TELEVISIÓN DIGITAL TERRESTRE: COFDM, SISTEMA, PRINCIPIOS BÁSICOS, ORTOGONALIDAD

TELEVISIÓN DIGITAL TERRESTRE: COFDM, SISTEMA, PRINCIPIOS BÁSICOS, ORTOGONALIDAD
ENTRE PORTADORAS, MODULADOR COFDM, DEMODULADOR COFDM
Es la transmisión de imágenes en movimiento y su sonido asociado (televisión)
mediante una señal digital (codificación binaria) y a través de una red de repetidores
terrestres.
La codificación digital de la información aporta diversas ventajas. Entre ellas cabe
destacar en primer lugar, la posibilidad de comprimir la señal, lo que implica que ésta
requiere un ancho de banda menor para su transmisión. Como resultado, se puede
efectuar un uso más eficiente del espectro radioeléctrico. Tras proceder a su
multiplexación, se pueden emitir más canales - que en sistema digital pasan a
denominarse "programas digitales" - en el espacio antes empleado por uno, denominado
ahora "canal múltiple digital" o "múltiplex". El número de programas transmitidos en
cada canal múltiple dependerá del ratio de compresión empleado. Por otro lado, se
puede dedicar el espectro sobrante para otros usos. La compresión también ha hecho
viable la emisión de señales de televisión en alta definición (HD o High Definition en
inglés), que requieren un ancho de banda mayor que la de definición estándar.
La segunda ventaja aportada por la codificación digital es una mejora de la calidad de la
imagen y el sonido en el momento de la recepción. Puesto que ambos están codificados
de manera digital, es decir de manera lógica, y no de manera proporcional a las fuentes
de información inicial (televisión analógica), cuando se produce alguna distorsión en la
señal, lo que afectaría a la calidad de la recepción, aquella puede ser corregida por el
receptor. Éste identifica el error en la señal y lo subsana. Ello se traduce en una mejor
calidad. Conviene mencionar que la señal digital no es más robusta que la analógica, es
decir, no es más resistente a posibles interferencias. Ambas son señales
electromagnéticas, de la misma naturaleza, y susceptibles de ser distorsionadas por
campos eléctricos o magnéticos, por las condiciones meteorológicas, etc. La diferencia,
como se ha expuesto, radica en la manera de codificar la información. La codificación
digital sigue algoritmos lógicos que permiten posteriormente identificar y corregir
errores.
Diagrama funcional de un TDT
Multiplexación Por División De Frecuencias Ortogonales
La Multiplexación por División de Frecuencias Ortogonales, en inglés Orthogonal
Frequency Division Multiplexing (COFDM), es una multiplexación que consiste en
enviar un conjunto de ondas portadoras de diferentes frecuencias, donde cada una
transporta información, la cual es modulada en QAM o en PSK.
Normalmente se realiza la multiplexación COFDM tras pasar la señal por un
codificador de canal con el objetivo de corregir los errores producidos en la transmisión,
entonces esta multiplexación se denomina CCOFDM, del inglés Coded COFDM.
Debido al problema técnico que supone la generación y la detección en tiempo contínuo
de los cientos, o incluso miles, de portadoras equiespaciadas que forma COFDM, los
procesos de multiplexación y demultiplexación se realizan en tiempo discreto mediante
la IDFT y la DFT respectivamente.
Características de la modulación CCOFDM
La multiplexación de portadoras CCOFDM es muy robusta frente al multitrayecto
(multi-path), que es muy habitual en los canales de radiodifusión, frente a las
atenuaciones selectivas en frecuencia y frente a las interferencias de RF.
Debido a las características de esta multiplexación, es capaz de recuperar la información
de entre las distintas señales con distintos retardos y amplitudes (fading) que llegan al
receptor, por lo que existe la posibilidad de crear redes de radiodifusión de frecuencia
única sin que existan problemas de interferencia.
Si se compara a las tecnicas de banda ancha como CDMA, CCOFDM genera una alta
tasa de transmisión al dividir el flujo de datos en muchos canales paralelos o
subportadoras que se transmiten en igual numero de carriers de banda angosta y con
tiempos de símbolo (uno o varios bits) mayores al caso de usar banda ancha donde para
lograr la misma tasa de transmisión los tiempos de símbolo son más cortos.
Los canales de banda angosta de CCOFDM son ortogonales entre sí, lo que evita el uso
de bandas de guardas y así un eficiente uso del espectro. Ya que los desvanecimientos
(fading) afectan selectivamente a uno o un grupo de canales, es relativamente simple
ecualizarlos en forma individual lo que también se contrapone a la ecualización de un
sistema de banda ancha.
Sistemas que utilizan la modulación COFDM
Entre los sistemas que usan la modulación COFDM destacan:
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La televisión digital terrestre DVB-T, que es un estandar de TDT
La radio digital DAB
La radio digital de baja frecuencia DRM
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El protocolo de enlace ADSL
El protocolo de red de área local IEEE 802.11a/g/n, también conocido como
Wireless LAN
El sistema de transmisión inalámbrica de datos WiMAX
El sistema de transmisión de datos basados en PLC HomePlug AV
Telefonia movil 4G LTE
Modulador y demodulador COFDM
La señal de entrada al modulador COFDM es un flujo binario continuo. Este flujo se segmenta
en símbolos, de acuerdo a la constelación a utilizar y se obtiene un mapa de los símbolos,
representados ahora por números complejos, que corresponden a la representación de la señal en
el dominio de frecuencia. Si se van a modular N subportadoras simultáneamente, la primera
operación debe ser la conversión del flujo binario de entrada, en serie, en un flujo de
coeficientes complejos en paralelo. El siguiente paso es realizar la transformada inversa de
Fourier sobre esos N coeficientes para obtener una señal en el dominio del tiempo y, como la
señal de entrada al transmisor debe ser un flujo binario en serie, es necesario convertir
nuevamente la señal, ahora transformada y en paralelo, a una señal en serie. Esta es la señal a
transmitir y el proceso se ilustra en el diagrama de bloques de la figura 4.8.
En la figura anterior, puesto que la señal de entrada procede del codificador de canal, el
conjunto constituye un modulador CCOFDM (recuérdese que la “C” indica precisamente la
codificación de canal).
A la salida del conversor paralelo a serie, se inserta el intervalo de guarda, designado también
como prefijo cíclico, en que se copian los datos del final del bloque y se pegan al principio, lo
que hace que las señales retrasadas a causa de los efectos multicamino caigan en el intervalo de
guarda y sean ignoradas por el receptor.
El demodulador cumple la función inversa del modulador y el diagrama simplificado de bloques
es similar al de la figura 4.8, visto ahora de derecha a izquierda, como se ilustra en la figura 4.9.