisando la Tabla 3.1 tenemos que: đ?‘“đ?‘ ,đ??´đ??ˇđ??ś = 8.33333đ?‘€đ??ťđ?‘§

(3.9)

Entonces de la EcuaciĂłn 3.4 tenemos: đ??žđ?‘?đ?‘˜ = 6

(3.10)

Reemplazando la EcuaciĂłn 3.10, EcuaciĂłn 3.8, y đ?‘“đ?‘?đ?‘˜ = 100đ?‘€đ??ťđ?‘§ en la EcuaciĂłn 3.7 tenemos: 2đ?‘š 100đ?‘€â„Žđ?‘§ ∙ 63đ?œ‡đ?‘ đ?‘’đ?‘” 2 ∙ 6 ∙ 512

đ??ž=

đ??ž=

2đ?‘š 525 29

(3.11)

Como en la prĂĄctica hemos de querer menor esfuerzo computacional de cĂĄlculo (mientras mĂĄs pequeĂąos sean los nĂşmeros mejor) y nuestro valor K debe ser un entero, elegiremos m=9, con lo que: đ??ž = 525

(3.12)

Entonces de la EcuaciĂłn 5: đ?‘“đ?‘ ,đ??´đ??ˇđ??ś 2đ?‘š đ??ž

= đ?‘“đ?‘ , đ?‘–đ?‘ đ?‘‘đ?‘?đ?‘Ą

(3.13)

Reemplazando m=9, EcuaciĂłn 3.12 y EcuaciĂłn 3.9 en la EcuaciĂłn 3.13 tenemos: 512

8.33333 525 = 8.12698

36

(3.14)

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Entonces, concluimos que los valores de inter y decim del bloque rational sampler serán:

Lo

que

resta,

es

𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟 = 512

(3.15)

𝑑𝑒𝑐𝑖𝑚 = 525

(3.16)

ver

el

resultado

de

la

ejecución

del

archivo

obtaining_parameters.grc utilizando los nuevos valores de interpolation y decimation del bloque rational resampler, la señal de TDT de Bolivia TV (ver Fig 3.5)

Fig 3.5 Sincronización OFDM y obtención de parámetros TMCC

La Fig 3.5 muestra la obtención del likelihood, y por cuanto una sincronización OFDM aceptable. En laboratorio se verifico que esta última configuración del Rational Resampler es óptima y permite que la obtención de los parámetros TMCC se mantenga casi constantes u OK tal como muestra la parte inferior izquierda de la Fig 3.5

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3.2 PLANIFICACION DE RECOLECCION DE DATOS DE PARAMETROS DE TDT EN RECEPCION En la presente sección organizaremos un conjunto de valores de configuración de entrelazado de tiempo, Intervalo de guarda,

y tasa de codificación (FEC) con el

propósito de probar con varias transmisiones la herramienta gr-isdbt, ante tal situación, (ARIB TR-B14, 2006) nos muestra en la página 33 una tabla de valores utilizables para la configuración de los parámetros de transmisión (ver Tabla 3.2) Tabla 3.2 Parámetros de Transmisión

Donde: Guard Ratio= Prefijo cíclico, Intervalo de guarda, IG o: parámetros de transmisión que pueden ser usados.

X: parámetros de transmisión que no pueden ser usados. Δ: el uso del modo 3 con prefijo cíclico igual a 1/16 y modo 2 con prefijo cíclico igual a 1/8 es considerado dificultoso cuando consideramos que la actual locación de nuestras estaciones. Se asume, por lo tanto, que el uso de estas combinaciones será posibles en una reorganización de frecuencias.

Es de esa manera que para la organización de los valores de transmisión

a

configurar en función a la Tabla 3.2 propondremos el conjunto de parámetros apreciables en la Tabla 3.3

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Tabla 3.3 Organización de las configuraciones de parámetros a ser transmitidos y probados por gr-isdbt para modo=3

Prefijo Cíclico (CP)

I=4,2

I=2,1

1/16

Prefijo cíclico 1/16, Entrelazado 4,2

Prefijo cíclico 1/16, Entrelazado 2,1

¼

Prefijo cíclico 1/8, Entrelazado 4,2

Prefijo cíclico 1/4, Entrelazado 2,1

1/8

Prefijo cíclico 1/8, Entrelazado 4,2

Prefijo cíclico 1/8, Entrelazado 2,1

-------------------------------

Tasa de codificación ½, prefijo cíclico 1/16

Tasa de codificación ½ CP=1/16

Los recuadros internos de la Tabla 3.3 indican las secciones en donde se mostraran los resultados de la transmisión y recepción en dos capas (A y B) en modo de recepción parcial (one-seg).

3.3 TRANSMISION DE TDT Y RECOLECCION DE DATOS En las siguientes secciones veremos figuras de los datos recolectados por la herramienta gr-isdbt y el software ISDB-T monitor, es de esa manera que las Fig 3.6, 3.9, 3.13, 3.16, 3.20 y 3.24 muestran la configuración de los parámetros de intervalo de guarda o prefijo cíclico (CP), el entrelazado de tiempo (I), y modulación, estos últimos en el software Stream Xpress. Así también, las Fig 3.7, 3.11, 3.14, 3.18, 3.22, 3.27, 3.30, 3.31, y 3.32 muestran, cada una, una constelación (64QAM), una respuesta en frecuencia de canal, un MER (Modulation Error Rate), un BER pre Viterbi (Viterbi), un BER post Viterbi (Reed Solomon) y un System Tarjet Error (STE) para las configuraciones de la Tabla 3.3. Por otra parte, las Fig 3.8, 3.12, 3.15, 3.19, 3.23, 3.28 muestran los parámetros, SNR, BER post y pre Viterbi, captados por el software ISDB-T monitor y el stick usb UB400i para las configuraciones de la Tabla 3.3. Y por último las

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Fig 3.10, 3.17, 3.21, 3.25 muestran las señales likelihood que indican que se llegó a completar con éxito la sincronización OFDM. Prefijo cíclico 1/16, Entrelazado 4,2

Figura 3.6 Configuración de parámetros de transmisión en Stream Xpress CP=1/16 I=4,2

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Fig 3.7 Medición de parámetros para CP=1/16, y I=4,2

Fig 3.8 Medición de parámetros de transmisión CP=1/16, I=4,2 utilizando ISDB-T monitor y stick Ub400i

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Prefijo cíclico 1/4, Entrelazado 4,2 Fig 3.9 Configuración de parámetros de transmisión en Stream Xpress CP=1/4 I=4,2

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Fig 3.10 Sincronizaciรณn OFDM CP=1/4 I=4,2

Fig 3.11 Mediciรณn de parรกmetros para CP=1/4 y I=4,2

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Fig 3.12 Mediciรณn de parรกmetros de transmisiรณn CP=1/4, I=4,2 utilizando ISDB-T monitor y stick Ub400i

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Prefijo cíclico 1/8, Entrelazado 4,2

Fig 3.13 Configuración de parámetros de transmisión en Stream Xpress CP=1/8 I=4,2

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Fig 3.14 Mediciรณn de parรกmetros para CP=1/8 y I=4,2

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Fig 3.15 Mediciรณn de parรกmetros de transmisiรณn CP=1/8, I=2,4 utilizando ISDB-T monitor y stick Ub400i

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Prefijo cíclico 1/16, Entrelazado 2,1

Fig 3.16 Configuración de parámetros de transmisión en Stream Xpress CP=1/16 I=2,1

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Fig 3.17 Sincronizaciรณn OFDM CP=1/16 I=2,1

Fig 3.18 Mediciรณn de parรกmetros para CP=1/16 y I=2,1

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Fig 3.19 Mediciรณn de parรกmetros de transmisiรณn CP=1/16, I=2,1 utilizando ISDB-T monitor y stick Ub400i

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Prefijo cíclico 1/4, Entrelazado 2,1

Fig 3.20 Configuración de parámetros de transmisión en Stream Xpress CP=1/4 I=2,1

Fig 3.21 Sincronización OFDM CP=1/4 I=2,1

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Fig 3.22 Mediciรณn de parรกmetros de transmisiรณn CP=1/4, I=2,1 utilizando ISDB-T

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Fig 3.23 Mediciรณn de parรกmetros de transmisiรณn CP=1/4, I=2,1 utilizando ISDB-T monitor y stick Ub400i

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Prefijo cíclico 1/8, Entrelazado 2,1

Fig 3.24 Configuración de parámetros de transmisión en Stream Xpress CP=1/8 I=2,1

Fig 3.25 Sincronización OFDM CP=1/8 I=2,1

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Fig 3.26 Impresión de parámetros recibido por gr-isdbt, estos últimos coinciden con los parámetros transmitidos

La Fig 3.26 muestra la ejecución del archivo obtaining_parameters.cc en el entorno GNU Radio companion en donde podemos apreciar la impresión de los parámetros de tasa de codificación, modulación, y entrelazado, los cuales coinciden con los parámetros transmitidos vistos en la Fig 3.24

56

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Fig 3.27 Mediciรณn de parรกmetros para CP=1/8 y I=2,1

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Fig 3.28 Mediciรณn de parรกmetros de transmisiรณn CP=1/8, I=2,1 utilizando ISDB-T monitor y stick Ub400i

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Tasa de codificación ½, prefijo cíclico 1/16

Fig 3.29 Configuración de parámetros de transmisión en Stream Xpress CP=1/16 I=2,1,

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Fig 3.30 MER mรกs bajo obtenido para CP=1/16, I=2,1 y FEC=1/2

Fig 3.31 MER igual 25,78 dB para CP=1/16, I=2,1, y FEC=1/2

60

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Fig 3.32 MER=27,72 dB para CP=1/19, I=2,1, y FEC=1/2

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Figura 3.33 Mediciรณn de parรกmetros de transmisiรณn FEC=1/2, CP=1/16, I=2,1 utilizando ISDB-T monitor y stick Ub400i

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4 DISCUSIÓN Y RESULTADOS Larocca, 2016, menciona que el indicador MER llegaría a ser igual al indicador SNR si la única imperfección de la señal fuera el ruido, pero el MER refleja otras imperfecciones de los sistemas digitales. Sin embargo, para las condiciones de la recolección de datos en laboratorio, en donde el transmisor y los receptores, USRP N200 y stick UB400i, se encontraban prácticamente uno al lado del otro, podemos argumentar que las otras imperfecciones provocados por fading, por ejemplo, no afectarían al MER, y es por cuanto que se tendría un relación casi proporcional entre el MER y el SNR medidos con el USRP N200 y el stick usb UB400i, respectivamente. Es por cuanto que en la presente sección se realizará los cálculos de dispersión estadística del MER y SNR para gr-isdbt y ISDB-Tb monitor, respectivamente, contando con los resultados de la sección 3.2 (ver Tabla 4.1).

Tabla 4.1 Resultado de mediciones con gr-isdbt y ISDB-Tb monitor, MER y SNR Configuraciones para Modo=3

MER [dB]gr-isdbt /USRP N200

SNR [dB] ISDBTb monitor/UB400i

CP=1/16;I=4,2;FEC=3/4,2/3

28.399570

22

CP=1/4;I=4,2;FEC=3/4,2/3

29.155336

18

CP=1/8;I=4,2;FEC=3/4,2/3

29.500168

19

CP=1/16;I=2,1;FEC=3/4,2/3

28.904854

19

CP=1/4;I=2,1;FEC=3/4,2/3

29.024792

24

CP=1/8;I=2,1;FEC=3/4,2/3

29.830521

19

CP=1/16;I=2,1;FEC=3/4,1/2

19.045692 + 25.784739 + 27.717918 3

22

24.182783 Desviación estándar muestral

1,9257835

63

2,22539456

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La Larocca, 2016, menciona que el indicador MER llegaría a ser igual al indicador SNR si la única imperfección de la señal fuera el ruido, pero el MER refleja otras imperfecciones de los sistemas digitales. Sin embargo, para las condiciones de la recolección de datos en laboratorio, en donde el transmisor y los receptores, USRP N200 y stick UB400i, se encontraban prácticamente uno al lado del otro, podemos argumentar que las otras imperfecciones provocados por fading, por ejemplo, no afectarían al MER, y es por cuanto que se tendría un relación casi proporcional entre el MER y el SNR medidos con el USRP N200 y el stick usb UB400i, respectivamente. Es por cuanto que en la presente sección se realizará los cálculos de dispersión estadística del MER y SNR para gr-isdbt y ISDB-Tb monitor, respectivamente, contando con los resultados de la sección 3.2 (ver Tabla 4.1).

Tabla 4.1 muestra que los valores de MER obtenidos a partir de gr-isdbt tiene una menor dispersión que los valores de SNR obtenidos por ISDB-T monitor. Sin embargo, las mediciones de BER post y pre viterbi son mucho más prolijas en grisdbt que en ISDB-T monitor, ya que las mediciones en gr-isdbt se encuentran en escala logarítmica y las mediciones en ISDB-T monitor en escala lineal. Por otra parte, para la configuración

CP=1/16; I=2,1; FEC=3/4,1/2 se observó una

fluctuación del valor del MER, entre otros valores también fluctuantes. Sin embargo, para las diferentes configuraciones transmitidas se tienen (ver Figuras de la sección 3.3) diagramas de constelación casi limpios, con niveles de MER por encima del umbral de 25 dB. Es necesario mencionar que algunos de los resultados obtenidos fueron publicados en el sitio web donde uno de los autores de la herramienta grisdbt participo con sus comentarios, aquí el enlace de lo mencionado https://github.com/git-artes/gr-isdbt/issues/14

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5 CONCLUSIONES En la presente monografía se calculó los valores de frecuencia de muestreo y otros valores de ajuste necesarios para la puesta en marcha de la herramienta gr-isdbt y del USRP N200, esto último permitió obtener medidas a partir de la señal recibida por el USRP N200 y transmitida por la tarjeta moduladora DTA- 115 siendo que se transmitió señal de TDT con varias configuraciones realizadas en el software Stream Xpress.

Entre otras cosas, además de haber obtenido al menos un

parámetro de señal de TDT con gr-isdbt y USRP N200 (habiéndolos puesto en funcionamiento), se obtuvo parámetros de señal de TDT con el software ISDB-Tb monitor y el stick usb isdb-t UB400i, de manera que se seleccionó un parámetro común entre lo recibido con gr-isdbt e ISDB-T monitor y se los comparo estadísticamente, teniendo que ISDB-Tb monitor y el stick Ub400i presentan mas dispersión en las mediciones de SNR en comparación con gr-isdbt y el USRP N200 que presentan menor dispersión en las mediciones de MER, mediciones de MER para ciertas configuraciones es fluctuante.

65

siendo que las

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ANEXO

Fig 1.A Cadena de recepciรณn de gr-isdbt

68

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Compartición de Infraestructura para La Televisión Digital en Bolivia Fabricio Ibrahim Pedriel Acarapi

RESUMEN El presente trabajo pretende dar las primeras impresiones de cómo se puede llevar a cabo en el país la compartición de infraestructura en el servicio de televisión digital debido a que la transición del servicio analógico al digital conlleva un gasto considerable, el cual no siempre es factible para empresas medianas o pequeñas que no tienen el soporte económico para realizar el cambio tecnológico.

Una de las razones para realizar esta propuesta es acelerar la transición hacia la televisión digital debido a que si se les dan más facilidades a empresas medianas o pequeñas ya sea en el ámbito económico, regulatorio u otro aspecto el cambio tecnológico se lo podrá realizar en un menor tiempo posible lo cual será beneficioso para todos los usuarios porque la televisión digital conlleva una serie de servicios adicionales que van en beneficio de la sociedad en su conjunto.

Como en el país no se ha implementado la televisión digital a excepción del canal estatal no se tiene clara la parte regulatoria para este servicio, para la cual se pretende comparar o proponer las normas de países vecinos que ya tienen una norma para este servicio y adecuarlos para que se adapten mejor a la realidad del país.

Primeramente se describirá los componentes necesarios de la infraestructura para brindar el servicio de radiodifusión de televisión abierta. Una vez realizado este proceso se podrá realizar la compartición de infraestructura teniendo en cuenta que se tienen varios escenarios de compartición, se elegirá el más apropiado dependiendo de diferentes factores acomodándose a la realidad del país.

Palabras-clave: Transición. Infraestructura. Televisión.

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Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 1 INTRODUCCION 1.1. Descripción del problema El proceso de transición del servicio de radiodifusión abierta de televisión analógica al servicio de televisión digital conlleva para los operadores un gasto de recursos económicos, administrativos, humanos, etc., que no siempre están dispuestos a realizar, en especial las operadores medianos o pequeños (estos podrían ser operadores públicos o privados que operan a nivel regional o local), por lo tanto esto proceso puede demorar mucho tiempo.

1.2. Justificación El proceso de transición del servicio analógico al digital es importante para así poder pasar completamente al servicio digital, por lo cual realizar una transición lo antes posible se podría lograr otorgando facilidades a los operadores, como ser: la compartición de infraestructura para la transmisión del servicio.

Debido a que no existe normativa para el servicio de televisión digital el poder plantear un escenario de compartición en cuanto a la infraestructura ya podría dar unas pautas para poder empezar a plantear una norma para este servicio.

1.3. Objetivo general Plantear un escenario de compartición de infraestructura para el servicio de televisión digital.

1.4. Objetivos específicos 

Describir la infraestructura necesaria para el servicio de televisión digital.



Adecuar los escenarios de compartición de un país extranjero para la compartición de infraestructura para el servicio de televisión digital.

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Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 2

MARCO TEÓRICO

2.1. Infraestructura en Materia de Televisión abierta Se ve las topologías típicas para la prestación del servicio de televisión abierta radiodifundida y los elementos pasivos y activos utilizados para la prestación del servicio

2.1.1. Topología de una red de televisión analógica terrestre

La red analógica de televisión en Bolivia está basada en el estándar NTSC (National Television System Committee), con la topología de red que se muestra en la figura 1.

Figura 1: Topología de red de televisión analógica

Fuente: Unión Temporal AXION-TELBROAD

La señal a radiodifundir es de tipo analógico. En Bolivia por eficiencia en la transmisión de las señales desde la cabecera, se hace necesario convertir la señal de video a señal digital, comprimirla, multiplexarla y así poder transmitirla eficientemente. Por lo tanto, el procesamiento que se realiza en la cabecera para poder conformar las señales que van a ser

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Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 distribuidas en las estaciones de radiodifusión analógica es muy similar a la radiodifusión digital. De hecho, la diferencia fundamental entre una red de TV Analógica y una de TV Digital se encuentra en los sitios de radio difusión, en donde el modulador y transmisor son los dispositivos que hacen la diferencia entre las dos redes.

Entonces, en la cabecera de una red de TV analógica se tienen los siguientes elementos:  Encoder.  Multiplexor digital.  Sistema Modulador para satélite DVB-S2.  Antena de Telepuerto.  Terminal terrestre de transmisión.

El encoder es el encargado de convertir y comprimir la señal analógica de video con el audio para que después conjuntamente con las otras señales de video también digitalizadas y comprimidas se puedan multiplexar conformando solamente una señal para ser posteriormente transmitida.

En Bolivia existen varias tecnologías para transmitir la señal desde la cabecera a los sitios de radiodifusión, desde enlaces de microondas analógicos hasta sistemas modernos de transmisión digital por vía satélite o microondas digital terrestre.

La transmisión en forma digital, además de las ventajas de calidad, también permite optimizar el ancho de banda, de tal forma que por una sola banda base digital se puedan transportar varias señales de televisión.

A su vez, en cada sitio de radio difusión analógica se realiza la función inversa a lo realizado en la cabecera.

Los elementos funcionales que conforman una estación de radio difusión analógica son:  Terminal de transmisión (Terrestre o Satelital).  Modulador y transmisor.  Multiplexor de RF.  Sistema Radiante.

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Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 El módulo de transmisión de-modula la señal digital, des-multiplexa, y entrega las señales analógicas tanto de video como del audio (AVI), que van a servir de entrada a cada modulador analógico.

En cuanto al sitio de radio difusión y dado que es una red de televisión analógica solamente podrá ser emitida por portadora de 6 MHz una señal de video.

2.1.2. Topología de red de televisión digital terrestre

La figura 2 presenta los bloques funcionales generales que intervienen en las redes de radiodifusión terrestre digital (TDT) para Bolivia, haciendo énfasis en la estación transmisora.

Figura 2: Topología Red Digital de TV Terrestre

Fuente: Unión Temporal AXION-TELBROAD

Así mismo, los principales bloques constitutivos de una estación transmisora se ilustran a continuación, destacando entre ellos el transmisor, multiplexor de RF (combiner) y sistema de radiación (sistema de antenas).

Los elementos de red más importantes que intervienen en una red TDT, se describen brevemente a continuación:

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Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016

2.1.3. Elementos de Red TDT (Televisión digital Terrestre).

2.1.3.1. Cabecera Las cabeceras de una red TDT tienen la función de recibir y agregar las diferentes señales de televisión no comprimidas, efectuar la codificación bajo estándar MPEG4 efectuar la agregación mediante un equipo multiplexor estadístico para obtener una única señal de múltiplex que sirve de entrada a un Gateway T2 y transmitirla en forma eficiente hacia los diferentes sitios de radiodifusión en UHF. Las velocidades de datos requeridas según el tipo de señal de televisión son típicamente de 2 Mbps para una señal SD de televisión y de 8 Mbps para HD ambas en formato MPEG-4.

Otras funciones que se realizan en la cabecera se resumen a continuación.  Adición de subtítulos. Función que debe permitir diferentes lenguajes.  Guía electrónica de programación. La cual permite a los usuarios seleccionar programas y preseleccionar programas a ver.  El sincronismo de reloj y la distribución de éste es esencial en una red digital de televisión. El GPS principal genera desde la cabecera la señal de sincronismo a ser distribuida por toda la red hasta todos los transmisores UHF en redes SFN, con el uso de los debidos adaptadores de sincronismo.

Con el fin de proporcionar la adecuada disponibilidad de servicio los equipos utilizados en las cabeceras para implementar las funciones acabadas de describir están en configuración 1 + 1.

2.1.3.2. Red de Transmisión.

La red de transmisión tiene la función de transmitir los TS –por sus siglas en inglés transport stream- a los diferentes sitios de radiodifusión en VHF/UHF.

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Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 Con base en la información recibida, en Colombia se utiliza transmisión por satélite, la cual tiene la ventaja de poder llegar a cualquier parte del país.

Los principales elementos de red que involucran la transmisión satelital son:  Tele-Puerto  Capacidad en satélite y  Antenas de recepción satelital.

El Tele-Puerto a su vez está conformado básicamente por los siguientes sistemas funcionales:  Modulador.  Up-Converter.  HPA.  Antena.

2.1.3.3. Sitio de Transmisores de radiodifusión.

Dado que los sitios de radiodifusión de televisión son los de mayor impacto económico en una red de televisión, los elementos de red involucrados serán tratados con mayor detenimiento.

Los principales elementos de red que conforman un transmisor TDT son los siguientes:  Interface de recepción digital satelital IRD y antena satelital de recepción.  Sistema de Gestión.  Transmisor con modulador DVB-T2.  Combiner o multiplexor de RF.  Sistema Radiante.  Energía.  Torre.  Infraestructura civil asociada.

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Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 2.1.3.4. Interfaz de recepción Satelital y antena de recepción En Colombia, como la red de transmisión utilizada para la red TDT es satelital, se requiere en cada estación de radiodifusión TDT el sistema de recepción por satélite, el cual consta de los siguientes elementos:  Antena de Recepción con su LNB (Low Noise Block).  Interfaz de recepción satelital IRD. La interfaz de recepción satelital permite recibir la señal entregada por LNB, normalmente en el rango de frecuencias entre 950 - 2150 MHz con modulación DVB-S2 y entregar al transmisor la señal tipo ASI para posteriormente ser modulado y transmitido bajo el estándar DVB-T2.

Estos equipos también permitirían entregar la señal en formato IP. Según información de algunos operadores el tipo de señal utilizada es ASI. Para efectos de gestión normalmente se utiliza interfaz tipo SNMP20 la cual permitiría a través de un router o switch y utilizando por ejemplo una red 4G gestionar el equipo IRD desde la cabecera del operador TDT. 2.1.3.5. Transmisor Este elemento de red tiene la función de recibir la señal ASI, modularla y llevarla a la potencia adecuada, según la ingeniería, para lograr la cobertura adecuada.

También se puede tener la opción de recibir directamente la señal de RF en muy baja potencia y solamente efectuar la amplificación de potencia, que corresponde a la función en donde se aplica el costo de este elemento de red.

La mayoría de equipos permiten cualquier de las dos opciones de entrada por señal ASI o por señal de RF, como se presenta en la figura 3.

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Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 Figura 3: Elementos de red que conforman una estación de transmisión TDT

.

Fuente: Unión Temporal AXION-TELBROAD

Como se aprecia en la figura 4, la potencia total se consigue utilizando varios módulos lo cual le da mayor confiabilidad y flexibilidad a este elemento de red. Los equipos amplificadores de señal COFDM deben poseer características de linealidad elevadas para evitar distorsión espectral durante los momentos en que se emite la potencia de pico.

Cuando es necesaria la transmisión de altas potencias, suelen acoplarse las salidas de diferentes módulos amplificadores de potencia más baja.

En caso de daño de un módulo de potencia no se afecta totalmente el servicio.

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Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 Figura 4: Diagrama típico de transmisor para TDT

Fuente: Unión Temporal AXION-TELBROAD

Resumiendo, un equipo transmisor físicamente está conformado por los siguientes módulos o componentes fundamentales:  Rack con sistema de enfriamiento.  Modulador DVB-T2 y selector de señal ASI o RF (si se implementa esta funcionalidad de recibir cualquiera de las dos señales). Adicionalmente deberá contar con el selector de señal.  Módulos de amplificadores de potencia.  Sensor y monitoreo de potencia de RF transmitida y reflejada.  Panel de control de breakers para alimentación AC.  Dependiendo de la potencia total, requerirá otro rack para el filtro.

2.1.3.6. Combiner El combiner o multiplexor de RF normalmente consiste en la combinación de filtros pasabanda y acopladores direccionales, para combinar las señales de varios transmisores conformando una sola salida para alimentar el sistema radiante. En la figura 5 se incluyen a manera de ejemplo tres transmisores, cada uno con su correspondiente filtro pasabanda, los cuales se combinan para utilizar un solo sistema radiante (Tx Antenna).

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Figura 5: Configuración típica de Multiplexor de RF con 3 entradas de RF

Fuente: Taylor Bros. (Oldham) Limited.England

Para el modelo de red TDT analizado se está considerando la potencia total que puede manejar el combiner y la cantidad de entradas de RF con filtro pasa banda, como los principales parámetros para el costo asociado a este elemento de red.

2.1.3.7. Sistema radiante.

Se considerará como sistema radiante el elemento de red conformado por:  Línea de transmisión o guía de onda (según diseño).  Divisores de potencia  Cuadro de conmutación de antenas y  Antenas según diseño, con sus correspondientes soportes y cables de RF alimentadores.

El principal driver considerado para determinar el costo del sistema radiante será la potencia del sitio de transmisión. Según la potencia se

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Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 afecta el costo del cuadro de conmutación de antenas, líneas de transmisión y antenas.

2.1.3.8. Energía.

Debido a los altos consumos de los transmisores de televisión, el sistema de energía corresponde a uno de los principales aspectos técnicos a diferenciar respecto a sitios dispuestos en una topología típica de red de telecomunicaciones. En un sitio transmisor VHF/UHF de televisión, los bloques funcionales que conforman este elemento de red son:  Transformador.  Planta de Emergencia y tablero de conmutación automática.  UPS (Sistema ininterrumpido de potencia).  Sistema de tierra.

El transformador normalmente se especifica en KVA (kilo Volts-Amperios) y deberá soportar toda la potencia consumida por el sitio, incluyendo iluminación.

En cuanto a la UPS podría requerirse que el nuevo operador instale su propio sistema, lo que implicaría a su vez disponibilidad de espacio en cuarto de equipos para la instalación del mismo. En este documento se considerará que dicho sistema consiste en los siguientes elementos:  Rectificador AC/DC.  Banco de Baterías.  Conversor DC/AC.  Switch Bypass de estado sólido.

El costo de la UPS no dependerá solamente de la potencia que debe manejar sino también de la autonomía, ya que a mayor autonomía requerirá mayor banco de baterías.

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Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 3 METODOLOGIA Para poder realizar este trabajo se procedió a recopilar información sobre el servicio de la TV digital, la infraestructura que conlleva este servicio y la normativa que las rige en el país así como en países extranjeros.

Una vez teniendo esta información se podrá realizar la adecuación de la normativa de un país extranjero como lo es Colombia a la realidad del país.

Se podrá proponer el escenario más adecuado de compartición de infraestructura del servicio de TVD en base a que existen diversos escenarios de compartición por lo cual se debe tener en cuenta la realidad del país en cuanto a las posibilidades económicas que las empresas tienen para poder desplegar el servicio, la demanda que existe del servicio y demás factores que pudiesen influir para desplegar una red de TV digital.

La compartición de infraestructura para el servicio de TVD puede ser un factor de suma importancia para poder acelerar el proceso de transición del servicio analógico al digital ya que teniendo los posibles escenarios que se pueden dar en la compartición además de tener una normativa que pueda coadyuvar a realizar este tipo de acciones hará que los operadores puedan realizar la transición al servicio digital con mayor seguridad, lo cual sería beneficioso para todo el país debido a que la TV digital trae consigo más servicios que pueden beneficiar a la sociedad más desfavorecida.

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Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 Figura 6: Planificación del proyecto

Comparticion de infraestructura para TV digital en Bolivia

Recopilación de información

Indagar sobre la comparticion de inraestructura del servicio de TV digital en los paises vecinos

Descripción de la infraestrucutra del servicio de TV digital

Proponer el mejor escenario de compartición de infraestructura para el servicio TV digital en Bolivia

Fuente: Elaboración propia

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Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 4 DISCUSIÓN Y RESULTADOS 4.1. Escenario boliviano para el servicio de TVD

Desde la adopción de la norma ISDB-Tb, Bolivia cuenta con una corta experiencia con la TV Digital Terrestre. En su breve historia se cuenta con algunos momentos iniciales de discusión temprana, alguna normativa relacionada a la adopción de la norma nipo–brasileña y la emisión de señal de prueba del canal estatal Bolivia TV. Desde Julio de 2010, a la fecha, no se cuenta con un cuerpo normativo adicional al Decreto Supremo 0819 que sustente el proceso de transición hacia el apagón analógico, mucho menos se cuenta con un Plan Nacional de Transición.

En la ruta seguida para la adopción de la norma se han marcado algunos hitos, los cuales se muestran en la tabla 1:

Tabla 1: Hechos en la TV digital en Bolivia Fecha

Acontecimiento

Relevancia

22 y 23 de Primera Jornada noviembre de Boliviana “Hacia la 2007 TV Digital Terrestre”

Organiza por la entonces Superintendencia de Telecomunicaciones, tiene como propósito “Conocer las normas internacionales de la TV Digital Terrestre y sus implicaciones jurídicas, tecnológicas, socioeconómicas, educativas y culturales”.

20 de julio de Firma de 2010 Memorándum de entendimiento entre los gobiernos de Bolivia y Japón

Con este acontecimiento se da por sentada la adopción de la norma ISDB-T para el Estado Plurinacional de Bolivia. El Japón se obliga a donar un equipo de transmisión para la fase de prueba y a brindar asistencia técnica a Bolivia.

16 de marzo Se promulga el En su artículo único dice: “Se de 2011 D.S. 0819 para la adopta el estándar ISDB-T adopción de la (Integrates Services Digital

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Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 norma ISDB-T.

Broadcasting Terrestrial), con codificación H.264, MPEG-4, con as mejoras tecnológicas que hubiera al momento de su implementación, como sistema para transmisores y recepción de TV Digital Terrestre en el Estado Plurinacional de Bolivia

10 de mayo de Inicio de Se inician las emisiones de prueba 2012 transmisión de con el Canal estatal “Bolivia TV prueba de la TV HD” Digital Terrestre en Bolivia.

Fuente: La TV digital terrestre en Bolivia

Con lo cual no se cuenta con una normativa para el servicio de TVD en el país por lo cual se adaptara los escenarios de compartición de Colombia para poder hacer el despliegue de la TV digital.

4.2. El escenario colombiano

Estas condiciones hace referencia al análisis de las experiencias que se llevaron a cabo en Europa donde se han identificado varios escenarios de compartición comunes de los componentes y elementos de soporte pasivo, los cuales son comparados, analizados y eventualmente aplicados a la realidad de Colombia, lo que se hará a continuación es ajustarla aún más al caso Boliviano que por el contrario de Colombia no tiene normativa para el servicio de TVD y mucho menos para la compartición de infraestructura para las redes de radiodifusión, por lo cual se adoptara la normativa de Colombia.

4.3. Componentes y elementos pasivos susceptibles a compartición

Los elementos o componentes sujetos a acceso o compartición se resumen a continuación en la tabla 2:

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Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016

Tabla 2: Elementos sujetos a compartición Elementos de red

Descripción de las inversiones en los sitios

Caseta

Construcción donde se instalan los diferentes equipos de comunicaciones, energía, gestión y control de sitios

Lote

Terreno donde se ubica la torre y la caseta

Vías de acceso

Vías a través de las cuales se accede al sitio

Torre

Elemento donde se ubican las antenas y los sistemas radiantes

Cerramiento

Elementos que delimitan el terreno donde se erigen la caseta y la torre, que protegen y dan seguridad pasiva al sitio

Grupo electrógeno

Equipo de energía para los equipos en caso de caída de la red eléctrica

Cuadro

Interfaz entre la red eléctrica y los equipos instalados dentro del sitio

Transformador

Equipo que adapta la energía de la red eléctrica a los requerimientos de los distintos equipos instalados

Acometida

Corresponde al punto de acceso a la red eléctrica

Seguridad

Elementos de seguridad del sitio: cámaras, puertas automáticas, sistemas de extinción de incendios, etc.

Ingeniería

Conjunto de tareas dirigidas a la construcción y/o adaptación de un sitio

Aire acondicionado

Equipos de aire acondicionado situados en la caseta de cada sitio

Legalización

Conjunto de tareas necesarias para adecuar la construcción de un sitio a la normativa legal vigente

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Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 Vehículos

Vehículos asociados a cada sitio

Hardware

Herramientas, bastidores, muebles y enseres, etc.

De cada sitio

Fuente: Unión Temporal AXION-TELBROAD

4.3.1. Elementos en el caso boliviano Analizando la situación en el caso boliviano y tomando en consideración las prácticas comunes de compartición y acceso en los países europeos, es claro que existen varias prácticas comunes que buscan disminuir las barreras en la compartición de los elementos y promover la competencia.

Dichas prácticas, como se verá más adelante, son aplicables a Bolivia.

4.3.2. Compartición pasiva total Como se presenta en la figura 7 en la compartición total de elementos pasivos para una red de TV, tanto análoga como digital, el operador entrante tiene acceso a los siguientes elementos y componentes de soporte del operador incumbente:  Torre en lo relacionado con antenas del operador entrante TDT y área asociada a la torre. Incluye: torre, cimentación y sistema de protección contra descargas (tierra).  Energía. Incluye: subestación eléctrica, sistema rectificador y baterías, grupo electrógeno y UPS (los que apliquen según la estación)  Espacio en cuarto de equipos con acceso independiente al sitio de ubicación de equipos, requerido para ubicar equipos terminal TX y Transmisor, rack, conectores y cables.  Espacio en terreno requerido para ubicar receptor satelital o de microondas para recibir la señal de TV proveniente de centro de emisión  Gestión de acceso y mantenimiento obra civil, torre y sistema de tierra Por supuesto, los elementos y componentes específicos a compartir se determinan en cada sitio, y en el caso ilustrado se asume que toda la

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Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 infraestructura indicada tiene la capacidad técnica para dar acceso al operador entrante.

De no ser así, previo análisis técnico, se deben realizar las inversiones correspondientes. (Caso que en Europa ocurre muy poco ya que la infraestructura de los operadores de infraestructura se diseña pensando en la demanda de varios operadores).

Figura 7: Compartición pasiva total

Fuente: Unión Temporal AXION-TELBROAD

4.3.3. Compartición pasiva con multiplexor de RF (combiner) Como se presenta en la figura 8, en la compartición de elementos pasivos para una red de TV, tanto análoga como digital, el operador entrante utiliza los siguientes recursos del operador incumbente:  Sistema de radiación. Incluye: sistema de antenas, divisores de potencia, latiguillos, soportes de antena, líneas de transmisión y cuadro de conmutación de antenas.

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Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016  Torre en lo relacionado con antenas TDT y área asociada a la torre.

Incluye: torre, cimentación y sistema de protección contra descargas (tierra).  Combiner o multiplexor de RF con espacio proporcional de este equipo en caseta.  Energía. Incluye: subestación eléctrica, sistema rectificador y baterías, grupo electrógeno y UPS (los que apliquen según la estación).  Espacio en cuarto de equipos con acceso independiente al sitio de ubicación de equipos, requerido para ubicar equipos terminal TX y Transmisor, rack, conectores y cables.  Espacio en terreno requerido para ubicar receptor satelital o de microondas para recibir la señal de TV proveniente de centro de emisión.  Gestión de acceso y mantenimiento obra civil, torre y sistema de tierra.

Figura 8: Compartición pasiva con multiplexor de RF (combiner)

Fuente: Unión Temporal AXION-TELBROAD En esta alternativa el operador entrante deberá tener su propia red de transporte de la señal de TV (ya sea a través de red satelital o terrestre) y su equipo transmisor de señal de televisión.

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Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 La utilización de los tres primeros elementos pasivos: antena, línea de transmisión

o

guía

de

onda

y

multiplexor

de

RF,

dependen

fundamentalmente de la disponibilidad de puertos de RF y potencia total que permitan manejar.

4.4. Compartición eventual de elementos de Red Activos en red digital.

Para la compartición de elementos activos de la red de televisión digital para el caso de Bolivia, se tiene dos alternativas, y como en el caso de elementos de compartición pasiva la opción a utilizar dependerá de la viabilidad técnica.

4.4.1. Compartición y acceso a nivel de transmisor en estación Para la primera alternativa el operador entrante deberá entregar la señal digital de televisión en el propio sitio de radiodifusión del operador que posee la red de televisión. En cuanto a la viabilidad técnica de esta opción, el primer aspecto a revisar es el tipo de red TDT existente, ya que para una red SFN no es recomendable esta alternativa.

Aún en el caso de que la red no sea de frecuencia única deberá evaluarse la disponibilidad o no de capacidad en el stream de video, Para el caso de que en Bolivia se implementa redes SFN se requerirá analizar igualmente la viabilidad en los sitios donde la infraestructura de red es SFN. Sin embargo, se plantea esta alternativa ya que en países como Reino Unido es utilizada, como se presenta en la figura 9.

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Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 Figura 9: Acceso local para compartición de elementos activos OFCOM

Fuente: Componentes de la Oferta de Referencia para TDT local, OFCOM: Transmission Reference Offersfor Local Television, Guidance and summary.

Para esta alternativa de compartición activa, como se presenta en la figura 10, el operador entrante utiliza los siguientes recursos del operador incumbente:  Sistema de radiación. Incluye: sistema de antenas, divisores de potencia, latiguillos, soportes de antena, líneas de transmisión y cuadro de conmutación de antenas.  Torre en lo relacionado con antenas TDT y área asociada a la torre.

Incluye: torre, cimentación y sistema de protección contra descargas (tierra).  Combiner o multiplexor de RF con espacio proporcional de este equipo en caseta.  Transmisor de RF con espacio proporcional de este equipo en caseta.  Energía. Incluye: subestación eléctrica, sistema rectificador y baterías, grupo electrógeno y UPS (los que apliquen según la estación).

90

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016  Espacio en cuarto de equipos con acceso independiente al sitio de ubicación de equipos, requerido para ubicar equipos terminal TX y Transmisor, rack, conectores y cables.  Espacio en terreno requerido para ubicar receptor satelital o de microondas para recibir la señal de TV proveniente de centro de emisión.  Gestión de acceso y mantenimiento obra civil, torre y sistema de tierra.

Figura 10: Alternativa 1 Compartición activa redes TDT

Fuente: Unión Temporal AXION-TELBROAD

4.4.2. Compartición y acceso desde el sitio de cabecera La segunda alternativa de compartición activa se podría implementar desde el sitio de cabecera, siempre y cuando exista capacidad disponible en el stream digital de video.

Para esta alternativa de compartición activa, como se presenta en la siguiente ilustración, el operador entrante utiliza los siguientes recursos del operador incumbente: 

Multiplexor cabecera



Red de transmisión

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Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 

Sistema de energía y soporte en cabecera



Sistema de radiación en varias estaciones. Incluye: sistema de antenas, divisores de potencia, latiguillos, soportes de antena, líneas de transmisión y cuadro de conmutación de antenas.



Torre en lo relacionado con antenas TDT y área asociada a la torre.

Incluye: torre, cimentación y sistema de protección contra descargas (tierra). Varias estaciones



Combiner o multiplexor de RF con espacio proporcional de este equipo en caseta. Varias estaciones.



Transmisor de RF con espacio proporcional de este equipo en caseta.

Varias estaciones.



Energía en varias estaciones. Incluye: subestación eléctrica, sistema rectificador y baterías, grupo electrógeno y UPS (los que apliquen según la estación).



Espacio en varias estaciones, en cuarto de equipos con acceso independiente al sitio de ubicación de equipos, requerido para ubicar los equipos terminal TX y Transmisor, rack, conectores y cables.



Espacio en terreno, en varias estaciones, requerido para ubicar receptor satelital o de microondas para recibir la señal de TV proveniente de centro de emisión.



Gestión de acceso y mantenimiento obra civil, torre y sistema de tierra

En todo caso, los elementos y componentes específicos a compartir se determinan en cada sitio, y en el caso ilustrado se asume que toda la infraestructura indicada tiene la capacidad técnica para dar acceso al operador entrante. De no ser así, previo análisis técnico, se deben realizar las inversiones correspondientes.

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Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 Figura 11: Compartición activa desde cabecera para red TDT

Fuente: Unión Temporal AXION-TELBROAD 4.5. Escenarios de compartición de Infraestructura 4.5.1. Escenario 1 Infraestructura potencialmente susceptible de ser facilitada por los operadores de televisión a otros operadores de televisión Los elementos sujetos de acceso y compartición incluyen elementos pasivos como torres, casetas de equipos, terrenos, sistemas de tierra (protección contra descargas), multiplexores de RF y sistemas de radiación; servicios de soporte como energía, comunicaciones, aire acondicionado y similares. Por otra parte, como elementos activos se pueden tener transmisores, multiplexores digitales en cabecera y sistemas de transmisión.

La compartición de infraestructura de los operadores de televisión hacia los otros operadores de televisión abierta tiene varios escenarios, según de las disponibilidad de los componentes de infraestructura.

Como escenarios de compartición se pueden presentar los siguientes:  Compartición total, incluyendo torre.  Compartición con nueva torre del entrante.  Compartición con nueva caseta de equipos del entrante.

93

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016  Compartición con nueva torre y caseta del entrante.  Compartición de solo lote.

4.5.2. Escenario 2 Infraestructura potencialmente susceptible de ser facilitada por los proveedores de redes y servicios de telecomunicaciones a los operadores de televisión En el caso de los PRST, la infraestructura susceptible de ser facilitada por estos a los operadores de televisión se centra principalmente en los elementos pasivos.

Los elementos sujetos de acceso y compartición incluyen elementos pasivos como torres, casetas de equipos, terrenos, sistemas de tierra (protección contra descargas); servicios de soporte como energía, comunicaciones, aire acondicionado y similar. Por otra parte, como elementos activos se pueden tener los sistemas de transmisión en microondas y fibra óptica, aunque en general para la red de transmisión de televisión entre el centro de edición y las estaciones transmisoras prima la red tipo satelital, cuya capacidad en transpondedor es suministrada por operadores satelitales internacionales.

Por

otra

parte,

debe

destacarse

que

la

infraestructura

de

telecomunicaciones tiene varios elementos diferenciadores que la hacen menos susceptible de ser facilitada a los operadores de televisión.

Por ejemplo, se tienen las siguientes situaciones:  Las torres usualmente son de menor altura (menor o igual a 72mts), ya que las condiciones de propagación hacen que existan varias radio bases en una determinada área (mucho mayor número que estaciones transmisoras de TV).  Ello, dependiendo del diseño de la red del operador de televisión, puede no ser tan atractivo como acceder a las infraestructuras de los operadores de televisión. En general, en las torres de televisión se colocan las antenas de UHF a la mayor altura, luego las de VHF y posteriormente si hay antenas de FM (radio), por lo que es posible que

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Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 los operadores de televisión entrantes busquen ubicar sus antenas a la mayor altura posible.  Los sistemas de energía están diseñados con consumos mucho menores que aquellos utilizados en televisión. Ello puede llevar a que las inversiones adicionales en ampliación de capacidad sean mucho mayores que en el caso de acceder a las infraestructuras de los operadores de televisión. Adicionalmente, la alimentación de energía de los equipos de telecomunicaciones son fundamentalmente DC utilizando conversores AC/DC que es lo contrario a lo utilizado por las estaciones de TV, en donde los equipos transmisores son alimentados por UPS que entregan energía ininterrumpida AC.  La cobertura de las redes, aunque es buena, no ha sido diseñada para las necesidades específicas del servicio de televisión, lo cual hace que sea mejor y más atractivo acceder a las infraestructuras de los operadores de televisión. Dependerá del análisis y estrategia del operador de TV si en su modelo de negocio le resulta más adecuado cubrir determinadas áreas con varios transmisores de baja potencia en un diseño de red SFN aprovechando sitios existentes de operadores de telecomunicaciones, en vez de utilizar pocos sitios de mayor potencia, pero

más

complicados

por

los

requerimientos

de

energía

fundamentalmente. Al utilizar potencias más bajas hace posible utilizar los recursos de energía (adicionando básicamente una UPS de baja potencia) y posiblemente contar con espacio en torre para ubicar las antenas tipo panel e instalar líneas de transmisión de menor diámetro en la torre existente. Como en todos los anteriores casos la disponibilidad de la altura determinará si es o no adecuada la torre.  Finalmente, en el caso de las redes de transporte de información, los operadores de televisión prefieren usualmente una solución satelital, ya que económicamente puede resultar más favorable.

95

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 5 CONCLUSIONES

Se pudo identificar con claridad la infraestructura para el servicio de televisión digital, la cual cuenta con varios componentes que son los mismos, los cuales son utilizados por el servicio de la televisión analógica, como en la etapa de cabecera o estudio done prácticamente ya todo el proceso de la información de audio, video y datos es tratado digitalmente, con lo que la diferencia sustancial entre el servicio de TV digital y el analógico se encuentra en el modulador y transmisor utilizados en el servicio digital.

Los escenarios de compartición de infraestructura para la TV digital que se pueden utilizar en el país se dividen básicamente en 2: los cuales son compartición de elementos pasivos y compartición de elementos activos.

El primero se refiere solo a compartir elementos como: el lote, la caseta o la torre. Para este tipo de compartición pasiva también existen diferentes niveles de compartición que ya depende de cada situación específica para poder optar a la que mejor se adapte a la realidad de cada operador. El segundo escenario de compartición activa ya va un paso más allá, el cual comparte el transmisor RF de la red de TV digital o incluso va desde el sitio de la cabecera de la red ya establecida, pero nuevamente esto depende de cada operador analizando la factibilidad técnica, económica y otros aspectos.

Se tiene diferentes escenarios de compartición de infraestructura para el servicio de TV digital, para Bolivia que es un mercado pequeño, en el cual no existe demanda de este servicio, además que no existe normativa lo más adecuado es tratar de compartir todos los componentes posibles ya sean pasivos o activos para así poder abaratar costos y poder avanzar en la adopción de la tv digital.

96

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Butrón U. E., La televisión terrestre en Bolivia: Retos para la recién llegada, Edición digital, pp. 142, 2014.

Documento técnico: Compartición de las instalaciones esenciales para la televisión abierta en Colombia (Comisión de Regulación de Comunicaciones Republica de Colombia). 2 de Abril de 2016, https://www.crcom.gov.co/recursos_user/Documentos_CRC_2014/Activid ades_Regulatorias/InfraestructuraTV/Doc_Tecnico_Infraestructura_TV_pu b.pdf Condiciones de compartición de infraestructura para televisión digital (Comisión de Regulación de Comunicaciones Republica de Colombia). 4 de Abril de 2016, https://www.crcom.gov.co/recursos_user/Documentos_CRC_2015/Activid ades_regulatorias/recursos_tv/Documento_soporte_CI_TV_v3_SMR.pdf

97

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016

Estudio de Áreas de Cobertura para Redes de Frecuencia Única David Edwin Quispe Ayala

RESUMEN La adopción del estándar brasilero para Televisión Digital por nuestro país ha generado grandes expectativas para profesionales en el rubro, generadores de contenido y para los usuarios. Todo esto es posible gracias a la digitalización de señales, que abarca desde la captura del video hasta la presentación final en el equipo de televisión, mostrando en primera instancia una calidad de imagen y sonido nada comparables con el sistema analógico. Pero para llegar a este tipo de mejoras, estos pasan por diferentes etapas y una de ellas es la multiplexación por división de frecuencia ortogonal conocidas como OFDM, esta técnica ha sido muy bien empleada, ya que es una de las bases fundamentales del estándar. En ese entendido gracias a esta técnica surge dos tipos de redes para su implementación, la primera se denomina red de frecuencias múltiples (MFN, Main Frequency Network), el cual hace uso de varios canales de frecuencia para varias áreas donde se necesita brindar el servicio, consumiendo grandes cantidades de espectro radioeléctrico, la segunda se denomina red de frecuencia única (SFN, Single Frequency Network), cuya principal ventaja es el uso altamente eficiente del espectro ya que solo se usa un canal para dar servicio a toda el área de interés.

Para implementar este tipo de redes se deben cumplir ciertos criterios y parámetros lo cuales se estudiarán es esta monografía, posterior a ello se trabajará en la forma de representar este tipo de red, mediante un ejemplo para un canal de frecuencia libre dentro de la banda de UHF (Ultra High Frequency), para la ciudad de La Paz y localidades colindantes.

Se utilizará una metodología que abarca 2 fases, para alcanzar el estudio planteado, una apoyada en una investigación de tipo documental, mediante trabajos similares ya implementados en otros países y la segunda en la determinación de software de predicción de coberturas.

Palabras-clave: Televisión. Cobertura. Predicción.

98

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 1 INTRODUCCIÓN El planning y coverage son términos muy conocidos en redes de telefonía y datos por medio inalámbrico, su significado en castellano es planeación y cobertura, debido a que constantemente las áreas de servicio sufren cambios bruscos por nuevas y crecientes infraestructuras, que limitan o expanden las áreas de interés modificando la planeación previa.

Para el caso de la televisión digital con respecto a la analógica, ésta ha sufrido cambios importantes que merecen una planificación desde organismos y autoridades que están a su cargo del buen uso del espectro electromagnético, desde la parte administrativa y fundamentalmente desde la parte técnica que es el segmento que nos interesa. Gracias a la técnica de multiplexación que hace uso la norma SBTVD (Estándar Brasileño de Televisión Digital), existe una alternativa para que se use un canal de frecuencias para diferentes áreas de interés, se la denomina redes de frecuencia única SFN. El interés que ha llevado a realizar esta monografía es el de informar, que existe este tipo de red y es aplicable a la norma adoptada en nuestro país y no se caiga nuevamente en el uso indiscriminado de frecuencias causando limitaciones en la asignación a nuevos operadores.

Para alcanzar el estudio planteado se utilizará una metodología que abarca 2 fases, apoyada en una investigación de tipo documental, mediante trabajos similares ya implementados en otros países y la determinación de un software para su aplicación en la predicción de coberturas.

1.1.

DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA

Hoy en día las operadoras de Teledifusión tienen a su cargo canales de frecuencia para su servicio, en aquellas ubicaciones denominadas áreas de sombra dentro de las áreas de cobertura en las cuales no se puede utilizar la misma frecuencia de origen, y por lo tanto hacen uso de otro canal para emitir su señal. Esto genera muchos problemas ya que el espectro de frecuencias es finito y se limita la asignación de otros operadores para emitir su contenido en la misma área.

99

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 1.2.

JUSTIFICACIÓN

Las redes de frecuencia única son una solución al problema del uso indiscriminado de canales en el espectro de radiofrecuencias, ya que ayuda a un control eficiente en el manejo del espectro, posibilitando la existencia de nuevos operadores de Teledifusión.

1.3.

OBJETIVO GENERAL

Informar la existencia de este tipo de redes y sus parámetros necesarios para su implementación, para el mejor uso del espectro.

1.4.

OBJETIVO ESPECÍFICO

- Estudiar las redes de frecuencia única.

- Analizar los diferentes requisitos y parámetros para su implementación.

- Conocer las experiencias sobre esta temática en otros países.

100

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 2 MARCO TEORICO Según la ley de telecomunicaciones Nro. 164 de 2011, tiene por objetivo establecer el régimen general de telecomunicaciones y tecnologías de la información.

Sin embargo, en lo que se refiere a la Televisión Digital hasta el día de hoy no se tiene una regulación oficial, en el cual detallará el período de transición hacia la nueva tecnología y las frecuencias que harán uso, además de otros aspectos técnicos y administrativos.

En sí, la regulación de esta nueva tecnología se debe considerar ahora, según la ley de telecomunicaciones a operadores del estado, operadores comerciales, operadores sociales comunitario, operadores de pueblos indígena originarios campesinos, según porcentajes que la ley demanda.

Y debido a los tipos de operadores que harán uso del espectro de radiodifusión se debe establecer en el marco de televisión digital los alcances que tiene las redes de frecuencia única, que es la gran ventaja en el momento de la optimización del espectro radioeléctrico, ya que pueden ser clasificados de diferentes maneras, por ejemplo, las redes de frecuencia única nacional, redes de frecuencia única regional, redes de frecuencia única local o redes de frecuencia única mixta.

Estos tipos de redes deben ser regidos por la autoridad competente para garantizar el correcto funcionamiento de la Televisión digital.

2.1 RADIODIFUSIÓN La necesidad de difundir la información y el entretenimiento dentro de zonas geográficas lo más ampliamente posibles y que pueda ser recibida por la mayor cantidad de audiencia dio nacimiento a la radiodifusión, Piscota 2013.

La expansión de la señal hacia diversas áreas ha llevado a los planificadores de servicios de TV, a recurrir a tecnologías que le permitan

101

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 ese objetivo, tal es el caso de las redes MFN (Multiple Frequency Network) o Red de Frecuencia Múltiple, su uso antes de la aparición de las TV digital es obligatorio ya que no existe otra forma de cubrir zonas de sombra o alguna otra área con su señal, en ambos casos con el uso de distintas frecuencias con respecto a la frecuencia del transmisor principal.

Figura 2.1 – Tecnologías MFN.

Para cubrir áreas extensas la tecnología MFN hace uso de varias frecuencias.

Fuente: adaptada de Marcial López (2012).

Esta ventaja que promueve la red de frecuencia única es el uso más eficiente del espectro. Sin embargo, en algunos casos extremos en donde no se puede aplicar esta tecnología, se hace uso de MFN como último recurso y la resultante es una red híbrida.

102

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 Figura 2.2 – Red Híbrida.

Red Híbrida conformada elementos SFN y MFN. Fuente: adaptada de Marcial López (2012).

2.2 CARACTERISITCAS DE LAS REDES DE FRECUENCIA ÚNICA Si bien este tipo de redes usa la misma banda de frecuencias para su operación debe además cumplir ciertos requisitos para que su operación no sufra problemas, y estos son: a.

Operar en la misma frecuencia;

b.

transmitir el mismo programa;

c.

transmitir la misma información de manera sincronizada en todos los transmisores de la red, es decir: i.

Utilizar la misma relación de codificación convolucional

y

el

mismo

esquema

de

modulación; ii.

emplear el mismo intervalo de guarda;

iii.

utilizar el mismo canal virtual que es el número que identifica al programa transmitido en la grilla de canales, Piscotta 2013.

2.3 INTERVALO DE GUARDA Este parámetro tiene una vital importancia ya que si se tiene un valor incorrecto la red SFN no funciona y es causal de interferencia.

103

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 Es decir, un valor elevado de tiempo de guarda hace posible una disminución de la tasa binaria disponible con lo que los servicios disponibles se verías afectados.

Por otro lado, un valor menor de tiempo de guarda redunda en la mejora de la ganancia de la red SFN dando así una gran probabilidad de cobertura.

Por ejemplo: Modo 3, ∆ = ¼, T G=252 [µs] →dmax=75.6 [Km] Modo 3, ∆ = 1/32, T G=31.5 [µs] →dmax=9.45 [Km] En el escenario donde se encuentran dos transmisores y un receptor, la diferencia de tiempo entre estos dos (en otros casos pueden ser varias señales) debe estar dentro de la longitud del Tiempo de guarda como se ve en la siguiente gráfica.

Figura 2.3 – Tiempo de guarda en SFN.

La onda del transmisor principal llega al televidente recorriendo una distancia menor a la de la onda retransmitida a la cual la llamamos eco, si la diferencia de estos tiempos es menor a la del tiempo de guarda del sistema, la SFN funciona.

Fuente: Marcial López (2012).

Existen dos tipos de transmisión en los sistemas de Televisión, una se denomina STL (Studio to Transmitter Link, Enlace de Estudio a Transmisor) y el TTL (Transmitter to Transmitter Link, Enlace Transmisor a Transmisor), en enlace puede ser vía microondas u otros sistemas de enlace.

104

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 Suponiendo que se utilizaría enlaces de microondas en ambos casos se debe considerar lo siguiente: a. En caso de una red SFN debe contar con un control de retardo. b. se debe mantener la relación portadora ruido acorde a factores como ser: el tipo de canal (Rayleigh, Rice o Gaussiano), relación de código convolucional y tipo de modulación utilizado, representados en la tabla 2.1 c. Broadcast wave (en Banda) Figura 2.4 – Sistemas de transmisión STL y TTL.

Broadcast wave

Estación repetidora Estación repetidora

Receptor

Estación principal

Estación repetidora

Estación repetidora

Estudio Estación repetidora

Sistemas de transmisión para redes de televisión.

Fuente: adaptada de Marcial López (2012).

La Tabla 2.1 muestra los valores necesarios para C/N para el canal de Gauss.

105

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 Tabla 2.1 – Tasas de transmisión y valores de C/N para ISBD-Tb Tasa de transmisión (Mbps) Valores para 13 segmentos

Esquema de modulación

QPSK

DQPSK

16-QAM

64-QAM

Relación C/N necesaria.

(AWGN)

KI

Intervalo de guarda 1/4

1/8

1/16

1/32

1/2

5.0

3,651

4,057

4,296

4,426

2/3

6.6

4,868

5,409

5,727

5,901

3/4

7.6

5,477

6,085

6,443

6,639

5/6

8.5

6,085

6,761

7,159

7,376

7/8

9,2

6,390

7,100

7,517

7,745

1/2

6.2

3,651

4,057

4,296

4,426

2/3

7,7

4,868

5,409

5,727

5,901

3/4

8.7

5,477

6,085

6,443

6,639

5/6

9,6

6,085

6,761

7,159

7,376

7/8

10,4

6,390

7,100

7,517

7,745

1/2

11,5

7,302

8,114

8,591

8,851

2/3

13,5

9,737

10,818

11,455

11,802

3/4

14,6

10,954

12,171

12,887

13,277

5/6

15.6

12,171

13,523

14,318

14,752

7/8

16,2

12,779

14,199

15,034

15,490

1/2

16,5

10,954

12,171

12,887

13,277

2/3

18,7

14,605

16,228

17,182

17,703

3/4

20,1

16,430

18,256

19,330

19,916

5/6

21,3

18,256

20,284

21,478

22,128

7/8

22,0

19,169

21,299

22,552

19,916

Fuente: Pisciotta, Liendo, Lauro 2013

2.4 RETARDOS DE TIEMPO El proceso de llevar la señal generada desde los estudios pasando por el enlace STL (Enlace Estudio Transmisor) y este por medio de TTL (Enlace Transmisor a Transmisor) hacia otra estación lleva un tiempo de retardo hasta ser difundido, esto debido a las características propias de una estación de TV. Considerando que los transmisores de la SFN se ubican en áreas geográficamente distantes lleva a pensar que los tiempos de guarda no cubren por si solo este factor, En la siguiente figura se observa como los retardos consiguen superar al intervalo de guarda.

106

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 Figura 2.5 – Retardos de tiempo.

En la gráfica podemos observar como los retardos de tiempo en cada estación de la red SFN son distintos, produciendo en el peor de los casos interferencia.

Fuente: Marcial López 2012.

Este problema se logra superar con dos parámetros los cuales son: a. Compensación

estática de retardo,

consiste en programar

manualmente un valor de retardo, existe dos lugares en donde se puede hacer esta configuración, una en los estudios de la emisora o MCT (Main Control Transmision) y la otra en cada modulador de red.

En ambos casos se requiere que el flujo de BTS transporte una señal de referencia de 10 MHz, generados desde el control principal, con el objetivo se sincronizar los moduladores.

En aplicaciones de este tipo de retardos, en Japón se ha conseguido sincronizar con este concepto, a 3 estaciones de la cadena NHK (Nippon Hōsō Kyōkai, Corporación Radiodifusora de Japón), nos referimos a la estación de Tokio, Hiratsuka y Odawara.

En la siguiente figura se puede observar como construyen una red SFN con ajuste de retardos en cada estación, considerandos los retardos producidos por los elementos del sistema, si bien existe una ligera variación de una estación a otra, todas ellas se mantienen dentro de un tiempo de difusión de la señal y se protege dentro del margen de su intervalo de guarda.

107

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 Figura 2.6 – Compensación estática de retardo.

La configuración del retardo se la hace en cada estación donde se encuentra el modulador.

Fuente: NHK, Marcial López 2012

b. Compensación dinámica de retardo, su principal ventaja sobre la anterior es que este se ajusta automáticamente aun considerando los retardos producidos en toda la cadena de transmisión ya sea por STL o TTL hasta satélite, su característica es que usan señales de referencia de tiempo y la frecuencia es decir usan pulsos de 1 segundo, 10 MHz y 1PPS, extremadamente precisos y sobre todo idénticos en sus referencias de tiempo y frecuencia que van a cada transmisor de la red SFN. Es una referencia de sincronización para redes SFN más fácil y accesible y por ende la más utilizada, sin embargo, este recurso depende del país que posee los satélites y su control y disponibilidad responderán a sus intereses.

108

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 Figura 2.8 – Compensación dinámica de retardo.

La sincronización de las señales se hace en función de receptores GPS quienes entregan señales de 10 MHz y 1pps (pulso por segundo) Fuente: Pisciotta, Liendo 2013.

2.5 GANANCIA DE RED Al momento del diseño de una red SFN se considera el solapamiento o superposición de las áreas de cobertura de los distintos transmisores de la red, si se cumplen ciertas condiciones las potencias recibidas se suman y dan como resultado una intensidad de campo mayor que la correspondiente a un solo transmisor. Se denomina ganancia de red, al incremento del nivel de campo que se obtiene en los puntos de recepción donde las áreas se superponen, comparado con el nivel colocado en esos puntos por un solo transmisor, Pisciotta, Liendo 2013.

En la figura siguiente se aprecia dos transmisores simétricos (se considera simétricos cuando emiten la misma potencia radiada equivalente, tienen la misma altura y antenas frente a frente) separados por una distancia, cada transmisor emite un campo que va decreciendo con forme la distancia aumenta, a cierta distancia los dos campos se unen para generar uno nuevo, normalmente se le da el término de suma de campos, pero en realidad no es una suma, más bien corresponden a ciertos algoritmos que hacen a que la resultante de ambos campos sea mayor a los dos.

109

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 Figura 2.9 – Ganancia de red.

El concepto de Ganancia de red también se conoce como tecnología de potencias distribuidas. Pisciotta, Liendo 2013.

Fuente: adaptada de Rich Redmond, GATEAIR 2011.

2.6 GAP-FILLERS Más propiamente nombrado como repetidor digital, este es un dispositivo que cumple con la función de rellenar áreas donde la señal de TV no logra cubrir con su transmisor principal. Al igual que los transmisores sincronizados este dispositivo retransmite la misma señal a la misma frecuencia y debido a esto, existe la posibilidad de un acoplamiento (realimentación) entre las antenas transmisora y receptora que limita la ganancia máxima del amplificador, de modo que las antenas deben ser separadas y debe contar con canceladores de eco o de realimentación, Salieto Tecles, Ariana 2007.

Según el fabricante las potencias de estos dispositivos no llegan a pasar los 100W de potencia.

110

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 Figura 2.10 – Realimentación del Gap-filler.

Se debe tener cuidado al momento de instalar un gap-filler ya que este podría verse afectado si tiene una realimentación muy grande.

Fuente: Training JICA 2009.

2.7 MULTIPLEXACION DE SEÑALES DE CONTROL Y AUXILIARES Las señales de control y también la información que se envía por canales auxiliares debe ser multiplexada por el sistema ISDB-Tb, en alguna de las interfaces IF. Figura 2.11 – Interfaces del sistema ISDB-Tb

BTS

MODULADOR

TS

REMULTIPLEXOR

AUDIO

MULTIPLEXOR DE PROGRAMA

VIDEO

FI

DATOS

IF 1

IF 2

TMCC AC

111

IF 3

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 Señales de control y la información son multiplexadas según el sistema ISDB-Tb. Fuente: Piscciota 2013.

IF 1: Es el flujo binario de transporte del estándar MEPG denominado TS con paquetes de 188 bytes.

IF 2: Es el Flujo de BTS de paquetes TSP de 204 bytes conformando estructura de cuadro multiplex.

IF 3: Señal de salida de frecuencia intermedia IF La interfaz IF 3 es utilizada cuando la señal que se distribuye a todos los transmisores de una red de frecuencia única SFN (Single Frequency Network) es la salida OFDM de FI (Frecuencia Intermedia) de un único modulador que está ubicado en la cabecera de la red.

La norma brasileña dispone de dos esquemas de multiplexación: i.

Multiplexación de campo ISDB-info de cada TSP,

ii.

multiplexación en el IIP. Figura 2.12 – Esquemas de multiplexación 204 bytes

Cabecera MPEG 4 bytes

TSP-1

184 bytes

8 bytes

8 bytes

CARGA UTIL

ISDB- Info

RS (OPC.)

TSP-2

TSP-NULL

IIP

184 bytes

Cuadro multiplex

Esquemas de multiplexación en ISDB-Tb

Fuente: Piscciota 2013

112

TSP-n

PAQUETE TSP

FLUJO BTS

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 En redes de frecuencia única nos interesa la multiplexación en el paquete IIP, ya que este es el que se utiliza cuando la información a incluir excede la capacidad del campo ISDB-info, lo cual ocurre en dos casos. i.

La información necesaria para definir parámetros de modulación, control y configuración del sistema.

ii.

Información de control y sincronización de la red de frecuencia única.

Ahora bien, dentro de esta multiplexación se define el NSI (Información de sincronización para red SFN), ésta lleva información de sincronización además de referencias de tiempo de sincronización, según como se muestra la tabla a continuación: Tabla 2.2 – Información de campo NSI Número bits

Descripción 00H

Valor y significado Sincronización de SFN presente

8

Byte de identificación de la sincronización SFN

24

Referencia de tiempo de sincronización STS

Sin Sincronización de SFN Reservados para usos 01H a FEH futuros Ref. de tiempo entre la señal de 1pps y b1

24

Tiempo máximo de retardo Dtmax

Valor comprendido entre 0 y 1

12

1

1 1 1 24 32

Longitud de bucle de información enviada a Indica la extensión (en bytes) del bucle que contiene la información que se los transmisores envía a los trasmisores de red.

Bucle de información enviada a los transmisores de red

8

FFH

Identificador de transmisor

Código de identificación del modulador de la red SFN que será controlado por los parámetros incluidos en los campos que siguen 0

Indicador de actualización 1 indicador de retardo estático

0 1

Reservado para usos futuros Signo de off-set de tiempo de retardo

0 1

Actualizar información Sin actualización de información Retardo estático no aplicado Retardo estático aplicado _ Off-set de tiempo positivo (+) Off-set de tiempo negativo (-)

Off-set del tiempo de retardo

Código de redundancia cíclico

Protección contra errores

Describe los campos de sincronización para redes SFN

113

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 Fuente: Piscciota 2031

Referencia de tiempo de sincronización (STS), es igual al intervalo de tiempo transcurrido entre un pulso de la señal de 1pps y la aparición del bit de señalización del TSP cabecera de un cuadro multiplex par.

Figura 2.13 Referencia de tiempo en SFN

1 pps

Dtmax 1

0

1

1

0

DtE

STS

1

1

1

1

0

DtMOD

Figura en la cual nos indica las diferentes referencias de tiempo Fuente: Piscciota 2013

Tiempo máximo de retardo Dtmax, es el intervalo de tiempo entre la llegada de un pulso de la señal de 1pps y la señal de salida del FI del modulador más distante, en términos de tiempo en la red SFN. Su valor normalmente es ajustado entre valores de 0 y 1 segundos y sus correspondientes valores en hexadecimal.

La sincronización de la red SFN se asegura cuando todos los transmisores de la red se ajustan para que sus retardos coincidan con este valor, debiéndose cumplir en todos los casos que: Dtmax (seg) = STS + DtE + Dtmod Dónde: DtE, es el tiempo de enlace en un sistema STL. Dtmod, es el tiempo de retardo total del modulador.

114

(1)

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 METODOLOGÍA Para el desarrollo de este estudio la metodología que se utilizará está dividida en dos fases, una basada en experiencia previas en otros países, tomando sus consideraciones para la implementación de este tipo de redes y la segunda definir el caso de estudio con datos geográficos del área y parámetros de transmisión para la simulación con un software especializado.

3.1 ÁREA DE COBERTURA Definimos como área de cobertura aquella zona geográfica en la que se dispone de un servicio, en nuestro caso, el servicio es la Televisión Digital.

Las áreas de cobertura para TV Digital son determinadas por el ente regulador que es la ATT (Autoridad de Telecomunicaciones y Transporte), sin embargo, desde la adopción de la norma en 2010 no existe hasta el día de hoy un marco regulatorio para el funcionamiento de la TVD para su implementación en nuestro país, pese a que ya existe un canal digital estatal en funcionamiento. A modo de ejemplo mostramos en la siguiente tabla la clasificación de estaciones en función a las características de la Banda UHF Tabla 3.1 Clasificación de estaciones de TVD en Brasil Banda UHF (Ultra High Frequency).

Clase

Especial

Canales

Máxima Potencia ERP

14 a 25

70 KW (18,5 dBK)

26 a 46

80 KW (19 dBK)

47 a 59

100 KW (20 dBK)

A

14 a 59

8 KW (18,5 dBK)

B

47 a 59

C

47 a 59

0,8 KW (18,5 dBK) 0,08 KW (18,5 dBK)

Altura de Referencia por arriba del nivel medio radial (m)

Distancia máxima a contorno protegido Km 57

150

42 29 18

Fuente: adaptada de ANATEL (Agencia Nacional de Telecomunicaciones Brasil).

115

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 El contorno protegido (Cp) es una superficie en donde la intensidad de campo está determinada para más del 90% de las ubicaciones. Así mismo el contorno interferente (Ci) es la superficie limitada por la intensidad de campo mínima, Fabián Tito 2016.

Figura 3.1 - Contornos

Fuente: Elaboración Propia.

Al no contar con esta Normativa plantearemos en primera instancia, cuál sería el procedimiento para calcular el área de cobertura para una estación de Tv Digital y posterior a ella conformaremos según el fundamento teórico una red de frecuencia única.

3.2 ESTIMACIÓN DEL ÁREA DE COBERTURA PARA UNA ESTACIÓN DE TVD. La zona geográfica elegida para este estudio, comprende a las ciudades de La Paz, El Alto, Mecapaca, Palca, Viacha y localidades vecinas dentro el radio geográfico desde un punto central elegido para la ubicación del transmisor, solo para propósitos de esta monografía.

Un parámetro importante dentro de la zona de estudio a tomar muy en cuenta, es el indicador demográfico de crecimiento poblacional cuyas proyecciones desde el 2012 (año que se realizó el censo de población) hasta el 2020 se muestran en la siguiente tabla.

116

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 Tabla 3.2 – Proyecciones de Población 2012 – 2020.

LA PAZ

2012

2014

2016

2018

2020

La Paz

779.728

785.605

794.014

804.268

816.044

Palca

16.959

17.115

17.294

17.497

17.707

Mecapaca

16.324

16.932

17.587

18.280

19.014

Achocalla

22.594

22.657

22.715

22.785

22.883

El Alto

860.062

881.027

901.823

922.598

943.558

24.975

25.359

25.684

25.968

26.225

Viacha

81.668

84.599

87.005

89.065

90.880

TOTAL

1.802.310

1.833.294

1.866.122

1.900.461

1.936.311

Provincia Murillo

Prov. Los Andes Laja Prov. Ingavi

Fuente: INE (Instituto Nacional de Estadística)

Para la estimación de la cobertura se seguirán los siguientes pasos representados mediante el siguiente diagrama de flujo de la figura 3.2 Figura 3.2 – Cálculos de contornos.

Diagrama para elaborar el área de cobertura Fuente: Elaboración propia.

Las coordenadas geográficas para el transmisor son las siguientes: Latitud: 16°31'43.88"S, Longitud: 68° 8'42.50"O, altitud: 4073 m.

117

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 Figura 3.3 – Distancias aproximadas desde el transmisor hasta ciudades vecinas.

T

Las ciudades más alejadas respecto al transmisor son Viacha, Palca y Mecapaca.

Fuente: adaptada de Google Maps.

Ahora bien, para determinar los contornos de protección debemos fijar las distancias desde el centro transmisor.

Se propone que el Cp esté situado a un radio de 25 Km desde el transmisor, ya que a esa distancia aseguramos de cubrir la ciudad de Viacha y hogares circundantes que están alejados de esta ciudad.

Así mismo se propone que el Ci se fije a un radio de 35 Km cubriendo mucho más aun la ruta hacia Oruro y poblaciones cercanas.

A estas distancias le corresponde los valores de intensidad de campo definidos por la ABT15608, los cuales se muestran en la siguiente tabla.

118

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 Tabla 3.3 – Intensidad de campo mínima en contorno interferente.

VHF Bajo

VHF Alto

UHF

Intensidad de campo mínima (dBµV/m)

37

40

48

Corrección para el 70% de las ubicaciones (dB)

2,5

2,5

3

Intensidad de campo E(50,90) en contorno protegido (dBµV/m)

40

43

51

Factor

Fuente: ANBT NBR-15608 Figura 3.4 – Determinación de los contornos.

Cp = 25 Km

Ci= 35 Km

Se define los contornos que cubrirán la zona de estudio Fuente: adaptada Google Maps.

También se propone una altura de 80 m sobre el suelo para la torre en la que se instalarán las antenas del sistema radiante. La elección de este valor solo es para propósitos de estudio.

119

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 El canal que se propone usar para la estimación es el 14 con los límites siguientes: finf =470 MHz, fsup = 476 MHz. Para el cálculo de la estimación de la cobertura se hará uso de la recomendación UIT-R P.1546-5 “Método de predicción de punto a zona para servicios terrenales en la gama de frecuencias de 30 a 3000MHz”, pero para ello es necesario calcular la altura media del terreno y posterior a ello el cálculo de la altura media de la antena (Hma) que es el valor con el cual se buscará en sus curvas propuestas en la gama de 600 MHz el valor de la intensidad de campo E(50,50) y E(50,10) , esto para obtener mediante una interpolación el campo E(50,90), recomendada por la INATEL (Instituto Nacional de Telecomunicaciones) de Brasil.

Para este trabajo se hará uso del simulador Radio Mobile, que es un software de planificación de radioenlaces desarrollado por Roger Coudé con fines humanitarios y amateur, que lleva actualizándose desde 1988.

Entre las diversas funcionalidades que tiene, destacamos las herramientas que tiene para el cálculo de radioenlaces "Radio Link" y el cálculo de coberturas "Radio Coverage". Este software hace uso del modelo de propagación ITM (Irregular Terrain Model), también conocido como Longley-Rice y de modelos digitales del terreno como el obtenido de la misión SRTM (Shuttle Radar Topography Mission) de la NASA. 3.2.1 CÁLCULO DE LA ALTURA EFECTIVA (Hma) Existe dos métodos para su cálculo, pero que al final ambos se complementan, por un lado, el método americano 8 radiales, idealmente separados entre 45º, a partir del punto de emplazamiento (ubicación del transmisor), la altura media de terreno se calcula promediando la altura de puntos distanciados entre sí a 1 Km desde los 3 hasta los 15 Km. En cambio, el método europeo toma 36 radiales cada 10º y toma los datos de 3 a 15 Km. Para nuestros propósitos tomaremos la radial que apunta directamente a la ciudad de Viacha que es el punto más alejado respecto al transmisor.

120

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 Figura 3.5 – Cálculo de la altura media de terreno.

0º

0º 45º

315º

45º

315º

15 Km

15 Km

3 Km

3 Km

270º

90º

Tx

270º

90º

Tx

1 Km

1 Km

Viacha 225º

230º

135º

135º

180º

180º

(a)

(b)

En la figura (a) se muestra los datos que se deben tomar para cada una de las radiales de 3 a 15 Km. En la figura (b) la radial apunta directamente a Viacha.

Fuente: adaptada Pisciotta, Liendo 2013.

Una vez teniendo los datos 13 datos se extrae el promedio Hmt (promedio) y posterior a ello se puede calcular la altura media de antena para esa radial con la siguiente fórmula.

Hma = H0 + Hcr − Hmt

( 2)

Dónde: H0, es la altura de la cota es decir la altura respecto al nivel del mar.

Hcr, es la altura del centro de radiación respecto del nivel del suelo.

Con la ayuda de Radio Mobile y su herramienta de cálculo de HAAT se puede hacer el cálculo, la HAAT (Height Above Average Terrain, Altura de la antena sobre el terreno) que es igual a la altura media de la antena Hma, diferentes nombres para un mismo valor.

Cabe resaltar que se toma solo la radial de 230º porque es en esa dirección en donde se encuentra la ciudad de Viacha que es la más lejana al transmisor y con este valor podremos obtener la potencia efectiva radiada (PER) referencial para realizar la simulación.

121

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 Figura 3.6 – Opción de cálculo de Hma en radio Mobile.

Con esos valores se puede determinar la altura media de la antena para la radial de 230º.

Fuente: Radio Mobile.

Se debe señalar que la altura de la torre que se propone es un valor para propósitos de estudio. Dentro de toda la gama de datos que nos envía, extraemos los siguientes datos para la radial con azimut de 230º, con toma de muestras desde 3 a 15 Km. Tabla 3.4 Datos para la radial 230º Azt (°)

Radial

Altura de terreno (m)

230

3

3992,6

230

4

3893,9

230

5

4002,5

230

6

3991,5

230

7

3979,9

230

8

3965,9

230

9

3957,6

230

10

3947,1

230

11

3937,1

230

12

3925,3

230

13

3913,5

230

14

3905,3

230

15

3896,3

230

Promedio

3946,81m

HAAT

206,19m

230

Fuente: Radio Mobile.

122

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 En el caso en que el HAAT tenga un valor negativo se debe corregir según el procedimiento del anexo 5, numeral 4.3 en la recomendación UIT 15465, valores negativos de la altura de la antena transmisora de base.

Entonces con el dato obtenido y mediante las curvas de E(50,50) y E(50,10) de la Rec. UIT 1546-5 obtenemos los siguientes valores y posterior a ello mediante una interpolación se obtendrá el campo para E(50,90).

Figura 3.7 – Obtención de valores mediante las curvas E (50,50).

68 63 60 55 51 48 44

59 51

206.19

20

30

25

40

35

Se toma valores para una Hma de 206.19, entre 150m y 300.

123

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 Fuente: elaboración propia.

Figura 3.8 – Obtención de valores mediante las curvas E (50,10).

68 64 61 56 53 48 45

60 53

206.19

20

30

25

35

40

Se toma valores para una Hma de 206.19, entre 150m y 300.

Fuente: elaboración propia.

124

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 Procedemos a realizar los cálculos y las interpolaciones. h1 ) hinf E = Einf + (Esup - Einf ) hsup ) log ( hinf log (

( 3)

Definimos esta relación: h1 ) hinf i= hsup ) log ( hinf log (

( 4)

Siendo h1 = Hma = HAAT, cuyo valor se encuentra entre 150 y 300 metros respectivamente, a la relación de logaritmos la simplificamos de la siguiente manera: 206.19 log ( ) 150 i= = 0.46 300 log ( ) 150

( 5)

Interpolamos para la distancia de 30 Km, para E(50,50): E(50,50)150 :

Einf = 51 dB(

µV ) m

;

E(50,50)300 :

E (50,50) = 51 + (59 - 51)*0.46 = 54.68 dB(

Esup = 59 dB(

µV ) m

µV ) m

Interpolamos para la distancia de 30 Km, para E(50,10): E(50,10)150 :

Einf = 53 dB(

µV ) m

;

E(50,10)300 :

E(50,10) = 53 + (60 - 53)*0.46 = 56.22 (dB

Esup = 60 dB(

µV ) m

µV ) m

Para interpolar ambos resultados utilizamos la siguiente ecuación: Ei (50,90) = 2 ( Ei (50,50)) - Ei (50,10)

Calculamos el E1 (50,90) para d = 30 Km según la ecuación (6) E1 (50,90) = 2 ( 54.68) - 56.22

125

( 6)

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 E1 (50,90) = 53.14 (dB

µV ) m

Ahora realizamos el mismo procedimiento para obtener E2(50,90) Interpolamos para la distancia de 40 Km, para E(50,50): E(50,50)150 :

Einf = 44 (dB

µV ) m

E(50,50)300 :

;

E (50,50) = 44 + (52 - 44)*0.46 = 47.68 dB(

Esup = 52 (dB

µV ) m

µV ) m

Interpolamos para la distancia de 40 Km, para E(50,10): E(50,10)150 :

Einf = 45 dB(

µV m

)

;

E(50,10)300 :

E(50,10) = 45 + (53 - 45)*0.46 = 48.68 (dB

Esup = 53 dB(

µV m

)

µV ) m

Calculamos el E2 (50,90) para d = 30 Km según la ecuación (6) E2 (50,90) = 2 ( 47.68) - 48.68 E2 (50,90) = 46.68 (dB

µV ) m

Para interpolar ambos resultados usamos la siguiente ecuación en función de la distancia d = 35 Km y de igual forma a la anterior definimos una constante j a la relación de logaritmos. d ) dinf Ea (50,90)= E1 + (E2 - E1 ) dsup log ( ) dinf log (

d log ( ) log (35) dinf 30 j= = =0.53 dsup 40 log ( ) ) log ( 30 dinf Ea (50,90)= E2 + (E1 - E2 ) * j Ea (50,90)= 46.68 + (53.14 - 46.68 ) * 0.53

126

( 7)

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 Ea (50,90)= 50.29 (dB

µV m

)

para d = 35 Km

Procedemos de la misma manera en Eb para d = 25 Km Interpolamos para la distancia de 20 Km, para E(50,50): E(50,50)150 :

Einf = 60 dB(

µV m

)

;

E(50,50)300 :

E (50,50) = 60 + (68 - 60)*0.46 = 63.68 dB(

Esup = 68 dB(

µV m

)

µV ) m

Interpolamos para la distancia de 20 Km, para E(50,10): E(50,10)150 :

Einf = 61 dB(

µV m

)

;

E(50,10)300 :

E(50,10) = 61 + (68 - 61)*0.46 = 64.22 (dB

Esup = 68 dB(

µV m

)

µV ) m

Para interpolar ambos resultados utilizamos la ecuación (6): Ei (50,90) = 2 ( Ei (50,50)) - Ei (50,10)

(6)

Calculamos el E1 (50,90) para d = 20 Km según la ecuación (6) E1 (50,90) = 2 ( 63.68) - 64.22 E1 (50,90) = 63.14 (dB

µV ) m

El cálculo de E2 ya se realizó anteriormente para d = 30 Km, y su valor es: E2 (50,90) = 46.68 (dB

µV ) m

Teniendo los valores de E1 y E2 interpolamos a d = 25 Km Eb (50,90)= E2 + (E1 - E2 ) * j Eb (50,90)= 53.12 + (63.14 - 53.12 ) * 0.53

127

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016

Eb (50,90)= 58.43 (dB

µV m

)

para d = 25 Km

En resumen, tenemos: Para d = 25 Km se tiene E(50,90) = 58.43 (dBµV/m) Para d = 35 Km se tiene E(50,90) = 50.29 (dBµV/m) Con estos datos podemos hacer una estimación para la potencia del transmisor con la ecuación (7), considerando una ganancia de la antena de GTX = 10 dBd y una atenuación de línea de A = 2 dB. Edeseado =

Enormalizado + PER

( 7)

PER (dBK)= PTX ( dBK) + GTX (dBd) - A (dB)

PTX (dBK)= 10 log [

PTX (kW) ] 1 (kW)

( 8)

(9)

Relacionamos las tres ecuaciones tenemos:

PTX (kW) = 10

E - Enormalizado - GTX + A ( deseado ) 10

Entonces: Para d = 25 Km; PTX (kW) = 10

(

51 - 58.43 - 10 + 2 ) 10

(kW)

PTx(kW) ≈ 0.03 (kW).

128

(kW)

( 10)

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 Para d = 35 Km PTX (kW) = 10

(

51 - 50.29 - 10 + 2 ) 10

(kW)

PTx(kW) ≈ 0.2 (kW).

La potencia del transmisor debe asegurar la intensidad de campo en el contorno protegido a 60 dBµV/m y en el contorno interferente a 51 dBµV/m y asegurarnos que la señal no sobrepase este valor a los 35 Km. Por tal motivo se ha elegido una potencia de 200W. Introduciendo estos valores en Radio Mobile tenemos los mapas de cobertura siguientes: Figura 3.9 Mapa de cobertura La Paz 1.

Cobertura en niveles de potencia dBm para una PER de 1dBk, para 50% de las ubicaciones durante el 90% del tiempo Fuente: elaboración propia

129

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 Figura 3.10 Mapa de cobertura La Paz 2.

Cobertura de intensidad de campo E (dBµV/m), para un PER de 1 dBk, para 50% de las ubicaciones durante el 90% del tiempo.

Fuente: elaboración propia.

Como se ve en los mapas 1 y 2, se está garantizando con un PER de 1dBk la cobertura de casi toda el área que se propuso en primera instancia.

Según estos datos se tiene zonas de sombra en Palca, Mecapaca y parte de Achocalla. Ahí es donde ingresan los Gap Fillers para cubrir estas zonas.

Recordemos que estos dispositivos tienen una potencia reducida y además dependiente a la realimentación entre antenas de recepción y transmisión, para este estudio se hará uso de un Gap Filler de una potencia nominal de 10 W nominales, pero que en realidad su potencia se verá reducida aun si tiene cancelador de eco.

Para cubrir la localidad de Palca se deberá contar por lo menos de una torre de 30 metros garantizando la separación de antenas e instalándolas espaldaespalda. En la siguiente ubicación:

130

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 Figura 3.11 – Ubicación del Gap Filler G-1 en Palca.

Latitud: 16°33'21.82"S Longitud: 67°57'46.85"O

En esta ubicación se tiene presencia de la señal del transmisor 1 y con ello trabajar con el Gap Filler dando cobertura a Palca.

Fuente: Google earth.

Figura 3.12 - Mapa de cobertura Gap Filler Palca G-1.

Con el uso de un Gap Filler de 10 W y un sistema radiante con antena directiva se logra cubrir a toda la ciudad de Palca, cubriendo esta zona de sombra.

Fuente: elaboración propia.

131

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 Ahora cubrimos la zona de sombra en Mecapaca, la torre se encontrará en la siguiente ubicación: Figura 3.13 - Ubicación del Gap Filler G-2 en Mecapaca.

Latitud: 16°40'17.64"S Longitud: 68°2'4.73"O

Ubicación para el Gap Filler 2 el cual prestará servicio a Mecapaca.

Fuente: Google earth.

Figura 3.14 - Mapa de cobertura Gap Filler Mecapaca G-2.

Cubriendo la zona de sombra y mucho más.

132

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 Fuente: elaboración propia Ahora se cubrirá la zona se sombra en Achocalla. La ubicación del gap Filler G-3 se muestra a continuación.

Figura 3.15 - Ubicación del Gap Filler G-3 en Achocalla.

Latitud: 16°34'5.45"S Longitud: 68°10'15.49"O

Gap Filler G-3, el cual brinda servicio a Achocalla.

Fuente: Google earth.

Figura 3.16 - Mapa de cobertura Gap Filler G-3 Achocalla.

Cobertura del Gap filler en Achocalla cubriendo la zona de sombra.

Fuente: elaboración propia.

133

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 A continuación, mostramos la ubicación del Gap Filler G-4 para cubrir a Laja.

Figura 3.17- Ubicación del Gap Filler G-4 Laja.

Latitud: 16°33'16.62"S Longitud: 68°21'37.15"O

Ubicación del Gap Filler G-4 el cual prestará servicios a Laja.

Fuente: Google earth.

Figura 3.18 - Mapa de cobertura Gap Filler G-4 Laja.

Cobertura Gap filler G-4 Fuente: elaboración propia

134

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 A continuación, mostraremos el mapa de cobertura completo considerando los 4 Gap Fillers: EL Gap Filler G-1 cubre a Palca de color amarillo.

El Gap Filler G-2 cubre a Mecapaca de color celeste.

EL Gap Filler G-3 cubre a Achocalla de color azul.

EL Gap Filler G-4 cubre a Laja de color verde.

El transmisor principal de color Violeta.

Figura 3.19 - Mapa de cobertura Completo.

Se muestra la cobertura del transmisor principal y todos los dispositivos que cubren zonas de sombra.

Fuente: elaboración propia.

Además de estas zonas existen otras áreas que son relativamente pequeñas, pero que para el caso de estudio no se tomarán en cuenta.

135

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 Para una implementación de una red SFN en el área metropolitana de La Paz, se debe tomar en cuenta el intervalo de guarda o el tiempo de guarda, ya que este define según el modo, la modulación que se necesita como se muestra en la siguiente tabla.

Tabla 3.5 – Duración de los intervalos de guarda y sus distancias.

Modo 1

2

3

TU 252 µs

504 µs

1008 µs

∆

TG(µs)

TS(µs)

dmax(km)

1/4

63,000

315,000

18,90

1/8

31,500

283,500

9,45

1/16

15,750

267,750

4.72

1/32

7,875

259,875

2,36

1/4

126,00

630,00

37,80

1/8

63,00

567,00

18,90

1/16

31, 50

535,50

9,45

1/32

15,750

519,750

4,72

1/4 1/8

252,00 126,00

1260,000 1134,000

75,60 37.80

1/16

63,00

1071,00

18,90

1/32

31,50

1039,500

9,45

Fuente: Piscciota 2013

Un estudio realizado en la región de Sapucaia Brasil por Hitachi Kokusai, demuestra los problemas causados cuando dos transmisores están instalados con una distancia muy corta, como se muestra en la siguiente figura: Figura 3.20 – Distancia crítica entre transmisores.

Distancia crítica entre transmisores para cubrir la región de Sapucaia Brasil Fuente: Revista SET Nro.96

136

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 No solo el hecho de la cercanía de los transmisores perjudicó la señal de TV sino también la potencia emanada de TX1 y TX2, al ser dos transmisores que cubren casi la misma área se desperdicia potencia. Hasta el día de hoy estos puntos de transmisión se han desactivado. El personal técnico de Hitachi Kokusai llegó a la conclusión de que la distancia máxima entre dos transmisores está definida por el intervalo de guarda y su equivalente en distancia como se mostró en la tabla 3.4.

Para nuestro caso como ya se tiene un transmisor principal situado en ciudad satélite tiene una radio de cobertura máximo de 35 Km en entorno interferente, si se decide transmitir en modo 3 con un intervalo de guarda de 252µs se tiene una distancia máxima entre transmisores de 75.6 Km, y en el caso que se quiera cubrir una parte de la ruta hacia Oruro pasando por Villa remedios, Calamarca, y El Tolar, necesariamente debe existir un segundo transmisor en un lugar cercano a ellos y con un diagrama de radiación directivo hacia la carretera. Un ejemplo es de un segundo Transmisor en Calamarca y cuya antena apunta a El Tolar con un PER de -12dBk se logra cubrir gran parte de la ruta como se ve a continuación.

Figura 3.21 – Cobertura del segundo transmisor en ruta La Paz Oruro.

El segundo Transmisor ubicado en Calamarca, para 50% de las ubicaciones durante el 90% del tiempo.

137

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 Fuente: elaboración propia.

La

distancia

de

este

transmisor

y

el

principal

es

de

42Km

aproximadamente, entones estamos dentro el margen de protección del intervalo de guarda.

Con una potencia menor se puede cubrir la ruta hasta llegar a El Tolar y también se puede instalar otro transmisor en inmediaciones de esta localidad para cubrir mucho más la ruta.

En cuanto a la sincronización, como ya se había hablado en el fundamento teórico se debe añadir un cierto retardo de sistema como por ejemplo de 900ms (proveniente de estudios) en base a este dato y la distancia de 42 Km y suponiendo que es un enlace microondas desde el transmisor principal hasta el segundo, se tiene un tiempo de enlace de 140µs, esta es la referencia de tiempo al momento de sincronizar en el transmisor 2.

138

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 4. CONCLUSIONES. En el desarrollo de este trabajo se ha comprendido la magnitud de las redes de frecuencia única tanto para cubrir zonas de sombra dentro del área principal como fuera de ella, ya que en general se debe tener cuidado en la elección de tiempo de guarda y la distancia máxima entre estaciones de modo que ambas no se interfieran.

En nuestro caso tomando en cuenta que aún no se tiene una regulación oficial y vigente se propuso un área de servicio con los contornos definidos, a partir de ello se logran tener datos como la potencia equivalente radiada PER el cual es un dato fundamental para la simulación.

El uso de Gap Filler o repetidores digitales en las zonas con deficiencia de señal o señal inexistente han permitido el re uso de frecuencia y no, así como en la televisión analógica donde se requería para cada zona de sombra otro canal de frecuencias. En nuestro caso de estudio se utilizan 4 Gap Fillers para cubrir La Paz. EL Alto, Palca, Mecapaca, Achocalla y Laja.

Con la definición del intervalo de guarda en el modo 3 se tiene la referencia de distancia entre transmisores para generar una red SFN, en el caso que se quiera cubrir la ruta La Paz Oruro hasta la localidad de El Tolar es necesario instalar otro transmisor ya que el principal no llega a cubrir esa parte de la ruta. El retardo que debe ser incluido en este segundo transmisor el cual se ha calculado en base a la distancia directa entre ambos transmisores, esto puede variar de acuerdo con qué medio de transporte se utiliza para llevar el BTS. Por la topografía de la ciudad y localidades aledañas en la ruta a EL Tolar, se usó un transmisor de baja potencia ya que no se tiene tanta demografía alrededor, y se hace uso de antenas directivas a modo de cubrir una extensión más grande hacia la ruta.

139

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Norma Brasilera ABNT NBR 15604-2007 Norma Brasilera ABNT NBR 15608 UIT-R P.1546-5, Método de predicción de punto a zona para servicios terrenales en la gama de frecuencias de 30 a 3000 MHz. Resolución Nro. 398 ANATEL Brasil Ley de Telecomunicaciones Nro. 164 de 2011 Transmisión de Televisión Digital Terrestre en la Norma ISDB-Tb, Piscciota, Liendo, Lauro 2013 Revista SET Brasil “Redes de Frecuencia Única” 2009 Revista SET Brasil “Cobertura de TV Digital con uso de redes MFN y SFN” 2009 Tecnología de TV Digital hecha en ISDB-Tb con modernidad y robustez, Luis Rodrigo Openheimer Sistemas de televisión, Ing. Carlos Liendo. 2010

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Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016

Estudio de Coexistencia entre Servicios TDT y 4G Katerine Lidia Coronel Quisbert

RESUMEN La monografía denominada Estudio de coexistencia entre servicios de Televisión Digital Terrestre y Servicio Móvil 4G, identifica una evaluación del estándar adoptado en Bolivia, realizando en analogía la evaluación de la implementación del mismo estándar en otros países, y considerando la coexistencia de ambos servicios que trabajan en bandas adyacentes; se desarrolló el análisis y estudio de las posibles soluciones para mitigar los efectos de interferencias que se producirían durante la convivencia de ambas señales; recopilando información respecto a los márgenes de protección entre tecnologías, aplicado en los casos donde ya se implementó el servicio de Televisión Digital Terrestre, diferenciando las principales características de implementación y funcionamiento.

Se espera obtener dos principales resultados: Identificación de la mejor recomendación de medidas de márgenes de protección para los receptores con ancho de banda de 6 MHz y la evaluación de interferencias entre los canales de la banda superior, frente a las interferencias de los canales iniciales de LTE, ya sea con la aplicación de filtros pasa-bajo a la entrada del receptor TDT, o en otro caso desestimar el uso del último canal TDT, incrementando la banda de guarda.

Palabras-clave: Televisión. TDT. Coexistencia. LTE. Interferencia TDT.

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1 INTRODUCCION 1.1. Descripción del problema La coexistencia entre Servicios TDT y 4G, al ser bandas adyacentes las empleadas por ambos servicios llegarían a generar interferencias, mismas que se evidenciarían a través de mediciones que reflejen valores de potencia mal empleados, emisiones fuera de banda o de espurios, que dependen de las características de los servicios y de sus respectivos equipos. Se considerará interferencia perjudicial en el caso de la recepción de TV Digital a la interrupción en la recepción de la programación, imágenes congeladas o pantalla negra.

1.2. Justificación (relevancia y pertinencia) Para un uso eficiente del Espectro Electromagnético y la provisión de los servicios con calidad, se realizará el estudio de los dos estándares de ambas señales involucradas, el estándar de televisión digital terrestre 6 MHz y el estándar de servicios móviles de cuarta generación LTE; se diferenciarán las principales características de la capa física de ambos, pues es la única que afecta a las interferencias en un escenario real; por lo que, considerando que aún no se realizó la implementación en Bolivia, en analogía se recopilará la experiencia de otros países en cuanto a la convivencia de ambos servicios, con el fin de tomar acciones previas que permitan una mejor implementación del estándar de TV Digital en nuestro país.

1.3. Objetivo general Realizar el estudio de coexistencia del Servicio Móvil LTE (4G) y el Servicio de Televisión Digital Terrestre, con el fin de mitigar el problema de la interferencia en las bandas empleadas por estos servicios.

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1.4. Objetivos específicos  Descripción del estado de la convivencia entre servicios de TDT y sistemas de comunicaciones LTE, además de la revisión de los estudios y acciones que se han llevado a cabo por parte de otros países, que implementaron la tecnología SBTVD.  Descripción de la metodología a seguir en este proyecto para el análisis de interferencias entre TDT y los sistemas de comunicaciones móviles LTE, basado en contraste y comparación con estudios ya existentes de medidas de laboratorio.  Planteamiento de posibles soluciones para la mitigación de interferencias, en línea con lo adoptado por otros países.

2 ANTECEDENTES En las recientes décadas, la ocupación del espectro ha sido estudiada ampliamente, ya que es importante en la decisión de nuevas políticas de asignación de espectro para las tecnologías emergentes; así como en el monitoreo de la actividad en las bandas licenciadas y libres. La medición real de la utilización de espectro dentro de una banda determinada, permite a las autoridades garantizar que los concesionarios cumplan con las regulaciones de espectro locales y regionales. Por otra parte, las estimaciones precisas de parámetros como la región geográfica en las que las diferentes bandas de espectro se están utilizando y la disponibilidad real de frecuencias que hay en la actualidad, se constituyen en información útil para que tecnologías como la digitalización puedan optimizar de cierta manera los requerimientos de frecuencias en ciudades en las que se encuentra saturado el espectro electromagnético, sin dejar de lado la calidad del servicio.

El estudio de convivencia de servicios de TDT y la tecnología celular 4G en la banda del Dividendo Digital (DD) ya ha sido analizado en varios países, siendo pionero el Reino Unido. Se observó que las redes celulares 4G podrían

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interferir las señales de TDT de los dos canales más altos adyacentes a la banda del DD.

2.1.

Disponibilidad del Espectro para la Implementación del TDT

2.1.1 Diagnóstico técnico de la situación actual de la Radiodifusión Televisiva Marco Normativo - Ley Nº 164 de 8 de agosto de 2011, Ley General de Telecomunicaciones, Tecnologías de Información y Comunicación.

- Decreto Supremo Nº 1391 de 24 octubre de 2012 (Reglamento General a la Ley Nº 164).

- Plan Nacional de Frecuencias del Estado Plurinacional de Bolivia del 2012, Resolución Ministerial Nº 294 de 8 noviembre de 2012; del Ministerio de Obras Públicas, Servicio y Vivienda.

- Reglamento para otorgar Licencias en Telecomunicaciones. Anexo a Resolución Biministerial Nº 323 de 30 noviembre de 2012.

Análisis a Partir del Plan Nacional de Frecuencias Considerando el “Plan Nacional de Frecuencias del Estado Plurinacional de Bolivia” de 2012, en lo que compete al Servicio de Radiodifusión de Televisión y de acuerdo con el desarrollo tecnológico y los nuevos servicios que estos pueden brindar, establece modificaciones para el servicio de Radiodifusión de Televisión, específicamente en la atribución de la banda de UHF, de acuerdo a las Notas Nacionales BOL Nº 9 y BOL Nº15, título primario, para Radiodifusión de Televisión, tal como se detalla a continuación.

VHF:

BANDA: 54 a 72 MHz BANDA: 76 a 88 MHz BANDA: 174 a 216 MHz

UHF:

BANDA: 470 a 608 MHz BANDA: 614 a 698 MHz

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Para la asignación de canales se considera un ancho de banda de 6 MHz para el Servicio de Radiodifusión de Televisión, para el período de transición y para la etapa de tecnología digital, queda definido como se establece en las siguientes tablas.

Figura 1 Distribución de Bandas de Frecuencias en Bolivia

Fuente: ATT

Además, se determina que no se podrá realizar la asignación de canales adyacentes en una misma área de servicio. Con miras al período de transición, donde coexistirán los canales analógicos y digitales hasta la fecha del “apagón analógico”, que implica la implantación del Servicio de la Televisión Digital Terrestre, la aplicación del PNF ya tuvo implicaciones en la Normativa del Servicio de Radiodifusión de Televisión, el escenario actual es el siguiente:

-

El Estado Plurinacional de Bolivia mediante Decreto Supremo N° 0819 de 16 de marzo de 2011, adopta el estándar ISDB-T (Integrated Services Digital Broadcasting Terrestrial) con codificación H.264, MPEG-4 como sistema para transmisión y recepción de Televisión Digital Terrestre.

-

La Resolución Ministerial Nº 294 de 8 de noviembre de 2012, del Ministerio de Obras Públicas, Servicio y Vivienda, aprueba el Plan Nacional de Frecuencias y se reserva para “Bolivia TV”, en la banda de UHF, el canal 16 (canal radioeléctrico de 6 MHz). Además, dispone que deben adecuarse al

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Plan Nacional de Frecuencias, los operadores con canales asignados en la banda de 698 a 734, (canal 52 hasta canal 57).

-

El plan de determinación de áreas de servicio, aprobado por RAR Nº 2002/1005, a fin de adecuarse a la dinámica del sector tuvo modificaciones y/o ampliaciones, de áreas de servicio, grupos de canales. Esta es la situación actual que se debe considerar para la planificación del Plan de Transición hacia la TDT. Puesto que se debe considerar que el Plan de Transición tiene tres fases definidas pero que se deben precisar, en nuestro caso tendrían las siguientes características:

Fase I. Preparación para la introducción de la TDT Fase II. Período de difusión simultánea (Transmisión Analógica y Digital) Fase III. Suspensión de la transmisión analógica (Apagón Analógico)

Cada una de las fases deberá desarrollarse para establecer ciertos lineamientos de introducción de la transmisión con señal digital, existiendo inicialmente la convivencia de la señal digital con la analógica, para posteriormente efectuar el apagón analógico.

2.2.

Definición del Estándar SBTVD

SBTVD, abreviatura para Sistema Brasilero de Televisión Digital, es un estándar técnico para transmisión de televisión digital terrestre utilizado en Brasil, Perú, Argentina, Chile, Venezuela, Ecuador, Costa Rica, Paraguay, Filipinas, Bolivia, Nicaragua y Uruguay, basado en el estándar Japonés ISDBT. El sistema Brasilero de Televisión Digital Terrestre (SBTVD-T) adopta, como base, el estándar de señales del ISDB-T y posibilitará transmisión digital en alta definición (HDTV) y en definición estándar (SDTV); transmisión digital simultánea para recepción fija, móvil y portátil; e interactividad.

El sistema SBTVD se deriva en tres subsistemas: a) Compresión y codificación de las fuentes, b) Transporte y multiplexación de los servicios y c) Transmisión de radio frecuencia.

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Figura 2 Diagrama general del sistema SBTVD-T

Fuente: Características técnicas del ISDB-T

2.3.

Ventajas y desventajas del sistema SBTVD en el país

El sistema que adoptó el país tiene más ventajas a su favor que desventajas, entre

las

ventajas

destacamos

movilidad,

canalización,

segmentos

independientes de modulación, interactividad, etc. Versus a una desventaja que se puede observar, pero no menos importante a valorar que es su costo de implementación.

Figura 3 Diagrama general del sistema SBTVD-T

Fuente: Características técnicas del ISDB-T

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2.4.

La banda de TDT empleada

La banda de TDT abarca desde los 470 a los 698 MHz con canalización 6 MHz y empleando los canales 14 al 51 UHF. La parte superior de la TDT se ha asignado a las comunicaciones móviles de cuarta generación LTE, cuya canalización corresponde a la canalización Asia Pacifico que rige la AsiaPacific Telecommunity (APT). En esta monografía se realiza un estudio técnico de convivencia entre la red de TDT SBTVD en el borde superior de 698 MHz y la red de red telefonía celular 4G LTE en la banda de 703 a 748 MHz para el canal ascendente.

Figura 4 Frecuencias empleadas para el Servicio LTE

Fuente: ATT

Figura 5 Canalización.

Fuente: Características técnicas del ISDB-T

El último canal TDT es el 51, con frecuencia de corte 698 MHz. LTE formado por dos bloques de 45 MHz, comenzando en 703 MHz. Banda de guarda 5 MHz entre tecnologías.

Definir criterios para evitar interferencias, solo contempla interferencia co-canal de acuerdo a Rec.655 del CCIR. Para el cálculo de contornos interferentes utiliza recomendación UIT-R. 370-7. Actualmente se utiliza la Recomendación UIT P.1546-7 y UIT P. 526. No se especifican las relaciones de protección de interferencias de canales adyacentes inferiores o superiores. Recomienda no asignar canales adyacentes en una misma área de servicio.

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2.5.

-

Análisis de la situación actual

La penetración de la televisión abierta en hogares a nivel país es de: 66.45 %. Por microondas y satelital es de 4.073 abonados. Solo un canal tiene plataforma digital, “Bolivia TV” en canal 16.

-

La distribución de canales por sectores está dada de la siguiente manera: Comerciales 431, Comunitarios 11 y Culturales 167.

-

La asignación de canales en la banda de UHF, está dada por N y N+3, esta definición es fundamental considerarla para la asignación de canales digitales, para tener un proceso de transición con la menor cantidad de reubicaciones en la red analógica.

Esta banda también es adecuada para la recepción de la Televisión Móvil, con antenas de menor tamaño.

Si tenemos en cuenta el entorno regional, los canales para la digitalización de la televisión se realizan en la banda de UHF. Desde el punto de vista de la propagación la banda de UHF tiene mayor atenuación que la banda de VHF, sin embargo, el efecto de las ondas reflejadas es minimizado cuando se utiliza tecnología digital, tal como la ISDB-Tb. La Televisión Digital Terrestre permite utilizar un canal radioeléctrico de 6 Mhz, en estas bandas para difundir más de un programa con determinadas resoluciones. Esto permite un mayor aprovechamiento del espectro radioeléctrico de tal forma, que se pueden concentrar canales y programas en una determinada banda, para liberar otras bandas que se pueden utilizar para otros servicios, esto se denomina: Dividendo Digital.

Por todo lo anterior y de acuerdo con el PNF, se deben utilizar los canales 14 al 36 y del 38 al 51 para la planificación de la televisión digital terrestre en nuestro país.

-

La coexistencia de ambas tecnologías en la 2ª fase, obliga a conocer los principales datos técnicos de los operadores para facilitar la planificación y el control, de operadores con tecnología analógica y/o digital.

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-

Posterior al punto anterior, se debe disponer de una base de datos y un sistema de actualización adecuado.

-

Se deben considerar criterios socio-demográficos, para configurar las áreas de servicio que gradualmente ingresarán al proceso de digitalización.

Asimismo, a continuación se puede observar la probable transición a la convivencia de la señal digital y analógica y el empleo del espectro electromagnético: Figura 6 Caso La Paz

Figura 7 Caso Cochabamba

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Figura 8 Caso Santa Cruz

Fuente: ATT

De las Figuras anteriores se observa que en la banda UHF (canales 14 al 51), que es la banda en la que se prestará el servicio de televisión digital, al momento existe la siguiente disponibilidad de frecuencias: 

La Paz : 20



Cochabamba: 23



Santa Cruz: 22

En base a una planificación para la asignación de canales digitales en esas frecuencias disponibles se puede cubrir los operadores actuales.

Asimismo actualmente en el eje troncal tenemos frecuencias asignadas en la banda designada al dividendo digital (canales 52 al 57). 

La Paz: 1 (Canal 57 Canal Virgen de Copacabana)



Cochabamba: 1 (Canal 57 Visión del Valle)



Santa Cruz: 1 (Canal 57 Sociedad Integral de Televisión)

El Plan de Implementación de Televisión Digital deberá considerar trasladar a estos operadores analógicos a una nueva frecuencia en la banda UHF (Canales 14 al 51) como operadores del servicio de televisión digital.

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3 METODOLOGÍA 3.1.

Problemas de Señal TDT por Interferencias 4G-LTE

Los dispositivos de recepción de TDT y las correspondientes antenas están diseñados para recibir señales de radio en la banda de 700 y 800 MHz. Una señal LTE demasiado potente puede interferir y afectar a la señal TDT o incluso superponerse a ella. Los posibles efectos son interferencias de imagen y sonido (fallos de píxeles individuales o errores de sonido), congelación de la imagen y, en el peor de los casos, pérdida completa de la señal. Las interferencias al utilizar emisión digital aparecen de repente y puede manifestarse como una degradación de la recepción.

Las interferencias pueden surgir de las radiaciones de estaciones base LTE y de los dispositivos finales LTE (teléfonos móviles). En su mayoría, las interferencias de los dispositivos finales son más problemáticas porque se encuentran más próximos al receptor de TDT. Además, un dispositivo final LTE no envía datos constantemente.

LTE también puede interferir en la emisión a través de red de televisión por el cable coaxial de la instalación, por ejemplo, cuando la señal alcanza cables o receptores con un blindaje insuficiente se superponen la señal de televisión en la misma frecuencia (interferencias en los canales).

Figura 9 Imágenes de ejemplo de interferencias en señal de TDT

Fuente: Características técnicas del ISDB-T

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Que se produzcan interferencias depende de muy diversos factores. No solo hay que tener en cuenta la potencia de la señal de TDT, sino también la emisión y la situación del receptor de LTE. También son muy importantes los cables con sus dispositivos asociados, y las antenas utilizadas.

Es muy difícil determinar la procedencia de las interferencias. En teoría es posible que, en un bloque de pisos, algunas viviendas se vean afectadas y otras no. De hecho, si aparecen interferencias, pueden resolverse aplicando medidas correctoras adecuadas. Para resolverlas, es necesario determinar la causa exacta que las provoca, ya sea Interferencias dentro de la vivienda, o interferencias del exterior.

En el caso de que la señal de TDT se reciba a través de una antena instalada en el exterior, otro tipo de antena puede resolver las interferencias provocadas por LTE (cambio de una antena omnidireccional a una antena direccional). A diferencia de una antena omnidireccional, una antena direccional puede alinearse directamente con la torre de emisión de TDT (esto no resuelve el problema si el transmisor LTE está situado en la misma dirección).

Una solución comparativamente sencilla y efectiva consiste en utilizar un filtro de corte de LTE entre la antena de TDT y el televisor. Dichos filtros deberían permitir el paso de la señal de televisión y bloquear completamente la señal LTE. Dentro del tema de filtros destacamos diferentes calidades, así como de atenuaciones.

La efectividad de estos filtros depende en gran medida de la situación local.

Las antenas conocidas como antenas activas (con amplificador instalado) son especialmente susceptibles a las interferencias de LTE. Dado que al utilizar antenas activas no es posible utilizar filtros de corte de LTE, solo es posible cambiar la antena.

Como ya hemos comentado, aunque las frecuencias están separadas en el espacio, en el caso de que la señal 4G sea muy potente, está puede llegar a “tapar” la señal de TV impidiendo la recepción de los canales. En la imagen puede verse como la señal 4G tiene una potencia que va en descenso según

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se aleja de la señal principal, y es producida por los amplificadores que se utilizan en las viviendas o comunidades de propietarios y son un producto natural del proceso de amplificación, si la señal de telefonía es muy potente, la línea descendiente que sale de la señal de 4G puede llegar a estar “por encima” de los canales normales de TV. Hay que decir que esta situación va a depender totalmente de dos factores: la cercanía y dirección en la que está situada la antena emisora de LTE y la calidad del amplificador.

3.2.

Propuesta de Reglamentación de Convivencia SBTVD y 4G LTE

Los servicios SBTVD y 4G LTE que trabajarán en bandas del espectro electromagnético adyacentes, se debe establecer principios básicos que permitan una convivencia natural con las precauciones necesarias para la provisión de una señal con calidad. Para tal efecto a continuación se propone una serie de mecanismos que permitirían dicha convivencia: -

Asignación y Uso

-

Condiciones de Uso

-

Pruebas de convivencia

-

Interferencias atenuante

3.2.1. Convivencia de Servicios Básicamente se basa en la evaluación de las características técnicas con las que trabajará la Televisión Digital Terrestre.

• Asignación de Banda de difusión: Banda de guarda de 5 MHz Bloque BL1, 5 MHz, para la SLP a la seguridad, Defensa e infraestructura pública nacional • Condiciones de uso de sub - banda límites de emisión fuera de cobertura y espuria

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• Planes de reconfiguración de canales de distribución básico y canales de potencia.

Figura 10 Espectro de Radiofrecuencias

Fuente: Características técnicas del ISDB-T

3.2.2.

Pruebas de Convivencia

En los países que se realizó la implementación de la Televisión Digital Terrestre bajo la normativa Brasilera, se realizaron diversas pruebas de funcionamiento y de convivencia de señal entre ambos servicios y bajo diferentes escenarios. En ese contexto, en analogía se propone realizar lo siguiente: • Laboratorio de Ensayo: ATT y VMTEL en coordinación con Bolivia TV Las pruebas para establecer las condiciones técnicas y los límites de convivencia operativa.

• Las mediciones de campo en diferentes lugares a establecerse conforme emisiones de señales con cierta degradación o que se vean afectadas, se sugeriría en por lo menos 4 zonas de la ciudad de La Paz y El Alto.

Las situaciones de interferencia observados, tendrán que ser reproducidas para poner a prueba las técnicas de mitigación interferencia en los escenarios reales

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3.2.3.

Convivencia entre los Sistemas

Se tendrá que evaluar la influencia de la tecnología 4G LTE sobre SBTVD y su señal de TDT, observando el comportamiento de la señal, la potencia y otros parámetros técnicos en los siguientes puntos: -

Antena Externa

-

Antena interna

-

Antena colectiva amp.

-

Terminales móviles 1Seg

Por otra parte se deberá evaluar la influencia de la señal SBTVD sobre la tecnología 4G LTE, en base a la recepción en la estación base, nodo o repetidor y la recepción en la estación o terminal móvil.

Figura 11 Convivencia entre tecnología 4G y señal SBTVD

Fuente: Características técnicas del ISDB-T

3.2.4. Tipos de Interferencia consideradas Este proyecto se encuentra enfocado básicamente en la propuesta de los tipos de evaluación que se debe realizar a la convivencia de ambos servicios, toda vez que será imprescindible realizar mediciones prácticas que evidencien la medida en la que existirían interferencia y los parámetros reales sobre los cuales estarían trabajando cada servicio y sus equipos respectivos.

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Por tanto, se propone realizar ciertas mediciones, sin embargo bajo condiciones de funcionamiento es que se podrá tener la certeza del verdadero comportamiento de ambos servicios.

Por tanto, se considera como interferencia perjudicial las siguientes: -

Saturación de recepción

-

Degradación de la Recepción de TVD debido al comportamiento de control de ganancia inestable automática (AGC )

-

Interferencia por emisiones indeseables.

3.2.5. Técnicas de Mitigación de Interferencias Las técnicas de mitigación de interferencia perjudicial que deberían ensayarse son las siguientes: -

Establecimiento de distancias mínimas entre los transmisores y el receptor

-

Uso de filtros adicionales, tanto en transmisión como en la recepción

-

Cambiar las características de las antenas de transmisión y recepción

-

Adecuación de potencias de transmisión

3.2.6. Convivencia 4G y SBTVD La regulación de la convivencia establece los criterios y procedimientos técnicos para la mitigación de cualquier interferencia perjudicial entre las estaciones de TV que funcionan en los canales 14-51 con tecnología transmisión y estaciones de servicio digital radio que funcionen en la banda de frecuencias de 698 MHz a 806 MHz (sub - banda de 700 MHz).

3.2.7.

Propuesta de Pruebas de Convivencia

Las pruebas muestran que la convivencia es posible para la mayor parte del espectro de televisión, en presencia de dos señales 4G LTE en la sub - banda de 700 MHz no causa ningún efecto. Del mismo modo, la interferencia SBTVD en 4G LTE será bastante inusual.

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Ante eventuales interferencias localizadas, la mayoría de ellas pueden ser mitigadas con el uso de filtros adicionales en la recepción ó en la transmisión.

Figura 12 Filtros para SBTVD

Fuente: Características técnicas del ISDB-T

3.2.8.

Gestión de la Convivencia 4G y SBTVD

Se propone crear un grupo de gestión que trabaje en la implementación y redistribución de canales de TV y RTV - GIRED, quienes serán los encargados de planificar el horario y controlar todo el proceso de transición, establecer reglas y parámetros de convivencia y resolver eventuales conflictos.

Asimismo, la entidad encargada de procesos de Redistribución de Canales de televisión, coordinará las actividades y gestionará los recursos de sustitución de equipos, formación de profesionales, promoción de la información a través de internet, campañas, etc.

3.3.

Buenas Prácticas – Estructuración de Pruebas realizadas en el

sistema Implementado de TDT En el marco de la reglamentación desarrollada en los diferentes países en los que se implementó la TDT y las pruebas de realizadas, tanto de funcionamiento

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como de convivencia con otras señales, evaluación de interferencias, etc.; a continuación se muestra las pruebas que se realizaron en Brasil para tratar la interferencia generada entre señales TDT y el servicio LTE, y las acciones que se realizaron, mismas que podrían aplicarse de manera preventiva en nuestro país, una vez se lleve a cabo la implementación del servicio de Televisión Digital.

3.3.1.

Procedimientos y criterios de medidas

Los resultados se obtuvieron a partir de una muestra conteniendo seis receptores representativos, con front end de can tuner y de silicon tuner e incluyeron la evaluación de toda la banda de UHF con un total de más de 3.000 mediciones.

La evaluación incluyó pruebas de downlink LTE operando con tres canales adyacentes de 15 MHz de ocupación, el modo "Carrier Aggregation", ocupando la banda de frecuencias 758 a 803 MHz y 100% de carga. En las pruebas de interferencia del terminal móvil fue utilizado un canal de 15 MHz, ocupando la banda de frecuencia de 703 a 718 MHz en el modo pulsado, con carga de 10%.

Se simularon todas las señales a partir de un generador de señal LTE que tiene un desempeño en términos de emisiones fuera de la banda y ACLR.

Como criterio de falla de la señal de TV fue utilizado el método de umbral de percepción establecido en la Recomendación UIT-R BT.1368, que corresponde a la calidad de imagen donde no se notó más de un error durante un período de observación de sesenta segundos.

3.3.2.

Escenarios de Interferencia

La Universidad Mackenzie en su informe también analiza varios casos de recepción de señal de TV para diferentes configuraciones de instalación de antenas residenciales o en edificios. Estos escenarios se basan en el Informe UIT-R BT.2247-2 (Parte B) mediante la sustitución de los parámetros de

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emisiones LTE de Japón por los especificados en la Resolución N° 625/2013 de la ANATEL.

La Tabla 1 muestra los cinco escenarios que representan las condiciones más típicas de recepción en Brasil, para los sistemas de recepción ISDB-T.

Tabla 1 Condiciones más típicas de recepción de TV abierta en Brasil Distancia entre antena TV y sistema LTE

Sistemas de recepción de TV (470-698 MHz)

amplificador –

Terminal

Estación

Móvil (m)

Radiobase (m)

22

214

0,7

269

-

3

Residencia con antena externa Residencia con antena externa y Booster Residencia con antena interna pasiva Residencia con antena interna amplificada Edificio con antena de TVD Colectiva,

Ganancia del

perdidas (dB) 0 12 0 25 20

colocalizada con la antena del BS LTE

Fuente: www.set.org.br - Pruebas de medición

3.3.3.

Potencia de la Señal LTE

El punto de partida para la caracterización de los casos críticos de convivencia y la especificación de las medidas de mitigación es la potencia de señal LTE presente en la entrada del receptor de TV.

El nivel de señal LTE que llega al receptor de TV se calcula a partir de las características de los sistemas de transmisión y recepción involucrados y de la geometría de menor pérdida de acoplamiento (Minimum Coupling Loss – MCL) entre la transmisión y la recepción.

Las potencias calculadas para el escenario brasileño están resumidas en la Tabla 2:

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Tabla 2 Potencia máxima de la señal LTE Potencia máxima de la señal interferente (dBm) Terminal Móvil

Sistemas de recepción de TV (470-698 MHz)

Estación Radio

LTE (703-748

Base LTE (758-803

-28,1MHz) -12,1 -6,8 18,2 -

Residencia con antena externa Residencia con antena externa y Booster Residencia con antena interna pasiva Residencia con antena interna amplificada Edificio con antena de TVD Colectiva,

-8,2 MHz) 7,8 -30,4 -5,4 30,9

colocalizada con la antena de la Estación Radio Base LTE Fuente: www.set.org.br - Pruebas de medición

3.3.4.

Resultados de las Pruebas

a) Tipos de Interferencia La introducción de los servicios 4G/LTE en la porción alta de la banda de UHF tiene impactos en la recepción de la señal de TV Digital. La tecnología del sintonizador "can tuner" o "silicon tuner" implica en susceptibilidad diferente a los diversos tipos de interferencia. Un resumen de los efectos observados en el laboratorio se muestra en la Tabla 3.

Tabla 3 Caracterización de la interferencia en la TV Digital Tipo de interferencia Frecuencia imagen Frecuencia adyacente Saturación

Señal interferente Estación radio base LTE Terminal móvil (UE) Terminal móvil (UE) Ambos

Fuente: www.set.org.br - Pruebas de medición

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Canales de TV más afectados 47 a 51 38 a 45 46 a 51 14 a 51

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Analizando individualmente los receptores y los diferentes canales de UHF se observa un efecto de pulsación de la frecuencia de FI muy significativa para los receptores con front end "can tuners" que no es percibido para “silicon tuners”.

En los canales de 38 a 45, se ven afectados por la FI del uplink y los canales de 47 a 51 por la FI del downlink. En ambos casos, la degradación de desempeño es del orden de 25 a 30 dB.

b) Relación de Protección Las relaciones de protección medidas y sus valores corregidos para el escenario de equipos reales atendiendo las especificaciones de la Resolución N° 625/2013 de la ANATEL se resumen en la Tabla 4, teniendo en cuenta la potencia de la señal de TV Digital en -77dBm. Los valores de selectividad del receptor de TV Digital para canal adyacente (ACS) y para la relación de protección corregida (PR) que se muestran en la Tabla 4 se calcularon de acuerdo con la definición que figura en el Apéndice 3 del

Anexo

2

de

la

Recomendación

UIT-R

BT.1368-10,

presentada

anteriormente. Por otra parte, también se consideraron los valores de ACLR previstos en la Resolución N° 625/2013 de la ANATEL y derivados de las especificaciones 3GPP TS 136.101 y TS 136.104, respectivamente, de -49,2 dB para el terminal móvil y 64,2 dB para la estación radiobase LTE.

Tabla 4 Relaciones de protección y ACS Terminal Móvil LTE (703-748

Estación Radiobase LTE (758-803

MHz) Canal

PR Medido

38 a 45 47 a 50 51 Demás canales

(dB) -50 -49 -41 -66

MHz) PR’ Corregido

(dB) -36 -35 -35 -36

PR Medido ACS (dB) 64 62 54 79

(dB) -55 -38 -37 -58

UHF

Fuente: www.set.org.br - Pruebas de medición

162

PR’ Corregido (dB) -50 -38 -37 -51

ACS (dB) 68 51 49 70

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c) Umbral de Saturación La relación de protección se aplica a los casos en que la potencia de la señal interferente es inferior al nivel de señal correspondiente al umbral de saturación. Por su parte, el umbral de saturación es una característica exclusivamente del receptor de TV Digital, sin depender del ACLR de la señal interferente.

Los valores de umbral de saturación medidos de manera referencial están resumidos en la Tabla 5.

Tabla 5 Umbral de saturación (Oth) Umbral de

Estación Radiobase LTE

saturación Oth (dBm)

(758-803 MHz)

Terminal Móvil LTE (703-748 MHz)

-6 a 0

-29 a 7

Fuente: www.set.org.br - Pruebas de medición

Los valores de saturación para señales ISDB-TB en los receptores de TV Digital están definidos en la norma "ABNT NBR 15604 (subsección 7.2.5)" en 20 dBm. Sin embargo, los valores medidos en la Universidad Mackenzie (estudio referencial empleado por ANATEL) son aproximadamente 15 dB mejores, es decir, menos susceptibles a interferencia, que los valores normalizados.

Sin embargo, hay que destacar que un convertidor digital de bajo costo que cumpla fielmente la norma brasileña ABNT NBR 15604, sin margen de desempeño en relación al especificado, será mucho más fuertemente afectado por la interferencia. Este es un punto de alerta, ya que estos equipos se suelen instalar en los hogares con menor poder adquisitivo y con un mayor interés en la recepción de TV abierta gratuita.

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3.4.

CONVIVENCIA

3.4.1.

Relación de Protección Requerida

A partir de los niveles de potencia interferente de la Tabla 2 es posible calcular la relación de protección requerida para garantizar la convivencia. Se asume que la potencia recibida de la señal de TV Digital corresponda al umbral de recepción definido en la norma ABNT NBR 15.604, es decir, -77 dBm, con el fin de preservar el área de cobertura de la estación de TV. La relación señal deseada/interferente derivada de los escenarios de la Universidad Mackenzie se presentan en la Tabla 6 a continuación:

Tabla 6 Relación de protección requerida Relación de protección requerida (dB) Estación Radio Terminal Móvil Base LTE (758-803 LTE (703-748 MHz) MHz) -48,9 -68,8 -64,9 -84,8 -70,2 -46,6 -95,2 -71,6

Sistemas de recepción de TV (470698 MHz) Residencia con antena externa Residencia con antena externa y Booster Residencia con antena interna pasiva Residencia con antena interna amplificada

Edificio con antena de TVD Colectiva, colocalizada con la antena del BS LTE

-107,9

Fuente: www.set.org.br - Pruebas de medición

3.4.2.

Relación de protección medida x Relación de protección requerida

En todos los casos, la relación de protección requerida para hacer viable la convivencia indica la necesidad de reducir las emisiones fuera de la banda, debido a que el nivel de la señal LTE en los escenarios analizados es superior al valor de interferencia aceptable, caracterizado por la relación de protección medida en el laboratorio.

Con el fin de viabilizar las relaciones de protección requeridas es necesario mejorar la selectividad del canal adyacente del receptor de TV interferido

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(Adjacent Channel Selectivity – ACS) y reducir las emisiones no deseadas del transmisor interferente sobre el canal adyacente (Adjacent Channel Leakage Ratio – ACLR) preferentemente a través de filtros adicionales.

Dado que las relaciones de medida de protección cocanal medida por la Universidad Mackenzie son, respectivamente, 12,5 dB para la estación radiobase y 13,5 dB para el terminal móvil, y suponiendo que el mismo valor se aplica al ACS y ACLR, los resultados se muestran en la Tabla 7.

Tabla 7 Valor de ACS y ACLR requeridos para viabilizar la convivencia Valor de ACS y ACLR requerido (dB) Terminal Móvil Estación Radio LTE (703-748 Base LTE (758-803 MHz) MHz) 65,4 84,3 81,4 100,3 86,7 62,1

Sistemas de recepción de TV (470698 MHz) Residencia con antena externa Residencia con antena externa y Booster Residencia con antena interna pasiva Residencia con antena interna amplificada Edificio con antena de TVD Colectiva, colocalizada con la antena del BS LTE

111,7

87,1

-

123,4

Fuente: www.set.org.br - Pruebas de medición

Hay que tener en cuenta que, aunque los valores de ACS y ACLR no necesitan necesariamente ser iguales, el valor mínimo de ACS, que puede calcularse asumiendo ACLR infinito (transmisor ideal), y el valor mínimo de ACLR, que puede calcularse asumiendo ACS infinito (receptor ideal), serán apenas 3 dB inferiores a los valores de la Tabla 6.

Este resultado es muy relevante, debido a que una pequeña reducción en el requisito de desempeño de las emisiones LTE tanto de la estación radiobase como del terminal móvil, conlleva a un gran aumento en el requisito de filtrado en la entrada de los televisores, pudiendo llegar a ser inviable técnica o económicamente la construcción de los mismos.

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3.4.3.

Especificación de filtros para los receptores de DTV

Ha sido considerado inicialmente la demanda de especificación de filtros para viabilizar la convivencia para cada escenario analizado sin ningún otro cambio en los sistemas de recepción del espectador.

Los valores de ACS y ACLR requeridos definen las mejoras necesarias en la relación con la selectividad de los receptores de TV Digital y de las emisiones no deseadas de Estaciones Radiobase y Terminales Móviles LTE. El valor de ACS de referencia, que representa el desempeño de la actual base de las televisiones, se define a partir de los valores medidos por la Universidad Mackenzie, en conformidad con la Tabla 8.

Tabla 8 Valores de ACS de referencia representativo de las televisiones Sistema de recepción de TV (470-698 MHz)

Terminal Móvil LTE (703-748 MHz)

PR medido para canal 51 (dB) ACLR del setup Mackenzie (dB) ACS calculado (dB)

-41 98 54

Estación Radio Base LTE (758-803 MHz) -37 100 49

Fuente: www.set.org.br - Pruebas de medición

El valor del ACS se puede mejorar con el uso de un filtro en la recepción de TV. La Tabla 9 muestra la atenuación del filtro necesaria para los receptores de TV Digital en la banda de guarda prevista, para rechazar la interferencia y mantenimiento de la calidad de recepción de la TV Digital en cada uno de los tipos de recepción.

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Tabla 9 Atenuación exigida del filtro para los receptores de TV Digital para los casos de uso considerados Atenuación del filtro en 5 MHz (dB)

Atenuación del filtro en 60 MHz (dB)

Terminal Móvil LTE (703-748 MHz)

Estación Radio Base LTE (758-803 MHz)

Sistemas de recepción de TV (470-698 MHz) Residencia con antena externa

11

35

Residencia con antena externa y Booster

27

51

Residencia con antena interna pasiva

32

13

Residencia con antena interna amplificada

57

38

Edificio con antena de TVD Colectiva, colocalizada con la antena del BS LTE -

74

Fuente: www.set.org.br - Pruebas de medición

Idealmente, la atenuación causada por la inserción del filtro de recepción de TV sobre la banda de 470-698 MHz debe limitarse a 1 dB para no degradar significativamente la cobertura de TV. Hay que tener en cuenta que, en el caso de sistemas de recepción amplificados, dicho filtro debería insertarse antes de la amplificación de la señal de la antena, lo que implica, la sustitución de las antenas de recepción con amplificación integrada.

Como contra medida adicional en sistemas de TV se puede considerar la adición de un filtro antes del amplificador para evitar su saturación y añadir otro filtro entre el amplificador y el receptor de TV.

3.4.4.

Atenuación de emisión fuera de banda para los terminales móviles

y estaciones base LTE Por otro lado, el valor de ACLR de referencia de los sistemas LTE está definido en la Resolución N° 625/2013 de la ANATEL conforme la Tabla 10.

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Tabla 10 Valores de ACLR de referencia definido en la resolución N° 625/2013 de la ANATEL Terminal Móvil LTE (703-748 MHz)

Sistema de recepción de TV (470-698 MHz) Potencia máxima (dBm) Emisiones indeseables (dBm/6 MHz) ACLR de la resolución (dB)

23 -26 49

Estación Radio Base LTE (758-803 MHz) 46 -18 64

Fuente: www.set.org.br - Pruebas de medición

La Tabla 11 indica la atenuación requerida de las emisiones no deseadas de las señales LTE, Out of Band Emission - OOBE, para mejorar el ACLR necesaria para mantener la calidad de la recepción de TV Digital.

Tabla 11 Atenuación exigida en las emisiones no deseadas de los transmisores LTE para los casos de uso considerados Atenuación OOBE en 5 MHz (dB) Sistema de recepción de TV (470-698 MHz)

Atenuación OOBE en 60MHz (dB)

Terminal Móvil LTE (703-748 MHz)

Estación Radiobase LTE (758-803 MHz)

Residencia con antena externa

16

20

Residencia con antena externa y Booster

32

36

Residencia con antena interna pasiva

37

0

Residencia con antena interna amplificada

62

23

Edificio con antena de TVD Colectiva, colocalizada con la antena de la Estación radiobase LTE

-

59

Fuente: www.set.org.br - Pruebas de medición

3.4.5.

Mitigación de interferencias

La introducción de filtros, como técnica de mitigación de interferencia tiene como objetivo reducir las emisiones fuera de banda mejorando el desempeño de los respectivos sistemas de transmisión y de recepción. Hay que tener en cuenta que, como la relación de protección depende simultáneamente de los valores de ACS y ACLR, los filtrados son complementarios y se deben aplicar

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de forma simultánea para viabilizar la convivencia en los escenarios considerados.

En los casos críticos, además de los filtros, medidas de mitigación que reducen la relación de protección requerida y, por lo tanto, también reducen los requisitos de ACS y ACLR, igualmente deben ser consideradas. Las tablas 9 y 11 muestran que los casos más graves de interferencia provienen de (i) las estaciones radiobase en las recepciones con amplificación de la señal de televisión, especialmente antenas colectivas y (ii) de terminales móviles LTE en los sistemas de recepción interna de TV Digital.

3.4.6. Estación radiobase LTE x Recepciones con amplificación de la señal de televisión La especificación de filtros para permitir la coexistencia de los servicios en cuestión debe tener en cuenta lo que es factible en tamaño y costo de fabricación. Los estudios realizados en Japón, como se indica en la Parte B del Informe UIT-R BT.2247, presentan como límite práctico de filtros para las televisiones la atenuación máxima de 30 dB.

Aunque la adición de filtros en el receptor es una medida de mitigación necesaria tiene un impacto negativo en la recepción de la televisión, principalmente: (i) atenuación de la señal de TV en función de la pérdida de inserción de los filtros y (ii) degradación de Modulation Error Ratio - MER, es decir, de la calidad de la señal. Por estar en el límite de la banda el canal 51 (692 a 698 MHz) es el más afectado, debiendo ser preservado por la especificación de filtros de recepción que aseguren su utilización para la radiodifusión sin reducir la cobertura.

Si el filtrado de las emisiones fuera de banda (OOBE) de la estación radiobase resaltado en rojo en la Tabla 11 no sean viables, técnicas adicionales de mitigación deben ser empleadas.

169

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A diferencia del filtrado, estas técnicas buscan reducir los niveles de señal LTE en la entrada del receptor de TV a través de intervenciones en los respectivos sistemas irradiantes.

Para obtener un resultado de este tipo se puede cambiar la posición, altura, diagrama y dirección de las antenas de transmisión LTE. Del mismo modo, medidas similares se pueden aplicar en las residencias afectadas. Sin embargo, este proceso es más costoso y demorado, ya que implica en un análisis de caso por caso del escenario de interferencia pudiendo implicar el cambio de antenas o reemplazo de todo el sistema de recepción.

Un recurso adicional del efecto similar es la reducción de la potencia de la señal de banda ancha móvil y el aumento de la potencia de transmisión de TV Digital. Cómo la convivencia sin interferencias perjudiciales depende de la relación entre la potencia de la señal de televisión y de la señal de banda ancha móvil, en los lugares con señal de TV débil, el límite tolerable de interferencia también es menor.

3.4.7. Terminal móvil LTE x Recepción con antena interna La interacción entre el terminal móvil y la recepción de televisión basada en antena interna representa un desafío para la convivencia. Los resultados de las relaciones de protección, medidos por la Universidad Mackenzie, así como las especificaciones de filtros y emisiones fuera de banda calculadas por la SET muestran que no es posible establecer un ambiente libre de interferencia perjudicial dentro de residencias que dependen de antena interna amplificada para la recepción de señal de televisión. El nivel de señal del terminal LTE varía de acuerdo a varios factores y, especialmente, en función de la potencia de la señal recibida de la estación radiobase pudiendo impactar de forma dinámica la recepción de la señal de TV. Por otra parte, los estudios presentados por Japón a la comisión de estudios 6, SG6, de la ITU-R, la obtención de filtros con más de 10 dB de atenuación en 703 MHz, es decir, en la banda de guarda de 5 MHz, no es práctico. Por lo

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tanto, una posible alternativa es una revisión completa del sistema de recepción, eliminando la recepción de antena interna, y transformándola en recepción externa en las residencias o antena colectiva en los edificios afectados, sabiendo de antemano que eso es complejo y costoso, ya que requiere un estudio especializado, caso por caso, además de la preparación de una infraestructura y cableado que a menudo no existe.

Para permitir la convivencia, también es necesario observar la reducción de ACLR de los terminales LTE. Recientemente la CEPT decidió limitar las emisiones fuera de la banda de los terminales de usuario entre -40 y -46 dBm/8MHz para los canales IMT de 10MHz, con el uplink iniciado en 703MHz. Sin embargo, reconociendo que existe un límite de desempeño factible para el terminal, se propone de manera complementaria, el aumento de la banda de guarda, que permite reducir la potencia de señal interferente en frecuencias inferiores a 698 MHz y mejorar la viabilidad técnica y comercial de filtros para las televisiones con el rechazo necesario.

4 DISCUSIÓN Y RESULTADOS En base a los antecedentes expuestos y considerando que esta monografía recopila la experiencia de otros países que realizaron la implementación del Servicio de Televisión Digital Terrestre, así como las pruebas de convivencia entre el referido servicio y el Servicio 4G LTE, en el acápite anterior se propuso ciertos procedimientos aplicables a nuestro país que deberían formar parte del reglamento o del proceso de implementación de este servicio; a manera preventiva en las pruebas preliminares de implementación se podría llegar a detectar el nivel de saturación, potencias efectivas de trabajo e interferencias causadas por los equipos a ser empleados o detectados en las antenas de recepción de la señal, ya sea fija interna ó externa, o móvil. Estas pruebas facilitarían la masificación del servicio considerando el costo que implica la implementación del mismo, los operadores tendrían ciertas referencias preventivas previas a la compra de los equipos a emplear lo cual también favorecería en su economía.

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En ese contexto, en analogía con las pruebas realizadas en los países en los cuales se detectó problemas de interferencia en la convivencia de los servicios 4G LTE y SBTVD, a continuación a manera de ejemplo se muestran las pruebas que deberían realizarse y la obtención de determinados resultados que viabilicen un control de interferencia:

4.1.

Respecto de la Interferencia LTE

Para la banda de 700 MHz se tiene un mayor ancho de banda total asignado a LTE, 2x45 MHz con lo que aquí se contemplaría la posibilidad de ofrecer bloques de 10, 15 y 20 MHz a los operadores. Así se considerarían tres posibilidades:

-

3 bloques de 10 MHz + 1 bloque de 15MHz: En este caso, se ha medido la interferencia de canales LTE Uplink suponiendo una distribución de 3 canales de 10 MHz y 1 de 15 MHz sobre los dos últimos canales de TDT. Esta distribución puede verse a continuación:

Figura 13 Caso de Interferencia LTE: 3 bloques de 10MHz + 1 de 15MHz

Fuente: Características técnicas del ISDBT

-

3 bloques de 15 MHz: La segunda posible distribución de LTE se muestra a continuación:

Figura 14 Caso de interferencia LTE: 3 bloques de 15 MHz

Fuente: Características técnicas del ISDBT

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En este caso, al utilizar bloques de 15 MHz de ancho de banda, tan sólo será necesario medir interferencia sobre TDT de 3 bloques distintos. Los resultados cambian respecto a la distribución anterior:

-

1 bloque de 10 MHz + 1 bloque de 15 MHz + 1 bloque de 20 MHz

La tercera posibilidad a la hora de distribuir los bloques en la banda asignada a LTE es: Figura 15 Caso de interferencia LTE: 1 bloque de 10 MHz + 1 bloque de 15 MHz + 1 bloque de 20 MHz

Fuente: Características técnicas del ISDBT

4.2.

Respecto de la Interferencia LTE con televisores digitales

Las posibilidades de interferencia de estación base LTE de la señal en los televisores digitales se clasifican en : 1) Saturación - la señal de la estación base ( BS - Estación de base) entra en el amplificador de TV y causa la saturación .

2) Los mayores receptores puedan interferir con el "Imagen del canal", causando el bloqueo de la señal de TV. El potencial de interferencia de la señal LTE en terminales móviles LTE en los televisores digitales se pueden clasificar en: 1) La interferencia de canal adyacente - la señal de teléfono (TM) entra en los canales adyacentes causando bloqueo de la señal de TV. 2) En los receptores la señal del terminal móvil puede interferir con la "Imagen del canal" causando bloqueo de señal de TV.

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4.3.

Montaje del Sistema de Pruebas de Convivencia

Figura 16 Armado de los equipos de pruebas de medición de TV Digital y LTE

Fuente: Características técnicas del ISDBT

Como se puede observar en la figura, se requiere básicamente de equipos que forman parte de la implementación del servicio de Televisión Digital, Analizador de Espectros, Amplificadores, atenuadores de Radiofrecuencia, Combinador y divisor de Radiofrecuencia y los respectivos receptores.

5 CONCLUSION El estudio de interferencias entre la televisión digital terrestre TDT y redes celulares 4G LTE se evalúa debido a la futura convivencia entre ambas.

En cuanto a medidas de márgenes de protección sin especificar un escenario determinado:

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- Dentro de los posibles parámetros a configurar de la señal LTE: o Cuando el enlace LTE adyacente a la TDT es el Downlink, la interferencia será mayor conforme aumente la carga de tráfico que transporta la señal LTE. - Cuando el enlace LTE adyacente a la TDT es el Uplink, la interferencia será mayor si se utiliza una carga de tráfico pequeña, debido a su mayor variabilidad temporal.

- El hecho de aumentar el ancho de banda de la señal LTE afecta de distinta forma dependiendo del enlace interferente.

- En el caso de que el enlace interferente sea el Downlink siempre será recomendable utilizar un ancho de banda mayor, independientemente de la banda de guarda existente entre ambas tecnologías.

- Por el contrario, si es el Uplink el enlace interferente, afecta más un ancho de banda menor si la banda de guarda es menor de 3 MHz, y si la banda de guarda está por encima de esos 3 MHz afectará más aquella señal LTE que tenga un ancho de banda mayor.

- El Uplink es el enlace más perjudicial en cuanto a que los márgenes de protección exigidos son peores que cuando interfiere el Downlink.

- En cuanto a la comparación entre los dos anchos de banda utilizados en el mundo, el utilizar un ancho de banda de 6 MHz ofrece una mejor capacidad frente a interferencias que una señal TDT con un ancho de banda de 8 MHz. Esto es debido a que, al tener un menor ancho de banda, su potencia de ruido es menor y, a igualdad de nivel de señal útil se obtiene una mejor CNR. - La recepción en interiores siempre es más vulnerable a interferencias que si la red está diseñada para recepción fija sobre tejado.

- La mejor opción de las tres planteadas es utilizar filtros profesionales. Todos los filtros profesionales de la banda de 700 MHz disponibles en el laboratorio

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cumplían con ese requisito, mientras que de los domésticos de la banda de 800 MHz solo lo cumplía 1 de 4.

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REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS a) ETSI TS 136 101 V12.1.0. “LTE; Evolved Universal Terrestrial Radio Access b) (E-UTRA); User Equipment (UE) radio transmission and reception”. c) ETSI TR 136 942 V11.0.0. “LTE; Evolved Universal Terrestrial Radio d) Access (E-UTRA); Radio Frequency (RF) system scenarios”. Octubre 2012 e) Documento 6A/235-E. Radiocommunication Study Group. “Proposed f) ISDB-T and IMT in the 700 MHz band”. Abril 2013. g) LTE signals in the 800 MHz band”. 2011. h) Características técnicas del ISDBT i) Pruebas de Medición - SET.ORG.BR

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Migración a Televisión Digital Terrestre de Una Estación de TV Analógica Rogelio Tiñini Humerez

RESUMEN La migración de televisión analógica a televisión digital terrestre en nuestro país se implementará en los siguientes años, la norma ISDB-Tb (Integrated Services Digital Broadcasting, Terrestrial, Brazilian version) fue adoptada bajo Decreto Supremo Nro. 819 de 16 de marzo de 2011.

Con esta monografía se pretende realizar un esquema de implementación de migración a televisión digital terrestre en sistema de transmisión a nivel hardware.

Los equipos conocidos normalmente en alta frecuencia de sistema de transmisión comprenden el transmisor de tv, sistema radiante y radioenlaces. El enfoque en esta monografía estará dirigido al estudio de soporte técnico del transmisor de televisión digital y su sistema radiante.

Las ventajas en la transmisión de televisión digital terrestre está enmarcada en el ahorro del espectro electromagnético, transmitir con una potencia mucho menor, ofrecerá más servicios, mejorará sustancialmente la calidad de imagen, audio y prestará servicios de interactividad.

Las desventajas en la implementación de migración de transmisores (compra de un transmisor de tv digital, capacitación a personal técnico entre otros) es una inversión elevada principalmente para las empresas medianas y pequeñas, lo que se pretende es realizar una planificación de proyectos conjuntos (compartir transmisores, torres, sistema radiante) como lo realizado en otros países o implementar independientemente, esta planificación comprenderá consultar normativas, la economía de los operadores en caso necesario. Para implementar el proyecto conjunto planteado se pretende efectuar cumpliendo la reglamentación, el compartir sistema radiante con varios transmisores usando combinadores de inserción, compartir un transmisor en caso de multiprogramación reducirá la inversión a las operadoras de radiodifusión.

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Diplomado en Televisi贸n Digital Segunda Versi贸n, IEA - UMSA 2016

Palabras-clave: Televisi贸n. Migraci贸n. Digital.

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Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 1. INTRODUCCIÓN La televisión es uno de los medios de comunicación más importante y con gran influencia sobre la sociedad. En muchos países ya se tienen definidas fechas de apagón analógico, momento en el cual todas las transmisiones analógicas apagarán sus emisiones y la transmisión digital se emitirá en su integridad.

El objetivo de esta monografía es presentar un análisis de migración a televisión digital terrestre (TDT) en nuestro país de estaciones televisivas medianas y pequeñas para realizar un proyecto conjunto. Estas estaciones hoy en día emiten sus contenidos de un programa por una señal analógica terrestre de señal abierta que ocupa un ancho de banda de 6 MHz del espectro electromagnético.

La industria de la televisión digital está revolucionando a nivel mundial.

Las estaciones televisivas mencionadas deberán enfrentarse a un nuevo entorno de competitividad con las operadoras de cable que ya cuentan con televisión digital.

La televisión digital respecto a la televisión analógica incrementa el número de programas (multiprogramación), posibilidades de emitir en definición estándar, alta definición, servicios de comercio electrónico.

En el lado receptor los usuarios también tienen que realizar un gasto extra para acceder y observar la televisión digital. Este gasto es la adquisición de un receptor o decodificador de televisión digital set top box (dispositivo receptor o decodificador).

En países vecinos (por ejemplo Argentina, Uruguay, etc.) el proceso de la migración a la televisión digital terrestre tiene un incentivo del estado a la sociedad bajo algunos estudios de ingresos económicos dotando de los set top box.

El incentivo del estado a las operadoras de radiodifusión en el proceso de migración a la televisión digital es poco probable, la televisión digital tampoco ofrece un incremento de subsistencia para recuperar la inversión realizada por los operadores.

1.1 DESCRIPCION DEL PROBLEMA La migración a la televisión digital en nuestro país tiene un proceso de

180

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 espera en la reglamentación técnica por el que las autoridades regulatorias se encuentran trabajando en los posibles métodos de implementación.

Los operadores de radiodifusión televisiva son actores de este proceso que no cuentan con normativas claras.

1.2 JUSTIFICACIÓN El presente trabajo de monografía presentará un análisis de migración a la TDT en virtud a que muchos de los operadores locales, regionales tienen insuficiente conocimiento en las formas de migración y transmisión simultánea (simulcast) entre la señal analógica y digital, que se encuentra en pleno desarrollo de nuestra región.

La propuesta planteada de proyectos conjuntos (compartición de infraestructura, compartir transmisores de televisión digital con emisión de multiprogramación) ofrecerá reducir los costos elevados de inversión para los operadores de radiodifusión.

1.3 OBJETIVO GENERAL Migración a televisión digital terrestre de una estación televisiva analógica aprovechando las factibilidades técnicas que nos presenta la tecnología del transmisor digital compartiendo transmisor, sistema radiante e infraestructura de 2 o más estaciones pequeñas y medianas.

1.4 OBJETIVOS ESPECIFICOS En el desarrollo de esta monografía, para lograr la migración a TDT se presentan los siguientes objetivos específicos: a. análisis actual de la radiodifusión analógica, b. estándar adoptado en nuestro país sobre la TDT, c. ventajas y desventajas que proporciona la TDT,

181

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 d. análisis de planificación electromagnético aprobado por la ley Nro. 164 y su reglamentación, e. propuesta de compartir infraestructura (transmisor de tv y/o sistema radiante), f. proceso de simulcast.

2 ESTUDIO DE LA TELEVISIÓN DIGITAL TERRESTRE (TDT) 2.1 ANTECEDENTES El termino televisión se refiere a la transmisión y recepción de imágenes en movimiento junto a la señal de audio correspondiente por medio de ondas electromagnéticas, cable, satélite como se ha venido desarrollando hasta el día de hoy.

El funcionamiento de la televisión analógica se basa en la técnica del barrido de la imagen horizontal y vertical.

El estándar analógico vigente en nuestro país es el NTSC (National Television System Committee) que transmite a color en modo entrelazado a 525 líneas, con una velocidad de 30 cuadros por segundo. El video se modula en AM (amplitud modulada) y el sonido se modula en FM (frecuencia modulada) de acuerdo a (GrobHerndon).

La canalización del sistema analógico ocupa 6 MHz de ancho de banda del espectro electromagnético con un ancho de banda similar de banda de guarda. Este ancho de banda está distribuido de la siguiente manera: 1,25 MHz del extremo inferior se encuentra la portadora de video, a 3,58 MHz del extremo de video se encuentra la portadora de color y 0,75 MHz del extremo superior se encuentra la portadora de audio tal como se observa en la Fig.2.1.

182

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Figura. 2.1 Espectro de un canal analógico a color Portadora de audio

Portadora de video

Subportadora de color Audio monofónico

Video (luminancia)

Ancho de banda de canal

Crominancia

Fuente: Arnold J. et. al. Digital Televisión Technology and Standars

Para el caso del espectro de un canal digital ocupa el mismo ancho de banda (6MHz), sin embargo la tecnología digital a través de modulación, compresión, multiplexación según las tasas binarias puede emitir en el mismo ancho de banda hasta señal 4 programas SD; 2 programas HD con mejor calidad de imagen y audio, el espectro del canal digital se puede observar en la figura 2.2.

Fig. 2.2 Espectro de la señal ISDB-Tb Amplitud 11 9 7 5 3 1 0 2 4

6 8 10 12

Frecuencia CANAL DE 6 MHz Fuente: Transmisión de TDT en la norma ISDB-Tb (Pisciotta, L. y L.

183

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 2.2 INTRODUCCIÓN A LA TELEVISIÓN DIGITAL La televisión digital en sus distintas versiones por cable, satélite o por aire ha iniciado la actualización de sus servicios y de sus tecnologías incorporando la digitalización en todas sus etapas de funcionamiento, desde la cámara hasta la pantalla del televidente. Esto le permite mejorar significativamente la calidad de imagen y audio, eliminando los problemas de imágenes solapadas, ruidos, intermodulaciones entre otras propias distorsiones de la señal analógica.

2.3 TELEVISION DIGITAL TERRESTRE TDT La televisión digital terrestre (TDT) es un avance tecnológico que permite

transmitir

los

contenidos

audiovisuales

mediante

una

codificación digital. En comparación con el sistema analógico, la señal digital envía contenidos audiovisuales sin distorsión o ruidos, además posee una característica innovadora que permite al televidente interactuar con la estación televisiva.

Los desarrollos de la TDT comenzaron en los Estados Unidos a mediados de la década de los noventa con la implementación de la norma ATSC (Advanced Televisión Systems Committee) siguieron luego en Europa con el estándar DVB (digital Video Broadcasting), posteriormente en Japón con la norma ISDB-T y China con la norma DMB (Digital Multimedia Broadcasting). Varios países del mundo adoptaron una de estas normas, las decisiones finales obedecieron a cuestiones

económicas,

políticas,

pretensiones

de

desarrollo,

posibilidades tecnológicas o combinaciones entre ellas.

En Latinoamérica se ha dado un proceso de digitalización acelerado que tuvo su inicio en Brasil en el año 2004. Se utiliza la norma DVB-S y

DVB-S2

para

la

televisión

satelital

y

para

el

transporte

respectivamente, DVB-C o ATSC para la tv por cable e ISDB-Tb para la televisión digital terrestre.

El lanzamiento de la TDT en la región ha permitido un aporte en la industria de cada país en el diseño, la fabricación y la producción de la mayoría de las partes involucradas en las plantas transmisoras

184

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 digitales, lo que dio como resultado una importante mano de obra especializada que se encuentra enfocada en la puesta en marcha de las nuevas estaciones.

Muchas industrias se han visto favorecidas con los procesos de la digitalización

de

la

televisión:

electrónica,

telecomunicaciones,

informática, contenidos audiovisuales, servicios, etc.

El mercado de consumo atrae mejores oportunidades. Por ejemplo los fabricantes de televisores ofrecen receptores digitales de alta calidad que cuentan con posibilidad de conectarse a internet, también es notoria la diversidad de pantallas que el usuario puede elegir desde las más grandes con pantallas LED (diodo emisor de luz) hasta las más pequeñas para teléfonos móviles y muchos dispositivos portátiles.

2.3.1 ESTANDARES DE LA TELEVISION DIGITAL TERRESTRE Existen varias normas de TDT en el mundo y responden a distintos modelos de migración, criterios de compatibilidad, variados intereses tecnológicos, políticos y económicos. Estas normas son: 

ATSC (Advanced Television Systems Committee), Estados unidos,



DVB-T (Digital Video - Terrestrial), Europa,



ISDB-T (Integrated Services of Digital Broadcasting - Terrestrial), Japón,



ISDB-Tb introduce modificaciones propuestas por Brasil,



DMB-T (Digital Multimedia Broadcasting - Terrestrial), China.

También es conocido como DTMB.

2.3.2 CLASIFICACION DE LOS ESTANDARES DE TDT La TDT se puede clasificar en dos grandes grupos:

185

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 Tabla. 2.1 Clasificación de los estándares de TDT Clasificación

Estándar

Características El flujo de bits se transmite

Portadora única

ATSC

modulando una portadora con 8 niveles de amplitud en banda lateral vestigial (8-VSB) El flujo de bits se transmite

Banda no segmentada

DVB-T

distribuyéndolo sobre miles de

DVB-T2

portadoras

DMB-T

totalidad de la anchura de banda

que

ocupan

la

del canal OFDM El flujo de bits se transmite en

Multiportadora

miles de portadoras, las cuales se Banda

ISDB-T

segmentada

ISDB-b

encuentran

agrupadas

segmentos.

Cada

en

flujo

de

programación se distribuye en agrupamientos

de

segmentos

(BST-OFDM) Fuente: Transmisión de TDT en la Norma ISDB-Tb

2.3.3 VENTAJAS DE LA TDT La TDT ofrece numerosas ventajas frente a la analógica, las cuales se resume a continuación: a. exhibe una mejor calidad de sonido e imagen, b. permite contenidos de alta definición (HD), c. posibilita multiprogramación, al permitir varias señales en el mismo ancho de banda, d. complementación e integración de contenidos con internet, e. permite tener acceso a la guía electrónica de programación (EPG), f. permite brindar diversos servicios: teléfonos móviles, STB fijas o portátiles, televisores con sintonizador incluido, sintonizadores para computadoras portátiles, GPS con sintonizador, etc., g. posibilita la implementación de redes de frecuencia única (SFN)

186

13

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 ampliando áreas de cobertura significativamente en una misma frecuencia con el consiguiente ahorro del espectro, h. permite que un contenido audiovisual pueda verse en diferentes aparatos con diferentes calidades, conocido como producción multiplataforma.

2.3.4 FORMATOS DE LA TDT En cuanto a los formatos de video en TDT, las señales se pueden clasificar de acuerdo a su resolución en cantidad de pixeles, dando origen a las siguientes denominaciones y velocidad de flujos aproximadas: a. LDTV (Low Definition Televisión): baja resolución, ejemplo 320x240 pixeles, utilizada en las transmisiones para receptores móviles, requiere una tasa binaria del orden de 450 Kbps., b. SDTV (Stándar Definition Television): resolución estándar, típica de

las

transmisiones

analógicas

de

720x480

pixeles.

Comúnmente se emplea para multiprogramación, envía varias señales dentro de la anchura de banda del canal. Requiere de una tasa de datos media, situada en el orden de los 3 Mbps. c. EDTV (Enhanced Definition Television): resolución mejorada o intermedia, típicamente en el orden de los 1280x720 pixeles. Se obtiene una muy buena calidad de imagen con una tasa no demasiada elevada, en el orden de los 9 Mbps., d. HDTV (High Definition Television): alta resolución que permite transmitir imágenes de buena calidad, unos 1920x1080 pixeles, que se traducen en tasas binarias situadas en los 13 Mbps.

187

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 Fig. 2.3 Esquema conceptual de ancho de banda 6 MHz CANAL (6MHz) G

HD

LD

COD

DAT

SINC

G

G

ED

SD1

SD2

LD

COD

DAT

SINC

G

G

SD1

SD2

SD3

LD

COD

DAT

SINC

G

Fuente: TDT en la norma ISDB-Tb (Pisciotta, Lauro y Liendo) En esta figura se expone programas para emisión de multiprogramación.

En este punto es importante visualizar la diferencia entre canal y señal, canal se denomina al ancho de banda de 6 MHz y señal se denomina al programa de distinto formato que se emite por el canal.

2.3.5 BLOQUES FUNCIONALES DE UN TRANSMISOR DE TDT Fig. 2.4 Bloques funcionales de un Transmisor de TDT

Señal 1

Salida antena

FORMATOS D/SD/HD

Video codificación Audio datos

SEÑAL N

EPG, Data Carrusel Service ID, etc.

multiplexor

MPEG-2 MPEG-4 AVC/H264

TS Codificación de canal

Modulación

Aleatorización, Mapeo codificación interna Modulación de Codificación externa portadora/s Redundancia sincronización Entrelazado Entrelazado de frecuencia Jerarquías Entrelazado de tiempo

Conversión amplificación de RF Conversión de frecuencia Ecualización Amplificación de RF

Fuente: Transmisión de Televisión Digital Terrestre en la Norma ISDB-Tb (Pisciotta, Liendo y Lauro)

a. codificación: el video y audio son digitalizados y codificados para reducir la velocidad de transferencia. De acuerdo a la norma se utiliza para el video el perfil principal MPEG-2 (ISO-IEC 13818-2)

188

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 y MPEG-4 AVC/H264, mientras para el audio se emplean dolby AC-3, MPEG-2 Layer II y MPEG-2 AAC, b. multiplexor: conforma el flujo de transporte de paquetes de bits correspondientes a cada señal de video, audio y datos. Si bien cada estándar tiene sus particularidades, todos utilizan el modelo de transporte correspondiente MPEG-2 TS (ISO/IEC 13818-1), c. codificación de canal: para proteger los datos a transmitir frente a características propias e indeseadas del canal de propagación.

Se utiliza codificación externa Red Solomon, codificación interna Trellis y convolucional, d. modulación: en estos bloques se define la forma de modulación digital a una portadora o a miles de portadoras de acuerdo al estándar, el estándar ISDB-Tb utiliza la modulación OFDM en bandas

segmentadas

con

los

diferentes

esquemas

de

modulación (QPSK, QAM, 16QAM, 64QAM), e. conversión amplificación RF: en esta etapa se conforma el ancho de banda de emisión radiante, con filtros que eliminan las emisiones no deseadas, se realiza una conversión a FI y a una frecuencia de canal de emisión, por último se amplifica la potencia hasta obtener la cobertura deseada.

2.4 ESTÁNDAR ISDB-Tb El gobierno brasileño definió los lineamientos para la TDT en noviembre del 2003 y puso en marcha el Sistema Brasileño de Televisión

Digital

Terrestre

(SBTVD-T),

en

virtud

de

dichas

modificaciones surge el estándar ISDB-Tb que fue adoptado en año 2006. En Brasil el órgano de estandarización es ABNT (Asociación Brasileña de normas técnicas).

2.4.1 TRANSMISIÓN EN BANDA SEGMENTADA Una de las principales características del sistema ISDB-Tb es la recepción en banda angosta, también denominada parcial, diseñada para receptores móviles equipados con pantalla de visualización de resolución LDTV en el segmento 0.

189

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016

Figura. 2.5 Organización de canal digital en segmentos

Fuente: Sistemas ISDB_Tb (primera parte) Néstor Pisciotta

En la figura 2.5 se observa la organización de una canal digital en segmentos de 6 MHz de ancho de banda.

Es importante destacar que uno de los 14 segmentos ha sido reservado para las bandas de guarda inferior y superior.

2.4.2 APLICACIÓN DE LA MULTIPLEXACIÓN OFDM EN TV DIGITAL TERRESTRE Desde los comienzos de la radiodifusión, el planteamiento de frecuencias ha tenido como principal objetivo evitar interferencias causadas por la superposición de las áreas de servicio de los transmisores. Lamentablemente, dicha superposición no es la única fuente de interferencia: el canal radioeléctrico terrestre responde a un modelo de propagación muy complejo en el cual se producen ecos o reflexiones (propagación multitrayectoria), ruidos, además de las derivas de frecuencia por efecto Doppler para los casos de recepción móvil. Como consecuencia de ello, en cada punto del área de servicio la señal disponible en la entrada de los receptores es la resultante de la suma de muchas otras señales además de la señal directa. Estas “otras” señales incluyen réplicas de la señal original, que llegan al receptor con un cierto tiempo de retardo.

190

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 A principios de los años ochenta el laboratorio francés CCETT (CENTRE COMMUN D'ÉTUDES DE TÉLÉDIFFUSION ET DE TÉLÉCOMMUNICATION) trabajó en el desarrollo robusto y eficiente en la cual se optó por OFDM que ha sido decisiva para el desarrollo de los estándares DVB, ISDB-T y DMB. La selección de los parámetros OFDM utilizando múltiples portadoras ortogonales que no se interfieren a sí mismas, se puede utilizar el canal a intervalos de tiempo en los que la transmisión se mantenga estable permitiendo dividir la transmisión en dominio del tiempo con intervalos y dominio de la frecuencia con sub-bandas de frecuencia.

Usualmente se conocen ciertos requerimientos básicos a partir de los cuales se puede dimensionar el ancho de banda de canal, velocidad o tasa de datos deseada y el tiempo de retardo de las señales reflejadas.

Realizando múltiples análisis matemáticos, el resultado se puede observar en la tabla siguiente.

191

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 Tabla 2.2 Parámetros para los modos 1, 2, 3 de ISDB-Tb

Fuente: Sistema ISDB-Tb primera parte (Nestor Pisciotta) En la tabla 2.2 se observa algunos de los parámetros importantes del sistema ISDB-Tb que deben ser tomados en cuenta para la implementación en la migración.

2.4.3 COMPRESION 2.4.3.1 MPEG-1 En 1990, la necesidad de almacenar y reproducir imágenes en movimiento y el sonido asociado en formato digital para aplicaciones

192

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 multimedia en diversas plataformas llevó la ISO para formar un grupo de expertos a lo largo de las mismas líneas como JPEG, con miembros procedentes de las numerosas ramas implicadas (industria de la computación, telecomunicaciones, electrónica de consumo, semiconductores, locutores, universidades, etc.); este grupo fue llamado MPEG (Motion Pictures Experts Group).

El primer resultado de su trabajo fue la norma internacional ISO/IEC11172, ampliamente conocida como MPEG-1. El objetivo principal era permitir el almacenamiento en CD-ROM o CD-I (de una sola velocidad en ese momento) de vídeo en directo y sonido estéreo, lo que implicó una tasa de bits máxima de 1,5 Mb/s. Además de la redundancia espacial intrínseca explotado por JPEG para las imágenes fijas, la codificación de imágenes en movimiento permite la explotación de la redundancia temporal muy importante entre imágenes sucesivas que forman una secuencia de vídeo.

2.4.3.2 MPEG-2 Sin embargo, la calidad de imagen de MPEG-1 no era adecuado para aplicaciones de difusión, ya que, entre otras cosas, que no tuvo en cuenta la codificación de imágenes entrelazadas o la evolución hacia la televisión de alta definición. Así, el grupo MPEG trabajó en la definición de una norma flexible, optimizado para la radiodifusión. Esta norma internacional es conocida como MPEG-2.

Como su predecesor, MPEG-2 se especifica en tres partes bien diferenciadas, publicado en noviembre de 1994: • Sistema MPEG-2 (ISO/IEC 13818-1): define el MPEG-2 • Vídeo MPEG-2 (ISO/IEC13818-2): define vídeo MPEG-2 de codificación; • Audio MPEG-2 (ISO / IEC 13818-3): define MPEG-2 de codificación de audio.

MPEG-2 es, entre otras cosas, la fuente estándar de codificación utilizado por el europeo DVB (Digital Video Broadcasting) sistema de radiodifusión de televisión, que es el resultado del trabajo iniciado en 1991 por el ELG (Lanzamiento de Grupo Europeo), luego se

193

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 convertiría en el comité DVB.

2.4.3.3 MPEG-4.10 El nuevo estándar de compresión de vídeo MPEG-4.10 es el resultado de los esfuerzos de un equipo de vídeo Conjunto (JVT) que incluye miembros del Video Coding Experts Group (VCEG) del UIT-T y de la Motion Pictures Expert Group (MPEG ) de la ISO-IEC, que es la razón de su doble denominación (H.264 y MPEG-4.10). El estándar también se refiere a menudo como H.264 / AVC (codificación de vídeo avanzada).

Este estándar, registrada con el número ISO-IEC14496-10, proporciona un incremento considerable en la eficiencia de compresión sobre MPEG-2 (una ganancia de al menos 50%). Esta eficiencia es de particular importancia en vista de la televisión de alta definición (HDTV), que en MPEG-2 requiere una tasa de bits de al menos 15 a 18 Mb/s.

2.4.3.4 H264/AVC El H.264 / AVC o MPEG-4 parte 10 Advanced Video Coding (AVC) es un estándar de compresión de vídeo desarrollado por la ITU-T Video Coding Experts Group (UIT-T VCEG) junto con la ISO / IEC Moving Picture Experts Group (MPEG). De hecho, ambas normas son técnicamente idénticos (ISO / IEC, 2003).

El objetivo principal de H.264 / AVC es ofrecer un estándar de buena calidad capaz de reducir considerablemente la tasa de bits de salida de las secuencias codificadas, en comparación con las normas anteriores, mientras que exhiben una definición sustancialmente creciente de calidad y la imagen. H.264 / AVC promete un avance significativo en comparación con los estándares comerciales actualmente la mayoría en uso (MPEG-2 y MPEG-4). Por esta razón H.264 / AVC contiene una gran cantidad de técnicas de compresión y las innovaciones en comparación con las normas anteriores; que permite secuencias de vídeo más comprimido que se obtengan y proporciona una mayor flexibilidad para la aplicación del codificador.

2.4.4 MULTIPLEXACIÓN En el dominio digital, las salidas de los equipos de generación de video y audio consisten en flujos de bits de señales no comprimidas, en secuencias continuas que transportan la información de los cuadros de

194

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 video o de los segmentos de audio. Diversas normas estandarizan estas secuencias: ITU-R BT.601 para video de definición estándar (SD), ITU-R BT.709 para video de alta definición (HD) y AES/EBU para audio. Las interfaces utilizadas para el transporte de estas señales de un equipo a otro se conoce como SD-SDI (para video SD), HD-SDI (para video HD) y AES3 para audio.

Fig. 2.6 Diagrama funcional simplificado de una estación de TDT Planta transmisora Salida antena

Estudios

1

Paquetización Codificación y multiplexado (compresión) de programa

Otros

2

3

Remultiplexor

Contenidos de audio y video (programa)

Multiplexor de programas

TS MPEG-2 BTS

Modulador y transmisor

Fuente: Transmisión de TDT en la norma ISDB-Tb, Pisciotta, L y L. En la figura se comprende que el flujo de transporte es MPEG-2 y la compresión es MPEG-4 tal como se describe líneas abajo.

Las tasas binarias en el punto (1) Fig.2.6 llegan a 270 Mbps para SD y aproximadamente 1.5 Gbps para HD, demasiado elevado elevados para que puedan ser transmitidas de manera directa por un canal de 6 MHz. por lo tanto, antes de llegar al transmisor, estas señales deben ser comprimidas o codificadas (punto 2), reduciendo de manera muy significativa las tasas binarias sin introducir pérdidas importantes de calidad. Con esquemas de compresión MPEG-4 AVC, se consiguen unos 3 Mbps pasa SD y 13 Mbps para HD (con una definición 1920x1080 pixeles y barrido entrelazado). En cuanto al audio, las tasas pueden llegar a los 1.5 Mbps con sonido estéreo, reduciéndose a 300 Kbps después de la compresión. Estos valores resultan muy adecuados para ser transmitidos por el sistema ISDB-Tb cuya máxima capacidad es de unos 23 Mbps. Por lo tanto, de acuerdo al concepto de multiprogramación, se podrán transmitir varios programas SD o combinaciones HD/SD, siempre

195

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 que las suma de las tasas binarias no superen la capacidad máxima del sistema.

2.4.5

LAS CAPAS JERARQUICAS DE ISDB-Tb

El sistema ISDB-Tb permite organizar la información a transmitir en tres capas jerárquicas diferentes A, B y C. se trata una función muy importante y es una característica distintiva de este sistema.

Fig. 2.7 Organización de los segmentos en tres capas jerárquicas

Fuente: Transmisión de TDT en la norma ISDB-Tb, Pisciotta Cada capa jerárquica se conforma con uno o más segmentos, tantos como lo requiera la anchura de banda del servicio que se desea ofrecer. El número de segmentos y el conjunto de parámetros de codificación para cada capa jerárquica pueden ser configurados libremente por el operador.

2.4.6 BANDAS DE GUARDA PARA CANALES ISDB-Tb En el canal de 6 MHz. no es posible usar toda la anchura de banda, deben dejarse espacios libres de señal en los extremos inferior y superior del canal. Estos espacios se conocen como “bandas de guarda” y son una medida de seguridad necesaria para reducir el riesgo de interferencia sobre los canales adyacentes.

196

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016

Fig. 2.8 Bandas de guarda superior e inferior de una canal

FRECUENCIA

Fuente: Transmisión TDT en la norma ISDB-Tb, Pisciotta La banda de guarda en ISDB-Tb reserva un segmento de los 14, esto significa que debe repartirse un espacio de 428,57 KHz entre las bandas G1 y G2.

2.4.7 PARÁMETROS OFDM DEL SISTEMA ISDB-Tb: MODO 1 Existe un juego de parámetros que define al Modo 1 que también se conoce como Modo 2K, por ser 2n=2048=2K, donde n= 11 que viene de la IFFT (Transformada de Fourier Rápida Inversa) para 1405 portadoras.

Tabla 2.3 Intervalos de guarda y distancias de reflexión

Fuente: Transmisión de TDT en la norma ISDB-Tb, Pisciotta, L y L.

197

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 Los valores de la tabla deben interpretarse como límites máximos de las distancias recorridas por las señales reflejadas antes de llegar a la antena receptora, evitando la ISI (interferencia intersímbolo).

Para satisfacer exigencias de distancias mayores del estándar ISDB-Tb se definen 2 modos adicionales: el Modo 2 ó 4K y el Modo 3 u 8K.

Tabla: 2.4 intervalos de guarda y distancias máximas de reflexión para Modos 2 y 3

Fuente: Transmisión de TDT en la norma ISDB-Tb, Pisciotta El Modo 3 tiene la mayor duración de símbolo y los intervalos de guarda más extensos. Estas características permiten la operación de redes SFN. El Modo 1 con su mayor separación entre portadoras, es mucho más robusto frente a las interferencias por efecto Doppler y por ello resulta más adecuado para el servicio móvil.

El Modo 2 combina las características de los Modos 1 y 2, por lo cual sería aconsejable para una red SFN que brinda servicio móvil.

2.4.8 CANALIZACIÓN ANALÓGICA Hoy en día tenemos una canalización con bandas de guarda igual a 6 MHz como se observa en la siguiente figura.

198

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016

Fig. 2.9 Asignación de canales de tv analógicos

frecuencia 6 MHz

6 MHz

Fuente: Transmisión de TDT en la Norma ISDB-Tb (Pisciotta, Liendo) Las asignaciones actuales en canales analógicos se observan en la figura 2.9, la TV Digital Terrestre, con la norma ISDB-Tb, permite optimizar la utilización del espectro electromagnético. En la transmisión de señales digitales ya no es necesaria la utilización de un canal de guarda con un ancho de banda similar al de los canales adyacentes (6 MHz). Con la TV Digital Terrestre se optimiza el uso del espectro electromagnético y se democratiza su acceso, permitiendo la incorporación de nuevas estaciones televisivas (Erick B. Untiveros).

2.4.9 CANALIZACIÓN DE FRECUENCIAS EN TRANSICIÓN ANALÓGICA A DIGITAL Las emisiones digitales se irán incorporando gradualmente y durante la transición convivirán las emisiones analógicas y digitales como se muestra en la siguiente figura.

199

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 Fig. 2.10 Asignaciones mixtas de canales de tv analógicos y digitales

6 MHz Fuente: Transmisión de TDT en la Norma ISDB-Tb (Pisciotta, Liendo y Lauro) De acuerdo a la figura 2.10, se puede emitir en los canales UHF en canales adyacentes sin interferir, que supera las características tecnológicas de la televisión digital.

2.4.10 MULTICANAL EN LA EMISIÓN (MULTIPROGRAMACIÓN) En el mismo ancho de banda (6 MHz) utilizado por la TV tradicional analógica, se pueden transmitir varias combinaciones de hasta cuatro señales, utilizando combinaciones entre calidad estándar (SDTV) y alta definición (HDTV). Esta posibilidad de transporte de varias programaciones por el mismo ancho de banda beneficia directamente a las audiencias que, al poder acceder a una mayor cantidad de contenidos digitales, están en condiciones de adoptar un papel más activo y decidir a qué tipo de contenidos exponerse. En lo referido a la multiprogramación

(multicasting),

ésta

deberá

considerar

las

condiciones de dedicación de cada una de las señales que son emitidas por un mismo ancho de banda.

200

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 Fig. 2.11 Diagrama en bloques transmisor modelo TRUD 1200 CORTESIA LIECOM

CTRL

CTRL

CTRL

CTRL

CTRL

CONTROL GRAL Y MEDICIONES

TELECONTROL

Fuente: Transmisión TDT en la norma ISDB-Tb, Pisciotta, L y L. En la figura se advierte una particularidad de 6 amplificadores de 250W, teniendo una salida total de 1200W, nominalmente la salida debe ser 1500W, se entiende que la atenuación de potencia es debido a varios dispositivos como sumador, filtros, acoplador direccional entre otros.

También se advierte un modelo de transmisión con el ingreso de otro canal con su propio filtro de máscara, haciendo constancia el uso de compartición de infraestructura.

2.4.11 COMBINADORES Los combinadores son sistemas de filtros que permiten acoplar múltiples transmisores a una antena de banda ancha sin que los transmisores se interfieran y sin que se degraden las señales transmitidas.

201

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016

Fig. 2.12 Cadena combinadora de televisión digital (TDT)

Fuente: http://www.rymsarf.com/index-es.php Para la compartición de infraestructura, el combinador es bastante importante en la inserción de varios transmisores, compartiendo la línea de transmisión y sistema radiante.

2.4.12 FILTRO DE MASCARA En todos los transmisores de Tv, analógicos y digitales, la señal de salida debe ser filtrada para evitar interferencias sobre los canales adyacentes. Este filtro debe soportar toda la potencia de salida del transmisor. El filtro para canales de 6 MHz de ancho debe tener una banda pasante plana en ±2.78 MHz y ofrecer la mayor atenuación posible en ±3.5 MHz, con el menor retardo de grupo posible.

El filtro llamado FILTRO DE MASCARA es el que permite cumplir con el gálibo o máscara de transmisión exigida por la norma ISDB-Tb.

202

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016

Atenuación en dB (respecto a la potencia media)

Fig. 2.13 Filtro de máscara definido por el estándar ISDB-Tb

MHz / Div Fuente: Transmisión TDT en la norma ISDB-Tb, Pisciotta Como puede verse, los requisitos de selectividad son bastante elevados y su objetivo es permitir la operación de emisoras analógicas en canales adyacentes, libres de interferencias de la señal digital OFDM.

2.4.13 POTENCIA DE TRANSMISIÓN Una de las características de los transmisores de TV Digital comparado con el transmisor analógico en cuanto a potencia y cobertura es la robustez, un transmisor analógico dimensionado para una cobertura con una potencia X, en el transmisor digital se dimensionará con una potencia menor, normalmente disminuye hasta un 70% de la potencia del transmisor analógico y cubrirá la misma cobertura, aproximadamente una potencia X/4.

2.5 MIGRACIÓN DEL SISTEMA ANALÓGICO A TDT Se propone el cambio del sistema analógico al sistema de TDT con los protocolos que deberán seguir en la migración: los parámetros

203

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 técnicos, tecnológicos y humanos, considerando nuevas normas, nuevas áreas de servicio y equipos informáticos como televisivos, dimensionamiento, equipos a cambiar y el procedimiento a seguir.

2.5.1 CONSIDERACIONES NORMATIVAS 2.5.1.1 REGLAMENTACIÓN En nuestro país está vigente la ley Nro. 164 (LEY GENERAL DE TELECOMUNICACIONES, TECNOLOGÍAS DE INFORMACIÓN Y COMUNICACIÓN) vigente desde el 8 de agosto de 2011, en la cual se advierte que estamos a la espera de un plan de implementación en la asignación

de

(DISTRIBUCIÓN

frecuencias DE

para

la

FRECUENCIAS

TDT

en

PARA

el

artículo

10

RADIODIFUSIÓN)

numeral III (La distribución de bandas de frecuencias para el servicio de radiodifusión televisiva digital será establecida en el respectivo plan de implementación aprobado mediante decreto supremo).

2.5.1.2 ACCESO Y USO COMPARTIDO El artículo 21 numeral I de la ley Nro. 164 (Es obligación de los operadores, otorgar el acceso y uso compartido de infraestructura en sus redes de telecomunicaciones, incluyendo la co-ubicación a otro operador o proveedor que solicite, de acuerdo a reglamentación correspondiente).

Con este enunciado, se respalda la propuesta en esta monografía en la compartición

de infraestructura como lo es una torre, para el

sistema radiante, ambiente.

2.5.1.3 COMPARTICIÓN DE ESPECTRO La compartición de espectro consiste en dividir los 13 segmentos otorgados del sistema ISDB-Tb. Se propone este método de transmisión debido a que el costo de inversión a realizar para la migración a TDT es poco accesible para los operadores medianas y pequeñas.

204

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 El viceministerio de telecomunicaciones, la ATT (Autoridad de Regulación y Fiscalización de Telecomunicaciones y Transportes) elaborarán la reglamentación del uso del espectro radioeléctrico para la TDT sea compartida o no lo sea.

Al compartir espectro, los operadores de radiodifusión televisiva dividen los gastos a realizar en los siguientes dispositivos: multiplexor, transmisor, antenas, líneas de transmisión, torres para las antenas, etc.

2.6 PROPUESTA DE IMPLEMENTACIÓN DE TDT EN NUESTRO MEDIO El estándar ISDB-Tb da la opción de tener procesos similares en contenidos SD y HD como son la creación de TS y envío de datos, posibilitando la migración en estas 2 tecnologías.

Además la tecnología permite la utilización de canales adyacentes como se observa en la figura siguiente.

Fig. 14 Modelos de programación en H.264 (MPEG4) Canal 30

HDTV

one seg

HDTV

one SDTV seg

Canal 31 SDTV Canal 32

SDTV

HDTV

SDTV

One seg

SDTV

SDTV

SDTV

SDTV

SDTV

Fuente: Características técnicas de ISDB-T (Cesar Gallegos) DiBEG

Como para algunos operadores medianas y pequeñas económicamente, debido al costo elevado de inversión de equipos de baja y alta frecuencia para migración a TDT, esta tecnología presenta la disposición de compartir espectro de 6 MHz (multiprogramación), en este ejemplo se

205

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 puede compartir espectro entre 2, 4 o 6 operadores locales. Al compartir espectro los operadores reducen los gastos a realizar en los siguientes dispositivos: multiplexor, transmisor, antenas, líneas de transmisión, torres para antenas, etc.

En el caso de un operador con licencia de un ancho de banda de 6 MHz (canal 30), tendría que emitir programación distinta en los 2 programas HD y que invertirá otro presupuesto adicional para cubrir el espectro, por lo que otro operador pueda usar dicho espectro, siendo necesariamente reglamentado por las autoridades pertinentes.

Figura 2.15 Diferencias entre transmisión analógica y digital Transmisión analógica

Master

video audio

STL analógico

Transmisor analógico

Tecnologías clave

Digitalización

Codificación

Digitalización

Codificación

Video

Master Audio

OFDM transmission

Codificación/Multiplexación MPEG

Datos

Multiplexación

Transmisión digital

STL Digital

Transmisor digital

Codificación

Fuente: Esquema de servicio/recepción/facilidades para las televisoras (seminario #7 Argentina)

206

Diplomado en Televisiรณn Digital Segunda Versiรณn, IEA - UMSA 2016 2.6.1 EQUIPOS A UTILIZAR EN LA IMPLEMENTACIร N

Fig. 2.16 Estaciรณn Transmisora digital ISDB-Tb

Fuente: Equipamiento para estaciรณn de Tv digital ISDB-Tb (Roberto Maury, Carlos Blazquiz Como se muestra en la figura, los equipos a utilizar en TDT son: conversores de video compuesto y encoders, multiplexor y remultiplexor, modulador y transmisor.

2.6.1 CONVERSORES DE VIDEO COMPUESTO Y ENCODERS

207

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016

Fig. 2.17 Encoder marca NOVUS H.264/MPEG4

Fuente: http://www.broadcastencoders.com/novus_encoder/ Como puede apreciarse en la figura de la marca NOVUS, el equipo es un codificador compresor MPEG4 y con interfaces analógicos, digitales.

Algunas de sus características se observan en las siguientes líneas:        

entradas de video compuesto y 3G/HD/SD-SDI; entrada de video auto detectable entradas de audio analógicos embebidos 2 puertos IP streaming y 2 salidas ASI streaming Unicast y Multicast UDP/RTP streaming HTTP directo, HTTP Live Streaming (HLS) RTMP streaming (compatible con Adobe Flash players) soporta Closed Captions SD y HD puertos separados IP para streaming y control

2.6.2 MULTIPLEXOR, REMULTIPLEXOR El multiplexor combina las entradas y su salida contiene información serializada de los programas que se transmitirán junto con otras funciones adicionales.

El Remultiplexor realiza un procesamiento de paquetes TS que es específico de ISDB-Tb. El remultiplexor entrega a su salida un flujo especial que se conoce como Broadcast Transport Stream (BTS), cuya principal característica es que tiene una tasa de datos constante de 32.5Mbps independiente de las tasas de señales que transporta.

208

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 El objetivo fundamental de BTS es posibilitar la utilización de un vínculo único entre estudios y planta para transportar múltiples programas en un STL de microondas o fibra óptica.

2.6.3 STL DIGITAL Normalmente una estación televisora debe llevar información desde su estación base (estudios) hasta la estación transmisora por medios de transporte como lo es un STL (Studio Transmitter Links), fibra óptica

2.6.4 TRANSMISOR DIGITAL A partir de la digitalización, las estaciones de tv muestran una mayor complejidad, dando lugar a un proceso de nueva terminología, innumerables cantidad de acrónimos e interfaces de reciente desarrollo que posibilitan la interconexión de equipos.

El modulador ISDB-Tb, el amplificador de potencia RF, el filtro de mascara

(crítica,

subcrítica

o

no

crítica),

los

combinadores

y

conmutadores de radiofrecuencia y la antena son los bloques que por lo general se encuentran en la planta transmisora.

Las etapas de modulación del sistema ISDB-Tb incluyen varios bloques, cuyas descripciones detalladas resultan relativamente extensas, además algunos de estos bloques reciben cierta información auxiliar y de control para el correcto funcionamiento del modulador.

2.6.5 DIAGRAMA GENERAL DE INSTALACIÓN

En la figura siguiente se tiene una propuesta de compartir espectro con multiprogramación, que puede ser implementado hasta con 4 operadores.

209

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 Fig 2.18 Diagrama funcional planta transmisora para compartir espectro (multiprogramación)

Estación de Tv SD 3 Estación de Tv SD 4

Tx STL/ FO

Rx STL/ FO

Filtro de mascara

Rx STL/ FO

Tx digital

Rx STL/ FO

Tx STL/ FO

REMUX

MUX

MUX

Estación de Tv SD 2

Planta

Estudio

ENCODER SD

ENCODER ONE SEG

ENCODER HD

Estación de Tv HD 1

Rx STL/ FO

ENCODER SD

ENCODER SD

Tx STL/ FO Tx STL/ FO

Fuente: Elaboración propia En la figura tenemos los posibles equipos a utilizar en caso de que los operadores de televisión accedan a esta propuesta y las autoridades competentes regulen la implementación.

2.6.6 INSTALACIÓN Y TIEMPOS DE EJECUCIÓN Para la migración a la TDT en nuestro medio aún estamos a la espera de una normativa clara y mientras tanto los operadores medianas y pequeñas estarán a la espera de la reglamentación.

El proceso de ejecución abarcará un proceso de coordinación entre operadores, autoridades competentes para una apropiada migración a TDT, el tiempo de coordinación, inversión, importación de equipos, instalación, puesta en marcha aproximadamente durará máximo unos 3 años.

210

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 3

METODOLOGÍA La metodología utilizada para la elaboración de esta monografía es deductiva y experimental.

3.1 METODOLOGÍA DEDUCTIVA Después de haber efectuado un análisis previo de conceptos en los textos de televisión digital terrestre, se deduce que se puede implementar multiprogramación en un solo transmisor de tv digital. Así mismo compartir infraestructura de torre y sistema radiante.

3.2 METODOLOGÍA EXPERIMENTAL La televisión digital es una industria nueva a nivel mundial por lo que muchos operadores de radiodifusión en los cuales la normativa no está clara, se pretende implementar métodos de proyecto conjunto para migrar a la televisión digital terrestre.

4

DISCUSIÓN Y RESULTADOS Durante la transición de la televisión analógica a los servicios de la TDT, los operadores de servicio transmitirán simultáneamente la programación en tecnología analógica y en tecnología digital usando 2 canales RF de 6 MHz. para esta tarea la regulación de la canalización por las autoridades en nuestro país deberán ser claras.

La tecnología nos ofrece varios formatos de video y audio para la migración, hace falta voluntad política en la reglamentación para impulsar una agresiva campaña de promoción del tema de TDT. Con la presentación de esta monografía fueron propuestas directrices para la implementación de la TDT, basado en los requerimientos técnicos del estándar ISDB-Tb, la consideración de las mencionadas directrices podría garantizar el éxito en la implementación del sistema de TDT en operadores de televisión medianas y pequeñas.

En las secciones presentadas líneas arriba, se evidencia que el hardware ofertados por los fabricantes de radiodifusión como

211

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 combinadores, multiplexores, se manifiesta que la propuesta de la implementación de un proyecto conjunto es posible técnicamente.

Para

estos

posibles

escenarios

compartición

de

espectro

e

infraestructura se planea depender de un tercero que sea el dueño de la estación transmisora y alquile los canales SD a los diferentes operadores medianas y pequeñas.

5

CONCLUSIONES La normativa de TDT en nuestro país está presentando demoras en desarrollarse, sin embargo el proceso de migración debe trabajarse lo más pronto posible tomando las normas brasileñas, de modo que las consideraciones normativas, aspectos técnicos entre otros deberán formarse grupos de trabajo por las autoridades competentes, universidades, operadores de radiodifusión etc.

La migración de la televisión digital afecta directamente a la economía tanto de los radiodifusores como para los usuarios que tendrán que invertir en equipos de transmisión y recepción respectivamente, sin embargo también se tienen ventajas en la recepción de la calidad de imagen y audio para los usuarios.

Las características del sistema ISDB-Tb a las técnicas de transmisión de audio video y datos, hacen posible que se mantenga de forma transparente la emisión de señales en formato HD o SD. Para la migración a la TDT necesariamente los operadores deben reemplazar todos los equipos en la generación y producción de programas, caso contrario no se observará la diferencia sobre la televisión digital en su integridad.

En el momento que el usuario recepcione las señales digitales y aprecie la diferencia entre la TV digital y la analógica, notará muchos cambios entre ellos el más evidente es la nitidez y la resolución (más notorio en HD), siempre y cuando cuente con los equipos receptores adecuados como un Televisor HD o un Set-Top-Box.

212

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 En las transmisiones analógicas y digitales deberían realizarse campañas del cambio de tecnología a los usuarios, de manera que se informe claramente: en qué consiste, cuáles son los beneficios, de qué manera obtener recepción digital, cuáles serían los costos que el usuario tendría que prevenir, etc.

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Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. Transmisión de Televisión Digital Terrestre en la norma ISDB-Tb Autor: Pisciotta, Liendo, Lauro 2. Directrices para LA TRANSICIÓN DE LA RADIODIFUSIÓN ANALÓGICA A LA DIGITAL INFRAESTRUCTURA https://www.itu.int/en/ITU-D/SpectrumBroadcasting/Documents/Guidelines%202014_BAT_S.pdf Fecha de acceso: 9-04-16 Informe (enero 2014) 3. Informe UIT-R BT.2140-1 (5-2009) Transición de la radiodifusión terrenal analógica a digital http://www.itu.int/dms_pub/itu-r/opb/rep/R-REP-BT.2140-1-2009-PDF-S.pdf Fecha de acceso: 9-04-16 4. ESTUDIO DE FATIBILIDAD DEL PROCESO DE MIGRACION DE TELEVISION ANALOGICA TERRESTRE A TELEVISION DIGITAL TERRESTRE DEL CANAL DE TELEVISION AUSTRAL TV DE LA CIUDAD DE AZOGUEZ 2013 https://www.google.com.bo/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&ca d=rja&uact=8&ved=0ahUKEwj5mMe2rITMAhVsx4MKHaSuACoQFggbMAA&url=h ttp%3A%2F%2Fdspace.ups.edu.ec%2Fbitstream%2F123456789%2F4526%2F1%2 FUPSCT002632.pdf&usg=AFQjCNEu_tHhb_iD4QAcFN7ge7f7PDbvgw&sig2=AY51KXci8 MVeOw3WYBa0WQ Fecha de acceso: 10-04-16 5. Sistemas ISDB_Tb.pdf http://www2.elo.utfsm.cl/~elo341/SistemaISDB_Tb.pdf Fecha de acceso: 14-04-16 6. Directrices para la elaboración de un Plan para la Migración a TDT (artículo)

Fecha de acceso: 3-05-16 7. CATALOGO BRADCAST ED.16 http://asp-es.secure-zone.net/v2/5830/9203/33370/RYMSA-2016.pdf Fecha de acceso: 6-06-16

214

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 8. ESPECIFICACIONES ENCODDERS MARCA NOVUS http://www.broadcastencoders.com/novus_encoder/ Fecha de acceso: 19-08-16 9. Equipamiento para estación Tv digital ISDB-Tb http://www.comunicacioneselectronicas.com/aadt2012/Maury.pdf Fecha de acceso: 19-08-16 10. METODOLOGÍA PARA LA MIGRACIÓN A TELEVISIÓN DIGITAL EN EL CANAL UTV (proyecto de grado) http://repositorio.utn.edu.ec/bitstream/123456789/1992/1/Metodolog%C3%AD a%20para%20la%20migraci%C3%B3n%20a%20televisi%C3%B3n%20digital%20en %20el%20canal%20UTV.pdf Fecha de acceso: 17-04-16 11. Seminario #7 Esquema de servicio/recepción/facilidades para las televisoras http://www.encuentrosregionales.com/anteriores/14conferencias/encreg2010_ _seminario_tvdigital-canal7_nunzio_parte2.pdf Fecha de acceso: 19-08-16

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Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016

Proyecto de Un Multiplexor Nacional de Servicios de Televisión Digital Terrestre Complementado con el Satélite TKSAT-1 Pedro Bernardo Camargo Mamani

RESUMEN El multiplexor nacional de servicios de televisión digital permitirá el mayor desarrollo en la implementación de la tecnología digital para la televisión en Bolivia. Este multiplexor de televisión digital logrará la convergencia de programas de diferentes canales de televisión para que su contenido llegue a todo el territorio boliviano por medio de una infraestructura de televisión digital terrestre y satelital DTH (Direct to Home) del TKSAT-1 (Tupac Katari Satellite 1).

Este multiplexor contribuirá la inclusión de canales de televisión a la tecnología digital, quienes entregarían su contenido en formato analógico y/o digital al multiplexor. De esta forma los canales de televisión evitarían la contratación del espectro electromagnético terrestre y satelital, además de no realizar implementación de su propia infraestructura de televisión digital terrestre.

Palabras-clave: Multiplexor. Televisión Digital. TKSAT-1.

216

Diplomado en Televisiรณn Digital Segunda Versiรณn, IEA - UMSA 2016 1. INTRODUCCION La televisiรณn digital en Bolivia ha tenido importantes pasos para su implementaciรณn; primero con la elecciรณn del estรกndar de transmisiรณn, y posteriormente con la transmisiรณn de programas de televisiรณn digital por parte de la empresa Bolivia TV, sin embargo es necesario que el proceso de implementaciรณn de la televisiรณn digital siga en desarrollo.

Un paso muy importante para la implementaciรณn de la tecnologรญa digital en televisiรณn, es el proyecto de implementar un operador multiplexor nacional de servicios que permita difundir programas regionales a toda Bolivia. Un multiplexor nacional de servicios de Televisiรณn Digital permitirรก la convergencia de diversos tipos de programas, para que estos puedan ser difundidos por medio de una red de televisiรณn digital terrestre (TDT) a las ciudades capitales de Bolivia, complementado por un sistema de televisiรณn digital satelital (DTH Direct to Home) para llegar a todo el territorio boliviano.

Los canales de televisiรณn abierta que presten servicios regionales en Bolivia tendrรกn la posibilidad de difundir sus programas de manera nacional en formato digital mediante el uso del multiplexor.

1.1. DESCRIPCIร N DEL PROBLEMA La transiciรณn de televisiรณn analรณgica a digital en Bolivia implicarรก un gran tiempo y costo en el despliegue e implementaciรณn de una infraestructura digital para las empresas de televisiรณn local en cada departamento de Bolivia.

La falta de infraestructura para la transmisiรณn de programas de televisiรณn digital terrestre y satelital, es una gran barrera para empresas locales de televisiรณn abierta que quieren hacer uso de la tecnologรญa digital para la difusiรณn de sus contenidos.

217

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 1.2. JUSTIFICACIÓN (RELEVANCIA Y PERTINENCIA) La difusión de programas de televisión por medio de un sistema multiplexor nacional permitirá el acceso universal al servicio de televisión a toda la población del Estado Plurinacional de Bolivia.

Empresas de televisión abierta de Bolivia, que deseen que su programación y contenidos tengan cobertura nacional, y que no dispongan de una infraestructura, podrán difundir sus programas entregando su contenido en formato analógico o digital al sistema multiplexor. Así también estas empresas no realizarían la tramitación de uso de frecuencias en las capitales de Bolivia para una difusión nacional de su contenido.

1.3. OBJETIVO GENERAL Diseñar un sistema multiplexor nacional que permita desarrollar y desplegar el servicio de televisión digital a todo el territorio boliviano, alcanzar las zonas rurales con el TKSAT-1, con su aplicación DTH, e implementar la TDT en las zonas urbanas.

1.4. Objetivos específicos a. Realizar un plan de frecuencias para la administración del espectro electromagnético para la Televisión Digital Terrestre; b. diseñar el planeamiento de recursos satelitales para usar eficientemente la capacidad espectral del TKSAT-1 y del espectro para televisión digital terrestre; c. plantear una red de contribución para la recepción de programas en el operador multiplexor; d. realizar el diseño de la red de transmisión de televisión digital por medio de una Red de Frecuencia Única (SFN).

218

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 2. REVISIÓN DE LA LITERATURA 2.1. TRANSPORTE DE AUDIO Y VIDEO DIGITAL, ADAPTADO: (Gutiérrez, 2001) En el conjunto de estándares de TV digital se especifican los fundamentos de los sistemas para diferentes medios de transmisión: satélite, cable, difusión terrestre, etc. Cada estándar define los esquemas de codificación de canal y de modulación para el medio de transmisión de que se trate, pero en todos los casos la codificación de fuente es una adaptación del estándar “MPEG-2 Transport Stream” (TS) o “Flujo de transporte MPEG-2”.

2.1.1 TRAMAS DE TRANSPORTE (TRANSPORT STREAMS) (Gutiérrez, 2001) Los TS (en inglés: Transport Streams) son el protocolo de transporte para audio, video y datos, definido para sistemas que trabajan con MPEG-2 ISO/IEC 13818-1, este protocolo genera un flujo de datos que está compuesto por “paquetes de transporte” o “transport packets” que tienen siempre una longitud fija de 188bytes, los cuales son adaptados para la transmisión o almacenamiento de uno o más programas de televisión a la que se les agrega datos adicionales. Cada “paquete de transporte” incluye una “Cabecera” o “Header” (4 bytes) seguida a veces de un “Campo de Adaptación” o “Adaptation Field” (usado eventualmente para rellenar el exceso de espacio disponible) y en cualquier caso, de una “Carga Útil” o “Payload”.

Los paquetes de transporte se forman a partir de los “PES-Packets” (en inglés: Packet elementary stream - packets) correspondientes a cada “Flujo Elemental” de señal (vídeo, audio, datos, etc.), según se muestra en la Fig. 2-1.

219

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 Figura 2-1. División de un PES en una serie de transport packets de 188bytes

Fuente: Adaptado de (Gutiérrez, 2001)

El proceso de formación de los paquetes de transporte está sujeto al cumplimiento de las dos condiciones fundamentales siguientes: a). El primer byte de cada PES-Packet debe ser el primer byte del “payload” de un transport packet. b). Un transport packet solamente puede contener datos tomados de un PES-Packet.

Es improbable que un PES-packet rellene las “cargas útiles” de un número entero de paquetes de transporte de forma exacta. Como se muestra en la Fig. 2-1, con frecuencia se dará el caso de que, para no contravenir las dos condiciones anteriores, el espacio sobrante del último paquete de transporte correspondiente a un PES-packet, se rellene deliberadamente mediante un “campo de adaptación” de longitud apropiada.

Además de la función de relleno, el Campo de Adaptación se utiliza también para la transmisión del “Reloj de Referencia del Programa” o “Program Clock Reference” (PCR). Estas marcas de tiempo, que permiten sincronizar el reloj del decodificador con el “Program Clock” del Programa al que pertenecen los paquetes de transporte, deben aparecer en el “Transport Stream” al menos una vez cada 0,1 segundos.

220

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 2.1.2 FORMACIÓN DE LA TRAMA DE TRANSPORTE (Gutiérrez, 2001) Los paquetes de transporte resultantes del proceso anterior, aplicado a cada uno de los flujos elementales de señal (vídeo, audio, datos, etc.) pertenecientes a su vez a varios programas audiovisuales, se disponen secuencialmente para configurar el “Flujo de Transporte MPEG-2" o “MPEG-2 Transport Stream” (TS).

No existen condiciones en cuanto al orden en que los paquetes de transporte deben aparecer en el múltiplex tipo TS; tan sólo debe respetarse el orden cronológico de los paquetes de transporte pertenecientes a un mismo flujo elemental.

Es importante destacar que en el TS, además de los paquetes de transporte asociados a los flujos elementales de señal, es necesario incorporar paquetes de transporte que contienen información sobre el servicio, así como paquetes de transporte “nulos” que se emplean para absorber eventuales reservas de capacidad del múltiplex.

La Fig. 2-2 ilustra de forma simplificada el proceso de conformación del múltiplex “MPEG-2 Transport Stream”.

Figura 2-2. Conformación del múltiplex “Transport Stream” a partir de un número prácticamente ilimitado de flujos elementales de señal.

Fuente: Adaptado de (Gutiérrez, 2001)

221

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 2.1.3 INFORMACIÓN ESPECÍFICA DE LOS PROGRAMAS (en inglés: Program specific information PSI) (Gutiérrez, 2001) El Múltiplex MPEG-2 Transport Stream puede contener varios programas audiovisuales, cada uno de los cuales está compuesto por uno o varios flujos elementales PES distribuidos en paquetes de transporte. Estos paquetes a su vez están marcados con un PID que identifica a qué flujo elemental pertenecen.

Sin embargo, para que el decodificador pueda recuperar completamente un programa a través de los valores de los PID de los paquetes correspondientes, es necesario incluir información adicional dentro del flujo de transporte que relacione estos PID con los programas a que pertenecen.

Tal información se denomina “Información Específica de los Programas” o “Program Specific Information” (PSI).

Esta “Información Específica de los Programas (PSI)”, definida por MPEG2 para la Capa de Sistema (ISO/IEC 13818-1), comprende la inclusión dentro del flujo de transporte, de 3 tipos de tablas: a. Program Association Table (PAT) Esta tabla, de inclusión obligatoria, es transportada por los paquetes con PID=0x0000 y contiene una lista completa de todos los programas disponibles en el Transport Stream.

Cada programa aparece junto con el valor del PID de los paquetes que a su vez contienen la tabla con los datos que identifican a dicho programa (Program Map Table, PMT). La PAT debe transmitirse sin cifrar aunque todos los demás programas lo estén; b. Conditional Access Table (CAT) Esta tabla debe estar presente si al menos un programa del múltiplex es de acceso condicional. Se transporta por los paquetes con PID=0x0001, y proporciona detalles de los sistemas de cifrado empleados, así como los valores de los PID de los paquetes de transporte que contienen la información del control de acceso condicional;

222

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 c. Program Map Table (PMT) Cada programa audiovisual incluido en un Transport Stream tiene una tabla PMT asociada con él. Dicha tabla proporciona detalles acerca del programa y de los flujos elementales que comprende. Según MPEG-2, las tablas PMT pueden ser transportadas por paquetes con valores de PID arbitrarios, exceptuando los valores 0x0000, reservado para PAT, y 0x0001 reservado para CAT; Norma de Televisión Digital Terrestre ISDB-Tb 2.2. NORMA DE TELEVISIÓN DIGITAL TERRESTRE ISDB-TB En el año 2006 Brasil tomó la iniciativa de adoptar ISDB-T como estándar de transmisión de TV digital, pero introdujo algunas modificaciones entre las que se destaca la adopción de MPEG-4 para la compresión de datos.

Estos desarrollos llevados adelante en estrecha colaboración con Japón, dieron origen al estándar internacional cuya denominación es ISDB-Tb. (Pisciotta N. , 2011) Basado en este estándar, la República Federativa de Brasil implemento el Sistema Brasileño de Televisión Digital Terrestre (SBDTV-T), influyendo de manera decisiva en casi todos los países de la región (Pisciotta N. , 2011) En Bolivia la norma de televisión digital terrestre ISDB-T de acuerdo al Decreto Supremo Nº 819 del 16 de marzo de 2011, en su artículo único decreta adoptar el estándar ISDB-T (en inglés: Integrated Services Digital Broadcasting Terrestrial). (DecretoSupremoN°819, 2011) 2.2.1 ESPECIFICACIONES DEL ESTÁNDAR ISDB-TB (Sotelo, Duran, & Joskowicz, 2011) El sistema otorga capacidad de transmisión de video y audio en alta calidad, así como de datos, a receptores fijos (como en la televisión clásica) y también a dispositivos móviles.

223

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 Utiliza modulación OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) lo que le otorga robustez, pero en este caso el canal se divide en trece segmentos llamándose Band Segmented Transmission-OFDM (BSTOFDM). Cada uno de estos segmentos es una catorceava parte del ancho de banda del canal, es decir 6/14 MHz, unos 430 kHz. El “catorceavo segmento” o catorceava parte de los 6 MHz no adjudicada a ningún segmento, no se utiliza, dejando una pequeña banda de guarda en cada extremo del canal radioeléctrico. Esta banda de guarda a su vez, no tiene que estar simétricamente distribuida por mitades a los extremos del paquete de radiofrecuencia sino que se programa dinámicamente de acuerdo generalmente a las posibilidades de menor interferencia de los canales adyacentes.

Posee interleaving (entrelazado) en el dominio del tiempo y de la frecuencia, y código de corrección de errores.

Los parámetros de transmisión (esquema de modulación, razón de corrección de errores, longitud de time interleaving (entrelazado de tiempo)) pueden ser configurados de manera independiente para cada uno de los segmentos. Se admite transmisión jerárquica hasta en tres capas (Layers A, B y C). La transmisión jerárquica habilita a que se establezcan distintos parámetros de modulación dentro del ancho de banda de transmisión. En particular, puede realizarse transmisión a dispositivos móviles a través del mismo transmisor, con una transmisión dentro de la banda y simultánea a otros programas con mayor definición (y por tanto mayor tasa de bits) destinados a dispositivos fijos. En este caso, se utiliza el segmento central con ciertos parámetros que le otorgan mayor robustez para poder ser recibidos por dispositivos del tipo handheld. Los receptores se llaman oneseg ya que utilizan un segmento de los trece disponibles, en concreto el central, identificado como segmento número 7. Se dice que este receptor puede realizar una recepción parcial ya que logra obtener señal de sólo una parte del ancho de banda total de transmisión, es decir, no necesitan procesar los 6 Mhz de ancho de banda lo que le da una robustez importante a esta aplicación.

224

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 Existen tres modos de transmisión (Modo 1, 2 y 3) que permiten distintos números de portadora. Hay cuatro posibles longitudes del intervalo de guarda del tiempo de símbolo.

Como puede observarse tiene una amplia gama de parámetros configurables, lo que lo convierte en un sistema flexible y seguro que permite adaptarse a distintas situaciones de transmisión según cómo sea configurado.

Figura 2-3. Esquema de bloques del sistema ISDB-T

Fuente: Adaptado de (Pisciotta N. O., 2014)

En la Fig. 2-3 se muestra el conjunto del sistema. Al modulador OFDM ingresa un único flujo de transporte MPEG-2 (Transport Stream, TS). En este caso, los múltiples TSs que transportan los distintos programas o servicios, deben ser remultiplexados obteniéndose sólo uno. En ese flujo de transporte también se envía hacia el receptor información de control de la transmisión, como puede ser la configuración de los segmentos del canal o parámetros de transmisión, a través de la señal transmission multiplexing configuration control (TMCC). Este flujo de transporte ya no es llamado TS sino BTS. Sus paquetes son de 204 bytes en lugar de 188. El módulo IFFT es una Inverse Fast Fourier Transform.

2.2.2 MODULACIÓN OFDM El sistema transmisión de televisión digital terrestre ISDB-Tb emplea la técnica de transmisión BS-OFDM (Band Segmented – Orthogonal Frequency Division Multiplex) es decir, la multiplexación por división de frecuencias ortogonales en banda segmentada. Esto último significa que la

225

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 anchura de banda del espectro emitido es dividida en 13 porciones iguales – segmentos, de 428,57 kHz cada uno, tal como se muestra en la Fig. 2-4, La principal ventaja de la segmentación está dada por la posibilidad de agruparlos en capas jerárquicas (hasta tres como máximo), pudiendo configurarse cada una con diferentes esquemas de modulación y codificación interna en caso de ser necesario.

Figura 2-4. División del espectro emitido en trece segmentos

Fuente: Adaptado de (Pisciotta N. O., 2014)

La Norma ISDB-Tb se basa en los siguientes conceptos: a. Transmisión

jerárquica

utilizando

hasta

tres

capas,

convencionalmente llamadas “A”, “B” y “C”; b. posibilidad de recepción parcial o de banda angosta, empleando un solo segmento de los 13 (el segmento central, identificado con el número 0); c. utilización del flujo de transporte (TS) MPEG-2 para la entrada de datos, haciendo compatible la interfaz de entrada con el equipamiento existente y también con otros estándares.

La recepción parcial posibilita la incorporación de sintonizadores de televisión digital de banda angosta en teléfonos celulares y otros dispositivos móviles, en donde el bajo consumo de energía es un requisito excluyente. (Pisciotta N. O., 2014)

226

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 La Fig. 2-5 muestra dos ejemplos de configuración de la transmisión.

Figura 2-5. Ejemplos de configuración de la transmisión

Fuente: Adaptado de (Sotelo, Duran, & Joskowicz, 2011)

En el ejemplo de la izquierda toda la señal OFDM se utiliza con una sola jerarquía (es la capa A). En el segundo caso, se están utilizando las tres capas A, B y C, cada una de ellas con parámetros de transmisión distintos (tipo de modulación, razón de corrección de error y time interleaving). En el segmento central se ubica la capa A, configurada con parámetros más robustos pero que otorgan menor capacidad de transporte, la que, como fue dicho, está destinada a transmisión a dispositivos móviles. Luego la capa B en los segmentos próximos al central y en los segmentos externos la capa C que tendrá los parámetros que permiten mayor tasa de bits por segundo pero toleran menos ruido o interferencia.

2.2.3 PARÁMETROS DE TRANSMISIÓN ISDB-TB (Sotelo, Duran, & Joskowicz, 2011) La Tabla 2-1 muestra los diferentes valores que adoptan los parámetros del segmento OFDM según el modo de funcionamiento. Los posibles esquemas de modulación utilizados en cada segmento son DQPSK, QPSK, 16QAM y 64QAM. Los posibles valores para los intervalos de guarda para cada símbolo transmitido son 1/4, 1/8, 1/16 y 1/32 y para la razón de corrección de errores en el Inner Code son 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8.

227

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 Tabla 2-1. Parámetros de los segmentos OFDM

Fuente: Adaptado de (Sotelo, Duran, & Joskowicz, 2011)

La Tabla 2-2, exhibe los parámetros de transmisión en cada uno de los modos. Nótese que el ancho de banda utilizado en cualquiera de ellos es de casi 5,6 MHz.

228

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 Tabla 2-2. Parámetros de transmisión de la señal

Fuente: Adaptado de (Sotelo, Duran, & Joskowicz, 2011)

En la Tabla 2-3 se observan las tasas de bits que cada segmento puede transmitir según sean los parámetros de transmisión.

229

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 Tabla 2-3. Tasas de bits de un solo segmento

Fuente: Adaptado (Sotelo, Duran, & Joskowicz, 2011)

De igual manera en la Tabla 2-4 lo hace para el caso de que todos los segmentos estén configurados de la misma forma.

230

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 Tabla 2-4. Tabla total de bits

Fuente: Adaptado de (Sotelo, Duran, & Joskowicz, 2011)

La información de las figuras resulta relevante para el planificador o para el operador ya que la calidad de la recepción y la calidad de imagen (así como la cantidad de servicios que puedan integrar el múltiplex) están relacionadas con los parámetros y con la tasa de bits. Esto puede verse reflejado en la Fig. 2-6.

Figura 2-6.

C/N versus capacidad de transmisión determinada por la codificación de canal

231

Tasa de datos de información (Mbits/s)

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016

Intervalo de guarda: 1/8

Tasa de codificación

Fuente: Adaptado de (Sotelo, Duran, & Joskowicz, 2011)

Suponiendo un caso en que el operador transmite simultáneamente para dispositivos fijos y móviles con dos jerarquías (capas A y B). El segmento central (capa A) estará con una configuración robusta y los otros doce (capa B) con parámetros más eficiente destinados a un receptor con antena fija y que permitan una mayor tasa de bits. Debemos remitirnos a la Tabla 2-3 para hacer el cálculo segmento a segmento. El segmento central podría configurarse con QPSK, 2/3 e intervalo de guarda de 1/4 lo que otorga una tasa de bits de 374,47 kbps. La capa B podría establecerse con parámetros 64QAM, 3/4 e intervalo de guarda de 1/16 con lo que cada segmento transmite 1486,9 kbps, que multiplicándolo por los 12 segmentos, se obtiene un total de 17,84 Mbps.

En la Fig. 2-7 se muestra un diagrama de bloques del codificador de canal.

A partir de un único flujo de transporte, generado en el TS re-multiplexer, y luego del módulo que suma el código de corrección Reed-Solomon (Outer code), se separan los flujos de transporte hasta en tres caminos iguales, uno para cada capa o jerarquía. Se destaca que la información sobre los

232

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 parámetros para el modulador y el codificador de canal para cada capa deben estar incluidos en el flujo de transporte saliente del TS re-multiplexer.

Figura 2-7. Diagrama de bloques del codificador de canal

Fuente: Adaptado de (Sotelo, Duran, & Joskowicz, 2011)

2.2.4 FLUJO DE TRANSPORTE BTS Y CUADRO MULTIPLEX (Pisciotta N. O., 2014) El flujo de transporte MPEG-2 (TS) no ha sido diseñado para transmisión jerárquica ni para recepción parcial. Por tanto, ha debido modificarse el TS a fin de adaptarlo a esos requisitos, buscando que la carga de procesamiento en el receptor sea mínima. (Sotelo, Duran, & Joskowicz, 2011) Estas modificaciones consisten en: a. Un método para permitir la transmisión jerárquica y la recepción parcial de un TS; b. un método que relaciona un paquete TS a un segmento de la señal OFDM; c. un método para realizar la interfaz entre el remultiplexor con un modulador a una frecuencia de reloj única y constante;

233

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 d. un método para reconstruir un TS serial en los receptores a partir de señales de transmisión jerárquica asignadas a capas paralelas por una modulación multiportadora OFDM; e. un método para recuperar correctamente la señal del Program Clock Reference (PCR) en un receptor con recepción parcial (que toma una de las capas jerárquicas), incluso si la tasa del TS del receptor es diferente de la del lado del transmisor. Sotelo, et al, (2011).

El TSP (en inglés: Transport Stream Processed Packet) resulta de agregar 16 bytes a la parte final del TS. Como puede verse en la parte superior de la Fig 2-8, estos bytes están organizados en dos campos: a. El campo ISDB-Info contiene la siguiente información: indicador de la capa jerárquica de destino del TSP, contador de paquetes, señalización del TSP cabecera de cuadro múltiplex e información destinada a los canales auxiliares, entre otros; b. el bloque Reed Solomon permite incorporar, de manera opcional, un código de protección, aplicable en aquellos casos en los que el flujo BTS deba enviarse al modulador a través de un enlace.

Una vez que los paquetes ingresan al modulador y son asignados a cada una de las capas jerárquicas, ambos campos son reemplazados por un nuevo bloque de codificación Reed-Solomon de 16 bytes.

La sucesión de paquetes TSP de 204 bytes que el Remultiplexor entrega a su salida de acuerdo a un ordenamiento preestablecido y a una tasa binaria constante, se conoce como flujo BTS. En este flujo se encuentran tres tipos de paquetes: TSP destinados a las capas jerárquicas, TSP nulos y un TSP especial, llamado IIP (ISDB Information Packet), que transporta la información necesaria para la sincronización de redes de frecuencia única, entre otros parámetros.

234

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 Figura 2-8. Flujo BTS y Cuadro Multiplex

Fuente: Adaptado de Pisciotta N. O., (2014)

Como se puede observar en la Fig. 2-8, cada uno de los TSP en un multiplex frame se transmite por una capa jerárquica (1, 2 o 3) o pertenece a un paquete nulo que no se transmite en la señal OFDM. El resto de los paquetes del frame serán transmitidos en un OFDM frame. Sotelo, et al, (2011).

Es necesario agregar estos paquetes nulos para que las señales de capa 1 y 2 que obtenga un receptor completo, estén sincronizados con las de capa 1 que decodifique un receptor que haga recepción parcial (sólo capa 1). Sotelo, et al (2011).

2.2.5 REMULTIPLEXOR ISDB-TB El dispositivo que realiza la función de adaptar el flujo TS-MPEG a las necesidades de funcionamiento establecidas en el sistema ISDB-Tb es el “Remultiplexor” y sus principales bloques se muestran en la Fig. 2-9. El dispositivo contiene “n” secciones de entrada iguales, una para cada programa que se desee transmitir, aunque también es posible ingresar con un flujo único que transporte varios programas multiplexados.

La primera operación que realiza el remultiplexor consiste en identificar los programas transportados por cada uno de los flujos TS entrantes, para lo cual utiliza la información de Identificación de Paquete (PID) contenida en la cabecera de cada TS. Si él o los flujos TS que ingresan contienen más de un programa multiplexado, el Remultiplexor debe separarlos luego de extraer el PID, es decir demultiplexar (DE-MUX) los paquetes.

235

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 A continuación, el dispositivo asigna los paquetes a las capas jerárquicas que correspondan, almacenándolos en memorias o “buffers” de grupo, de acuerdo al esquema de asignación elegido por el radiodifusor. Cada uno de los buffers coloca sus paquetes TS sobre el bus de datos, que los envía a los multiplexores de capa (MUX). A continuación, los paquetes entregados por los MUX de capa ingresan en los buffers de capa, en donde esperan su turno de ingreso al Multiplexor BTS, cuyo contorno aparece resaltado en la Fig. 2-9. Este bloque es el más importante y cumple con las tres funciones mencionadas en la introducción: agrega la extensión de 16 bytes a cada paquete TS, inserta los paquetes nulos que resulten necesarios para mantener la tasa de bits constante y establece un orden para la entrega de los TSP en el flujo de salida BTS. El proceso realizado sobre el flujo TS-MPEG esto es, convertirlo de un flujo multiplexado a otro también multiplexado pero de características diferentes, es el que le da el nombre al dispositivo.

Figura 2-9. Bloques principales del Remultiplexor ISDB-Tb

Fuente: Adaptado de (Pisciotta N. O., 2014)

2.2.6 RED DE FRECUENCIA ÚNICA Una red de frecuencia única consiste en una de red de broadcast en la cual varios transmisores, simultáneamente, envían la misma señal en el mismo

236

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 canal de frecuencia, sin interferirse y aumentando el nivel de señal en las áreas donde se sobreponen y así incrementar el área de cobertura e incrementar la eficiencia espectral. Esto se logra gracias al estándar ISDBTb que utiliza la multiplexación OFDM; la cual provee robustez ante interferencias; además de introducir un tiempo de guarda, el receptor podrá aprovechar los ecos recibidos para obtener la señal deseada. Jarrín (2012).

En un espectro electromagnético cada vez más congestionado, el uso de varias frecuencias para alcanzar toda el área de cobertura puede transformarse en un gran problema. Por esa razón, el sistema ISDT-B ha contemplado el uso de un sistema con una única frecuencia por canal televisivo en el que una estación base de origen transmite la señal con alta potencia y otras estaciones la amplifican y retransmiten a una menor potencia utilizando exactamente la misma frecuencia original. Loyola (2011).

El mayor problema asociado a este tipo de redes es la relación con la interferencia entre símbolos producida en el receptor por causa de múltiples antenas transmitiendo en la misma frecuencia. Este problema es drásticamente reducido en ISDB-T gracias al intervalo de guarda que utiliza OFDM. Lógicamente, entre mayor es el intervalo de guarda mayor es la protección contra la interferencia procedente de otras antenas. La Fig. 210 muestra un diagrama del sistema. Loyola (2011).

237

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 Figura 2-10. Diagrama de una red de frecuencia única

Fuente: Adaptado de (Dibeg.org, 2009)

El concepto de red de frecuencia única SFN (Single Frequency Network) es una red que está compuesta de varios transmisores que trabajan en la misma frecuencia. Debido a la modulación OFDM que utiliza el sistema ISDB-T, es necesaria la sincronización de los transmisores, la cual se realiza por GPS. Una red SFN mejora la cobertura y hace un uso más eficiente del espectro electromagnético. En la Fig. 2-11 se puede apreciar la comparación entre una red convencional donde se transmite un programa en varias frecuencias y en el otro se transmite un programa en una frecuencia. Tejedor (2010).

Figura 2-11. En la parte izquierda se observa el escenario a) Red convencional, 1 programa y varias frecuencias. En la parte derecha b) Red SFN, 1 programa, 1 frecuencia

Fuente: Adaptado de (Tejedor, 2010)

Las principales características de una red de frecuencia única son (Jarrín, 2012):

238

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 a. Uso eficiente del espectro electromagnético, asignando una única frecuencia para toda un área de cobertura; b. posibilidad de cubrir zonas de sombra, con el uso de gap-fillers se puede dar cobertura a zonas pequeñas donde la recepción no sea la óptima; c. cobertura robusta, con la multiplexación OFDM y el uso de intervalos de guarda, las señales con retardo se combinan constructivamente en el receptor; d. menor potencia de transmisión, la señal llega al receptor de varios transmisores, y se produce una suma de todas las señales que generan una ganancia interna. También en televisión digital se requiere menos potencia de transmisión que en Televisión analógica.

2.3 PLANIFICACIÓN DE FRECUENCIA PARA LA TDT (TELEVISIÓN DIGITAL TERRESTRE) De acuerdo a la recomendación ITU-R BT.206, la cual proporciona plantillas de los límites del espectro específicos para los sistemas de radiodifusión de televisión digital terrenal. Para televisión digital de 6 MHz, el dominio fuera de banda se extiende desde ±3 MHz (es decir, ±0,5 × 6 MHz) hasta ±15 MHz (es decir, ±2,5 × 6 MHz) con respecto al centro del canal. (UIT-R, 2015) Las plantillas de límite del espectro para el sistema C de canalización de 6 MHz (ISDB-T) se muestran en la Fig. 2-12. (UIT-R, 2015)

239

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 Figura 2-12. Frecuencia con respecto al centro de canal

Fuente: Adaptado de (UIT-R, 2015)

2.3.1 BANDAS DE GUARDA PARA CANALES ISDB-TB El servicio de televisión digital se irá incorporando gradualmente y durante la transición este sistema convivirá con las transmisiones analógicas, estas últimas presentes tanto en los canales de VHF (2 al 6 y 7 al 13) como en los UHF (14 al 69). El objetivo fundamental es aprovechar completamente el espectro disponible, otorgando todas las asignaciones de frecuencia que resulten posibles y esto implicará dejar de lado el procedimiento de espaciarlos cada 6MHz. Con asignaciones mixtas, el espectro se vería aproximadamente como lo muestra la Fig. 2-13 mientras que en la Fig. 2-8 se aprecia el resultado de un ensayo concreto, realizado con emisiones ISDB-T y NTSC operando en canales adyacentes (Pisciotta N. O., Sistema ISDB-Tb, 2010).

240

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 Figura 2-13. Canalización mixta (Analógica y digital)

Fuente: Adaptado de (Pisciotta N. O., 2010) Figura 2-14. Señales ISDB-T y NTSC en canales adyacentes

Fuente: Adaptado de (Pisciotta N. O., 2010)

A simple vista, en la Fig. 2-14 se puede apreciar que la separación entre las portadoras de video y las portadoras ISDB-T es mayor que la separación entre éstas y las portadoras de sonido. Recordando las posiciones normalizadas que ocupan las portadoras de video y de sonido de los canales analógicos y llevando esos valores a la Fig. 2-15, se puede visualizar la distribución que tendrían estos espaciamientos, si se emplearan bandas de guarda simétricas para el canal digital, cada una de ellas con una anchura igual a medio segmento (Pisciotta N. O., Sistema ISDB-Tb, 2010):

241

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 Figura 2-15. Espaciamientos en frecuencia (MHz)

Fuente: (Pisciotta N. O., Sistema ISDB-Tb, 2010)

Durante la etapa de desarrollo del estándar ISDB-T se realizaron numerosos ensayos de medición de las relaciones entre señal útil y señal interferente. En forma muy resumida, los principales resultados obtenidos en las mediciones de interferencia provocada por la señal ISDB-T sobre la señal NTSC son los siguientes: a. El canal digital se operó en las siguientes frecuencias centrales: f0 y f0’ = f0 + 0.15MHz; b. en general, cuando la señal ISDB-T estaba presente en el canal adyacente inferior, las relaciones entre señal útil (analógica) y señal interferente eran mejores (unos 10dB) que las que se obtenían cuando la señal digital operaba en el canal adyacente superior. Una posible justificación para este hecho se encuentra en el procesamiento de las señales en los receptores de TV analógicos, donde hay un importante énfasis sobre las componentes de alta frecuencia de la señal de video (por ejemplo la señal de croma); c. cuando la señal ISDB-T estaba presente en el canal adyacente inferior, no había diferencias significativas en las relaciones entre señal útil y señal interferente obtenidas con los tres valores de f0; d. en contraste con la afirmación anterior, los resultados obtenidos cuando la señal ISDB-T estaba en el canal adyacente superior eran significativamente diferentes para f0 y f0' = f’ + 0.15. En este último caso (frecuencia central desplazada 150KHz), la relación entre señal útil y la señal interferente mejoraba notablemente, aún en receptores de baja calidad; e. en cuanto a interferencia co-canal, las mediciones mostraban ciertas diferencias de acuerdo al valor del desplazamiento que se adoptara

242

Diplomado en TelevisiĂłn Digital Segunda VersiĂłn, IEA - UMSA 2016 para la frecuencia central. Si la portadora de video del canal analĂłgico quedaba posicionada entre portadoras OFDM (“entrelazadaâ€?), las relaciones entre seĂąal Ăştil y seĂąal interferente empeoraban de 1 a 3 dB. Los mejores resultados se consiguieron cuando se las hizo coincidir. A continuaciĂłn se justificarĂĄ el valor encontrado.

Volviendo a la Fig. 2-15, puede verse que las separaciones en frecuencia son las siguientes: a. Entre

portadora

de

sonido

y

primera

portadora

ISDB-Tb

y

Ăşltima

portadora

ISDB-Tb

S=0.25+0.214=0.464MHz; b. entre

portadora

de

video

S=0.25+0.214=1.460MHz La diferencia entre estos valores es de mĂĄs tres veces. En consecuencia y para lograr un desplazamiento positivo segĂşn se acaba de explicar, se reduce dicha diferencia, aproximĂĄndola a una relaciĂłn 2:1, lo que ademĂĄs permitirĂĄ incrementar la separaciĂłn entre la portadora de sonido del canal analĂłgico inferior y la primera portadora del canal digital.

Para determinar el valor necesario, es conveniente fijar algĂşn criterio. En los canales analĂłgicos, la proporciĂłn porcentual de espacio entre cada portadora y el lĂ­mite del canal, con respecto al espaciamiento total (1.25+0.25=1.5MHz) es: Entre portadora de video y lĂ­mite inferior del canal

1,25 1,50

Entre portadora de sonido y lĂ­mite superior del canal

. 100 = 83,33%

0,025 1,50

. 100 = 16,66%

Empleando las mismas relaciones para los canales digitales, donde el espacio total no utilizado es igual a la anchura de un segmento, se pueden calcular las bandas de guarda necesarias: đ??ş1 = 0,833 đ?‘Ľ đ??ľđ?‘¤đ?‘ = 0,833

243

3000 = 357,14đ?‘˜đ??ťđ?‘§ 7

Diplomado en TelevisiĂłn Digital Segunda VersiĂłn, IEA - UMSA 2016 đ??ş2 = 0. ,66 đ?‘Ľ đ??ľđ?‘¤đ?‘ = 0,166

3000 = 71,42đ?‘˜đ??ťđ?‘§ 7

Haciendo que la anchura de cada una de estas bandas de guarda sea mĂşltiplo entero de ď „f, es decir, que correspondan a un cierto nĂşmero entero de portadoras nulas se tiene: đ??żđ??ş1 =

đ??ş1 357,14 = = 89,9 ∆đ?‘“ 3,968

đ??żđ??ş2 =

đ??ş2 71,42 = = 17,9 ∆đ?‘“ 3,968

La norma ISDB-Tb adopta 90 portadoras nulas para la banda de guarda inferior G1 y 18 portadoras nulas para la banda de guarda superior G2. Sus valores pueden expresarse de la siguiente manera: 3 7 = 5 đ?‘€đ??ťđ?‘§ đ??ş1 = 90 ¡ ∆đ?‘“ = 108 14 90

đ??ş2 = 18 ¡ ∆đ?‘“ =

3 18 7 108

=

1 đ?‘€đ??ťđ?‘§ 14

Las separaciones ajustadas segĂşn este criterio son: a. Entre portadora de sonido y primera portadora ISDB-Tb đ?‘† = 0,25 + 0,357 = 0,607đ?‘€đ??ťđ?‘§; b. entre portadora de video y Ăşltima portadora ISDB-Tb đ?‘† = 1,25 + 0,071 = 1,321đ?‘€đ??ťđ?‘§; c. relaciĂłn entre separaciones 2,18:1 2.3.2 ATRIBUCIĂ“N DE FRECUENCIAS De acuerdo a la Ley N° 164, de 8 de Agosto de 2011, General de Telecomunicaciones, TecnologĂ­as de InformaciĂłn y ComunicaciĂłn, en su ParĂĄgrafo III del ArtĂ­culo 10 seĂąala que la distribuciĂłn del espectro electromagnĂŠtico para el servicio de radiodifusiĂłn televisiva digital serĂĄ establecida en el respectivo Plan de ImplementaciĂłn a ser aprobado

244

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 mediante Decreto Supremo, el cual todavía no fue establecido. (Ley N°164, 2011) El uso del espectro electromagnético para la radio difusión de televisión digital es en la banda UHF que comprende desde el canal 14 al canal 51 (de 470MHz a 698MHz).

La frecuencia de la portadora central del canal es desplazada positivamente 1/7 MHz (142.857KHz), el cual es el off-set de la frecuencia central, en relación a la frecuencia central utilizada en la canalización de frecuencias (Tito, 2016) : Tabla 2-5. Canales de UHF y frecuencias de la señal TVD

Número de canales UHF Canal 14 Canal 15 Canal 51

Frecuencia de portadora central del canal 473 + 1/7 MHz = 473.142857 MHz 479 + 1/7 MHz = 479.142857 MHz 695 + 1/7 MHz = 698.142857 MHz Fuente: (Tito, 2016)

De esta forma es posible obtener la frecuencia central de transmisión para cada canal de 6 MHz desde el canal 14 al canal 51 en la banda UHF como se puede apreciar en la Tabla 2-5.

2.4 TELEVISIÓN SATELITAL Una de red de televisión satelital consiste de una estación hub y varias estaciones remotas de solo de recepción, el cual usa los recursos de uno o varios canales de comunicaciones (transpondedores). Se basa en una topología tipo estrella y conectividad punto a multipunto. Los enlaces son unidereccionales, desde el hub hacias las estaciones terrenas. Por lo general el hub es una estación remota grande mientras que las estaciones remotas de solo recepción pueden ser muy pequeñas (típica antena del orden de 0,5m) El bajo costo de las estaciones remotas (menos de 300Bs) lo hace asequible para el usuario final que desea recibir programas de radio y televisión directamente de un satélite. Este tipo de redes de radio difusión ofrecen lo que es llamado servicio DTH (Direct to Home). El hub está ubicado en las instalaciones del radiodifusor (y operador por el mismo

245

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 radiodifusor) o en otra ubicación (cuando es más a menudo operado por el operador satelital). Adaptado de (Maral & Bousquet, 2009) Una evolución de esta arquitectura de red y sus servicios asociados consiste en introducir interactividad gracias a la baja tasa de datos del enlace de retorno transmitido desde las estaciones remotas hacia el hub.

Esto permite la oferta de Tv interactiva servicios de video bajo demanda.

Adaptado de (Maral & Bousquet, 2009) 2.4.1 USO DE RECURSOS SATELITALES Varias emisiones por un canal satelital Con la compresión de programas de televisión digital y estándares como DVB-S y DVB-S2, una portadora de televisión satelital tiene un reducido ancho de banda y puede ser transmitido dentro una fracción de ancho de banda de un canal satelital. Varios radiodifusores pueden compartir el alquiler de un transpondedor, usando el esquema FDMA. Esto se puede observar en la Fig. 2-16. Sin embargo, como es común en FDMA, el transpondedor debe ser operado con un back-off, estos es disminuir el EIRP con respecto al EIRP del transpondedor en saturación, lo cual puede afectar la calidad de servicio, al menos que los usuarios finales tengan antenas más grandes o satélites con grandes EIRPs sean considerados.

Adaptado: (Maral & Bousquet, 2009)

246

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 Figura 2-16. Varias emisiones por transpondedor (Acceso FDMA al transpondedor satelital).

Único enlace ascendente con multiplexación por división de tiempo (TDM) Para beneficiarse del EIRP máximo del satélite, es preferible evitar el acceso FDMA de los enlaces de ascendentes, y usar al ancho de banda de todo un transpondedor con una sola portadora llevando una multiplexación por división de tiempo (TDM) de emisiones de varios radiodifusores. Esto se muestra en la Fig. 2-17. Se debe notar que la multiplexación se realiza antes que la modulación y esto se debe realizar en la estación transmisora.

Usualmente la estación transmisora está ubicada en las instalaciones del operador satelital, y los radiodifusores deben transmitir sus emisiones vía enlaces terrestres o satelitales hasta la estación transmisora.

Figura 2-17 Único enlace ascendente con multiplexación por división de tiempo (TDM) de las emisiones

247

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016

2.4.2 PRESUPUESTO DE ENLACE PARA DTH Los enlaces ascendentes y descendentes consisten de portadoras de radio-frecuencia moduladas. Las portadoras son moduladas por señales en banda base que llevan información para fines de comunicaciones. Las conexiones

hacia

los

usuarios

finales

implican

varios

enlaces

descendentes.

El rendimiento de enlaces individuales que participan en la conexión entren terminales condiciona la calidad de servicio (QoS) para la conexión entre los usuarios finales.

La Fig. 2-18 representa los elementos que participan en un enlace. Los equipos de transmisión consisten de un transmisor Tx conectado a un alimentador (Feeder) hasta la antena transmisora con una ganancia GT en la dirección del receptor. La potencia PT irradiada por el equipo de transmisión en la dirección de los equipos de recepción y el rendimiento del

248

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 equipo de transmisión es medido por el EIRP (Effective isotropic radiated power), que se define por: 𝐸𝐼𝑅𝑃 = 𝑃𝑇 𝐺𝑇

(𝑊)

Figura 2-18. Configuración de un enlace

Fuente: Adaptado de (Maral & Bousquet, 2009)

En su camino, la potencia irradiada sufre de perdida de línea (path loss) L. El equipo de recepción consiste de una antena con ganancia GR en dirección del equipo de transmisión, conectado por un feeder al receptor Rx. A la entrada del receptor, la potencia de la portadora modulada es C y todas las fuentes de ruido en el enlace contribuyen a la temperatura de ruido T. Esta temperatura de ruido condiciona la densidad espectral de la potencia de ruido N0, y por lo tanto el rendimiento del enlace C/N0 puede ser calculado a la entrada del receptor. El rendimiento de los equipos de recepción es medido por su figura de mérito, G/T, donde G representa la ganancia total del equipo de recepción. (Maral & Bousquet, 2009)

249

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 2.4.3 ESTÁNDAR DE TRANSMISIÓN DVB-S2 (Maral & Bousquet, 2009) El estándar de transmisión DVB-S2 hace uso de nuevos desarrollos en tecnología y aplicaciones satelitales

de banda ancha. Sus principales

características se resumen a continuación: -

nuevos esquemas de codificación de canal para llegar a un incremento de la capacidad en el orden del 30%;

-

modulación y codificación variable (VCM) para proveer diferentes niveles de protección de error a diferentes componentes de servicio (SDTV y HDTV, audio y multimedia)

-

flexibilidad extendida para hacer frente con otros tipos de información de entrada (como ser múltiples tramas de transporte o formatos de información genérica en adición a la única trama de transporte MPEG-TS) sin aumento de complejidad significante.

DVB-S2 tienen las siguientes funciones: -

adaptador de trama, apto para operar con multiples y únicas tramas de entrada de varios formatos;

-

Corrección de errores en adelante (FEC Forward Error Correction) basado en códigos LDPC concatenados con códigos BHC;

-

un amplio rango de tasas de códigos (desde ¼ a 9/10);

-

cuatro constelaciones (QPSK, 8PSK, 16APSK, 32APSK), que varían en eficiencia espectral desde 2bits-1Hz-1 a 5bits-1Hz-1;

-

tres formas espectrales con factores de roll-off de 0.35, 0.25 y 0.20.

-

funcionalidad ACM, optimizando la codificación de canal y modulación.

DVB-S2 también ha sido diseñado para soportar varias aplicaciones satelitales de banda ancha, incluyendo: -

Servicios de radiodifusión (Broadcas services BS): Televisión digital multiprograma y televisión de alta definición (HDTV) para distribución primaria y secundaria en las bandas FSS (Fixed Satellite Service) y BSS (Broadcast Satellite Service).

250

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 -

Servicios interactivos (Interactive services IS): Servicios de datos incluyendo acceso a internet para brindar servicios interactivos para decodificadores de recepción integrados (IRD integrated receiver decoder) y para computadoras personales.

-

Contribución de Televisión Digital y Satellite News Gathering (SNG), transmisiones temporales y ocasionales, utilizando estaciones terrenas portables y transportables. Las aplicaciones de contribución de televisión digital por satélite consisten en transmisiones punto a punto o punto a multipunto.

Las transmisiones digitales vía satélite son afectadas por las limitaciones en potencia y ancho de banda. DVB-S2 ayuda a superar estas limitaciones haciendo uso de modos de transmisión ModCod (Modulaciones y codificaciones FEC), compensando entre la potencia y la eficiencia espectral.

Para algunas aplicaciones específicas (por ejemplo radiodifusión), las técnicas de modulación, como QPSK y 8PSK con su envolvente casi constante, son apropiadas para operar con amplificadores de potencia saturados en satélite (en una configuración de una portadora por transpondedor). Cuando grandes márgenes de potencia están disponibles, se puede incrementar la eficiencia espectral para reducir el costo de entrega de información (bit delivery cost).

DVB-S2 es compatible con servicios de televisión codificados en MPEG-2 y MPEG-4, con un paquete de trama de transporte multiplexado. Todos los componentes del servicio son multiplexados por división de tiempo en una única portadora digital.

2.4.4 SATÉLITE TKSAT-1 EN KU BSS Como se puede apreciar en la Fig. 2-19, la cobertura de la banda KuBSS es, en su totalidad, en el territorio boliviano.

251

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 Figura 2-19. Cobertura del TKSAT-1 en la banda Ku BSS

Fuente: (Elaboración propia)

2.5 RED DE CONTRIBUCIÓN La programación transmitida por los canales de televisión puede ser generada dentro de un estudio o fuera del mismo. En la Fig. 2-20 se muestra la arquitectura tecnológica de esta red.

Figura 2-20 Arquitectura de la red de contribución

Fuente: Adaptado de (Oliveros, Espinosa, & Yépez, 2015)

252

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 El problema con la transmisión de las señales de audio y video es la tasa de datos para su transmisión, las cuáles en su formato puro alcanzan tasas de datos por encima de los 270Mbps hasta 3Gbps en formato HD. Por este motivo estas señales deben de ser comprimidas cuidando la calidad de transmisión, empleando la normas de compresión MPEG-2 y MPEG-4.

Luego de la compresión se pasa a la etapa de transmisión de estas señales empleando distintos medios de transmisión como ser fibra óptica, internet, satélite, etc. Oliveros, et al. (2015)

2.5.1 Multiplexación estadística (Antone & Arsinte, 2014) La multiplexación estadística permite un uso eficiente de la tasa de datos de varios programas que se envían por una trama de transporte. El principal uso es por medio de la compresión de programas con contenido VBR (Variable Bit Rate) para el tráfico de programas en una trama de transporte.

La multiplexación estadística acomoda la tasa de datos requerida por cada programa de acuerdo a sus requerimientos, programas con alta tasa de datos y cambios constantes de imagen, como ser: películas de acción, partidos de futbol, eventos deportivos, etc. Van a requerir una mayor capacidad de transmisión. Esto implica un uso eficiente de la capacidad de un canal de transmisión para una transport stream, en vez de dedicar una tasa de datos constante para cada programa.

En la Fig. 2-21 se puede observar la multiplexación estadística la cual permite un uso más eficiente de los recursos electromagnéticos, ya sea a nivel satelital como a nivel terrestre para la distribución y posterior difusión de programas. En un determinado espacio de ancho banda se podrán insertar una mayor cantidad de programas, cada uno con una tasa de datos de transmisión variable.

253

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 Figura 2-21. Multiplexación fija y estadística

Fuente: Adaptado de (Antone & Arsinte, 2014)

Comparado la transmisión de programas que tiene una tasa de datos constante (CBR – Constant Bit Rate) como se observa en la Fig. 2-23 y la transmisión de programas con tasa de datos variable VBR Fig. 2-22; las tramas de video cuando requieran una mayor tasa de datos en un determinado tiempo perderán paquetes lo cual se traduce en una degradación de la imagen, eso por tener una tasa de datos constante; pero cuando se tiene una tasa de datos variable VBR como se observa en la Fig. 2-21, estos picos altos de tasa de datos no implican deterioro en la imagen que se está visualizando.

Figura 2-22 Modo VBR

Fuente: Adaptado de (Antone & Arsinte, 2014)

254

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 Figura 2-23 Modo CBR

Fuente: Adaptado de (Antone & Arsinte, 2014)

Cuando se establecen tasas de datos constantes para varios programas, es necesario insertar paquetes vacíos para rellenar un programa y llegar a la tasa de datos fija, esto implica mal uso de la tasa de datos de transmisión.

Con la multiplexación estadística se usa eficientemente los espacios que podrían ocupar estos paquetes vacíos de relleno, insertando más programas hasta que la capacidad total del canal lo permita.

2.6 INTEGRACIÓN DE LA TDT Y EL DTH 2.6.1 SISTEMA MULTIPLEXOR NACIONAL El diagrama general propuesto para el sistema multiplexor se muestra en la Fig. 2-24:

255

Diplomado en Televisiรณn Digital Segunda Versiรณn, IEA - UMSA 2016 Figura 2-24 Combinaciรณn de servicios DTH y TDT (Sistema ISDB-T)

Figura 2-25 Cadena de transmisiรณn desde ISDB-Tb

Fuente: Adaptado de (Gรถrig, 2013)

256

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 3. METODOLOGÍA La difusión nacional de programas de televisión regionales por medio del multiplexor es importante para el desarrollo y sostenibilidad de la televisión digital en Bolivia.

La difusión de programas regionales, haciendo uso de la tecnología digital, a nivel nacional implica un alto costo para las empresas de canales de televisión y también representa un desperdicio del ancho de banda, ya que estarían adquiriendo más ancho de banda del que necesitarían.

3.1 DISEÑO DE LA RED TDT Y DTH El estándar de transmisión ISDB-Tb para la radiodifusión digital terrestre es una variación del estándar japonés ISDB-T. Se diferencia principalmente en la codificación de vídeo por el uso de H.264/MPEG-4 AVC en vez de MPEG-2, y en la codificación de audio utiliza MPEG-4 AAC en lugar de MPEG-2 AAC. También transmite adicionalmente servicios de datos.

En la red ISDB-Tb del multiplexor nacional: a. los programas regionales se transmiten a las estaciones transmisoras a través del satélite TKSAT-1 (DVB-S2); b. las señales suministradas a través de satélite se pueden recibir en toda Bolivia con un simple decodificador convencional (STB Set Top Box); c.

las tramas de transporte procedentes del satélite se reciben en una estación transmisora la que después debe remultiplexarse en un nuevo BTS;

d. el nuevo BTS generado es entregado al transmisor.

A diferencia de las TS DVB-S2, este nuevo BTS cuenta con una velocidad de transmisión fija de 32,508 Mbit/s y una estructura de marco definida que permite transmitir hasta tres capas (A, B, C) con distintas modulaciones y con protección contra errores. Para ello, el BTS contiene por lo general entre un 30 % y un 50 % (en función de los parámetros de transmisión elegidos) de paquetes nulos a modo de reserva de espacio. Además de los programas SD y HD para recepción estática, el BTS también permite

257

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 albergar los programas denominados one-seg para recepción móvil con tasas bajas de transmisión.

3.2 PLANEAMIENTO DE RECURSOS SATELITALES El complementar la tecnología satelital con la tecnología terrestre para la difusión de programas de televisión, involucra realizar un eficiente uso del espectro electromagnético, satelital como terrestre. En la siguiente tabla se puede apreciar el uso del espectro electromagnético satelital y terrestre.

Tabla 3-1. Recurso de frecuencia en satélite y terrestre

No. 1.

2.

Sistema Sistema DTH Sistema TDT

Recursos de frecuencia Ku BBS 1×36MHz UHF (4x6MHz)

Fuente: (Elaboración propia)

Tabla 3-2. Uso de ancho de banda en satélite

Ancho de banda: 36MHz Ancho de banda real utilizado: 36MHz Tasa de datos:60Mbps ID de la trama de transporte: 1 Modulación: 8PSK Codificación FEC: 2/3 Tasa de símbolos: 30000ksps Tipo de polarización: RHCP Frecuencia Central de subida: 17586MHz Frecuencia Central de bajada: 17586MHz Fuente: (Elaboración propia)

258

Diplomado en Televisi처n Digital Segunda Versi처n, IEA - UMSA 2016 Tabla 3-3. Planeamiento de recursos N째 1

Nombre del Programa Programa 1

Tipo de programa SD

Tipo de interfaz ASI

Tasa de datos 2Mbps - VBR

ID de servicio 2

PMT PID 110

Video PID 111

Audio PID 112

2

Programa 2

SD

ASI

2Mbps - VBR

4

120

121

122

3 4

Programa 3 Programa 4

SD SD

ASI ASI

2Mbps - VBR 2Mbps - VBR

5 7

130 140

131 141

132 142

5

Programa 5

SD

ASI

2Mbps - VBR

9

150

151

152

6

Programa 6

SD

ASI

2Mbps - VBR

11

160

161

162

7

Programa 7

SD

ASI

2Mbps - VBR

13

170

171

172

8

Programa 8

SD

ASI

2Mbps - VBR

18

180

181

182

9

Programa 9

SD

ASI

2Mbps - VBR

21

190

191

192

10

Programa 10

SD

ASI

2Mbps - VBR

24

200

201

202

11

Programa 11

SD

ASI

2Mbps - VBR

27

210

211

212

12

Programa 12

SD

ASI

2Mbps - VBR

30

220

221

222

13

Programa 13

SD

ASI

2Mbps - VBR

33

230

231

232

14

Programa 14

SD

ASI

2Mbps - VBR

36

240

241

242

15

Programa 15

SD

ASI

2Mbps - VBR

39

250

251

252

16

Programa 16

SD

ASI

2Mbps - VBR

45

260

261

262

17

Programa 17

SD

ASI

2Mbps - VBR

57

270

271

272

18

Programa 18

SD

ASI

2Mbps - VBR

60

280

281

282

19

Programa 19

SD

ASI

2Mbps - VBR

61

290

291

292

20

Programa 20

SD

ASI

2Mbps - VBR

62

300

301

302

21

Programa 21

SD

ASI

2Mbps - VBR

63

310

311

312

22

Programa 22

SD

ASI

2Mbps - VBR

64

320

321

322

23

Programa 23

SD

ASI

2Mbps - VBR

65

330

331

332

24

Programa 24

SD

ASI

2Mbps - VBR

66

340

341

342

25

Programa 25

SD

ASI

2Mbps - VBR

67

350

351

352

26

Programa 26

SD

ASI

2Mbps - VBR

68

360

361

362

Fuente: (Elaboraci처n propia)

259

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 3.3 RESULTADOS DEL PRESUPUESTO DE ENLACE PARA BRINDAR ALTA DISPONIBILIDAD CON EL DTH EN BANDA KU BSS Para el cálculo de enlace se realizó con la herramienta de Satmaster, del cual se adjunta el siguiente cálculo: Tabla 3-4. Resultados del presupuesto de enlace N° 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46

PARÁMETRO

UNIDAD

Satellite Parameter Satellite Orbit position Satellite EIRPs Satellite G/Ts Satellite SFDs Range (FGM Mode) Satellite SFDs Satellite Transponder Boi Satellite Transponder Boo SatelliteTransponder bandwidth Uplink Polarization Downlink Polarization

(dBW) (dB/K) (dBW/m2) (dBW/m2) (dB) (dB) (MHz)

SISTEMA DTH > TVRO 84.4W 54 6 -(70+G/T)~ (98+G/T) -89 0 0 36 R R

Uplink Ground Station Parameter Site Location Antenna size Antenna transmitting gain Power amplifier configuration

(m) (dBi) W

Lapaz 9 62.67 1100

Downlink Ground Station Parameter Site Location Antenna size Antenna G/T

(m) (dB/K)

Lapaz 0.6 13.89

Link Availability Uplink availability Down link availability Total link availability

99.95% 99.50% 99.45%

Signal Parameter Uplink Frequency Range Uplink work frequency Downlink Frequency Range Downlink work frequency Data rate Encoding scheme Encoding efficiency Modulation mode Modulation coefficient Symbol rate Roll coefficient Occupied bandwidth Required Minimum Bit Error Rate (BER) Required Eb/N0 threshold Uplink Budget Ground station transmitting power Number of carriers per amplifier

(GHz) (GHz) (GHz) (GHz) (kbps)

(ksps) (kHz) (dB)

(W)

260

17.3~18.4 17.9 12 12.3 60000 LDPC 0.666667 8PSK 3 30000 0.2 36000 1.00E-07 4.7

1100 4

Diplomado en Televisiรณn Digital Segunda Versiรณn, IEA - UMSA 2016 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60

61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78

79 80 81 82 83 84 85 86

87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98

Multi-carrier distribution Multi-carrier PA compensating Ground station transmitting power per carrier Uplink work frequency Antenna size Antenna transmitting gain Cable/waveguide loss(PA to Antenna) Ground station EIRPe per carrier Uplink path Uplink path loss Uplink availability Uplink rain attenuation Point precision loss Other integrated loss(include Atmosphere absorption, trapostpheric scintillation, cloud attenuation ) Satellite G/Ts Uplink C/N0u Transponder Operating Point SFD per carrier(Ground station to Satellite) Satellite SFDs Satellite Input degradation per carrier Satellite Output degradation per carrier Downlink Budget Satellite EIRPs Satellite EIRPs per carrier Downlink path Downlink path loss Downlink availability Downlink rain attenuation Point precision loss Other integrated loss(include Atmosphere absorption, trapostpheric scintillation, cloud attenuation ) Downlink work frequency Antenna size G/T of ground station G/T drop in rain of ground station Downlink C/N0d System C/N0 Total C/I0 (include adjacent satellite interference, cross polarization interference , intermodulation interference, adjacent channel interference) Uplink C/N0u Downlink C/N0d Total C/N0 Link Budget Result Total Eb/N0 Required Eb/N0 Eb/N0 margin Transponder bandwidth occupied ratio Transponder power occupied ratio Ground Station Configuration

261

(dB) (dB) (dBW) (GHz) (m) (dBi) (dB) (dBW) (Km) (dB) (dB) (dB) (dB)

6.02 4 20.39 17.9 9 62.67 6 77.06 38000 209.1 99.95% 3.26 0.1 1.2

(dB/K) (dBHz)

6 98

(dBW/m2) (dBW/m2) (dB) (dB)

-90.08 -89 1.08 1.08

(dBW) (dBW) (Km) (dB) (dB) (dB) (dB)

54 52.92 38000 205.84 99.50% 2.37 0.1 1

(GHz) (m) (dB/K) (dB) (dBHz)

12.3 0.6 13.89 0.3 85.79

(dBHz)

101

(dBHz) (dBHz) (dBHz)

98 85.79 85.41

(dB) (dB) (dB) (%) (%)

7.63 4.7 2.93 100 77.93

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 99 100 101

Receiving antenna size of ground station (m) Transmitting antenna size of ground station (m) Power amplifier configuration of ground station (W) Fuente: (Elaboración propia)

0.6 9 1100

En resumen los parámetros más importantes para obtener una disponibilidad del 99.45% del servicio DTH es necesario lo siguiente: Tabla 3-5. Parámetros de transmisión bajo el estándar DVB-S2 PARÁMETROS CON EL ESTÁNDAR DVB-S2 Estándar de transmisión DVB-S2 Modulación 8PSK FEC 2/3 Factor de Roll off 0.2 Margen Eb/No 2.93dB Ancho de banda en TP 36MHz Tasa de símbolos 30Msps Tasa de datos 60Mbps Diámetro de antena de recepción 60cm Fuente: (Elaboración propia)

3.4 PROPUESTA DE RED DE CONTRIBUCIÓN La red de contribución posibilitará a clientes ingresar sus programas al satélite TKSAT-1 y al sistema multiplexor. En la Fig. 2-26 se puede apreciar la propuesta de la red de contribución.

Figura 3-1. Diagrama propuesto para la red de contribución Fuente SDI

Conversor de SDI a IP

Fuente ASI

Conversor de ASI a IP

Multiplexor de IP a ASI

Internet / Content delivery network

DTH Uplink

Fuente IP

Fuente Analógica

Conversor de video analógico a IP

Fuente: Elaboración propia.

3.5 DIAGRAMA PROPUESTO PARA EL SISTEMA MULTIPLEXOR NACIONAL DE SERVICIOS DE TELEVISIÓN DIGITAL El sistema DTH debe distribuir a los transmisores de TDT las señales a retransmitir a las redes de frecuencia única. Encapsulamiento de los servicios ISDB-Tb es sobre DVB-S2, o sea se tiene una trama BTS modulada en DVB-S2. En la Fig. 2-27 se puede apreciar el

262

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016

Figura 3-2. Diagrama del multiplexor nacional de servicios Red transmisión para TDT en ISDB-Tb

CABECERA DTH: Transmisión de programas al TKSAT-1 Contenido en formato SDI, HD-SDI, ASI o IP. Proveniente de la red de contribución

Asignación de IDs de servicio

Transmisor ISDB-Tb

TKSAT-1

Codificador de video IP, ASI, SDI, HD-SDI

Multiplexor Ethernet

IRD Switch UDP Ethernet

TVRO MOD TRANSMIT ON

DM 240

POWER

MAJOR ALARM

FAULT

MINOR ALARM

EVENT

TEST MODE

REMOTE

Modulador Transmisor ISDB-Tb

Up converter

IRD

TVRO

HPA HPA redundante Antena en Ku BSS de 9m

Transmisor ISDB-Tb

IRD

TVRO

Fuente: (Elaboración propia)

263

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016

4. DISCUSIÓN Y RESULTADOS Un multiplexor de televisión digital complementado con los servicios DTH por el TKSAT-1 y TDT por medio del estándar ISDB-Tb, permitirá ampliar la cobertura del servicio de televisión digital, llegando así a toda Bolivia con el uso del DTH y a las zonas urbanas con la implementación de la TDT. También acelerará el proceso de digitalización de uno de los servicios de telecomunicación de mayor acceso en Bolivia.

Las empresas de difusión de canales de televisión, que aún cuentan con su infraestructura analógica, podrán dar ese salto a la digitalización gracias al multiplexor, el cual tendrá las siguientes ventajas para las empresas de difusión de televisión: -

Rápido acceso a la difusión de su programación gracias a la tecnología digital;

-

empresas de difusión de televisión regionales de cada departamento de Bolivia tendrán un fácil acceso a este servicio;

-

no será necesaria la tramitación de frecuencias en UHF para la difusión de sus programas a toda Bolivia;

-

las empresas regionales de toda Bolivia, difundirán sus contenidos a todo el territorio nacional por medio del multiplexor, de esta forma cualquier persona en cualquier lugar de Bolivia podrá acceder a contenidos de todas regiones de Bolivia.

264

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 5. CONCLUSIONES

-

Se realizó el diseño del sistema multiplexor, el cual integra los servicios de transmisión de televisión digital por medio terrestre y satelital. De esta forma beneficiando a todo el territorio nacional, gracias a su cobertura en toda Bolivia;

-

El plan de frecuencias comprende usar la banda UHF desde el canal 14 al 51. La concesión de frecuencias por parte de la ATT se realizaría a la Agencia Bolivia Espacial, en su condición de Empresa estratégica, para disponer de los canales necesarios en las zonas urbanas de Bolivia. Manteniendo el número de identificación de servicio de cada canal único en toda Bolivia.

-

Es importante disponer de los recursos satelitales necesarios para la implementación del multiplexor nacional, el cual hará uso de un transpondedor en la banda KuBSS para dar cobertura a todo el territorio Boliviano.

-

La red de contribución facilitará a las empresas de difusión de televisión el acceso al mutliplexor nacional de servicios.

-

La red de frecuencia única facilitará la difusión de la TDT en las zonas

urbanas

haciendo

un

electromagnético.

265

uso

eficiente

del

espectro

Diplomado en Televisión Digital Segunda Versión, IEA - UMSA 2016 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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