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UNIVERSIDAD PRIVADA ANTENOR ORREGO
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA
“PROPUESTA DE DISEÑO PARA UNA ESTACIÓN TRANSMISORA
DE TELEVISIÓN CON TECNOLOGÍA ISDB-T EN LA CIUDAD DEL
CUSCO”
TRABAJO DE SUFICIENCIA PROFESIONAL PARA OBTENER EL TÍTULO
PROFESIONAL DE INGENIERO ELECTRÓNICO MEDIANTE LA MODALIDAD
DE TITULACIÓN PROFESIONAL EXTRAORDINARIA 2010-I
AUTORES:
BR. FERNANDO ASTETE FARFAN
BR. RICHARD CAMINO QUISPE
ASESOR:
ING. EDUARDO CERNA SÁNCHEZ
TRUJILLO – PERÚ
2010
i
“PROPUESTA DE DISEÑO PARA UNA ESTACIÓN TRANSMISORA
DE TELEVISIÓN CON TECNOLOGÍA ISDB-T EN LA CIUDAD DEL
CUSCO”
AUTORES:
_______________________________ ____________________________
BR. FERNANDO ASTETE FARFAN BR. RICHARD CAMINO QUISPE
APROBADO POR:
___________________________________
ING. FILIBERTO AZABACHE FERNANDEZ
PRESIDENTE
_____________________________ _____________________________
ING. MARCO TRUJILLO SIWA ING. KALÚN JOSE LAU GAN
SECRETARIO VOCAL
________________________________
ING. EDUARDO CERNA SANCHEZ
ASESOR
ii
PRESENTACIÓN
Señores miembros del Jurado:
Hoy en día las señales analógicas son reemplazadas por las digitales, y no podía ser una
excepción la televisión digital terrestre que consiste en la recepción de las imágenes digitales que
brinda una mejor calidad de servicio al público, puesto que un receptor puede recibir mayor número
de canales en un único canal analógico. El presente proyecto se efectuó para implementar un
canal local en la ciudad del cusco, basándonos en el estándar de televisión digital Japonés
adoptado por nuestro país, para la realización del proyecto se tuvo que analizar el estándar ISDB-T
De conformidad y en cumplimiento de los requisitos estipulados en el Reglamento de Grados y
Títulos de la Universidad Privada Antenor Orrego y el reglamento interno de la carrera profesional
de Ingeniería electrónica para obtener el Título Profesional de Ingeniero Electrónico, ponemos a
vuestra disposición el presente Informe de Trabajo de Suficiencia Profesional titulado:
“PROPUESTA DE DISEÑO PARA UNA ESTACIÓN TRANSMISORA DE TELEVISIÓN CON
TECNOLOGÍA ISDB-T EN LA CIUDAD DEL CUSCO”.
La principal motivación del presente trabajo fue conocer cuáles serán las ventajas y sobre todo los
desafíos que deberán superarse al momento de realizar una red con tecnología ISDB-T, al menos
para un canal local, por otra parte siempre resulta motivador conocer los aspectos técnicos y
criterios de diseño que deben considerarse cuando se trata de una tecnología que pretende
revolucionar el mercado y la forma como se conocía la televisión.
Algo que queremos dejar claro es que el trabajo no pretende abarcar todos los aspectos de diseño
de una estación transmisora de televisión ISDB-T, si bien es cierto consideramos la mayor cantidad
de recomendaciones, es evidente que dada nuestra poca experiencia se pudieron cometer errores
ya que nuestro conocimiento se basa mayormente en la formación Universitaria por lo que
solicitamos a Ustedes, señores miembros del jurado, dispensar los posibles errores en los cuales
se hubiese incurrido.
Trujillo, Julio de 2010.
Br. Fernando Astete Farfan
Br. Richard Camino Quispe
iii
DEDICATORIA
A mis queridos papas, Fernando y Nayda,
que desde pequeño me enseñaron todo en la vida y
siempre estuvieron, están y estarán cuidándome,
demostrando día a día su amor hacia mí,
son ellos los que hicieron posible
mediante su sacrificio y cariño
la realización del trabajo.
A mi hermano Igor, por su apoyo
Y afecto incondicional.
A mi tío Lucio, por apoyarme a lo largo
de mi formación universitaria.
A Dios pido que los bendiga…
A ellos y al igual que a mis familiares
Dedico el presente trabajo.
Fernando Astete Farfan.
iv
DEDICATORIA
Dedico este trabajo a toda mi familia que siempre
Está apoyándome anímicamente para salir
adelante, principalmente a mis padres por su
paciencia y atención en mis necesidades
durante mi formación profesional, pido a Dios
los brinde salud y muchas bendiciones.
A mis abuelos que velan por mi familia,
y que Dios los tiene hoy en la gloria.
A todos los amigos que me apoyaron
a realizar el presente trabajo.
Richard Camino Quispe.
v
AGRADECIMIENTOS
A nuestros Padres por su apoyo incondicional a lo largo de nuestra formación universitaria.
A la Universidad Privada Antenor Orrego, por brindarnos la oportunidad de alcanzar el objetivo de
la titulación que pronto será una realidad.
A los docentes de la escuela profesional de Ingeniería Electrónica por la atención brindada que
tuvieron hacia nosotros en todo este tiempo de la titulación y de manera especial al Ingeniero
Eduardo Elmer Cerna Sánchez por su ayuda en la realización del presente trabajo.
A nuestros, amigos y compañeros por apoyarnos a lo largo de nuestra formación profesional.
A la carrera profesional de ingeniería electrónica de la Universidad Nacional de San Antonio Abad
del Cusco, por todos los años que nos acogió y brindo formación.
Gracias a todos.
vi
RESUMEN EJECUTIVO
El Presente proyecto pretende abarcar los principales aspectos de diseño que un operador local de
televisión enfrentara al momento de implementar una Estación Transmisora de ISDB-T en la ciudad
del Cusco, siendo esta la localidad sobre la cual brindara los servicios de HDTV, SDTV y one seg.
En la primera parte del trabajo se hizo una introducción a la TDT, se describieron sus principales
características, el impacto de ésta en el mercado global, sus perspectivas y finalmente se hizo una
descripción general del estándar ISDB-T y sus ventajas.
Seguidamente se realizo una descripción detallada del estándar ISDB-T y cuyo estudio se centro
en sus 5 subsistemas: audio, video, transporte y multiplexaje, transmisión y recepción; así como la
descripción de los métodos de procesamiento de la señal dentro de cada subsistema.
El diseño de la Estación Transmisora se enfoco tomando a esta, como centro de un conjunto de
redes, una red de enlace microondas con el fin de transportar los paquetes entre los estudios de
televisión los mismos que se ubican en un distrito del Cusco y el cerro Picchu Alto lugar designado
para la Estación Transmisora el que fue escogido por su posición estratégica desde donde se
brindara cobertura a la localidad de Cusco.
El diseño del Enlace microondas contemplo la implementación de un estudio de televisión con
equipos digitales que soportan el estándar ISDB-T, lugar donde se originan las señales de audio y
video. En el diseño del enlace microondas se empleo el software Radio Mobile para el estudio y
simulación de la red, además los cálculos se realizaron con el software ABE elettrónica S.p.A.
distribuido por el fabricante de los equipos empleados.
Finalmente el diseño en la Estación Transmisora se completa con la simulación de la red
radiodifusora, mediante el Radio Mobile, en la que se evalúa el comportamiento de los diferentes
parámetros también en diferentes situaciones, y mediante el análisis de los resultados se realizo la
elección de características del transmisor ISDB-T, el sistema radiante y demás que involucran la
implementación de una estación transmisora de ISDB-T para la localidad de Cusco y así brindar
una buena calidad de señal digital en el área de cobertura.
vii
ABSTRACT
The present project aims to cover the main aspects of a local television operator will face when
implementing a transmitting station of ISDB-T in the city of Cusco, being this the town area over
which services offer HDTV, SDTV and one seg.
In the first part of the work was an introduction to the TDT, described its main features, the impact
of this in the global market, its prospects and finally became a general description of ISDB-T
standard and advantages.
Then we made a detailed description of the ISDB-T standard and whose research center in its five
subsystems: audio, video, transport and multiplexing, transmission and reception, and a description
of the methods of signal processing within each subsystem.
The design of the transmitting station was focused taking this as center of a network, a network of
microwave links to carry packets between television station, it are located in a district of Cusco and
the hill High Picchu place designated for the transmitting station which was chosen because its
strategic position from where it offers coverage to the town of Cusco.
The microwave link design includes the implementation of a television studio with digital equipment
that supports ISDB-T standard, in this part are generated audio and video signal. In the design of
the microwave link is used Radio Mobile software for the study and simulation of the network and
the calculations were performed with the software ABE Elettronica S.p.A. distributed by the
manufacturer of the equipment used.
Finally the design in the transmitting station is completed with the radio network simulation, using
the Radio Mobile, which evaluates the behavior of different parameters in different situations, and
through analysis of the results was selection of features of ISDBT-T transmitter, the radiant system
and others that involve the implementation of a broadcasting station ISDB-T for the city of Cusco
and so provide a good quality digital signal in the coverage area.
viii
INDICE DE CONTENIDOS
PRESENTACION................................................................................................................................. i
DEDICATORIA................................................................................................................................... iii
DEDICATORIA................................................................................................................................... iv
AGRADECIMIENTOS......................................................................................................................... v
RESUMEN EJECUTIVO.................................................................................................................... vi
ABSTRACT....................................................................................................................................... vii
INDICE DE CONTENIDOS .............................................................................................................. viii
INDICE DE FIGURAS ...................................................................................................................... xiii
INDICE DE TABLAS....................................................................................................................... xvii
1.1 OBJETIVOS DEL TRABAJO DE SUFICIENCIA PROFESIONAL.............................................. 2
1.1.1 OBJETIVO GENERAL................................................................................................................ 2
1.1.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS......................................................................................................... 2
II. FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA..................................................................................................... 3
2.1 INTRODUCCIÓN......................................................................................................................... 3
2.1.1 PERSPECTIVAS DE LA TDT....................................................................................................... 3
2.1.2 CARACTERÍSTICAS DE LA TDT ................................................................................................. 3
2.1.3 TIPOS DE TELEVISIÓN DIGITAL ............................................................................................... 4
2.1.3.1 HDTV.................................................................................................................................... 4
2.1.3.2 SDTV .................................................................................................................................... 4
2.1.3.3 EDTV.................................................................................................................................... 4
2.1.4 MERCADO GLOBAL, SUDAMÉRICA, PERSPECTIVAS, PERÚ..................................................... 5
2.1.5 DESCRIPCIÓN GENERAL DEL ESTANDAR ISDB-T..................................................................... 7
2.1.6 VENTAJAS DEL ESTANDAR ISDB-T .......................................................................................... 8
2.1.7 SISTEMA PROPUESTO POR EL ISDB-T..................................................................................... 8
2.1.8 SUB SISTEMAS DEL ISDB-T...................................................................................................... 9
2.2 SUBSISTEMA DE AUDIO............................................................................................................. 9
2.2.1 PROCEDIMIENTO DE COMPRESIÓN Y TRANSMISIÓN DE AUDIO......................................... 10
2.2.1.1 BANCO DE FILTROS............................................................................................................ 10
ix
2.2.1.2 BIT PSICOACÚSTICO ASIGNADO........................................................................................ 10
2.2.1.3 CUANTIZACIÓN DE CÓDIGO.............................................................................................. 10
2.2.1.4 FORMATO DEL BITSTREAM ............................................................................................... 11
2.2.1.5 MODELO PSICOACÚSTICO................................................................................................. 11
2.2.2 CODIFICADOR MPEG-2......................................................................................................... 12
2.2.3 CODIFICACIÓN DE AUDIO ADVANCED AUDIO CODING (AAC) ............................................. 13
2.3 SUBSISTEMA DE VIDEO........................................................................................................... 15
2.3.1 PROCEDIMIENTO DE COMPRESIÓN Y TRANSMISIÓN DE VIDEO......................................... 15
2.3.2 PROCEDIMIENTO DE LA CONFIGURACION LA SEÑAL DE VIDEO.......................................... 17
2.3.2.1 REDUNDANCIA PSICOVISUAL............................................................................................ 20
2.3.3 COMBINACIÓN DE LOS COLORES R.G.B............................................................................... 21
2.4 EL SISTEMA DE TRANSPORTE Y MULTIPLEXAJE - ISO/IEC 13818-1 MPEG2-SYSTEMS ............ 23
2.4.1 DESCRIPCIÓN GENERAL........................................................................................................ 23
2.4.2 PAQUETES PES - PACKETIZED ELEMENTARY BIT STREAMS.................................................. 24
2.4.3 PAQUETES DE TRANSPORTE................................................................................................. 25
2.4.4 MULTIPLEXAJE...................................................................................................................... 26
2.4.4.1 CONFORMACIÓN DE PROGRAMAS................................................................................... 26
2.4.4.2 CONFORMACIÓN DE SECUENCIA DE PROGRAMAS .......................................................... 27
2.5 EL SISTEMA DE TRANSMISIÓN ................................................................................................ 28
2.5.1 CODIFICACIÓN DE CANAL..................................................................................................... 28
2.5.2 ALEATORIZADOR .................................................................................................................. 28
2.5.3 ENTRELAZAMIENTO ............................................................................................................. 29
2.6 SUBSISTEMA DE TRANSPORTE Y MULTIPLEXAJE..................................................................... 30
2.6.1 SISTEMA DE TRANSMISIÓN PARA ISDB-T ARIB STD-B31 Versión 1.6-E2 ............................. 30
2.6.2 LA TRANSMISIÓN JERÁRQUÍCA ........................................................................................... 31
2.6.3 DISPERSADOR DE ENERGÍA ................................................................................................. 32
2.6.4 COMPENSADOR DE RETARDO............................................................................................. 33
2.6.5 ENTRELAZADOR EXTERNO................................................................................................... 34
2.6.6 CODIFICADOR INTERNO ....................................................................................................... 34
2.6.7 MODULACIÓN DE LA PORTADORA....................................................................................... 35
x
2.6.7.1 COFIGURACIÓN DEL MODULADOR .................................................................................. 35
2.6.7.2 COMPENSACIÓN DE RETRASOS ........................................................................................ 36
2.6.7.3.1 DQPSK............................................................................................................................ 36
2.6.7.3.2 QPSK............................................................................................................................... 37
2.6.7.3.3 16QAM .......................................................................................................................... 38
2.6.7.3.4 64QAM ......................................................................................................................... 39
2.6.8 NORMALIZACIÓN DE LOS NIVELES DE MODULACIÓN ......................................................... 40
2.6.9 CONFIGURACIÓN DE LOS SEGMENTOS DE DATOS .............................................................. 40
2.6.10 COMBINACIÓN DE LAS CAPAS JERÁRQUICAS [5]............................................................... 41
2.6.11 ENTRELAZADO EN FRECUENCIA Y TIEMPO ........................................................................ 42
2.6.11.1 ENTRELAZADO EN TIEMPO.............................................................................................. 42
2.7 SUBSISTEMA DE RECEPCIÓN ................................................................................................... 44
2.7.1 RECEPCIÓN PARCIAL............................................................................................................. 44
2.7.2 SET-TOP BOX PARA ISDB-T .................................................................................................. 45
2.7.3 TELEVISOR DIGITAL.............................................................................................................. 46
2.7.4 LA TDT COMO ALARMA ANTE DESASTRES NATURALES....................................................... 46
2.8 ENLACES MICROONDAS .......................................................................................................... 47
2.9 INTERFAZ SERIAL ASINCRONO (ASI) ....................................................................................... 48
2.10 INTERFAZ SERIAL DIGITAL (SDI)............................................................................................ 48
III. DESARROLLO DEL TRABAJO DE SUFICIENCIA PROFESIONAL ........................................ 49
3.1 REALIDAD Y PROBLEMÁTICA ACTUAL ..................................................................................... 49
3.2 ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN ................................................................................................. 50
3.3 REALIDAD EN LA PROVINCIA DEL CUSCO................................................................................ 50
3.3.1 DESCRIPCIÓN DE LA CIUDAD DEL CUSCO............................................................................. 50
3.3.2 DESCRIPCIÓN GEOGRÁFICA DE LA CIUDAD DEL CUSCO ...................................................... 51
3.3.3 DESCRIPCIÓN DEMOGRÁFICA .............................................................................................. 51
3.4 PANORAMA DE LOS OPERADORES DE TV ............................................................................... 53
3.5 ANALISIS PARA EL DISEÑO DE LA ESTACION TRANSMISORA DE ISDB-T ................................. 53
3.6 SIMULACIÓN DE LAS REDES DE UNA ESTACIÓN TRANSMISORA DE TELEVISIÓN CON
TECNOLOGÍA ISDB-T PARA UN CANAL EN LA LOCALIDAD DEL CUSCO. ........................................ 55
xi
3.7 RED DE ENLACE MICROONDAS ............................................................................................... 56
3.8 DISEÑO DEL ENLACE MICROONDAS EN LA CIUDAD DEL CUSCO............................................. 57
3.8.1 EQUIPOS EN LOS ESTUDIOS DE TV....................................................................................... 57
3.8.2 FUENTE DE AUDIO Y VIDEO.................................................................................................. 57
3.8.3 MICRÓFONO C-417 SOLAPERO – OMNIDIRECCIONAL......................................................... 57
3.8.4 CAMARA PROFESIONAL SONY 700 BETACAM DIGITAL........................................................ 58
3.8.5 CABLES Y CONECTORES........................................................................................................ 58
3.8.6 EL CODIFICADOR MPEG-2 EMX 1000................................................................................... 59
3.8.7 EL MULTIPLEXOR.................................................................................................................. 61
3.8.8 MODULADOR QPSK.............................................................................................................. 62
3.8.9 TRANSMISOR DE MICROONDAS........................................................................................... 63
3.8.10 ENLACE MICROONDAS PARA TV ........................................................................................ 63
3.8.11 COMPANIA DE TELEVISION CUSQUEÑA............................................................................. 64
3.8.12 CERRO PICCHU ALTO.......................................................................................................... 65
3.8.14 PARÁMETROS PARA EL DISEÑO ......................................................................................... 66
3.8.15 SELECCION DE EQUIPOS PARA EL RADIOENLACE............................................................... 69
3.8.16 SIMULACIÓN DEL ENLACE EN RADIO MOBILE ................................................................... 71
3.9 SIMULACIÓN DE LA RED DE RADIODIFUSIÓN DE ISDB-T......................................................... 73
3.9.1 CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES DE LA ESTACIÓN TRANSMISORA ...................................... 74
3.9.1.1 UBICACIÓN DE LA ESTACIÓN TRANSMISORA.................................................................... 74
3.9.2 LA ESTACIÓN TRANSMISORA ............................................................................................... 75
3.9.3 DECODIFICADORES FIJOS ..................................................................................................... 77
3.9.3.1 DECODIFICADORES HDTV.................................................................................................. 77
3.9.3.2 DECODIFICADORES SDTV .................................................................................................. 78
3.9.4 DECODIFICADORES MÓBILES ............................................................................................... 78
3.9.5 DECODIFICADORES one-seg CTMW02 y TSL........................................................................ 78
3.9.6 RESULTADOS OBTENIDOS .................................................................................................... 79
3.9.7 PRIMERA SIMULACIÓN DE LA RED ISDB-T ........................................................................... 80
3.9.8 SEGUNDA SIMULACIÓN DE LA RED ISDB-T .......................................................................... 83
3.9.9 RESULTADOS DE LA SIMULACION PARA LOS NIVELES DE RECEPCIÓN................................. 83
xii
3.9.10 ELECCIÓN DE EQUIPOS EN LA ESTACIÓN TRANSMISORA PARA RADIODIFUSIÓN DE ISDB-T
....................................................................................................................................................... 93
3.9.10.1 TRANSMISOR DTU – 51/R6P ........................................................................................... 93
3.9.10.1.1 DISEÑO DE BANDA ANCHA........................................................................................... 93
3.9.10.1.2 DESEMPEÑO GENERAL OPTIMIZADO........................................................................... 94
3.9.10.1.3 LOS AMPLIFICADORES DE POTENCIA - PA.................................................................... 94
3.9.10.1.4 EXCITADOR................................................................................................................... 94
3.9.10.1.5 CORRECTOR DIGITAL ADAPTATIVO – ADC................................................................... 95
3.9.10.1.6 SISTEMA DE REDUNDANCIA......................................................................................... 95
3.9.10.2 SISTEMA RADIANTE......................................................................................................... 95
3.9.10.2.1 APILAMIENTO DE ANTENAS PANEL.............................................................................. 96
3.9.10.3 INCLINACIÓN DE PANELES............................................................................................... 99
3.9.10.3.1 INCLINACIÓN MECÁNICA ............................................................................................. 99
3.9.10.3.2 INCLINACIÓN ELÉCTRICA.............................................................................................. 99
3.9.10.4 CALCULO DE LAS LONGITUDES DE LOS LATIGUILLOS DEL SISTEMA RADIANTE............ 101
3.9.10.5 COMPENSACION DE NULOS.......................................................................................... 103
3.10 ESTIMACIÓN DE COSTOS DE LOS EQUIPOS PARA LA IMPLEMENTACIÓN........................... 104
IV CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES............................................................................. 105
V. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ......................................................................................... 108
VI ANEXOS..................................................................................................................................... 112
xiii
INDICE DE FIGURAS
Figura 2.1: Esquemas de distribución de los formatos de TV digital en la banda de 6MHz. [6]……..5
Figura 2.2: diagrama de bloques de compresión y transmisión de audio [9]. .................................. 10
Figura 2.3: Esquema general del formato bitstream [6].................................................................... 11
Figura 2.4: Esquema teórico del codificador MPEG de audio [9]. ................................................... 12
Figura 2.5: Codificador de audio MPEG-2-AAC [6]........................................................................... 14
Figura 2.6: Esquema del Procedimiento y compresión de video en ISDB-T. [12]............................ 15
Figura 2.7: proceso de digitalización del video ................................................................................. 17
Figura 2.8 bloques y macrobloques para el formato 4:2:0 [6]........................................................... 18
Figura 2.9: Conformación de un Programa de Televisión [13]. ........................................................ 24
Figura 2.10: Estructura de un Paquete PES..................................................................................... 24
Figura 2.11: Estructura general de un paquete de transporte [13]. .................................................. 25
Figura 2.12: Estructura general de la cabecera de un paquete de transporte [6]. ........................... 25
Figura 2.13: Esquema de Multiplexaje para la conformación de Programas. .................................. 27
Figura 2.14: Esquema de Multiplexaje para la conformación de Secuencias de Programas. ......... 27
Figura 2.15: Esquema de codificación de canal de un sistema TDT................................................ 28
Figura 2.16: Funcionamiento de un entrelazado [6]. ........................................................................ 29
Figura 2.17: Configuración Básica para la Codificación de Canal. [6].............................................. 30
Figura 2.18: Descripción General del ISDB-T. [8]............................................................................. 31
Figura 2.19: Transmisión Jerárquica y Recepción Parcial. [8].......................................................... 31
Figura 2.20: Diagrama del circuito PRBS. ........................................................................................ 33
Figura 2.21: Esquema de entrelazado para el ISDB-T. [8] ............................................................... 34
Figura 2.22: Circuito de codificación de un código convolucional con una restricción de longitud de
7 y una tasa de codificación de ½. [8]............................................................................................... 35
Figura 2.23: Esquema de configuración para la modulación en ISDB-T. [8].................................... 36
Figura 2.24: Diagrama del sistema modulador DQPSK. [8] ............................................................. 37
Figura 2.25: Constelación y valores de DQPSK. [5] ......................................................................... 37
Figura 2.26: Diagrama del sistema de modulación QPSK. [6].......................................................... 37
xiv
Figura 2.27: Diagrama de constelación. [8] ...................................................................................... 38
Figura 2.28: Diagrama del sistema de modulación. [8]..................................................................... 38
Figura 2.29: Diagrama de constelación. [8] ...................................................................................... 38
Figura 2.30: Diagrama del sistema de Modulación 64QAM. [8] ....................................................... 39
Figura 2.31: Diagrama de constelación 64QAM. [8] ......................................................................... 39
Figura 2.32: Configuración de los segmentos de datos: en el modo 1(izquierda), modo 2 (al centro)
y modo 3 (derecha) [8]. ..................................................................................................................... 40
Figura 2.33: Esquema de configuración del combinador de capas. ................................................. 41
Figura 2.34: Configuración de la sección de entrelazado en el tiempo. ........................................... 42
En la figura 38 se muestra uno de los segmentos de intra-datos de la sección de entrelazado de
tiempo presentes en la figura 37 [8].................................................................................................. 42
Figura 2.36: Esquema general del Proceso de transporte. [6] ......................................................... 43
Figura 2.37: Banda de 6 MHz del espectro de transmisión. [8] ........................................................ 44
Figura 2.38: Segmentos en el espectro de transmisión. [8].............................................................. 44
Figura 2.39: Esquema de recepción de la TDT. [7] .......................................................................... 45
Figura 2.40: Codificador de TV de alta definición. [16] ..................................................................... 45
Figura 2.41: Televisor digital. [17] ..................................................................................................... 46
Figura 2.42: Diagrama general del sistema de microondas terrestres. [1] ....................................... 47
Figura 3.1: Población del Cusco en los distritos más poblados........................................................ 52
Figura 3.2: Población del Cusco por distritos.................................................................................... 52
Figura 3.3: Diagrama de adecuación de la señal actual para la transmisión de la TDT. ................ 57
Figura 3.4: Micrófono solapero C-417 para estudios de TV. ............................................................ 58
Figura 3.5: Cámara filmadora digital SONY 700 BETACAM DIGITAL. ............................................ 58
Figura 3.6: cable RG 59 y conectores BNC. ..................................................................................... 59
Figura 3.7: Fotografía de EMX 1000 de abe..................................................................................... 59
Figura 3.8: Diagrama de bloques del codificador y multiplexor MPEG-2 EMX 1000. ...................... 60
Figura 3.9: Entorno de configuración del codificador de video. ........................................................ 61
Figura 3.10: Entorno del Stream Parameters Editor para la configuración del multiplexor. ............. 62
xv
Figura 3.11: Transmisor y modulador de microondas DVM 1000 S-DSNG-S2 de ABE. ............... 63
Figura 3.12: Diagrama de transmisión de la señal hasta la estación transmisora. .......................... 64
Figura 3.13: Estudios de la Compañía de Televisión Cusqueña. ..................................................... 65
Figura 3.14: Cerro Picchu Alto donde se encuentran las antenas de difusión de radio y TV. ......... 65
Figura 3.14: Cálculos de los parámetros de la antena con software ABE elettronica S.p.A. ........... 69
Figura 3.15: Cálculos de parámetros de la antena con software ABE elettronica S.p.A. Fuente ABE
........................................................................................................................................................... 70
Figura 3.16: Cálculo de la zona de fresnel con ABE elettronica S.P.A. Fuente ABE .................. 70
Figura 3.17: Calculo de la visibilidad del obstáculo y zona de fresnel. Fuente ABE .................... 71
Figura 3.18: Patrones de Radiación, directividad de las antenas. Fuente Radio Mobile ............. 71
Figura 3.15: Simulación del enlace Microondas en Radio Mobile. Fuente Radio Mobile............ 72
Figura 3.16: Análisis del enlace con Radio Mobile. Fuente Radio Mobile.................................. 72
Figura 3.17: Cerro Picchu Alto, lugar de instalación para la Estación Transmisora de ISDB-T....... 74
Figura 3.18: Parámetros de Configuración del transmisor NEC para la simulación en Radio Mobile -
fuente: Radio Mobile. ........................................................................................................................ 76
Figura 3.19: RED NEC DTU-51 - fuente: Radio Mobile.................................................................... 76
Figura 3.20: Características del decodificador HDTV empleado en la simulación de la red ISDB-T-
fuente: Radio Mobile. ........................................................................................................................ 77
Figura 3.21: Características del decodificador SDTV empleado en la simulación de la red ISDB-T
fuente: Radio Mobile. ........................................................................................................................ 78
Figura 3.22 Parámetros de configuración del decodificador One-Seg CTMW02 - fuente: Radio
Mobile................................................................................................................................................ 79
Figura 3.23: Parámetros de configuración del decodificador One-Seg TSL - fuente: Radio Mobile.79
Figura 3.24: Cálculo de la ganancia del arreglo de antenas panel - fuente software de cálculo Array
Gain de abe elettronica S.p.A.. ......................................................................................................... 80
Figura 3.25: Patrón de radiación de las 7 antenas LB 13/SA de abe - fuente Radio Mobile............ 81
Figura 3.26: Características principales para la recepción ISDB-T en el distrito de Cusco. ............ 84
Figura 3.27: Características principales para la recepción ISDB-T en el distrito de Santiago. ........ 85
Figura 3.28: Características principales para la recepción ISDB-T en el distrito de Wanchaq ........ 86
xvi
Figura 3.29: Características principales para la recepción ISDB-T en el distrito de San Sebastián.87
Figura 3.30: Características principales para la recepción ISDB-T en el distrito de San Jerónimo. 88
Figura 3.31: Características principales para la recepción ISDB-T en el distrito de Saylla.............. 89
Figura 3.32 Margen de aceptación en Saylla para HDTV. ............................................................... 90
Figura 3.33: Resultados de la simulación de los niveles de recepción............................................. 90
Figura 3.34: Gráfico de cobertura de la red radiodifusora de ISDB-T. ............................................. 92
Figura 3.35: Transmisor DTU-51/R6P – fuente: hoja de datos de NEC........................................... 93
Figura 3.36: Alzado y corte vertical cuando se tiene un panel. ........................................................ 96
Figura 3.37: Alzado y corte vertical cuando se tiene dos paneles.................................................... 97
Figura 3.38 Alzado y corte vertical cuando se tiene cuatro paneles................................................. 97
Figura 3.39: Orientación del sistema radiante del arreglo de antenas panel. .................................. 98
Figura 3.40: Ganancia de los arreglos del sistema de antenas - Fuente: abe elettronica S.p.A...... 98
Figura 3.41: diagrama vertical del apilamiento e inclinación de dos paneles................................... 99
Figura 3.42: Esquema de cálculo de inclinación eléctrica para un sistema radiante con 2 LB 13/SA.
......................................................................................................................................................... 100
Figura 3.43: Representación del sistema radiante de la estación transmisora de ISDB-T. ........... 101
Figura 3.44: Calculo de la longitud de los latiguillos mediante el Vertical Beam Tilt de abe – fuente:
entrada de datos del software Vertical Beam Tilt de abe. .............................................................. 102
Figura 3.44: Distribución de paneles y latiguillos, patrón de radiación del sistema radiante. ........ 103
xvii
INDICE DE TABLAS
Tabla 2.1: Canales de televisión en la ciudad del Cusco. .................................................................. 7
Tabla 2.2: Algunos formatos de barrido y relación de aspecto establecidos por el ISDB-T [6]........ 13
Tabla 2.3: Tabla del código de la variable y cuantización inversa. [9].............................................. 16
Tabla. 2.4. Algunos formatos de barrido y relación de aspecto establecidos por el ISDB-T............ 19
Tabla 2.5: Resolución espacial, formatos de barrido, tasa de bit y formatos de muestreo. ............. 20
Tabla 2.6: tabla de coordenadas planas. .......................................................................................... 22
Tabla 2.7: nivel de referencia blanco. ............................................................................................... 22
Tabla 2.8: Características del video. [12].......................................................................................... 22
Tabla 2.9: Parámetros de los segmentos OFDM. [8]........................................................................ 32
Tabla 2.10: Valores de compensación de retardo requeridos como resultado del entrelazamiento de
un byte. [8]......................................................................................................................................... 33
Tabla 2.11: tasa de codificación y secuencias de señal de transmisión. [8] .................................... 35
Tabla 2.12: Valores de ajuste de retraso requerido como resultado del entrelazamiento bit a bit [8].
........................................................................................................................................................... 36
Tabla 2.13: Niveles de normalización para los esquemas de modulación [8]. ................................. 40
Tabla 2.14: Longitudes del tiempo de entrelazado y valores de ajuste de retrasos. [8]................... 43
Tabla 2.15: tasa de transferencia del SDI [3].................................................................................... 48
Tabla 3.1: Distritos de La provincia de Cusco................................................................................... 52
Tabla 3.2: Canales de televisión en la ciudad del Cusco. ................................................................ 53
Tabla 3.3: Características Técnicas para un canal de gestión exclusiva para la transmisión
analógico digital simultanea en la localidad de Cusco...................................................................... 55
Tabla 3.5: Características del modulador. ........................................................................................ 63
Tabla 3.6: relación de quipos para generación de la señal TX......................................................... 66
Tabla 3.7: Aspectos técnicos para el radioenlace............................................................................. 66
Tabla 3.9: Esquemas de modulación y servicios brindados por la Estación Transmisora............... 75
Tabla 3.10: Resultados de la simulación de los receptores ISDB-T................................................. 80
Tabla 3.11 a : Niveles de recepción de acuerdo a los servicios ofrecidos por la red ISDB-T. ......... 81
xviii
Tabla 3.11 b : Márgenes de recepción de acuerdo a los servicios ofrecidos por la red ISDB-T...... 82
Tabla 3.12: Características de la estación transmisora. ................................................................... 83
Tabla 3.13: Intensidades de campo eléctrico.................................................................................... 83
Tabla 3.14: Niveles de recepción en los lugares con mayor densidad poblacional de los 6 distritos
con mayor número de habitantes de la localidad Cusco. ................................................................. 91
Tabla 3.15: Margen de recepción en dB, de los 6 distritos con mayor número de habitantes de la
localidad Cusco. ................................................................................................................................ 91
Tabla 3.16: longitud de los latiguillos del sistema radiante............................................................. 102
Tabla 3.17: Costos estimados de la Estación Transmisora............................................................ 104
1
I INTRODUCCION
En el Perú recientemente entro en vigencia el Plan Maestro para la implementación de la TDT en el
Perú y la modificación del Reglamento de la Ley de Radio y Televisión, con lo cual los titulares de
autorizaciones vigentes (operadores de televisión) se verán obligados al cumplimiento de la misma,
ello implica que en un plazo determinado deberán transmitir sus señales digitalmente, y serán
obligados al cese definitivo de su señal analógica en algunos casos, por consiguiente tendrán que
cumplir un plan estratégico de renovación de su sistema televisivo.
La implementación de la TDT en el Perú se realizará de manera progresiva en cuatro territorios:
territorio 1 (Lima y Callao), territorio 2 (Arequipa, Cusco, Trujillo, Chiclayo, Piura y Huancayo),
territorio 3 (Ayacucho, Chimbote, Ica, Iquitos, Juliaca, Pucallpa, Puno y Tacna) y finalmente un
territorio 4 el mismo que comprende a las demás localidades del territorio nacional; en tal sentido la
transición analógico-digital implica un cambio en la prestación del servicio de radiodifusión por
televisión, por ello las empresas televisivas deberán sustituir o adaptar los equipos transmisores y
de producción audiovisual a formatos digitales; del mismo modo los televisores en los domicilios a
nivel nacional se deberán adaptar y/o sustituir. [10]
El 30 de marzo del presente año en la ciudad de Lima, Televisión Nacional del Perú dio inicio a la
primera transmisión con tecnología ISDB-T, en la banda de operación UHF canal 16 (482-488
MHz), acorde al plan maestro de la implementación de la TDT en el Perú; con el objeto de
establecer las medidas y acciones necesarias para la transición de servicios de radiodifusión de
televisión analógica a digital, asegurar la mayor disponibilidad de frecuencias así como el uso más
eficiente del espectro radioeléctrico, y dar a conocer los plazos de implementación de las
televisoras en este nuevo estándar por zonas; además de procurar a los televidentes el acceso a
una mayor variedad y calidad de contenidos en los campos de la información, el conocimiento, la
cultura, la educación y el entretenimiento; buscando elevar así la calidad de vida de la población.
[12]
Actualmente se viene realizando el plan de canalización y asignación de frecuencias, cuyo plazo
máximo de aprobación es el segundo trimestre del 2010, esto para el territorio 1 (Lima y Callao);
mientras tanto para la ciudad del Cusco, donde operan hasta 21 canales de televisión, entre estos
14 tienen transmisión local y los otros 7 corresponden a cadenas televisivas nacionales, el plazo se
extiende hasta el primer trimestre del 2011, esto sumado al pago de un canon anual que deberán
realizar los titulares de autorizaciones vigentes, por concepto de Simulcast (Simultaneous
Broadcast), es decir la realización de transmisiones simultáneas en señal digital y analógica, con
2
el mismo equipo) deberán realizar el pago por su transmisión analógica; o los que opten por
transición digital directa (es decir que compren nuevos equipos para realizar transmisiones
digitales), abonaran el canon por la transmisión de su señal aun con tecnología analógica hasta su
cese definitivo, ello evidentemente ya constituye un problema para los operadores y además si
consideramos el factor económico que acarrea su implementación dados los altos costos, entonces
surge la necesidad de contar con un plan estratégico. [13]
En tal sentido nuestro trabajo tiene por finalidad orientar en el diseño de una Estación Transmisora
de ISDB-T a un canal local de la ciudad del Cusco, mediante la descripción de las características
técnicas del estándar ISDB-T, así como su respectivo enlace microondas con el estudio de
televisión y proveer una estimación de costos de los equipos del sistema de televisión.
1.1 OBJETIVOS DEL TRABAJO DE SUFICIENCIA PROFESIONAL
1.1.1 OBJETIVO GENERAL
Proponer el diseño de una Estación Transmisora para un canal de TV local con estándar ISDB-T
en la ciudad del Cusco.
1.1.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS
 Describir el estándar ISDB-T en sus aspectos técnicos.
 Describir la realidad del mercado local de televisión en la ciudad del Cusco y sus
posibilidades de migración hacia TV digital.
 Diseñar el Enlace estudios-planta para un canal de televisión en la ciudad del Cusco en
estándar ISDB-T.
 Diseñar una Estación Transmisora para un canal de televisión local en la ciudad del
Cusco en estándar ISDB-T.
 Estimar los costos de los equipos de la Estación Transmisora y el enlace microondas
para un canal de televisión local en la ciudad del Cusco en estándar ISDB-T.
3
II. FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA
2.1 INTRODUCCIÓN
2.1.1 PERSPECTIVAS DE LA TDT
La Televisión Digital Terrestre (TDT) es la aplicación de la tecnología digital a la transmisión de
contenidos de audio y video, con este medio de transmisión se consiguen mayores beneficios,
como: proveer mayor número de canales, mejor calidad de imagen en alta definición y mejor
calidad de sonido. Los diversos servicios y bondades de la TDT hacen que los ciudadanos de
diversos países muestren su interés por la adopción de diferentes estándares de televisión digital.
A nivel mundial son cinco los estándares de televisión digital que predominan, así pues algunos
países que ya optaron por un estándar serian los siguientes: [10]
 ATSC: Estados Unidos, Canadá, México, Honduras, Guatemala y Corea del Sur.
 DVB-T: Todos los países de Europa, Australia (en banda de 7 MHz) y últimamente
Uruguay en América Latina.
 ISDB-T: Japón y la mayoría de los países sudamericanos (Perú, Brasil Argentina, Chile,
Venezuela y Ecuador).
 DTMB: en la República Popular China, Hong Kong y Macau.
La TDT permite una mejora en la calidad de la recepción y amplía la oferta disponible tanto en
número de canales como en versatilidad del sistema: emisión con sonido multicanal, múltiples
señales de audio, teletexto, EPG (guía electrónica de programas), canales de radio, servicios
interactivos, imagen panorámica, etc. A mediano plazo el sistema de televisión analógico
desaparecerá completamente liberando frecuencias que permitirán aumentar la oferta de canales,
su calidad y otros servicios en TDT. [7]
2.1.2 CARACTERÍSTICAS DE LA TDT
La nueva tecnología permite transmitir hasta 4 programas de televisión convencional en
simultáneo, utilizando las bandas de 6MHz asignadas para la transmisión analógica de un único
programa. Asimismo mediante las técnicas de codificación de canal, es posible proteger las
señales digitales frente a la interferencia o ruido que puede introducir el medio de transmisión. Esto
hace posible que la información digital correspondiente a las imágenes y al audio que llega al
receptor, pueda ser corregida o regenerada satisfactoriamente. [6]
4
La capacidad de corrección de errores en las transmisiones digitales, implica también en un ahorro
de la potencia de transmisión, haciendo que los transmisores digitales emitan señales de menor
potencia que sus pares analógicos; sin que la calidad del servicio se vea seriamente afectada. Por
otro lado la convergencia de servicios de telecomunicaciones para el usuario a través de la
televisión digital, constituye uno de los aportes más importantes de esta nueva tecnología. [6]
En resumen, las principales ventajas que traería consigo esta nueva tecnología serían las
siguientes: un mejor aprovechamiento del espectro radioeléctrico, una mejor calidad de audio y
sonido, reducción de costos de distribución e interactividad de servicios. En función de la calidad
de imagen y sonido que lleva consigo la TDT existen 3 tipos de TV digital.
2.1.3 TIPOS DE TELEVISIÓN DIGITAL
2.1.3.1 HDTV
(High Definition Telvision) Televisión de Alta Definición: Bajo este formato son transmitidas
imágenes con una resolución horizontal que es hasta 6 veces mayor que la que presenta la TV
analógica convencional. La resolución vertical, definida por el número de líneas de barrido, duplica
la cantidad líneas presentada por su par analógico. Por otro lado, el audio transmitido es multicanal
con sonido envolvente para dar mayor naturalidad a los sonidos que acompañan a las imágenes
de alta definición. [6]
2.1.3.2 SDTV
(Standard Definition Television) Televisión Digital Convencional: Bajo este formato, las imágenes y
el sonido son transmitidos con la misma definición que presenta la televisión analógica
convencional. Sin embargo la transmisión es realizada en formato digital. [6]
2.1.3.3 EDTV
(Enhanced Definition Television) Televisión Digital Mejorada: Bajo este esquema, las imágenes y el
sonido presentan un nivel de calidad intermedio entre HDTV y SDTV. Para la transmisión de estos
formatos en canales convencionales de 6MHZ, se han establecido diferentes formas de
distribución, siendo que como referencia un único programa de HDTV con resolución máxima
(19Mbit/seg), ocupa todo el ancho de banda establecido. Asimismo, en la misma banda pueden ser
transmitidos varios programas en SDTV y EDTV. La Figura 2.1 ilustra esta distribución. [6]
5
Figura 2.1: Esquemas de distribución de los formatos de TV digital en la banda de 6MHz. [6]
2.1.4 MERCADO GLOBAL, SUDAMÉRICA, PERSPECTIVAS, PERÚ
Las autoridades del estado Peruano también muestran su interés por la TDT, por lo cual
mencionan que la implementación de la TDT en el Perú se realizará de manera progresiva en
cuatro territorios: territorio 1 (Lima y Callao), territorio 2 (Arequipa Cusco Trujillo, Chiclayo, Piura y
Huancayo), territorio 3 (Ayacucho Chimbote, Ica, Iquitos, Juliaca, Pucallpa, Puno y Tacna), territorio
4 (comprende a las localidades no incluidas anteriormente) este acuerdo se decidió por decreto
Supremo N°017-2010 MTC, en tal sentido la transición analógico digital implica un cambio en la
prestación del servicio de radiodifusión por televisión analógica ala digital, por ello las empresas
televisivas deberán sustituir o adaptar los equipos transmisores y de producción audiovisual; en el
artículo 9 del decreto supremo en mención se estipulan dos modalidades de transición, la primera
implica una transmisión simultánea de la programación analógica y digital evidentemente haciendo
uso de dos canales de radiofrecuencia y la segunda comprende una transición directa a tecnología
digital en un solo canal. [10]
Para la implementación de la televisión digital terrestre en el Perú, la comisión multisectorial
temporal, aprueba el protocolo de pruebas de campo de televisión digital terrestre referidas al
servicio de portabilidad, este protocolo selecciona tres ciudades para las respectivas pruebas de la
TDT en Lima, Iquitos y Cusco. Las pruebas de campo para cada estándar se efectuaron en
6
condiciones idénticas de transmisión que implica transmitir la señal empleando un único
amplificador, sistema irradiante, configurados en el mismo canal y nivel de potencia. [15]
Se tomaron muestras en diversas zonas asegurando estadísticamente la variedad de las mismas,
a través de un método de selección aleatorio. De esta manera, se asegurará la evaluación de la
receptibilidad en zonas tan diversas como por ejemplo zonas residenciales, en zonas de sombras
producidas por cerros con respecto al punto de transmisión y en otras que se determinen en el
estudio de gabinete mediante el método mencionado. La cantidad de puntos elegidos de manera
estratégica fue como mínimo 30, a fin de obtener una muestra estadísticamente representativa
para efectuar la evaluación. [15]
Las referidas pruebas para la implementación de la TDT en Perú se realizaron con el objetivo de:
 Evaluar el desempeño de los estándares de televisión digital terrestre, a través de la
evaluación cualitativa de la perceptibilidad en terminales portátiles, que nos permita llegar
a una conclusión referida al desempeño de cada estándar en condiciones de portabilidad
para que sea considerado en la recomendación que es motivo del encargo de la
Comisión.
 Se entiende por receptibilidad el proceso por el que se determinan las condiciones en las
cuales las señales de televisión digital pueden ser recibidas y decodificadas en
situaciones operacionales reales (audio y video).
 Con el fin de contar con mejores elementos de juicio y evaluar las ventajas y desventajas
de cada estándar, se podrá transmitir en modo jerárquico y no jerárquico. Ello permitirá a
su vez evaluar posibles escenarios potenciales en los que se desenvolverán lo servicios
de recepción de televisión en terminales portátiles.
Este proyecto está destinado para el beneficio de la población del Cusco, por lo cual todas las
empresas televisivas que operan en dicha ciudad por mandato gubernamental tendrán que migrar
hacia la TDT, las empresas televisivas que actualmente operan en la ciudad del Cusco entre
canales locales y nacionales son un total de 21, de los cuales 7 son canales nacionales y 14 son
canales locales:
7
Tabla 2.1: Canales de televisión en la ciudad del Cusco.
2.1.5 DESCRIPCIÓN GENERAL DEL ESTANDAR ISDB-T
El ISDB (Integrated Services Digital Broadcasting) es un formato de radio y televisión que permite
la transmisión e integración de señales de radiodifusión en formato totalmente digital. Fue
propuesto como estándar de televisión digital por el ARIB del Japón (Association of Radio
Industries and Businesses). Esta organización fue establecida el 15 de Mayo de 1995 como una
corporación de servicio público por parte el Ministerio de las Telecomunicaciones del Japón. [9]
La misión principal del ARIB es la conducción de investigación, desarrollo y consultoría en lo
referente a la utilización de ondas de radio, apuntando al desarrollo de nuevas industrias de
telecomunicaciones. Asimismo tiene la misión de promover la realización y popularización de
nuevos sistemas de comunicaciones en el campo de la radiodifusión. Actualmente el ARIB está
compuesto por 15 compañías de telecomunicaciones, 23 compañías y organizaciones de
radiodifusión, 180 compañías de investigación, desarrollo y fabricación de equipos de
comunicaciones, 56 compañías y corporaciones en los rubros de electricidad, gas, negocios,
finanzas y servicios, y 3 compañías de soporte. El ISDB-T propuesto por el ARIB es especificado a
través de los siguientes estándares y formatos. [9]
 ISDB-T: especificado para televisión digital terrestre.
 ISDB-Tsb: especificado para transmisión terrestre de sonido digital.
 ISDB-C: especificado para televisión digital por cable.
 ISDB-S: especificado para televisión digital satelital
 One seg: formato que especifica la transmisión de audio y vídeo digital para equipos
móviles y portátiles. Es parte del ISDB-T.
8
Asimismo especifica un estándar para la transmisión móvil de audio y vídeo digital en la banda de
2.6GHz. Hay que destacar que el ISDB-T nace con el propósito de hacer llegar televisión digital a
equipos móviles y portátiles, por lo que los formatos de codificación y modulación utilizados en este
sistema, apuntan a priorizar esta aplicación. El sistema es propuesto puede operar en bandas de 6,
7 y 8 MHz para transmisión de televisión digital terrestre.
2.1.6 VENTAJAS DEL ESTANDAR ISDB-T
 Mejor imagen y sonido.
 Mayor oferta de programas, pues cada canal podrá transmitir hasta ocho canales
digitales de televisión.
 Nuevos servicios interactivos y multimedia, como correo electrónico, información de
cotizaciones de bolsa, guías electrónicas de programas, vídeo pagado, etc.
 Recepción de televisión en dispositivos móviles como teléfonos celulares y receptores
en vehículos en movimiento, en un solo canal.
 Oferta de múltiples contenidos de programación y servicios multimedia añadidos.
 Transmisión con menores potencias que las actuales.
 Uso de canales adyacentes por óptimo manejo del espectro radioeléctrico.
 Oportunidad productiva y comercial para la industria por demanda de decodificadores y
receptores por mejora y renovación del parque televisivo.
 Desarrollo de nuevas capacidades en nuevas tecnologías de producción, registro de
programas regulares e interactivos, edición, post producción, transmisión y recepción de
la televisión digital.
 Promoción de nuevos negocios para la producción de contenidos de entretenimiento,
servicios informativos y de publicidad.
 Fomento de la Sociedad de la Información, lo que implica mayor inclusión económica y
social, reducción de la brecha digital e integración nacional.
 Promoción de la universalidad del acceso al conocimiento (Educación, ciencia y cultura).
2.1.7 SISTEMA PROPUESTO POR EL ISDB-T
Al igual que en el ATSC y en el DVB-T, se identifican 5 sub-sistemas en el estándar ISDB-T: sub-
sistema de vídeo, sub-sistema de audio, sub-sistema de transporte y multiplexaje, sub-sistema de
transmisión y sub-sistema de recepción. Cabe resaltar sin embargo que algunas partes del ISDB-T
tienen bastante semejanza con el DVB-T, principalmente en las etapas de codificación de canal y
modulación. La norma ISDB-T especifica las propiedades de la capa física para la transmisión
9
terrestre de video y audio digital, y está descrita en el documento. ISDB-T es muy similar a DVB-T
en términos de señales y modulación, y ambos estándares coinciden en los siguientes aspectos:
 Ambas normas están basadas en codificación MPEG-2 de audio y video.
 Ambas normas soportan transmisión de otros formatos de datos (MPEG-4 u otros).
 Ambas normas utilizan códigos de canal Reed-Solomon y Convolucionales idénticos, así
como el mismo aleatorizador.
 Ambas normas utilizan modulación OFDM con modos 2k, 4k y 8k, y modulación QAM de
las sub-portadoras [6].
2.1.8 SUB SISTEMAS DEL ISDB-T
El ISDB-T está conformado por cinco sub sistemas que cada una de ellas describen una función
específica, es decir dichos sub sistemas están perfectamente sincronizados para que las señales
de video digital sean procesados en su integridad y de este modo no haya en lo posterior pérdidas
ni atenuaciones. Estos cinco subsistemas son: [8]
 Subsistema de audio.
 Subsistema de video.
 Subsistema de transporte y multiplexación.
 Subsistema de transporte.
 Subsistema de recepción.
El estándar ISDB-T como se menciono anteriormente trabaja con formatos digitales, por lo tanto se
deben mencionar algunos conceptos básicos de la imagen digital [8].
2.2 SUBSISTEMA DE AUDIO
Según el ARIB en su estándar STD-B32, da las especificaciones técnicas concernientes al
tratamiento de la señal de audio, estas pueden ser codificadas por una combinación, de
transformada en tiempo y frecuencia, en donde la señal de entrada es transformada en
componentes de frecuencia mediante la DCT transformada del coseno, esto se hace para reducir
la cantidad de información redundante. Por el decremento de la desviación de energía de las
componentes de frecuencia. El proceso de tratamiento de las señales de audio en ISDB-T es como
sigue. [9]
10
2.2.1 PROCEDIMIENTO DE COMPRESIÓN Y TRANSMISIÓN DE AUDIO
El procedimiento de compresión y transmisión de audio se muestra en la siguiente figura, se puede
apreciar los diferentes bloques en donde la señal digital de audio es modificado de acuerdo a las
características o propiedades de cada bloque o proceso [9].
Figura 2.2: diagrama de bloques de compresión y transmisión de audio [9].
2.2.1.1 BANCO DE FILTROS
El banco de filtros convierte la señal digital de audio del dominio del tiempo al dominio de la
frecuencia. En este punto se seleccionan las entradas por bloques para las características
psicoacústicas de entrada.
2.2.1.2 BIT PSICOACÚSTICO ASIGNADO
En este bloque que es el bit psicoacústico asignado se calcula la cantidad de empaquetamiento y
tipo de bloque para el banco de entrada.
2.2.1.3 CUANTIZACIÓN DE CÓDIGO
En este bloque se cuantifican y codifican las muestras de la salida del banco de filtros basándose
en la cantidad de paquetes del bit psicoacústico asignado, por lo que el número total de bits que
puede ser usado no pude ser excedido por cada bloque.
11
2.2.1.4 FORMATO DEL BITSTREAM
El máximo número de modos de canales para el código bitstream deben ser cinco canales, mas el
canal usado para mejorar las frecuencias bajas. La configuración del bitstream se muestra en la
figura 2.4.
Figura 2.3: Esquema general del formato bitstream [6].
El codificador de audio adoptado por el ISDB-T es el MPEG-2 Audio (AAC, Advanced Audio
Coding), llamado también como codificador MPEG-2 NBC (Non Backward Compatible o no
compatible hacia atrás) y está especificado en la norma ISO/IEC 13818-7 – Audio, el que lo hace
más eficiente al no recurrir a técnicas obsoletas que le disminuyen eficiencia a fin de compatibilizar
con versiones anteriores.
2.2.1.5 MODELO PSICOACÚSTICO
El modelo Psicoacústico permite eliminar las señales de subbanda inferiores al umbral del modelo
psicoacústico (no percibidos por el oyente) y define la precisión de cuantificación necesaria para
cada una de las subbandas, de forma que el ruido de cuantificación permanece inferior al umbral
de audición en esta subbanda. De esta forma, las zonas donde el oído es más sensible pueden ser
cuantificadas con mayor precisión que las otras, un esquema general del codificador de audio para
MPEG se muestra a continuación. [6]
12
Figura 2.4: Esquema teórico del codificador MPEG de audio [9].
2.2.2 CODIFICADOR MPEG-2
Para efectos de codificar una imagen para compresión, los pixeles son agrupados inicialmente en
sectores denominados macrobloques y bloques. Esto es realizado con el fin de explotar
satisfactoriamente los diversos tipos de redundancia que posee la imagen y de dar una mayor
eficiencia computacional al sistema de compresión. [6]
Cada macrobloque es dividido en bloques. Las dimensiones en número de muestras de cada uno
dependen del formato de muestreo al cual fue sometida la imagen. En todos los casos el número
de pixeles con que cuenta cada bloque o macrobloque es dado por el número de muestras de
luminancia, ya que la comandancia es sometida a procesos de submuestreo.
 Para el formato 4:2:2, se tiene Macrobloque 8x16: 2 bloques (8x8) de Luminancia (Y), 1
bloque (8x8) de C1 y 1 bloque (8x8) de C2.
 Para el formato 4:2:0, se tiene Macrobloque 16x16: 4 bloques (8x8) de Luminancia (Y), 1
bloque (8x8) C1 y 1 bloque (8x8) de C2 [6].
La tabla 2.2 muestra los principales formatos de resolución espacial con los que opera el ISDB-T,
tanto para HDTV (750 y 1125 líneas de barrido) como para SDTV (525 líneas de barrido), esta
tabla sirve para identificar los diferentes parámetros de codificación del audio y video.
13
Tabla 2.2: Algunos formatos de barrido y relación de aspecto establecidos por el ISDB-T [6].
2.2.3 CODIFICACIÓN DE AUDIO ADVANCED AUDIO CODING (AAC)
El AAC constituye un método eficiente de codificación para canales periféricos, este codificador de
audio avanzado permite más opciones y un mayor número de aplicaciones, cuando la señal
analógica ingresa al sistema para su debido procesamiento es el banco de filtros que al dejar de
ser hibrido y utilizar la transformada directa modificada del coseno MDCT, con ventanas de 2048
muestras supera a los filtros analógicos de difícil y sobretodo de costosa implementación, el TNS
(Temporal Noise Shaping) da forma a la distribución del ruido de cuantización en el tiempo,
prediciendo el dominio de la frecuencia, y sumado a la técnica de predicción de algunas señales se
logra una de las principales innovaciones que se realiza en el estándar ISDB-T, la información a
ser transmitida es sometida luego a la codificación de entropía, con el fin de poder reducir al
máximo la redundancia estadística, lo que se conoce como formato de bitstream, la optimización
de estos métodos de codificación junto con la flexibilidad de la estructura de la tasa de bits
proporcionó un mejora en la eficiencia de los códigos lo que hacen que el sistema ISDB-T,
presente una gran calidad de sonido [19].
La codificación de Estéreo Mid/Side (M/S) es otro método de compresión basado en la codificación
de un par de canales, que en nuestro caso, hace que los elementos pares de canales sean
analizados bloque a bloque como señales izquierda/derecha o suma/diferencia. Por otro lado, el
proceso de decodificación AAC hace uso también de un conjunto de herramientas necesarias y
herramientas opcionales, las mismas que están en función de los bloques que han sido utilizados
14
durante el proceso de codificación. A continuación se presenta un esquema del funcionamiento del
subsistema de audio perteneciente al ISDB-T, a manera de referencia [19].
Figura 2.5: Codificador de audio MPEG-2-AAC [6].
El diagrama de bloques general de un codificador de audio basado en la codificación por
transformada y/o sub-banda se muestra en la figura 2.6.
15
2.3 SUBSISTEMA DE VIDEO
En esta parte del subsistema se procesa la imagen a transmitir por la TV digital, la imagen
analógica atraviesa por diferentes etapas de codificación hasta que sea convertida en una imagen
digital con una resolución eficaz para el usuario. Aquí el estándar ISDB-T, señala que una señal de
video puede ser compuesta por una señal que representan luminancia y otros dos señales que
representan el matiz de crominancia de un objeto. A continuación se describe todo el proceso que
involucra la digitalización del video. [9]
2.3.1 PROCEDIMIENTO DE COMPRESIÓN Y TRANSMISIÓN DE VIDEO
Figura 2.6: Esquema del Procedimiento y compresión de video en ISDB-T. [12]
El DCT representa la transformada discreta del coseno en dos dimensiones y en función de dos
variables F (u,v) por N*N pixeles f(x,y), son definidos como sigue, cuando las direcciones vertical y
horizontal de los cuadros son asumidos para hacer el producto respectivo. [12]
16
La transformada discreta del coseno de Fourier
La figura 8 muestra la representación y predicción del código explicando en que compensación del
cuadro está basada la información. La bidireccional predice en que está basado el código en
figures del pasado o futuro. En la parte del intra de la figura 8 representa en donde se realizó los
códigos de entrada y cuál de los cuadros de la información es usado. [9]
El código de la variable y cuantización inversa se muestra a la izquierda, el orden de los datos de
la variable de salida se muestra en la tabla 2.3.
Tabla 2.3: Tabla del código de la variable y cuantización inversa. [9]
El movimiento del vector de detección puede conducir cada uno de los macrobloques, el código de
dato es generado en conformidad con el video.
17
2.3.2 PROCEDIMIENTO DE LA CONFIGURACION LA SEÑAL DE VIDEO
Figura 2.7: proceso de digitalización del video
Inicialmente se tiene un grupo o secuencia de imágenes llamados GOPs que están conformados
por tres tipos diferentes de cuadros de información, dichos cuadros que contienen la imagen a
trasmitir se denominan I, P, B. [9]
 Cuadro I (I-frame): la imagen completa o cuadro (el más grande en términos de los datos
transmitidos)
 Cuadro P (P-frame): las diferencias entre el anterior y el siguiente cuadro I ó P (más
pequeño que un Cuadro I)
 Cuadro B (B-frame): las diferencias entre el anterior y el siguiente cuadro I ó P (el cuadro
más pequeño, pero que no pueden repetirse demasiadas veces). [9]
18
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 un error ocurre, se perpetuaría.
Además, un decodificador requiere un cuadro completo (Cuadro I) para empezar la
descodificación, así que tiene que esperar por el inicio de un GOP. Una de las estructuras de GOP
más usuales y eficaces es de 12 cuadros de largo y se constituye como sigue: IBBPBBPBBPBB.
Para la elección del cuadro se toma un cuadro como referencia que es el cuadro I de tal modo que
si en un determinado tiempo se repite esta imagen, entonces se toma un solo cuadro y los demás
se comprimen o se desechan, por lo general solo se detectan el punto en donde se diferencian en
color estas imágenes. En este caso el cuadro B será el elegido. [9]
Este segmento horizontal elegido tendrá 10 cuadros con 16 pixeles cada uno, que a su vez estará
formado por cuatro cuadros que pasarán a conformar un macrobloque, dichos cuadros estarán
conformados por ocho pixeles en cada lado como se puede apreciar en la figura 9. Un
macrobloque consiste en una señal de luminancia de 16 x 16 pixeles de diferencia de color
espacial correspondiente a 8 x 8 x 8 ó 16 pixeles. Que para un muestreo tipo 4:2:0 será. [9]
Figura 2.8 bloques y macrobloques para el formato 4:2:0 [6].
19
El codificador adoptado por el ISDB-T es el MPEG-2, la tabla 4 muestra los principales formatos de
resolución espacial con los que opera el ISDB-T, tanto para HDTV (750 y 1125 líneas de barrido)
como para SDTV (525 líneas de barrido)
Tabla. 2.4. Algunos formatos de barrido y relación de aspecto establecidos por el ISDB-T.
La tabla 2.5 presenta las tasas de bit activas y totales (sin compresión ni codificación) para los
diferentes formatos del ISDB-T (considerando todas las combinaciones posibles). Son las mismas
opciones que presenta el ATSC. [12]
20
Tabla 2.5: Resolución espacial, formatos de barrido, tasa de bit y formatos de muestreo.
2.3.2.1 REDUNDANCIA PSICOVISUAL
La iluminación de una región, tal como es percibida por el ojo, depende de otros factores además
de la luz reflejada por esta región. Por ejemplo las variaciones de intensidad (bandas de mach)
pueden ser percibidas en un área de intensidad constante. Este fenómeno se produce porque el
ojo humano no responde con la misma sensibilidad a toda información visual. Cierta información
tiene simplemente menor importancia relativa que otra en el proceso visual normal. Se dice que
esta información es psicovisualmente redundante, y se puede eliminar sin que se altere
significativamente la calidad de la percepción de la imagen. [2]
El que exista redundancias psicovisuales no debe de resultar sorprendente, puesto que la
percepción humana de la información de una imagen normalmente no consiste en un análisis
cuantitativo de cada pixel o de cada valor de la luminancia de la imagen. En general, un
observador busca características diferenciadoras, como bordes o regiones de diferentes texturas y
luego las combina mentalmente en grupos reconocibles. [2]
21
2.3.3 COMBINACIÓN DE LOS COLORES R.G.B.
Las señales de video están compuestos por una señal que representa la luminancia (señal de
luminancia) y dos señales que representan los valores de las tonalidades o cromáticos (señales de
diferencia de color)
Las ecuaciones que rigen la luminancia y las diferencias de color de las señales del video son:
Y = INT [219 DE'Y 16D + 0,5 +]
CR = INT [224 DE'CR 128D + 0,5 +]
CB = INT [224 DE'CB 128D + 0,5 +] (decimal)
Donde:
 INT [A] representa la parte entera del número real A
 Y = representa la señal de luminancia, mientras que CR y CB representa las señales de
diferencia de color.
 D = tomar el valor de 1 y 4, cuando la señal se cuantifica con 8 bits y 10 bits
respectivamente.
 Los valores de E’Y, E’CR y E’CB será el siguiente:
E’Y = 0.2126 * E’Y * E’R + 0.7152 + 0.0722 E’G * E’B
E'CR = (E'R - E'Y) / 1,5748
E'CB = (E'B - E'Y) / 1,8556
Se debe tener en cuenta que E’R, E’G y E’B representa los niveles de tensión (los niveles de
tensión se normalizan tomando como referencia el nivel blanco) resultando una gama de pre-
correcciones (para proporcionar en el receptor niveles de tensiones de la señal ER, EG y EB
características opuestas a las de la CRT de tal manera que la luminancia de rojo, verde y azul de la
CRT está bien reproducida) del rojo, verde y azul. Los niveles de tensión de la señal se desarrolló
cuando se escanea un pixel.
El E’R, E’G y E’B se aplicará en la pantalla del sistema CIE esto hace referencia al sistema de
visualización cuantitativa de colores por medio de coordenadas planas establecidas por la comisión
internacional de eclairage o iluminación (CIE).
22
Tabla 2.6: tabla de coordenadas planas.
La gama de pre-correcciones se realizará con el arreglo de las siguientes características:
V = 1,099 L 0,45 - 0.099 si (1,00 ≥ L ≥ 0,018)
V = 4,500 L si (0,018> L ≥ 0)
Se debe tener en cuenta que V y L son las señales de video de la cámara y entradas de luz a la
cámara respectivamente, cada uno de estos son normalizados tomando el nivel blanco como
referencia. El nivel de referencia blanco se muestra a continuación, esta señal de referencia de
color puede tener el valor 0 cuando la imagen es de color blanco.
Tabla 2.7: nivel de referencia blanco.
2.3.4 CARACTERÍSTICAS DEL VIDEO
Al igual que en los sistemas ATSC y DVB-T, el sistema ISDB-T soporta diferentes resoluciones de
pantalla y tasas de trama. Los formatos se indican en la siguiente tabla, en resolución, forma de
barrido (progresivo (P) o entrelazado (I)) y tasa de tramas17 por segundo, y se conforman a la
sintaxis del Nivel Principal, definido en la sección de video del estándar MPEG-2:
Tabla 2.8: Características del video. [12]
23
2.3.4.1 FORMATOS DE BARRIDO
El formato de barrido es utilizado para convertir un arreglo de información bidimensional en
unidimensional (cámara) y de unidimensional en bidimensional (receptor de televisión). El término
“barrido” se refiere a que el encendido o sensado de las imágenes es hecho por líneas o filas,
tomando un único elemento de imagen por vez. [5]
Las velocidades de barrido y frecuencia de cuadro son medidas en Hz, y fueron calibradas
llevando en cuenta el tiempo de retención de la retina humana. Con ello se obtiene un movimiento
continuo de la escena a través de cuadros reproducidos a alta velocidad. Sin embargo en los
primeros años de la televisión se verificó un problema de centelleo en las imágenes reproducidas,
ocasionadas todavía por la baja frecuencia de cuadro (películas antiguas de Charles Chaplin). La
solución inmediata era elevar este valor de frecuencia pero esto implicaba aumentar el ancho de
banda de la señal de TV. Para resolver el impase se optó por el barrido entrelazado en lugar del
barrido progresivo (reproducción directa cuadro a cuadro). [5]
2.4 EL SISTEMA DE TRANSPORTE Y MULTIPLEXAJE - ISO/IEC 13818-1 MPEG2-SYSTEMS
2.4.1 DESCRIPCIÓN GENERAL
Un sistema de transporte y multiplexaje basado en el MPEG-2 Systems, se encarga de codificar los
datos provenientes del audio y video para su respectivo empaquetamiento, así como del proceso
de multiplexaje de paquetes para la conformación de los programas de televisión o de la secuencia
de programas de televisión, el proceso de cómo es que este sistema empaqueta la información
proveniente de los codificadores de audio y vídeo, ósea los elementary bit streams, en los llamados
paquetes PES (packetized elementary bit streams), se da con el fin de brindar más funcionalidad
al sistema en la sincronización e identificación de cada aplicación, mediante la inserción de las
cabeceras de señalización, sincronización, identificación y de control de error para realizar las
funciones respectivas, para finalmente conformar los paquetes de transporte; un esquema general
del sistema MPEG-2 Systems es el que se muestra [13].
24
Figura 2.9: Conformación de un Programa de Televisión [13].
2.4.2 PAQUETES PES - PACKETIZED ELEMENTARY BIT STREAMS
A través del empaquetamiento PES se empaqueta cada aplicación proveniente de los
codificadores de la fuente (audio, vídeo, datos). Este tipo de paquetes no presenta tamaño fijo aquí
el tamaño del paquete es adaptivo y es indicado en la cabecera del mismo. Para el caso de vídeo,
cada paquete PES empaqueta un único cuadro codificado [13].
Figura 2.10: Estructura de un Paquete PES.
25
2.4.3 PAQUETES DE TRANSPORTE
Los paquetes de transporte se forman con la información de audio y vídeo empaquetada
previamente en formato PES o simplemente como elementary bit stream, a diferencia de los PES
cada paquete de transporte es de tamaño fijo con una longitud de 188 bytes, la razón por la cual el
tamaño de los paquetes de transporte es fijo se debe a que esto facilita el proceso de
sincronización, mutiplexaje y control de error de la información a transmitir.
Figura 2.11: Estructura general de un paquete de transporte [13].
Como vemos un paquete de transporte se encuentra constituido por un encabezado de 4 bytes con
los cuales se dará una mayor funcionalidad al sistema en la sincronización e identificación de cada
aplicación, la conformación de la cabecera del paquete de transporte está dada por 8 campos de
los cuales solo abarcaremos a los primordiales. El la figura 2.15 se presenta una estructura general
de esta cabecera.
Figura 2.12: Estructura general de la cabecera de un paquete de transporte [6].
26
En esta estructura el campo adaptation header es opcional y condicionado por el campo adaptation
field control, el mapeo de señalización de este campo, indica que 00 es reservado para uso futuro
por ISO/IEC, 01 Sin adaptation header y solamente payload, 10 Sin adaptation header y sin
payload, finalmente 11 indica Adaptation header seguido por payload.
Por ejemplo el campo transport scrambling control (SC) se encarga de condicionar el acceso a la
información por parte del usuario, este campo puede permitir el libre acceso a la información
cuando sus 2 bits están en “00”, o puede condicionar el acceso por contraseña par si está en “10” o
por contraseña impar “11” o puede ser configurado con acceso libre en “01”, pero puede ser usado
como indicador por el proveedor del servicio para uso particular. Esta codificación fue originalmente
diseñada para evitar la copia o piratería de los CD’s de música.
El campo PID de 13 bits es por otro lado el identificador del paquete de transporte, este código es
sumamente importante ya que es el encargado de especificar el tipo de información contenida en
el paquete ya sea audio, datos o video.
2.4.4 MULTIPLEXAJE
La multiplexación de paquetes se da en dos niveles jerárquicos, un multiplexaje de primer nivel en
el que se conforman los programas y en el otro nivel un multiplexaje que conforma la secuencia de
programas, veamos cómo funcionan estas jerarquías.
2.4.4.1 CONFORMACIÓN DE PROGRAMAS
En este primer nivel de multiplexaje para la conformación de programas, se multiplexan los
paquetes de audio, vídeo y datos, junto con los PMT (program map table) que son paquetes de
transporte que identifican a un determinado programa de TV digital y llevan consigo los PID de los
paquetes de audio y vídeo que pertenecen al programa. Cada programa de TV lleva asociado su
correspondiente PMT, el siguiente es un esquema que muestra dicho proceso. [13]
27
Figura 2.13: Esquema de Multiplexaje para la conformación de Programas.
2.4.4.2 CONFORMACIÓN DE SECUENCIA DE PROGRAMAS
En este nivel de multiplexaje se conforma la secuencia de los programas que serán transmitidos
junto con estos se transmiten los paquetes de transporte denominados PAT (program association
table), estos paquetes llevan sus respectivos identificadores-PIDs, de los PMT asociados a cada
programa multiplexado, además llevan el número asignado a cada programa. La figura 15 muestra
este nivel de multiplexaje [13].
Figura 2.14: Esquema de Multiplexaje para la conformación de Secuencias de Programas.
28
2.5 EL SISTEMA DE TRANSMISIÓN
2.5.1 CODIFICACIÓN DE CANAL
El propósito del codificador de canal es introducir, de manera controlada, algo de redundancia en la
secuencia de información que pueda ser usada en el receptor para superar los efectos de ruido e
interferencia que introduce el canal, entonces, la redundancia de código sirve para incrementar la
confiabilidad de los datos recibidos y mejorar la fidelidad de la señal recibida.
Las transmisiones en ISDB-T utilizan codificación concatenada en dos niveles de codificación,
códigos internos y códigos externos, los codificadores de canal interno, son los que actúan
directamente sobre el modulador o el demodulador del canal y es un código convolucional,
mientras que el código externo es un código de bloque; el uso de estos codificadores es
mayormente en cascada, ya que de esta forma se obtiene un desempeño superior con un costo
computacional bastante reducido, al aprovechar lo mejor de cada uno de ellos [13].
Figura 2.15: Esquema de codificación de canal de un sistema TDT.
2.5.2 ALEATORIZADOR
Un aleatorizador o dispersador de energía es normalmente definido por un polinomio generador
que especifica la forma como son distribuidas las líneas de retroalimentación del circuito, o es un
circuito digital conformado por registros de desplazamiento, sumadores de modulo 2 (OR-
Exclusivos) y por compuertas AND (generalmente). Así mismo debe especificarse el estado inicial
del registro antes de una aleatorización, e indicar los tramos de la secuencia de entrada que van a
ser aleatorizados. Generalmente los datos binarios utilizados para sincronización y corrección de
errores no son aleatorizados.
29
Esta etapa de codificación es utilizada con el fin de aleatorizar los datos binarios que van a ser
transmitidos, y por consecuencia dispersar o distribuir uniformemente la energía de la señal dentro
de la banda de transmisión. Lo ideal es que el espectro en frecuencia de la señal presente un
comportamiento aproximadamente blanco. Con ello se obtendrá una señal con mayor robustez
frente a la interferencia de canales adyacentes.
2.5.3 ENTRELAZAMIENTO
Un entrelazador es un codificador que reordena la información digital a transmitir con el objetivo de
mejorar la performance de los codificadores de canal externos e internos que presente el sistema.
Esto evita que los errores en ráfagas afecten a un mismo bloque de símbolos codificados,
aumentando la probabilidad que el decodificador en el destino pueda detectarlos y corregirlos. Los
entrelazadores pueden ser de tipo externo e interno. Esto dependerá si trabajan en conjunto con
codificadores de canal externos (Reed-Solomon) o internos (trellis).
Figura 2.16: Funcionamiento de un entrelazado [6].
Cada rectángulo pequeño es un símbolo. En este caso un bloque está conformado por 5 símbolos.
Al igual que el entrelazador en tiempo existe el entrelazador en frecuencia utilizado por el estándar
japonés ISDB-T.
30
2.6 SUBSISTEMA DE TRANSPORTE Y MULTIPLEXAJE
Figura 2.17: Configuración Básica para la Codificación de Canal. [6]
2.6.1 SISTEMA DE TRANSMISIÓN PARA ISDB-T ARIB STD-B31 Versión 1.6-E2
La asociación de industrias de radio y negocios ARIB (The Association of Radio Industries and
Businesses), estableció los requerimientos técnicos básicos tales como estándares con las
especificaciones para el equipamiento de radio, y diversas recomendaciones para la utilización de
los sistemas de ondas de radio, en este caso las recomendaciones para el sistema de ISDB-T
también fueron dadas con el fin de asegurar transparencia en la implementación del proceso de
TDT, el propósito de este estándar es definir el sistema de transmisión para la radiodifusión de la
Televisión digital realizado por las diferentes estaciones radiodifusoras, en la figura se muestra
una descripción general de dichas recomendaciones desde la etapa de codificación de la fuente, el
multiplexado, y el proceso de codificación de canal, hasta la etapa de OFDM para su posterior
transmisión. [8]
31
Figura 2.18: Descripción General del ISDB-T. [8]
2.6.2 LA TRANSMISIÓN JERÁRQUÍCA
La codificación de canal será realizada en unidades segmentadas de OFDM, (Multiplexación
Ortogonal por División de Frecuencia- figura I. de abajo) con la finalidad que las emisoras puedan
realizar la emisión de sus transmisiones tanto para recepción fija como recepción móvil. Cada capa
jerárquica consistirá en uno o más segmentos OFDM, para que los parámetros como los esquemas
de modulación, la tasa de codificación interna, la longitud y los tiempos de entrelazado puedan ser
especificados independientemente para cada capa jerárquica, por lo que el numero de segmentos
así como el conjunto de parámetros para cada capa jerárquica estarán acordes a cada tipo de
información a transmitir.
Figura 2.19: Transmisión Jerárquica y Recepción Parcial. [8]
32
Tabla 2.9: Parámetros de los segmentos OFDM. [8]
2.6.3 DISPERSADOR DE ENERGÍA
La dispersión de energía es realizada en cada capa jerárquica mediante un aleatorizador PRBS
(Pseudo Random Bit Sequence), cuyo circuito correspondiente es el que se muestra en la figura 23
, el polinomio generador especificado es g(x)=x^15+x^14+1 el cual es de orden 15, los registros de
este deberán ser inicializados en una forma ascendente es decir de de izquierda a derecha, y este
valor debe ser inicializado en cada frame OFDM, luego el inicio de un frame OFDM debe ser el
byte más significativo MSB del siguiente byte de transmisión de sincronización del TSP (Transport
Stream Packet) [8].
33
Figura 2.20: Diagrama del circuito PRBS.
2.6.4 COMPENSADOR DE RETARDO
El compensador de retardo intenta proveer tiempos de transmisión y de recepción idénticos para
todas las capas jerárquicas, este proceso es llevado a cabo en la etapa de transmisión, el valor de
compensación debe ser seleccionado y especificado para cada capa jerárquica (layer A – Audio,
Layer B – Datos y Layer C – Video), según el numero de Transmission TSP’s (Paquete de 204
bytes formado por la adición de 16 bytes de paridad en el paquete MPEG-2 TSP DE 188Bytes).
Como todas las compensaciones incluyen la compensación de transmisión y de retardo causada
por el byte de entrelazado (11 transmission TSP’s), estas tienen un byte de longitud [8].
Tabla 2.10: Valores de compensación de retardo requeridos como resultado del entrelazamiento de
un byte. [8]
Cuando se emplea transmisión jerárquica, es posible especificar diferentes parámetros de
transmisión como el número de segmentos, la tasa de codificación interna, y el esquema de
34
modulación para las capas jerárquicas, en este caso la tasa de bit’s entre una capa y otra trae
como resultado distintas capacidades de transmisión, calculadas como periodos de tiempo de un
codificador interno en la etapa de transmisión y en periodos distintos de decodificación en el
receptor.
2.6.5 ENTRELAZADOR EXTERNO
El proceso de entrelazado debe ser con una profundidad de 12 bytes, es decir que el entrelazador
deberá estar formado por un conmutador de 12 posiciones que alimentara a un registro de
desplazamiento FIFO, en donde la primera trayectoria no deberá introducir retraso alguno esto con
la finalidad que el primer byte pase directamente al primer byte del paquete de trasporte, al este el
byte de sincronización, el resto de los 11 trayectos o ramales presentara un retraso, así el segundo
trayecto introducirá un retraso de 17 bytes, el tercero 34 bytes y así sucesivamente, la entrada y
salida deberá ser conmutada por los diferentes trayectos de manera cíclica y secuencial en orden
ascendente al número de trayectoria, en todo caso el retardo total será de 17bytes x
(11+10+9+8+7+6+5+4+3+2) x 2 bytes, lo que equivale a 11 paquetes de transporte (2210 bytes).
[8]
Figura 2.21: Esquema de entrelazado para el ISDB-T. [8]
2.6.6 CODIFICADOR INTERNO
El ISDB-T especifica el uso de un codificador trellis interno para el sub-sistema de transmisión, es
decir un codificador madre de tasa ½ de 64 estados con posibilidad de punición de bits de acuerdo
a los patrones especificados en la tasa de codificación y punición interna; la punición permite
acogerse a diferentes tasas de codificación interna a partir del codificador madre. [8]
35
Tabla 2.11: tasa de codificación y secuencias de señal de transmisión. [8]
Los codificadores internos de cada layer pueden ser ajustados con diferentes tasas de codificación
según el nivel de jerarquía de cada flujo de datos. Sin embargo estos cambios de tasas pueden
causar desincronización entre los layers. Para poder controlar esto se generan diferentes
frecuencias de reloj para el flujo de paquetes de transporte (un ciclo de reloj por byte) obtenidas a
partir del reloj de referencia que genera la frecuencia de muestreo IFFT (modulación OFDM) [8].
Figura 2.22: Circuito de codificación de un código convolucional con una restricción de longitud de
7 y una tasa de codificación de ½. [8]
2.6.7 MODULACIÓN DE LA PORTADORA
2.6.7.1 COFIGURACIÓN DEL MODULADOR
El proceso de modulación la señal de entrada es entrelazada bit a bit y luego mapeada a través de
los esquemas específicos correspondientes a cada capa jerárquica.
36
Figura 2.23: Esquema de configuración para la modulación en ISDB-T. [8]
2.6.7.2 COMPENSACIÓN DE RETRASOS
Los retrasos de transmisión y recepción corresponden a 120 símbolos de portadora los que
aparecen como resultado del entrelazamiento del modulador, los retardos en el tiempo varían en
función de los diferentes esquemas de modulación.
Tabla 2.12: Valores de ajuste de retraso requerido como resultado del entrelazamiento bit a bit [8].
2.6.7.3 ENTRELAZADO DE BIT Y MAPEO
El entrelazado de bit y mapeo de modulación se da para este estándar de la siguiente manera:
2.6.7.3.1 DQPSK
La señal de entrada debe estar constituida por 2 bit por símbolo, el diagrama del sistema de
modulación para este estándar es el mostrado en la figura y presenta un convertidor serie/paralelo
de 2 bits y un retardador de 120 bits que genera el entrelazamiento interno (en el ramal
secundario) antes de mapear al valor complejo correspondiente [8].
37
Figura 2.24: Diagrama del sistema modulador DQPSK. [8]
Su diagrama de constelación así como una tabla de su cálculo de fase son mostrados a
continuación.
Figura 2.25: Constelación y valores de DQPSK. [5]
2.6.7.3.2 QPSK
Aquí el estándar muestra el mapeador de sub-símbolos QPSK utilizado y la constelación
correspondiente. Obsérvese que presenta un convertidor serie/paralelo de 2 bits y un retardador de
120 bits que genera el entrelazamiento interno antes de mapear al valor complejo correspondiente.
Figura 2.26: Diagrama del sistema de modulación QPSK. [6]
38
Luego su diagrama de constelación es el que se muestra.
Figura 2.27: Diagrama de constelación. [8]
2.6.7.3.3 16QAM
El convertidor serie/paralelo aquí es de 4 bits y presenta retardados de 40, 80 y 120 bits que
generan el entrelazamiento interno, en los trayectos 1, 2 y 3 respectivamente antes de mapear al
valor complejo. A continuación un diagrama del sistema modulador y su diagrama de constelación.
Figura 2.28: Diagrama del sistema de modulación. [8]
Figura 2.29: Diagrama de constelación. [8]
39
2.6.7.3.4 64QAM
El ISDB-T, presenta un convertidor serie/paralelo de 6 bits y retardados de 24, 48, 72, 96 y 120 bits
que generan el entrelazamiento interno mediante sus trayectos o ramales 1, 2, 3, 4 y 5
respectivamente antes del mapeo del valor complejo correspondiente.
Figura 2.30: Diagrama del sistema de Modulación 64QAM. [8]
Figura 2.31: Diagrama de constelación 64QAM. [8]
40
2.6.8 NORMALIZACIÓN DE LOS NIVELES DE MODULACIÓN
Para normalizar los símbolos de las constelaciones de las diferentes modulaciones existentes en el
estándar ISDB-T, estas primero se deben expresar como Z = (I+jQ), después tienen que ser
multiplicadas por su correspondiente valor de normalización de acuerdo a la tabla número 10; esto
trae como resultado que la potencia media del símbolo OFDM sea independiente del tipo de
esquema de modulación empleado.
Tabla 2.13: Niveles de normalización para los esquemas de modulación [8].
2.6.9 CONFIGURACIÓN DE LOS SEGMENTOS DE DATOS
El segmento de datos es la parte que contiene los datos en un segmento OFDM, estos segmentos
de datos están conformados por 96, 192 o 384 símbolos portadores esto de acuerdo al modo 1, 2
o 3 respectivamente. En la figura 35 el S_ijk representa al segmento del símbolo de la portadora,
donde “i” viene a ser la dirección de la portadora en el segmento OFDM, mientras que “j” debe
equivaler a la dirección del símbolo en el segmento OFDM [8].
Figura 2.32: Configuración de los segmentos de datos: en el modo 1(izquierda), modo 2 (al centro)
y modo 3 (derecha) [8].
41
2.6.10 COMBINACIÓN DE LAS CAPAS JERÁRQUICAS [5].
Las señales de las diferentes capas jerárquicas, que son sometidas a codificación de canal y
diferentes esquemas de modulación con parámetros específicos, deben ser combinadas e
insertadas dentro de los segmentos de datos OFDM, además de sufrir una conversión de
velocidad, Para esto el combinador jerárquico realiza la inserción de las señales de los diferentes
layers tomando en consideración el modo, así pues en la figura 36, se puede apreciar que por
ejemplo si se transmite en el modo 1, n_c es 96 en cada uno de los 13 segmentos de datos, y que
N_s1+N_s2+N_s3=13, los Nsx indica el numero de segmento hasta el cual se insertan los
diferentes niveles jerárquicos.
Figura 2.33: Esquema de configuración del combinador de capas.
42
2.6.11 ENTRELAZADO EN FRECUENCIA Y TIEMPO
2.6.11.1 ENTRELAZADO EN TIEMPO
Una vez que las señales de las diferentes capas jerárquicas son combinadas estas deben ser
entrelazadas en el tiempo, en unidades de símbolo de modulación para cada uno de los ejes “I” y
”Q”. [8]
Figura 2.34: Configuración de la sección de entrelazado en el tiempo.
En la figura 38 se muestra uno de los segmentos de intra-datos de la sección de entrelazado de
tiempo presentes en la figura 37 [8].
Figura 2.35: Configuración de segmentos intra-datos de la sección de entrelazado del tiempo. [8]
La longitud del entrelazado del tiempo debe ser especificada como I para cada capa jerárquica,
independientemente de otros layers. El resultado de la diferencia en el tiempo de demora debe ser
corregido en el lado del transmisor mediante el uso de un número de símbolos o tiempo de retraso
apropiados para cada capa según la tabla 10, donde el total de los tiempos de demora en la
43
transmisión y recepción es un múltiplo del número de cuadros. Se debe notar que los ajustes en
los tiempos de retraso deben ser hechos sobre las señales anteriores al entrelazado en el tiempo.
Tabla 2.14: Longitudes del tiempo de entrelazado y valores de ajuste de retrasos. [8]
El entrelazado en el tiempo está destinado para asegurar el mejoramiento de la robustez contra el
desvanecimiento gracias al aleatorizamiento de los símbolos (de los datos), en términos de tiempo
después de la modulación. Según especificación cerca de la longitud del entrelazado para cada
capa jerárquica, esta permite que la longitud de entrelazado optima pueda ser especificada para el
canal seleccionado si cada capa emplea un canal diferente, esto es un tipo de recepción que
difiera de las otras capas [8]
Seguidamente se procede al proceso de OFDM, que se estipulo en el capitulo anterior, en todo
caso el siguiente diagrama de bloques muestra este proceso.
Figura 2.36: Esquema general del Proceso de transporte. [6]
Finalmente el espectro segmentado quedara de la siguiente manera: [8]
44
Figura 2.37: Banda de 6 MHz del espectro de transmisión. [8]
Figura 2.38: Segmentos en el espectro de transmisión. [8]
2.7 SUBSISTEMA DE RECEPCIÓN
2.7.1 RECEPCIÓN PARCIAL
Se trata de un caso especial de la transmisión jerárquica, en que la codificación de canal y
entrelazado en frecuencia de una señal es completamente autocontenida dentro del segmento
central de la banda de transmisión. Este segmento puede ser recibido y decodificado
independientemente de los demás, proporcionando así una solución eficiente para la transmisión a
terminales portátiles. El receptor correspondiente es conocido como receptor de un segmento, de
costo menor que la versión general del receptor de 13 segmentos.
La figura abajo muestra el diagrama de bloques del receptor ISDB-T. Obsérvese que cada etapa
del sub-sistema de transmisión tiene su correspondiente etapa inversa. Así mismo en comparación
a sus pares DVB-T y ATSC se observa que el receptor ISDB-T es más complejo debido también a
la mayor complejidad de las técnicas de transmisión utilizadas. sin embargo esto es justificado
desde que la señal es más robusta frente a la transmisión móvil. [7].
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  • 1. UNIVERSIDAD PRIVADA ANTENOR ORREGO FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA “PROPUESTA DE DISEÑO PARA UNA ESTACIÓN TRANSMISORA DE TELEVISIÓN CON TECNOLOGÍA ISDB-T EN LA CIUDAD DEL CUSCO” TRABAJO DE SUFICIENCIA PROFESIONAL PARA OBTENER EL TÍTULO PROFESIONAL DE INGENIERO ELECTRÓNICO MEDIANTE LA MODALIDAD DE TITULACIÓN PROFESIONAL EXTRAORDINARIA 2010-I AUTORES: BR. FERNANDO ASTETE FARFAN BR. RICHARD CAMINO QUISPE ASESOR: ING. EDUARDO CERNA SÁNCHEZ TRUJILLO – PERÚ 2010
  • 2. i “PROPUESTA DE DISEÑO PARA UNA ESTACIÓN TRANSMISORA DE TELEVISIÓN CON TECNOLOGÍA ISDB-T EN LA CIUDAD DEL CUSCO” AUTORES: _______________________________ ____________________________ BR. FERNANDO ASTETE FARFAN BR. RICHARD CAMINO QUISPE APROBADO POR: ___________________________________ ING. FILIBERTO AZABACHE FERNANDEZ PRESIDENTE _____________________________ _____________________________ ING. MARCO TRUJILLO SIWA ING. KALÚN JOSE LAU GAN SECRETARIO VOCAL ________________________________ ING. EDUARDO CERNA SANCHEZ ASESOR
  • 3. ii PRESENTACIÓN Señores miembros del Jurado: Hoy en día las señales analógicas son reemplazadas por las digitales, y no podía ser una excepción la televisión digital terrestre que consiste en la recepción de las imágenes digitales que brinda una mejor calidad de servicio al público, puesto que un receptor puede recibir mayor número de canales en un único canal analógico. El presente proyecto se efectuó para implementar un canal local en la ciudad del cusco, basándonos en el estándar de televisión digital Japonés adoptado por nuestro país, para la realización del proyecto se tuvo que analizar el estándar ISDB-T De conformidad y en cumplimiento de los requisitos estipulados en el Reglamento de Grados y Títulos de la Universidad Privada Antenor Orrego y el reglamento interno de la carrera profesional de Ingeniería electrónica para obtener el Título Profesional de Ingeniero Electrónico, ponemos a vuestra disposición el presente Informe de Trabajo de Suficiencia Profesional titulado: “PROPUESTA DE DISEÑO PARA UNA ESTACIÓN TRANSMISORA DE TELEVISIÓN CON TECNOLOGÍA ISDB-T EN LA CIUDAD DEL CUSCO”. La principal motivación del presente trabajo fue conocer cuáles serán las ventajas y sobre todo los desafíos que deberán superarse al momento de realizar una red con tecnología ISDB-T, al menos para un canal local, por otra parte siempre resulta motivador conocer los aspectos técnicos y criterios de diseño que deben considerarse cuando se trata de una tecnología que pretende revolucionar el mercado y la forma como se conocía la televisión. Algo que queremos dejar claro es que el trabajo no pretende abarcar todos los aspectos de diseño de una estación transmisora de televisión ISDB-T, si bien es cierto consideramos la mayor cantidad de recomendaciones, es evidente que dada nuestra poca experiencia se pudieron cometer errores ya que nuestro conocimiento se basa mayormente en la formación Universitaria por lo que solicitamos a Ustedes, señores miembros del jurado, dispensar los posibles errores en los cuales se hubiese incurrido. Trujillo, Julio de 2010. Br. Fernando Astete Farfan Br. Richard Camino Quispe
  • 4. iii DEDICATORIA A mis queridos papas, Fernando y Nayda, que desde pequeño me enseñaron todo en la vida y siempre estuvieron, están y estarán cuidándome, demostrando día a día su amor hacia mí, son ellos los que hicieron posible mediante su sacrificio y cariño la realización del trabajo. A mi hermano Igor, por su apoyo Y afecto incondicional. A mi tío Lucio, por apoyarme a lo largo de mi formación universitaria. A Dios pido que los bendiga… A ellos y al igual que a mis familiares Dedico el presente trabajo. Fernando Astete Farfan.
  • 5. iv DEDICATORIA Dedico este trabajo a toda mi familia que siempre Está apoyándome anímicamente para salir adelante, principalmente a mis padres por su paciencia y atención en mis necesidades durante mi formación profesional, pido a Dios los brinde salud y muchas bendiciones. A mis abuelos que velan por mi familia, y que Dios los tiene hoy en la gloria. A todos los amigos que me apoyaron a realizar el presente trabajo. Richard Camino Quispe.
  • 6. v AGRADECIMIENTOS A nuestros Padres por su apoyo incondicional a lo largo de nuestra formación universitaria. A la Universidad Privada Antenor Orrego, por brindarnos la oportunidad de alcanzar el objetivo de la titulación que pronto será una realidad. A los docentes de la escuela profesional de Ingeniería Electrónica por la atención brindada que tuvieron hacia nosotros en todo este tiempo de la titulación y de manera especial al Ingeniero Eduardo Elmer Cerna Sánchez por su ayuda en la realización del presente trabajo. A nuestros, amigos y compañeros por apoyarnos a lo largo de nuestra formación profesional. A la carrera profesional de ingeniería electrónica de la Universidad Nacional de San Antonio Abad del Cusco, por todos los años que nos acogió y brindo formación. Gracias a todos.
  • 7. vi RESUMEN EJECUTIVO El Presente proyecto pretende abarcar los principales aspectos de diseño que un operador local de televisión enfrentara al momento de implementar una Estación Transmisora de ISDB-T en la ciudad del Cusco, siendo esta la localidad sobre la cual brindara los servicios de HDTV, SDTV y one seg. En la primera parte del trabajo se hizo una introducción a la TDT, se describieron sus principales características, el impacto de ésta en el mercado global, sus perspectivas y finalmente se hizo una descripción general del estándar ISDB-T y sus ventajas. Seguidamente se realizo una descripción detallada del estándar ISDB-T y cuyo estudio se centro en sus 5 subsistemas: audio, video, transporte y multiplexaje, transmisión y recepción; así como la descripción de los métodos de procesamiento de la señal dentro de cada subsistema. El diseño de la Estación Transmisora se enfoco tomando a esta, como centro de un conjunto de redes, una red de enlace microondas con el fin de transportar los paquetes entre los estudios de televisión los mismos que se ubican en un distrito del Cusco y el cerro Picchu Alto lugar designado para la Estación Transmisora el que fue escogido por su posición estratégica desde donde se brindara cobertura a la localidad de Cusco. El diseño del Enlace microondas contemplo la implementación de un estudio de televisión con equipos digitales que soportan el estándar ISDB-T, lugar donde se originan las señales de audio y video. En el diseño del enlace microondas se empleo el software Radio Mobile para el estudio y simulación de la red, además los cálculos se realizaron con el software ABE elettrónica S.p.A. distribuido por el fabricante de los equipos empleados. Finalmente el diseño en la Estación Transmisora se completa con la simulación de la red radiodifusora, mediante el Radio Mobile, en la que se evalúa el comportamiento de los diferentes parámetros también en diferentes situaciones, y mediante el análisis de los resultados se realizo la elección de características del transmisor ISDB-T, el sistema radiante y demás que involucran la implementación de una estación transmisora de ISDB-T para la localidad de Cusco y así brindar una buena calidad de señal digital en el área de cobertura.
  • 8. vii ABSTRACT The present project aims to cover the main aspects of a local television operator will face when implementing a transmitting station of ISDB-T in the city of Cusco, being this the town area over which services offer HDTV, SDTV and one seg. In the first part of the work was an introduction to the TDT, described its main features, the impact of this in the global market, its prospects and finally became a general description of ISDB-T standard and advantages. Then we made a detailed description of the ISDB-T standard and whose research center in its five subsystems: audio, video, transport and multiplexing, transmission and reception, and a description of the methods of signal processing within each subsystem. The design of the transmitting station was focused taking this as center of a network, a network of microwave links to carry packets between television station, it are located in a district of Cusco and the hill High Picchu place designated for the transmitting station which was chosen because its strategic position from where it offers coverage to the town of Cusco. The microwave link design includes the implementation of a television studio with digital equipment that supports ISDB-T standard, in this part are generated audio and video signal. In the design of the microwave link is used Radio Mobile software for the study and simulation of the network and the calculations were performed with the software ABE Elettronica S.p.A. distributed by the manufacturer of the equipment used. Finally the design in the transmitting station is completed with the radio network simulation, using the Radio Mobile, which evaluates the behavior of different parameters in different situations, and through analysis of the results was selection of features of ISDBT-T transmitter, the radiant system and others that involve the implementation of a broadcasting station ISDB-T for the city of Cusco and so provide a good quality digital signal in the coverage area.
  • 9. viii INDICE DE CONTENIDOS PRESENTACION................................................................................................................................. i DEDICATORIA................................................................................................................................... iii DEDICATORIA................................................................................................................................... iv AGRADECIMIENTOS......................................................................................................................... v RESUMEN EJECUTIVO.................................................................................................................... vi ABSTRACT....................................................................................................................................... vii INDICE DE CONTENIDOS .............................................................................................................. viii INDICE DE FIGURAS ...................................................................................................................... xiii INDICE DE TABLAS....................................................................................................................... xvii 1.1 OBJETIVOS DEL TRABAJO DE SUFICIENCIA PROFESIONAL.............................................. 2 1.1.1 OBJETIVO GENERAL................................................................................................................ 2 1.1.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS......................................................................................................... 2 II. FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA..................................................................................................... 3 2.1 INTRODUCCIÓN......................................................................................................................... 3 2.1.1 PERSPECTIVAS DE LA TDT....................................................................................................... 3 2.1.2 CARACTERÍSTICAS DE LA TDT ................................................................................................. 3 2.1.3 TIPOS DE TELEVISIÓN DIGITAL ............................................................................................... 4 2.1.3.1 HDTV.................................................................................................................................... 4 2.1.3.2 SDTV .................................................................................................................................... 4 2.1.3.3 EDTV.................................................................................................................................... 4 2.1.4 MERCADO GLOBAL, SUDAMÉRICA, PERSPECTIVAS, PERÚ..................................................... 5 2.1.5 DESCRIPCIÓN GENERAL DEL ESTANDAR ISDB-T..................................................................... 7 2.1.6 VENTAJAS DEL ESTANDAR ISDB-T .......................................................................................... 8 2.1.7 SISTEMA PROPUESTO POR EL ISDB-T..................................................................................... 8 2.1.8 SUB SISTEMAS DEL ISDB-T...................................................................................................... 9 2.2 SUBSISTEMA DE AUDIO............................................................................................................. 9 2.2.1 PROCEDIMIENTO DE COMPRESIÓN Y TRANSMISIÓN DE AUDIO......................................... 10 2.2.1.1 BANCO DE FILTROS............................................................................................................ 10
  • 10. ix 2.2.1.2 BIT PSICOACÚSTICO ASIGNADO........................................................................................ 10 2.2.1.3 CUANTIZACIÓN DE CÓDIGO.............................................................................................. 10 2.2.1.4 FORMATO DEL BITSTREAM ............................................................................................... 11 2.2.1.5 MODELO PSICOACÚSTICO................................................................................................. 11 2.2.2 CODIFICADOR MPEG-2......................................................................................................... 12 2.2.3 CODIFICACIÓN DE AUDIO ADVANCED AUDIO CODING (AAC) ............................................. 13 2.3 SUBSISTEMA DE VIDEO........................................................................................................... 15 2.3.1 PROCEDIMIENTO DE COMPRESIÓN Y TRANSMISIÓN DE VIDEO......................................... 15 2.3.2 PROCEDIMIENTO DE LA CONFIGURACION LA SEÑAL DE VIDEO.......................................... 17 2.3.2.1 REDUNDANCIA PSICOVISUAL............................................................................................ 20 2.3.3 COMBINACIÓN DE LOS COLORES R.G.B............................................................................... 21 2.4 EL SISTEMA DE TRANSPORTE Y MULTIPLEXAJE - ISO/IEC 13818-1 MPEG2-SYSTEMS ............ 23 2.4.1 DESCRIPCIÓN GENERAL........................................................................................................ 23 2.4.2 PAQUETES PES - PACKETIZED ELEMENTARY BIT STREAMS.................................................. 24 2.4.3 PAQUETES DE TRANSPORTE................................................................................................. 25 2.4.4 MULTIPLEXAJE...................................................................................................................... 26 2.4.4.1 CONFORMACIÓN DE PROGRAMAS................................................................................... 26 2.4.4.2 CONFORMACIÓN DE SECUENCIA DE PROGRAMAS .......................................................... 27 2.5 EL SISTEMA DE TRANSMISIÓN ................................................................................................ 28 2.5.1 CODIFICACIÓN DE CANAL..................................................................................................... 28 2.5.2 ALEATORIZADOR .................................................................................................................. 28 2.5.3 ENTRELAZAMIENTO ............................................................................................................. 29 2.6 SUBSISTEMA DE TRANSPORTE Y MULTIPLEXAJE..................................................................... 30 2.6.1 SISTEMA DE TRANSMISIÓN PARA ISDB-T ARIB STD-B31 Versión 1.6-E2 ............................. 30 2.6.2 LA TRANSMISIÓN JERÁRQUÍCA ........................................................................................... 31 2.6.3 DISPERSADOR DE ENERGÍA ................................................................................................. 32 2.6.4 COMPENSADOR DE RETARDO............................................................................................. 33 2.6.5 ENTRELAZADOR EXTERNO................................................................................................... 34 2.6.6 CODIFICADOR INTERNO ....................................................................................................... 34 2.6.7 MODULACIÓN DE LA PORTADORA....................................................................................... 35
  • 11. x 2.6.7.1 COFIGURACIÓN DEL MODULADOR .................................................................................. 35 2.6.7.2 COMPENSACIÓN DE RETRASOS ........................................................................................ 36 2.6.7.3.1 DQPSK............................................................................................................................ 36 2.6.7.3.2 QPSK............................................................................................................................... 37 2.6.7.3.3 16QAM .......................................................................................................................... 38 2.6.7.3.4 64QAM ......................................................................................................................... 39 2.6.8 NORMALIZACIÓN DE LOS NIVELES DE MODULACIÓN ......................................................... 40 2.6.9 CONFIGURACIÓN DE LOS SEGMENTOS DE DATOS .............................................................. 40 2.6.10 COMBINACIÓN DE LAS CAPAS JERÁRQUICAS [5]............................................................... 41 2.6.11 ENTRELAZADO EN FRECUENCIA Y TIEMPO ........................................................................ 42 2.6.11.1 ENTRELAZADO EN TIEMPO.............................................................................................. 42 2.7 SUBSISTEMA DE RECEPCIÓN ................................................................................................... 44 2.7.1 RECEPCIÓN PARCIAL............................................................................................................. 44 2.7.2 SET-TOP BOX PARA ISDB-T .................................................................................................. 45 2.7.3 TELEVISOR DIGITAL.............................................................................................................. 46 2.7.4 LA TDT COMO ALARMA ANTE DESASTRES NATURALES....................................................... 46 2.8 ENLACES MICROONDAS .......................................................................................................... 47 2.9 INTERFAZ SERIAL ASINCRONO (ASI) ....................................................................................... 48 2.10 INTERFAZ SERIAL DIGITAL (SDI)............................................................................................ 48 III. DESARROLLO DEL TRABAJO DE SUFICIENCIA PROFESIONAL ........................................ 49 3.1 REALIDAD Y PROBLEMÁTICA ACTUAL ..................................................................................... 49 3.2 ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN ................................................................................................. 50 3.3 REALIDAD EN LA PROVINCIA DEL CUSCO................................................................................ 50 3.3.1 DESCRIPCIÓN DE LA CIUDAD DEL CUSCO............................................................................. 50 3.3.2 DESCRIPCIÓN GEOGRÁFICA DE LA CIUDAD DEL CUSCO ...................................................... 51 3.3.3 DESCRIPCIÓN DEMOGRÁFICA .............................................................................................. 51 3.4 PANORAMA DE LOS OPERADORES DE TV ............................................................................... 53 3.5 ANALISIS PARA EL DISEÑO DE LA ESTACION TRANSMISORA DE ISDB-T ................................. 53 3.6 SIMULACIÓN DE LAS REDES DE UNA ESTACIÓN TRANSMISORA DE TELEVISIÓN CON TECNOLOGÍA ISDB-T PARA UN CANAL EN LA LOCALIDAD DEL CUSCO. ........................................ 55
  • 12. xi 3.7 RED DE ENLACE MICROONDAS ............................................................................................... 56 3.8 DISEÑO DEL ENLACE MICROONDAS EN LA CIUDAD DEL CUSCO............................................. 57 3.8.1 EQUIPOS EN LOS ESTUDIOS DE TV....................................................................................... 57 3.8.2 FUENTE DE AUDIO Y VIDEO.................................................................................................. 57 3.8.3 MICRÓFONO C-417 SOLAPERO – OMNIDIRECCIONAL......................................................... 57 3.8.4 CAMARA PROFESIONAL SONY 700 BETACAM DIGITAL........................................................ 58 3.8.5 CABLES Y CONECTORES........................................................................................................ 58 3.8.6 EL CODIFICADOR MPEG-2 EMX 1000................................................................................... 59 3.8.7 EL MULTIPLEXOR.................................................................................................................. 61 3.8.8 MODULADOR QPSK.............................................................................................................. 62 3.8.9 TRANSMISOR DE MICROONDAS........................................................................................... 63 3.8.10 ENLACE MICROONDAS PARA TV ........................................................................................ 63 3.8.11 COMPANIA DE TELEVISION CUSQUEÑA............................................................................. 64 3.8.12 CERRO PICCHU ALTO.......................................................................................................... 65 3.8.14 PARÁMETROS PARA EL DISEÑO ......................................................................................... 66 3.8.15 SELECCION DE EQUIPOS PARA EL RADIOENLACE............................................................... 69 3.8.16 SIMULACIÓN DEL ENLACE EN RADIO MOBILE ................................................................... 71 3.9 SIMULACIÓN DE LA RED DE RADIODIFUSIÓN DE ISDB-T......................................................... 73 3.9.1 CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES DE LA ESTACIÓN TRANSMISORA ...................................... 74 3.9.1.1 UBICACIÓN DE LA ESTACIÓN TRANSMISORA.................................................................... 74 3.9.2 LA ESTACIÓN TRANSMISORA ............................................................................................... 75 3.9.3 DECODIFICADORES FIJOS ..................................................................................................... 77 3.9.3.1 DECODIFICADORES HDTV.................................................................................................. 77 3.9.3.2 DECODIFICADORES SDTV .................................................................................................. 78 3.9.4 DECODIFICADORES MÓBILES ............................................................................................... 78 3.9.5 DECODIFICADORES one-seg CTMW02 y TSL........................................................................ 78 3.9.6 RESULTADOS OBTENIDOS .................................................................................................... 79 3.9.7 PRIMERA SIMULACIÓN DE LA RED ISDB-T ........................................................................... 80 3.9.8 SEGUNDA SIMULACIÓN DE LA RED ISDB-T .......................................................................... 83 3.9.9 RESULTADOS DE LA SIMULACION PARA LOS NIVELES DE RECEPCIÓN................................. 83
  • 13. xii 3.9.10 ELECCIÓN DE EQUIPOS EN LA ESTACIÓN TRANSMISORA PARA RADIODIFUSIÓN DE ISDB-T ....................................................................................................................................................... 93 3.9.10.1 TRANSMISOR DTU – 51/R6P ........................................................................................... 93 3.9.10.1.1 DISEÑO DE BANDA ANCHA........................................................................................... 93 3.9.10.1.2 DESEMPEÑO GENERAL OPTIMIZADO........................................................................... 94 3.9.10.1.3 LOS AMPLIFICADORES DE POTENCIA - PA.................................................................... 94 3.9.10.1.4 EXCITADOR................................................................................................................... 94 3.9.10.1.5 CORRECTOR DIGITAL ADAPTATIVO – ADC................................................................... 95 3.9.10.1.6 SISTEMA DE REDUNDANCIA......................................................................................... 95 3.9.10.2 SISTEMA RADIANTE......................................................................................................... 95 3.9.10.2.1 APILAMIENTO DE ANTENAS PANEL.............................................................................. 96 3.9.10.3 INCLINACIÓN DE PANELES............................................................................................... 99 3.9.10.3.1 INCLINACIÓN MECÁNICA ............................................................................................. 99 3.9.10.3.2 INCLINACIÓN ELÉCTRICA.............................................................................................. 99 3.9.10.4 CALCULO DE LAS LONGITUDES DE LOS LATIGUILLOS DEL SISTEMA RADIANTE............ 101 3.9.10.5 COMPENSACION DE NULOS.......................................................................................... 103 3.10 ESTIMACIÓN DE COSTOS DE LOS EQUIPOS PARA LA IMPLEMENTACIÓN........................... 104 IV CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES............................................................................. 105 V. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ......................................................................................... 108 VI ANEXOS..................................................................................................................................... 112
  • 14. xiii INDICE DE FIGURAS Figura 2.1: Esquemas de distribución de los formatos de TV digital en la banda de 6MHz. [6]……..5 Figura 2.2: diagrama de bloques de compresión y transmisión de audio [9]. .................................. 10 Figura 2.3: Esquema general del formato bitstream [6].................................................................... 11 Figura 2.4: Esquema teórico del codificador MPEG de audio [9]. ................................................... 12 Figura 2.5: Codificador de audio MPEG-2-AAC [6]........................................................................... 14 Figura 2.6: Esquema del Procedimiento y compresión de video en ISDB-T. [12]............................ 15 Figura 2.7: proceso de digitalización del video ................................................................................. 17 Figura 2.8 bloques y macrobloques para el formato 4:2:0 [6]........................................................... 18 Figura 2.9: Conformación de un Programa de Televisión [13]. ........................................................ 24 Figura 2.10: Estructura de un Paquete PES..................................................................................... 24 Figura 2.11: Estructura general de un paquete de transporte [13]. .................................................. 25 Figura 2.12: Estructura general de la cabecera de un paquete de transporte [6]. ........................... 25 Figura 2.13: Esquema de Multiplexaje para la conformación de Programas. .................................. 27 Figura 2.14: Esquema de Multiplexaje para la conformación de Secuencias de Programas. ......... 27 Figura 2.15: Esquema de codificación de canal de un sistema TDT................................................ 28 Figura 2.16: Funcionamiento de un entrelazado [6]. ........................................................................ 29 Figura 2.17: Configuración Básica para la Codificación de Canal. [6].............................................. 30 Figura 2.18: Descripción General del ISDB-T. [8]............................................................................. 31 Figura 2.19: Transmisión Jerárquica y Recepción Parcial. [8].......................................................... 31 Figura 2.20: Diagrama del circuito PRBS. ........................................................................................ 33 Figura 2.21: Esquema de entrelazado para el ISDB-T. [8] ............................................................... 34 Figura 2.22: Circuito de codificación de un código convolucional con una restricción de longitud de 7 y una tasa de codificación de ½. [8]............................................................................................... 35 Figura 2.23: Esquema de configuración para la modulación en ISDB-T. [8].................................... 36 Figura 2.24: Diagrama del sistema modulador DQPSK. [8] ............................................................. 37 Figura 2.25: Constelación y valores de DQPSK. [5] ......................................................................... 37 Figura 2.26: Diagrama del sistema de modulación QPSK. [6].......................................................... 37
  • 15. xiv Figura 2.27: Diagrama de constelación. [8] ...................................................................................... 38 Figura 2.28: Diagrama del sistema de modulación. [8]..................................................................... 38 Figura 2.29: Diagrama de constelación. [8] ...................................................................................... 38 Figura 2.30: Diagrama del sistema de Modulación 64QAM. [8] ....................................................... 39 Figura 2.31: Diagrama de constelación 64QAM. [8] ......................................................................... 39 Figura 2.32: Configuración de los segmentos de datos: en el modo 1(izquierda), modo 2 (al centro) y modo 3 (derecha) [8]. ..................................................................................................................... 40 Figura 2.33: Esquema de configuración del combinador de capas. ................................................. 41 Figura 2.34: Configuración de la sección de entrelazado en el tiempo. ........................................... 42 En la figura 38 se muestra uno de los segmentos de intra-datos de la sección de entrelazado de tiempo presentes en la figura 37 [8].................................................................................................. 42 Figura 2.36: Esquema general del Proceso de transporte. [6] ......................................................... 43 Figura 2.37: Banda de 6 MHz del espectro de transmisión. [8] ........................................................ 44 Figura 2.38: Segmentos en el espectro de transmisión. [8].............................................................. 44 Figura 2.39: Esquema de recepción de la TDT. [7] .......................................................................... 45 Figura 2.40: Codificador de TV de alta definición. [16] ..................................................................... 45 Figura 2.41: Televisor digital. [17] ..................................................................................................... 46 Figura 2.42: Diagrama general del sistema de microondas terrestres. [1] ....................................... 47 Figura 3.1: Población del Cusco en los distritos más poblados........................................................ 52 Figura 3.2: Población del Cusco por distritos.................................................................................... 52 Figura 3.3: Diagrama de adecuación de la señal actual para la transmisión de la TDT. ................ 57 Figura 3.4: Micrófono solapero C-417 para estudios de TV. ............................................................ 58 Figura 3.5: Cámara filmadora digital SONY 700 BETACAM DIGITAL. ............................................ 58 Figura 3.6: cable RG 59 y conectores BNC. ..................................................................................... 59 Figura 3.7: Fotografía de EMX 1000 de abe..................................................................................... 59 Figura 3.8: Diagrama de bloques del codificador y multiplexor MPEG-2 EMX 1000. ...................... 60 Figura 3.9: Entorno de configuración del codificador de video. ........................................................ 61 Figura 3.10: Entorno del Stream Parameters Editor para la configuración del multiplexor. ............. 62
  • 16. xv Figura 3.11: Transmisor y modulador de microondas DVM 1000 S-DSNG-S2 de ABE. ............... 63 Figura 3.12: Diagrama de transmisión de la señal hasta la estación transmisora. .......................... 64 Figura 3.13: Estudios de la Compañía de Televisión Cusqueña. ..................................................... 65 Figura 3.14: Cerro Picchu Alto donde se encuentran las antenas de difusión de radio y TV. ......... 65 Figura 3.14: Cálculos de los parámetros de la antena con software ABE elettronica S.p.A. ........... 69 Figura 3.15: Cálculos de parámetros de la antena con software ABE elettronica S.p.A. Fuente ABE ........................................................................................................................................................... 70 Figura 3.16: Cálculo de la zona de fresnel con ABE elettronica S.P.A. Fuente ABE .................. 70 Figura 3.17: Calculo de la visibilidad del obstáculo y zona de fresnel. Fuente ABE .................... 71 Figura 3.18: Patrones de Radiación, directividad de las antenas. Fuente Radio Mobile ............. 71 Figura 3.15: Simulación del enlace Microondas en Radio Mobile. Fuente Radio Mobile............ 72 Figura 3.16: Análisis del enlace con Radio Mobile. Fuente Radio Mobile.................................. 72 Figura 3.17: Cerro Picchu Alto, lugar de instalación para la Estación Transmisora de ISDB-T....... 74 Figura 3.18: Parámetros de Configuración del transmisor NEC para la simulación en Radio Mobile - fuente: Radio Mobile. ........................................................................................................................ 76 Figura 3.19: RED NEC DTU-51 - fuente: Radio Mobile.................................................................... 76 Figura 3.20: Características del decodificador HDTV empleado en la simulación de la red ISDB-T- fuente: Radio Mobile. ........................................................................................................................ 77 Figura 3.21: Características del decodificador SDTV empleado en la simulación de la red ISDB-T fuente: Radio Mobile. ........................................................................................................................ 78 Figura 3.22 Parámetros de configuración del decodificador One-Seg CTMW02 - fuente: Radio Mobile................................................................................................................................................ 79 Figura 3.23: Parámetros de configuración del decodificador One-Seg TSL - fuente: Radio Mobile.79 Figura 3.24: Cálculo de la ganancia del arreglo de antenas panel - fuente software de cálculo Array Gain de abe elettronica S.p.A.. ......................................................................................................... 80 Figura 3.25: Patrón de radiación de las 7 antenas LB 13/SA de abe - fuente Radio Mobile............ 81 Figura 3.26: Características principales para la recepción ISDB-T en el distrito de Cusco. ............ 84 Figura 3.27: Características principales para la recepción ISDB-T en el distrito de Santiago. ........ 85 Figura 3.28: Características principales para la recepción ISDB-T en el distrito de Wanchaq ........ 86
  • 17. xvi Figura 3.29: Características principales para la recepción ISDB-T en el distrito de San Sebastián.87 Figura 3.30: Características principales para la recepción ISDB-T en el distrito de San Jerónimo. 88 Figura 3.31: Características principales para la recepción ISDB-T en el distrito de Saylla.............. 89 Figura 3.32 Margen de aceptación en Saylla para HDTV. ............................................................... 90 Figura 3.33: Resultados de la simulación de los niveles de recepción............................................. 90 Figura 3.34: Gráfico de cobertura de la red radiodifusora de ISDB-T. ............................................. 92 Figura 3.35: Transmisor DTU-51/R6P – fuente: hoja de datos de NEC........................................... 93 Figura 3.36: Alzado y corte vertical cuando se tiene un panel. ........................................................ 96 Figura 3.37: Alzado y corte vertical cuando se tiene dos paneles.................................................... 97 Figura 3.38 Alzado y corte vertical cuando se tiene cuatro paneles................................................. 97 Figura 3.39: Orientación del sistema radiante del arreglo de antenas panel. .................................. 98 Figura 3.40: Ganancia de los arreglos del sistema de antenas - Fuente: abe elettronica S.p.A...... 98 Figura 3.41: diagrama vertical del apilamiento e inclinación de dos paneles................................... 99 Figura 3.42: Esquema de cálculo de inclinación eléctrica para un sistema radiante con 2 LB 13/SA. ......................................................................................................................................................... 100 Figura 3.43: Representación del sistema radiante de la estación transmisora de ISDB-T. ........... 101 Figura 3.44: Calculo de la longitud de los latiguillos mediante el Vertical Beam Tilt de abe – fuente: entrada de datos del software Vertical Beam Tilt de abe. .............................................................. 102 Figura 3.44: Distribución de paneles y latiguillos, patrón de radiación del sistema radiante. ........ 103
  • 18. xvii INDICE DE TABLAS Tabla 2.1: Canales de televisión en la ciudad del Cusco. .................................................................. 7 Tabla 2.2: Algunos formatos de barrido y relación de aspecto establecidos por el ISDB-T [6]........ 13 Tabla 2.3: Tabla del código de la variable y cuantización inversa. [9].............................................. 16 Tabla. 2.4. Algunos formatos de barrido y relación de aspecto establecidos por el ISDB-T............ 19 Tabla 2.5: Resolución espacial, formatos de barrido, tasa de bit y formatos de muestreo. ............. 20 Tabla 2.6: tabla de coordenadas planas. .......................................................................................... 22 Tabla 2.7: nivel de referencia blanco. ............................................................................................... 22 Tabla 2.8: Características del video. [12].......................................................................................... 22 Tabla 2.9: Parámetros de los segmentos OFDM. [8]........................................................................ 32 Tabla 2.10: Valores de compensación de retardo requeridos como resultado del entrelazamiento de un byte. [8]......................................................................................................................................... 33 Tabla 2.11: tasa de codificación y secuencias de señal de transmisión. [8] .................................... 35 Tabla 2.12: Valores de ajuste de retraso requerido como resultado del entrelazamiento bit a bit [8]. ........................................................................................................................................................... 36 Tabla 2.13: Niveles de normalización para los esquemas de modulación [8]. ................................. 40 Tabla 2.14: Longitudes del tiempo de entrelazado y valores de ajuste de retrasos. [8]................... 43 Tabla 2.15: tasa de transferencia del SDI [3].................................................................................... 48 Tabla 3.1: Distritos de La provincia de Cusco................................................................................... 52 Tabla 3.2: Canales de televisión en la ciudad del Cusco. ................................................................ 53 Tabla 3.3: Características Técnicas para un canal de gestión exclusiva para la transmisión analógico digital simultanea en la localidad de Cusco...................................................................... 55 Tabla 3.5: Características del modulador. ........................................................................................ 63 Tabla 3.6: relación de quipos para generación de la señal TX......................................................... 66 Tabla 3.7: Aspectos técnicos para el radioenlace............................................................................. 66 Tabla 3.9: Esquemas de modulación y servicios brindados por la Estación Transmisora............... 75 Tabla 3.10: Resultados de la simulación de los receptores ISDB-T................................................. 80 Tabla 3.11 a : Niveles de recepción de acuerdo a los servicios ofrecidos por la red ISDB-T. ......... 81
  • 19. xviii Tabla 3.11 b : Márgenes de recepción de acuerdo a los servicios ofrecidos por la red ISDB-T...... 82 Tabla 3.12: Características de la estación transmisora. ................................................................... 83 Tabla 3.13: Intensidades de campo eléctrico.................................................................................... 83 Tabla 3.14: Niveles de recepción en los lugares con mayor densidad poblacional de los 6 distritos con mayor número de habitantes de la localidad Cusco. ................................................................. 91 Tabla 3.15: Margen de recepción en dB, de los 6 distritos con mayor número de habitantes de la localidad Cusco. ................................................................................................................................ 91 Tabla 3.16: longitud de los latiguillos del sistema radiante............................................................. 102 Tabla 3.17: Costos estimados de la Estación Transmisora............................................................ 104
  • 20. 1 I INTRODUCCION En el Perú recientemente entro en vigencia el Plan Maestro para la implementación de la TDT en el Perú y la modificación del Reglamento de la Ley de Radio y Televisión, con lo cual los titulares de autorizaciones vigentes (operadores de televisión) se verán obligados al cumplimiento de la misma, ello implica que en un plazo determinado deberán transmitir sus señales digitalmente, y serán obligados al cese definitivo de su señal analógica en algunos casos, por consiguiente tendrán que cumplir un plan estratégico de renovación de su sistema televisivo. La implementación de la TDT en el Perú se realizará de manera progresiva en cuatro territorios: territorio 1 (Lima y Callao), territorio 2 (Arequipa, Cusco, Trujillo, Chiclayo, Piura y Huancayo), territorio 3 (Ayacucho, Chimbote, Ica, Iquitos, Juliaca, Pucallpa, Puno y Tacna) y finalmente un territorio 4 el mismo que comprende a las demás localidades del territorio nacional; en tal sentido la transición analógico-digital implica un cambio en la prestación del servicio de radiodifusión por televisión, por ello las empresas televisivas deberán sustituir o adaptar los equipos transmisores y de producción audiovisual a formatos digitales; del mismo modo los televisores en los domicilios a nivel nacional se deberán adaptar y/o sustituir. [10] El 30 de marzo del presente año en la ciudad de Lima, Televisión Nacional del Perú dio inicio a la primera transmisión con tecnología ISDB-T, en la banda de operación UHF canal 16 (482-488 MHz), acorde al plan maestro de la implementación de la TDT en el Perú; con el objeto de establecer las medidas y acciones necesarias para la transición de servicios de radiodifusión de televisión analógica a digital, asegurar la mayor disponibilidad de frecuencias así como el uso más eficiente del espectro radioeléctrico, y dar a conocer los plazos de implementación de las televisoras en este nuevo estándar por zonas; además de procurar a los televidentes el acceso a una mayor variedad y calidad de contenidos en los campos de la información, el conocimiento, la cultura, la educación y el entretenimiento; buscando elevar así la calidad de vida de la población. [12] Actualmente se viene realizando el plan de canalización y asignación de frecuencias, cuyo plazo máximo de aprobación es el segundo trimestre del 2010, esto para el territorio 1 (Lima y Callao); mientras tanto para la ciudad del Cusco, donde operan hasta 21 canales de televisión, entre estos 14 tienen transmisión local y los otros 7 corresponden a cadenas televisivas nacionales, el plazo se extiende hasta el primer trimestre del 2011, esto sumado al pago de un canon anual que deberán realizar los titulares de autorizaciones vigentes, por concepto de Simulcast (Simultaneous Broadcast), es decir la realización de transmisiones simultáneas en señal digital y analógica, con
  • 21. 2 el mismo equipo) deberán realizar el pago por su transmisión analógica; o los que opten por transición digital directa (es decir que compren nuevos equipos para realizar transmisiones digitales), abonaran el canon por la transmisión de su señal aun con tecnología analógica hasta su cese definitivo, ello evidentemente ya constituye un problema para los operadores y además si consideramos el factor económico que acarrea su implementación dados los altos costos, entonces surge la necesidad de contar con un plan estratégico. [13] En tal sentido nuestro trabajo tiene por finalidad orientar en el diseño de una Estación Transmisora de ISDB-T a un canal local de la ciudad del Cusco, mediante la descripción de las características técnicas del estándar ISDB-T, así como su respectivo enlace microondas con el estudio de televisión y proveer una estimación de costos de los equipos del sistema de televisión. 1.1 OBJETIVOS DEL TRABAJO DE SUFICIENCIA PROFESIONAL 1.1.1 OBJETIVO GENERAL Proponer el diseño de una Estación Transmisora para un canal de TV local con estándar ISDB-T en la ciudad del Cusco. 1.1.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS  Describir el estándar ISDB-T en sus aspectos técnicos.  Describir la realidad del mercado local de televisión en la ciudad del Cusco y sus posibilidades de migración hacia TV digital.  Diseñar el Enlace estudios-planta para un canal de televisión en la ciudad del Cusco en estándar ISDB-T.  Diseñar una Estación Transmisora para un canal de televisión local en la ciudad del Cusco en estándar ISDB-T.  Estimar los costos de los equipos de la Estación Transmisora y el enlace microondas para un canal de televisión local en la ciudad del Cusco en estándar ISDB-T.
  • 22. 3 II. FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA 2.1 INTRODUCCIÓN 2.1.1 PERSPECTIVAS DE LA TDT La Televisión Digital Terrestre (TDT) es la aplicación de la tecnología digital a la transmisión de contenidos de audio y video, con este medio de transmisión se consiguen mayores beneficios, como: proveer mayor número de canales, mejor calidad de imagen en alta definición y mejor calidad de sonido. Los diversos servicios y bondades de la TDT hacen que los ciudadanos de diversos países muestren su interés por la adopción de diferentes estándares de televisión digital. A nivel mundial son cinco los estándares de televisión digital que predominan, así pues algunos países que ya optaron por un estándar serian los siguientes: [10]  ATSC: Estados Unidos, Canadá, México, Honduras, Guatemala y Corea del Sur.  DVB-T: Todos los países de Europa, Australia (en banda de 7 MHz) y últimamente Uruguay en América Latina.  ISDB-T: Japón y la mayoría de los países sudamericanos (Perú, Brasil Argentina, Chile, Venezuela y Ecuador).  DTMB: en la República Popular China, Hong Kong y Macau. La TDT permite una mejora en la calidad de la recepción y amplía la oferta disponible tanto en número de canales como en versatilidad del sistema: emisión con sonido multicanal, múltiples señales de audio, teletexto, EPG (guía electrónica de programas), canales de radio, servicios interactivos, imagen panorámica, etc. A mediano plazo el sistema de televisión analógico desaparecerá completamente liberando frecuencias que permitirán aumentar la oferta de canales, su calidad y otros servicios en TDT. [7] 2.1.2 CARACTERÍSTICAS DE LA TDT La nueva tecnología permite transmitir hasta 4 programas de televisión convencional en simultáneo, utilizando las bandas de 6MHz asignadas para la transmisión analógica de un único programa. Asimismo mediante las técnicas de codificación de canal, es posible proteger las señales digitales frente a la interferencia o ruido que puede introducir el medio de transmisión. Esto hace posible que la información digital correspondiente a las imágenes y al audio que llega al receptor, pueda ser corregida o regenerada satisfactoriamente. [6]
  • 23. 4 La capacidad de corrección de errores en las transmisiones digitales, implica también en un ahorro de la potencia de transmisión, haciendo que los transmisores digitales emitan señales de menor potencia que sus pares analógicos; sin que la calidad del servicio se vea seriamente afectada. Por otro lado la convergencia de servicios de telecomunicaciones para el usuario a través de la televisión digital, constituye uno de los aportes más importantes de esta nueva tecnología. [6] En resumen, las principales ventajas que traería consigo esta nueva tecnología serían las siguientes: un mejor aprovechamiento del espectro radioeléctrico, una mejor calidad de audio y sonido, reducción de costos de distribución e interactividad de servicios. En función de la calidad de imagen y sonido que lleva consigo la TDT existen 3 tipos de TV digital. 2.1.3 TIPOS DE TELEVISIÓN DIGITAL 2.1.3.1 HDTV (High Definition Telvision) Televisión de Alta Definición: Bajo este formato son transmitidas imágenes con una resolución horizontal que es hasta 6 veces mayor que la que presenta la TV analógica convencional. La resolución vertical, definida por el número de líneas de barrido, duplica la cantidad líneas presentada por su par analógico. Por otro lado, el audio transmitido es multicanal con sonido envolvente para dar mayor naturalidad a los sonidos que acompañan a las imágenes de alta definición. [6] 2.1.3.2 SDTV (Standard Definition Television) Televisión Digital Convencional: Bajo este formato, las imágenes y el sonido son transmitidos con la misma definición que presenta la televisión analógica convencional. Sin embargo la transmisión es realizada en formato digital. [6] 2.1.3.3 EDTV (Enhanced Definition Television) Televisión Digital Mejorada: Bajo este esquema, las imágenes y el sonido presentan un nivel de calidad intermedio entre HDTV y SDTV. Para la transmisión de estos formatos en canales convencionales de 6MHZ, se han establecido diferentes formas de distribución, siendo que como referencia un único programa de HDTV con resolución máxima (19Mbit/seg), ocupa todo el ancho de banda establecido. Asimismo, en la misma banda pueden ser transmitidos varios programas en SDTV y EDTV. La Figura 2.1 ilustra esta distribución. [6]
  • 24. 5 Figura 2.1: Esquemas de distribución de los formatos de TV digital en la banda de 6MHz. [6] 2.1.4 MERCADO GLOBAL, SUDAMÉRICA, PERSPECTIVAS, PERÚ Las autoridades del estado Peruano también muestran su interés por la TDT, por lo cual mencionan que la implementación de la TDT en el Perú se realizará de manera progresiva en cuatro territorios: territorio 1 (Lima y Callao), territorio 2 (Arequipa Cusco Trujillo, Chiclayo, Piura y Huancayo), territorio 3 (Ayacucho Chimbote, Ica, Iquitos, Juliaca, Pucallpa, Puno y Tacna), territorio 4 (comprende a las localidades no incluidas anteriormente) este acuerdo se decidió por decreto Supremo N°017-2010 MTC, en tal sentido la transición analógico digital implica un cambio en la prestación del servicio de radiodifusión por televisión analógica ala digital, por ello las empresas televisivas deberán sustituir o adaptar los equipos transmisores y de producción audiovisual; en el artículo 9 del decreto supremo en mención se estipulan dos modalidades de transición, la primera implica una transmisión simultánea de la programación analógica y digital evidentemente haciendo uso de dos canales de radiofrecuencia y la segunda comprende una transición directa a tecnología digital en un solo canal. [10] Para la implementación de la televisión digital terrestre en el Perú, la comisión multisectorial temporal, aprueba el protocolo de pruebas de campo de televisión digital terrestre referidas al servicio de portabilidad, este protocolo selecciona tres ciudades para las respectivas pruebas de la TDT en Lima, Iquitos y Cusco. Las pruebas de campo para cada estándar se efectuaron en
  • 25. 6 condiciones idénticas de transmisión que implica transmitir la señal empleando un único amplificador, sistema irradiante, configurados en el mismo canal y nivel de potencia. [15] Se tomaron muestras en diversas zonas asegurando estadísticamente la variedad de las mismas, a través de un método de selección aleatorio. De esta manera, se asegurará la evaluación de la receptibilidad en zonas tan diversas como por ejemplo zonas residenciales, en zonas de sombras producidas por cerros con respecto al punto de transmisión y en otras que se determinen en el estudio de gabinete mediante el método mencionado. La cantidad de puntos elegidos de manera estratégica fue como mínimo 30, a fin de obtener una muestra estadísticamente representativa para efectuar la evaluación. [15] Las referidas pruebas para la implementación de la TDT en Perú se realizaron con el objetivo de:  Evaluar el desempeño de los estándares de televisión digital terrestre, a través de la evaluación cualitativa de la perceptibilidad en terminales portátiles, que nos permita llegar a una conclusión referida al desempeño de cada estándar en condiciones de portabilidad para que sea considerado en la recomendación que es motivo del encargo de la Comisión.  Se entiende por receptibilidad el proceso por el que se determinan las condiciones en las cuales las señales de televisión digital pueden ser recibidas y decodificadas en situaciones operacionales reales (audio y video).  Con el fin de contar con mejores elementos de juicio y evaluar las ventajas y desventajas de cada estándar, se podrá transmitir en modo jerárquico y no jerárquico. Ello permitirá a su vez evaluar posibles escenarios potenciales en los que se desenvolverán lo servicios de recepción de televisión en terminales portátiles. Este proyecto está destinado para el beneficio de la población del Cusco, por lo cual todas las empresas televisivas que operan en dicha ciudad por mandato gubernamental tendrán que migrar hacia la TDT, las empresas televisivas que actualmente operan en la ciudad del Cusco entre canales locales y nacionales son un total de 21, de los cuales 7 son canales nacionales y 14 son canales locales:
  • 26. 7 Tabla 2.1: Canales de televisión en la ciudad del Cusco. 2.1.5 DESCRIPCIÓN GENERAL DEL ESTANDAR ISDB-T El ISDB (Integrated Services Digital Broadcasting) es un formato de radio y televisión que permite la transmisión e integración de señales de radiodifusión en formato totalmente digital. Fue propuesto como estándar de televisión digital por el ARIB del Japón (Association of Radio Industries and Businesses). Esta organización fue establecida el 15 de Mayo de 1995 como una corporación de servicio público por parte el Ministerio de las Telecomunicaciones del Japón. [9] La misión principal del ARIB es la conducción de investigación, desarrollo y consultoría en lo referente a la utilización de ondas de radio, apuntando al desarrollo de nuevas industrias de telecomunicaciones. Asimismo tiene la misión de promover la realización y popularización de nuevos sistemas de comunicaciones en el campo de la radiodifusión. Actualmente el ARIB está compuesto por 15 compañías de telecomunicaciones, 23 compañías y organizaciones de radiodifusión, 180 compañías de investigación, desarrollo y fabricación de equipos de comunicaciones, 56 compañías y corporaciones en los rubros de electricidad, gas, negocios, finanzas y servicios, y 3 compañías de soporte. El ISDB-T propuesto por el ARIB es especificado a través de los siguientes estándares y formatos. [9]  ISDB-T: especificado para televisión digital terrestre.  ISDB-Tsb: especificado para transmisión terrestre de sonido digital.  ISDB-C: especificado para televisión digital por cable.  ISDB-S: especificado para televisión digital satelital  One seg: formato que especifica la transmisión de audio y vídeo digital para equipos móviles y portátiles. Es parte del ISDB-T.
  • 27. 8 Asimismo especifica un estándar para la transmisión móvil de audio y vídeo digital en la banda de 2.6GHz. Hay que destacar que el ISDB-T nace con el propósito de hacer llegar televisión digital a equipos móviles y portátiles, por lo que los formatos de codificación y modulación utilizados en este sistema, apuntan a priorizar esta aplicación. El sistema es propuesto puede operar en bandas de 6, 7 y 8 MHz para transmisión de televisión digital terrestre. 2.1.6 VENTAJAS DEL ESTANDAR ISDB-T  Mejor imagen y sonido.  Mayor oferta de programas, pues cada canal podrá transmitir hasta ocho canales digitales de televisión.  Nuevos servicios interactivos y multimedia, como correo electrónico, información de cotizaciones de bolsa, guías electrónicas de programas, vídeo pagado, etc.  Recepción de televisión en dispositivos móviles como teléfonos celulares y receptores en vehículos en movimiento, en un solo canal.  Oferta de múltiples contenidos de programación y servicios multimedia añadidos.  Transmisión con menores potencias que las actuales.  Uso de canales adyacentes por óptimo manejo del espectro radioeléctrico.  Oportunidad productiva y comercial para la industria por demanda de decodificadores y receptores por mejora y renovación del parque televisivo.  Desarrollo de nuevas capacidades en nuevas tecnologías de producción, registro de programas regulares e interactivos, edición, post producción, transmisión y recepción de la televisión digital.  Promoción de nuevos negocios para la producción de contenidos de entretenimiento, servicios informativos y de publicidad.  Fomento de la Sociedad de la Información, lo que implica mayor inclusión económica y social, reducción de la brecha digital e integración nacional.  Promoción de la universalidad del acceso al conocimiento (Educación, ciencia y cultura). 2.1.7 SISTEMA PROPUESTO POR EL ISDB-T Al igual que en el ATSC y en el DVB-T, se identifican 5 sub-sistemas en el estándar ISDB-T: sub- sistema de vídeo, sub-sistema de audio, sub-sistema de transporte y multiplexaje, sub-sistema de transmisión y sub-sistema de recepción. Cabe resaltar sin embargo que algunas partes del ISDB-T tienen bastante semejanza con el DVB-T, principalmente en las etapas de codificación de canal y modulación. La norma ISDB-T especifica las propiedades de la capa física para la transmisión
  • 28. 9 terrestre de video y audio digital, y está descrita en el documento. ISDB-T es muy similar a DVB-T en términos de señales y modulación, y ambos estándares coinciden en los siguientes aspectos:  Ambas normas están basadas en codificación MPEG-2 de audio y video.  Ambas normas soportan transmisión de otros formatos de datos (MPEG-4 u otros).  Ambas normas utilizan códigos de canal Reed-Solomon y Convolucionales idénticos, así como el mismo aleatorizador.  Ambas normas utilizan modulación OFDM con modos 2k, 4k y 8k, y modulación QAM de las sub-portadoras [6]. 2.1.8 SUB SISTEMAS DEL ISDB-T El ISDB-T está conformado por cinco sub sistemas que cada una de ellas describen una función específica, es decir dichos sub sistemas están perfectamente sincronizados para que las señales de video digital sean procesados en su integridad y de este modo no haya en lo posterior pérdidas ni atenuaciones. Estos cinco subsistemas son: [8]  Subsistema de audio.  Subsistema de video.  Subsistema de transporte y multiplexación.  Subsistema de transporte.  Subsistema de recepción. El estándar ISDB-T como se menciono anteriormente trabaja con formatos digitales, por lo tanto se deben mencionar algunos conceptos básicos de la imagen digital [8]. 2.2 SUBSISTEMA DE AUDIO Según el ARIB en su estándar STD-B32, da las especificaciones técnicas concernientes al tratamiento de la señal de audio, estas pueden ser codificadas por una combinación, de transformada en tiempo y frecuencia, en donde la señal de entrada es transformada en componentes de frecuencia mediante la DCT transformada del coseno, esto se hace para reducir la cantidad de información redundante. Por el decremento de la desviación de energía de las componentes de frecuencia. El proceso de tratamiento de las señales de audio en ISDB-T es como sigue. [9]
  • 29. 10 2.2.1 PROCEDIMIENTO DE COMPRESIÓN Y TRANSMISIÓN DE AUDIO El procedimiento de compresión y transmisión de audio se muestra en la siguiente figura, se puede apreciar los diferentes bloques en donde la señal digital de audio es modificado de acuerdo a las características o propiedades de cada bloque o proceso [9]. Figura 2.2: diagrama de bloques de compresión y transmisión de audio [9]. 2.2.1.1 BANCO DE FILTROS El banco de filtros convierte la señal digital de audio del dominio del tiempo al dominio de la frecuencia. En este punto se seleccionan las entradas por bloques para las características psicoacústicas de entrada. 2.2.1.2 BIT PSICOACÚSTICO ASIGNADO En este bloque que es el bit psicoacústico asignado se calcula la cantidad de empaquetamiento y tipo de bloque para el banco de entrada. 2.2.1.3 CUANTIZACIÓN DE CÓDIGO En este bloque se cuantifican y codifican las muestras de la salida del banco de filtros basándose en la cantidad de paquetes del bit psicoacústico asignado, por lo que el número total de bits que puede ser usado no pude ser excedido por cada bloque.
  • 30. 11 2.2.1.4 FORMATO DEL BITSTREAM El máximo número de modos de canales para el código bitstream deben ser cinco canales, mas el canal usado para mejorar las frecuencias bajas. La configuración del bitstream se muestra en la figura 2.4. Figura 2.3: Esquema general del formato bitstream [6]. El codificador de audio adoptado por el ISDB-T es el MPEG-2 Audio (AAC, Advanced Audio Coding), llamado también como codificador MPEG-2 NBC (Non Backward Compatible o no compatible hacia atrás) y está especificado en la norma ISO/IEC 13818-7 – Audio, el que lo hace más eficiente al no recurrir a técnicas obsoletas que le disminuyen eficiencia a fin de compatibilizar con versiones anteriores. 2.2.1.5 MODELO PSICOACÚSTICO El modelo Psicoacústico permite eliminar las señales de subbanda inferiores al umbral del modelo psicoacústico (no percibidos por el oyente) y define la precisión de cuantificación necesaria para cada una de las subbandas, de forma que el ruido de cuantificación permanece inferior al umbral de audición en esta subbanda. De esta forma, las zonas donde el oído es más sensible pueden ser cuantificadas con mayor precisión que las otras, un esquema general del codificador de audio para MPEG se muestra a continuación. [6]
  • 31. 12 Figura 2.4: Esquema teórico del codificador MPEG de audio [9]. 2.2.2 CODIFICADOR MPEG-2 Para efectos de codificar una imagen para compresión, los pixeles son agrupados inicialmente en sectores denominados macrobloques y bloques. Esto es realizado con el fin de explotar satisfactoriamente los diversos tipos de redundancia que posee la imagen y de dar una mayor eficiencia computacional al sistema de compresión. [6] Cada macrobloque es dividido en bloques. Las dimensiones en número de muestras de cada uno dependen del formato de muestreo al cual fue sometida la imagen. En todos los casos el número de pixeles con que cuenta cada bloque o macrobloque es dado por el número de muestras de luminancia, ya que la comandancia es sometida a procesos de submuestreo.  Para el formato 4:2:2, se tiene Macrobloque 8x16: 2 bloques (8x8) de Luminancia (Y), 1 bloque (8x8) de C1 y 1 bloque (8x8) de C2.  Para el formato 4:2:0, se tiene Macrobloque 16x16: 4 bloques (8x8) de Luminancia (Y), 1 bloque (8x8) C1 y 1 bloque (8x8) de C2 [6]. La tabla 2.2 muestra los principales formatos de resolución espacial con los que opera el ISDB-T, tanto para HDTV (750 y 1125 líneas de barrido) como para SDTV (525 líneas de barrido), esta tabla sirve para identificar los diferentes parámetros de codificación del audio y video.
  • 32. 13 Tabla 2.2: Algunos formatos de barrido y relación de aspecto establecidos por el ISDB-T [6]. 2.2.3 CODIFICACIÓN DE AUDIO ADVANCED AUDIO CODING (AAC) El AAC constituye un método eficiente de codificación para canales periféricos, este codificador de audio avanzado permite más opciones y un mayor número de aplicaciones, cuando la señal analógica ingresa al sistema para su debido procesamiento es el banco de filtros que al dejar de ser hibrido y utilizar la transformada directa modificada del coseno MDCT, con ventanas de 2048 muestras supera a los filtros analógicos de difícil y sobretodo de costosa implementación, el TNS (Temporal Noise Shaping) da forma a la distribución del ruido de cuantización en el tiempo, prediciendo el dominio de la frecuencia, y sumado a la técnica de predicción de algunas señales se logra una de las principales innovaciones que se realiza en el estándar ISDB-T, la información a ser transmitida es sometida luego a la codificación de entropía, con el fin de poder reducir al máximo la redundancia estadística, lo que se conoce como formato de bitstream, la optimización de estos métodos de codificación junto con la flexibilidad de la estructura de la tasa de bits proporcionó un mejora en la eficiencia de los códigos lo que hacen que el sistema ISDB-T, presente una gran calidad de sonido [19]. La codificación de Estéreo Mid/Side (M/S) es otro método de compresión basado en la codificación de un par de canales, que en nuestro caso, hace que los elementos pares de canales sean analizados bloque a bloque como señales izquierda/derecha o suma/diferencia. Por otro lado, el proceso de decodificación AAC hace uso también de un conjunto de herramientas necesarias y herramientas opcionales, las mismas que están en función de los bloques que han sido utilizados
  • 33. 14 durante el proceso de codificación. A continuación se presenta un esquema del funcionamiento del subsistema de audio perteneciente al ISDB-T, a manera de referencia [19]. Figura 2.5: Codificador de audio MPEG-2-AAC [6]. El diagrama de bloques general de un codificador de audio basado en la codificación por transformada y/o sub-banda se muestra en la figura 2.6.
  • 34. 15 2.3 SUBSISTEMA DE VIDEO En esta parte del subsistema se procesa la imagen a transmitir por la TV digital, la imagen analógica atraviesa por diferentes etapas de codificación hasta que sea convertida en una imagen digital con una resolución eficaz para el usuario. Aquí el estándar ISDB-T, señala que una señal de video puede ser compuesta por una señal que representan luminancia y otros dos señales que representan el matiz de crominancia de un objeto. A continuación se describe todo el proceso que involucra la digitalización del video. [9] 2.3.1 PROCEDIMIENTO DE COMPRESIÓN Y TRANSMISIÓN DE VIDEO Figura 2.6: Esquema del Procedimiento y compresión de video en ISDB-T. [12] El DCT representa la transformada discreta del coseno en dos dimensiones y en función de dos variables F (u,v) por N*N pixeles f(x,y), son definidos como sigue, cuando las direcciones vertical y horizontal de los cuadros son asumidos para hacer el producto respectivo. [12]
  • 35. 16 La transformada discreta del coseno de Fourier La figura 8 muestra la representación y predicción del código explicando en que compensación del cuadro está basada la información. La bidireccional predice en que está basado el código en figures del pasado o futuro. En la parte del intra de la figura 8 representa en donde se realizó los códigos de entrada y cuál de los cuadros de la información es usado. [9] El código de la variable y cuantización inversa se muestra a la izquierda, el orden de los datos de la variable de salida se muestra en la tabla 2.3. Tabla 2.3: Tabla del código de la variable y cuantización inversa. [9] El movimiento del vector de detección puede conducir cada uno de los macrobloques, el código de dato es generado en conformidad con el video.
  • 36. 17 2.3.2 PROCEDIMIENTO DE LA CONFIGURACION LA SEÑAL DE VIDEO Figura 2.7: proceso de digitalización del video Inicialmente se tiene un grupo o secuencia de imágenes llamados GOPs que están conformados por tres tipos diferentes de cuadros de información, dichos cuadros que contienen la imagen a trasmitir se denominan I, P, B. [9]  Cuadro I (I-frame): la imagen completa o cuadro (el más grande en términos de los datos transmitidos)  Cuadro P (P-frame): las diferencias entre el anterior y el siguiente cuadro I ó P (más pequeño que un Cuadro I)  Cuadro B (B-frame): las diferencias entre el anterior y el siguiente cuadro I ó P (el cuadro más pequeño, pero que no pueden repetirse demasiadas veces). [9]
  • 37. 18 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 un error ocurre, se perpetuaría. Además, un decodificador requiere un cuadro completo (Cuadro I) para empezar la descodificación, así que tiene que esperar por el inicio de un GOP. Una de las estructuras de GOP más usuales y eficaces es de 12 cuadros de largo y se constituye como sigue: IBBPBBPBBPBB. Para la elección del cuadro se toma un cuadro como referencia que es el cuadro I de tal modo que si en un determinado tiempo se repite esta imagen, entonces se toma un solo cuadro y los demás se comprimen o se desechan, por lo general solo se detectan el punto en donde se diferencian en color estas imágenes. En este caso el cuadro B será el elegido. [9] Este segmento horizontal elegido tendrá 10 cuadros con 16 pixeles cada uno, que a su vez estará formado por cuatro cuadros que pasarán a conformar un macrobloque, dichos cuadros estarán conformados por ocho pixeles en cada lado como se puede apreciar en la figura 9. Un macrobloque consiste en una señal de luminancia de 16 x 16 pixeles de diferencia de color espacial correspondiente a 8 x 8 x 8 ó 16 pixeles. Que para un muestreo tipo 4:2:0 será. [9] Figura 2.8 bloques y macrobloques para el formato 4:2:0 [6].
  • 38. 19 El codificador adoptado por el ISDB-T es el MPEG-2, la tabla 4 muestra los principales formatos de resolución espacial con los que opera el ISDB-T, tanto para HDTV (750 y 1125 líneas de barrido) como para SDTV (525 líneas de barrido) Tabla. 2.4. Algunos formatos de barrido y relación de aspecto establecidos por el ISDB-T. La tabla 2.5 presenta las tasas de bit activas y totales (sin compresión ni codificación) para los diferentes formatos del ISDB-T (considerando todas las combinaciones posibles). Son las mismas opciones que presenta el ATSC. [12]
  • 39. 20 Tabla 2.5: Resolución espacial, formatos de barrido, tasa de bit y formatos de muestreo. 2.3.2.1 REDUNDANCIA PSICOVISUAL La iluminación de una región, tal como es percibida por el ojo, depende de otros factores además de la luz reflejada por esta región. Por ejemplo las variaciones de intensidad (bandas de mach) pueden ser percibidas en un área de intensidad constante. Este fenómeno se produce porque el ojo humano no responde con la misma sensibilidad a toda información visual. Cierta información tiene simplemente menor importancia relativa que otra en el proceso visual normal. Se dice que esta información es psicovisualmente redundante, y se puede eliminar sin que se altere significativamente la calidad de la percepción de la imagen. [2] El que exista redundancias psicovisuales no debe de resultar sorprendente, puesto que la percepción humana de la información de una imagen normalmente no consiste en un análisis cuantitativo de cada pixel o de cada valor de la luminancia de la imagen. En general, un observador busca características diferenciadoras, como bordes o regiones de diferentes texturas y luego las combina mentalmente en grupos reconocibles. [2]
  • 40. 21 2.3.3 COMBINACIÓN DE LOS COLORES R.G.B. Las señales de video están compuestos por una señal que representa la luminancia (señal de luminancia) y dos señales que representan los valores de las tonalidades o cromáticos (señales de diferencia de color) Las ecuaciones que rigen la luminancia y las diferencias de color de las señales del video son: Y = INT [219 DE'Y 16D + 0,5 +] CR = INT [224 DE'CR 128D + 0,5 +] CB = INT [224 DE'CB 128D + 0,5 +] (decimal) Donde:  INT [A] representa la parte entera del número real A  Y = representa la señal de luminancia, mientras que CR y CB representa las señales de diferencia de color.  D = tomar el valor de 1 y 4, cuando la señal se cuantifica con 8 bits y 10 bits respectivamente.  Los valores de E’Y, E’CR y E’CB será el siguiente: E’Y = 0.2126 * E’Y * E’R + 0.7152 + 0.0722 E’G * E’B E'CR = (E'R - E'Y) / 1,5748 E'CB = (E'B - E'Y) / 1,8556 Se debe tener en cuenta que E’R, E’G y E’B representa los niveles de tensión (los niveles de tensión se normalizan tomando como referencia el nivel blanco) resultando una gama de pre- correcciones (para proporcionar en el receptor niveles de tensiones de la señal ER, EG y EB características opuestas a las de la CRT de tal manera que la luminancia de rojo, verde y azul de la CRT está bien reproducida) del rojo, verde y azul. Los niveles de tensión de la señal se desarrolló cuando se escanea un pixel. El E’R, E’G y E’B se aplicará en la pantalla del sistema CIE esto hace referencia al sistema de visualización cuantitativa de colores por medio de coordenadas planas establecidas por la comisión internacional de eclairage o iluminación (CIE).
  • 41. 22 Tabla 2.6: tabla de coordenadas planas. La gama de pre-correcciones se realizará con el arreglo de las siguientes características: V = 1,099 L 0,45 - 0.099 si (1,00 ≥ L ≥ 0,018) V = 4,500 L si (0,018> L ≥ 0) Se debe tener en cuenta que V y L son las señales de video de la cámara y entradas de luz a la cámara respectivamente, cada uno de estos son normalizados tomando el nivel blanco como referencia. El nivel de referencia blanco se muestra a continuación, esta señal de referencia de color puede tener el valor 0 cuando la imagen es de color blanco. Tabla 2.7: nivel de referencia blanco. 2.3.4 CARACTERÍSTICAS DEL VIDEO Al igual que en los sistemas ATSC y DVB-T, el sistema ISDB-T soporta diferentes resoluciones de pantalla y tasas de trama. Los formatos se indican en la siguiente tabla, en resolución, forma de barrido (progresivo (P) o entrelazado (I)) y tasa de tramas17 por segundo, y se conforman a la sintaxis del Nivel Principal, definido en la sección de video del estándar MPEG-2: Tabla 2.8: Características del video. [12]
  • 42. 23 2.3.4.1 FORMATOS DE BARRIDO El formato de barrido es utilizado para convertir un arreglo de información bidimensional en unidimensional (cámara) y de unidimensional en bidimensional (receptor de televisión). El término “barrido” se refiere a que el encendido o sensado de las imágenes es hecho por líneas o filas, tomando un único elemento de imagen por vez. [5] Las velocidades de barrido y frecuencia de cuadro son medidas en Hz, y fueron calibradas llevando en cuenta el tiempo de retención de la retina humana. Con ello se obtiene un movimiento continuo de la escena a través de cuadros reproducidos a alta velocidad. Sin embargo en los primeros años de la televisión se verificó un problema de centelleo en las imágenes reproducidas, ocasionadas todavía por la baja frecuencia de cuadro (películas antiguas de Charles Chaplin). La solución inmediata era elevar este valor de frecuencia pero esto implicaba aumentar el ancho de banda de la señal de TV. Para resolver el impase se optó por el barrido entrelazado en lugar del barrido progresivo (reproducción directa cuadro a cuadro). [5] 2.4 EL SISTEMA DE TRANSPORTE Y MULTIPLEXAJE - ISO/IEC 13818-1 MPEG2-SYSTEMS 2.4.1 DESCRIPCIÓN GENERAL Un sistema de transporte y multiplexaje basado en el MPEG-2 Systems, se encarga de codificar los datos provenientes del audio y video para su respectivo empaquetamiento, así como del proceso de multiplexaje de paquetes para la conformación de los programas de televisión o de la secuencia de programas de televisión, el proceso de cómo es que este sistema empaqueta la información proveniente de los codificadores de audio y vídeo, ósea los elementary bit streams, en los llamados paquetes PES (packetized elementary bit streams), se da con el fin de brindar más funcionalidad al sistema en la sincronización e identificación de cada aplicación, mediante la inserción de las cabeceras de señalización, sincronización, identificación y de control de error para realizar las funciones respectivas, para finalmente conformar los paquetes de transporte; un esquema general del sistema MPEG-2 Systems es el que se muestra [13].
  • 43. 24 Figura 2.9: Conformación de un Programa de Televisión [13]. 2.4.2 PAQUETES PES - PACKETIZED ELEMENTARY BIT STREAMS A través del empaquetamiento PES se empaqueta cada aplicación proveniente de los codificadores de la fuente (audio, vídeo, datos). Este tipo de paquetes no presenta tamaño fijo aquí el tamaño del paquete es adaptivo y es indicado en la cabecera del mismo. Para el caso de vídeo, cada paquete PES empaqueta un único cuadro codificado [13]. Figura 2.10: Estructura de un Paquete PES.
  • 44. 25 2.4.3 PAQUETES DE TRANSPORTE Los paquetes de transporte se forman con la información de audio y vídeo empaquetada previamente en formato PES o simplemente como elementary bit stream, a diferencia de los PES cada paquete de transporte es de tamaño fijo con una longitud de 188 bytes, la razón por la cual el tamaño de los paquetes de transporte es fijo se debe a que esto facilita el proceso de sincronización, mutiplexaje y control de error de la información a transmitir. Figura 2.11: Estructura general de un paquete de transporte [13]. Como vemos un paquete de transporte se encuentra constituido por un encabezado de 4 bytes con los cuales se dará una mayor funcionalidad al sistema en la sincronización e identificación de cada aplicación, la conformación de la cabecera del paquete de transporte está dada por 8 campos de los cuales solo abarcaremos a los primordiales. El la figura 2.15 se presenta una estructura general de esta cabecera. Figura 2.12: Estructura general de la cabecera de un paquete de transporte [6].
  • 45. 26 En esta estructura el campo adaptation header es opcional y condicionado por el campo adaptation field control, el mapeo de señalización de este campo, indica que 00 es reservado para uso futuro por ISO/IEC, 01 Sin adaptation header y solamente payload, 10 Sin adaptation header y sin payload, finalmente 11 indica Adaptation header seguido por payload. Por ejemplo el campo transport scrambling control (SC) se encarga de condicionar el acceso a la información por parte del usuario, este campo puede permitir el libre acceso a la información cuando sus 2 bits están en “00”, o puede condicionar el acceso por contraseña par si está en “10” o por contraseña impar “11” o puede ser configurado con acceso libre en “01”, pero puede ser usado como indicador por el proveedor del servicio para uso particular. Esta codificación fue originalmente diseñada para evitar la copia o piratería de los CD’s de música. El campo PID de 13 bits es por otro lado el identificador del paquete de transporte, este código es sumamente importante ya que es el encargado de especificar el tipo de información contenida en el paquete ya sea audio, datos o video. 2.4.4 MULTIPLEXAJE La multiplexación de paquetes se da en dos niveles jerárquicos, un multiplexaje de primer nivel en el que se conforman los programas y en el otro nivel un multiplexaje que conforma la secuencia de programas, veamos cómo funcionan estas jerarquías. 2.4.4.1 CONFORMACIÓN DE PROGRAMAS En este primer nivel de multiplexaje para la conformación de programas, se multiplexan los paquetes de audio, vídeo y datos, junto con los PMT (program map table) que son paquetes de transporte que identifican a un determinado programa de TV digital y llevan consigo los PID de los paquetes de audio y vídeo que pertenecen al programa. Cada programa de TV lleva asociado su correspondiente PMT, el siguiente es un esquema que muestra dicho proceso. [13]
  • 46. 27 Figura 2.13: Esquema de Multiplexaje para la conformación de Programas. 2.4.4.2 CONFORMACIÓN DE SECUENCIA DE PROGRAMAS En este nivel de multiplexaje se conforma la secuencia de los programas que serán transmitidos junto con estos se transmiten los paquetes de transporte denominados PAT (program association table), estos paquetes llevan sus respectivos identificadores-PIDs, de los PMT asociados a cada programa multiplexado, además llevan el número asignado a cada programa. La figura 15 muestra este nivel de multiplexaje [13]. Figura 2.14: Esquema de Multiplexaje para la conformación de Secuencias de Programas.
  • 47. 28 2.5 EL SISTEMA DE TRANSMISIÓN 2.5.1 CODIFICACIÓN DE CANAL El propósito del codificador de canal es introducir, de manera controlada, algo de redundancia en la secuencia de información que pueda ser usada en el receptor para superar los efectos de ruido e interferencia que introduce el canal, entonces, la redundancia de código sirve para incrementar la confiabilidad de los datos recibidos y mejorar la fidelidad de la señal recibida. Las transmisiones en ISDB-T utilizan codificación concatenada en dos niveles de codificación, códigos internos y códigos externos, los codificadores de canal interno, son los que actúan directamente sobre el modulador o el demodulador del canal y es un código convolucional, mientras que el código externo es un código de bloque; el uso de estos codificadores es mayormente en cascada, ya que de esta forma se obtiene un desempeño superior con un costo computacional bastante reducido, al aprovechar lo mejor de cada uno de ellos [13]. Figura 2.15: Esquema de codificación de canal de un sistema TDT. 2.5.2 ALEATORIZADOR Un aleatorizador o dispersador de energía es normalmente definido por un polinomio generador que especifica la forma como son distribuidas las líneas de retroalimentación del circuito, o es un circuito digital conformado por registros de desplazamiento, sumadores de modulo 2 (OR- Exclusivos) y por compuertas AND (generalmente). Así mismo debe especificarse el estado inicial del registro antes de una aleatorización, e indicar los tramos de la secuencia de entrada que van a ser aleatorizados. Generalmente los datos binarios utilizados para sincronización y corrección de errores no son aleatorizados.
  • 48. 29 Esta etapa de codificación es utilizada con el fin de aleatorizar los datos binarios que van a ser transmitidos, y por consecuencia dispersar o distribuir uniformemente la energía de la señal dentro de la banda de transmisión. Lo ideal es que el espectro en frecuencia de la señal presente un comportamiento aproximadamente blanco. Con ello se obtendrá una señal con mayor robustez frente a la interferencia de canales adyacentes. 2.5.3 ENTRELAZAMIENTO Un entrelazador es un codificador que reordena la información digital a transmitir con el objetivo de mejorar la performance de los codificadores de canal externos e internos que presente el sistema. Esto evita que los errores en ráfagas afecten a un mismo bloque de símbolos codificados, aumentando la probabilidad que el decodificador en el destino pueda detectarlos y corregirlos. Los entrelazadores pueden ser de tipo externo e interno. Esto dependerá si trabajan en conjunto con codificadores de canal externos (Reed-Solomon) o internos (trellis). Figura 2.16: Funcionamiento de un entrelazado [6]. Cada rectángulo pequeño es un símbolo. En este caso un bloque está conformado por 5 símbolos. Al igual que el entrelazador en tiempo existe el entrelazador en frecuencia utilizado por el estándar japonés ISDB-T.
  • 49. 30 2.6 SUBSISTEMA DE TRANSPORTE Y MULTIPLEXAJE Figura 2.17: Configuración Básica para la Codificación de Canal. [6] 2.6.1 SISTEMA DE TRANSMISIÓN PARA ISDB-T ARIB STD-B31 Versión 1.6-E2 La asociación de industrias de radio y negocios ARIB (The Association of Radio Industries and Businesses), estableció los requerimientos técnicos básicos tales como estándares con las especificaciones para el equipamiento de radio, y diversas recomendaciones para la utilización de los sistemas de ondas de radio, en este caso las recomendaciones para el sistema de ISDB-T también fueron dadas con el fin de asegurar transparencia en la implementación del proceso de TDT, el propósito de este estándar es definir el sistema de transmisión para la radiodifusión de la Televisión digital realizado por las diferentes estaciones radiodifusoras, en la figura se muestra una descripción general de dichas recomendaciones desde la etapa de codificación de la fuente, el multiplexado, y el proceso de codificación de canal, hasta la etapa de OFDM para su posterior transmisión. [8]
  • 50. 31 Figura 2.18: Descripción General del ISDB-T. [8] 2.6.2 LA TRANSMISIÓN JERÁRQUÍCA La codificación de canal será realizada en unidades segmentadas de OFDM, (Multiplexación Ortogonal por División de Frecuencia- figura I. de abajo) con la finalidad que las emisoras puedan realizar la emisión de sus transmisiones tanto para recepción fija como recepción móvil. Cada capa jerárquica consistirá en uno o más segmentos OFDM, para que los parámetros como los esquemas de modulación, la tasa de codificación interna, la longitud y los tiempos de entrelazado puedan ser especificados independientemente para cada capa jerárquica, por lo que el numero de segmentos así como el conjunto de parámetros para cada capa jerárquica estarán acordes a cada tipo de información a transmitir. Figura 2.19: Transmisión Jerárquica y Recepción Parcial. [8]
  • 51. 32 Tabla 2.9: Parámetros de los segmentos OFDM. [8] 2.6.3 DISPERSADOR DE ENERGÍA La dispersión de energía es realizada en cada capa jerárquica mediante un aleatorizador PRBS (Pseudo Random Bit Sequence), cuyo circuito correspondiente es el que se muestra en la figura 23 , el polinomio generador especificado es g(x)=x^15+x^14+1 el cual es de orden 15, los registros de este deberán ser inicializados en una forma ascendente es decir de de izquierda a derecha, y este valor debe ser inicializado en cada frame OFDM, luego el inicio de un frame OFDM debe ser el byte más significativo MSB del siguiente byte de transmisión de sincronización del TSP (Transport Stream Packet) [8].
  • 52. 33 Figura 2.20: Diagrama del circuito PRBS. 2.6.4 COMPENSADOR DE RETARDO El compensador de retardo intenta proveer tiempos de transmisión y de recepción idénticos para todas las capas jerárquicas, este proceso es llevado a cabo en la etapa de transmisión, el valor de compensación debe ser seleccionado y especificado para cada capa jerárquica (layer A – Audio, Layer B – Datos y Layer C – Video), según el numero de Transmission TSP’s (Paquete de 204 bytes formado por la adición de 16 bytes de paridad en el paquete MPEG-2 TSP DE 188Bytes). Como todas las compensaciones incluyen la compensación de transmisión y de retardo causada por el byte de entrelazado (11 transmission TSP’s), estas tienen un byte de longitud [8]. Tabla 2.10: Valores de compensación de retardo requeridos como resultado del entrelazamiento de un byte. [8] Cuando se emplea transmisión jerárquica, es posible especificar diferentes parámetros de transmisión como el número de segmentos, la tasa de codificación interna, y el esquema de
  • 53. 34 modulación para las capas jerárquicas, en este caso la tasa de bit’s entre una capa y otra trae como resultado distintas capacidades de transmisión, calculadas como periodos de tiempo de un codificador interno en la etapa de transmisión y en periodos distintos de decodificación en el receptor. 2.6.5 ENTRELAZADOR EXTERNO El proceso de entrelazado debe ser con una profundidad de 12 bytes, es decir que el entrelazador deberá estar formado por un conmutador de 12 posiciones que alimentara a un registro de desplazamiento FIFO, en donde la primera trayectoria no deberá introducir retraso alguno esto con la finalidad que el primer byte pase directamente al primer byte del paquete de trasporte, al este el byte de sincronización, el resto de los 11 trayectos o ramales presentara un retraso, así el segundo trayecto introducirá un retraso de 17 bytes, el tercero 34 bytes y así sucesivamente, la entrada y salida deberá ser conmutada por los diferentes trayectos de manera cíclica y secuencial en orden ascendente al número de trayectoria, en todo caso el retardo total será de 17bytes x (11+10+9+8+7+6+5+4+3+2) x 2 bytes, lo que equivale a 11 paquetes de transporte (2210 bytes). [8] Figura 2.21: Esquema de entrelazado para el ISDB-T. [8] 2.6.6 CODIFICADOR INTERNO El ISDB-T especifica el uso de un codificador trellis interno para el sub-sistema de transmisión, es decir un codificador madre de tasa ½ de 64 estados con posibilidad de punición de bits de acuerdo a los patrones especificados en la tasa de codificación y punición interna; la punición permite acogerse a diferentes tasas de codificación interna a partir del codificador madre. [8]
  • 54. 35 Tabla 2.11: tasa de codificación y secuencias de señal de transmisión. [8] Los codificadores internos de cada layer pueden ser ajustados con diferentes tasas de codificación según el nivel de jerarquía de cada flujo de datos. Sin embargo estos cambios de tasas pueden causar desincronización entre los layers. Para poder controlar esto se generan diferentes frecuencias de reloj para el flujo de paquetes de transporte (un ciclo de reloj por byte) obtenidas a partir del reloj de referencia que genera la frecuencia de muestreo IFFT (modulación OFDM) [8]. Figura 2.22: Circuito de codificación de un código convolucional con una restricción de longitud de 7 y una tasa de codificación de ½. [8] 2.6.7 MODULACIÓN DE LA PORTADORA 2.6.7.1 COFIGURACIÓN DEL MODULADOR El proceso de modulación la señal de entrada es entrelazada bit a bit y luego mapeada a través de los esquemas específicos correspondientes a cada capa jerárquica.
  • 55. 36 Figura 2.23: Esquema de configuración para la modulación en ISDB-T. [8] 2.6.7.2 COMPENSACIÓN DE RETRASOS Los retrasos de transmisión y recepción corresponden a 120 símbolos de portadora los que aparecen como resultado del entrelazamiento del modulador, los retardos en el tiempo varían en función de los diferentes esquemas de modulación. Tabla 2.12: Valores de ajuste de retraso requerido como resultado del entrelazamiento bit a bit [8]. 2.6.7.3 ENTRELAZADO DE BIT Y MAPEO El entrelazado de bit y mapeo de modulación se da para este estándar de la siguiente manera: 2.6.7.3.1 DQPSK La señal de entrada debe estar constituida por 2 bit por símbolo, el diagrama del sistema de modulación para este estándar es el mostrado en la figura y presenta un convertidor serie/paralelo de 2 bits y un retardador de 120 bits que genera el entrelazamiento interno (en el ramal secundario) antes de mapear al valor complejo correspondiente [8].
  • 56. 37 Figura 2.24: Diagrama del sistema modulador DQPSK. [8] Su diagrama de constelación así como una tabla de su cálculo de fase son mostrados a continuación. Figura 2.25: Constelación y valores de DQPSK. [5] 2.6.7.3.2 QPSK Aquí el estándar muestra el mapeador de sub-símbolos QPSK utilizado y la constelación correspondiente. Obsérvese que presenta un convertidor serie/paralelo de 2 bits y un retardador de 120 bits que genera el entrelazamiento interno antes de mapear al valor complejo correspondiente. Figura 2.26: Diagrama del sistema de modulación QPSK. [6]
  • 57. 38 Luego su diagrama de constelación es el que se muestra. Figura 2.27: Diagrama de constelación. [8] 2.6.7.3.3 16QAM El convertidor serie/paralelo aquí es de 4 bits y presenta retardados de 40, 80 y 120 bits que generan el entrelazamiento interno, en los trayectos 1, 2 y 3 respectivamente antes de mapear al valor complejo. A continuación un diagrama del sistema modulador y su diagrama de constelación. Figura 2.28: Diagrama del sistema de modulación. [8] Figura 2.29: Diagrama de constelación. [8]
  • 58. 39 2.6.7.3.4 64QAM El ISDB-T, presenta un convertidor serie/paralelo de 6 bits y retardados de 24, 48, 72, 96 y 120 bits que generan el entrelazamiento interno mediante sus trayectos o ramales 1, 2, 3, 4 y 5 respectivamente antes del mapeo del valor complejo correspondiente. Figura 2.30: Diagrama del sistema de Modulación 64QAM. [8] Figura 2.31: Diagrama de constelación 64QAM. [8]
  • 59. 40 2.6.8 NORMALIZACIÓN DE LOS NIVELES DE MODULACIÓN Para normalizar los símbolos de las constelaciones de las diferentes modulaciones existentes en el estándar ISDB-T, estas primero se deben expresar como Z = (I+jQ), después tienen que ser multiplicadas por su correspondiente valor de normalización de acuerdo a la tabla número 10; esto trae como resultado que la potencia media del símbolo OFDM sea independiente del tipo de esquema de modulación empleado. Tabla 2.13: Niveles de normalización para los esquemas de modulación [8]. 2.6.9 CONFIGURACIÓN DE LOS SEGMENTOS DE DATOS El segmento de datos es la parte que contiene los datos en un segmento OFDM, estos segmentos de datos están conformados por 96, 192 o 384 símbolos portadores esto de acuerdo al modo 1, 2 o 3 respectivamente. En la figura 35 el S_ijk representa al segmento del símbolo de la portadora, donde “i” viene a ser la dirección de la portadora en el segmento OFDM, mientras que “j” debe equivaler a la dirección del símbolo en el segmento OFDM [8]. Figura 2.32: Configuración de los segmentos de datos: en el modo 1(izquierda), modo 2 (al centro) y modo 3 (derecha) [8].
  • 60. 41 2.6.10 COMBINACIÓN DE LAS CAPAS JERÁRQUICAS [5]. Las señales de las diferentes capas jerárquicas, que son sometidas a codificación de canal y diferentes esquemas de modulación con parámetros específicos, deben ser combinadas e insertadas dentro de los segmentos de datos OFDM, además de sufrir una conversión de velocidad, Para esto el combinador jerárquico realiza la inserción de las señales de los diferentes layers tomando en consideración el modo, así pues en la figura 36, se puede apreciar que por ejemplo si se transmite en el modo 1, n_c es 96 en cada uno de los 13 segmentos de datos, y que N_s1+N_s2+N_s3=13, los Nsx indica el numero de segmento hasta el cual se insertan los diferentes niveles jerárquicos. Figura 2.33: Esquema de configuración del combinador de capas.
  • 61. 42 2.6.11 ENTRELAZADO EN FRECUENCIA Y TIEMPO 2.6.11.1 ENTRELAZADO EN TIEMPO Una vez que las señales de las diferentes capas jerárquicas son combinadas estas deben ser entrelazadas en el tiempo, en unidades de símbolo de modulación para cada uno de los ejes “I” y ”Q”. [8] Figura 2.34: Configuración de la sección de entrelazado en el tiempo. En la figura 38 se muestra uno de los segmentos de intra-datos de la sección de entrelazado de tiempo presentes en la figura 37 [8]. Figura 2.35: Configuración de segmentos intra-datos de la sección de entrelazado del tiempo. [8] La longitud del entrelazado del tiempo debe ser especificada como I para cada capa jerárquica, independientemente de otros layers. El resultado de la diferencia en el tiempo de demora debe ser corregido en el lado del transmisor mediante el uso de un número de símbolos o tiempo de retraso apropiados para cada capa según la tabla 10, donde el total de los tiempos de demora en la
  • 62. 43 transmisión y recepción es un múltiplo del número de cuadros. Se debe notar que los ajustes en los tiempos de retraso deben ser hechos sobre las señales anteriores al entrelazado en el tiempo. Tabla 2.14: Longitudes del tiempo de entrelazado y valores de ajuste de retrasos. [8] El entrelazado en el tiempo está destinado para asegurar el mejoramiento de la robustez contra el desvanecimiento gracias al aleatorizamiento de los símbolos (de los datos), en términos de tiempo después de la modulación. Según especificación cerca de la longitud del entrelazado para cada capa jerárquica, esta permite que la longitud de entrelazado optima pueda ser especificada para el canal seleccionado si cada capa emplea un canal diferente, esto es un tipo de recepción que difiera de las otras capas [8] Seguidamente se procede al proceso de OFDM, que se estipulo en el capitulo anterior, en todo caso el siguiente diagrama de bloques muestra este proceso. Figura 2.36: Esquema general del Proceso de transporte. [6] Finalmente el espectro segmentado quedara de la siguiente manera: [8]
  • 63. 44 Figura 2.37: Banda de 6 MHz del espectro de transmisión. [8] Figura 2.38: Segmentos en el espectro de transmisión. [8] 2.7 SUBSISTEMA DE RECEPCIÓN 2.7.1 RECEPCIÓN PARCIAL Se trata de un caso especial de la transmisión jerárquica, en que la codificación de canal y entrelazado en frecuencia de una señal es completamente autocontenida dentro del segmento central de la banda de transmisión. Este segmento puede ser recibido y decodificado independientemente de los demás, proporcionando así una solución eficiente para la transmisión a terminales portátiles. El receptor correspondiente es conocido como receptor de un segmento, de costo menor que la versión general del receptor de 13 segmentos. La figura abajo muestra el diagrama de bloques del receptor ISDB-T. Obsérvese que cada etapa del sub-sistema de transmisión tiene su correspondiente etapa inversa. Así mismo en comparación a sus pares DVB-T y ATSC se observa que el receptor ISDB-T es más complejo debido también a la mayor complejidad de las técnicas de transmisión utilizadas. sin embargo esto es justificado desde que la señal es más robusta frente a la transmisión móvil. [7].