manual de tv_digital

8/6/2019 Manual de TV_Digital

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Manual de transmisinDigital de TV

2004 ABE Elettronica S.p.A.


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ABE Elettronica S.p.A.

2 Manual de transmisin Digital de TV

Manual de transmisin Digital de TVEdicin 1-2004

Autor: Roberto ValentinEl Autor agradece al equipo de Bsqueda y Desarrollo de ABE por su apoyo.

Traduccin en espaol porCarlos Garino


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Manual de transmisin Digital de TV 3

Manual de transmisin Digital de TV

na nueva era, en la transmisin de la televisin, se ha iniciado con la introduccinde la Transmisin Digital de Televisin.

Ya sea va Satlite y Cable por Transmisin Terrestre a las antenas existentes,la Televisin Digital est revolucionando transmisin de la Televisin.Se han considerado cuidadosamente las normas definitivas, se han debatido y se hanperfeccionado a travs de ensayos de campo y varias plataformas de entrega son ahorareconocidas como normas internacionales de la UIT.

Las ventajas de transmisin de la televisin digital, comparada con la analgica,considerando los enlaces de microonda y la transmisin actual, son notables y esevidente de lo siguiente:

Ms programas de televisin pueden transmitirse en un rango dado(tpicamente por lo menos cuatro veces mas, es decir, en un solo canalanalgico es posible transmitir 4 o mas canales digitales en lugar de un solocanal analgico)

Una potencia menor, cubrir la misma distancia (es decir, mayor inmunidad alruido y interferencias)

Mejor calidad de la imagen

Posibilidad de Isofrequencia en las Redes de transmisin terrestres, que es

tener ms transmisores, en funcionamiento, transmitiendo el mismo programa,en la misma frecuencia, cubriendo reas adyacentes. Prcticamente, esposible usar el mismo canal en reas grandes usando ms transmisores sintener problemas de interferencia entre ellos (emisin OFDM con SFN - SingleFrequency Network Red de una Sola Frecuencia)

La posibilidad de recepcin mvil sin tener los problemas tpicos de sistemasanalgicos que son: imgenes dobles, reflexiones, distorsiones, etc.(modulacin de OFDM)

Posibilidad para la transmisin simultnea de datos auxiliares

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Ejemplo: Estructura de un sistema multiprograma de TV digital

Estudio de Produccin deTelevisin:El estudio de produccin deTELEVISION genera msprogramas de audio/video (en

el ejemplo son 4 ) se codificandigitalmente segn la normaMPEG-2 y multiplexados (seagregan para hacer un soloflujo de datos digital llamadoTransport Stream).El Transport Stream moduladigitalmente una portadora deFI (Frecuencia Intermedia)(normalmente de 70MHz),segn el esquema demodulacin QPSK o QAM.La portadora de FI se convierteen una frecuencia demicroonda y se transmitedirectamente a la emisora(microonda terrestre) o atravs de un satlite o eltransponder terrestre.

Estacin transmisora:

La seal recibida por lamicroonda es convertida en FI(Frec. Intermedia - 70MHz) ydigitalmente demodulada paraconseguir el Transport Streamque contiene los cuatroprogramas. El demoduladorpuede decodificar tambin loscuatro programas, paratenerlos separadamentedisponibles ambos enanalgico y en formato digital,para otros propsitos (es decir,para ser transmitido contransmisores de Televisin

analgicos). El TransportStream, en este momento,modula digitalmente unaportadora de FI (normalmentede 36 o 44 MHz) segn lanorma de transmisin terrestredigital OFDM (DVB-T) o 8VSB(ATSC U.S.). La portadora seconvierte a las bandas de VHFo UHF, es amplificada ytransmitida a travs de laantena de transmisin, paraestar disponible en el rea derecepcin.

Area de recepcin:

La seal de la transmisindigital se recibe a travs de laantena del espectador yalimenta a un receptor /decodificador apropiado(normalmente llamado receptoro IRD) conectado al Televisor(funcionando como un monitorde video / audio).


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Codificacin MPEG-2 y los perfilesComnes: 4:2:0 (MP@ML) y 4:2:2

a transmisin de Televisin digital necesita seales digitales de audio y video. Estasseales pueden originarse digitalmente (con cmaras digitales y mezcladores deestudio) o, como ms a menudo ocurre, ellas pueden ser seales analgicas

codificadas digitalmente. El video y audio digital sin compresin contienen una grancantidad de datos, tpica-mente un programa requiere un Bit rate de 270Mbit/s.Normalmente, la Interfase Serial Digital (SDI) se usa para este tipo de seal (conconectores coaxiales BNC de 75 ohmios).Si los datos sin compresin fueran transmitidos como estn, los anchos de bandaocupados por los canales digitales seran mayores que los analgicos. Es necesario, por

consiguiente, comprimir tales datos a una proporcin ms baja, hacindolos apropiadospara la transmisin por microonda y para su distribucin o para transmitirlos a lostelevidentes.Idealmente, la compresin de los datos no degradar la calidad del video o del audio. Lanorma de codificacin internacional designada para este propsito es MPEG-2 (MotionPicture Expert Group versin 2) qu puede comprimir un programa de televisin de270Mbit/s a slo 5 o 6Mbit/sec manteniendo excelentes caractersticas de calidad.(Compresin a menos de 4Mbit/s es posible pero la calidad se vera comprometida.) Lassiguientes tcnicas de compresin son usadas para codificar imgenes de TV.

La percepcin visual humana es ms sensible a la luminancia que a lacrominancia. Por consiguiente menos informacin (datos) del color setransmiten.

Las reas adyacentes dentro del cuadro tienen a menudo pixels con la mismaluminancia y valores de crominancia. Durante la codificacin stos secombinan para transmitir menos datos.

Se transmiten slo las diferencias entre un cuadro y el prximo. Este procesose lleva acabo varias veces sobre de un Grupo De Cuadros (GOP) antes detransmitir un cuadro completo de nuevo.

As los GOPs - Grupos de Imagenes - se hacen de tres tipos diferentes de cuadros deinformacin:

Cuadro I (I-frame): la imagen completa o cuadro (el ms grande en trminos delos datos transmitidos)

Cuadro P (P-frame): las diferencias entre el anterior y el siguiente Cuadro I P(ms pequeo que un Cuadro I)

Cuadro B (B-frame): las diferencias entre el anterior y el siguiente cuadro I P(el cuadro ms pequeo, pero que no pueden repetirse demasiadas veces).

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Figura 1 Tarjeta de codificacin MPEG-2 (Fabricada por ABE )

Usualmente los GOPs son formados por un Cuadro I, algunos Cuadros P y,posiblemente, algunos cuadros B. Ellos no deben ser demasiado largos, porque si unerror ocurre, se perpetuara.Adems, un decodificador requiere un cuadro completo (Cuadro I) para empezar ladescodificacin, as que tiene que esperar por el inicio de un GOP.Una de las estructuras de GOP ms usuales y eficaces es de 12 cuadros de largo y seconstituye como sigue: IBBPBBPBBPBB.Los perfiles de datos de codificacin ms comunes son 4:2:0 (Main Profile @ Main Levelor MP@ML) y 4:2:2. Nosotros listamos debajo de las propiedades, ventajas y usos de

cada uno:4:2:0 - el video codifica con una proporcin de 4 elementos de los datos para laluminancia a 2 para el crominancia.

VENTAJAS:

Esta proporcin de la codificacin iguala la caracterstica de percepcin visual Desempeo ptima, particularmente para la transmisin de low Bit Rate

USOS:

Transmisin (El perfil se usa en ambas terrestre y satelital) Redes de Distribucin y Contribucin. Enlaces dentro de estudio para unir los mezcladores analgicos y digitales


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4:2:2 El Video se codifica con una proporcin de 4 elementos de los datos para laluminancia a 4 para el crominancia.

VENTAJAS:

La actuacin es ligeramente mejor que el perfil 4:2:0, pero slo cuando el Bit

Rate es ms de 10MBit/s.USOS:

Enlace entre mezcladores digitales dentro de estudios.

El resumen anterior se apoya en la Revisin Tcnica de EBU, su ejemplar del Otoo-1999, informando en una serie de pruebas llevaron a cabo por la Autoridad de laTelevisin sueca (SVT).Las pruebas comparativas, segn las recomendaciones de ITU, fueron basadas en unaevaluacin subjetiva por un grupo de observadores, viendo imgenes de televisin digital

despus de poner en cdigo a 2, 3, 4 o 5Mbit/s. Los resultados establecieron que, para elcada Bit Rate, 4:2:0 era preferible a 4:2:2.Tambin, Sr. Al Kovalick (Director Tcnico de Sistemas de Pinnacle Inc.) dice en unartculo publicado por BroadcastPapers (2001-2002), que una sucesin video con 4:2:0a 10Mbit/s tiene la misma calidad que cuando usa 4:2:2, pero a 13Mbit/s! Durantenuestras pruebas (en ABE Elettronica), nosotros encontramos algunas ventajas al usar4:2:2, pero slo con Bit Rate a ms de 10Mbit/s. es preferible usar el 4:2:0 con Bit Ratebajo 10Mbit/s, sobre todo para las sucesiones de cuadros con un alto volumen demovimiento.

Por favor note que es sumamente difcil de descubrir diferencias en calidad ensucesiones de cuadros puestas a ms de 10Mbit/s, debido que la calidad es tan alta quelas diferencias son muy difciles percibir.

Las ventajas limitadas del perfil 4:2:2 comparadas con 4:2:0, con Bit Rate ms de10Mbit/s desaparecen si las seales de la fuente son de origen analgico y seconvirtieron a digital. As, considerando que es inusual (y caro) usar Bit Rate de 15-20Mbit/s slo para un solo programa, el perfil de la codificacin usado es casi siempre4:2:0 (MP@ML).

Nos gustara mencionar algunas de las escenas ms comunes para un codificador de

MPEG 2 (Perfil 4:2:0): Resolucin del video: Total D1; 3/4 D1; 2/3 D1; 1/2 D1; SIF; QSIF (Uno tiene

que escoger la escena ms apropiada, teniendo presente el Bit Rate disponibley la calidad requerida segn el contenido).

Resolucin de cuadros mostrados: 720 x 576 pxeles, mx. para PAL, y 720 x480 pxeles, mx. para NTSC. La resolucin ms alta puede producir definicinmejor, pero a expensas de un Bit Rate ms alto.

Estructura de un Grupo de Cuadros (GOP): el nmero y sucesin de cuadroscodificados I,P,B.

Codificacin Bit Rate: de hasta 15MBit/s.


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La salida del Transport Stream Bit Rate: tiene que ser igual o ms alta que eltotal del video y audio, ms las tablas de datos. La diferencia entre el Bit Ratede codificacin real y el rendimiento de la salida (Transport Stream Rate) sehace a llenando de paquetes nulos (bit-stuffing).

Frecuencia de muestreo del audio (32 o 44.1 o 48 kHz) y poniendo el Bit Rate:a mayor frecuencia de muestreo, mejor calidad de la transmisin, pero sermayor el Bit Rate necesario.

Video, Audio y posiblemente Datos de PIDs (Identificadores de Progra-mas):stos tienen que ser puestos evitando duplicacin para no entrar en conflictocon otro PIDs con el que ellos pueden ser multiplexados.

Seleccin de filtros: en el caso de codificadores con entrada de videocompuesta es posible escoger filtros comb o notch para separarcrominancia y luminancia. Otros tipos de filtro son tiles reducir ruido (por

ejemplo, en el caso de Bit Rate bajo para evitar transmitir ruido en lugar de loscuadros reales).

Las escenas anteriores son slo algunos ajustes en un codificador tpico. En la prctica,por ejemplo, en los codificadores MPEG-2 (4:2:0) producidos por ABE Elettronica, esposible modificar unos 200 parmetros, aunque naturalmente muchos de stos soninterdependientes. Para ayudar al usuario, el codificador de ABE tiene cuatroconfiguraciones de fbrica diferentes y cuatro que son configurables por el usuario.

Finalmente, consideraciones acerca de las pruebas con codificadores MPEG-2:

La Calidad de la codificacin, como a tal, no es fcilmente evaluable. El mtodousual de valoracin es hacer comparaciones de secuencias con evaluacinsubjetiva y por expertos, en vez de usar las pocas pruebas y sistemas demedicin disponibles qu no se pueden comparan con la calidad de percepcinhumana.

Apoyando el mtodo escogido de evaluacin de calidad (pero noreemplazndolo), tambin es posible de medir distorsiones de video, lineales yno-lineales y ruido. Tenga presente, sin embargo, que los resultadosdependern ajustes del encoder as como en su calidad y detallados

algoritmos. Es ms, el ancho de banda de luminancia eficaz podra ser menosque 3 MHz, dependiendo de los filtros usados.


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Transport Stream, interfases (ASI/SPI) ymultiplexado

n el Transport Stream (Flujo de datos conteniendo video / audio / datos ) para serllevado del equipo generador / Transmisor a los usuarios / televidentes), los datostienen un Bit Rate constante y son organizados en una sucesin continuada de

"paquetes". Estos paquetes tienen una longitud fija de bytes188 ( de 204 bytes si losdatos del algoritmo para correccin, Reed Solomon, estn presentes).

Para mantener el Bit Rate del Transport Stream constante, tambin cuando hay ningnpaquete de datos para ser enviado, se generan paquetes vlidos con volumen nulo y seinsertan (este procedimiento se llama "Bit Stuffing"). stos "paquetes nulos" sereconocern y se eliminarn durante el proceso.

Cada paquete est compuesto de un Header (Ttulo) (eso tiene una dimensin normal de4 bytes, salvo los casos particulares) que incluye un byte de la sincronizacin, el PID(Programa Identifier - un nmero que identifica el programa de video / audio / dataprogram, al cual el paquete se refiere) y otra informacin, seguido por el "payload"(Carga): los datos del programa real para ser "transportados."

Las interfases de Transport Stream normalmente usadas son:

Interfase Paralela sncrona SPI

Esta interfase es hecha a travs de 11 seales contemporneas: 8 datos de seales(Parallel Data Path), 1 seal de reloj, 1 seal de sincronismo (Psync) y 1 seal queidentifica cuando se transmiten datos vlidos (Dvalid).El Bit Rate es variable (Max 108 Mbit/s en Data Path) y el conector normal para estainterface es 25 pines.Los niveles elctricos pueden ser LVDS (Seal de Diferencial de Voltaje Bajo) para lasconexiones externas, cortas, entre los diferentes partes del equipo o puede ser LVTTL(Voltaje Bajo TTL) para las conexiones cortas entre el mismo equipo.

Interfase De Serie Asncrona (ASI)

sta es la interfase las mas comnmente usada que tiene un bit rate constante a 270Mbit/s que trabaja en una sola lnea coaxial desequilibrada (impedancia 75 Ohms). Suconector normal es BNC.La diferencia entre el Transport Stream Bit Rate disponible y los 270 Mbit/s, se rellenacon stuffing bytes que se desecharn durante el proceso del deserializacion.Esta interfase se usa para las conexiones entre las diferentes partes del de equipo,incluso cuando sean separadas por distancias largas.El Multiplexor es un dispositivo que suma varios Transport Streams (viniendo, porejemplo, de encoders diferentes) en un solo Transport Stream que incluye todos los

Streams.

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Adems, el Multiplexor (la funcin Re-Multiplexing) puede modificar Transport Streams,agregando datos y tablas (por ejemplo NIT, Network Information Table en la que esposible editar los nombres de los programas transmitidos, que aparecern al usuario).

Algunas de las consideraciones del Multiplexor, configuracin y pruebas:

El Transport Stream Bit Rate a la salida del multiplexor debe ponerse igual omayor a la suma de la entrada de los Transport Streams Bit Rate+ los datos +las tablas.

Pueden ser varios Datos/tablas a ser insertados y modificados (NIT data, EITEvent Information Table que describe programas transmitidos, etc.). Losmultiplexores de ABE pueden agregar TELETEXT que, debido a que no sonparte de las lneas de video activas, no pueden ser codificadas a travs de unencoder MPEG-2.

Si errores serios estn presentes los decodificadores del Transport Stream notrabajarn o generarn errores.

Para funcionar, algunos decodificadores exigen datos o tablas (por ejemploNIT) en el Transport Stream, mientras para otros decodificadores, estos datosno son esenciales.

Para un anlisis correcto y completo del Transport Stream hay instrumentosespecializados capaces de indicar errores o nonconformities (los errores delTransport Stream son clasificados con tres niveles de prioridad - vea ETSI elinforme tcnico TR 101 290, ex ETR 290).


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Modulaciones digitales

os tipos mas usados de modulacin digital son: QPSK (Quadrature Phase ShiftKeying): es una modulacin de la fase, empleada en el DVB-S normal para la

microonda terrestre y satlite contribucin / distribucin / transmisin.QAM (Quadrature Amplitude Modulation): es una modulacin de fase y de amplitud,usadas en norma de DVB-C, para enlaces de microondas terrestres, MMDS y CATV(televisin por cable).OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing - tambin llamado COFDM -CodifiedOrthogonal Frequency Division Multiplexing): est compuesto por varias portadoras(2K=1705 portadoras; 8K=6817 portadoras), espaciadas equidistantes en frecuencia,cada una modulada en QPSK o QAM. Es empleada en el DVB-T normal para latransmisin terrestre y enlaces de microonda de mviles/ENG.

8VSB (8 Vestigial Side Band): es de amplitud modulada con 8 niveles de amplitud y conla banda lateral parcialmente cancelada.Se usa en el ATSC, la norma de U.S.A. para la transmisin terrestre.

Ejemplo de constelaciones de modulaciones digitales

Representaciones de las posibles posiciones de las constelaciones, de la portadora e el diagrama de fase(ngulo) / amplitud (distancia del centro) para los esquemas de modulacin QSPK y 16QAM. El numero al ladode cada punto de la posible ubicacin de la portadora indican la secuencia del bit del Transport Streamtransmitido cuando la portadora esta en aquella posicin.

En todos los esquemas de la modulacin digitales la portadora se mueve continuamentepor varias posiciones predefinidas de fase y amplitud (llamados Smbolos). Cadaposicin representa una sucesin del Transport Stream transmitido. Los diagramas mas

usados que muestran estas posiciones de la fase y amplitud son el "diagrama de laconstelacin."

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Cada posicin (y en el futuro la amplitud) de fase de la portadora correspondea 2 bit (modulacin de QPSK), 4 bit (modulacin 16 QAM) o 6 bit (modulacin64 QAM).

En el esquema de modulacin 8VSB, cada posicin de amplitud de la

portadora corresponde a 3 bits. De ah que, segn el esquema de la modulacin empleado, los datos del

Transport Stream se transmiten en las sucesiones de 2, 3, 4 o 6 bits.

El numero de posiciones diferentes de fase y amplitud que la portadora puedetener en el diagrama de la constelacin en un segundo se llama Symbol Rate.

La frecuencia de los datos (Bit Rate) del input stream (Transport Stream) de losmoduladores digitales, depende del esquema de la modulacin empleado (QPSK, 8VSB,16QAM, 64QAM), en los parmetros del Symbol Rate y en la cantidad de datos agregada

por el propio modulador para corregir los posibles errores en el receptor (FEC - FowardError Corrector), es decir, el Code Rate empleado.

Por favor note que los moduladores de ABE tienen una funcin automtica del TransportStream, que puede agregar paquetes nulos (Bit Stuffing) o en algunas circunstancias,quitarlos. De esta manera el Transport Stream Bit Rate utilizable se adapta a lo requeridopor el Symbol del Modulador y Code Rate.

Figura 2 Tarjeta de modulador QPSK (DVB-S) and QAM (DVB-C) - (Producida por ABE)

Forward Error Correction (FEC) escogiendo criterio

Cuando se transmiten datos al mismo tiempo a muchos usuarios, es esencial incluir,junto con los datos de los programas, otros datos que, cuando la recepcin se perturba,puedan corregir errores que ocurren en los datos de los programas (por supuesto, hastaun cierto lmite).


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Todas las normas de transmisin de televisin digital usan Forward Error Correction quepone en cdigo en el sistema Reed Solomon (RS).Este algoritmo normalmente agrega 16 data byte a cada Transport Stream(188 bytes),para un total de 204 bytes.

Usando este sistemal es posible corregir hasta 8 errores no consecutivos en cadapaquete; se garantiza prcticamente la correccin del error de un Bit Error Rate (BER) de2 * 10 -4Algunas normas (ej.: DVB-S y DVB-T) no consideran suficiente el algoritmo RS, porconsiguiente ellos agregan (adems de RS) otro sistema de la correccin, mucho mspoderoso, llamado "Inner Code."El "inner Code" agrega datos de correccin futura: por ejemplo agrega 1 bit de correccincada 7 bits (Code Rate 7/8), o 1 bit de correccin cada 2 bits (Code Rate 2/3), y assucesivamente.Code Rates bajas (ej., 7/8) permite posibilidades ms bajas de FEC (la posibilidad delreceptor de corregir errores eventuales en los datos), mientras que Code Rates mayores(ej., 1/2) permite posibilidades mayores de FEC.El siguiente ejemplo muestra el clculo de la entrada del Transport Stream Bit Rate de unmodulador QPSK (DVB-S):

Bit Rate usable Entrada del Modulador = Symbol Rate x 2 : 8 x 7 : 204 x 188

la diferencia est en el ruido / disturbios de la seal: por ejemplo, con una 1/2 Code Rateel margen de seal est alrededor de 4dB ms alto que usando un Code Rate de 7/8,pero el data bit rate es ms bajo.

Ancho de Banda ocupada por RF

Una portadora modulada digitalmente (RF) ocupada un ancho de banda, esencialmentedepende de dos parmetros: El Symbol Rate transmitido y el filtrado (Roll-off factor /

Shaping).Con modulacin QPSK y QAM, el ancho de banda ocupado (en MHz) es igual a SymbolRate (en MS/s) sumndole Roll-off factor (%).Por ejemplo, usando la modulacin QAM(DVB-C normal - Roll-off factor de 15%) paratransmitir 6 MS/s, el ancho de banda ocupado ser de 6MHz + 15% = 6.9 MHz.

Para modulacin

QPSK(2 bit por Symbol)

Ejemplo para code rate 7/8

para codificacionREED SOLOMON


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Enlaces de microonda para TV Digital:Especificaciones, ventajas, diferencias y cambios desde operacinanalgica.

os enlaces de microonda digitales tienen ventajas importantes con respecto alanalgico; es ms, la mayora de los enlaces de Microondas producidos por ABE,en aos recientes pueden actualizarse fcilmente del funcionamiento analgico a la

modulacin digital QPSK.En esta seccin nosotros analizamos las consideraciones de diseo pertinentes.

Modulador de FI

El Modulador de 70MHz analgico debe ser reemplazado por un Modulador de QPSKdigital que tiene la misma FI de 70MHz y el nivel e impedancia compatible (ej., el ABE

DME 1000 tambin est provisto con uno o ms encoders MPEG-2 y multiplexador).Ancho de banda de FI/RF Capacidad de Informacin

Respecto a la mscara de emisin del enlace analgico normal, el Modulador digitalpuede ponerse para producir una proporcin del smbolo a aproximadamente 15MS/s.Usando 15MS/s y un Code Rate de 7/8, la entrada Transport Stream Bit Rate alModulador de QPSK es 24Mb/s; es suficiente para acomodar cuatro programas deVideo/Doble-Audio con calidad de transmisin excelente. Esto promedia 6Mb/s porprograma.Es posible usar Symbol Rates mayores lo que es aceptable para el enlace, pero losanchos de banda ocupados sern mayores. Usando Smbolo ms bajo los anchos debanda ocupados sern ms bajos (ej., 7MHz); por supuesto, en este caso, el nmero deprogramas se reducir. Como una alternativa, usando modulacin 16 QAM, es posibletransmitir en un ancho de banda de 7 MHz a 22Mb/s. La Modulacin de 16 QAM es ms"delicada" que QPSK y necesita ms linealidad en la conversin y amplificacin delenlace de microonda, un mejor ruido de la fase del oscilador local, mejor relacin a laproporcin de seal/ruido y bajas distorsiones lineales en el camino (amplitud/frecuencia,retardo de grupo, multi-path/desvanecimiento selectivo). As, si al escoger, no hayninguna restriccin particular sobre el ancho de banda ocupado, el esquema demodulacin QPSK es preferible.

Linealidad de la Fase / Amplitud

Los enlaces de Microonda analgicos normalmente emplean amplificadores saturados ylimitadores. La Modulacin digital (y sobre todo el QAM) requiere amplificacin lineal - sinsaturacin o limitadores. QPSK, entre los esquemas de modulacin digitales, es menossensible a los problemas linealidad. Sin ninguna restriccin particular sobre el ancho debanda ocupado, la modulacin QPSK es preferible. Para lograr la linealidad adecuadapara la modulacin digital QPSK, es mejor trabajar a 3dB menos que los amplificadores

de potencia saturados- a menudo llamado 3dB back off de la potencia analgica - yemplear mando de ganancia automtico (AGC) los circuitos, en lugar del limitadores. No

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obstante, cuando se prueban enlaces analgicos normales que usan amplificadoressaturados y limitadores con modulacin de QPSK, el resultado es, generalmente,aceptable, aunque la emisin en los hombros se degrada, indicando unaintermodulacin ms alta slo fuera del canal (sta es la consecuencia de la no linealidad

de la amplificacin).Oscilador Local Ruido de Fase Estabilidad de frecuenciaGeneralmente hablando, los osciladores locales empleados en los enlaces ABEanalgicos tienen el ruido de la fase y la estabilidad de frecuencia dentro de los limitesadecuados para trabajar con la modulacin QPSK digital.

Demodulador de FIEl Demodulador analgico de FI 70MHz debe ser reemplazado por un demoduladoradecuado QPSK, normalmente llamado IRD (Receptor Decodificador Integrado).

Los receptores digitales deben tener sistemas de ecualizacin adaptables, o, en todocaso, debe tener sistemas para corregir los problemas creados por el "desvanecimientoselectivo" (dispersive/multipath fading) qu, en contraste con el "el desvanecimientoplano," crea "agujeros" (muescas) en el ancho de banda de RF que normalmente nogenera problemas en enlaces analgicos, pero puede hacer imposible demodular laseal digital recibida, aun cuando el nivel recibido es suficiente o bueno.

Comparacin de enlaces de microonda Analgico y Digital

Comparacin de funcionamiento del enlaceCon un enlace de TV FM analgico, cuando el nivel de seal recibido se reduce debajode un cierto punto, la calidad de salida se deteriora progresivamente, particularmente elnivel del ruido. En prctica, la mnima seal aceptable condiciones de desvanecimientotiene casi -70dBm. En contraste (vea diagrama), la calidad de la salida de un enlacedigital no se degrada y, es ms, permanece constante aunque la seal recibida sereduzca, generalmente a un umbral alrededor de -90dBm debajo del cual se pierde la

salida. El nivel del umbral exacto depende de varios factores/configuraciones: CodeRate, Symbol Rate, la figura de ruido de receptor etc.

CALIDAD DELA SEALRECIBIDA

NIVEL DE SEAL A LA ENTRADADEL RECEPTOR (dBm)

DIGITAL QPSKANALGICO


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Resumiendo, el funcionamiento digital confiere muchas ventajas notables:

Un solo enlace puede llevar hasta 4 (o mas) programas de video/audio. La actuacin del enlace no se degrada progresivamente cuando la seal del

receptor se reduce, permanece constante hasta un umbral muy bajo. En prctica - y es muy notable - el rango de entrada de receptor se aumenta

en alrededor de 20dB, permitiendo al enlace mantener una actuacin alta conun margen de desvanecimiento mayor, o usar una potencia ms baja o laantena ms pequea para cubrir la misma distancia.


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TV Digital: transmisores terrestresEspecificaciones, ventajas, mediciones, diferencias y actualizacindesde operacin analgica.

BE Elettronica ha producido y vendido, durante 25 aos, miles de transmisores deTELEVISION a emisoras a nivel mundial.Hoy da, incluso cuando los transmisores de ABE no se proporcionen como

"digitales," gracias a todas las mejoras introducidas con el desarrollo de tecnologasdigitales, ellos estn "listos para digital," significando que ellos pueden convertirsefcilmente en transmisores digitales con un mnimo impacto econmico y tcnico.

A continuacin estn las principales diferencias y las posibles modificaciones conrespecto a los transmisores analgicos.

Modulador de FIEl Modulador de FI, de 36 o 44 MHz (Centro de frecuencia del ancho de banda),analgico tiene que ser reemplazado por un Modulador OFDM o 8VSB que tenga lamisma FI y los niveles y impedancias compatibles (ej., el ABE DME 1000 esta tambinprovisto de uno o ms MPEG-2 encoders y el multiplexador).

Ancho de banda de FI/RF capacidad de informacin - consideraciones acerca delas configuraciones El intervalo de proteccin (the guard interval)

El ancho de banda ocupado (canal) es exactamente el mismo de los transmisores

analgicos: 6, 7 8 MHz.La entrada, de los transmisores con 8VSB, del Transport Stream Bit Rate est fija en19.28 Mb/s o depende del ancho de banda(6,7 o 8 MHz), con el esquema de modulacin(QPSK, 16 o 64 QAM), Code Rate que pone (de 1/2 a 7/8) y el intervalo de proteccinque tienen los transmisores de OFDM (norma DVB-T), puede variar de alrededor de 4 acasi 32 Mb/s.Subsecuentemente en una aplicacin normal se acostumbra un Bit Rate de entrada almodulador de 19 a 24Mb/s, es posible transmitir 4 programas de video, cada uno con elaudio doble, con calidad de la transmisin excelente, en un solo canal de Televisin

(alrededor de 5 - 6 Mb/s por programa de televisin).Obviamente esquemas mas complejos de modulacin (64 QAM) y los Code rates masaltos (7/8) permite transmitir ms datos (eso significa ms programas bit rate mayor), latransmisin es ms "delicada"; es decir, necesita ms linealidad en la conversin y laamplificacin del transmisor, mejor ruido de la fase en los osciladores locales, mejorrelacin de seal/ruido en los receptores y distorsiones ms bajas en la conexin(amplitud/frecuencia, retraso de grupo, multi-path/selective fading, etc.).

As, al escoger, si no hay ninguna necesidad particular de transmitir muchos programas,es preferible usar la modulacin QPSK con Code Rates bajos que tambin son

particularmente convenientes para la recepcin mvil.

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El intervalo de proteccin (disponible slo para la transmisin de OFDM) es el intervalode tiempo durante el cual el transmisor no emite ninguna seal esencial despus de laemisin de cada smbolo, para permitir que los ecos (reflexiones de la seal transmitida,o otras seales, isofrequencia, de la misma red que lleguen al receptor con un cierto

retraso) para extinguirse antes de transmitir el prximo smbolo. De esta manera, losreceptores no sern perturbados con un posible traslape de smbolos que puede hacerimposible demodular la seal recibida, aun cuando el nivel recibido es suficiente bueno.Obviamente, entre ms largo el tiempo de intervalo de guardia, el mayor el tiempopermitido para extinguir ecos, pero el ms baja la cantidad de los datos que puedentransmitirse (Bit Rate - el nmero de los programas calidad).El intervalo del guardia puede ponerse de pocos microsegundos a ms de 200microsegundos para tolerar reflexiones/seales de direcciones diferentes de unosKilmetros a alrededor de 70 Km.Al escoger 2K IFFT (modulacin de OFDM con 1705 portadoras), desde que el SymbolRate es ms alto que uno con 8K IFFT (modulacin de OFDM con 6817 portadores), losposibles intervalos del guardia son ms cortos (porque ellos son un fragmento del tiempodel smbolo: 1/4, 1/8, 1/16, 1/32).

Espectro de Salida (antes del filtro) De un Transmisor TV OFDM (DVB-T)

Amplificadores de Potencia: Fase y linealidad de la amplitud Mediciones dePotencia y Espectro de salida.

Moduladores digitales (y sobre todo OFDM) requieren una amplificacin muy lineal.


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Los amplificadores de potencia de transmisores de ABE se hacen con alta eficiencia y latecnologa transistorizada lineal, gracias a ltima generacin MOSFET y LDMOS y al usode tcnicas del precorreccin.

La mscara de espectro de salida requerida para un transmisor de DVB-T OFDMque opera en un canal adyacente, arriba abajo de un el transmisor de televisinanalgico ubicado en el mismo punto (para la especificacin obtenida que usa,normalmente, un filtro apropiado a la salida del transmisor).

La Potencia de Salida, con modulaciones digitales, se define y se mide como potencia"termal" (para medirla, usted debe usar un vatmetro especfico o termal, de otra formalos errores de medicin pueden ser significantes), Peak to Average power Ratio (PAR) esconsiderable: alrededor de 8dB para 8VSB y alrededor de 15/17dB para OFDM (estopuede limitarse a alrededor de 10dB, pero en detrimento de otros parmetros, como laProporcin de Error de Modulacin - MER).Por esta razn, la salida "analgica" nominal de los amplificadores / transmisores(potencia pico de sincrona, con amplificacin combinada de video y audio) debereducirse de un porcentaje que normalmente es de 50% a 75% (-3 a -6dB).


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Las caracterstica tcnicas del espectro de salida para los transmisores digitales songeneralmente ms estrictas que los analgicos, as que necesita un filtro de salidaapropiado (normalmente se usa un filtro de 6 cavidades).

Grafico de ruido de fase del oscilador local ABE (trazo verde) con respecto al lmite

(mscara) propuesto por el grupo de trabajo VALIDATE - AC 106 (trazo rojo)

Ruido de fase de los osciladores locales estabilidad de frecuencia

En los transmisores de televisin digitales, el ruido de fase de oscilador local debe sermuy bajo, mucho ms bajo de lo que se necesita para la transmisin de la televisinanalgica.ABE ha desarrollado, para la transmisin digital, una serie de osciladores localessintetizados con actuacin excelente y bajo costo que se emplean actualmente en lostransmisores analgicos.

Por favor note que, sobre todo con transmisores de OFDM (de hasta 6817 portadoras),el ruido de la fase del oscilador se agrega 6817 veces en el canal de la emisin!El bajo ruido de la fase del oscilador local es crucial porque por otro lado puede causardeterioro de algunos parmetros cualitativos (en primer lugar la Modulation Error Ratio -MER).Precisin/Estabilidad de frecuencia (que para las aplicaciones normales se exige ser500Hz) es un parmetro que tiene gran importancia en caso de la transmisin de OFDMen SFN ( Red de una sola Frecuencia - es decir, una red de transmisores con una solafrecuencia).

En este caso todos los transmisores deben sincronizarse a una sola seal de referencia:el GPS (Sistema del Posicionamiento Global) ha sido escogido para este propsito.


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ABE ha desarrollado una referencia de frecuencia de estabilidad alta, enganchada a unaseal de GPS.

Principales mediciones de los transmisores de MER

Precisin / estabilidad de frecuencia, espectro y potencia de salida: Este manual explicaestas mediciones en secciones previas.

Parmetros exactos se pueden obtener, consultando documentacin especifica: (ETSITR 101 290 - ex ETR 290 - and EN 300 744 for DVB-T, bajar del sitio: www.etsi.org;A/64A, A/53B and A54/A for ATSC, bajar del sitio: www.atsc.org).

MER

El Modulation Error Ratio (MER) puede ser considerado el parmetro de calidad msimportante en un transmisor digital (como la intermodulacin es en un transmisor

analgico).MER (expresado en dB) es una funcin de la proporcin entre la amplitud del vectorterico de un smbolo y la amplitud del vector de cambio de la posicin terica delsmbolo en la constelacin y la posicin eficaz, promediadas para un cierto nmero desmbolos.

En otras palabras, el smbolo, en la constelacin, debe estar en un cierto punto pero,debido a algunos problemas (ej., ruido de fase de oscilador local, compresin delamplificador de potencia, etc.), se cambia ligeramente.

MER es una funcin de la proporcin entre la amplitud del vector que va del centro de laconstelacin a la posicin ideal del smbolo y el vector de los que van del terico a laposicin eficaz del smbolo, promediado para un cierto nmero de smbolos.

Usando otros trminos, MER indica la precisin de la constelacin generada por eltransmisor.

Entre ms alto el MER, ms precisa la constelacin generada por el transmisor y los msbajos los errores hechos por los receptores que la demodulan.

Para dar algunas figuras prcticas, tiene que ser considerado que para demodular un

QPSK, el MER no puede ser ms bajo que 5dB; para un 16QAM necesita ser por lomenos 11dB de MER y para un 64 QAM necesita ser por lo menos 19dB de MER.

Es ms tiene que ser considerado que un receptor comercial generalmente no puedetomar ventaja de MER ms alto que 30dB; as que un requisito razonable para un valorde MER a la salida de un transmisor, para emisin OFDM/64QAM, puede ser 30/32dB.

Comparacin entre las actuaciones de transmisores de televisin digitales yanalgicos.

Con un transmisor de televisin analgico, con modulacin de amplitud, as como el nivel

de seal recibido se reduce debajo de un cierto umbral, el video y la calidad del audio se


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deteriora progresivamente. En prctica, la seal mnima aceptable estaproximadamente en 0.5/1 mV.

En el contraste, el audio y calidad del video de un receptor digital no se degrada, es ms,permanece constante aunque la seal recibida este bajando, hasta llegar a un umbral

(generalmente alrededor de 20dB bajo el umbral analgico) debajo del cual la seal sepierde.

El nivel del umbral exacto depende por varios factores/configuraciones: Code Rate,Symbol Rate, la figura de ruido de receptor etc.

Resumiendo, el funcionamiento digital confiere muchas ventajas notables:

Un solo transmisor puede usarse para llevar 4 (o mas) programasvideo/audio/data.

La calidad de la seal recibida es ms alta y no se degrada progresivamente

como la entrada del receptor se reduce, permanece constante hasta un umbralmuy bajo (el rango de entrada de receptor se aumenta alrededor de 20dB conrespecto al nivel necesitado para una recepcin analgica buena). As que esposible usar menor potencia o el tamao de la antena ms pequeo paratransmitir sobre la misma rea.

La norma de DVB-T permite recepcin mvil sin los problemas tpicosasociados con sistemas analgicos (reflexiones, distorsiones, imgenesdobles, y as sucesivamente), y el funcionamiento de una Red de una solaFrecuencia.


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Notas:


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Notas:

ABE Elettronica S.p.A.Via Leonardo da Vinci, 92

24043 CARAVAGGIO (BG) Italy

Tel. +39-0363-351.007 Fax +39-0363-50.756www.abe.it [email protected]


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manual de tv_digital

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