Television digital terrestre - ALTAMIRANOWIKI-0

INGENIERÍA ELECTRICA
TEMA 6
TELEVISION DIGITAL TERRESTRE
CONCEPTO
La Televisión Digital Terrestre (TDT) es una tecnología para la difusión de señales de
televisión llamada a sustituir a la televisión analógica convencional. El momento en el que
cesen las retransmisiones analógicas se ha dado en llamar “apagón analógico”. Cuando
eso ocurra, las bandas que actualmente están siendo ocupadas por la televisión analógica
convencional quedarán libres, pudiendo entonces ser asignadas a otros servicios. Esta
"liberación de ocupantes" de las frecuencias de difusión actuales en las bandas de VHF y
UHF se conoce como "dividendo digital".
PRINCIPIOS BÁSICOS DE LA TDT
DVB-T es el estándar de transmisión adoptado para la televisión digital terrestre TDT.
El esquema de un codificador DVB-T es muy parecido al DVB-S. Los principales bloques
(diagrama muy simplificado) son los de la figura.
La modulación utilizada en los sistemas de transmisión terrestre se denomina modulación
COFDM (Coded Ortogonal Frequency Division Multiplexing). En la modulación COFDM
se modulan los datos con un gran número de portadoras, a baja velocidad, utilizando
técnicas de FDM (multiplexación en frecuencia). Para lo cual se utilizan un gran número de
MARCELO ALTAMIRANO
INGENIERÍA ELECTRICA
TEMA 6
portadoras equiespaciadas en frecuencia y moduladas cada una de ellas en QPSK o QAM,
de forma que la información se reparte entre ellas. Los canales de radiofrecuencia de la
televisión digital ocupan la misma anchura de banda que un canal utilizado en televisión
analógica, es decir, 8 MHz, pero permiten enviar más de un canal, lo típico son cuatro
canales
En la TDT el flujo binario resultante de codificar la imagen, el sonido y los datos del
programa se transmite mediante miles de portadoras entre las que se reparte la energía de
radiación. Las portadoras mantienen una ortogonalidad, en el dominio de la frecuencia, su
energía se sitúa en el cruce por cero de cualquier otra, lo que facilita la modulación.
Modulación COFDM
El problema más grave en la transmisión terrestre es el efecto multitrayecto de la señal.
La solución a este problema es repartir la información entre numerosas portadoras.
DVB-T establece una modulación COFDM.
En QPSK hay una única portadora. En cambio, en COFDM se utilizan múltiples
portadoras. En este caso, al ser las distancias de transmisión relativamente cortas, se puede
utilizar una modulación que utilice técnicas de modulación en amplitud.
Existen dos formatos básicos de modulación COFDM:


2K: 1705 Subportadoras por canal. Adoptado en países como el Reino Unido
8K: 6817 Subportadoras por canal. Adoptado en España.
En este tipo de modulación el flujo de bits se reparte entre diferentes portadoras
(dependiente del formato). Cada flujo de bits se modula, dependiendo en este caso del
operador de servicios, con una de las siguientes modulaciones de subportadora:
 4-QAM: 2 bits/subportadora.
Conceptualmente este tipo de modulación es la misma que una modulación QPSK.
 16- QAM: 4 bits/subportadora.
Es un tipo de modulación conjunta, que utiliza modulación de fase y modulación de
amplitud
 64- QAM: 6 bits/subportadora.
Es un tipo de modulación conjunta, que utiliza modulación de fase y modulación de
amplitud Como se observa en la figura, el principio básico de funcionamiento de este tipo
de modulación es la utilización de N moduladores en paralelo.
MARCELO ALTAMIRANO
INGENIERÍA ELECTRICA
TEMA 6
El espectro típico de un canal digital terrestre es el de la figura (BW≈ 8 MHz). Otra ventaja
de la modulación COFDM es la posibilidad de desarrollar redes de frecuencia única (SFN)
con el fin de que un grupo de programas de un canal utilice la misma frecuencia en todo un
territorio. Una vez sincronizados todos los transmisores, las interferencias recibidas por un
usuario de dos estaciones diferentes son consideradas como un efecto multitrayecto.
ORTOGONALIDAD
En esta técnica COFDM, la ortogonalidad se logra haciendo coincidir los picos del espectro
de las subportadoras con los valores nulos (ceros) del espectro de las otras subportadoras
pertenecientes al mismo canal, obteniéndose como resultado un perfecto alineamiento y
espaciado de las señales portadoras, como lo muestran las Figuras Los sistemas
multiportadora son ideales en aquellos lugares donde el espectro para radiodifusión terrestre
se encuentre saturado
MARCELO ALTAMIRANO
INGENIERÍA ELECTRICA
TEMA 6
.En la siguiente figura se puede observar la ortogonalidad de la modulación OFDM, donde también
se aprecia la reducción del ancho de banda necesario para la transmisión:
Un sistema OFDM toma un flujo de datos y lo divide en N flujos paralelos, cada uno a una
tasa 1/N de la original. Luego cada flujo es mapeado a una subportadora y combinado
usando la transformada rápida inversa de Fourier (IFFT), obteniendo la señal en el dominio
del tiempo a transmitir. Por ejemplo, si se utiliza un sistema con 100 subportadoras y se
transmite un único flujo con una tasa de 1Mbps, este es convertido en 100 flujos de
10Kbps. Al crear flujos de datos paralelos más lentos, provoca que la duración de cada
símbolo de la modulación aumente en un factor de 100.
MODULADOR Y DEMODULADOR COFDM
La señal de entrada al modulador OFDM 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 siguiente figura.
Diagrama de bloques del modulador OFDM
MARCELO ALTAMIRANO
INGENIERÍA ELECTRICA
TEMA 6
En la figura anterior, puesto que la señal de entrada procede del codificador de canal, el conjunto constituye
un modulador COFDM (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 multitrayecto 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 19, visto ahora de derecha a izquierda, como se ilustra en la figura mostrada.
Diagrama de bloques del demodulador OFDM
Para demodular correctamente las señales, el receptor debe muestrearlas durante el período útil del símbolo
OFDM, no durante el intervalo de guarda. Por consecuencia, la ventana de tiempo debe situarse con precisión
en el instante en que se presenta cada símbolo.
Esto equivale, en el caso analógico, a que para llevar a cabo la demodulación coherente o síncrona en el
receptor, es imprescindible que la portadora generada localmente en el receptor sea exactamente de la misma
frecuencia y fase de la portadora generada en el transmisor para modular la señal.
En el sistema DVB-T se resuelve este problema utilizando subportadoras piloto, distribuidas de forma regular
en el canal de transmisión y que actúan como marcadores de sincronismo.
Como la información de las señales piloto es conocida, en el receptor es posible realizar una estimación de la
respuesta en frecuencia del canal. La estimación así obtenida para una portadora piloto puede interpolarse
para llenar los huecos que separan a los pilotos y emplearse para ecualizar todas las constelaciones que
transportan datos.
MARCELO ALTAMIRANO