Curso TV Digital

La TV Digital representa...
Un Hito en la Historia de la Televisión
Un Nuevo modo de ver la Televisión
DEPTO. ASISTENCIA TECNICA
1
La TV Digital representa...
Hitos en la historia de la televisión
DEPTO. ASISTENCIA TECNICA
2
La TV Digital representa...
Un nuevo modo de ver la televisión
DEPTO. ASISTENCIA TECNICA
3
Conceptos básicos
Analógico
Entre un máximo y un mínimo de un parámetro determinado, existen infinitos valores posibles.
Infinitos
valores posibles
Digital
Entre un máximo y un mínimo de un parámetro determinado, existen sólo unos cuantos valores posibles.
8
valores
posibles
DEPTO. ASISTENCIATECNICA
4
Conceptos básicos
Muestreo y conversión
MUESTREADOR
CONVERSOR
Reloj
SEÑAL ANALOGICA
VALORES
POSIBLES
SEÑAL MUESTREADA
CODIFICACION
BINARIA
0
1
2
3
4
5
6
7
000
001
010
011
100
101
110
111
DEPTO. ASISTENCIA TECNICA
5
Conceptos básicos
Los códigos binarios de un parámetro analógico se pueden memorizar, tratar, transmitir, etc
Los códigos binarios se recuperan y se transforman de nuevo al formato analógico original
SEÑAL
ANALOGICA
DEPTO. ASISTENCIATECNICA
6
Fundamentos TV Digital
Standard de codificación de audio y vídeo
para la transmisión de señales digitales
DEPTO. ASISTENCIATECNICA
7
Fundamentos TV Digital
Empresas españolas miembros del DVB
RTVE
Sogecable
Pesa
Alcatel SESA
Retevisión
Hispasat
DGTEL
(En total los signatarios del DVB
son más de 120 compañías)
DEPTO. ASISTENCIATECNICA
8
Fundamentos TV Digital
La señal de TV está compuesta por:
R
G
DEPTO. ASISTENCIA TECNICA
9
B
Fundamentos TV Digital
Señal de video
El ojo humano es más sensible a la variación de
brillo (luminancia) que a la de color (crominancia)
La señal de video queda formada por:
Luminancia
Y
Dif. Crominancia B-Y
CB
Dif. Crominancia R-Y
CR
DEPTO. ASISTENCIA TECNICA
10
Fundamentos TV Digital
Se muestrean las 3 señales
ANALOGICA
CONVERSION
ANALOGICA/DIGITAL
DIGITAL
Y
CB
CR
8 bits = 1byte
Frec. Muestreo
TOTAL
13,5 MHz
Y
6,75 MHz
CB
6,75 MHz
CR
27 Megamuestras/seg
27 MHz x 8 bits=216 Mb/seg
DEPTO. ASISTENCIA TECNICA
11
Fundamentos TV Digital
Disposición de la información
La unidad básica de información es el pixel
x o
•
X= Byte Y
O= Byte CB
1 línea- 720 pixels
• = Byte CR
Los píxels se agrupan en:
Bloque:
8x8 pixels
Macrobloque:
16x16 pixels
Trama:
12 Macrobloques
Cuadro:
varias tramas
G.O.P.:
12 cuadros
(Grupo de Imágenes)
DEPTO. ASISTENCIA TECNICA
12
Fundamentos TV Digital
216 Mb/seg
108 MHz de Ancho de Banda
Es Necesario
Comprimir la Información
DEPTO. ASISTENCIA TECNICA
13
Fundamentos TV Digital
STANDARD MPEG-2
COMPRESION
1
En los Pixels
2
En los Bloques
3
En los Cuadros
DEPTO. ASISTENCIA TECNICA
14
Fundamentos TV Digital
Compresión
1
En los Pixels
Se alterna la transmisión de CR CB con la de Y
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
DEPTO. ASISTENCIA TECNICA
15
4:2:2
4:2:0
Fundamentos TV Digital
Compresión
2
En los Bloques
Se eliminan bloques iguales: Redundancia Espacial
Bloques de igual Y, CB y CR
DEPTO. ASISTENCIA TECNICA
16
Fundamentos TV Digital
Compresión
3
En los Cuadros
Se eliminan cuadros iguales. Redundancia Temporal
Cuadro Memorizado
Cuadro a transmitir
DEPTO. ASISTENCIA TECNICA
17
Fundamentos TV Digital
Velocidades típicas por Programa
4-5 Mb/seg
TV convencional (PAL)
6 Mb/seg
Película calidad
8 Mb/seg
Deportes (ESTUDIO)
PARA UN TRANSPONDEDOR DE 33 MHZ: 6 PROGRAMAS
DEPTO. ASISTENCIATECNICA
18
Fundamentos TV Digital
Generación trama MPEG-2
DEPTO. ASISTENCIA TECNICA
19
Fundamentos TV Digital
Audio MPEG - 2
Compresión en base a la codificación MUSICAM
DEPTO. ASISTENCIA TECNICA
20
Fundamentos TV Digital
TV Digital terrestre
Proyecto viditer en desarrollo
Problemas a resolver
ECOS
La señal se recibe a veces desfasada
Errores de
transmisión
Solución
Ventajas
Modulación COFDM
• 8 MHz ancho de banda
• 2000 portadoras
• Movilidad del receptor
• Todas las de la TV digital
DEPTO. ASISTENCIA TECNICA
21
Modulación y transmisión
Tipos de modulación
Terrestre
Modulación COFDM
Modulación QPSK
Satélite
Modulación QAM
Cable
DEPTO. ASISTENCIA TECNICA
22
Modulación y transmisión
Tabla comparativa de sistemas de Modulación
C/N =
S/N =
Eb/No =
BER =
Relación Portadora Ruido
Relacion Señal Ruido
Relación Energia por Bit densidad espectral de ruido.
Bit Error Rate
DEPTO. ASISTENCIATECNICA
23
Modulación y transmisión
AM y FM
DEPTO. ASISTENCIA TECNICA
24
Modulación y transmisión
Constelación QAM
QAM
6bit por símbolo (Amplitud y fase)
Ejemplo 64QAM
Q
(1,0)
(0,0)
I
(1,1)
(0,1)
Interferencia entre símbolos
más probable
POCA ROBUSTEZ AL RUIDO
DEPTO. ASISTENCIA TECNICA
25
0,0,0,0,0,0
---------------------1,1,1,1,1,1
Modulación y transmisión
Esquema Sistema Transmisor QAM
DEPTO. ASISTENCIATECNICA
26
Modulación y transmisión
QAM
Esquema tipo instalación QAM
QPSK
QPSK
FM
sat
Cabecera Digital
Transmoduladores
digitales
transparentes
AM-VSB
IRD digital QAM
DEPTO. ASISTENCIA TECNICA
27
Cabecera de canales
analógicos
• Terrestre
• Satélite
Modulación y transmisión
Sistema de protección
contra errores y modulación QPSK
DEPTO. ASISTENCIATECNICA
28
Modulación y transmisión
Constelación QPSK
QPSK
2bit por símbolo (FASE)
(1,0)
Q
(0,0)
I
(1,1)
(0,1)
Interferencia entre símbolos
poco probable
ROBUSTEZ AL RUIDO
DEPTO. ASISTENCIA TECNICA
29
Modulación y transmisión
Modulación QPSK
Esquema tipo instalación QPSK
QPSK
QPSK/FM sat
Cabecera de canales
analógicos
• Terrestre
• Satélite
Cabecera FI:
SMATV-FI (procesado)
SMATV-S
IRD digital
DEPTO. ASISTENCIA TECNICA
30
Sistemas de Distribución
Clasificación por tipo de usuarios
Sistemas individuales (DTH)
Sistemas colectivos:
2.1 Comunitarios -> QPSK
2.2 Poblaciones, ciudades (CATV) -> QAM
DTH
CATV
SMATV
DEPTO. ASISTENCIA TECNICA
31
Sistemas de Distribución
Huellas de cobertura ASTRA 1F
Polarización
Horizontal
Polarización
Vertical
DEPTO. ASISTENCIA TECNICA
32
Sistemas de Distribución
Plan de frecuencias del sistema ASTRA
DEPTO. ASISTENCIA TECNICA
33
Sistemas de Distribución
Distribución Individual o colectiva
Antena Parabólica
Precisa de Menor diámetro
C/N ANALOGICO= 14 dB
C/N DIGITAL= 6 dB
DEPTO. ASISTENCIATECNICA
34
Fundamentos TV Digital
Factores que determinan la C/N
Factores
(dB)
No linealidad del satélite
Interferencia cocanal
1
0,5
Factores atmosféricos
1- 4,2
Error de apuntamiento
1
Margen de seguridad
2- 1
Margen de implementación
Red FI
<1
Procesadores
<0,5
Conversion BS
<0,5
C/N umbral QPSK
DEPTO. ASISTENCIA TECNICA
35
6
Fundamentos TV Digital
C/N - BER
QPSK
E.R.
QAM
B.E.R.
0E.01
1E.02
0E.02
0E.03
1E.03
0E.04
0E.05
1E.04
0E.06
0E.07
1E.05
0E.08
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12 Eb/N0 (dB)
1E.06
1E.07
1E.08
19
DEPTO. ASISTENCIATECNICA
36
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
C/N (dB)
Sistemas de Distribución
Distribución Individual
Conversor universal
Frecuencia entrada:
10.750 - 12.750 MHz
OL‘s:
9,75 GHz (para 0 KHz)
10,6 GHz (para 22 KHz)
Polaridad:
H/V (13/ 18 V)
Frecuencia salida:
950 - 1.950 MHz
13 V /0KHz
V ANALOGICA
18 V /0KHz
H ANALOGICA
O.L.:10,6
DIGITAL
O.L.:9,75
ANALOGICO
1.150 - 2.150 MHz
13 V /22KHz
V DIGITAL
18 V /22KHz
H DIGITAL
DEPTO. ASISTENCIA TECNICA
37
Sistemas de Distribución
Distribución Colectiva
Conversor cuatro
Frecuencia entrada:
10.750 - 12.750 MHz
OL‘s:
9,75 GHz
10,6 GHz
Frecuencia salida:
950 - 1.950 MHz
Salida 1
V ANALOGICA
Salida 2
H ANALOGICA
1 2 3 4
1.150 - 2.150 MHz
Salida 3
V DIGITAL
Salida 4
H DIGITAL
DEPTO. ASISTENCIA TECNICA
38
Fundamentos TV Digital
LNB- Parámetros
Ruido de fase
• Indica la “Pureza” del oscilador local
ASTRA recomienda un mínimo de 75 dBc a 10 KHz
• Se mide en dBc/Hz
ATTEN 10 dB
RL 0dBm
AMKR -102.3dB/Hz
-100.0KHz
10dB/
CENTER 1.7998000 GHZ
RBW 1.0 KHz
VBW 1.0 KHz
DEPTO. ASISTENCIA TECNICA
39
SPAN 200.0KHz
SWP 500 ms
Distribución en FI
Ventajas
Gran Ancho de Banda hasta 2 GHz
Bajo coste para bajo número de tomas
Inconvenientes
Nuevas instalaciones o retornos
Frecuencias más altas
DEPTO. ASISTENCIA TECNICA
40
mayores pérdidas
en distribución
Distribución en FI
Fundamento:
Distribución en 1ª FI (salida conversor SAT)
Características:
Ancho de banda: 950 - 2.150 MHz
Ancho de canal: 27, 33, 36, .. MHz
Topologías:
DISTRIBUCION EN DERIVACION
DISTRIBUCION EN ESTRELLA
DISTRIBUCION EN CASCADA
DEPTO. ASISTENCIA TECNICA
41
Distribución en FI
Ejemplo
Nivel salida LNB= 75 dBµV
Margen Dinámico receptor ~
_ 50-90 dBµV (especificación IRD)
DEPTO. ASISTENCIATECNICA
42
Distribución en FI
Distribución selectiva en un solo cable
Los procesadores de la cabecera Digital Line reubican
la información contenida de un transpondedor
(canal analógico o paquetes de canales digitales).
DEPTO. ASISTENCIATECNICA
43
Distribución en FI
Aplicación básica de la distribución selectiva
ESPECTRO DE CANALES DE DOS SATELITES
FA15 5
~
=
CENTRAL
ON - OFF
15 dB
20 dB
DEPTO. ASISTENCIA TECNICA
44
7 dB
10 dB
ON
ON
ON
C
C
C
C
C
ON
C
C
C
ON
PS2 C
PS2 C
PS2 C
PS2 C
Fundamentos TV Digital
Distribución en FI
Reamplificación
El número de veces que se puede reamplificar dependerá de si por la línea
circula FI o RF+FI
Parámetros de reamplificación
Características de centrales:
• Figura de ruído
• Ganancia
• Vout max
Características de la instalación:
Terrestre
FI
• C/N deseada.....................................................44 dB............25 dB
• Ruido térmico.....................................................2 dB.............10 dB
• Nº de canales a distribuir
Nº máximo de veces que se puede reamplificar
• Nivel mínimo de entrada: limitado por la C/N deseada
• Nivel máximo de entrada: limitado por la saturación
• Nº máximo amplificadores en cascada: Vmin entrada= Vmáx entrada
DEPTO. ASISTENCIA TECNICA
45
Fundamentos TV Digital
RF
Fig. de ruido
12,00
C/N deseada
44,00
Nº de canales
25,00
Vout.Max
114
Ganancia
36,00
N térmico
2,00
Ne min
Ne max
70,00
68,00
66,00
64,00
62,00
60,00
58,00
52,00
2
1
3
4
5
6
7
8
9
10
Nº de amplificadores
FI
Fig. de ruido
12,00
C/N deseada
23,00
Nº de canales
25,00
Vout.Max
118
Ganancia
42,00
N térmico
10,00
70,00
60,00
50,00
40,00
20,00
1
2
3
4
5
6
Nº de amplificadores
DEPTO. ASISTENCIATECNICA
46
7
8
9
10
Fundamentos TV Digital
Distribución en FI
Reamplificación
Ejemplo
7452
Ref.5376
Ref.5308
7452
Ref.5376
Desadaptación de las impedancias
cargar salidas no utilizadas
DEPTO. ASISTENCIATECNICA
47
Fundamentos TV Digital
Distribución en QAM
Identificación de elementos del sistema
Amp.
7215
F.A.
Conmutada
7224
Transmodulador UHF/HIPER. Digital
7250, 7252
F.A.
Conmutada
7224
4061
Programador
7233
DEPTO. ASISTENCIATECNICA
48
Fundamentos TV Digital
Distribución en QAM
Diagrama funcional de un TDT
Descodificador
viterbi
típico 3/4
Demodulador
QPSK
Descodificador
Reed
solomón
Satélite
(Ancho de banda 36 MHz)
55 Mb/seg
Codificador
Reed solomon
41,25 Mb/seg
Modulador
64 QAM
Cable
Ancho de banda= 7,9 MHz
41,25 Mb/seg
DEPTO. ASISTENCIATECNICA
49
38,01 Mb/seg
Fundamentos TV Digital
Distribución en QAM
Diagrama de bloques de un TDT (QPSK)
I out
SINTONIZADOR
Entrada FI
90°
Salida FI
SAW
O.L1
P.L.L
CAG
Q out
OL2
DOBLE CONVERSOR A/D
I
DEMODULADOR QPSK
A/D
Paquete de
transporte
MPEG-2
Q
A/D
Filtrado Niquist
Decodificador Viterbi
Descrambling
Decodificador RS
Señales de control
BIT
CLOCK
DEPTO. ASISTENCIA TECNICA
50
Fundamentos TV Digital
Distribución en QAM
Diagrama de bloques de un TDT (QAM)
CODIFICADOR QAM
MODULADOR QAM
UP CONVERTER
RF OUT
I
Q
OL3
Dispersión Energía
Interleaving
Codificador RS
Filtro Niquist
36 MHz
DEPTO. ASISTENCIA TECNICA
51
RF IN
Fundamentos TV Digital
Distribución en QAM
Instalación de una cabecera TDT
Procesos a realizar
Configurar cada TDT
Frecuencia de entrada (MHz)
Orden decreciente desde el TDT que recibe directamente la señal.
Reloj de entrada (Mbps).
Dígitos más significativos
Dígitos menos significativos
Formato de salida I/Q; I/-Q
Frecuencia de salida
Monitorización BER
Comprobación funcionamiento de:
• QPSK
• QAM
• SALIDA
Mezcla con sistema terrestre
Ajustar nivel de la central
Back off 10dB en acoplador
DEPTO. ASISTENCIA TECNICA
52
Fundamentos TV Digital
Distribución en QAM
Reamplificación TDT
No Monocanal
Banda ancha toda banda
Ref. 5308
Ref. 5379
Ref. 5380
Ref. 4510
Mantener C/N QAM (menos restrictiva que C/N en PAL)
Desadaptación de impedancia
los IRD ecualizan “NOTCH”
DEPTO. ASISTENCIATECNICA
53
Sistemas de Distribución
Diagrama de bloques receptor digital
DEPTO. ASISTENCIA TECNICA
54
Fundamentos TV Digital
A.D.C.
ARTEFACTS
B
B.E.R.
BLOQUE
C.O.F.D.M.
Cb
Cr
CUADRO
D.T.H.
DIGITVES
F.E.C.
fm
G.O.P.
I
I
INTERLEAVING
I.R.D.
M.D.T.
M.I.C.
M.P.E.G.
M.U.S.I.C.A.M.
MACROBLOQUE
P
P.C.M.
P.I.D.
PIXEL
Q
Q.A.M.
Q.P.S.K.
REED SOLOMON
ROLL-OFF
S&H
SINC
T.D.C.
TASA BINARIA
TRAMA
VITERBI
vt
W
Y
Analog/Digital Converter.
Grupos de píxels transmitidos erróneamente, síntoma de C/N defectuosa.
Imágenes Predictivas Bidireccionales.
Bit Error Rate. Indica cada cuántos bits transmitidos se transmite uno erróneo.
Matriz de 8 x 8 pixels.
Coded Orthogonal Frecuency Demultiplexing Modulation. Modulación de señal digital en
transmisión Vía Terrestre.
Señal diferencia de color B-Y
Señal diferencia de color R-Y
Conjunto de tramas.
Direct to Home. Sistema individual de recepción de TV digital.
Sistema Televés de distribución de TV Digital en VHF.
Forward Error Correction. Algoritmo que engloba la protección Reed-Solomon y la
codificación de Viterbi.
Frecuencia de Muestreo.
Group Of Pictures, conjunto de 12 cuadros.
Intraimágenes.
In Carrier. Señal digital moduladora en QPSK.
Algoritmo que elimina ráfagas de errores.
Integrated Receiver Decoder. Receptor Digital.
Multiplexado por División en el Tiempo.
Modulación por Impulsos Codificados (P.C.M.)
Moving Pictures Expert Group.
Masking Pattern Universal Subband Integrated Coding and Multiplexing. Sistema de
compresión digital de audio.
Matriz de 16 x 16 pixels.
Imágnes Predictivas.
Modulación por Impulsos Codificados (M.I.C.).
Program Identifier. Datos identificadores del programa en un paquete MPEG.
Unidad mínima en la que se descompone una imagen digitalizada.
Quadrature. Señal digital moduladora en QPSK.
Quadrature Amplitude Modulation. Modulación de señal digital en transmisiones de
SMATV o SCATV.
Quadrature Phase Shift Keying. Modulación de señal digital en transmisión Vía Satélite.
Codificación contra errores de transmisión digital.
Pendiente del filtro de Nyquist que evita interferencia entre símbolos.
Sample And Hold. Circuito de muestreo y retención.
Función frecuencial que representa el espectro de un pulso en el tiempo.
Transformada Discreta del Coseno.
Velocidad de transmisión. Cantidad de bits transmitidos en un tiempo.
Unidad de 13 Macrobloques.
Codificación para proteger los datos en la transmisión digital.
Velocidad de transmisión. Ver TASA BINARIA.
Ancho de banda.
Señal de Luminancia
DEPTO. ASISTENCIA TECNICA
55