2.-la televisión terrenal

Transmisión y redes de datos: La televisión
INDICE:
ü 1.-Introducción.........................………………………….........
Pag 2
ü 2.-La televisión terrenal.........……………………………........
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Consideraciones previas................................……….....
Pag 4
•
Propagación en el espacio libre.....................................
Pag 4
•
Propagación en líneas de transmisión............................
Pag 7
•
Transmisión y recepción de la señal de Tv :
a) Transmisión monocromática................................
Pag 8
b) Transmisión de tv en color...................................
Pag 14
Teletexto..........................................................................
Pag 20
ü 3.-Televisión por satélite...................…………………….......
Pag 21
•
•
Características del enlace descendente y la señal tv....
Pag 21
ü 4.-Televisión por cable..…………………...…………….........
Pag 23
ü 5.-Televisión digital terrenal.................................................
Pag 24
•
Tv digital vs. analógica...................................................
Pag 27
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Aspectos técnicos de los sistemas de tv digital terrestre
Pag 28
•
El sistema europeo de difusión de tv digital terrenal ....
Pag 28
•
Aspectos técnicos en la implantación de las redes TDT
Pag 31
•
Plataforma de usuario....................................................
Pag 33
•
Proyecto VALIDATE.......................................................
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•
Proyecto VIDITER..........................................................
Pag 36
•
Sincronización en redes SFN........................................
Pag 37
•
Requerimientos del transmisor......................................
Pag 38
•
Aislamiento de la antena en los transpondedores y los
gap-fillers........................................................................
ü Bibliografía……………………………………………………..
Raúl Spínola Morilla
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José Miguel Paredes Sánchez
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LA TELEVISIÓN
1.-INTRODUCCION
Definición de Televisión (TV): transmisión instantánea de imágenes, tales como fotos
o escenas, fijas o en movimiento, por medios electrónicos a través de líneas de
transmisión eléctricas o radiación electromagnética (ondas de radio).
HISTORIA DE LA TELEVISION
La cámara de televisión es el dispositivo que transforma la imagen luminosa en señal
eléctrica. La salida de una cámara es precisamente la señal que venimos llamando
señal de televisión o señal de vídeo.
La historia del desarrollo de la televisión ha sido en esencia la historia de la búsqueda
de un dispositivo adecuado para explorar imágenes.
El primero fue el llamado disco Nipkow, patentado por el inventor alemán Paul Gottlieb
Nipkow en 1884. Era un disco plano y circular que estaba perforado por una serie de
pequeños agujeros dispuestos en forma de espiral partiendo desde el centro. Al hacer
girar el disco delante del ojo, el agujero más alejado del centro exploraba una franja en
la parte más alta de la imagen y así sucesivamente hasta explorar toda la imagen.
Sin embargo, debido a su naturaleza mecánica el disco Nipkow no funcionaba
eficazmente con tamaños grandes y altas velocidades de giro para conseguir una
mejor definición.
Los primeros dispositivos realmente satisfactorios para captar imágenes fueron el
iconoscopio, que fue inventado por el físico estadounidense de origen ruso Vladimir
Kosma Zworykin en 1923, y el tubo disector de imágenes, inventado por el ingeniero
de radio estadounidense Philo Taylor Farnsworth poco tiempo después.
En 1926 el ingeniero escocés John Logie Baird inventó un sistema de televisión que
incorporaba los rayos infrarrojos para captar imágenes en la oscuridad. Con la llegada
de los tubos y los avances en la transmisión radiofónica y los circuitos electrónicos que
se produjeron en los años posteriores a la I Guerra Mundial, los sistemas de televisión
se convirtieron en una realidad.
Emisión
Las primeras emisiones públicas de televisión las efectuó la BBC en Inglaterra en 1927
y la CBS y NBC en Estados Unidos en 1930. En ambos casos se utilizaron sistemas
mecánicos y los programas no se emitían con un horario regular. Las emisiones con
programación se iniciaron en Inglaterra en 1936, y en Estados Unidos el día 30 de abril
de 1939, coincidiendo con la inauguración de la Exposición Universal de Nueva York.
Las emisiones programadas se interrumpieron durante la II Guerra Mundial,
reanudándose cuando terminó.
En España, se fundó Televisión Española (TVE), hoy incluida en el Ente Público
Radiotelevisón Española, en 1952 dependiendo del ministerio de Información y
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Turismo. Después de un periodo de pruebas se empezó a emitir regularmente en
1956, concretamente el 28 de octubre. Hasta 1960 no hubo conexiones con
Eurovisión. La televisión en España ha sido un monopolio del Estado hasta 1988. Por
mandato constitucional, los medios de comunicación dependientes del Estado se rigen
por un estatuto que fija la gestión de los servicios públicos de la radio y la televisión a
un ente autónomo que debe garantizar la pluralidad de los grupos sociales y políticos
significativos.
A partir de la década de 1970, con la aparición de la televisión en color los televisores
experimentaron un crecimiento enorme lo que produjo cambios en el consumo del ocio
de los españoles.
A medida que la audiencia televisiva se incrementaba por millones, hubo otros
sectores de la industria del ocio que sufrieron drásticos recortes de patrocinio. La
industria del cine comenzó su declive con el cierre, de muchos locales.
Televisa, la empresa privada de televisión más importante de habla hispana, se fundó
en 1973 y se ha convertido en uno de los centros emisores y de negocios más grande
del mundo, en el campo de la comunicación, ya que además de canales y programas
de televisión, desarrolla amplias actividades en radio, prensa y ediciones o
espectáculos deportivos.
La televisión ha alcanzado una gran expansión en todo el ámbito latinoamericano. En
la actualidad existen más de 300 canales de televisión y una audiencia, según número
de aparatos por hogares (más de 60 millones), de más de doscientos millones de
personas.
A partir de 1984, la utilización por Televisa del satélite Panamsat para sus
transmisiones de alcance mundial, permite que la señal en español cubra la totalidad
de los cinco continentes. Hispasat, el satélite español de la década de 1990, cubre
también toda Europa y América.
En 1983, en España empezaron a emitir cadenas de televisión privadas TELE 5,
Antena 3 y Canal +. En 1986 había 3,8 habitantes por aparato de televisión, en la
actualidad ha bajado a 3,1. A finales de los años ochenta, había en Estados Unidos
unas 1.360 emisoras de televisión, incluyendo 305 de carácter educativo, y más del
98% de los hogares de dicho país poseía algún televisor semejante al nivel español.
Hay más de 8.500 sistemas ofreciendo el servicio de cable, con una cartera de más de
50 millones de abonados. En la actualidad en todo el mundo, la televisión es el
pasatiempo nacional más popular; el 91% de los hogares españoles disponen de un
televisor en color y el 42%, de un equipo grabador de vídeo. Los ciudadanos
españoles invierten, por término medio, unas 3,5 horas diarias delante del televisor,
con una audiencia de tres espectadores por aparato.
Durante los años inmediatamente posteriores a la II Guerra Mundial se realizaron
diferentes experimentos con distintos sistemas de televisión en algunos países de
Europa, incluida Francia y Holanda, pero fue la URSS, que comenzó sus emisiones
regulares en Moscú en 1948, el primer país del continente en poner en funcionamiento
este servicio público. Cerca del 98% de los hogares en la URSS (3,2 personas por
receptor) y en Francia (2,5) posee televisor, siendo el porcentaje de 94 en Italia (3,9) y
93 en los hogares de Alemania actualmente parte de la reunificada República Federal
de Alemania (2,7).
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2.-LA TELEVISIÓN TERRENAL
En los últimos años la Televisión ha experimentado un impresionante progreso. Los
avances de la electrónica han permitido un gran abaratamiento de los receptores y una
mayor calidad de recepción, teniendo como consecuencia un total penetración de la
televisión en los hogares. Más recientemente la introducción de la televisión vía
satélite y el aumento de canales terrenos a los que tiene acceso el telespectador han
potenciado todavía más este medio de comunicación hasta hacerlo prácticamente
imprescindible en nuestra vida diaria.
Todo sistema de TV costa de tres partes básicas: transmisor, enlace entre emisor y
receptor, que en nuestro caso se efectúan por radiación electromagnética, y receptor.
El enlace entre los estudios y el transmisor puede efectuarse por cable o bien
mediante radioenlace.
El transmisor propiamente dicho, está situado en un lugar favorable para la radiación
óptima de las señales de TV por la antena transmisora en todas las direcciones, o en
las que interesa.
En el transmisor las señales de audio y vídeo son moduladas, mezcladas y radiadas
por la antena con la potencia suficiente para cubrir la zona de cobertura prevista para
el transmisor.
Las ondas electromagnéticas radiadas por la antena transmisora se propagan y son
captadas por las antenas receptoras las cuales a través de la instalación de antena
distribuyen las señales de TV a los receptores de los diversos usuarios, cerrando así la
cadena transmisión-recepción de las señales de TV.
CONSIDERACIONES PREVIAS
A la hora de llevar a cabo el proyecto e instalación de un determinado sistema de
recepción de señales de TV es imprescindible el conocimiento de los diversos medios
de propagación que recorre la señal de TV, así como las unidades de medida y
evaluación de la misma. En este sentido y antes de introducirnos en los tipos y
elementos de una instalación es conveniente dar un breve vistazo a estos puntos.
PROPAGACIÓN EN EL ESPACIO LIBRE
Espectro radioeléctrico
El espectro de frecuencias radioeléctricas es el conjunto de ondas radioeléctricas cuya
frecuencia está comprendida entre 3 Kilohertzios y 3.000 Gigahertzios. El espectro de
frecuencias radioeléctricas se divide de acuerdo con el Reglamento de
Radiocomunicaciones de la Unión Internacional de Telecomunicaciones.
Las bandas asignadas para servicios de radiodifusión de Radio y Televisión, son las
siguientes:
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Onda Larga
Onda Media
Onda Corta
VHF
UHF
Ku
0,15 – 0,285 MHz
0,52 – 1,605 MHz
2,30 – 26,100 MHz
Banda I
46 – 68,0
Banda II: FM 87 – 110
Banda III
174 – 230
MHz
MHz
MHz
Banda IV
Banda V
MHz
MHz
470 – 606
606 – 862
FSS banda inf. 10,7 – 11,7 GHz
DBS
11,7 – 12,5 GHz
FSS banda sup.12,5 – 12,75 GHz
Actualmente en España las bandas BI, BIII, BIV y BV están destinadas al servicio de
radiodifusión de TV terrena. No obstante, las BI y BIII están destinadas a ser
abandonadas para este servicio según recoge el CNAF (Cuadro Nacional de
Asignación de Frecuencias) en sus párrafos UN-15 y UN-26. El plan previsto es que
los reemisores y emisores con potencia menor a 100W abandonen estas bandas antes
del 1-1-95 y los de potencias mayores a 100W lo hagan antes del 1-1-2000.
En España el estándar de Televisión utilizado es el PAL BG, es decir canales de TV de
8 MHz de ancho de banda en UHF (BIV y BV) y de 7 MHz en VHF.
Mecanismos de propagación
Las ondas de radio y TV son ondas electromagnéticas que se transmiten a la
velocidad de la luz, 300.000 Km/s.
Cuando una antena radia, crea a su alrededor un campo electromagnético cuya
intensidad es función de la intensidad que circula por dicha antena y que se va
amortiguando a medida que nos alejamos de la misma. El valor de la atenuación que
la onda sufre cuando se propaga es función directa de su frecuencia, de modo que
cuanto más elevada es ésta, mayor es también su amortiguamiento.
Las ondas radiadas por una antena emisora son de dos tipos:
a) De tierra: se propagan por la superficie de la tierra. Son las causantes del
efecto “desvanecimiento” cuando se reciben con fase distinta que las ondas de
espacio.
b) De espacio: son las ondas radiadas al espacio y constituyen toda la base de
las comunicaciones. El amortiguamiento es menor que en las anteriores.
Dependiendo del tipo de emisión, el mecanismo de propagación se producirá de una u
otra forma. Así tendremos:
• Emisiones de onda larga (0,15 a 0,285 MHz): la propagación se produce
generalmente por medio de la onda de superficie.
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• Emisiones de onda media (0,552 a 1,06 MHz): la propagación de estas señales
puede tener lugar por la onda de espacio o por la de superficie. La atenuación en la
onda de superficie es mayor que en onda larga.
• Emisiones de onda corta (2,3 a 26,1 MHz): la propagación de estas señales se
hace mediante la onda de espacio debido a la atenuación que sufre la onda de
superficie.
• Ondas de VHF, UHF y superiores: dentro de las ondas de VHF las señales de
Banda I participan tanto de las propiedades de las ondas cortas como de las de
frecuencia superior. Esta banda puede considerarse como la transición entre las ondas
cortas y las específicas de VHF y UHF.
Las señales utilizadas en BIII de VHF, UHF y superiores se propagan rectilíneamente
y si encuentran en su camino una antena receptora inducen en ella una fuerza
electromotriz que es aprovechada.
Aquí la onda de superficie no tiene ninguna importancia dado que su amortiguamiento
es muy grande.
Del conjunto de ondas radiadas, en TV sólo son aprovechables las que constituyen el
rayo óptico o directo.
Teóricamente el alcance máximo de una emisora viene dado por el rayo tangente a la
superficie de la tierra TD que constituye el límite de visibilidad entre transmisor y
receptor.
Ese alcance óptico tiene como valor:
D = 3,6 * (√H + √h) Km
H = altura de la antena emisora en metros
h = altura de la antena receptora en metros
Dado que H suele ser mucho mayor que h, un incremento de igual altura en la antena
emisora o receptora, siempre es más útil en esta última por aumentar más el alcance.
Esto nos conduce a una consideración de tipo práctico: en las zonas límite marginales,
muy distantes de la estación transmisora, es conveniente aumentar la altura de las
antenas receptoras, aunque sea unos pocos metros, mejorando considerablemente la
señal.
En la práctica se observa que según el estado de la atmósfera, época del año, etc., el
alcance dado por la formula anterior se ve multiplicado por un factor variable
comprendido entre 1,25 y 2,5. Ello es debido al efecto de difracción troposférica de las
ondas.
Eventualmente puede darse el caso de que existan reflexiones en nubes u otros
elementos que produzcan idénticos resultados.
Ocasionalmente también pueden existir reflexiones en las capas ionizadas de la
atmósfera (Capas de Heaviside), que dan lugar a grandes alcances, pero dicho
fenómeno, muy frecuente en radio, es completamente fortuito en TV.
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Efecto de doble imagen
La propagación de las ondas de TV se ve muy afectada por los obstáculos
interpuestos entre antena emisora y receptora que atenúan mucho la señal (casas,
bosques, montañas, etc.) y que además pueden actuar como pantallas reflectantes.
La aparición de imágenes fantasmas o ecos es debido a ello y su explicación es la
siguiente:
La señal llega al receptor por dos caminos, uno directo y otro debido a la reflexión. Si
suponemos, por ejemplo, que un rayo reflejado recorre 300 m. más que un rayo
directo, llegará con un retraso que será:
Si recorre 3 x 108 m en 1 seg., recorrerá 300 m en t segundos.
300
t=
3 x 10
8
s = 10-6 seg. = 1 µs
Como en un televisor el tiempo que tarda en barrerse una línea es de 64 µs (retrazado
10 µs), resulta que para un televisor de 23 pulgadas (anchura de pantalla 40 cm), el
barrido se hace a razón de 40/54 = 0,74 cm/µs= 7,4 mm/µs.
Así en nuestro caso obtendremos una segunda imagen a la derecha de la auténtica y
separada de la misma una distancia de 7,4 mm.
PROPAGACIÓN EN LÍNEAS DE TRANSMISIÓN
Una línea es un medio de transmisión de energía. Dado que las líneas se utilizan para
el envío de señales de diverso tipo a diversas distancias es necesario que estas líneas
de transmisión no radien y que además tengan las menores pérdidas posibles.
Un parámetro de gran importancia en toda línea de transmisión es la impedancia
característica.
La impedancia característica de una línea podemos definirla como la impedancia que
se mediría en un extremo de la línea si ésta fuera de longitud infinita. Dicha
impedancia característica depende de la naturaleza de cada línea en particular, y es
un parámetro fundamental a la hora de considerar las posibles reflexiones en la misma
línea:
Si una línea de transmisión está terminada o conectada a una impedancia igual a su
impedancia característica no se producirá reflexión de señal en el extremo de dicha
línea y toda la energía transmitida se entregará a la misma.
Si el extremo de una línea está abierto o en cortocircuito, se producirá un cien por cien
de reflexión de señal en dicho extremo.
Al número que define la parte de energía que se refleja en un punto de una línea de
transmisión se le llama coeficiente de reflexión en ese punto. Si Z0 es la impedancia
característica de la línea y Zr es la impedancia de cierre, el coeficiente de reflexión
viene dado por:
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ρ=
Zr – Z0
Zr + Z0
Así se dirá que una línea de transmisión está mejor adaptada cuando el valor de su
impedancia de cierre (Impedancia de carga) se acerque más al de su impedancia
característica.
Expondremos a continuación unas explicaciones teóricas sobre la televisión en
general, dejando mas claros algunos conceptos que creemos que son de gran
importancia para la comprensión del trabajo .
TRANSMISIÓN Y RECEPCIÓN DE LA SEÑAL DE TV
TRANSMISIÓN MONOCROMÁTICA
Hemos creído conveniente dar algunas nociones fundamentales de cómo se realiza
la emisión, ya que ello nos permitirá comprender mejor el funcionamiento del receptor.
En la figura 1 se ha dibujado un esquema de bloques de una emisora de televisión.
En ella 1 es la cámara, la cual capta la imagen y la transforma en impulsos eléctricos.
Al tubo de la cámara de televisión se le aplican dos señales procedentes de un
generador de ritmo 2, cuyo núcleo es un oscilador de cristal que oscila a 31250 Hz. De
esta frecuencia se derivan los impulsos en diente de sierra para la exploración de la
imagen y unos impulsos rectangulares que bloquean la señal de imagen cuando se
produce el retorno del barrido.
Después de una división de frecuencia de relación 2: 1, aparece la frecuencia de
líneas de 15 625 Hz. Con ayuda de cuatro pasos divisores de frecuencia, cada uno de
ellos de relación 5: 1, se obtiene la frecuencia de semiimagen de 25 Hz. Con estas dos
frecuencias se generan los impulsos de sincronización así como las tensiones de
relajación que producen la desviación horizontal y vert.,cal del haz electrónico
explorador en la cámara de televisión. Las tensiones de relajación se aplican a las
bobinas deflectoras del tubo explorador de imagen, con lo cual se produce el barrido
electrónico de la imagen. Durante el tiempo de retroceso del haz explorador los
impulsos de bloqueo impiden la formación de señales de imagen en el tubo.
La señal de imagen obtenida en el tubo explorador se aplica a un circuito mezclador 3,
en el cual dichas señales se mezclan con los impulsos de sincronización que le
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suministra el generador de ritmo 2. Los impulsos de sincronización quedan así
intercalados en los huecos de la señal de imagen, es decir en los espacios donde no
hay señal de imagen debido a los tiempos de retroceso.
La señal así compuesta, es decir la señal de imagen más la de sincronismo, se aplica
a un amplificador de imagen 4.
Por otro lado se tiene un oscilador de alta frecuencia 5 que produce la frecuencia
portadora que, aplicada al modulador de imagen 6, queda modulada en amplitud por la
señal de imagen y sincronismo procedente del amplificador 4.
La frecuencia portadora modulada en amplitud se aplica luego a un circuito pasa-alto
7, el cual elimina la mayor parte de la banda lateral inferior.
La señal obtenida a la salida del filtro paso-alto se aplica finalmente a un circuito
diplexer 8, El diplexer no es más que un circuito puente de alta frecuencia que permite
que dos emisoras empleen una misma antena sin interferirse entre ellas.
Veamos ahora el tratamiento de la señal de audio. Este consiste en un micrófono 9
cuya señal se aplica a un amplificador de baja frecuencia 10 y de éste a un circuito
modulador 12. La frecuencia portadora de sonido se obtiene en el oscilador de alta
frecuencia 11 y es aplicada, lógicamente, al modulador 12 para que la module con la
señal de audio.
Finalmente la señal de la frecuencia portadora modulada en frecuencia por la señal de
audio se aplica al circuito diplexer para su emisión.
Como verá la señal de audio se modula en frecuencia, ya que este sistema de emisión
proporciona mejor sonido y no es afectado por parásitos. Los parásitos o
perturbaciones pueden evitarse también mediante la modulación por amplitud de la
señal de video.
Espectro de frecuencias de una emisora de televisión
En toda emisión de televisión surgen bandas laterales debidas a la modulación por
amplitud de la señal de video. Dichas bandas laterales ocupan mucho espacio en el
espectro de radiofrecuencia. Por este motivo se elimina la mayor parte de la banda
lateral inferior, tal y como se aprecia en la figura 14, en la que se muestra que mientras
la banda lateral superior abarca hasta 5 MHz por encima de la portadora de imagen, la
banda lateral inferior es más pequeña.
El ancho de banda depende de la frecuencia de imagen más elevada que pueda surgir
durante la exploración. La frecuencia de imagen más elevada sería un mosaico de
puntos blancos y negros alternados, por lo que considerando que una imagen de
televisión está formada por unos 400000 puntos de imagen, cuando se alternan dichos
puntos blancos y negros la frecuencia de imagen sería de 200 000 oscilaciones por
imagen. Como en cada segundo se producen 25 imágenes, la frecuencia de imagen
será:
200 000 puntos x 25 imágenes = 5 000 000 Hz
es decir 5 MHz.
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Debido a que no puede haber puntos de imagen más pequeños, ésta será pues la
mayor. frecuencia. de imagen que puede aparecer y con ello viene dado también el
mayor ancho de banda lateral.
La eliminación de gran parte de la banda lateral interior no supone pérdida alguna de
información, puesto que las dos bandas laterales contienen las mismas frecuencias de
imagen.
El motivo de no eliminar en su totalidad la banda lateral inferior durante la emisión se
debe a que si ello se realizara sería difícil eliminar las distorsiones producidas en la
transmisión de las bajas frecuencias de video.
Volviendo a la figura 14 puede observar que la portadora de audio está 5,5 MHz por
encima de la portadora de video. Esta portadora está, como ya se ha dicho, modulada
en frecuencia, con una variación de frecuencia de +- 50 kHz.
Canales de televisión
El ancho de banda que requiera cada canal de televisión para no interferir a los
adyacentes es de 7 MHz. Tomando pues en consideración este ancho de banda se
llega a la clasificación de los canales de televisión que se relacionan en las tablas
siguientes:
Tabla 1 Canales de televisión en VHF.
BANDA
CANAL
*
I
I
I
**
III
III
III
III
III
III
III
III
2
3
4
-5
6
7
8
9
10
11
12
PORTADORA
IMAGEN (MHz)
48,25
55,25
62,25
-175,25
182,25
189,25
196,25
203,25
210,25
217,25
224,25
PORTADORA
SONIDO (MHz)
-53,75
60,75
67,75
-180,75
187,25
194,75
201,75
208,75
215,75,
222,75
229,75
* El canal 1 no es apto para emisiones de televisión por tener un ancho de banda
de 6 MHz.
** La banda II, que abarca de 87,7 a 108 MHz está ocupada por las emisiones
radiofónicas en FM.
Raúl Spínola Morilla
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José Miguel Paredes Sánchez
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BANDA
CANAL
IV
IV
IV
IV
IV
IV
IV
IV
IV
IV
IV
IV
IV
IV
IV
IV
IV
V
V
V
V
V
V
V
V
V
V
V
V
V
V
V
V
V
V
V
V
V
V
V
V
V
V
V
V
V
V
V
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
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
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PORTADORA IMAGEN
(MHz)
471.25
479.25
487.25
495.25
503.25
511.25
519.25
527.25
535.25
543.25
551.25
559.25
567.25
575.25
583.25
591.25
599.25
607.25
615.25
623.25
631.25
639.25
647.25
655.25
663.25
671.25
679.25
687.25
695.25
703.25
711.25
719.25
727.25
735.25
743.25
751.25
759.25
767.25
775.25
783.25
791.25
799.25
807.25
815.25
823.25
831.25
839.25
847.25
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PORTADORA SONIDO (MHz)
476.75
484.75
492.75
500.75
508.75
516.75
524.75
532.75
540.75
548.75
556.75
564.75
572.75
580.75
588.75
596.75
607.75
612.75
620.75
628.75
636.75
644.75
652.75
660.75
668.75
676.75
684.75
692.75
700.75
708.75
716.75
724.75
732.75
740.75
748.75
756.75
764.75
772.75
780.75
788.75
796.75
804.75
812.75
820.75
828.75
83675
844.75
852.75
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El receptor de televisión
Hemos visto en los parágrafos anteriores como funciona una emisora de televisión y la
constitución de la señal de imagen. A continuación estudiaremos de una forma general
y mediante un esquema de bloques, como está constituido un receptor de televisión
así como la misión que cumplen en él cada uno de sus circuitos.
En la figura 15 se representa el esquema de bloques de un receptor de televisión., A
efectos de una mejor comprensión del circuito hemos reunido los bloques individuales
en grupos. Cada uno de estos grupos están separados entre sí mediante líneas de
trazos y se han marcado con las letras A, B, C, ... K.
Como verá el circuito dispone de dos entradas de antena, una para VHF y otra para
UHF, ya que al ser frecuencias muy distintas no obtendríamos una recepción óptima
con una sola antena.
La señal de VHF es amplificada por una etapa amplificadora de radiofrecuencia y a su
salida se aplica a una etapa mezcladora, en donde se mezcla con una señal de
radiofrecuencia generada en una etapa osciladora. De forma idéntica y separada se
amplifica y mezcla con una señal de otro oscilador local la señal de UHF; es decir el
receptor dispone de dos sintonizadores independientes, uno para VHF y otro para
UHF.
Hasta ahora, y aun hoy en día en muchos receptores se utiliza, el sintonizador de VHF
estaba gobernado por un conmutador o selector de canales, estando previsto para
cada canal su correspondiente circuito oscilante. De esta forma cada una de las
posiciones del selector de canales se designa con su correspondiente número de
canal. Al girar el selector de canales se seleccionan los correspondientes circuitos
oscilantes que entran en resonancia con la frecuencia de la emisora y del oscilador
local. Adicionalmente el oscilador puede sintonizarse finamente con un pequeño
condensador variable. Por estos motivos a esta etapa se la designaba normalmente
con el nombre de selector de canales.
En UHF sin embargo (parte B de la figura 15) la sintonización se realiza en todo el
margen de frecuencia con la ayuda de un condensador variable triple, por lo que
recibe el nombre de sintonizador.
En la actualidad la tendencia es la de utilizar sintonizadores con diodos varicap tanto
en UHIF como en VHF, razón por la cual la sintonización en ambas bandas se realiza
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de la misma forma, es decir de forma continuada, y no por saltos como es el caso del
selector.
Para facilitar la búsqueda de un canal por parte del usuario, la sintonización se realiza
mediante un potenciómetro y se deja en la posición adecuada una vez sintonizado el
canal. Mediante un sistema de pulsadores mecánicos o electrónicos se seleccionan
después los canales previamente sintonizados, con lo cual la elección de un canal se
limita a la pulsación de una simple tecla.
En las dos partes de sintonización la frecuencia del oscilador local queda ajustada de
forma que siempre es mayor (en un determinado valor) a la frecuencia de la portadora
de imagen seleccionada. Esta diferencia entre frecuencia del oscilador local y
frecuencia de la portadora de imagen se ha estipulado unificada al valor de 38,9 MHz.
A la salida del paso mezclador aparece pues, tanto en la parte de VHF como la de
UHF, una frecuencia de 38,9 MHz que se le denomina frecuencia intermedia de
imagen.
Mediante el conmutador de bandas se selecciona la frecuencia intermedia de imagen
procedente de la parte de VHF o de la parte de UHF. A partir de este conmutador el
tratamiento de la señal es el mismo puesto que la frecuencia intermedia de imagen es
la misma a la salida de los dos mezcladores.
La frecuencia intermedia de imagen se aplica ahora a las etapas de FI, constituidas
por dos o tres amplificadores de FI, y que se han marcado con la letra E en la figura
15.
Tanto las dos partes de sintonización como la parte de frecuencia intermedia, han de
poseer un ancho de banda lo suficientemente grande para que puedan pasar toda la
banda lateral superior y la portadora de sonido. El ancho de banda de estas etapas
debe ser, pues, de aproximadamente 5,5 MHz.
Las portadoras de imagen y sonido de los canales vecinos no deben poder pasar,
pues si así fuera se producirían perturbaciones en la imagen y sonido captados.
En la figura 16 se ha dibujado la curva de paso de la parte de frecuencia intermedia de
imagen. En ella se ha marcado mediante fpics y fpscs las frecuencias portadoras de
imagen y sonido del canal sintonizado respectivamente, y mediante fpicv y fpscv las
portadoras de imagen y sonido de los canales vecinos. Como podrá observar sobre la
citada figura las portadoras de sonido y de imagen de los canales vecinos se reducen
adicionalmente mediante circuitos de bloqueo, por lo que la curva de paso a estas
frecuencias se reduce prácticamente a cero. Incluso la propia portadora de sonido f,,
del canal sintonizado se reduce, mediante un circuito de bloqueo, al 10 %.
Sistemas de modulación de la portadora de televisión
La portadora de una emisión de televisión está modulada en amplitud de forma que
lleve simultáneamente la señal de video y las dos señales de sincronismo, tal y como
se vio en el capítulo anterior de esta obra.
La modulación de la portadora, una vez detectada, se divide en dos partes: la primera
corresponde a la señal de video, y abarca del 10 al 75 % de la amplitud total.
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La modulación de la señal de video, según la norma adoptada, puede ser positiva o
negativa (Fig. l). De estos dos sistemas el más utilizado es el de modulación negativa.
En la modulación negativa la amplitud máxima de la onda portadora corresponde a la
desaparición del haz de electrones en el tubo de rayos catódicos y, como
consecuencia, del punto luminoso (pantalla a oscuras). Cuando la amplitud de la
frecuencia portadora es mínima, se obtiene la máxima emisión de electrones en el
tubo de rayos catódicos del receptor, por lo que la pantalla se ilumina al máximo. Así
pues, en este sistema de modulación cuando la señal alcanza la máxima amplitud esto
corresponde al negro, mientras que cuando la amplitud es mínima corresponde al
blanco. La amplitud mínima correspondiente al blanco no se cifra en el 0 % de la
amplitud total, sino en un 10 %, mientras que para el negro se cifra en un 75 %. De
acuerdo con esto la señal de video abarca desde el 10 % al 75 % de la amplitud total.
Entre el 10 % y el 75 % de la amplitud total se obtiene pues, toda la gama de grises,
desde el prácticamente blanco hasta aquel que se confunde con el negro.
En la parte comprendida entre el 75 % y el 100 % de modulación se aplican las
señales de sincronismo, y por ser tan elevados estos porcentajes tampoco aquí se
producirá emisión de electrones en el tubo de rayos catódicos. Para distinguir entre el
negro de la señal de video (75 % de la amplitud total) y el negro de las señales de
sincronismo (100 % de la amplitud total), se denomina a esta última con el término de
más negro, queriendo con ello decir que esta señal no produce ninguna imagen,
mientras que con la del 75 % se produce el negro de una imagen.
SEÑAL DE TELEVISIÓN EN COLOR
Hemos dicho en el capítulo anterior que uno de los principales problemas con los que
se enfrentaron los investigadores de los diferentes sistemas de televisión eran la
compatibilidad y la retrocompatibilidad, es decir que las emisiones de televisión en
color pudiesen también ser recibidas en receptores de televisión en blanco y negro y
que las emisiones de televisión en blanco y negro pudiesen ser recibidas en
receptores de televisión en color. Lógicamente en los receptores de televisión en color
no se verán todos los programas en color, sino sólo aquellos especialmente
transmitidos con la señal de crominancia.
Si se recibe una señal de televisión en color en un receptor en blanco y negro,
observamos que la imagen es igual a las de las emisiones en blanco y negro, es decir
existen variaciones de brillo o luminancia en la imagen, por lo cual podemos afirmar
que la señal de televisión en color contiene una información de luminancia y una
información de crominancia.
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Además de la información de luminancia y crominancia, la señal de televisión en color
contiene el sonido y los sincronismos vertical y horizontal. Todo ello debe transmitirse
dentro del margen de frecuencias establecido para cada canal por las Normas, tanto si
es de VHF como de UHF.
La crominancia consiste en la modulación de una portadora situada aproximadamente
a 4,43 MHz de la portadora de luminancia según Normas CCIR. Esta portadora
modulada por las señales de crominancia recibe el nombre de portadora de color o
subportadora (Fig. I). El valor de 4,43 MHz lo indicamos aproximado con el fin de que
resulte fácil recordar por el técnico en electrónica, ya que su valor exacto es de
4,43361875 MHz. Esta frecuencia no se ha elegido caprichosamente ni su valor es
más o menos aproximado, sino que es el resultado de muchos estudios y
experimentaciones. Se obtiene a partir de la frecuencia de línea, según la fórmula:
fpc = (284 - 0,25) - 15 625 + 25 Hz = 4 433 618,75 Hz
Para obtener este valor de la portadora de color se parte de la consideración de que
dicha portadora, con sus bandas laterales, no debe perturbar la señal de imagen en
ningún caso. Tal y como ya sabe la señal de imagen tiene en la Norma CCIR un ancho
de banda de 5 MHz. En esta banda está pues contenida la portadora de color ~ 4,43
MHz y, por lo tanto, si no se toman precauciones existirían interferencias entre ellas.
La banda de frecuencias de la señal de imagen no está ocupada en un modo continuo
y total, sino a modo de «paquetes de energía» entre los que quedan espacios vacíos y
en los cuales puede introducirse la frecuencia lateral de la portadora de color.
En la modulación de la portadora aparecen principalmente frecuencias laterales que
son armónicos de la semifrecuencia de líneas. Por lo tanto, si se desplaza la portadora
de color en un cuarto de la frecuencia de línea, o sea, en 0,25 fL, respecto a alguno de
los múltiplos de fl (en la Norma CCIR el 284), entonces los paquetes de
energía de la portadora de color caen precisamente entre dos paquetes de energía de
la portadora de vídeo, (Fig. 2).
Por otro lado debe considerarse también los armónicos de la frecuencia de cuadro, o
sea múltiplos de 50 -Hz en la Norma CCIR, y los cuales también están presentes en el
espectro de la señal de vídeo. Al objeto de evitarlos se desplaza la portadora de color
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en otros 25 Hz. Este ensamblado» de los paquetes de energía recibe el nombre de
offset de precisión cuarto de línea.
En el caso de la Norma FCC, y siguiendo los mismos razonamientos, se establece una
frecuencia para la portadora de color de 3,58 MHz.
La modulación de la portadora de' color sólo ocupa aproximadamente 1 MHz, es decir
0,5 MHz encima y 0,5 MHz por debajo de la frecuencia de la portadora de color, lo
cual, comparado con los 5 MHz que ocupa la modulación de la portadora de
luminancia PL (Fig. l), hace que la definición de color sea muy inferior a la de
luminancia. Sin embargo ello se admite dado que el ojo humano no es capaz de
diferenciar entre pequeños detalles de color. La banda lateral de ±: 0,5 MHz de la
señal de crominancia resulta pues suficiente para obtener una buena definición de
color.
En resumen, y según la Norma CCIR, la transmisión de señales de televisión en color
ha de hacerse con un ancho de banda de 5 MHz para la señal de luminancia y de 1
MHz para la señal de crominancia, estando esta última dentro del ancho de banda de
la señal de luminancia (véase nuevamente figura l).
De la forma descrita se consigue que el ancho de banda de las emisiones en color sea
la misma que las de las emisiones en blanco y negro, haciendo que los receptores
puedan ser utilizados para recibir ambas emisiones.
Vamos a hablar un poco de lo que son los sistemas NTSC, SECAM, y PAL, aunque
haremos un poco mas de hincapié y nos introduciremos un poco mas en el NTSC por
ser el primero que salió.
Sistema NTSC:
En 1953 la totalidad de las empresas norteamericanas del ramo quedaron agrupadas
en el seno de la NTSC(National Televisión System Comité), y se establecieron las
primeras normas, enumerando las características ideales para un sistema de televisión
en color. El sistema NTSC es pues el primer sistema realmente viable de llegar a una
televisión en color que pudiera ser difundida al igual que lo hacía la televisión en
blanco y negro. Además, el sistema NTSC es la base de todos los sistemas de
televisión en color utilizados o propuestos a los organismos internacionales.
Diremos que las normas básicas enumeradas por la NTSC para un sistema de
televisión en color, fueron las siguientes:
1- Un sistema eficiente de televisión en color debe permitir la
transmisión de la luminancia Y, limitándose al mismo espectro
de frecuencias que se emplea en la televisión en blanco y negro.
2- Además de la luminancia Y, es necesario transmitir también dos
informaciones que representan a la crominancia.
Sistema SECAM:
El sistema francés SECAM está basado en la propuesta de Henry de France, la cual
consiste en la transmisión secuencial de las informaciones de crominancia para
remediar las dificultades halladas en la aplicación del sistema norteamericano NTSC.
Estas dificultades se deben a la transmisión simultánea de las dos informaciones de
crominancia sobre una subportadora eliminada que es preciso reconstruir en fase y en
frecuencia en el receptor.
La denominación SECAM (Secuential A Memoire) proviene del hecho de que , a
diferencia del sistema NTSC, en el SECAM no se transmite las informaciones de
crominancia simultáneamente , sino en forma secuencial y utiliza una memoria para la
síntesis de la imagen en color.
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En el sistema SECAM al igual que en el NTSC, la información de crominancia es
complementaria de la luminancia y se transmite con la ayuda de una subportadora
situada en la zona de las frecuencias más altas del espectro de luminancia.
Existen cuatro sistemas SECAM, todos ellos basados en los mismos principios de la
transmisión secuencial de las informaciones de crominancia, pero presentan algunas
diferencias fruto del proceso de desarrollo y perfeccionamiento del mismo.
Sistema PAL:
El sistema alemán PAL (Phase Alternance Line), es el adoptado por la mayoría de los
países europeos, entre ellos España.
El sistema de color PAL fue desarrollado por la firma alemana Telefunken.
El sistema PAL parte de los mismos principios básicos que el sistema norteamericano
NTSC, pero modificándolo para corregir ciertos defectos de éste.
En el sistema PAL, al igual que en el sistema NTSC, durante una línea se transmiten
las informaciones de crominancia, es decir mediante una señal obtenida por la
composición de dos señales en cuadratura I y Q o (R-Y) y (A-Y).
En la siguiente línea se transmite otra señal , obtenida mediante la composición de
una señal en fase con la señal Q o (A-Y) utilizada en la línea anterior y de otra señal
cuya fase está desplazada 180º en relación con la de referencia I utilizada en la línea
anterior.
El sistema PAL corrige los errores de fase que en el sistema NTSC son la causa de un
cambio de matiz.
Ahora nos centraremos en el sistema NTSC para ver un poco por encima como
funciona este sistema.
Decodificación en el sistema NTSC
En la figura 11 se ha dibujado el esquema de bloques de un receptor de televisión en
color sistema NTSC. Como podrá apreciar muchas de sus etapas son las mismas que
las de un receptor en blanco y negro, y que vamos a resumir a continuación:
Selector: Consta de los circuitos de sintonización de las diferentes bandas y canales,
del amplificador de radiofrecuencia, el oscilador local y el mezclador. A la salida de
este circuito se obtiene la FI.
Etapas de FI: Consta de dos o tres etapas amplificadoras selectivas, iguales a las
utilizadas en los receptores en blanco y negro pero con mayores exigencias respecto a
la banda pasante y forma de la curva. La curva de respuesta de un circuito de FI para
televisión en color debe ser muy plana y permitir el paso de vídeo de hasta 4,5 MHz en
el sistema NTSC para que la portadora de color (3,58 MHz) y sus bandas laterales
sean amplificadas sin distorsión. Estas etapas son controladas por el CAG.
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Figura 11 Esquema de bloques de un receptor de televisión en color sistema NTSC.
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Etapas de audio: Consta de las etapas de FI de audio, detector de audio y amplificador
de BF de audio. La única particularidad de estas etapas es que la FI de audio se toma
antes del detector de luminancia con el fin de evitar interferencias entre ésta y la
portadora de color, ya que ambas portadoras están muy próximas.
Etapas de luminancia: Consta, al igual que en un receptor en blanco y negro, del
detector de luminancia, el amplificador de luminancia y una línea de retardo de
luminancia. La única particularidad consiste en que la señal de luminancia se aplica
simultáneamente a los tres cátodos del tubo de imagen de color. En este circuito se
tiene además los controles de brillo y contraste, al igual que en los receptores en
blanco y negro.
Etapa de CAG: Toma la señal de luminancia y de los impulsos de línea y, después de
un rectificado y filtrado la aplica a las etapas de FI de vídeo. Es decir, el mismo
procedimiento que en los receptores en blanco y negro.
Etapas de desviación de línea y cuadro: Estas etapas son iguales a las de los
receptores en blanco y negro; es decir, toma la señal a la salida del amplificador de
vídeo y separa los impulsos de línea y cuadro para el gobierno de los osciladores
locales de línea y cuadro. La frecuencia proporcionada por estos osciladores es luego
amplificada y aplicada a las bobinas de desviación para el barrido de la pantalla según
las Normas FCC.
Circuito de convergencia: Esta etapa ya es propia de un receptor en color. Toma las
señales de las etapas de salida de línea y cuadro y las aplica a las bobinas de
convergencia de los puntos rojo, verde y azul en la pantalla del tubo.
MAT: La MAT es similar a la de un receptor en blanco y negro, con la única diferencia
de proporcionar una tensión mucho mayor, ya -que el tubo de rayos catódicos
tricromático así lo exige.
Detector de crominancia: Esta ya es una etapa propia del receptor en color. Se trata
de extraer, de la señal de vídeo presente en la salida de los amplificadores de FI de
vídeo, la señal de crominancia que contiene la información (A - Y) y (R - Y).
Amplificador de crominancia: Dado que la señal de crominancia posee, a la salida del
detector de crominancia, una amplitud muy pequeña, se hace preciso esta etapa
amplificadora. En ella se lleva a cabo el control de saturación de color, mediante el
cual el usuario puede saturar más o menos los colores en la pantalla. La señal a la
salida del amplificador de crominancia se aplica al separador de salva y a los
detectores (A - Y) y (R - Y), tal y como puede apreciar en la figura 11.
Separador de salva: Se trata de un circuito similar al separador de sincronismos,
mediante el cual se extraen de la información de crominancia los impulsos de salva
para el control del oscilador local.
Oscilador local: Se trata de un oscilador a cristal a 3,58 MHz que, estabilizado en fase
y frecuencia por el transistor de reactancia, proporciona la subportadora de color
suprimida en la emisión y restituida ahora en el receptor. Para la estabilización de este
oscilador a la frecuencia y fase correcta se compara la señal generada por éste con
los impulsos proporcionados por el separador de salva en un comparador, el cual
proporciona una tensión de error al transistor de reactancia que hace variar la
frecuencia del oscilador hasta su valor correcto de 3,58 MHz. Se trata pues de un
circuito muy similar a los utilizados en las etapas osciladoras de línea y cuadro.
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Detector (A -Y): A este detector se le aplica por un lado la frecuencia del oscilador de
3,58 MHz y por otro la señal a la salida del amplificador de crominancia, con lo que a
su salida se obtiene la señal - (A - Y).
Retraso de 90º y detector (R - Y): Para el correcto funcionamiento del detector (R -Y)
es preciso que se le aplique por un lado la señal de crominancia procedente del
amplificador de crominancia y por otro, al igual que el detector (A -Y), la señal de 3,58
MHz procedente del oscilador local pero, a diferencia del anterior, es preciso, que se
produzca un retraso de 90º de la frecuencia del oscilador de 3,58 MHz, lo cual se lleva
a cabo en un circuito de retraso. A la salida de este detector se obtiene pues la señal
diferencia de color (R-Y).
Circuito de matrizado: Se trata de un par de potenciómetros adecuadamente
ajustados, y conectados entre cada una de las salidas de los detectores de diferencia
de color y masa, los cursores de ambos potenciómetros están conectados entre sí
obteniéndose en dicho punto de unión la señal diferencia de color (V-Y).
Amplificadores de diferencia de color: Se trata de tres amplificadores, uno para cada
color, que elevan la tensión a un valor adecuado para ser aplicada a cada una de las
rejas de gobierno del tubo de rayos catódicos tricromático.
Hemos visto de una forma resumida, pero clara, todo el proceso que una señal de
televisión en color sufre en un receptor del sistema NTSC.
Hablaremos ahora un poco sobre que es el teletexto, que tanto se ha puesto de moda
en los últimos años.
Teletexto
Es una información digital secuencial, que se añade a las líneas 7 a 21 de la primera
trama y a las comprendidas entre la 320 y 334 en la segunda. Permita la transmisión
simultanea con la señal de T.V, de textos y gráficos que se pueden presentar en
pantalla cuando el receptor está equipado con el decodificador adecuado. Existe la
posibilidad de usar casi todas las líneas de T.V para transmisión digital de datos fuera
de las horas de emisión de los programas de T.V. Pueden presentarse cientos de
páginas de 25 filas por 40 caracteres cada una. Cada línea de T.V utilizada para el
teletexto contiene 45 octetos que corresponden a la información de bits correctores de
errores.
Es un sistema interactivo en el que el usuario puede pedir la información de cualquier
página.
Para su presentación en pantalla el decodificador de teletexto espera a que se
presente la información de la página escogida dentro del ciclo del ciento de páginas y
cuando se presenta memoriza la información y la presenta en pantalla, hasta que el
usuario pide la información de otra. Para un acceso más rápido a la información
requerida por el usuario existe un índice en la página inicial que separa las páginas en
diversos bloques según el tipo de información contenida. Según los decodificadores ,
además existe la posibilidad del FAXTEXT, que permite un acceso más rápido a la
información mediante la elección de los temas con cuatro colores y un sistema de
menús y submenús. Por otro lado existe la posibilidad de la memorización de la
información por parte de la placa decodificadora de más de una página para un acceso
a estas aún más rápido.
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Los decodificadores de teletexto utilizados en nuestro país pueden decodificar los
teletextos de otros países Europeos como los de las cadenas con servicio de Teletexto
recibidas vía satélite, siempre que contengan el repertorio de caracteres propio de
esos países, ya que es un sistema que engloba todas las especificaciones de los
teletextos Europeos.
3.-LA TELEVISIÓN POR SATÉLITE
CONCEPTOS GENERALES
Como se ha visto en el caso de la TV terrestre, la señal de televisión llega a los
receptores domésticos una vez captada por las antenas, generalmente de tipo Yagi,
que reciben esta señal de los transmisores, repetidores o reemisores terrestres.
En el caso de la TV satélite, el repetidor de televisión utilizado es un satélite artificial
situado en el espacio a una determinada altura sobre la superficie terrestre. Dada la
distancia a que se encuentra, las antenas que habrá que utilizar para captar la señal
han de tener una gran directividad y ganancia así como otras características
específicas que se verán más adelante.
Básicamente, un sistema de este tipo se compone de tres elementos fundamentales:
la estación terrena emisora, el satélite y la estación terrena receptora. La figura 1
muestra en esquema el mecanismo de distribución de señales de TV satélite.
CARACTERISTICAS DEL ENLACE DESCENDENTE Y LA SEÑAL TV
Aunque los primeros satélites de comunicaciones que se utilizaron en EE.UU para
transmitir señales de TV emplearon la banda C, hoy día el enlace descendente de los
satélites con cobertura europea utilizan la banda Ku. En este contexto se pueden
dividir las bandas utilizadas por los satélites para la distribución de señales de TV
sobre Europa de la siguiente manera:
Banda DBS (SRS): 11,7 GHz a 12,5 GHz
Banda FSS:
Semibanda alta: 12,5 GHz a 12,75 GHz
Semibanda baja: 10,7 GHz a 11,7 GHz
Para ampliar la capacidad de canales que se pueden transmitir por cada una de estas
bandas, se recurre al concepto de polarización. La polarización es una característica
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intrínseca de las ondas electromagnéticas. Puede definirse de una manera simple
como la trayectoria descrita por el vector campo eléctrico asociado a una onda
electromagnética en propagación.
Los tipos de polarización utilizados en las transmisiones de señales de TV por satélite
son:
En DBS(SRS): Polarización circular; a derechas o a izquierdas
En FSS: polarización línea; horizontal o vertical
En el primer caso, el campo eléctrico asociado a la onda electromagnética incidente en
la antena avanza girando sobre su eje de la misma forma que un proyectil disparado
por un fusil. Si el giro se produce en el sentido de las agujas de un reloj, se denomina
polarización a derechas, y, si se realiza en sentido contrario, a izquierdas.
En el caso de polarización lineal, el campo eléctrico describe una trayectoria lineal. El
concepto de vertical y horizontal se aplica a un par de ondas con polarización lineal
cuyos vectores de campo eléctrico son ortogonales, es decir, forman 90º.
Aparte de las características del enlace antes comentadas vamos a definir la señal que
se transmite en dicho enlace. Las características de la señal responden al siguiente
cuadro:
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♦
♦
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♦
♦
Modulación en FM
Ancho de banda de canal de 18 a 36 MHz (típico 27 MHz)
Desviación de 13 a 25 MHz/V
Energía dispersa (desviación de 0,5 a 4 MHz, onda triangular de 25 Hz)
Señal de vídeo Pal, seCam, NTSC, etc.
Señal de audio Mono (5,8 – 6,65 MHz) stéreo en Panda.
Es interesante destacar la diferencia existente entre la modulación de las señales de
TV terrena y las señales de TV satélite.
Mientras las primeras están moduladas en AM, las segundas lo están en FM ello
quiere decir que para poder visualizar un canal cualquiera de la señal de TV
procedente de satélite en un receptor convencional esta ha de ser previamente
demodulada.
Hay que hacer notar que debido a que en la modulación de amplitud la información se
transmite en las variaciones de amplitud y en la modulación de FM la información se
transmite en la variación de frecuencia, esta última modulación es mucho más robusta
a los ruidos atmosféricos..etc, que la primera. Esto permite que con relaciones
portadora/ruido (C/N) muy bajas se obtengan excelentes calidades de imagen.
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4.-TELEVISIÓN POR CABLE.
Características generales
La Televisión por cable (CATV) es un sistema de teledistribución de señales de
televisión, radio, vídeo bajo demanda, vídeo a la carta, servicios multimedia
interactivos, etc., en urbanizaciones, pueblos y ciudades. El portador de estas señales
puede ser el cable, la fibra óptica e incluso las ondas herzianas en los sistemas de
distribución punto-multipunto (MMDS - Multipath Microwave Distribution System).
La característica fundamental de los sistemas de CATV es la alta calidad de las
señales entregadas al usuario. El sistema captador de señales es único para toda la
red y está realizado con equipamiento profesional. Asimismo, la red de distribución de
la señal desde el sistema de captación hasta la toma de usuario se realiza siguiendo el
criterio de proporcionar la máxima calidad. Este criterio implica la necesidad de
realización de un proyecto detallado de la configuración de la red.
Además de los canales de radio y televisión terrestre y por satélite, el sistema permite
incorporar programas generados localmente.
Los sistemas de televisión por cable tienen la capacidad de incorporar un canal de
retorno, dotando al sistema de una característica fundamental: la bidireccionalidad
(interactividad), que permite que el usuario no sólo sea capaz de recibir señales sino
que pueda también enviar información hacia la cabecera de la red.
La incorporación del canal de retorno está convirtiendo al sistema tradicional de
teledistribución en un sistema de distribución de telecomunicaciones, ya que posibilita
la integración en la red de una gama de servicios muy atrayentes: telefonía, cámaras
de vigilancia, alarmas (fuego, robo, etc.) en cada vivienda, telemedidas y telecontrol
(agua, energía eléctrica, temperatura, etc.), pago por visión (Pay per view), y en
general cualquier tipo de dato que pueda ser soportado por la red.
Las redes de CATV utilizan la banda de frecuencias comprendida entre 5 MHz y 862
MHz, proporcionando la posibilidad de distribución de un gran número de canales. El
cálculo de la red se realiza bajo la premisa de que el número de canales a distribuir es
muy elevado (usualmente 40 o 60 canales), aunque inicialmente no sea así. De esta
manera, una posterior ampliación del número de canales no repercutirá en la red de
distribución, sino solamente en la generación de los mismos.
Un concepto importante que aparece en los sistemas de cable es la necesidad del
mantenimiento de la red. Si bien los equipos utilizados tienen características
profesionales, es necesaria una labor de mantenimiento no solo para comprobar la
existencia de posibles anomalías en los equipos, sino para verificar que la red sigue
proporcionando los parámetros de calidad exigidos.
Otro aspecto importante es que los equipos que forman las líneas de tronco y
distribución de las redes de CATV están especialmente diseñados para trabajar en
condiciones ambientales hostiles, y por lo tanto han de estar protegidos contra
grandes variaciones de temperatura, humedad, etc. Los equipos de la red van alojados
en cofres completamente estancos y con tratamiento anticorrosión.
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Modelo de la tv digital por cable:
5.-TELEVISION DIGITAL TERRENAL.
Introducción
La llegada de la televisión digital supone un cambio tan radical como el que supuso el
paso del blanco y negro al color. Se trata de conseguir imágenes mejores, pero no se
queda ahí, sino que también se van a abrir las puertas a la futura introducción de
servicios hasta ahora inimaginables, como la recepción móvil de televisión, la
interactividad, la televisión a la carta o los servicios multimedia tan de moda hoy en día
con la explosión de Internet.
Los canales radioeléctricos de la televisión digital ocupan la misma anchura de banda
(8MHz) que los canales utilizados por la televisión analógica pero, debido a la
utilización de técnicas de compresión de las señales de imagen y sonido (MPEG),
tienen capacidad para un número variable de programas de televisión en función de la
velocidad de transmisión, pudiendo oscilar entre un único programa de televisión de
alta definición (gran calidad de imagen y sonido) a cinco programas con calidad
técnica similar a la actual (norma de emisión G con sistema de color PAL), o incluso
más programas con calidad similar al vídeo. Sin embargo, inicialmente, se ha previsto
que cada canal múltiple (canal múltiple se refiere a la capacidad de un canal
radioeléctrico para albergar varios programas de televisión) de cobertura nacional o
autonómica incluya, como mínimo, cuatro programas. Por el momento, no se
contempla la emisión de programas de televisión de alta definición.
El empleo de la televisión digital terrestre como medio para la difusión de televisión
proporciona una serie de beneficios frente a otras posibles opciones:
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Al utilizar como medio de difusión la red terrestre nos permite una recepción en
el hogar sencilla y poco costosa, ya que emplea el mismo sistema de recepción
de la televisión analógica, e incluso con la antena anterior, sin merma de
calidad.
Permite la recepción portátil y en movimiento.
Puede emplear redes de frecuencia única lo que conlleva el uso de un menor
número de frecuencias.
Requiere menor potencia de transmisión.
Raúl Spínola Morilla
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José Miguel Paredes Sánchez
Transmisión y redes de datos: La televisión
•
•
•
•
•
•
•
•
Incrementa el número de programas con respecto a la televisión analógica
actual, permitiendo múltiples programas y servicios multimedia en cada canal
radioeléctrico.
Mejora de la calidad de la imagen y del sonido (se evitan los efectos de nieve y
de doble imagen de la televisión analógica) en la zona de cobertura,
consecuencia de la robustez de la señal digital frente al ruido, las interferencias
y la propagación multitrayecto.
La elevada resolución espacial de un sistema de televisión digital permite un
realismo mayor, que se puede apreciar en una pantalla más grande.
Permite el aumento de la relación de aspecto. El formato convencional es de
4:3, mientras que con la televisión digital se permite el formato panorámico de
16:9.
Se puede ofrecer un sonido multicanal, con calidad de disco compacto.
Además la multiplicidad de canales de audio permite conseguir el efecto de
sonido perimétrico empleado en las salas de cine. Aparte, estos canales
podrían emplearse para transmitir diferentes idiomas con el mismo programa
de vídeo.
Abre las puertas del hogar a la Sociedad de la Información, debido a que
permite la convergencia TV-PC. El televisor pasará a convertirse en un terminal
multimedia que podrá admitir datos procedentes de los servicios de
telecomunicaciones, suministrando servicios de valor añadido como correo
electrónico, cotizaciones de bolsa, videoteléfono, guías electrónicas de
programas (EPG), vídeo bajo demanda, pay per view, teletexto avanzado,
banco en casa, tienda en casa, etc.
Facilita los servicios de ámbito nacional, regional y local.
Permite el desarrollo equilibrado entre servicios en abierto (Servicio Universal)
y servicios de pago.
Los televisores actuales no permiten la recepción de la nueva señal digital para
obtener una imagen visualizable, por lo que caben dos soluciones:
•
•
La solución obvia es comprarse un televisor digital, pero hasta que el sistema
no esté completamente introducido, los televisores digitales de pantalla grande
apta para televisión digital serán caros.
La solución más económica es añadir al receptor de televisión corriente un
aparato decodificador, que convierta la señal digital en una señal analógica.
Aunque el espectador no percibirá la calidad propia de la televisión digital, la
calidad de la imagen superará la que tendría el mismo programa transmitido
por un canal analógico.
En el Plan Técnico de televisión digital terrenal que aprobó el gobierno, se establecen
varias fases de implantación de la red en España, tanto para redes de frecuencia única
(SFN, Single Frequency Network) como de frecuencia múltiple (MFN, Multiple
Frequency Network). Para los primeros meses del año 2000, serán 4 los canales -66 al
69- (14 programas) que saldrán al aire con cobertura nacional trabajando en SFN
explotados por Onda Digital (una empresa cuya mayoría accionaria está en manos de
Retevisión) y transportando la señal Retevisión.
Cabe decir que en principio serán de pago, aunque existe una regulación que
establece la emisión en abierto obligatoria de parte de los programas que se
ofrecerán, bien por horas de cada programa, o bien por alguno de los programas
ofrecidos.
Raúl Spínola Morilla
-25-
José Miguel Paredes Sánchez
Transmisión y redes de datos: La televisión
Más adelante se establecerán las redes MFN con programas provinciales y
autonómicos, así como la transición de todas las cadenas analógicas a formato digital
para el 2012.
En lo que se refiere a las cuotas de abono a la nueva plataforma digital todavía no se
han hecho públicas las tarifas y ofertas.
El 15 de noviembre de 1999 Retevisión puso en funcionamiento los dos centros
emisores de mayor cobertura que forman parte de la primera red de televisión digital
terrestre para servicios regulares desplegada en España, y que transporta y difunde
los 14 canales de televisión cuya concesión ha sido otorgada a Onda Digital. Desde
Torrespaña en Madrid y Collserola en Barcelona se cubre más del 20% de la
población española, condición mínima establecida en el Real Decreto 2169/1998, de 9
de Octubre, en el que se establece el Plan Técnico con los criterios y los objetivos de
cobertura mínimos para el despliegue de la televisión digital terrestre en el territorio
nacional.
Éste no es sino el principio que culminará dentro de una o dos décadas (año 2012)
con la eliminación de la televisión analógica una vez que todos los canales existentes
sean también digitales y se haya renovado el parque de televisores.
Existen distintos grupos y foros dedicados al desarrollo y puesta en funcionamiento de
la televisión digital terrenal. Entre los más importantes hay que destacar:
•
•
•
•
•
•
Proyecto Europeo DVB (Digital Video Broadcasting), que establece las normas
para difusión digital que se aplican a todas las formas de difusión (satélite,
cable terrestre y otras).
Foro DIGITAG (DIGital Terrestrial Action Group), que se encarga de unificar
criterios de requisitos de sevicio , de funcionalidades del receptor , de aspectos
regulatorios con todas las matizaciones propias de cada país y de fomentar la
rápida introducción de la televisión digital terrenal.
Proyecto VALIDATE (Verification And Launch of Integrated Digital Advanced
Television in Europe), que es el grupo de trabajo que valida todas las
experiencias de televisión digital terrenal, en cuanto a la compatibilidad de los
distintos receptores.
Proyecto MOTIVATE, que analiza la posibilidad de recepción móvil de la
televisión digital terrenal.
Proyecto VIDITER (Video Digital TERrestre), que constituye el primer proyecto
español en televisión digital terrenal, y cuyo objetivo es desarrollar una red de
televisión digital terrenal y evaluar el comportamiento de este nuevo sistema,
con experiencias reales de emisión.
dTTb (digital Terrestrial Television broadcasting).
Las normas para la televisión digital han sido desarrolladas en Europa por el Proyecto
DVB, integrado por más de 200 organizaciones. Debido a su menor complejidad, las
normas de satélite y cable han precedido uno o dos años a la norma de TV terrestre, y
así se ha reflejado en su respectiva implantación.
Raúl Spínola Morilla
-26-
José Miguel Paredes Sánchez
Transmisión y redes de datos: La televisión
TV digital vs. Tv analógica
El principal problema de la televisión analógica es que no saca partido al hecho de que
en la mayoría de los casos, las señales de vídeo varían muy poco al pasar de un
elemento de imagen (píxel) a los contiguos, o por lo menos existe una dependencia
entre ellos. En pocas palabras, se derrocha espectro electromagnético.
Además al crecer el número de estaciones transmisoras, la interferencia pasa a
convertirse en un grave problema.
En la televisión analógica, los parámetros de la imagen y del sonido se representan
por las magnitudes analógicas de una señal eléctrica. El transporte de esta señal
analógica hasta los hogares ocupa muchos recursos.
En el mundo digital esos parámetros se representan por números; en un sistema de
base dos, es decir, usando únicamente los dígitos “1” y “0”.
El proceso de digitalización de una señal analógica lo realiza el conversor
analógico/digital. Esta representación, numérica en bits, permite someter la señal de
televisión procesos muy complejos, sin degradación de calidad, que ofrecen múltiples
ventajas y abren un abanico de posibilidades de nuevos servicios en el hogar.
Sin embargo, la señal de televisión digital ofrecida directamente por el conversor
analógico/digital contiene una gran cantidad de bits que no hacen viable su transporte
y almacenamiento sin un consumo excesivo de recursos.
La cantidad de bits que genera el proceso de digitalización de una señal de televisión
es tan alto que necesita mucha capacidad de almacenamiento y de recursos para su
transporte.
Ejemplos de la cantidad de bits que genera la digitalización de 3 diferentes formatos
de televisión:
•
En formato convencional (4:3) una imagen digital de televisión está formada
por 720x576 puntos (pixels). Almacenar una imagen requiere: 1 Mbyte.
Raúl Spínola Morilla
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José Miguel Paredes Sánchez
Transmisión y redes de datos: La televisión
•
•
Transmitir un segundo de imágenes continuas, requiere una velocidad de
transmisión de 170 Mbits/s.
En formato panorámico (16:9) una imagen digital de televisión está formada por
960x 576 puntos (pixels): requiere un 30% más de capacidad que el formato
4:3
En formato alta definición la imagen digital de televisión consiste en 1920
x1080 puntos (pixels). Almacenar una imagen requiere más de 4Mbyte por
imagen. Transmitir un segundo de imágenes continuas, requiere una velocidad
de transmisión de 1Gbit/s. Afortunadamente, las señales de televisión tienen
más información de la que el ojo humano necesita para percibir correctamente
una imagen. Es decir, tienen una redundancia considerable. Esta redundancia
es explotada por las técnicas de compresión digital, para reducir la cantidad de
"números" generados en la digitalización hasta unos niveles adecuados que
permiten su transporte con una gran calidad y economía de recursos.
Estas y otras técnicas han sido los factores que han impulsado definitivamente el
desarrollo de la televisión Digital, permitiendo el almacenamiento y transporte de la
señal de televisión digital con un mínimo uso de recursos.
Aspectos técnicos de los sistemas de televisión
digital terrestre
Introducción
Básicamente, existen dos normas de Televisión Digital Terrestre, una Americana
(desarrollada por el ATSC), y otra Europea (desarrollada por el ETSI). Como es lógico,
nos centraremos en la descripción de la norma Europea, pues será la empleada en los
sistemas de difusión de Televisión Digital Terrestre en España. No obstante, hacemos
una breve reseña técnica al sistema americano:
Este sistema, está basado en una modulación 8-VSB. Es un sistema de Banda Lateral
Vestigial (al igual que los sistemas analógicos) basado en una modulación 8-QAM que
se extiende hasta 64-QAM con una codificación de Trellis.
En realidad existe un tercer estándar de televisión digital terrestre, Japonés,
denominado ISDB (Integrated Services Digital Broadcasing), quizá de menor
importancia o despliegue que los anteriores.
El sistema europeo de difusión de televisión
digital terrenal
El sistema europeo está basado en las especificaciones del DVB-T (Digital Video
Broadcast-Terrestrial), realizadas en el ETSI (European Telecommunications
Standards Institute), y recogidas en el documento ETS 300 744 de Marzo de 1997.
Dicho estándar ha sido adoptado por los países Europeos, así como por países de
fuera, como Australia, Brasil o India.
Raúl Spínola Morilla
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José Miguel Paredes Sánchez
Transmisión y redes de datos: La televisión
A continuación se describe brevemente los aspectos técnicos más relevantes del DVBT, en su aplicación a los sistemas de difusión de Televisión Digital Terrestre.
Como se recoge en la propia norma, el proyecto DVB (Digital Video Broadcast) es un
consorcio de organizaciones tanto públicas como privadas, con objeto de establecer el
marco para la introducción de servicios de televisión digital basados en MPEG-2. Esto
es, se propone abordar las necesidades reales en este campo teniendo presente la
situación y estado de los mercados, así como las circunstancias económicas, tanto de
la electrónica de consumo, como de la industria de difusión de televisión. En el sistema
se definen los esquemas de modulación y codificación de canal para difusión de
servicios terrestres de LDTV (Limited Definition Television), SDTV (Standard Definition
Television), EDTV (Enhanced Definition Television) y HDTV (High Definition
Television).
El desarrollo del DVB-T se basó en un conjunto de requisitos de usuario producido por
el Módulo Comercial (Commercial Module) del proyecto DVB. Los miembros del DVB
contribuyeron al desarrollo técnico del DVB-T a través del DTTV-SA (Digital Terrestrial
Television-System Aspects), grupo de trabajo del Módulo Técnico (Technical Module).
Proyectos europeos como SPECTRE, STERNE, HD-DIVINE, HDTVT, dTTb, y otras
organizaciones desarrollaron hardware de sistema y resultados, que eran
comunicados al DTTV-SA.
Una de las principales características del DVB-T es el empleo de paquetes MPEG-2, lo
cual implica que es transportable cualquier información que sea digitalizable (vídeo,
audio, datos multimedia, etc...). Además, se incluyen en las especificaciones un
conjunto de canales de retorno para los usuarios con objeto de interactuar con los
servicios digitales recibidos (ver apartado de receptores de usuario).
El sistema se define como un bloque funcional que realiza la función de adaptación de
la señal de televisión en banda-base de la salida del mux. de transporte MPEG-2 a las
características del canal terrestre de transmisión. En la siguiente figura se pueden ver
los bloques del sistema
Raúl Spínola Morilla
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José Miguel Paredes Sánchez
Transmisión y redes de datos: La televisión
Esquemas de protección del sistema
Como se puede ver, el sistema consta de un gran número de bloques referentes a la
protección frente a errores, previos a la modulación de la señal para su transmisión por
el interfaz aéreo. La entrada al sistema difusor de la señal, son paquetes MPEG-2, con
lo que la salida en los equipos receptores, también tendrá este formato. Sin entrar en
detalles se describen brevemente los esquemas de codificación y entrelazado previos
a la modulación:
•
•
El sistema emplea codificación exterior de Reed-Solomon (RS(204,108)) para
protección frente a errores, así como entrelazado convolucional exterior para
dispersar los paquetes, y por tanto proteger la transmisión de errores en
ráfagas (un gran número de errores consecutivos, que hace al paquete
irrecuperable).
Asimismo emplea codificación convolucional interior (punctured Convolutional
Code), así como entrelazado interior.
Esquema de modulación. Redes isofrecuenciales
Tras los mencionados esquemas de protección frente a condiciones adversas de
propagación, se pasa a la descripción del esquema de modulación empleado. Nos
centraremos algo más en el mismo, pues puede suponer la parte clave en la
implantación de estos servicios. En efecto, como es bien sabido, uno de los recursos
más caros, y por consiguiente, de mayor requisito de optimización en un sistema vía
radio es el de la frecuencia, el espectro. Debido a esta escasez de banda, hay que
tratar de emplear toda la tecnología disponible, al menor coste posible para optimizar
la banda del espectro a emplear. Aquí aparece ya uno de los puntos clave en la
discusión de la conveniencia de emplear sistemas de difusión de televisión vía radio
frente a la difusión por cable. En principio, el principal argumento de defensa de la
televisión por cable, desde un punto de vista tecnológico, es la gran banda de que
dispone en su transmisión, especialmente en sistemas de fibra óptica. Esta gran
capacidad inherente a los sistemas por cable será su principal argumento de defensa
frente a su carencia de movilidad (que no necesariamente de ubicuidad) de los
equipos receptores de televisión. Efectivamente, resulta impensable el arrastrar un
cable de fibra óptica cuando se desea ver la TV desde el interior de un vehículo, por
las calles de una gran ciudad, aunque también es argumentable la posibilidad o
necesidad de recibir este tipos de servicios, cuando se va conduciendo por ejemplo.
Así, queda visto como un sistema de nueve generación de este tipo ha de presentar
un esquema de codificación y modulación muy robusto y consistente, para poder
ofrecer los servicios deseados, con las calidades deseadas, sabiendo la cantidad de
información que puede requerir la transmisión de televisión, especialmente de alta
calidad, y el reducido espectro de que se puede disponer.
El esquema de modulación empleado es el COFDM (Coded Ortogonal Frequency
Division Multiplexing). El COFDM es un esquema de modulación especialmente
apropiado para las necesidades de los canales de difusión terrestres, principalmente
por los siguientes motivos:
•
Puede soportar altos valores de multitrayecto (encontrados principalmente en
grandes centros urbanos, mercado potencial de la televisión digital terrenal),
con alta dispersión de retardos entre las señales recibidas. Esto además
desemboca en las redes de frecuencia única, o isofrecuenciales (SFN: Single
Frequency Networks), en las que podemos hablar de "multitrayecto artificial".
En realidad, la normativa DVB-T admite su empleo tanto en redes
Raúl Spínola Morilla
-30-
José Miguel Paredes Sánchez
Transmisión y redes de datos: La televisión
•
multifrecuenciales (MFN: Multi-Frequency Networks), en las que la planificación
es similar a la de los existentes sistemas analógicos, como en redes
isofrecuenciales (SFN)
COFDM además soporta interferencia cocanal de banda estrecha, como la que
producirían otros servicios analógicos terrestres. Es además importante el
prever que se tendrá un tiempo de transición en los que convivan varios
servicios de difusión de televisión, incluidos los analógicos, hasta una total
implantación de los sistemas digitales, tanto terrenales como por satélite, amén
de los servicios de cable. Por consiguiente, la planificación técnica, en su
apartado de planificación de frecuencias y compatibilidad electromagnética ha
de tomar en consideración este hecho.
En COFDM se modulan los datos en un gran número de portadoras, a baja velocidad,
empleando técnicas de FDM. El motivo de emplear múltiples portadoras viene
precisamente del hecho de que haya niveles altos de multitrayecto. Como se ha
comentado, las ciudades y centros urbanos podrían ser, en una primera aproximación,
el principal mercado para estas redes. La razón es que es en estas grandes
aglomeraciones de edificios y estructuras donde los sistemas vía radio podrían cobrar
ventaja respecto de los sistemas por cable, que a primera vista aparecerían como sus
principales competidores, debido a la gran dificultad, especialmente económica y
logística que supone cablear una ciudad.
Los fenómenos de multitrayecto se ven además, especialmente aumentados por el
extendido uso de las conocidas "set-top TV antennas". La idea básica sería que si se
esperan retardos altos de la señal, por efectos del multitrayecto, se ha de tener una
duración de símbolo mucho mayor que dichos retardo para hacerlos soportables, con
lo que parece más apropiado el emplear muchas portadoras moduladas a baja
velocidad, que una sola a lata velocidad. Este efecto también es apreciable en el
dominio de la frecuencia, viendo como el multitrayecto provoca una selectividad en
frecuencia, evitable (portadora a portadora, dentro de un canal de banda estrecha),
con anchos de banda estrechos.
No obstante, cabe pensar que aunque el periodo de símbolo se ha hecho mucho
mayor que el mayor de los retardos por multitrayecto, aún sigue habiendo interferencia
entre símbolos (ISI), tal y como se aprecia en la figura anterior (parte derecha). Para
evitar esta pequeña fracción de tiempo en la que hay interferencia entre símbolos, lo
que se hace es insertar un tiempo de guarda.
Aspectos técnicos en la implantación de las
redes TDT
Instalación de transmisores
En principio, los transmisores de televisión digital utilizarían los emplazamientos
actuales de transmisores de televisión analógica, con lo cual podría ser reutilizada
gran parte de la infraestructura disponible actualmente. En algunas situaciones se
requeriría una nueva antena; si la antena disponible fuera a ser empleada, habría de
tenerse en cuenta que las señales digitales tendrían que ser combinadas en alta
potencia con las señales analógicas actuales (al menos durante la transición
analógico->digital), o bien el conjunto debería pasarse por un amplificador multicanal,
lo cual conllevaría problemas de filtrado y de no linearidades.
Raúl Spínola Morilla
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José Miguel Paredes Sánchez
Transmisión y redes de datos: La televisión
Distribución primaria
Se requiere una red de distribución primaria para transportar los paquetes MPEG-2
desde los estudios de televisión hasta los centros re-multiplexores (variaciones
autonómicas en la programación) y hasta los centros transmisores.
Se consideran varias posibilidades, entre las que se incluyen fibra óptica, redes PDH
(Plesichronous Digital Hierarchy) o SDH (Synchronous Digital Hierarchy), ATM o
satélite. Una red completa constará seguramente de una combinación de las
posibilidades comentadas.
Equipos receptores de usuario
Probablemente uno de los requisitos más críticos para la adopción de un nuevo
estándar sea la disponibilidad de equipos que lo soporten. En efecto, un factor clave
en el éxito de la implantación de un sistema de TDT es lo atractivo que sea el sistema
y los nuevos servicios y ventajas que ofrezca respecto de los anteriores sistemas
analógicos, lo cual viene en buena parte marcado por la posibilidad de disponer de
receptores sencillos por un lado, y versátiles y que ofrezcan gran variedad de servicios
por otra.
Entre las ventajas respecto de los existentes sistemas analógicos destacamos:
•
•
•
•
Mejor aprovechamiento del ancho de banda, lo que conduce a la posibilidad de
ofrecer más canales, y/o mejor calidad.
Relacionado con la utilización del espectro, aparece la posibilidad del acceso
condicional (Conditional Access), lo que se refleja en nuevas modalidades
como subscripciones, Pay-per-View, etc, basadas en la interactividad con el
usuario.
Mejor calidad tanto de imagen como de audio.
Posibilidad de dedicar parte del espectro a transmisión de datos o imágenes, lo
que permite al usuario el acceso a otras informaciones (como por ejemplo las
estadísticas de un jugador en un evento deportivo).
Respecto al tema, cabe comentar el ingente trabajo adicional de especificación que se
ha realizado en Inglaterra (como país pionero y probablemente referencia) con objeto
de maximizar la interoperabilidad manteniéndose la compatibilidad con DVB. Gran
parte de ese trabajo estaba destinado la especificación del API (Application
Programming Interface) para servicios interactivos. Principalmente hay dos opciones:
•
•
La primera, adoptada en el Reino Unido, es la ISO/IEC 13522-5 (MHEG-5), la
cual soporta un nivel básico de servicios interactivos, y proporciona amplios
mecanismos de extensión hacia servicios más avanzados.
La segunda, en desarrollo por DVB, y denominada DVB-MHP (Multimedia
Home Platform).
Refiriéndonos a nuestro país, en España se está deliberando ( a fecha Septiembre'99)
qué API elegir. En principio, y según palabras de Jesús Banegas, presidente de Aniel,
"se está a favor de adoptar el EuroMHEG (MHEG-5) como solución intermedia hasta
que el DVB-MHP esté disponible".
De todas formas, y como conclusión se afirma que aunque aún prevalecen los
decodificadores únicamente para operadores específicos, resulta impensable que en
un futuro próximo, en el que todos los receptores de televisión serán digitales, se
Raúl Spínola Morilla
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José Miguel Paredes Sánchez
Transmisión y redes de datos: La televisión
continúe con el desarrollo de decodificadores distintos para distintos servicios digitales.
Las economías de escala, que permitirán su introducción en el mercado a precios
bajos, no obstante requieren, como ya se ha comentado, de la estandarización de los
equipos, tal y como ha sucedido y sucede con la telefonía móvil.
Plataforma de usuario
Set Top Box
La STB es el terminal receptor que hay que instalar en los hogares para la recepción
de TDT. En este aspecto son fundamentales los foros DIGITAG (DIgital Terrestrial
Action Group) y VALIDATE. DIGITAG evalúa las características que debe cumplir el
receptor del usuario. VALIDATE es el grupo de trabajo que valida todas las
experiencias de Televisión Digital Terrestre, en cuanto a la compatibilidad de los
equipos de diferentes fabricantes.
A continuación se indican los elementos que forman el equipo receptor o STB.
A continuación se muestra un esquema de bloques para la recepción de televisión
digital terrenal de alta definición:
Ejemplo de difusión de TV de alta definición
Raúl Spínola Morilla
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José Miguel Paredes Sánchez
Transmisión y redes de datos: La televisión
Los diseños de STB continúan agregando nuevas funcionalidades y encontrando
maneras de reducir costes. Uno de los logros es el desarrollo de una plataforma
avanzada que permite la difusión de video a la carta (DVD) y otras aplicaciones,
mediante DVB terrestre, y representa un avance en la convergencia de los receptores
de los hogares. El desarrollo de STBs avanzadas, permite soluciones de bajo coste y
fácil uso de DVD, TELEVISIÓN digital interactiva (con funciones de teletexto más
avanzadas), y aplicaciones MPEG-2 tales como PPV (Pay Per View o pago por visión)
y video bajo demanda, proporcionando nuevos niveles de interacción.
Coste y Financiación de la STB:
El coste de la STB será similar al de otros países que ya cuentan con TDT, que es de
unas 50.000 pesetas.
Uno de los aspectos claves de la penetración en el mercado es la financiación de la
STB. Creemos que la STB será totalmente financiada, siendo nulo el coste para el
usuario. Esto debe ser así para poder competir con DVB por satélite y por cable.
Plataforma Multimedia del Hogar
En 1997 el Proyecto DVB extendió su alcance a la Plataforma Multimedia del Hogar
(MHP), que estará formada por el terminal de acceso desde el hogar (STB,
TELEVISIÓN, PC), sus periféricos y la red digital en casa.
Esta plataforma permitirá al usuario servicios interactivos y acceso a internet (e-mail,
chat,...). La plataforma aumentará la capacidad de la STB permitiéndole que
proporcione servicios interactivos. La plataforma es una solución software que hace la
televisión más útil, divertida y al servicio de los hogares. Además, creará nuevas
oportunidades económicas para los operadores de red y sus proveedores de
contenidos, hardware y software. Se abren grandes posibilidades en cuanto a los
aparatos, desde las avanzadas STBs hasta las televisiones de alta definición
integradas. Un papel crucial en cuanto a la integración es el de la API (Application
Programming Interface).
Las normas de DVB ofrecen grandes oportunidades a los fabricantes de receptores.
Es probable que los productos iniciales difieran substancialmente. Las posibilidades
para los usuarios también son enormes, ya que podrán recibir una combinación de
contenidos mejorados, imágenes de alta calidad y nuevos servicios. Las
especificaciones de DVB permiten manejar múltiples métodos de transmisión. Una
posibilidad para los usuarios es la recepción combinada terrestre/satélite, aunque es
poco probable al principio.
Plataforma Multimedia del Hogar
Raúl Spínola Morilla
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José Miguel Paredes Sánchez
Transmisión y redes de datos: La televisión
La plataforma será una arquitectura abierta, basada en los estándar de internet, que
cumplirá las normas mundiales de difusión de televisión digital, incluyendo DVB, ATSC
y ARIB, y ATVEF. Esto permitirá a los proveedores de contenidos crear programas
una sola vez para verlos en cualquier parte. También soportará normas de Internet
como HTML, JavaScript y HTML Dynamic, así como todos los contenidos interactivos
autorizados de acuerdo con el ATVEF ( Advanced Television Enhancement Forum).
Los requisitos básicos que debe cumplir la plataforma son:
•
•
•
Difusión mejorada con interactividad local.
Interactividad mediante un canal de retorno.
Acceso a Internet.
Proyecto VALIDATE
El proyecto VALIDATE (Verification And Launch of Integrated Digital Advanced
Television in Europe) comenzó en Noviembre de 1995 y constituyó una especie de
“laboratorio virtual” europeo, cuya misión era verificar la especificación DVB-T (Digital
Video Broadcasting – Terrrestrial) así como establecer las bases para acelerar el
lanzamiento de los servicios de televisión digital terrestre.
Los miembros acordaron las pruebas que se necesitarían y los procedimientos a
seguir. Esto permitió que el trabajo pudiera ser compartido y aseguró que los
resultados de las pruebas realizadas por distintos miembros pudieran ser comparadas
dentro del proyecto y presentadas juntas a las autoridades de estandarización.
La verificación de la especificación DVB-T se componía de tres puntos:
•
•
•
Comprobar que la especificación era clara y sin ambigüedades. Para ello se
crearon simulaciones, y después se pasó a crear elementos hardware por
distintos laboratorios que se interconectaron entre sí para ver si eran
compatibles.
Comprobar que el sistema así creado se comportaba como se esperaba en
condiciones de laboratorio.
Comprobar que satisfacía los requisitos de los operadores de difusión en
pruebas de campo.
Esta tarea se completó a finales de 1996, con el resultado de que la norma DVB-T fue
rápidamente aprobada como un estándar ETSI.
Desde entonces se han llevado a cabo muchas más pruebas con diferentes
configuraciones de red en muchas ciudades europeas, lo que ha abierto las puertas a
la recepción móvil.
Los resultados de los exámenes en laboratorio y en campo que se generaron en el
proyecto VALIDATE constituyeron la base de los Acuerdos Internacionales de
Coordinación de los Transmisores de TV Digital firmado por 32 países en Chester
(Reino Unido) en julio de 1997.
Raúl Spínola Morilla
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José Miguel Paredes Sánchez
Transmisión y redes de datos: La televisión
VALIDATE también ha llevado a cabo muchos trabajos en otros campos, como redes
de distribución, transmisores, planificación de parámetros de servicio, redes SFN
(Single Frequency Network), y gap-fillers tanto para uso profesional como doméstico.
Gran parte de estos trabajos han sido recogidos en Digital Video Broadcasting (DVB);
Implementation Guidelines for DVB Terrestrial Services;Transmisión Aspects.
Technical Report TR 101 191(ETSIT, 1997), siendo preparados por el proyecto DVB y
publicados como Technical Report por la ETSI.
Estos artículos prestan atención a problemas técnicos que surgen a la hora de
desarrollar una red DVB-T y trata de guiar en la búsqueda de soluciones. Explican la
norma DVB-T y las características básicas de una red de transmisión. También cubren
transmisores y temas relacionados con la coexistencia con los servicios existentes,
redes de distribución, operación SFN y planificación de red.
En junio de 1998 VALIDATE organizó una última demostración de interconexión,
juntando una gran variedad de equipos DVB-T de diferentes fabricantes, tanto
pertenecientes al proyecto, como no pertenecientes. Hubo siete modelos de
moduladores, incluyendo prototipos de primera generación, así como productos
industriales, y nueve receptores diferentes que también incluían prototipos de primera
generación, receptores comerciales profesionales y domésticos.
Se probaron ejemplos de todos las posibilidades y opciones ofrecidas por la norma
DVB-T y se extrajeron las siguientes conclusiones del proyecto de validación:
•
•
•
El estándar DVB-T ha sido técnicamente verificado mediante comparación con
diversas simulaciones software realizadas por distintos laboratorios,
obteniéndose además excelentes resultados en "medidas de campo".
Los miembros del proyecto VALIDATE han trabajado en aspectos
concernientes a redes de distribución y transmisores, y han publicado sus
resultados en forma de "Implementation Guidelines".
Los equipos de transmisión y los circuitos receptores han sido ya lanzados al
mercado tanto en Inglaterra como en Suecia, países pioneros (especialmente
Inglaterra) en la televisión digital terrenal).
Los exitosos resultados de todas estas pruebas demostraron la interoperabilidad de
los equipos de diferentes fabricantes, por lo que operadores de red pueden juntar sin
temor equipos de diferente fabricante en sus redes. Con esto se proporciona una
sólida base para el lanzamiento de servicios comerciales.
Proyecto VIDITER
El proyecto VIDITER (VÍdeo DIgital TERrenal) tuvo como misión servir de experiencia
previa para el lanzamiento de la televisión digital terrenal en España, de acuerdo con
la especificación DVB-T (ETS 400 744). Se trata de un esfuerzo corporativo entre
RETEVISIÓN y la Administración Española (Secretaría General de Comunicaciones),
junto con otras organizaciones españolas, como fabricantes (DR Moyano, BTESA,
MIER, Intelsis, Televès, Egatel, Promax, Tecktronic) y la Universidad del País Vasco.
El Proyecto VIDITER comenzó a principios de 1996 y sus principales objetivos eran
contribuir al lanzamiento de los servicios de difusión de televisión digital terrenal ,
Raúl Spínola Morilla
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José Miguel Paredes Sánchez
Transmisión y redes de datos: La televisión
llevando a cabo pruebas de laboratorio y medidas de campo, demostrando las
posibilidades de los nuevos servicios de televisión digital terrenal, y animando a los
operadores y fabricantes españoles a usar y desarrollar esta nueva tecnología.
Los estudios preliminares se llevaron a cabo en el periodo comprendido entre febrero
de 1996 y noviembre de 1996. La instalación de la red se prolongó hasta marzo de
1997, y las pruebas de laboratorio y medidas de campo duraron hasta junio de 1998.
Sincronización en redes SFN
Las redes de frecuencia única o SFN ofrecen ventajas significativas en la difusión de
televisión digital terrenal. La principal ventaja es que la eficiencia espectral que se
puede obtener, ya que un servicio compuesto por 4 ó 5 programas de televisión puede
ser difundido en un área extensa o incluso a nivel nacional usando tan sólo un único
canal RF. Sin embargo, el modo de operación SFN requiere una perfecta técnica de
sincronización de red. Es necesario definir métodos de sincronización de frecuencia,
de tiempo, de bit, y de dispersión de energía.
•
•
•
•
La sincronización de frecuencia es especialmente crítica en la televisión digital
terrenal debido al esquema de modulación multiportadora empleado. La
modulación COFDM emplea portadoras 2K/8K que se deben difundir a la
misma frecuencia RF por todos los transmisores que pertenecen a la red SFN.
Cada portadora debe ser transmitida a una frecuencia igual a fk±(Df /100),
donde fk es la posición ideal de la portadora k-ésima e Df es el espaciamiento
de las portadoras (1116 Hz en el sistema 8K).
La sincronización temporal también es necesaria para poder aprovechar la
robustez frente al efecto de propagación multitrayecto que ofrece la modulación
COFDM (cuando la duración del eco es menor que el intervalo de guarda).
Pero esto sólo es posible cuando el sistema de sincronización temporal hace
que el mismo símbolo se difunda en el mismo instante por todos los
transmisores. En realidad se puede aceptar una precisión temporal de Tn±1ms,
donde Tn es el instante de muestreo ideal para el símbolo n-ésimo que se
emite, para que el sistema funcione correctamente.
La sincronización de bit implica emitir el mismo símbolo al tiempo de modo que
todas las portadoras estén moduladas igual. Por tanto los mismos bits modulan
la misma portadora adecuada.
La sincronización de dispersión de energía es necesaria para asegurar que las
transiciones binarias de los datos del MPEG-2 transport stream son
aleatorizados tan pronto como entran en el codificador de canal.
Raúl Spínola Morilla
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José Miguel Paredes Sánchez
Transmisión y redes de datos: La televisión
Topología de red y aspectos de sincronización en la red experimental viditer
EL Proyecto VIDITER emplea un sistema GPS (Global Positional System) que
proporciona dos señales:
•
•
Señal de 10 MHz que se emplea como frecuencia común para todos los
transmisores
Señal de 1 PPS (Pulso Por Segundo) que puede emplearse para la
sincronización temporal.
Requerimientos del transmisor.
Los transmisores desarrollados en el marco del Proyecto VIDITER, son configurados
para servir como equipo para realizar todas las pruebas necesarias para obtener los
parámetros relevantes para la implantación de la futura implementación de la cadena
de difusión de televisión digital terrenal. Por tanto era obligatorio que los transmisores
incluyeran ciertos requerimientos orientados a la obtención de estos objetivos pero no
del todo relevantes en un sistema real que dé un servicio regular, como por ejemplo
telesupervisión o temas de configuración.
Los principales requerimientos que se tuvieron en cuenta fueron:
•
•
•
Requerimientos de calidad en lo referente a la linealidad del transmisor, módulo
de la respuesta en frecuencia, retardo de grupo, y ruido de los osciladores de
fase
Precisión y estabilidad en frecuencia de los osciladores, necesarios para la red
SFN
Filtrado de canal para acomodar la máscara espectral DVB-T y las relaciones
de protección necesarias para evitar la interferencia cocanal y de canal
adyacente para permitir la coexistencia con otros servicios (ya sean digitales o
no)
Raúl Spínola Morilla
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José Miguel Paredes Sánchez
Transmisión y redes de datos: La televisión
•
•
Valor de back-off óptimo para conseguir que no haya degradación por la tasa
de errores de bit (BER). Se ha previsto un valor de 8 dB, aunque esta
estimación tiende a ser flexible. En concreto en el Proyecto VIDITER ha
establecido en los transmisores un valor de back-off entre 5 y 7 dB
Valor ERP óptimo para emparejar la fuerza del campo y la cobertura de los
objetivos
Se han exigido las siguientes características a los transmisores desarrollados en el
marco del Proyecto VIDITER con el fin de comprobar su funcionamiento:
•
•
•
•
•
Ancho de banda de 7.61 MHz en ±3 dB
Máximo retardo de grupo 100 ns pico-pico
Productos de intermodulación menores de 58 dB tanto dentro como fuera de la
banda útil
Tolerancia de frecuencia de ±10 Hz tanto en la frecuencia intermedia (FI) como
en la de radiofrecuencia (RF)
Ruido de los osciladores de fase de –50 dBc/Hz en 500 Hz y –70 dB/Hz en el
resto
Aislamiento de la antena en los transpondedores
y los gap-fillers
Definición Transpondedor: Es un emisor-receptor de radio que transmite
automáticamente señales identificables cuando recibe una interrogación adecuada. Es
un aparato que envía un mensaje de confirmación o identificación o libera un mensaje
almacenado después de ser disparado por un interrogador. Se emplean en satélites de
comunicación.
Las recomendaciones y métodos que existen relacionados con el aislamiento de la
antena en los transpondedores o gap-fillers no son demasiado exhaustivos. Los
transpondedores desarrollados en el Proyecto VIDITER alcanzaban un valor de
ganancia de 20 dB por debajo del aislamiento entrada/salida del dispositivo
(transpondedores o gap-filler).
Suponiendo que fuera necesario alcanzar un valor de ganancia igual a 60 dB, sería
necesario que el aislamiento de la antena fuera de alrededor de 80 dB, lo cual parece
algo difícil de conseguir.
El aislamiento de la antena puede mejorarse basándose en arrays de antenas para
obtener un diagrama de radiación apropiado. Esta técnica puede combinarse con la
aplicación de cierta separación física de las antenas receptora y transmisora, por
ejemplo colocando una dentro del edificio y la otra fuera.
Actualmente se están investigando algunas técnicas de aislamiento de antenas para
alcanzar valores de aislamiento cercanos a la ganancia del dispositivo. Estos métodos
consisten en un lazo de realimentación dentro del transpondedor o gap-filler para
controlar el efecto de acoplamiento entre las antenas receptora y transmisora
conectadas al transpondedor.
Raúl Spínola Morilla
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José Miguel Paredes Sánchez
Transmisión y redes de datos: La televisión
BIBLIOGRAFÍA:
TELEVISION . Enciclopedia de la radio , television, hi-fi. Ed:CEAC. Autor:Francisco
Ruiz Vasallo.
TELEVISION COLOR. Enciclopedia de la radio , television, hi-fi. Ed:CEAC.
Autor:Francisco Ruiz Vasallo.
www. aseman.com/tvdigital
www. gtic.ssr.upm.es/soci/regulaci/tvdigital
Raúl Spínola Morilla
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José Miguel Paredes Sánchez