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ISDB-T e ISDB-Tb




ISDB-T e
                             1




ISDB-Tb
Integrated Service
Digital Broadcasting
– Terrestrial

Francisco A. Sandoval N.
ISDB-T e ISDB-Tb


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Tabla de contenido
1     Introducción _________________________________________________________ 4
2     El Sistema ISDB-T _____________________________________________________ 7
3     Características de la Fuente _____________________________________________ 9
    3.1       Características del Video __________________________________________________ 9
    3.2       Características del Sistema de Audio ________________________________________ 9
    3.3       Subsistema de Multiplex de Transporte _____________________________________ 10
    3.4       Características del sistema de transmisión __________________________________ 11

4     Características del Sistema de Codificación y Modulación ____________________ 12
    4.1       Codificación del Canal (2) ________________________________________________ 12
      Ajuste de Retardo: __________________________________________________________________ 13

    4.2       Modulación OFDM______________________________________________________ 14
    4.3       Características Espectrales _______________________________________________ 14

5     Red de Frecuencia Única ______________________________________________ 15
6     Países que han adoptado el estándar ISDB-T ______________________________ 16
    6.1       Japón (3)______________________________________________________________ 16
    6.2       Brasil_________________________________________________________________ 16
    6.3       Perú (3)_______________________________________________________________ 17
    6.4       Argentina _____________________________________________________________ 17
    6.5       Chile _________________________________________________________________ 18
    6.6       Venezuela_____________________________________________________________ 18
    6.7       Otros. ________________________________________________________________ 18

7     Televisión digital Móvil Portátil _________________________________________ 19
    7.1       Especificaciones Técnicas: ________________________________________________ 19

8     ISDB-Tb ____________________________________________________________ 21
    8.1       Características de la Fuente: (16), (17), (18), (19) _____________________________ 22
      8.1.1     Codificación de Video _________________________________________________________ 22
      8.1.2     Codificación de Audio _________________________________________________________ 25

    8.2       Características del Sistema de Codificación y Modulación ______________________ 28
      8.2.1     Estructura del Sistema _________________________________________________________ 28
      8.2.2     Codificación de Canal (15) ______________________________________________________ 29
      8.2.3     Modulación (15) _____________________________________________________________ 30
ISDB-T e ISDB-Tb


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      8.2.4     RF _________________________________________________________________________ 32

    8.3       Multiplexación (22), (23), (24), (25), (26), (27) ________________________________ 34
      8.3.1     Funcionamiento Básico de un multiplexor _________________________________________ 34
      8.3.2     Modificaciones e Implementaciones Brasileñas ____________________________________ 36

    8.4       TV Interactiva – Ginga (28), (29), (30), (31), (32), (33) __________________________ 37
      8.4.1     Introducción_________________________________________________________________ 37
      8.4.2     Arquitectura de Referencia _____________________________________________________ 39

9     Trabajos citados _____________________________________________________ 44
ISDB-T e ISDB-Tb


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1 Introducción

El estándar ISDB-T (“IntegratedService Digital Broadcasting – Terrestrial”, Transmisión Digital de
Servicios Integrados – Terrestre) ha sido desarrollado y está operando en Japón. Fue establecido
por la Asociation of Radio Industries and Businesses de Japón (ARIB1) y en la actualidad es
promovido por el Digital broadcastingExpertsGroup (DiBEG 2) de Japón, que es un grupo de
expertos conformado por las principales transmisoras y fabricantes que trabajan en el medio de la
radiodifusión, fundado en septiembre de 1997 para promover el sistema de televisión digital ISDB-
T por todo el mundo, promueve el intercambio de información técnica y cooperación internacional
para facilitar el mutuo entendimiento en el mundo y un fluido intercambio de los programas en la
era digital (1).

Los inicios de la investigación y desarrollo del ISDB se remontan a la década de los ochenta,
posteriormente fue creado el estándar en los años 90. El estándar ISDB comprende varios servicios
entre los que cuentan: la transmisión de video digital por satélite (ISDB-S), por cable (ISDB-C) y
terrestre (ISDB-T, incluye terminales móviles).

ISDB está basado en torno al estándar de codificación de audio y video MPEG-2 (norma ISO/IEC
13812), contiene especificaciones para transmisión de televisión de resolución estándar en modo
multiplexado y de alta definición (HDTV).

El servicio de televisión digital terrestre comenzó en Japón desde Diciembre de 2003 y han
migrado rápidamente al mismo debido a sus ventajas y nuevos servicios, como el de recepción
portátil en el mismo canal de transmisión, “One-Seg”, el cual comenzó en Abril del 2006.

Los documentos del estándar ISDB, especifican aspectos como (2):

    •   Provisión de servicios interactivos sobre diversos canales de retorno (líneastelefónicas
        fijas, teléfonos móviles, redes de área local cableadas e inalámbricas, etc.)
    •   Acceso condicional y protección de copia
    •   Transmisión de señales mediante red de frecuencia única
    •   Distribución de datos genéricos, no restringidos a audio y video, aunqueposibilitando por
        ejemplo flujos de video alternativos como MPEG-4




1
www.arib.or.jp/english
2
www.dibeg.org
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En base al ISDB, surgió el Sistema Brasileño de Televisión Digital (SDBTVD 3), también conocido
como ISDB-Tb. Esta es una norma técnica para la televisión digital de difusión utilizada en Brasil,
Perú, Argentina, Chile y Venezuela, por el momento. Fue puesto en operación comercial el 2 de
diciembre de 2007, en São Paulo, Brasil. Si bien en la actualidad los dos sistemas no son
compatibles se espera que el grupo de trabajo Japón-Brasil en poco tiempo una los dos sistemas
en uno solo para lograr beneficios de la ganancia de escala.

El estándar SBTVD fue desarrollado por un grupo de estudio coordinado por el Ministerio brasileño
de Comunicaciones y fue liderada por la Agencia Brasileña de Telecomunicaciones (ANATEL) Con el
apoyo de la Investigación de las Telecomunicaciones y el Centro de Desarrollo (CPqD). El grupo de
estudio estaba compuesto por miembros de otros diez ministerios brasileños, el Instituto Nacional
de Tecnología de la Información (ITI), varias universidades brasileñas, las organizaciones
profesionales de radiodifusión, radiofisusores y fabricantes de dispositivos de recepción. El
objetivo del grupo era desarrollar y aplicar un estándar de TV Digital en Brasil, abordando las
cuestiones no sólo técnicas y económicas, sino también y sobre todo la "inclusión digital" para los
que viven separados de la sociedad de la informacióny busca hacer un gobierno más cercano a la
población ya que en Brasil más del 94% de las familias tiene al menos un aparato de TV. (3) La
diferencia mayor entre los estándares japonés y brasileño radica en el estándar de compresión de
video, ISDB-T emplea H.262/MPEG-2 y SBTVD utiliza H.264/MPEG-4.

La historia del desarrollo del SBTVD puede presentarse en dos etapas, por una parte los estudios y
ensayos iniciales y luego, la implementación del grupo de trabajo de TV Digital y la definición final
de la norma SBTVD.

Entre 1994 y 1998, en Brasil, se realizan los estudios y análisis sobre las normas existentes de
televisión digital hasta la fecha, es decir: ATSC, DVB-T e ISDB-T. Sobre todo dentro del ámbito
técnico, por parte un grupo compuesto por la Sociedad Brasileña de Ingeniería de Televisión (SET)
y la Asociación Brasileña de Radio y Televisión (ABERT). En 1998, el Ministerio brasileño de
Comunicación ordenó a la Agencia Nacional de Telecomunicaciones llevar a cabo estudios para
seleccionar y poner en práctica la televisión digital en Brasil, así pues de 1998 al 2000, el grupo
mencionado, con el apoyo de la Universidad Presbiteriana Mackenzie desarrolló un estudio muy
completo de cada estándar, presentado como resultado su apoyo a la norma ISDB-T,
considerándola como la de mejor calidad para ser aplicada en Brasil. Sin embargo, la decisión final
sobre el estándar seleccionado no se anunció en ese momento debido a varios puntos, entre ellos:
que otros grupos de la sociedad querían participar más en esa decisión. El Comité ATSC y DVB el
informe de ABERT, SER y Mackenzie y la decisión de ANATEL. Además, los debates políticos traían
nuevas exigencias para la norma que se aplicaría en Brasil, como la inclusión digital y la difusión de
e-gov. (3)

El 26 de noviembre el 2003, comenzó el programa SBTVD por acta Presidencial #4.901,
centrándose en la creación de un modelo de referencia nacional para la televisión digital terrestre


3
    http://www.forumsbtvd.org.br
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en el Brasil. La agencia Nacional de Telecomunicaciones (ANATEL) fue encargada por el Ministerio
Brasileño de Comunicaciones para llevar adelante este trabajo con el apoyo técnico de varios
ministerios brasileños, institutos, organizaciones relacionadas con la materia, empresas y
universidades.

Después de tres años de estudios y desarrollos, el foro SBTVD anunció la selección del estándar
japonés ISDB-T como un sistema de referencia para el sistema SBTVD, considerando algunas
nuevas tecnologías como: MPEG-4, sistema de compresión AVC (H.264) para video, el cual permite
una mayor capacidad de carga de datos en la misma banda, en contraparte del MPEG-2 utilizado
por el estándar japonés. Y Middleware llamada “Ginga” más robusta con módulos declarativos y
procedimentales, para permitir a complejas aplicaciones interactivas. Japón, utiliza el middleware
BML que es sólo declarativa. A raíz de las adaptaciones principales también presenta otras
secundarias, que se analizarán posteriormente.

La decisión final fue anunciada el 29 de junio de 2006 por el Acta Presidencial # 5.820 declarando
oficialmente que Brasil adoptó el ISDB-T sistema de transmisión digital terrestre como base de
referencia para la ISDB-TB (nombre comercial para SBTVD).

El 19 de junio de 2007, Samsung hizo la primera demostración pública de transmisores y
receptores SBTVD. Las emisiones regulares comenzaron el 2 de diciembre de 2007, inicialmente en
São Paulo. El 6 de octubre de 2009, el sistema también se puso en marcha en otras ciudades de
Brasil.

En el 2009, Perú, Argentina, Chile y Venezuela adoptaron el estándar ISDB-TB.
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2 El Sistema ISDB-T

En general un sistema de transmisión digital se compone por tres bloques funcionales (Figura 1.1):

    •   Bloque de código fuente.
    •   Bloque Múltiplex.
    •   Bloque de transmisión de código.

El sistema ISDB-T ha sido diseñado para tener flexibilidad en la prestación de televisión digital,
programación de audio, servicios multimedia, en los cuales se puede integrar gran variedad de
información de tipo digital tales como video, audio, textos y programas computarizados. Además,
el sistema permite la transmisión de información por un canal móvil, haciendo posible la recepción
de la misma mediante receptores móviles ligeros y compactos.




                     Figura 2.1 Estructura del Sistema de transmisión Digital ISDB-T (4)

El estándar ISDB-T es un estándar semejante al DVB-T con ciertas modificaciones, entre las
similitudes se puede enunciar que las dos normas están basadas en codificación MPEG-2 de audio
y video y soportan transmisión de otros formatos de datos. (MPEG-4 u otros). 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 subportadoras.

No obstante, ISDB-T presenta diferencias importantes respecto a DVB-T en cuanto al orden y la
forma en que los datos son codificados y luego localizados en frecuencia en la modulación OFDM.
El sistema usa un método de modulación denominado “Transmisión de Banda Segmentada (BST)
OFDM”, que consiste de un conjunto de bloques de frecuencia comunes básicos, denominados
“Segmentos BST”.
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BST-OFDM provee transmisión jerárquica por medio del uso de diferentes métodos de modulación
de portadoras y tasas de codificación de código interno sobre diferentes segmentos Tb S . Cada
segmento de datos puede tener su propio método de protección contra errores (tasas de código
interno, profundidad del entrelazado de la codificación) y tipo de modulación (QPSK, DQPSK, 16-
QAM ó 64-QAM). Mediante BST-OFDM es posible acomodar hasta 13 segmentos de radiodifusión
terrestre. El ancho de banda útil es de 13 x BW/14 (5,57 MHz para un canal de 6 MHz, 6,50 MHz
para un canal de 7 MHz y 7,43 MHz para un canal de 8 MHz; respectivamente, para el caso de un
canal de radiodifusión de televisión terrestre). (5)
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3 Características de la Fuente


3.1 Características del Video


ISDB-T soporta diferentes resoluciones de pantalla y tasas de trama. Los formatos se indican en la
Tabla 1.1, en resolución, forma de barrido (progresivo (P) o entrelazado (I)) y tasa de tramas por
segundo, y se conforman a la sintaxis del Nivel Principal, definido en la sección de video del
estándar MPEG-2.

                                   Tabla 3.1 Resoluciones de Pantalla

Líneas Verticales       Píxeles por Línea            Razón de Aspecto          Frecuencia de Tramas
         1080              1920, 1440, 1080                16:9, 4:3                    60I
          720                    1280                      16:9, 4:3                    30P
          480                  720, 540                    16:9, 4:3                    30P
          480             720, 544, 540, 480               16:9, 4:3                    60i


                                   Tabla 3.2Video Calidad/Formato (4)




3.2 Características del Sistema de Audio


El sistema de audio de ISDB-T usa el estándar MPEG-2. La especialización, en este caso, está
definida en el estándar ISO/IEC 13818-7 (MPEG-2 – AAC audio), la que permite el transporte de
canales de audio 5.1 con una tasa de bits de hasta 320 kb.

                             Tabla 3.3 Formatos de audio estándar ISDB-T (4)
ISDB-T e ISDB-Tb


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3.3 Subsistema de Multiplex de Transporte


ISDB-T utiliza el sistema MPEG-2 como tecnología múltiplex. En los sistemas MPEG-2, todos los
contenidos transmitidos, video, audio y datos son multiplexados en un paquete llamado Flujo de
transporte (Transportstream TS).


Como se muestra en la Figura1.2, aunque, cualquier tipo de contenido/servicio puede ser
multiplexado. Los contenidos de flujo, tales como video, audio y flujo de datos, son convertidos al
formato PES (PacketElementaryStream) Paquete de Flujo Elemental y finalmente son convertidos
al TS y multiplexados; por otro lado, los contenidos que no son del tipo de flujo de datos, son
convertidos al formato de Sección y finalmente convertidos al formato TS y multiplexados. (4)
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                        Figura3.1 Formato de Multiplexación en el sistema ISDB-T (4)

3.4 Características del sistema de transmisión


Algunas de las características dl sistema de transmisión del estándar ISDB-T son las siguientes:

    •   Tecnología de transmisión OFDM (robustez ante multicamino)
    •   Transmisión OFDM segmentada (servicio portátil en el mismo canal): La transmisión
        segmentada OFDM, es el único sistema de transmisión, que es capaz de transmitir
        diferentes parámetros de señal en el mismo ancho de banda. A este sistema de
        transmisión se le llama “transmisión en modo jerárquico”. En un canal de 6Mhz, las
        portadoras están agrupadas en segmentos, 13 en total, dando lugar al OFDM Segmentado.
        El agrupamiento de los segmentos permite transportar distintos servicios, como HDTV,
        SDTV y LDTV.
    •   Intercalación Temporal (Robustez ante ruido urbano, movilidad y portabilidad)
ISDB-T e ISDB-Tb


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4 Características del Sistema de Codificación y Modulación

4.1 Codificación del Canal(2)


El sistema de codificación de canal para el estándar ISDB-T se muestra en la Figura 1.3.




                   Figura 4.1 Sistema de codificación de canal y jerarquización de ISDB-T (2)

Código Externo (Reed-Solomon (204,188, t-8)): El código se aplica por bloques a grupos de
188 bytes, resultando palabras codificadas de 204 bytes. Este código es capaz de corregir hasta 8
bytes erróneos ocurridos en cada grupo de 204. Se trata exactamentedel mismo código Reed-
Solomon utilizado como código externo en DVB.

Demultiplexador:La codificación RS es realizada en forma tal que cada bloque originalde 188
bytes contiene datos de sólo uno de los tres servicios posibles (una sola fuenteMPEG-2 en
laFigura1.3). Ello permite de-multiplexar los servicios en la salida delcodificador RS tomando
bloques de 204 bytes, y realizar el resto de la codificación porseparado para cada servicio o capa
jerárquica (la transmisión no necesariamente debeconsistir de tres capas, pueden ser dos o una
también).
ISDB-T e ISDB-Tb


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Dispersión de Energía:Aleatoriza los bits que componen un flujo de transporte
mediantemultiplicación por una secuencia binaria seudo aleatoria de orden 15 (PRBS-15). Setrata
exactamente del mismo aleatorizador utilizado en DVB.

Ajuste de Retardo:La desventaja principal de la transmisión jerárquica basada ensegmentos es
que las diferencias entre parámetros de codificación de las tres capasjerárquicas causan
desalineamientos entre los flujos de transporte de las tres capas. Elloobliga a re-sincronizar los
flujos con ligeros ajustes de retardo en cada capa en laentrada del entrelazador externo.

Entrelazador Externo:Se usa un entrelazadorconvolucional de bytes de largo 12, el queentrelaza
internamente cada byte de cada grupo de 204 bytes. Se trata exactamente delmismo entrelazador
externo utilizado en DVB.

Código Interno (Convolucional):El código es convolucional punzado de restricción K= 6y puede
operar a tasas ½, 2/3, ¾, 5/6 y 7/8, otorgando así flexibilidad entre tasa dedatos y el nivel de
protección que se desea. Se trata exactamente del mismo códigoconvolucional usado como código
interno en DVB.

Entrelazador Interno:La secuencia de bits del flujo de transporte de cada capa jerárquicaes
multiplexada en 2, 4 o 6 líneas paralelas según el tamaño de la constelación QAMusada para
modular las sub-portadoras OFDM de aquella capa (4-QAM, 16-QAM o64-QAM). El entrelazado
consiste enretardar cada una de las 2, 4 o 6 líneas en forma individual entre 0 y 120 tiempos debit.
Un ajuste de retardo es además necesario en cada capa según el número M-ario (4,16 o 64) tal
que las salidas de todas las líneas sean alimentadas sincronizadamente almodulador M-QAM que
corresponda.

Modulación M-QAM:Produce símbolos M-QAM que modularán las sub-portadorasOFDM. El
número M-ario (4, 16 o 64) puede ser diferente para cada capa jerárquica. A diferencia de DVB-T,
ISDB-T además permite utilizar modulación QPSK diferencial (4-QAM diferencial), lo que facilita
decodificar la modulación en condiciones de canal muy adversas, como casos de alta movilidad, a
cambio de una pérdida de eficiencia energética (3dB), o bien radio de cobertura (factor 2x).

Asignación a 13 Segmentos:Las tres capas jerárquicas son combinadas en proporción a los
segmentos asignados.

Entrelazado Intra-Segmento:Cada capa es entrelazada internamente sobre el rango de
segmentos asignados a la capa.

Entrelazado Inter-Segmento:Las capas son entrelazadas conjuntamente sobre el rango
completo de frecuencia de la transmisión. En caso que la transmisión utilice Recepción Parcial, el
segmento correspondiente es excluido del entrelazado, y entrelazado individualmente.

En comparación al sistema de codificación de DVB, se aprecia que la transmisión jerárquica con
banda segmentada de ISDB-T (BST-OFDM) requiere de una codificación decanal significativamente
más compleja. De hecho, los bloques que conforman el sistema decodificación de DVB-T
ISDB-T e ISDB-Tb


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constituyen un subconjunto de los bloques necesarios en la codificación ISDB-T. Además, ISDB-T
incurre en complejidad adicional al considerar hasta tres capas jerárquicas, mientras que DVB
limita la complejidad a sólo dos capas. Todos estos factores implican que la fabricación de
componentes para el sistema de codificación de ISDB estará constantemente penalizada con un
mayor costo que sus equivalentes DVB.



4.2 Modulación OFDM


OFDM (OrthogonalFrecuencyDivision Multiplex) es un sistema de transmisión de multi portadoras.
En el sistema de transmisión OFDM, los datos digitales son divididos en multi portadoras y
enviados. Como resultado la longitud del símbolo de transmisión tiene mayor longitud que en un
sistema de transmisión de una sola portadora.

Si el símbolo de transmisión tiene mayor longitud habrá menos degradación por laInterferencia
Inter Símbolo (ICI), causada por la interferencia multi-path (a estainterferencia se le llama
“fantasma”).



4.3 Características Espectrales


En términos estrictos, el ancho de banda de transmisión establecido por la norma ISDB-Tes 5,7
MHz. Este ancho de banda contiene el 99% de la energía radiada. La norma tambiénespecifica una
máscara espectral única requerida para radiaciones fuera de banda, la que adiferencia con la
norma DVB-T no considera la naturaleza de las transmisiones en bandasadyacentes, ya sea fueran
digitales o analógicas. La máscara espectral de ISDB-T es menos restrictiva que la de DVB-T.
ISDB-T e ISDB-Tb


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5 Red de Frecuencia Única

Para la operación de un sistema ISDB-T mediante RFU, se debe tener en cuenta, entre otras cosas:

   •   Los osciladores de portadora de las estaciones de la RFU deben presentar variaciones de 1
       Hz o menos con respecto a la frecuencia central de la banda.
   •   La frecuencia de muestreo de los moduladores OFDM de banda base deben tener una
       precisión de +/- 0,3 partes por millón.
   •   Los flujos de transporte deben ser idénticos.

Cabe dejar claro, que la operación en redes de frecuencia única para la norma ISDB-T, es
prácticamente igual a las del estándar DVB-T.
ISDB-T e ISDB-Tb


                                                                                                         16
6 Países que han adoptado el estándar ISDB-T

El estándar ISDB-T, además de Japón y Brasil que son los países pioneros, cuenta en la actualidad
con una buena acogida en la comunidad Sudamericana en su versión japonés-brasileña, entre los
que cuenta, Perú, Argentina, Chile y Venezuela. A mediados de 2009, Mozamique se convirtió en
el primer país africano en iniciar pruebas experimentales del sistema japonés-brasileño.



6.1 Japón (3)


ISDB-T fue adoptado para las transmisiones comerciales en Japón en diciembre de 2003. Abarca
actualmente un mercado de cerca de 100 millones de televisiones. ISDB-T tenía 10 millones de
suscriptores para el final de abril de 2005.

El 24 de julio de 2011, en Japón dejarán de transmitir televisión de manera analógica entrando de
lleno a la televisión digital. El problema es que los nipones que no tengan un aparato adecuado, se
quedarán sin poder sintonizar la TV, y eso incluye a un millón de hogares que presentan pocos
ingresos y que necesitan de beneficios sociales.

Es por eso que el gobierno japonés distribuirá un millón de sintonizadores digitales de
funcionalidades simplificadas a igual número de hogares y ya han encargado a los fabricantes que
presenten propuestas con un costo de menos de 5.000 yenes (46 dólares), lo cual es un cuarto del
precio que estos dispositivos tienen actualmente en el mercado. Los sintonizadores permiten
recibir la señal digital en televisores análogos y significarán una inversión de más de 46 millones de
dólares.

El servicio de televisión para receptores portátiles o teléfonos celulares llamado One-Segservice”
empezó a comercializarse en Japón a partir de abril de 2006. Desde entonces se ha incrementado
expansivamente el número de los usuarios de One-Seg en la sociedad japonesa hasta llegar a una
cifra de 38 millones. El motor de este inesperado crecimiento consiste principalmente en la
generación joven, para quien es más familiar el uso del celular.

6.2 Brasil
Brasil, como ya se lo mencionó anteriormente, adaptó el sistema japonés ISDB-T a sus
necesidades.

El 29 de junio de 2006, el gobierno de Brasil anunció que adoptaría la modificación de la norma
japonesa, SBTVD (ISDB-Tb) como el estándar elegido para las transmisiones digitales, que se
pondrá en ejecución completamente antes de 2016. Luego de un periodo de pruebas, estuvo en el
aire oficialmente el 2 de diciembre de 2007, en la ciudad de São Paulo. Actualmente ya se
transmite bajo esta norma en varias ciudades y para el 2011 en todo el país.
ISDB-T e ISDB-Tb


                                                                                                          17
6.3 Perú (3)


El 10 de marzo de 2009 la Sociedad Nacional de Radio y Televisión que agrupa a las principales
cadenas peruanas de televisión, emitió un comunicado de prensa en el cual respaldan por
unanimidad la adopción del estándar japonés-brasilero ISDB-Tb para la implementación de la
televisión digital terrestre en este país, luego de analizar las distintas tecnologías existentes. Días
después, la otra agremiación de televisoras peruanas, la Asociación de Radio y Televisión del Perú,
también respaldó al sistema ISDB-T. Mientras tanto, el MTC evaluaba el informe final de la
Comisión Multisectorial que analizó durante 2 años cada estándar para determinar cuál era el más
conveniente para el país.

El 23 de abril de 2009, tras aceptar la recomendación propuesta por la Comisión Multisectorial,21
el Gobierno Peruano hizo pública la decisión de adoptar el estándar ISDB-Tb con las mejoras
tecnológicas que hubiera al momento de su implementación.

El 5 de septiembre el Ministerio de Transportes y Comunicaciones anunció que el "apagón
analógico" en Lima está previsto para el 28 de febrero de 2020 y la realización del Primer Foro de
TDT ISDB-T Internacional auspiciado tanto por el gobierno japonés como por el brasileño, que se
desarrolló en Lima del 21 al 23 de septiembre del 2009, con la asistencia de los ministros de
comunicaciones de Japón, Brasil, Perú, Argentina y Chile en donde se oficializó la creación del
Forum ISDB-T Internacional, se firmaron diversos acuerdos de cooperación tecnológica con Japón
y Brasil y se anunció que durante 2010 se inician formalmente las transmisiones digitales en alta
definición en Lima de las cadenas televisivas TV Perú, América Televisión y ATV. El 13 de febrero
de 2010 LG lanzó a la venta en Lima, los primeros modelos de televisores digitales HD con
sintonizador ISDB-Tb incorporado, teniendo el modelo más económico de 32" un costo de US$
830. Una semana después Movistar puso a la venta los primeros celulares con recepción de
Televisión Digital ISDB-T One-Seg.

6.4 Argentina
Argentina en primera instancia, en el gobierno de Carlos Menem, se había decidido por la norma
ATSC. Luego esa decisión fue derogada y se iniciaron nuevamente estudios respecto a las normas.

El 26 de agosto de 2009 el Ministro de Comunicaciones de Brasil, Hélio Costa, anuncio que el
secretario de Comunicaciones argentino, Lisandro Salas, le confirmó la decisión de Argentina que
adoptó la norma de TDT vigente en Brasil ISDB-Tb. Esto se hizo oficial el viernes 28 de agosto de
2009 en Bariloche en el marco de la Cumbre Unasur cuando la Presidente de Argentina, Cristina
Fernández de Kirchner y el Presidente de Brasil, LuizInacio Lula da Silva anunciaron el acuerdo
entre ambos países.

El 1 de septiembre de 2009 se aprobó mediante Decreto Presidencial la creación del Sistema
Argentino de Televisión Digital Terrestre (SATVD-T) el que será desarrollado en base al estándar
ISDB-T internacional. También se estableció un lapso de 10 años para completar la transición de la
televisión analógica a la digital. (6)
ISDB-T e ISDB-Tb


                                                                                                         18
6.5 Chile


El 14 de septiembre de 2009, el gobierno anuncia que Chile adquirirá esta norma ISDB-T con
MPEG4 (ISDB-Tb), diciendo que es la norma que ha otorgado mejor calidad de recepción, y
fomentando el uso de celulares con dicha norma. El Ministerio de Transportes y
Telecomunicaciones indica que la nueva norma se escogió por mejor calidad de recepción, mayor
cantidad de señales y opción de operar TV por celular.

Mediante un anuncio realizado por la Presidenta de la República, Michelle Bachelet, el Gobierno
ratificó la elección de la norma ISDB-T con MPEG 4 de Televisión Digital, como el estándar que
utilizará Chile para implementar el mayor cambio en la Televisión de libre recepción de los últimos
30 años. (7)

Chile inició sus trasmisiones de prueba de televisión digital bajo el sistema ISDB-T. El 30 de octubre
de 2009, Sony puso a la venta en el país el primer televisor LCD con sintonizador ISDB-Tb
incorporado.

Actualmente están transmitiendo bajo el modo de test sólo en Santiago: TVN en el canal 33, Canal
13 en el canal 24 y Chilevision en la frecuencia 30 y pronto se sumaría Mega por la frecuencia 27.

6.6 Venezuela


El 6 de octubre de 2009 Venezuela adoptó oficialmente ISDB-Tb (8) como su estándar de TDT,
según anunció el Ministro del Poder Popular para la Ciencia, Tecnología e Industrias Intermedias,
Jesse Chacón, quién también declaró que con este sistema, Venezuela entrará plenamente a la era
digital gracias a que el estándar japonés ISDB-T tendrá ciertas mejoras técnicas añadidas por
Brasil, lo que otorga a Venezuela un modelo más avanzado y con mayor capacidad tecnológica.
Además enfatizó que más allá de las ventajas tecnológicas que traerá al país el estándar digital
japonés, el mayor beneficio será «el valor de inclusión social que queremos desarrollar en
Venezuela». (9)

6.7 Otros.


La norma ISDB-T también está siendo evaluada en otros países y tiene buena acogida, entre ellos
se puede mencionar: Ecuador, Paraguay, Bolivia, Costa Rica, Cuba e incluso Uruguay, que si bien ya
decidió su estándar, pero el mismo no está aún en funcionamiento. Por cuanto ha obtenido
propuestas por parte de Brasil de rever su decisión.
ISDB-T e ISDB-Tb


                                                                                                          19
7 Televisión digital Móvil Portátil

La transmisión a terminales portátiles fue considerada desde un comienzo en el estándar ISDB-T a
través del concepto conocido como “one-seg” o recepción parcial de un segmento. El servicio
inicio experimentalmente durante 2005, y comercialmente el 1 de abril de 2006. El servicio one-
seg consiste en transmitir imágenes en movimiento a teléfonos celulares, TV para autos,
computadoras personales, etc. Una terminal de este tipo con un enlace de comunicaciones podrá
también recibir transmisión de datos enlazados con Internet.

Como se ha de recordar, ISDB-T utiliza la modulación BST-OFDM (Band SegmentedTransmission –
Ortogonal FrecuencyDivisionMultiplexing). Debido a esto, la banda de 6 MHz, utilizada para un
canal de televisión, puede ser dividida en diferentes segmentos con modulación de portadora
propia y con capacidad de brindar diferentes servicios. Específicamente, en ISDB-T, se divide el
canal de 6 MHz en 13 segmentos, de los cuales 12 son empleados en la recepción fija, y el
segmento restante es destinado a la recepción en equipos móviles. Por este motivo, es que dicho
concepto es conocido como one-seg. (10)

7.1 Especificaciones Técnicas:


El sistema one-seg utiliza codificación de video H.264, esta permite codificar la señal de video
utilizando hasta 3 veces menos bits que en la codificación MPEG-2 convencional. Para la
codificación de audio se utiliza AAC (Audio AdvancedCoding), el cual utiliza un algoritmo de
compresión con perdida, debido al cual se eliminan algunos datos de audio para poder obtener
mayor grado de compresión. Tanto el video como el audio se encuentran encapsulados en canales
MPEG2. La resolución máxima de video es de 320x240 pixeles, y el máximo de transporte de vídeo
es de 128 kbit/s. El audio conforma un perfil con máximo de transporte de 128 kbit/s. La
transmisión de datos adicionales usando BML 4 (EPG 5, servicios interactivos, etc.) ocupa el resto de
60 kbit/s.

La modulación del segmento es 64-QAM, el código convolucional opera con tasa 1/2 y el intervalo
de guarda para la modulación OFDM es 1/8, los demás parámetros OFDM son impuestos por la
transmisión completa de 13 segmentos.

Entre ISDB-T e ISDB-Tb, existen pequeñas diferencias para one-seg. Las más relevantes enuncian
que en ISDB-T se utiliza H.264 a 15 cuadros por segundo (fps) y para el audio HE-AAC v.1 de baja
complejidad, mientras que para ISDB-Tb se emplea para el video H.264 a 30 fps, y para el audio
HE-ACC v.2 de jaba complejidad. (11)



4
  Broadcast Markup Language, or BML, is an XML-based standard developed by Japanese ARIB association as
a data broadcasting specification for digital television broadcasting.
5
 Electronicprogram guide
ISDB-T e ISDB-Tb


                                                                                                     20
Cabe acotar que one-seg no implementa funciones de acceso condicional ni protección de copia
del contenido.

Una ventaja que presenta el ISDB-T es el uso de time interleaving. Esto permite una mejor
recepción en equipos móviles. El Time interleaving consiste en dispersar los pixeles de una imagen
para la transmisión, luego en la recepción se ordenan evitando que la pérdida de pixeles continuos
degrade la señal. Este concepto permite reducir el ruido impulsivo así como la atenuación o
fading. Esto se evidencia en la Figura 1.3.




                                Figura 7.1 Efecto Time Interleaving(12)
ISDB-T e ISDB-Tb


                                                                                                       21
8 ISDB-Tb

El sistema ISDB-Tb es una mezcla de la tecnología japonesa ISDB y la tecnología brasileña, en Brasil
es conocido como Sistema Brasileño de TV digital terrestre (SBTVDT).

Las características del SBTVD son:

    •   Multiprogramación, donde cada empresa puede utilizar cuatro canales;
    •   Interactividad que puede ser usada en distintos niveles;
    •   Interoperabilidad entre los diferentes patrones de TVD;
    •   Robustez que permite recibir las distintas programaciones en todo el país;
    •   Movilidad, pues pude ser utilizada tanto en casa, como en el cauto, en la calle o en un
        autobús;
    •   Portabilidad, es decir la TV digital está disponible en pantallas pequeñas que pueden ser
        llevadas en el bolsillo;
    •   Accesibilidad, para las personas con necesidades especiales;
    •   Está disponible tanto en alta definición como en el modelo estándar, siendo que este
        último es más sencillo y presenta pocos recursos digitales;
    •   Uso del MPEG 4, que tiene más recursos tecnológicos y permite la utilización de las
        características citadas hasta ahora.

Entre los aportes brasileños está el Ginga, midleware que permite el uso de los tres patrones
(norteamericano, europeo y el híbrido japonés-brasileño), es decir permite la interoperabilidad
entre los sistemas; permite su utilización tanto en el modelo estándar como en alta definición
(HDTV) y permite que sean rodados los aplicativos interactivos de distintos niveles. Además,
permite que los contenidos de TV digital sean exhibidos en diferentes sistemas de recepción,
independiente del fabricante o del tipo de receptor, pues el Ginga acepta TV, celulares,
computadoras de mano (PDAs) o TV paga, como cable y satélite, entre otros. El midllewareGinga
ofrece código abierto y libre, además de interface con internet e interface gráfica. (13)

Las especificaciones del sistema fueron basadas en la premisa de tornar el sistema
económicamente viable y de acuerdo a patrones internacionales existentes. La organización de los
programas y servicios fue establecida buscando flexibilidad para acomodar diferentes
configuraciones y modelos de negocio con posibilidad de expansión para futuros servicios.

El sistema de transmisión brasileño está completamente de acuerdo al patrón japonés ISDB,
permitiendo una transmisión jerárquica en la que hasta 13 segmentos son agrupados en tres
camadas con diferentes parámetros de codificación de canal y modulación y, por lo tanto, con
diferentes niveles de robustez. La reglamentación brasileña incorporó al patrón aspectos de la
canalización nacional, como máscaras de emisión terrestre para permitir la convivencia acorde a
los sistemas analógicos. (14)
ISDB-T e ISDB-Tb


                                                                                                       22
En la codificación de audio y video están algunas de las actualizaciones tecnológicas incorporadas
al patrón. La adopción de la recomendación ITU-T H.264 (MPEG-4 AVC, Advanced Video Coding)
como herramienta de compresión representó un gran salto de calidad en todas las aplicaciones:
desde la alta definición hasta los videos de resolución reducida. El perfil de compresión adoptado
es el High Profile, en el caso de señales SDTV y HDTV, y BaselineProfile, en el caso del contenido
One-Seg. Al contrario del sistema japonés, el nivel de codificación especificado para Brasil permite
la codificación con 30 fps también para los terminales portátiles. En la codificación de audio
también hubo avances. La elección del patrón MPEG-4 AAC une buen desempeño, mucha
flexibilidad y bajo overead de señalización. En la etapa de multiplexaçión de la señal, uno o más
flujos MPEG son remultiplexados para la creación del BTS, o BroadcastTransportStream. La
camada de transporte sigue la estructura de tablas para señalizar las informaciones específicas de
los programas e informaciones de los servicios. La grande innovación del sistema brasileño se
refiere al middleware bautizado de GINGA (JINGLA). El sistema brasileño tiene una
implementación única de middleware compuesta de un núcleo común, una parte explicativa
basada en el lenguaje de presentación NCL, una parte de procedimiento basada en una máquina
de ejecución Java, y un puente entre ellas.



8.1 Características de la Fuente: (16), (17), (18), (19)
8.1.1 Codificación de Video
En su esencia, el estándar H.264 sigue los mismos principios de codificación que son comunes a los
otros formatos desde el antiguo MPEG1: división de imágenes en macrobloques, estimativa de
movimiento usando cuadros anteriores y posteriores, transformada basada en DCT y codificación
de las informaciones por entropía a través de códigos de longitud variable. En realidad esos
fundamentos básicos de codificación de vídeo son explorados por el H.264 con una sofisticación
que lo torna capaz de extraer una eficiencia de codificación hasta entonces no alcanzada por otros
codificadores.

Por otro lado, esa sofisticación acarreó un aumento de complejidad que viene desafiando a los
ingenieros y proyectistas de encoders y decoders. Algunos de los avances del H.264 en relación a
los métodos anteriores son:

8.1.1.1 Compensación de movimiento con bloques de tamaño variable
En estándares anteriores, tenemos la división de los cuadros en macrobloques de tamaño 16x16 y
la posterior estimativa de movimiento para cada uno de esos macrobloques resultando en
vectores de movimiento. En el MPEG2 cada macrobloque se divide en cuatro bloques 8x8 y la
estimativa de movimiento es hecha sobre cada uno de esos bloques. En el H.264, además de la
tradicional 8x8, se han definido diferentes formatos de partición para los macrobloques. Cada
macrobloque 16x16 puede ser tratado como un macrobloque entero 16x16, o ser dividido en 2
bloques de tamaño 16x8 o 8x16, o aun en 4 bloques 8x8. En caso que el modo 8x8 sea escogido,
ISDB-T e ISDB-Tb


                                                                                                           23
cada uno de esos bloques 8x8 puede ser utilizado en su forma completa 8x8, o ser dividido en 2
bloques 8x4 o 4x8, o aun en 4 bloques 4x4. La Figura 8.6 ilustra las particiones.




                           Figura 8.1 Formatos de partición de macrobloques(20)

El objetivo de estas particiones es una mejor adaptación a los movimientos de las diferentes
texturas que componen la imagen (Figura 2). Para cada uno de los bloques creados será atribuido
un vector de movimiento y la selección del formato de partición más eficiente para cada
macrobloque de la imagen queda a cargo del encoder. Ese es uno de los principales factores que
implica en diferencia de calidad entre los equipos.




                Figura 8.2 Ejemplo de selección optimizada de partición de macrobloques(21)
ISDB-T e ISDB-Tb


                                                                                                      24
8.1.1.2 Predicción espacial para codificación Intra
La codificación intra a nivel de cuadro o de macrobloque es utilizada cuando la similitud del
contenido del bloque es más presente dentro de la propia imagen que entre varios cuadros. Al
codificar un cuadro Intra, primero el encoder genera una estimativa de los pixels (predicción) para
que posteriormente el residuo de esa predicción sea codificado. Es una técnica también ya
presente en otros codificadores, pero en el H.264 para cada bloque 4x4 de un macrobloqueIntra
es posible escoger entre 9 tipos de predicción (vertical, horizontal, DC y más 6 diagonales). Más
una vez, una selección adecuada para cada bloque acarrea mayor eficiencia y mayor calidad de
imagen, también caracterizando un factor importante en la evaluación de los equipos de
codificación.

8.1.1.3 Múltiplos cuadros de referencia
La estimativa de movimiento utilizando el cuadro inmediatamente anterior o posterior es el
recurso utilizado por el MPEG-2. En el H.264 la selección del cuadro que será base para la
estimativa de movimiento de un macrobloque es mucho más flexible, ya que el codificador puede
escoger entre múltiplos cuadros de referencia. Este recurso torna mucho más eficiente la
estimativa de movimiento, por ejemplo en situaciones en que, a lo largo de los cuadros, objetos
pasan unos por detrás de otros.

8.1.1.4 Transformada DCT entera y reversible
En métodos anteriores, la transformada utilizada era la DCT de punto fluctuante, que era
especificada con una tolerancia numérica inherente a las operaciones, debido a la imposibilidad de
obtenerse una transformada inversa con resultado perfecto. Como resultado, cada proyecto de
decodificador produciría cuadros decodificados con ligera diferencia, debido a errores de precisión
numérica que varía entre los hardwares utilizados. Esos errores causan un ligero y progresivo
descasamiento entre el estado del codificador y del decodificador, resultando en pérdida de
eficiencia.

En el H.264 fue introducida una transformada 4x4 entera y totalmente reversible. De esa forma,
todas las operaciones pueden ser ejecutadas por aritmética entera, sin pérdida de precisión. Por
ser reversible, todos los decodificadores obtienen los mismos resultados, evitando descasamiento
entre codificador y decodificador.

8.1.1.5 Codificador aritmético adaptativo (CABAC)
Mientras las tablas de código de longitud variable son generadas por muestreo estadístico y
experimentación, el codificador aritmético es capaz de adaptarse automáticamente a la estadística
inherente al propio contenido que está siendo codificado, resultando en ganancia de eficiencia.

8.1.1.6 Estándar brasileño
La norma de codificación de audio y vídeo del Sistema Brasileño de TV Digital (ABNT NBR 15602 –
www.abnt.obr.br/tvdigital) especifica los perfiles y niveles que son permitidos para cada servicio
ofrecido. Esta definición implica directamente en la restricción al uso de ciertas herramientas del
codificador. La Figura 3 ilustra gráficamente los perfiles del H.264 y las herramientas permitidas
para los mismos.
ISDB-T e ISDB-Tb


                                                                                                           25




                    Figura 8.3 Distribución de las herramientas por los Perfiles H.264 (16)

Para la transmisión del servicio en HD (alta definición) y SD (definición estándar), fue adoptado el
perfil High, donde se puede contar con todo el poder de codificación del H.264 que se aplica a este
tipo de servicio. Como nivel máximo fue seleccionado el nivel 4, dicha selección esta impuesta por
los compromisos con el cronograma de implantación del sistema y costos de los receptores.

Para servicios one-seg, destinados a los celulares y señales portátiles, fue especificado el perfil
Baseline, que no posee todas las herramientas del perfil High, pero está adecuado para este tipo
de servicio. Como nivel fue especificado el 1.3, que posibilita la reproducción de imágenes a una
tasa de hasta 30 cuadros por segundo. Este es un punto diferencial en relación a la norma
japonesa, que adoptó el nivel 1.2 en la fase de lanzamiento del estándar H.264 y el mercado de
semiconductores carecía de implementaciones prácticas de decodificadores. Este nivel limita el
estándar japonés a utilizar una tasa máxima de 15 cuadros por segundo en las transmisiones one-
seg.

8.1.2 Codificación de Audio
El estándar de codificación de audio en uso en el Sistema Brasileño de TV Digital es un
subconjunto del MPEG-4 AAC (Advanced Audio Coding), homologado por la norma ISO 14496-3. El
MPEG-4 AAC es resultado de la intensa investigación hecha en los campos de compresión de audio
y psicoacústica, utilizando mecanismos ya presentes en estándares anteriores (MPEG-1 Audio,
MPEG-2 AAC) y adicionando nuevas herramientas para obtener mejor calidad y mayor eficiencia
de compresión.
ISDB-T e ISDB-Tb


                                                                                                          26
8.1.2.1 Descripción Técnica
La longitud de banda disponible para la transmisión de audio y vídeo en el rango de frecuencias
por el sector de radiodifusión es restricta, lo que torna el proceso de compresión de datos aun
más necesario. En este sentido, el procedimiento de codificación de audio utiliza un algoritmo con
pérdidas, lo que significa que la señal decodificada será una versión degradada del original. Un
buen codificador debe considerar las características del aparato auditivo humano para tornar la
degradación lo menos perceptible posible.

La compresión es resultado de la eliminación de propiedades consideradas irrelevantes (no
audibles) de la señal de audio, de la interrupción de datos ocurrido durante el proceso
(coeficientes de transformadas, por ejemplo) y de métodos de compresión sin pérdidas en el flujo
resultante de bits.

La estructura de un codificador de audio con pérdidas puede ser resumida en los siguientes
bloques principales:

    •   Modelo psicoacústico
    •   Banco de filtros
    •   Procesamiento spectral
    •   Codificación y cuantización
    •   Formateo del flujo de bits

La función del modelo psicoacústico es modelar el sistema auditivo humano, de forma que las
características audibles de la señal que está siendo procesada sufran el mínimo de degradación
posible.

La salida de este bloque sirve como parámetro para la etapa de procesamiento espectral. El banco
de filtros separa la señal procesada en diferentes rangos de frecuencia, que serán utilizadas por el
bloque de procesamiento espectral. La estructura del banco de filtros utilizada depende del perfil
AAC en operación. En el perfil AAC-LC (LowComplexity), el banco de filtros utiliza la MDCT
(ModifiedDiscreteCosineTransform) con longitud de ventana variable. El hecho de que el tamaño
de la ventana sea variable permite mejor resolución en frecuencia para señales estacionarias
(ventana grande) y supresión de artefactos de pre-eco en señales transitorias (ventana pequeña).

El bloque de procesamiento espectral contiene la mayoría de las herramientas de compresión
permitidas para cada perfil AAC (algunas herramientas son externas al bloque de procesamiento
espectral). En el ISDB-Tb (SBTVD), los perfiles utilizados son: AACLC, HE-AAC y HE-AACv2. En el
perfil AAC-LC se citan como ejemplo las herramientas TNS (Temporal NoiseShaping) y PNS
(Perceptual NoiseSubstitution).Después de pasar por el banco de filtros, la señal procesada
contiene ruido de cuantización resultante de la MDCT. La herramienta TNS filtra esta señal para
amenizar el efecto del ruido. El principio de funcionamiento de la herramienta PNS está basado en
el hecho de que el ruido tiene características propias. En vez de codificar la señal y transmitirla, el
sistema reproduce una señal aleatoria en la salida que imita el ruido de la entrada buscando
reproducir la misma energía y rango de frecuencia original.
ISDB-T e ISDB-Tb


                                                                                                          27
El perfil HE-AAC es igual al perfil AAC-LC más la herramienta SBR (Spectral Band Replication). Esta
herramienta posee capacidad de generar una pequeña cantidad de datos capaces de representar
los rangos de frecuencia más altos de la señal. De esta forma, las tasas de bits por segundo aun
menores pueden ser usadas en la transmisión, con menos degradación.

Finalmente, el perfil HE-AACv2 consiste en el perfil HE-AAC más la herramienta PS
(ParametricStereo). Esta herramienta actúa en señales estéreo, generando una señal que contiene
solamente un canal, más los parámetros de distribución de los canales izquierdo y derecho.

Estos datos, procesados por el decodificador PS, producen resultados próximos a la señal estéreo
original. La etapa de cuantización utiliza noiseshaping y dithering para reposicionar el ruido de
cuantización en los rangos de frecuencia menos críticos al modelo psicoacústico. Los datos
cuantizados son entonces codificados por el método de Huffman y repasados al bloque de
formateo.

Con todos los datos ya procesados, el codificador genera el flujo de bits final de acuerdo con la
sintaxis definida en la norma, señalizando todas las informaciones necesarias al trabajo de
decodificación.

El decodificador realiza el proceso inverso del codificador, recuperando una señal de audio similar
al original.

8.1.2.2 Perfiles y niveles
La lista de perfiles y niveles permitida para cada tipo de servicio ofrecido por el SBTVD (full-seg e
one-seg) acompaña las características de consumo de energía, procesamiento y memoria viables
para cada tipo de dispositivo.

Con respecto a la codificación de audio, el servicio full-seg permite los siguientes perfiles y niveles
de codificación de audio:

    •   AAC-LC nivel 2 (dos canales)
    •   AAC-LC nivel 4 (multicanal)
    •   HE-AAC nivel 2 (dos canales)
    •   HE-AAC nivel 4 (multicanal)

El servicio one-seg, por otro lado, permite solamente el perfil HE-AACv2 nivel 2, con hasta 2
canales por flujo de bits.

El perfil AAC-LC se destina a la transmisión de audio de alta fidelidad, mientras que el perfil HE-
AAC es más adecuado en situaciones donde es necesario reducir con más intensidad la tasa de
bits.
ISDB-T e ISDB-Tb


                                                                                                       28
8.2 Características del Sistema de Codificación y Modulación


El Sistema Brasileño de TV Digital utiliza la modulación BST-OFDM, que consiste en la división de la
banda útil del canalen 13 segmentos de 428,5khz cada uno, los cuales puedenser agrupados para
formarhasta tres distintas camadas enel proceso denominado transmisiónjerárquica, en que
cadacamada puede ser moduladacon diferentes programas.La modulación OFDM ofrece
robusteza la distorsión de multirecorrido,una característica de ambientesurbanos con múltiplos
obstáculos.Esa robustez proviene de la utilizaciónde símbolos de corta duraciónocupando banda
estrecha, asociadaa la banda de guarda. Los parámetrosde transmisión pueden serconfigurados
individualmente paracada segmento, formando un canalde composición flexible.
Esteprocedimiento de configuración esdesignado para la estructura de camadajerárquica.Una de
las características importantesde la modulación OFDM esla posibilidad de operar en el
esquemaRed de Frecuencia Única(SFN), que permite la repetición dela misma señal sin el cambio
defrecuencia. Para adecuar la distanciaentre las estaciones SFN y darrobustez al efecto Doppler
durantela recepción móvil, fueron establecidostres modos que consistenen diferentes espaciados
entrelas frecuencias portadoras. Esosespacios son de 3.968 Hz parael modo 1, 1984 Hz en el modo
2y 992 Hz en el 3. Con este espaciamientoentre frecuencias en elmodo 1 caben 108 portadoras
encada segmento OFDM, en el modo2, 216 portadoras y en el modo 3,432 portadoras.(15)

8.2.1 Estructura del Sistema
El ISDB-Tb está compuesto por los siguientes bloques funcionales:

    •   Encoder: Procesa la codificación de video y audio utilizando codificadores H264/AVC HP@
        L4.0 para video de servicio fijo y H264/AVC BP@L1.3 en el servicio móvil, para codificación
        de audio usa el codificador MPEG-4/AAC @L.4 para fijo y el MPEG-4/AAC@L2 para móvil,
        los cuales proporcionan alta calidad de imagen y sonido y elevada tasa de compresión.
    •   Multiplex: Combina en un mismo haz de datos los diferentes transportstreams enviados
        por los codificadores.
    •   Modulador: Ejecuta la codificación de canal y la modulación basada en la referencia ARIB
        STD-B31 V 1.6
    •   Transmisor: Convierte la señal de FI de 44MHz generado por el bloque de modulación
        para la frecuencia del canal de transmisión y amplifica la señal hasta la potencia deseada.
    •   Módulos de recepción: Tratan de la funcionalidad del terminal de acceso (Set Top Box),
        demodulando la señal para el display.
ISDB-T e ISDB-Tb


                                                                                                  29
                             Tabla 8.1 Resumen de características técnicas




8.2.2   Codificación de Canal(15)


El esquema de codificación de canal introduce algunos algoritmos a la señal para ayudar el
receptor a reconocer y corregir los errores causados por el canal de transmisión.

La Figura 8.1 muestra los períodos de procesamiento de bits. El reed Solomon es un corrector de
bloques que, aplicado colectivamente al transportstream total, irá a formar el paquete de datos
del canal. En cada símbolo de 188 bytes son adicionados más 16 bytes de paridad. Así, cada
símbolo es capaz de corregir hasta 8 bytes errados.
ISDB-T e ISDB-Tb


                                                                                                        30




                              Figura 8.4 Sección de codificación de canal (15)

En el caso de la transmisión jerárquica, el transporte stream resultante es nuevamente dividido
para formar el conjunto de informaciones de los paquetes originales, en un máximo de tres
streams paralelos de procesamiento.

A continuación, el dispositivo dispersor de energía, cuyo objetivo es evitar la repetición de grandes
secuencias de 1 o 0, es aplicado en cada sección del procesador paralelo usando un circuito PRBS
(pseudoRandom Bit Sequence).

El ajuste de atraso, asociado al byte interleaving, introduce la necesidad de compensación de
tiempo para ecualizar el tiempo de transmisión y recepción de todas las camadas y es siempre
conducido por el lado de la transmisión. La suma de todos los atrasos, incluyendo el de
transmisión y recepción causados por el bit interleaving, es siempre equivalente a la longitud de
un cuadro.

El codificador interno es un convolucional activado con código madre de ½ y tiene la longitud de
compresión k de 7. En seguida, es efectuada la activación para la tasa de 1/2, 2/3, 3/4, 5/6 y 7/8.
Por ejemplo, una tasa ¾ significa que para cada 3 bits de entrada salen 4 bits del codificador.

Los grados de robustez y flexibilidad pueden ser conseguidos especificando diferentes conjuntos
de parámetros de transmisión, tales como el número de segmentos, la tasa de codificación interna
y el esquema de modulación para diferentes camadas jerárquicas conforme el tipo de servicio que
se propone a proveer.

8.2.3 Modulación(15)
En el proceso de modulación de las portadoras, los bits de la señal de entrada son entrelazados y
mapeados por el esquema definido para cada camada jerárquica. La señal de entrada en el
mapeador debe ser de 2 bits por símbolo para modulación en QPSK, mapeado para los ejes I y Q
de 4 bits para modulación en 16QAM mapeado para los ejes I y Q y de 6 bits por símbolo para
modulación y 64QAM mapeado para los ejes I y Q. Como el número de bits por símbolo para
modulación es 64QAM mapeado para los ejes I y Q. Como el número de bits por símbolo aumenta
de 2 para 4 y de ahí para 6, la tasa bits aumenta en la misma proporción. Al mismo tiempo, la
ISDB-T e ISDB-Tb


                                                                                                       31
distancia entre portadoras también disminuye y la configuración queda menos robusta, pero la
tasa útil de la señal transmitida aumenta.

Para proceder al mapeo son insertados en la entrada del mapeador 120 elementos de bits de
atraso en el momento de entrelazamiento de bits para la modulación en la Figura 8.2. Para
proceder al mapeo en 16 QAM, no es introducido atraso en el primer bit. Pero es introducido
atraso de 40 elementos de bits para el segundo bit, atraso de 80 elementos de bits para el tercer
bit y 120 elementos de bits para el cuarto bit (Figura 8.3).




                      Figura 8.5 Configuración para modulación de las portadoras (15)




                          Figura 8.6 Ejemplo de mapeo – modulación de 16 QAM

Existe una correlación entre la tasa de bit transmitida y la robustez de la señal contra los efectos
de la interferencia. Entonces, considerando un intervalo de guarda de 1/8 en la modulación QPSK
con tasa de C/N de 10dB, hay recepción de excelente calidad. Entre tanto, la tasa de bits
transmitida es limitada a 10Mbps. Para la modulación en 64QAM se necesita de C/N de 18dB para
garantizar una buena recepción, sin embargo, la tasa de bits transmitida sube para
aproximadamente 20Mbps. Debido a que el nivel de energía de las portadoras, desde que
modulados con alto número de estados, es mayor que aquel con menos número de estados, el
nivel de la señal de transmisión necesita ser ecualizada para que las potencias medias de las
portadoras queden aproximadamente constantes, independientemente del esquema de
modulación utilizado.
ISDB-T e ISDB-Tb


                                                                                                      32
Las señales de diferentes camadas jerárquicas parametradas para diferentes configuraciones
necesitan ser combinadas a fin de que sean sometidas en común al proceso matemático de
conversión IFFT (InverseFast Fourier Transformer).

Las señales procesadas de esta manera son sometidas a time interleaving, en unidades de
símbolos de modulación, para asegurar mejor robustez contra interferencia de fading y también
pasan por el proceso de frequencyinterleaving, acción que refuerza el efecto del time interleaving.

En la estructura de cuadro, además, son adicionadas las siguientes señales de frecuencia piloto:

    •   TMCC: Señal que conduce las informaciones de control. El TMCC soporta el receptor en la
        demodulación y decodificación de varias informaciones,incluyendo identificaciónde
        parámetros de transmisión,indicador de cambio decontexto, flag para alarmade
        emergencia, informaciónde configuración jerárquicaactual y parámetros de
        configuraciónpara la próximaconmutación. El piloto estransmitido en BQPSK
        suministrandoextrema y robustainformación de control comoel código de sincronismo.
    •   CP:(piloto continuo). Sirve comoseñal de referencia para lasincronización e
        informaciónpara estimativa y ecualizacióndel canal a ser procesado enel receptor.
    •   SP:(Piloto dispersado). Es inseridoen el segmento a cada 12portadoras de datos, dentro
        decada fila en la dirección del cuadroOFDM y a cada 4 símbolosen la dirección del símbolo
        (columnas).El representa 8% de laenergía total transmitida.
    •   AC: (Piloto auxiliar). Es una señal deextensión que transmite informaciónadicional para
        controlde la señal de modulación.

La señal emergente de la estructura del cuadro OFDM es sometida al proceso de IFFT (Inversefast
Fourier transformer) para generar la señal de FI de 44MHz. Como la señal OFDM es constituida por
diversas portadoras ortogonalmente moduladas, cada símbolo es considerado como un elemento
de longitud Tu. Después de la modulación OFDM, es insertado a la señal el intervalo de guarda. Se
trata de una extensión cíclica de símbolo OFDM. El intervalo de guarda permite al receptor
eliminar interferencias entre símbolos sucesivos, desde que la dispersión de los tiempos de
propagación de todos los multirecorridos envueltos sea menor que el intervalo de guarda. El
sistema estandarizó cuatro tiempos de intervalo de guarda: 1/4, 1/8, 1/16 y 1/32 de la duración
del símbolo.

8.2.4 RF
A la salida de la sección de modulación, la señal de FI de 44MHz es convertida para la frecuencia
del canal de transmisión y sometida al amplificador de potencia.

El desvío de frecuencia de la portadora, causado por el error de frecuencia de muestra IFFT a cada
fin de anchura de banda, debe ser de 1Hz o menos.

Las frecuencias centrales de los canales digitales deben ser dislocadas de 1/ 7MHz o 142,857kHz
en relación al centro del canal, proceso denominado decalaje de frecuencia, conforme lo ilustra la
Figura 8.4.
ISDB-T e ISDB-Tb


                                                                                                        33




                              Figura 8.7Decalaje de frecuencia de canal (15)

La máscara del transmisor para el sistema brasileño es más rígida que la de los similares. El
propósito de esto es destacar los problemas específicos de Brasil, como la conveniencia del
sistema digital con las transmisiones analógicas ocupando los canales adyacentes. La Figura 8.5
presenta las máscaras crítica, suscritica y no crítica, las cuales deben ser aplicadas conforme a la
clase, potencia y localización de las estaciones transmisoras.

Las estaciones de transmisión digital son clasificadas en clase Especial, clase A, clase B y clase C,
cuyos valores de las potencias máximas son presentadas en laTabla 8.2. En relación a la potencia
ERP, para cada clase es tomada como referencia una altura de 150 metros sobre el nivel medio del
terreno.

Estas potencias fueron definidas considerándose que el sistema digital deberá replicar las actuales
estaciones analógicas suministrando aproximadamente la misma cobertura para la clase
equivalente. Esto significa que una potencia media del transmisor digital debe ser
aproximadamente 20 veces menor que la potencia de pico del transmisor analógico para la misma
clase de transmisión.
ISDB-T e ISDB-Tb


                                                                                              34




                              Figura 8.8 Máscaras de transmisión (15)

                                 Tabla 8.2 Clase de las estaciones




8.3 Multiplexación(22), (23), (24), (25), (26), (27)
8.3.1 Funcionamiento Básico de un multiplexor
El proceso que permite que una señal generada en la emisora sea correctamente transmitida y
decodificada por el usuario debe tener las siguientes etapas: generación de contenido,
codificación, multiplexación, transmisión y recepción.
ISDB-T e ISDB-Tb


                                                                                                       35
La norma ABNT 15603 trata de las especificaciones del multiplexador, que es el responsable por
juntar las informaciones sobre los parámetros de modulación y recibir las diversos señales
provenientes de los codificadores de audio y vídeo (HD, SD o one-seg) y de los servidores de datos,
sean ellos para elaboración del EPG (EletronicProgram Guide), ClosedCaption, interactividad o
actualización de los receptores vía aire (OAD – OnAir Download) -, para después encapsularlos en
un paquete BTS (BroadcastTransportStream).

El BTS es un paquete de datos de tasa fija de 32,507936 Mbps con paquetes de tamaño de 204
bytes, en que 188 bytes son de información útil y los 16 bytes restantes son responsables por
cargar informaciones para configuración del modulador y paridad, como mostrado en laFigura8.9.
En este paquete, las señales referentes a las transmisiones full-seg y one-seg son cargadas juntas y
señalizadas de forma que el modulador consiga separar los diferentes layers y modularlos de
acuerdo a lo especificado por los parámetros de transmisión.




                        Figura 8.9 Distribución de datos en el paquete 2004 Bytes(22)

Dentro de los 188 bytes de información útil, el multiplexador combina los diversos contenidos de
entrada y los señaliza de forma a permitir que el receptor pueda auto-configurarse y decodificar
los streams de audio, vídeo y datos. Para esta identificación son enviadas las tablas PSI
(ProgramSpecificInformation) y SI (ServiceInformation) que fueron especificadas en las normas
ABNT NBR 15603, de acuerdo a lo mostrado en laFigura 8.10.




                     Figura 8.10 Información PSI enviada como información útil en el TS



8.3.1.1 Tablas PSI
Las tablas PSI son las de sistema, definidas por la norma ISO/IEC 13818-1, también conocida por
MPEG 2 system, y compuesta por las tablas PAT (ProgramAssociationTable), PMT
(ProgramMapTable), CAT (Conditional Access Table) y NIT (Network InformationTable). Estas
tablas tienen como función cargar las informaciones de PID (PacketIdentifier), prioridad de
decodificación, tipo de contenido, etc., y permiten que las señales de audio, vídeo y datos sean
identificados por el receptor. En el ISDB-Tb (SBTVD) la NIT posee algunas particularidades en
relación a la norma MPEG2 systems, contando con descriptores específicos para señalización del
canal virtual y para señalización de la presencia del servicio one-seg.
ISDB-T e ISDB-Tb


                                                                                                         36
8.3.1.2 Tablas SI
Las tablas SI son características de cada sistema de transmisión. Permiten enviar informaciones
adicionales como horario a través de la TOT (Time Offset Table), informaciones de los servicios
enviados por cada emisora utilizándose de la tabla SDT (ServiceDescriptonTable), informaciones de
red a través de la BIT (BroadcasterInformationTable) – que permite obtener informaciones sobre
la radiodifusora que generó el contenido – y, finalmente, guía electrónico de programación,
transmitido por la tabla EIT (EventInformationTable). Otra tabla, también especificada por la
norma del multiplexer, y detallada en el guía operacional, es la tabla SDTT (Software
DownloadTriggerTable), que torna posible configurar los receptores para la actualización.

8.3.2 Modificaciones e Implementaciones Brasileñas
Para la elaboración de las ABNT NBR 15603 fue utilizada como base la norma ARIB STD-B10, del
sistema japonés. Entretanto, ante las diversas innovaciones acrecidas al sistema brasileño – como
formato de codificación de audio y vídeo en H.264 e interactividad en el estándar GINGA -, el
grupo realizó algunas alteraciones en relación a la especificación japonesa a fin de mantener la
armonía con los demás grupos de trabajo. Las principales alteraciones son mostradas en la Tabla
8.3.

                  Tabla 8.3 Principales alteraciones relacionadas a la norma ARIB SDT-B10
ISDB-T e ISDB-Tb


                                                                                                    37




8.4 TV Interactiva – Ginga(28), (29), (30), (31), (32), (33)
8.4.1 Introducción
Middleware es una camada de software posicionada entre el código de las aplicaciones y la infra-
estructura de ejecución (plataforma de hardware y sistema operacional), como ilustrado por el
Modelo de Referencia del Sistema Brasileño de TV Digital Terrestre, presentado en la Figura 8.11.
ISDB-T e ISDB-Tb


                                                                                                         38




                         Figura 8.11 Modelo de Referencia del ISDB-Tb (SBTVD)(28)

Un middleware para aplicaciones en TV digital consiste en máquinas de ejecución de los lenguajes
ofrecidos, y bibliotecas de funciones, que permiten el desarrollo rápido y fácil de las aplicaciones.

El universo de las aplicaciones de TVD (TV Digital) puede ser distribuido en un conjunto de
aplicaciones declarativas y un conjunto de aplicaciones imperativas. La entidad inicial de una
aplicación, es decir, aquella que dispara la aplicación, es la que define a qué conjunto la aplicación
pertenece, dependiendo si esta entidad es codificada de acuerdo a un lenguaje declarativo o
imperativo. Note que aplicaciones declarativas pueden contener entidades imperativas y vice-
versa, lo que las caracteriza es solamente la entidad inicial.

Los lenguajes declarativos enfatizan la descripción declarativa de una tarea, en vez de su
descomposición paso a paso, en una definición algorítmica del flujo de ejecución de una máquina,
como lo hacen las descripciones imperativas. Debido a su alto nivel de abstracción, tareas
descritas de forma declarativa son más fáciles de ser concebidas y entendidas, sin exigir un
programador especialista, como normalmente es necesario en las tareas descritas de forma
imperativa. Sin embargo, un lenguaje declarativo normalmente propone un determinado dominio
de aplicaciones y define un modelo específico para este dominio. Cuando una tarea enlaza con el
modelo de lenguaje declarativo, el paradigma declarativo es, en general, la mejor opción.

Los lenguajes imperativos son bien expresivos y de propósito general, no obstante, a un costo
elevado. Como mencionado, ellos normalmente exigen un programador especialista,
generalmente colocan en riesgo la portabilidad de una aplicación, y el control de la aplicación está
expuesto a errores cometidos por el programador. Sin embargo, en los casos donde el foco de
realización de una tarea no enlaza con el foco del lenguaje declarativo, el paradigma imperativo
es, en general, la mejor opción.

Por lo arriba expuesto, los middlewares para TV digital dan soporte al desarrollo tanto empleando
el paradigma declarativo como el imperativo. Muchas veces, como es el caso del sistema Japonés,
la entidad inicial de una aplicación es siempre declarativa, pero otras entidades pueden ser
codificadas según el paradigma imperativo. Muchas veces, como es el caso del sistema americano
ISDB-T e ISDB-Tb


                                                                                                     39
y europeo, es ofrecido soporte tanto para aplicaciones declarativas, como para aplicaciones
imperativas, pero en ambos casos las entidades que siguen un paradigma diferente de la entidad
inicial pueden ser definidas.

El ambiente declarativo de un middleware da el soporte necesario a las aplicaciones declarativas,
en cuanto que el ambiente imperativo da el soporte necesario a las aplicaciones imperativas. En el
caso del middleware del estándar brasileño, los dos ambientes son exigidos en los receptores fijos
y móviles, entretanto, solamente el ambiente declarativo es exigido en los receptores portátiles.

El Sistema Brasileño de TV Digital Terrestre (SBTVD) trajo como principal innovación su
middleware, denominado Ginga (Jingla)1. En su ambiente declarativo el Ginga da soporte para el
desarrollo de aplicaciones declarativas desarrolladas en el lenguaje NCL (NestedContextLanguage),
que pueden contener entidades imperativas especificadas en el lenguaje Lua. Principalmente por
su gran eficiencia y facilidad de uso, Lua es el lenguaje de script del NCL. En su ambiente
imperativo, el Ginga da soporte a las aplicaciones desarrolladas en Java. Un puente formado entre
los dos ambientes da soporte a las aplicaciones híbridas con entidades especificadas en NCL, Lua y
Java.

8.4.2 Arquitectura de Referencia
La arquitectura del Ginga puede ser dividida en tres módulos principales: Ginga-CC, Ginga-NCL y
Ginga-J, como muestra la Figura 2. Los dos últimos módulos componen la camada de Servicios
Específicos del Ginga.




                       Figura 8.12 Arquitectura de referencia middleware Ginga(28)
ISDB-T e ISDB-Tb


                                                                                                        40
8.4.2.1 Arquitectura de referenciadel middleware Ginga
El Ginga-J es el subsistema lógicodel middleware Ginga responsablepor el procesamiento de
aplicaciones imperativas escritas utilizando el lenguaje Java.

EL Ginga-NCL es el subsistema lógico del middleware Ginga responsable por el procesamiento de
aplicaciones declarativas NCL. NCL (NestedContextLanguage) y su lenguaje de script Lua
componen la base para el desarrollo de aplicaciones declarativas en el SBTVD. La especificación de
este subsistema se basa en las Normas NBR 15606-2 y ABNT NBR 15606-5.

El Ginga-CC (GingaCommonCore) es el subsistema lógico que provee toda la funcionalidad común
al soporte de los ambientes declarativa, Ginga-NCL, e imperativo, Ginga-J. La arquitectura del
sistema permite que únicamente el módulo Ginga-CC deba ser adaptado a la plataforma donde el
Ginga será embarcado. De esta manera el Ginga-CC provee un nivel de abstracción de la
plataforma de hardware y del sistema operacional, accesible a través del APIs(ApplicationProgram
Interfaces).

Un conjunto de exhibidores monomedia comunes forma parte de los componentes del Ginga-CC.
Las características de tales exhibidores son definidas en la Norma ABNT NBR 15606-1. Ellos son
exhibidores de audio, vídeo, texto e imagen, incluyendo el exhibidor MPEG-4/H.264,
implementado por hardware. El acceso a tales exhibidores es a través de adaptadores,
responsables por notificar eventos de presentación y selección (interacción del usuario). Entre los
exhibidores también se encuentra el exhibidor (agente del usuario) HTML, especificado en las
Normas ABNT NBR 15606-2 y ABNT NBR 15606-5.

En laFigura 8.12, el GerenciadorGráfico es el responsable por el gerenciamiento del modelo
conceptual del plano gráfico de presentación. Es él que define el plano de exhibición del vídeo
principal H.264, los planos de exhibición de los otros objetos de media que componen una
aplicación TVD, y cómo estos planos se sobreponen. La Norma ABNT NBR 15606-1 es responsable
también por tal definición.

Todo acceso a datos obtenidos a través del canal de retorno (o canal de interactividad) es también
función del Ginga-CC. Las diversas posibilidades de canal de interactividad son especificadas en la
Norma ABNT NBR 15607.

Los componentes DSM-CC y Procesador de Datos en la Figura 8.12ofrecen el soporte para
obtención de datos, obtenidos a través de secciones especiales MPEG-2, especificadas en la
Norma ABNT NBR 15606-3. El componente de Persistencia es el responsable por gerenciar el
almacenamiento de datos requerido por las aplicaciones; en cuanto que el componente
Sintonizador es el responsable por la sintonización y control del canal de radio frecuencia.

Los demás componentes del Ginga- CC son opcionales y dependen de la implementación particular
de cada receptor.

El Gerenciador de Contexto es elencargado de colectar las informacionesdel dispositivo
receptor,informaciones sobre el perfil delusuario y su localización, y tornarlasdisponibles al Ginga-
ISDB-T e ISDB-Tb


                                                                                                        41
NCL y Ginga-J, para que estos puedan efectuar la adaptación de contenidos o la forma cómo los
contenidos deberán ser presentados, de acuerdo a lo determinado por las aplicaciones.

Al Gerenciador de Actualizaciones le cabe el control de las actualizaciones de todo el software
residente y del middleware Ginga, durante el ciclo de vida de un dispositivo receptor.

Los componentes CA (ConditionalAccess) y DRM (Digital Right Management) son los responsables
por determinar los privilegios de acceso a las diversas medias que componen una aplicación
(programa) TVD.

8.4.2.2 Ambientes Declarativo e Imperativo del Middleware Ginga
A diferencia de otros sistemas, por ejemplo el sistema europeo, no existe cualquier
relacionamiento maestro-esclavo entre los ambientes declarativo e imperativo del middleware
Ginga. Al contrario, ellos son ambientes pares con proceso de comunicación muy bien definido,
especificado por las APIs simbolizadas en la Figura 8.12por el Puente.

8.4.2.3 El Ambiente Ginga-J
Como mencionado anteriormente, el ambiente imperativo Ginga-J ofrece soporte a las
aplicaciones desarrolladas usando el lenguaje Java. El Ginga-J es dividido en tres módulos, según
ilustra laFigura 8.12: la máquina virtual Java; el núcleo y sus APIs, también llamadas APIsverde del
Ginga-J; y el módulo responsable por el soporte a las APIsespecíficas del Ginga-J, llamadas de APIs
amarilla y roja del Ginga-J. EL Ginga-J sigue la especificación de la Norma ABNT NBR 15606-4. Las
APIs verdes del núcleo son las responsables por mantener el sistema compatible lo máximo
posible, con los sistemas americano y europeo.

LasAPIs específicas del Ginga que pueden ser exportadas para otros sistemas son llamadas de
amarillas. Entre ellas están aquellas que dan soporte a múltiples usuarios, a múltiples dispositivos
y a múltiples redes. También existen aquellas que ofrecen soporte a las aplicaciones que pueden
ser recibidas, almacenadas y ejecutadas en un tiempo futuro.

8.4.2.4 El Ambiente Ginga-NCL
El Ginga-NCL es la innovación totalmente brasileña del SBTVD. El ambiente se basa en el lenguaje
NCL (una aplicación XML) y su lenguaje de script Lua. Los ambientes declarativos de los sistemas
americano (ACAPX), europeo (DVB-HTML) y japonés (BML-ARIB) se basan en el lenguaje XHTML. El
XHTML trae tecnologías anteriormente desarrolladas para navegación textual. En sentido
contrario, las aplicaciones para TVD son normalmente centradas en el vídeo. Además, el modelo
del lenguaje XHTML da soporte a la interacción del usuario televidente. Otros tipos de
relacionamientos, como relacionamientos de sincronización espacio temporal y relacionamientos
para definición de alternativas (adaptación de contenido y de presentación), son normalmente
definidos a través de un lenguaje imperativo, en el caso de los tres sistemas citados, es el lenguaje
ECMAScript.
ISDB-T e ISDB-Tb


                                                                                                    42
Diferente de los lenguajes basados en XHTML, el NCL define una separación bien demarcada entre
el contenido y la estructura de una aplicación, proporcionando un control no invasivo de la
conexión entre el contenido y su presentación y layout.

El modelo del lenguaje NCL permite un dominio de aplicaciones más amplio del que es ofrecido
por el lenguaje XHTML. El NCL no busca solamente el soporte declarativo para interacción del
usuario, sino el sincronismo espacial y temporal en su forma más amplia, tratando la interacción
del usuario como un caso particular. El NCL permite también el soporte declarativo para
adaptaciones de contenido y de formas de presentación de contenido, el soporte declarativo para
múltiples dispositivos de exhibición y la edición/producción de la aplicación en tiempo de
exhibición, o sea, al vivo. Estos son también los focos de la mayoría de las aplicaciones para TV
digital, transformando el NCL en la opción preferida para el desarrollo de la mayoría de las
aplicaciones de TVD. Para los pocos casos particulares, como por ejemplo, cuando la generación
dinámica de contenido es necesaria, el NCL provee el soporte de su lenguaje de script Lua.

Alternativamente, las APIs del puente con el Ginga-J pueden ser usadas accionando el soporte
imperativo ofrecido por el lenguaje Java.

Como el NCL tiene una separación más cuidadosa entre el contenido y la estructura de una
aplicación, no define ninguna media. Al contrario, define la cola que une las medias en
presentaciones multimedia. El NCL sólo define cómo son estructurados y relacionados los objetos
de media, en tiempo y espacio. Como un lenguaje de cola, él no limita o dicta los tipos de
contenido de los objetos de media. En ese sentido, podemos tener objetos de imagen, de vídeo,
de audio, de texto, de código imperativo (Xlet y Lua, en el SBTVD), entre otros, como objetos de
media NCL. Para saber qué objetos de media tienen soporte, depende de los exhibidores de media
que están acoplados al formateador NCL (en verdad, tienen soporte en el Ginga-CC.

En el SBTVD, uno de estos exhibidores es el decodificador/exhibidor MPEG-4, implementado al
hardware en el receptor de televisión digital. De esta forma, el vídeo y el audio MPEG-4 son
tratados como todos los demás objetos de media que pueden ser relacionados utilizando NCL, en
otras palabras ellos son simplemente parte de una aplicación de TVD.

Otro objeto de media NCL que debe obligatoriamente ser soportado por el Ginga-NCL es el objeto
de media basado en XHTML. El NCL no remplaza, sino embute documentos (u objetos) basados en
XHTML. Como ocurre con otros objetos de media, que el lenguaje basado en XHTML tiene soporte
en un formateador NCL, es una elección de implementación y, por tanto, depende de qué
navegador XHTML, incorporado en el formateador NCL (en verdad soportado por el Ginga-CC),
actúa como exhibidor de esta media. Como consecuencia, es posible tener navegadores BML,
DVB-HTML y ACAP-X individualmente embutidos en un exhibidor de documento NCL. Aun es
posible tenerlos todos.

Figura 8.12, el componente Formateador NCL tiene como función dirigir toda la ejecución de una
aplicación NCL, garantizando que los relacionamientos espacio-temporales definidos por el autor
de la aplicación sean respetados. La máquina de ejecución Lua es responsable por el
ISDB-T e ISDB-Tb


                                                                                                      43
procesamiento del código imperativo Lua. Lua es un lenguaje de programación imperativa
eficiente, rápida y leve, proyectado para extender aplicaciones. El Lua combina una sintaxis simple
para programación imperativa con construcciones poderosas para descripción de datos basados
en tablas asociativas y en semántica extensible. El Lua es digitado dinámicamente, es interpretado
y tiene gerenciamiento automático de memoria, con colecta de residuo incremental. Estas
características hacen del Lua un lenguaje ideal para configuración, automación (scripting) y
prototipaje rápido (generación rápida de aplicaciones).
ISDB-T e ISDB-Tb


                                                                                                        44

9 Trabajos citados
1. DIGEB-Digital Broadcasting Experts Group.Transmisión de Televisión Digital Terrestre, ISDB-T.
Tokio : s.n., Agosto 2009.

2. Marianov, Vladimir, Oberli, Christian y Ríos, Miguel.Análisis de los Estándares de Transmisión
de Televisión Digital Terrestre y su Aplicabilidad al Medio Nacional. DICTTUC, Dirección de
Investigaciones Científicas y Tecnológicas, Escuela de Ingeniería de la Pontificia Universidad
Católica de Chile. Santiago - Chile : s.n., 2006.

3. Wikipedia. Wikipedia The Free Encyclopedia. [En línea] 28 de Feb de 2010. [Citado el: 03 de Mar
de 2010.] http://en.wikipedia.org/wiki/SBTVD.

4. ISDB-T technical report.ANNEX-AA Structure of ISDB-T system and its technical features.

5.     Sistema     de     Televisión    Digital    ATSC,     DVB,     ISDB.     [En   línea]
https://docs.google.com/viewer?url=http://bieec.epn.edu.ec:8180/dspace/bitstream/123456789/
761/14/T10524CAP1.pdf.

6. Créase el Sistema Argentino de Televisión Digital Terrestre. [En línea] 31 de 08 de 2009. [Citado
el:    07      de    03    de     2010.]     http://infoleg.gov.ar/infolegInternet/anexos/155000-
159999/157212/norma.htm.

7.                 Subtel.                   [En                línea]                          2009.
http://www.subtel.cl/prontus_tvd/site/artic/20090914/pags/20090914093202.html.

8.      Agencia        Bolivariana        de      Noticias.             [En        línea]       2009.
http://www.abn.info.ve/noticia.php?articulo=201913&lee=10.

9. Doralys Martinez /Prensa MCTI. Ministerio del Poder Popular para Ciencia, Tecnología e
Industrias             Intermedias.             [En               línea]            2009.
http://www.mct.gob.ve/Controladores/controlador_cnoticias.php?id_contenido=1387".

10. Solís Sanchez, Carlos y Vega García, Marjorie. Telecomunicaciones, Blog de Edagar Valarde.
[En línea] Nov de 2009. [Citado el: 08 de Mar de 2010.] http://blog.pucp.edu.pe/item/79299.

11. Wikipedia. Wikipedia, la enciclopedia libre. [En línea] 21 de Sep de 2009. [Citado el: 08 de Mar
de 2010.] http://es.wikipedia.org/wiki/One_seg.

12. DIBEG. DIBEG - Digital Broadcasting Experts Group. [En línea] http://www.dibeg.org.

13. El Modelo Híbrido Japonés - Brasileño de TV Digital - Interactividad, Interoperabilidad y
Robustez para la Inclusión Social. Castro, Cossette. Abril, 2009.

14. El Sistema de Televisión Digital Brasileño. Castro, Paulo Henrique y Faria e Silva, Ana Eliza.
ISDB-T e ISDB-Tb


                                                                                                          45
15. Esquema de Modulación del Sistema Brasileño de TV Digital. Yamada, Fujio y Bedicks, Gunnar.

16. Codificación de Audio y Vídeo para la TV Digital Brasileña. Prado, Charles, y otros, y otros.

17. ABNT NBR 15602-1.Televisión Digital Terrestre, Codificación de vídeo, audio y multiplexación -
Parte 1: Codificación de vídeo.

18. ABNT NBR 15602-2.Televisión Digital Terrestre, Codificación de vídeo, audio y multiplexación -
Parte 2: Codificación de audio.

19. 15602-3, ABNT NBR.Televisión Digital Terrestre, Codificación de vídeo, audio y multiplexación -
Parte 3: Sistemas de multiplexación de señales.

20. IEEE Transactions on circuits and systems for video technology. VOL. 13, No. 7.

21. H.264 / MPEG-4 Part 10 White Paper. [En línea] www.vcodex.com.

22. Multiplexador para el Sistema Brasileño de TV Digital. Duca Novaes, Carolina y Ono, Danillo.

23. Televisión digital terrestre - Multiplexación y servicios de información (SI) - Parte 1: SI del
sistema de radiodifusión. ABNT NBR 15603-1.

24. Televisión digital terrestre - Multiplexación y servicios de información (SI) - Parte 2: Estructura
de datos y definiciones de la información básica de SI. ABNT NBR 15603-2,.

25. Televisión digital terrestre - Multiplexación y servicios de información (SI) - Parte 3: Sintaxis y
definición de información extendida del SI. NBR 15603-3.

26. ABNT NBR 15608-3.Televisión digital terrestre - Guía de operación - Parte 3: Multiplexación y
servicio de información (SI) - Guía para implementación de ABNT NBR 15603:2007.

27. [En línea] www.abnt.org.br/tvdigital.

28. TV Interactiva se hace con Ginga. Gomes Soares, Luiz Fernando.

29. ABNT NBR 15606-1].Televisión digital terrestre - Codificación de datos y especificaciones de
transmisión para radiodifusión digital - Parte 1: Codificación de datos .

30. 15606-2], ABNT NBR.Televisión digital terrestre - Codificación de datos y especificaciones de
transmisión para radiodifusión digital - Parte 2: Ginga - NCL para receptores fijos y móviles -
Lenguaje de aplicación XML para codificación de aplicaciones.

31. ABNT NBR 15606-3.Televisión digital terrestre - Codificación de datos y especificaciones de
transmisión para radiodifusión digital - Parte 3: Especificacíón de transmisión de datos.

32. ABNT NBR 15606-5.Televisión digital terrestre - Codificación de datos y especificaciones de
transmisión para radiodifusión digital - Parte 5: Ginga-NCL para receptores portátiles - Lenguaje de
aplicación XML para codificación de aplicaciones.
ISDB-T e ISDB-Tb


                                                                                                     46
33. ABNT NBR 15607-1.Televisión digital terrestre - Canal de interactividad - Parte 1: Protocolos,
interfaces físicas e interfaces de software.

34. Comisión Nacional de Televisión.República de Colombia, Televisión Digital Terrestre. Bogotá
D.C. : s.n., 2008.

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ISDB-T e ISDB-Tb: estándares de televisión digital terrestre

  • 1. ISDB-T e ISDB-Tb ISDB-T e 1 ISDB-Tb Integrated Service Digital Broadcasting – Terrestrial Francisco A. Sandoval N.
  • 2. ISDB-T e ISDB-Tb 2 Tabla de contenido 1 Introducción _________________________________________________________ 4 2 El Sistema ISDB-T _____________________________________________________ 7 3 Características de la Fuente _____________________________________________ 9 3.1 Características del Video __________________________________________________ 9 3.2 Características del Sistema de Audio ________________________________________ 9 3.3 Subsistema de Multiplex de Transporte _____________________________________ 10 3.4 Características del sistema de transmisión __________________________________ 11 4 Características del Sistema de Codificación y Modulación ____________________ 12 4.1 Codificación del Canal (2) ________________________________________________ 12 Ajuste de Retardo: __________________________________________________________________ 13 4.2 Modulación OFDM______________________________________________________ 14 4.3 Características Espectrales _______________________________________________ 14 5 Red de Frecuencia Única ______________________________________________ 15 6 Países que han adoptado el estándar ISDB-T ______________________________ 16 6.1 Japón (3)______________________________________________________________ 16 6.2 Brasil_________________________________________________________________ 16 6.3 Perú (3)_______________________________________________________________ 17 6.4 Argentina _____________________________________________________________ 17 6.5 Chile _________________________________________________________________ 18 6.6 Venezuela_____________________________________________________________ 18 6.7 Otros. ________________________________________________________________ 18 7 Televisión digital Móvil Portátil _________________________________________ 19 7.1 Especificaciones Técnicas: ________________________________________________ 19 8 ISDB-Tb ____________________________________________________________ 21 8.1 Características de la Fuente: (16), (17), (18), (19) _____________________________ 22 8.1.1 Codificación de Video _________________________________________________________ 22 8.1.2 Codificación de Audio _________________________________________________________ 25 8.2 Características del Sistema de Codificación y Modulación ______________________ 28 8.2.1 Estructura del Sistema _________________________________________________________ 28 8.2.2 Codificación de Canal (15) ______________________________________________________ 29 8.2.3 Modulación (15) _____________________________________________________________ 30
  • 3. ISDB-T e ISDB-Tb 3 8.2.4 RF _________________________________________________________________________ 32 8.3 Multiplexación (22), (23), (24), (25), (26), (27) ________________________________ 34 8.3.1 Funcionamiento Básico de un multiplexor _________________________________________ 34 8.3.2 Modificaciones e Implementaciones Brasileñas ____________________________________ 36 8.4 TV Interactiva – Ginga (28), (29), (30), (31), (32), (33) __________________________ 37 8.4.1 Introducción_________________________________________________________________ 37 8.4.2 Arquitectura de Referencia _____________________________________________________ 39 9 Trabajos citados _____________________________________________________ 44
  • 4. ISDB-T e ISDB-Tb 4 1 Introducción El estándar ISDB-T (“IntegratedService Digital Broadcasting – Terrestrial”, Transmisión Digital de Servicios Integrados – Terrestre) ha sido desarrollado y está operando en Japón. Fue establecido por la Asociation of Radio Industries and Businesses de Japón (ARIB1) y en la actualidad es promovido por el Digital broadcastingExpertsGroup (DiBEG 2) de Japón, que es un grupo de expertos conformado por las principales transmisoras y fabricantes que trabajan en el medio de la radiodifusión, fundado en septiembre de 1997 para promover el sistema de televisión digital ISDB- T por todo el mundo, promueve el intercambio de información técnica y cooperación internacional para facilitar el mutuo entendimiento en el mundo y un fluido intercambio de los programas en la era digital (1). Los inicios de la investigación y desarrollo del ISDB se remontan a la década de los ochenta, posteriormente fue creado el estándar en los años 90. El estándar ISDB comprende varios servicios entre los que cuentan: la transmisión de video digital por satélite (ISDB-S), por cable (ISDB-C) y terrestre (ISDB-T, incluye terminales móviles). ISDB está basado en torno al estándar de codificación de audio y video MPEG-2 (norma ISO/IEC 13812), contiene especificaciones para transmisión de televisión de resolución estándar en modo multiplexado y de alta definición (HDTV). El servicio de televisión digital terrestre comenzó en Japón desde Diciembre de 2003 y han migrado rápidamente al mismo debido a sus ventajas y nuevos servicios, como el de recepción portátil en el mismo canal de transmisión, “One-Seg”, el cual comenzó en Abril del 2006. Los documentos del estándar ISDB, especifican aspectos como (2): • Provisión de servicios interactivos sobre diversos canales de retorno (líneastelefónicas fijas, teléfonos móviles, redes de área local cableadas e inalámbricas, etc.) • Acceso condicional y protección de copia • Transmisión de señales mediante red de frecuencia única • Distribución de datos genéricos, no restringidos a audio y video, aunqueposibilitando por ejemplo flujos de video alternativos como MPEG-4 1 www.arib.or.jp/english 2 www.dibeg.org
  • 5. ISDB-T e ISDB-Tb 5 En base al ISDB, surgió el Sistema Brasileño de Televisión Digital (SDBTVD 3), también conocido como ISDB-Tb. Esta es una norma técnica para la televisión digital de difusión utilizada en Brasil, Perú, Argentina, Chile y Venezuela, por el momento. Fue puesto en operación comercial el 2 de diciembre de 2007, en São Paulo, Brasil. Si bien en la actualidad los dos sistemas no son compatibles se espera que el grupo de trabajo Japón-Brasil en poco tiempo una los dos sistemas en uno solo para lograr beneficios de la ganancia de escala. El estándar SBTVD fue desarrollado por un grupo de estudio coordinado por el Ministerio brasileño de Comunicaciones y fue liderada por la Agencia Brasileña de Telecomunicaciones (ANATEL) Con el apoyo de la Investigación de las Telecomunicaciones y el Centro de Desarrollo (CPqD). El grupo de estudio estaba compuesto por miembros de otros diez ministerios brasileños, el Instituto Nacional de Tecnología de la Información (ITI), varias universidades brasileñas, las organizaciones profesionales de radiodifusión, radiofisusores y fabricantes de dispositivos de recepción. El objetivo del grupo era desarrollar y aplicar un estándar de TV Digital en Brasil, abordando las cuestiones no sólo técnicas y económicas, sino también y sobre todo la "inclusión digital" para los que viven separados de la sociedad de la informacióny busca hacer un gobierno más cercano a la población ya que en Brasil más del 94% de las familias tiene al menos un aparato de TV. (3) La diferencia mayor entre los estándares japonés y brasileño radica en el estándar de compresión de video, ISDB-T emplea H.262/MPEG-2 y SBTVD utiliza H.264/MPEG-4. La historia del desarrollo del SBTVD puede presentarse en dos etapas, por una parte los estudios y ensayos iniciales y luego, la implementación del grupo de trabajo de TV Digital y la definición final de la norma SBTVD. Entre 1994 y 1998, en Brasil, se realizan los estudios y análisis sobre las normas existentes de televisión digital hasta la fecha, es decir: ATSC, DVB-T e ISDB-T. Sobre todo dentro del ámbito técnico, por parte un grupo compuesto por la Sociedad Brasileña de Ingeniería de Televisión (SET) y la Asociación Brasileña de Radio y Televisión (ABERT). En 1998, el Ministerio brasileño de Comunicación ordenó a la Agencia Nacional de Telecomunicaciones llevar a cabo estudios para seleccionar y poner en práctica la televisión digital en Brasil, así pues de 1998 al 2000, el grupo mencionado, con el apoyo de la Universidad Presbiteriana Mackenzie desarrolló un estudio muy completo de cada estándar, presentado como resultado su apoyo a la norma ISDB-T, considerándola como la de mejor calidad para ser aplicada en Brasil. Sin embargo, la decisión final sobre el estándar seleccionado no se anunció en ese momento debido a varios puntos, entre ellos: que otros grupos de la sociedad querían participar más en esa decisión. El Comité ATSC y DVB el informe de ABERT, SER y Mackenzie y la decisión de ANATEL. Además, los debates políticos traían nuevas exigencias para la norma que se aplicaría en Brasil, como la inclusión digital y la difusión de e-gov. (3) El 26 de noviembre el 2003, comenzó el programa SBTVD por acta Presidencial #4.901, centrándose en la creación de un modelo de referencia nacional para la televisión digital terrestre 3 http://www.forumsbtvd.org.br
  • 6. ISDB-T e ISDB-Tb 6 en el Brasil. La agencia Nacional de Telecomunicaciones (ANATEL) fue encargada por el Ministerio Brasileño de Comunicaciones para llevar adelante este trabajo con el apoyo técnico de varios ministerios brasileños, institutos, organizaciones relacionadas con la materia, empresas y universidades. Después de tres años de estudios y desarrollos, el foro SBTVD anunció la selección del estándar japonés ISDB-T como un sistema de referencia para el sistema SBTVD, considerando algunas nuevas tecnologías como: MPEG-4, sistema de compresión AVC (H.264) para video, el cual permite una mayor capacidad de carga de datos en la misma banda, en contraparte del MPEG-2 utilizado por el estándar japonés. Y Middleware llamada “Ginga” más robusta con módulos declarativos y procedimentales, para permitir a complejas aplicaciones interactivas. Japón, utiliza el middleware BML que es sólo declarativa. A raíz de las adaptaciones principales también presenta otras secundarias, que se analizarán posteriormente. La decisión final fue anunciada el 29 de junio de 2006 por el Acta Presidencial # 5.820 declarando oficialmente que Brasil adoptó el ISDB-T sistema de transmisión digital terrestre como base de referencia para la ISDB-TB (nombre comercial para SBTVD). El 19 de junio de 2007, Samsung hizo la primera demostración pública de transmisores y receptores SBTVD. Las emisiones regulares comenzaron el 2 de diciembre de 2007, inicialmente en São Paulo. El 6 de octubre de 2009, el sistema también se puso en marcha en otras ciudades de Brasil. En el 2009, Perú, Argentina, Chile y Venezuela adoptaron el estándar ISDB-TB.
  • 7. ISDB-T e ISDB-Tb 7 2 El Sistema ISDB-T En general un sistema de transmisión digital se compone por tres bloques funcionales (Figura 1.1): • Bloque de código fuente. • Bloque Múltiplex. • Bloque de transmisión de código. El sistema ISDB-T ha sido diseñado para tener flexibilidad en la prestación de televisión digital, programación de audio, servicios multimedia, en los cuales se puede integrar gran variedad de información de tipo digital tales como video, audio, textos y programas computarizados. Además, el sistema permite la transmisión de información por un canal móvil, haciendo posible la recepción de la misma mediante receptores móviles ligeros y compactos. Figura 2.1 Estructura del Sistema de transmisión Digital ISDB-T (4) El estándar ISDB-T es un estándar semejante al DVB-T con ciertas modificaciones, entre las similitudes se puede enunciar que las dos normas están basadas en codificación MPEG-2 de audio y video y soportan transmisión de otros formatos de datos. (MPEG-4 u otros). 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 subportadoras. No obstante, ISDB-T presenta diferencias importantes respecto a DVB-T en cuanto al orden y la forma en que los datos son codificados y luego localizados en frecuencia en la modulación OFDM. El sistema usa un método de modulación denominado “Transmisión de Banda Segmentada (BST) OFDM”, que consiste de un conjunto de bloques de frecuencia comunes básicos, denominados “Segmentos BST”.
  • 8. ISDB-T e ISDB-Tb 8 BST-OFDM provee transmisión jerárquica por medio del uso de diferentes métodos de modulación de portadoras y tasas de codificación de código interno sobre diferentes segmentos Tb S . Cada segmento de datos puede tener su propio método de protección contra errores (tasas de código interno, profundidad del entrelazado de la codificación) y tipo de modulación (QPSK, DQPSK, 16- QAM ó 64-QAM). Mediante BST-OFDM es posible acomodar hasta 13 segmentos de radiodifusión terrestre. El ancho de banda útil es de 13 x BW/14 (5,57 MHz para un canal de 6 MHz, 6,50 MHz para un canal de 7 MHz y 7,43 MHz para un canal de 8 MHz; respectivamente, para el caso de un canal de radiodifusión de televisión terrestre). (5)
  • 9. ISDB-T e ISDB-Tb 9 3 Características de la Fuente 3.1 Características del Video ISDB-T soporta diferentes resoluciones de pantalla y tasas de trama. Los formatos se indican en la Tabla 1.1, en resolución, forma de barrido (progresivo (P) o entrelazado (I)) y tasa de tramas por segundo, y se conforman a la sintaxis del Nivel Principal, definido en la sección de video del estándar MPEG-2. Tabla 3.1 Resoluciones de Pantalla Líneas Verticales Píxeles por Línea Razón de Aspecto Frecuencia de Tramas 1080 1920, 1440, 1080 16:9, 4:3 60I 720 1280 16:9, 4:3 30P 480 720, 540 16:9, 4:3 30P 480 720, 544, 540, 480 16:9, 4:3 60i Tabla 3.2Video Calidad/Formato (4) 3.2 Características del Sistema de Audio El sistema de audio de ISDB-T usa el estándar MPEG-2. La especialización, en este caso, está definida en el estándar ISO/IEC 13818-7 (MPEG-2 – AAC audio), la que permite el transporte de canales de audio 5.1 con una tasa de bits de hasta 320 kb. Tabla 3.3 Formatos de audio estándar ISDB-T (4)
  • 10. ISDB-T e ISDB-Tb 10 3.3 Subsistema de Multiplex de Transporte ISDB-T utiliza el sistema MPEG-2 como tecnología múltiplex. En los sistemas MPEG-2, todos los contenidos transmitidos, video, audio y datos son multiplexados en un paquete llamado Flujo de transporte (Transportstream TS). Como se muestra en la Figura1.2, aunque, cualquier tipo de contenido/servicio puede ser multiplexado. Los contenidos de flujo, tales como video, audio y flujo de datos, son convertidos al formato PES (PacketElementaryStream) Paquete de Flujo Elemental y finalmente son convertidos al TS y multiplexados; por otro lado, los contenidos que no son del tipo de flujo de datos, son convertidos al formato de Sección y finalmente convertidos al formato TS y multiplexados. (4)
  • 11. ISDB-T e ISDB-Tb 11 Figura3.1 Formato de Multiplexación en el sistema ISDB-T (4) 3.4 Características del sistema de transmisión Algunas de las características dl sistema de transmisión del estándar ISDB-T son las siguientes: • Tecnología de transmisión OFDM (robustez ante multicamino) • Transmisión OFDM segmentada (servicio portátil en el mismo canal): La transmisión segmentada OFDM, es el único sistema de transmisión, que es capaz de transmitir diferentes parámetros de señal en el mismo ancho de banda. A este sistema de transmisión se le llama “transmisión en modo jerárquico”. En un canal de 6Mhz, las portadoras están agrupadas en segmentos, 13 en total, dando lugar al OFDM Segmentado. El agrupamiento de los segmentos permite transportar distintos servicios, como HDTV, SDTV y LDTV. • Intercalación Temporal (Robustez ante ruido urbano, movilidad y portabilidad)
  • 12. ISDB-T e ISDB-Tb 12 4 Características del Sistema de Codificación y Modulación 4.1 Codificación del Canal(2) El sistema de codificación de canal para el estándar ISDB-T se muestra en la Figura 1.3. Figura 4.1 Sistema de codificación de canal y jerarquización de ISDB-T (2) Código Externo (Reed-Solomon (204,188, t-8)): El código se aplica por bloques a grupos de 188 bytes, resultando palabras codificadas de 204 bytes. Este código es capaz de corregir hasta 8 bytes erróneos ocurridos en cada grupo de 204. Se trata exactamentedel mismo código Reed- Solomon utilizado como código externo en DVB. Demultiplexador:La codificación RS es realizada en forma tal que cada bloque originalde 188 bytes contiene datos de sólo uno de los tres servicios posibles (una sola fuenteMPEG-2 en laFigura1.3). Ello permite de-multiplexar los servicios en la salida delcodificador RS tomando bloques de 204 bytes, y realizar el resto de la codificación porseparado para cada servicio o capa jerárquica (la transmisión no necesariamente debeconsistir de tres capas, pueden ser dos o una también).
  • 13. ISDB-T e ISDB-Tb 13 Dispersión de Energía:Aleatoriza los bits que componen un flujo de transporte mediantemultiplicación por una secuencia binaria seudo aleatoria de orden 15 (PRBS-15). Setrata exactamente del mismo aleatorizador utilizado en DVB. Ajuste de Retardo:La desventaja principal de la transmisión jerárquica basada ensegmentos es que las diferencias entre parámetros de codificación de las tres capasjerárquicas causan desalineamientos entre los flujos de transporte de las tres capas. Elloobliga a re-sincronizar los flujos con ligeros ajustes de retardo en cada capa en laentrada del entrelazador externo. Entrelazador Externo:Se usa un entrelazadorconvolucional de bytes de largo 12, el queentrelaza internamente cada byte de cada grupo de 204 bytes. Se trata exactamente delmismo entrelazador externo utilizado en DVB. Código Interno (Convolucional):El código es convolucional punzado de restricción K= 6y puede operar a tasas ½, 2/3, ¾, 5/6 y 7/8, otorgando así flexibilidad entre tasa dedatos y el nivel de protección que se desea. Se trata exactamente del mismo códigoconvolucional usado como código interno en DVB. Entrelazador Interno:La secuencia de bits del flujo de transporte de cada capa jerárquicaes multiplexada en 2, 4 o 6 líneas paralelas según el tamaño de la constelación QAMusada para modular las sub-portadoras OFDM de aquella capa (4-QAM, 16-QAM o64-QAM). El entrelazado consiste enretardar cada una de las 2, 4 o 6 líneas en forma individual entre 0 y 120 tiempos debit. Un ajuste de retardo es además necesario en cada capa según el número M-ario (4,16 o 64) tal que las salidas de todas las líneas sean alimentadas sincronizadamente almodulador M-QAM que corresponda. Modulación M-QAM:Produce símbolos M-QAM que modularán las sub-portadorasOFDM. El número M-ario (4, 16 o 64) puede ser diferente para cada capa jerárquica. A diferencia de DVB-T, ISDB-T además permite utilizar modulación QPSK diferencial (4-QAM diferencial), lo que facilita decodificar la modulación en condiciones de canal muy adversas, como casos de alta movilidad, a cambio de una pérdida de eficiencia energética (3dB), o bien radio de cobertura (factor 2x). Asignación a 13 Segmentos:Las tres capas jerárquicas son combinadas en proporción a los segmentos asignados. Entrelazado Intra-Segmento:Cada capa es entrelazada internamente sobre el rango de segmentos asignados a la capa. Entrelazado Inter-Segmento:Las capas son entrelazadas conjuntamente sobre el rango completo de frecuencia de la transmisión. En caso que la transmisión utilice Recepción Parcial, el segmento correspondiente es excluido del entrelazado, y entrelazado individualmente. En comparación al sistema de codificación de DVB, se aprecia que la transmisión jerárquica con banda segmentada de ISDB-T (BST-OFDM) requiere de una codificación decanal significativamente más compleja. De hecho, los bloques que conforman el sistema decodificación de DVB-T
  • 14. ISDB-T e ISDB-Tb 14 constituyen un subconjunto de los bloques necesarios en la codificación ISDB-T. Además, ISDB-T incurre en complejidad adicional al considerar hasta tres capas jerárquicas, mientras que DVB limita la complejidad a sólo dos capas. Todos estos factores implican que la fabricación de componentes para el sistema de codificación de ISDB estará constantemente penalizada con un mayor costo que sus equivalentes DVB. 4.2 Modulación OFDM OFDM (OrthogonalFrecuencyDivision Multiplex) es un sistema de transmisión de multi portadoras. En el sistema de transmisión OFDM, los datos digitales son divididos en multi portadoras y enviados. Como resultado la longitud del símbolo de transmisión tiene mayor longitud que en un sistema de transmisión de una sola portadora. Si el símbolo de transmisión tiene mayor longitud habrá menos degradación por laInterferencia Inter Símbolo (ICI), causada por la interferencia multi-path (a estainterferencia se le llama “fantasma”). 4.3 Características Espectrales En términos estrictos, el ancho de banda de transmisión establecido por la norma ISDB-Tes 5,7 MHz. Este ancho de banda contiene el 99% de la energía radiada. La norma tambiénespecifica una máscara espectral única requerida para radiaciones fuera de banda, la que adiferencia con la norma DVB-T no considera la naturaleza de las transmisiones en bandasadyacentes, ya sea fueran digitales o analógicas. La máscara espectral de ISDB-T es menos restrictiva que la de DVB-T.
  • 15. ISDB-T e ISDB-Tb 15 5 Red de Frecuencia Única Para la operación de un sistema ISDB-T mediante RFU, se debe tener en cuenta, entre otras cosas: • Los osciladores de portadora de las estaciones de la RFU deben presentar variaciones de 1 Hz o menos con respecto a la frecuencia central de la banda. • La frecuencia de muestreo de los moduladores OFDM de banda base deben tener una precisión de +/- 0,3 partes por millón. • Los flujos de transporte deben ser idénticos. Cabe dejar claro, que la operación en redes de frecuencia única para la norma ISDB-T, es prácticamente igual a las del estándar DVB-T.
  • 16. ISDB-T e ISDB-Tb 16 6 Países que han adoptado el estándar ISDB-T El estándar ISDB-T, además de Japón y Brasil que son los países pioneros, cuenta en la actualidad con una buena acogida en la comunidad Sudamericana en su versión japonés-brasileña, entre los que cuenta, Perú, Argentina, Chile y Venezuela. A mediados de 2009, Mozamique se convirtió en el primer país africano en iniciar pruebas experimentales del sistema japonés-brasileño. 6.1 Japón (3) ISDB-T fue adoptado para las transmisiones comerciales en Japón en diciembre de 2003. Abarca actualmente un mercado de cerca de 100 millones de televisiones. ISDB-T tenía 10 millones de suscriptores para el final de abril de 2005. El 24 de julio de 2011, en Japón dejarán de transmitir televisión de manera analógica entrando de lleno a la televisión digital. El problema es que los nipones que no tengan un aparato adecuado, se quedarán sin poder sintonizar la TV, y eso incluye a un millón de hogares que presentan pocos ingresos y que necesitan de beneficios sociales. Es por eso que el gobierno japonés distribuirá un millón de sintonizadores digitales de funcionalidades simplificadas a igual número de hogares y ya han encargado a los fabricantes que presenten propuestas con un costo de menos de 5.000 yenes (46 dólares), lo cual es un cuarto del precio que estos dispositivos tienen actualmente en el mercado. Los sintonizadores permiten recibir la señal digital en televisores análogos y significarán una inversión de más de 46 millones de dólares. El servicio de televisión para receptores portátiles o teléfonos celulares llamado One-Segservice” empezó a comercializarse en Japón a partir de abril de 2006. Desde entonces se ha incrementado expansivamente el número de los usuarios de One-Seg en la sociedad japonesa hasta llegar a una cifra de 38 millones. El motor de este inesperado crecimiento consiste principalmente en la generación joven, para quien es más familiar el uso del celular. 6.2 Brasil Brasil, como ya se lo mencionó anteriormente, adaptó el sistema japonés ISDB-T a sus necesidades. El 29 de junio de 2006, el gobierno de Brasil anunció que adoptaría la modificación de la norma japonesa, SBTVD (ISDB-Tb) como el estándar elegido para las transmisiones digitales, que se pondrá en ejecución completamente antes de 2016. Luego de un periodo de pruebas, estuvo en el aire oficialmente el 2 de diciembre de 2007, en la ciudad de São Paulo. Actualmente ya se transmite bajo esta norma en varias ciudades y para el 2011 en todo el país.
  • 17. ISDB-T e ISDB-Tb 17 6.3 Perú (3) El 10 de marzo de 2009 la Sociedad Nacional de Radio y Televisión que agrupa a las principales cadenas peruanas de televisión, emitió un comunicado de prensa en el cual respaldan por unanimidad la adopción del estándar japonés-brasilero ISDB-Tb para la implementación de la televisión digital terrestre en este país, luego de analizar las distintas tecnologías existentes. Días después, la otra agremiación de televisoras peruanas, la Asociación de Radio y Televisión del Perú, también respaldó al sistema ISDB-T. Mientras tanto, el MTC evaluaba el informe final de la Comisión Multisectorial que analizó durante 2 años cada estándar para determinar cuál era el más conveniente para el país. El 23 de abril de 2009, tras aceptar la recomendación propuesta por la Comisión Multisectorial,21 el Gobierno Peruano hizo pública la decisión de adoptar el estándar ISDB-Tb con las mejoras tecnológicas que hubiera al momento de su implementación. El 5 de septiembre el Ministerio de Transportes y Comunicaciones anunció que el "apagón analógico" en Lima está previsto para el 28 de febrero de 2020 y la realización del Primer Foro de TDT ISDB-T Internacional auspiciado tanto por el gobierno japonés como por el brasileño, que se desarrolló en Lima del 21 al 23 de septiembre del 2009, con la asistencia de los ministros de comunicaciones de Japón, Brasil, Perú, Argentina y Chile en donde se oficializó la creación del Forum ISDB-T Internacional, se firmaron diversos acuerdos de cooperación tecnológica con Japón y Brasil y se anunció que durante 2010 se inician formalmente las transmisiones digitales en alta definición en Lima de las cadenas televisivas TV Perú, América Televisión y ATV. El 13 de febrero de 2010 LG lanzó a la venta en Lima, los primeros modelos de televisores digitales HD con sintonizador ISDB-Tb incorporado, teniendo el modelo más económico de 32" un costo de US$ 830. Una semana después Movistar puso a la venta los primeros celulares con recepción de Televisión Digital ISDB-T One-Seg. 6.4 Argentina Argentina en primera instancia, en el gobierno de Carlos Menem, se había decidido por la norma ATSC. Luego esa decisión fue derogada y se iniciaron nuevamente estudios respecto a las normas. El 26 de agosto de 2009 el Ministro de Comunicaciones de Brasil, Hélio Costa, anuncio que el secretario de Comunicaciones argentino, Lisandro Salas, le confirmó la decisión de Argentina que adoptó la norma de TDT vigente en Brasil ISDB-Tb. Esto se hizo oficial el viernes 28 de agosto de 2009 en Bariloche en el marco de la Cumbre Unasur cuando la Presidente de Argentina, Cristina Fernández de Kirchner y el Presidente de Brasil, LuizInacio Lula da Silva anunciaron el acuerdo entre ambos países. El 1 de septiembre de 2009 se aprobó mediante Decreto Presidencial la creación del Sistema Argentino de Televisión Digital Terrestre (SATVD-T) el que será desarrollado en base al estándar ISDB-T internacional. También se estableció un lapso de 10 años para completar la transición de la televisión analógica a la digital. (6)
  • 18. ISDB-T e ISDB-Tb 18 6.5 Chile El 14 de septiembre de 2009, el gobierno anuncia que Chile adquirirá esta norma ISDB-T con MPEG4 (ISDB-Tb), diciendo que es la norma que ha otorgado mejor calidad de recepción, y fomentando el uso de celulares con dicha norma. El Ministerio de Transportes y Telecomunicaciones indica que la nueva norma se escogió por mejor calidad de recepción, mayor cantidad de señales y opción de operar TV por celular. Mediante un anuncio realizado por la Presidenta de la República, Michelle Bachelet, el Gobierno ratificó la elección de la norma ISDB-T con MPEG 4 de Televisión Digital, como el estándar que utilizará Chile para implementar el mayor cambio en la Televisión de libre recepción de los últimos 30 años. (7) Chile inició sus trasmisiones de prueba de televisión digital bajo el sistema ISDB-T. El 30 de octubre de 2009, Sony puso a la venta en el país el primer televisor LCD con sintonizador ISDB-Tb incorporado. Actualmente están transmitiendo bajo el modo de test sólo en Santiago: TVN en el canal 33, Canal 13 en el canal 24 y Chilevision en la frecuencia 30 y pronto se sumaría Mega por la frecuencia 27. 6.6 Venezuela El 6 de octubre de 2009 Venezuela adoptó oficialmente ISDB-Tb (8) como su estándar de TDT, según anunció el Ministro del Poder Popular para la Ciencia, Tecnología e Industrias Intermedias, Jesse Chacón, quién también declaró que con este sistema, Venezuela entrará plenamente a la era digital gracias a que el estándar japonés ISDB-T tendrá ciertas mejoras técnicas añadidas por Brasil, lo que otorga a Venezuela un modelo más avanzado y con mayor capacidad tecnológica. Además enfatizó que más allá de las ventajas tecnológicas que traerá al país el estándar digital japonés, el mayor beneficio será «el valor de inclusión social que queremos desarrollar en Venezuela». (9) 6.7 Otros. La norma ISDB-T también está siendo evaluada en otros países y tiene buena acogida, entre ellos se puede mencionar: Ecuador, Paraguay, Bolivia, Costa Rica, Cuba e incluso Uruguay, que si bien ya decidió su estándar, pero el mismo no está aún en funcionamiento. Por cuanto ha obtenido propuestas por parte de Brasil de rever su decisión.
  • 19. ISDB-T e ISDB-Tb 19 7 Televisión digital Móvil Portátil La transmisión a terminales portátiles fue considerada desde un comienzo en el estándar ISDB-T a través del concepto conocido como “one-seg” o recepción parcial de un segmento. El servicio inicio experimentalmente durante 2005, y comercialmente el 1 de abril de 2006. El servicio one- seg consiste en transmitir imágenes en movimiento a teléfonos celulares, TV para autos, computadoras personales, etc. Una terminal de este tipo con un enlace de comunicaciones podrá también recibir transmisión de datos enlazados con Internet. Como se ha de recordar, ISDB-T utiliza la modulación BST-OFDM (Band SegmentedTransmission – Ortogonal FrecuencyDivisionMultiplexing). Debido a esto, la banda de 6 MHz, utilizada para un canal de televisión, puede ser dividida en diferentes segmentos con modulación de portadora propia y con capacidad de brindar diferentes servicios. Específicamente, en ISDB-T, se divide el canal de 6 MHz en 13 segmentos, de los cuales 12 son empleados en la recepción fija, y el segmento restante es destinado a la recepción en equipos móviles. Por este motivo, es que dicho concepto es conocido como one-seg. (10) 7.1 Especificaciones Técnicas: El sistema one-seg utiliza codificación de video H.264, esta permite codificar la señal de video utilizando hasta 3 veces menos bits que en la codificación MPEG-2 convencional. Para la codificación de audio se utiliza AAC (Audio AdvancedCoding), el cual utiliza un algoritmo de compresión con perdida, debido al cual se eliminan algunos datos de audio para poder obtener mayor grado de compresión. Tanto el video como el audio se encuentran encapsulados en canales MPEG2. La resolución máxima de video es de 320x240 pixeles, y el máximo de transporte de vídeo es de 128 kbit/s. El audio conforma un perfil con máximo de transporte de 128 kbit/s. La transmisión de datos adicionales usando BML 4 (EPG 5, servicios interactivos, etc.) ocupa el resto de 60 kbit/s. La modulación del segmento es 64-QAM, el código convolucional opera con tasa 1/2 y el intervalo de guarda para la modulación OFDM es 1/8, los demás parámetros OFDM son impuestos por la transmisión completa de 13 segmentos. Entre ISDB-T e ISDB-Tb, existen pequeñas diferencias para one-seg. Las más relevantes enuncian que en ISDB-T se utiliza H.264 a 15 cuadros por segundo (fps) y para el audio HE-AAC v.1 de baja complejidad, mientras que para ISDB-Tb se emplea para el video H.264 a 30 fps, y para el audio HE-ACC v.2 de jaba complejidad. (11) 4 Broadcast Markup Language, or BML, is an XML-based standard developed by Japanese ARIB association as a data broadcasting specification for digital television broadcasting. 5 Electronicprogram guide
  • 20. ISDB-T e ISDB-Tb 20 Cabe acotar que one-seg no implementa funciones de acceso condicional ni protección de copia del contenido. Una ventaja que presenta el ISDB-T es el uso de time interleaving. Esto permite una mejor recepción en equipos móviles. El Time interleaving consiste en dispersar los pixeles de una imagen para la transmisión, luego en la recepción se ordenan evitando que la pérdida de pixeles continuos degrade la señal. Este concepto permite reducir el ruido impulsivo así como la atenuación o fading. Esto se evidencia en la Figura 1.3. Figura 7.1 Efecto Time Interleaving(12)
  • 21. ISDB-T e ISDB-Tb 21 8 ISDB-Tb El sistema ISDB-Tb es una mezcla de la tecnología japonesa ISDB y la tecnología brasileña, en Brasil es conocido como Sistema Brasileño de TV digital terrestre (SBTVDT). Las características del SBTVD son: • Multiprogramación, donde cada empresa puede utilizar cuatro canales; • Interactividad que puede ser usada en distintos niveles; • Interoperabilidad entre los diferentes patrones de TVD; • Robustez que permite recibir las distintas programaciones en todo el país; • Movilidad, pues pude ser utilizada tanto en casa, como en el cauto, en la calle o en un autobús; • Portabilidad, es decir la TV digital está disponible en pantallas pequeñas que pueden ser llevadas en el bolsillo; • Accesibilidad, para las personas con necesidades especiales; • Está disponible tanto en alta definición como en el modelo estándar, siendo que este último es más sencillo y presenta pocos recursos digitales; • Uso del MPEG 4, que tiene más recursos tecnológicos y permite la utilización de las características citadas hasta ahora. Entre los aportes brasileños está el Ginga, midleware que permite el uso de los tres patrones (norteamericano, europeo y el híbrido japonés-brasileño), es decir permite la interoperabilidad entre los sistemas; permite su utilización tanto en el modelo estándar como en alta definición (HDTV) y permite que sean rodados los aplicativos interactivos de distintos niveles. Además, permite que los contenidos de TV digital sean exhibidos en diferentes sistemas de recepción, independiente del fabricante o del tipo de receptor, pues el Ginga acepta TV, celulares, computadoras de mano (PDAs) o TV paga, como cable y satélite, entre otros. El midllewareGinga ofrece código abierto y libre, además de interface con internet e interface gráfica. (13) Las especificaciones del sistema fueron basadas en la premisa de tornar el sistema económicamente viable y de acuerdo a patrones internacionales existentes. La organización de los programas y servicios fue establecida buscando flexibilidad para acomodar diferentes configuraciones y modelos de negocio con posibilidad de expansión para futuros servicios. El sistema de transmisión brasileño está completamente de acuerdo al patrón japonés ISDB, permitiendo una transmisión jerárquica en la que hasta 13 segmentos son agrupados en tres camadas con diferentes parámetros de codificación de canal y modulación y, por lo tanto, con diferentes niveles de robustez. La reglamentación brasileña incorporó al patrón aspectos de la canalización nacional, como máscaras de emisión terrestre para permitir la convivencia acorde a los sistemas analógicos. (14)
  • 22. ISDB-T e ISDB-Tb 22 En la codificación de audio y video están algunas de las actualizaciones tecnológicas incorporadas al patrón. La adopción de la recomendación ITU-T H.264 (MPEG-4 AVC, Advanced Video Coding) como herramienta de compresión representó un gran salto de calidad en todas las aplicaciones: desde la alta definición hasta los videos de resolución reducida. El perfil de compresión adoptado es el High Profile, en el caso de señales SDTV y HDTV, y BaselineProfile, en el caso del contenido One-Seg. Al contrario del sistema japonés, el nivel de codificación especificado para Brasil permite la codificación con 30 fps también para los terminales portátiles. En la codificación de audio también hubo avances. La elección del patrón MPEG-4 AAC une buen desempeño, mucha flexibilidad y bajo overead de señalización. En la etapa de multiplexaçión de la señal, uno o más flujos MPEG son remultiplexados para la creación del BTS, o BroadcastTransportStream. La camada de transporte sigue la estructura de tablas para señalizar las informaciones específicas de los programas e informaciones de los servicios. La grande innovación del sistema brasileño se refiere al middleware bautizado de GINGA (JINGLA). El sistema brasileño tiene una implementación única de middleware compuesta de un núcleo común, una parte explicativa basada en el lenguaje de presentación NCL, una parte de procedimiento basada en una máquina de ejecución Java, y un puente entre ellas. 8.1 Características de la Fuente: (16), (17), (18), (19) 8.1.1 Codificación de Video En su esencia, el estándar H.264 sigue los mismos principios de codificación que son comunes a los otros formatos desde el antiguo MPEG1: división de imágenes en macrobloques, estimativa de movimiento usando cuadros anteriores y posteriores, transformada basada en DCT y codificación de las informaciones por entropía a través de códigos de longitud variable. En realidad esos fundamentos básicos de codificación de vídeo son explorados por el H.264 con una sofisticación que lo torna capaz de extraer una eficiencia de codificación hasta entonces no alcanzada por otros codificadores. Por otro lado, esa sofisticación acarreó un aumento de complejidad que viene desafiando a los ingenieros y proyectistas de encoders y decoders. Algunos de los avances del H.264 en relación a los métodos anteriores son: 8.1.1.1 Compensación de movimiento con bloques de tamaño variable En estándares anteriores, tenemos la división de los cuadros en macrobloques de tamaño 16x16 y la posterior estimativa de movimiento para cada uno de esos macrobloques resultando en vectores de movimiento. En el MPEG2 cada macrobloque se divide en cuatro bloques 8x8 y la estimativa de movimiento es hecha sobre cada uno de esos bloques. En el H.264, además de la tradicional 8x8, se han definido diferentes formatos de partición para los macrobloques. Cada macrobloque 16x16 puede ser tratado como un macrobloque entero 16x16, o ser dividido en 2 bloques de tamaño 16x8 o 8x16, o aun en 4 bloques 8x8. En caso que el modo 8x8 sea escogido,
  • 23. ISDB-T e ISDB-Tb 23 cada uno de esos bloques 8x8 puede ser utilizado en su forma completa 8x8, o ser dividido en 2 bloques 8x4 o 4x8, o aun en 4 bloques 4x4. La Figura 8.6 ilustra las particiones. Figura 8.1 Formatos de partición de macrobloques(20) El objetivo de estas particiones es una mejor adaptación a los movimientos de las diferentes texturas que componen la imagen (Figura 2). Para cada uno de los bloques creados será atribuido un vector de movimiento y la selección del formato de partición más eficiente para cada macrobloque de la imagen queda a cargo del encoder. Ese es uno de los principales factores que implica en diferencia de calidad entre los equipos. Figura 8.2 Ejemplo de selección optimizada de partición de macrobloques(21)
  • 24. ISDB-T e ISDB-Tb 24 8.1.1.2 Predicción espacial para codificación Intra La codificación intra a nivel de cuadro o de macrobloque es utilizada cuando la similitud del contenido del bloque es más presente dentro de la propia imagen que entre varios cuadros. Al codificar un cuadro Intra, primero el encoder genera una estimativa de los pixels (predicción) para que posteriormente el residuo de esa predicción sea codificado. Es una técnica también ya presente en otros codificadores, pero en el H.264 para cada bloque 4x4 de un macrobloqueIntra es posible escoger entre 9 tipos de predicción (vertical, horizontal, DC y más 6 diagonales). Más una vez, una selección adecuada para cada bloque acarrea mayor eficiencia y mayor calidad de imagen, también caracterizando un factor importante en la evaluación de los equipos de codificación. 8.1.1.3 Múltiplos cuadros de referencia La estimativa de movimiento utilizando el cuadro inmediatamente anterior o posterior es el recurso utilizado por el MPEG-2. En el H.264 la selección del cuadro que será base para la estimativa de movimiento de un macrobloque es mucho más flexible, ya que el codificador puede escoger entre múltiplos cuadros de referencia. Este recurso torna mucho más eficiente la estimativa de movimiento, por ejemplo en situaciones en que, a lo largo de los cuadros, objetos pasan unos por detrás de otros. 8.1.1.4 Transformada DCT entera y reversible En métodos anteriores, la transformada utilizada era la DCT de punto fluctuante, que era especificada con una tolerancia numérica inherente a las operaciones, debido a la imposibilidad de obtenerse una transformada inversa con resultado perfecto. Como resultado, cada proyecto de decodificador produciría cuadros decodificados con ligera diferencia, debido a errores de precisión numérica que varía entre los hardwares utilizados. Esos errores causan un ligero y progresivo descasamiento entre el estado del codificador y del decodificador, resultando en pérdida de eficiencia. En el H.264 fue introducida una transformada 4x4 entera y totalmente reversible. De esa forma, todas las operaciones pueden ser ejecutadas por aritmética entera, sin pérdida de precisión. Por ser reversible, todos los decodificadores obtienen los mismos resultados, evitando descasamiento entre codificador y decodificador. 8.1.1.5 Codificador aritmético adaptativo (CABAC) Mientras las tablas de código de longitud variable son generadas por muestreo estadístico y experimentación, el codificador aritmético es capaz de adaptarse automáticamente a la estadística inherente al propio contenido que está siendo codificado, resultando en ganancia de eficiencia. 8.1.1.6 Estándar brasileño La norma de codificación de audio y vídeo del Sistema Brasileño de TV Digital (ABNT NBR 15602 – www.abnt.obr.br/tvdigital) especifica los perfiles y niveles que son permitidos para cada servicio ofrecido. Esta definición implica directamente en la restricción al uso de ciertas herramientas del codificador. La Figura 3 ilustra gráficamente los perfiles del H.264 y las herramientas permitidas para los mismos.
  • 25. ISDB-T e ISDB-Tb 25 Figura 8.3 Distribución de las herramientas por los Perfiles H.264 (16) Para la transmisión del servicio en HD (alta definición) y SD (definición estándar), fue adoptado el perfil High, donde se puede contar con todo el poder de codificación del H.264 que se aplica a este tipo de servicio. Como nivel máximo fue seleccionado el nivel 4, dicha selección esta impuesta por los compromisos con el cronograma de implantación del sistema y costos de los receptores. Para servicios one-seg, destinados a los celulares y señales portátiles, fue especificado el perfil Baseline, que no posee todas las herramientas del perfil High, pero está adecuado para este tipo de servicio. Como nivel fue especificado el 1.3, que posibilita la reproducción de imágenes a una tasa de hasta 30 cuadros por segundo. Este es un punto diferencial en relación a la norma japonesa, que adoptó el nivel 1.2 en la fase de lanzamiento del estándar H.264 y el mercado de semiconductores carecía de implementaciones prácticas de decodificadores. Este nivel limita el estándar japonés a utilizar una tasa máxima de 15 cuadros por segundo en las transmisiones one- seg. 8.1.2 Codificación de Audio El estándar de codificación de audio en uso en el Sistema Brasileño de TV Digital es un subconjunto del MPEG-4 AAC (Advanced Audio Coding), homologado por la norma ISO 14496-3. El MPEG-4 AAC es resultado de la intensa investigación hecha en los campos de compresión de audio y psicoacústica, utilizando mecanismos ya presentes en estándares anteriores (MPEG-1 Audio, MPEG-2 AAC) y adicionando nuevas herramientas para obtener mejor calidad y mayor eficiencia de compresión.
  • 26. ISDB-T e ISDB-Tb 26 8.1.2.1 Descripción Técnica La longitud de banda disponible para la transmisión de audio y vídeo en el rango de frecuencias por el sector de radiodifusión es restricta, lo que torna el proceso de compresión de datos aun más necesario. En este sentido, el procedimiento de codificación de audio utiliza un algoritmo con pérdidas, lo que significa que la señal decodificada será una versión degradada del original. Un buen codificador debe considerar las características del aparato auditivo humano para tornar la degradación lo menos perceptible posible. La compresión es resultado de la eliminación de propiedades consideradas irrelevantes (no audibles) de la señal de audio, de la interrupción de datos ocurrido durante el proceso (coeficientes de transformadas, por ejemplo) y de métodos de compresión sin pérdidas en el flujo resultante de bits. La estructura de un codificador de audio con pérdidas puede ser resumida en los siguientes bloques principales: • Modelo psicoacústico • Banco de filtros • Procesamiento spectral • Codificación y cuantización • Formateo del flujo de bits La función del modelo psicoacústico es modelar el sistema auditivo humano, de forma que las características audibles de la señal que está siendo procesada sufran el mínimo de degradación posible. La salida de este bloque sirve como parámetro para la etapa de procesamiento espectral. El banco de filtros separa la señal procesada en diferentes rangos de frecuencia, que serán utilizadas por el bloque de procesamiento espectral. La estructura del banco de filtros utilizada depende del perfil AAC en operación. En el perfil AAC-LC (LowComplexity), el banco de filtros utiliza la MDCT (ModifiedDiscreteCosineTransform) con longitud de ventana variable. El hecho de que el tamaño de la ventana sea variable permite mejor resolución en frecuencia para señales estacionarias (ventana grande) y supresión de artefactos de pre-eco en señales transitorias (ventana pequeña). El bloque de procesamiento espectral contiene la mayoría de las herramientas de compresión permitidas para cada perfil AAC (algunas herramientas son externas al bloque de procesamiento espectral). En el ISDB-Tb (SBTVD), los perfiles utilizados son: AACLC, HE-AAC y HE-AACv2. En el perfil AAC-LC se citan como ejemplo las herramientas TNS (Temporal NoiseShaping) y PNS (Perceptual NoiseSubstitution).Después de pasar por el banco de filtros, la señal procesada contiene ruido de cuantización resultante de la MDCT. La herramienta TNS filtra esta señal para amenizar el efecto del ruido. El principio de funcionamiento de la herramienta PNS está basado en el hecho de que el ruido tiene características propias. En vez de codificar la señal y transmitirla, el sistema reproduce una señal aleatoria en la salida que imita el ruido de la entrada buscando reproducir la misma energía y rango de frecuencia original.
  • 27. ISDB-T e ISDB-Tb 27 El perfil HE-AAC es igual al perfil AAC-LC más la herramienta SBR (Spectral Band Replication). Esta herramienta posee capacidad de generar una pequeña cantidad de datos capaces de representar los rangos de frecuencia más altos de la señal. De esta forma, las tasas de bits por segundo aun menores pueden ser usadas en la transmisión, con menos degradación. Finalmente, el perfil HE-AACv2 consiste en el perfil HE-AAC más la herramienta PS (ParametricStereo). Esta herramienta actúa en señales estéreo, generando una señal que contiene solamente un canal, más los parámetros de distribución de los canales izquierdo y derecho. Estos datos, procesados por el decodificador PS, producen resultados próximos a la señal estéreo original. La etapa de cuantización utiliza noiseshaping y dithering para reposicionar el ruido de cuantización en los rangos de frecuencia menos críticos al modelo psicoacústico. Los datos cuantizados son entonces codificados por el método de Huffman y repasados al bloque de formateo. Con todos los datos ya procesados, el codificador genera el flujo de bits final de acuerdo con la sintaxis definida en la norma, señalizando todas las informaciones necesarias al trabajo de decodificación. El decodificador realiza el proceso inverso del codificador, recuperando una señal de audio similar al original. 8.1.2.2 Perfiles y niveles La lista de perfiles y niveles permitida para cada tipo de servicio ofrecido por el SBTVD (full-seg e one-seg) acompaña las características de consumo de energía, procesamiento y memoria viables para cada tipo de dispositivo. Con respecto a la codificación de audio, el servicio full-seg permite los siguientes perfiles y niveles de codificación de audio: • AAC-LC nivel 2 (dos canales) • AAC-LC nivel 4 (multicanal) • HE-AAC nivel 2 (dos canales) • HE-AAC nivel 4 (multicanal) El servicio one-seg, por otro lado, permite solamente el perfil HE-AACv2 nivel 2, con hasta 2 canales por flujo de bits. El perfil AAC-LC se destina a la transmisión de audio de alta fidelidad, mientras que el perfil HE- AAC es más adecuado en situaciones donde es necesario reducir con más intensidad la tasa de bits.
  • 28. ISDB-T e ISDB-Tb 28 8.2 Características del Sistema de Codificación y Modulación El Sistema Brasileño de TV Digital utiliza la modulación BST-OFDM, que consiste en la división de la banda útil del canalen 13 segmentos de 428,5khz cada uno, los cuales puedenser agrupados para formarhasta tres distintas camadas enel proceso denominado transmisiónjerárquica, en que cadacamada puede ser moduladacon diferentes programas.La modulación OFDM ofrece robusteza la distorsión de multirecorrido,una característica de ambientesurbanos con múltiplos obstáculos.Esa robustez proviene de la utilizaciónde símbolos de corta duraciónocupando banda estrecha, asociadaa la banda de guarda. Los parámetrosde transmisión pueden serconfigurados individualmente paracada segmento, formando un canalde composición flexible. Esteprocedimiento de configuración esdesignado para la estructura de camadajerárquica.Una de las características importantesde la modulación OFDM esla posibilidad de operar en el esquemaRed de Frecuencia Única(SFN), que permite la repetición dela misma señal sin el cambio defrecuencia. Para adecuar la distanciaentre las estaciones SFN y darrobustez al efecto Doppler durantela recepción móvil, fueron establecidostres modos que consistenen diferentes espaciados entrelas frecuencias portadoras. Esosespacios son de 3.968 Hz parael modo 1, 1984 Hz en el modo 2y 992 Hz en el 3. Con este espaciamientoentre frecuencias en elmodo 1 caben 108 portadoras encada segmento OFDM, en el modo2, 216 portadoras y en el modo 3,432 portadoras.(15) 8.2.1 Estructura del Sistema El ISDB-Tb está compuesto por los siguientes bloques funcionales: • Encoder: Procesa la codificación de video y audio utilizando codificadores H264/AVC HP@ L4.0 para video de servicio fijo y H264/AVC BP@L1.3 en el servicio móvil, para codificación de audio usa el codificador MPEG-4/AAC @L.4 para fijo y el MPEG-4/AAC@L2 para móvil, los cuales proporcionan alta calidad de imagen y sonido y elevada tasa de compresión. • Multiplex: Combina en un mismo haz de datos los diferentes transportstreams enviados por los codificadores. • Modulador: Ejecuta la codificación de canal y la modulación basada en la referencia ARIB STD-B31 V 1.6 • Transmisor: Convierte la señal de FI de 44MHz generado por el bloque de modulación para la frecuencia del canal de transmisión y amplifica la señal hasta la potencia deseada. • Módulos de recepción: Tratan de la funcionalidad del terminal de acceso (Set Top Box), demodulando la señal para el display.
  • 29. ISDB-T e ISDB-Tb 29 Tabla 8.1 Resumen de características técnicas 8.2.2 Codificación de Canal(15) El esquema de codificación de canal introduce algunos algoritmos a la señal para ayudar el receptor a reconocer y corregir los errores causados por el canal de transmisión. La Figura 8.1 muestra los períodos de procesamiento de bits. El reed Solomon es un corrector de bloques que, aplicado colectivamente al transportstream total, irá a formar el paquete de datos del canal. En cada símbolo de 188 bytes son adicionados más 16 bytes de paridad. Así, cada símbolo es capaz de corregir hasta 8 bytes errados.
  • 30. ISDB-T e ISDB-Tb 30 Figura 8.4 Sección de codificación de canal (15) En el caso de la transmisión jerárquica, el transporte stream resultante es nuevamente dividido para formar el conjunto de informaciones de los paquetes originales, en un máximo de tres streams paralelos de procesamiento. A continuación, el dispositivo dispersor de energía, cuyo objetivo es evitar la repetición de grandes secuencias de 1 o 0, es aplicado en cada sección del procesador paralelo usando un circuito PRBS (pseudoRandom Bit Sequence). El ajuste de atraso, asociado al byte interleaving, introduce la necesidad de compensación de tiempo para ecualizar el tiempo de transmisión y recepción de todas las camadas y es siempre conducido por el lado de la transmisión. La suma de todos los atrasos, incluyendo el de transmisión y recepción causados por el bit interleaving, es siempre equivalente a la longitud de un cuadro. El codificador interno es un convolucional activado con código madre de ½ y tiene la longitud de compresión k de 7. En seguida, es efectuada la activación para la tasa de 1/2, 2/3, 3/4, 5/6 y 7/8. Por ejemplo, una tasa ¾ significa que para cada 3 bits de entrada salen 4 bits del codificador. Los grados de robustez y flexibilidad pueden ser conseguidos especificando diferentes conjuntos de parámetros de transmisión, tales como el número de segmentos, la tasa de codificación interna y el esquema de modulación para diferentes camadas jerárquicas conforme el tipo de servicio que se propone a proveer. 8.2.3 Modulación(15) En el proceso de modulación de las portadoras, los bits de la señal de entrada son entrelazados y mapeados por el esquema definido para cada camada jerárquica. La señal de entrada en el mapeador debe ser de 2 bits por símbolo para modulación en QPSK, mapeado para los ejes I y Q de 4 bits para modulación en 16QAM mapeado para los ejes I y Q y de 6 bits por símbolo para modulación y 64QAM mapeado para los ejes I y Q. Como el número de bits por símbolo para modulación es 64QAM mapeado para los ejes I y Q. Como el número de bits por símbolo aumenta de 2 para 4 y de ahí para 6, la tasa bits aumenta en la misma proporción. Al mismo tiempo, la
  • 31. ISDB-T e ISDB-Tb 31 distancia entre portadoras también disminuye y la configuración queda menos robusta, pero la tasa útil de la señal transmitida aumenta. Para proceder al mapeo son insertados en la entrada del mapeador 120 elementos de bits de atraso en el momento de entrelazamiento de bits para la modulación en la Figura 8.2. Para proceder al mapeo en 16 QAM, no es introducido atraso en el primer bit. Pero es introducido atraso de 40 elementos de bits para el segundo bit, atraso de 80 elementos de bits para el tercer bit y 120 elementos de bits para el cuarto bit (Figura 8.3). Figura 8.5 Configuración para modulación de las portadoras (15) Figura 8.6 Ejemplo de mapeo – modulación de 16 QAM Existe una correlación entre la tasa de bit transmitida y la robustez de la señal contra los efectos de la interferencia. Entonces, considerando un intervalo de guarda de 1/8 en la modulación QPSK con tasa de C/N de 10dB, hay recepción de excelente calidad. Entre tanto, la tasa de bits transmitida es limitada a 10Mbps. Para la modulación en 64QAM se necesita de C/N de 18dB para garantizar una buena recepción, sin embargo, la tasa de bits transmitida sube para aproximadamente 20Mbps. Debido a que el nivel de energía de las portadoras, desde que modulados con alto número de estados, es mayor que aquel con menos número de estados, el nivel de la señal de transmisión necesita ser ecualizada para que las potencias medias de las portadoras queden aproximadamente constantes, independientemente del esquema de modulación utilizado.
  • 32. ISDB-T e ISDB-Tb 32 Las señales de diferentes camadas jerárquicas parametradas para diferentes configuraciones necesitan ser combinadas a fin de que sean sometidas en común al proceso matemático de conversión IFFT (InverseFast Fourier Transformer). Las señales procesadas de esta manera son sometidas a time interleaving, en unidades de símbolos de modulación, para asegurar mejor robustez contra interferencia de fading y también pasan por el proceso de frequencyinterleaving, acción que refuerza el efecto del time interleaving. En la estructura de cuadro, además, son adicionadas las siguientes señales de frecuencia piloto: • TMCC: Señal que conduce las informaciones de control. El TMCC soporta el receptor en la demodulación y decodificación de varias informaciones,incluyendo identificaciónde parámetros de transmisión,indicador de cambio decontexto, flag para alarmade emergencia, informaciónde configuración jerárquicaactual y parámetros de configuraciónpara la próximaconmutación. El piloto estransmitido en BQPSK suministrandoextrema y robustainformación de control comoel código de sincronismo. • CP:(piloto continuo). Sirve comoseñal de referencia para lasincronización e informaciónpara estimativa y ecualizacióndel canal a ser procesado enel receptor. • SP:(Piloto dispersado). Es inseridoen el segmento a cada 12portadoras de datos, dentro decada fila en la dirección del cuadroOFDM y a cada 4 símbolosen la dirección del símbolo (columnas).El representa 8% de laenergía total transmitida. • AC: (Piloto auxiliar). Es una señal deextensión que transmite informaciónadicional para controlde la señal de modulación. La señal emergente de la estructura del cuadro OFDM es sometida al proceso de IFFT (Inversefast Fourier transformer) para generar la señal de FI de 44MHz. Como la señal OFDM es constituida por diversas portadoras ortogonalmente moduladas, cada símbolo es considerado como un elemento de longitud Tu. Después de la modulación OFDM, es insertado a la señal el intervalo de guarda. Se trata de una extensión cíclica de símbolo OFDM. El intervalo de guarda permite al receptor eliminar interferencias entre símbolos sucesivos, desde que la dispersión de los tiempos de propagación de todos los multirecorridos envueltos sea menor que el intervalo de guarda. El sistema estandarizó cuatro tiempos de intervalo de guarda: 1/4, 1/8, 1/16 y 1/32 de la duración del símbolo. 8.2.4 RF A la salida de la sección de modulación, la señal de FI de 44MHz es convertida para la frecuencia del canal de transmisión y sometida al amplificador de potencia. El desvío de frecuencia de la portadora, causado por el error de frecuencia de muestra IFFT a cada fin de anchura de banda, debe ser de 1Hz o menos. Las frecuencias centrales de los canales digitales deben ser dislocadas de 1/ 7MHz o 142,857kHz en relación al centro del canal, proceso denominado decalaje de frecuencia, conforme lo ilustra la Figura 8.4.
  • 33. ISDB-T e ISDB-Tb 33 Figura 8.7Decalaje de frecuencia de canal (15) La máscara del transmisor para el sistema brasileño es más rígida que la de los similares. El propósito de esto es destacar los problemas específicos de Brasil, como la conveniencia del sistema digital con las transmisiones analógicas ocupando los canales adyacentes. La Figura 8.5 presenta las máscaras crítica, suscritica y no crítica, las cuales deben ser aplicadas conforme a la clase, potencia y localización de las estaciones transmisoras. Las estaciones de transmisión digital son clasificadas en clase Especial, clase A, clase B y clase C, cuyos valores de las potencias máximas son presentadas en laTabla 8.2. En relación a la potencia ERP, para cada clase es tomada como referencia una altura de 150 metros sobre el nivel medio del terreno. Estas potencias fueron definidas considerándose que el sistema digital deberá replicar las actuales estaciones analógicas suministrando aproximadamente la misma cobertura para la clase equivalente. Esto significa que una potencia media del transmisor digital debe ser aproximadamente 20 veces menor que la potencia de pico del transmisor analógico para la misma clase de transmisión.
  • 34. ISDB-T e ISDB-Tb 34 Figura 8.8 Máscaras de transmisión (15) Tabla 8.2 Clase de las estaciones 8.3 Multiplexación(22), (23), (24), (25), (26), (27) 8.3.1 Funcionamiento Básico de un multiplexor El proceso que permite que una señal generada en la emisora sea correctamente transmitida y decodificada por el usuario debe tener las siguientes etapas: generación de contenido, codificación, multiplexación, transmisión y recepción.
  • 35. ISDB-T e ISDB-Tb 35 La norma ABNT 15603 trata de las especificaciones del multiplexador, que es el responsable por juntar las informaciones sobre los parámetros de modulación y recibir las diversos señales provenientes de los codificadores de audio y vídeo (HD, SD o one-seg) y de los servidores de datos, sean ellos para elaboración del EPG (EletronicProgram Guide), ClosedCaption, interactividad o actualización de los receptores vía aire (OAD – OnAir Download) -, para después encapsularlos en un paquete BTS (BroadcastTransportStream). El BTS es un paquete de datos de tasa fija de 32,507936 Mbps con paquetes de tamaño de 204 bytes, en que 188 bytes son de información útil y los 16 bytes restantes son responsables por cargar informaciones para configuración del modulador y paridad, como mostrado en laFigura8.9. En este paquete, las señales referentes a las transmisiones full-seg y one-seg son cargadas juntas y señalizadas de forma que el modulador consiga separar los diferentes layers y modularlos de acuerdo a lo especificado por los parámetros de transmisión. Figura 8.9 Distribución de datos en el paquete 2004 Bytes(22) Dentro de los 188 bytes de información útil, el multiplexador combina los diversos contenidos de entrada y los señaliza de forma a permitir que el receptor pueda auto-configurarse y decodificar los streams de audio, vídeo y datos. Para esta identificación son enviadas las tablas PSI (ProgramSpecificInformation) y SI (ServiceInformation) que fueron especificadas en las normas ABNT NBR 15603, de acuerdo a lo mostrado en laFigura 8.10. Figura 8.10 Información PSI enviada como información útil en el TS 8.3.1.1 Tablas PSI Las tablas PSI son las de sistema, definidas por la norma ISO/IEC 13818-1, también conocida por MPEG 2 system, y compuesta por las tablas PAT (ProgramAssociationTable), PMT (ProgramMapTable), CAT (Conditional Access Table) y NIT (Network InformationTable). Estas tablas tienen como función cargar las informaciones de PID (PacketIdentifier), prioridad de decodificación, tipo de contenido, etc., y permiten que las señales de audio, vídeo y datos sean identificados por el receptor. En el ISDB-Tb (SBTVD) la NIT posee algunas particularidades en relación a la norma MPEG2 systems, contando con descriptores específicos para señalización del canal virtual y para señalización de la presencia del servicio one-seg.
  • 36. ISDB-T e ISDB-Tb 36 8.3.1.2 Tablas SI Las tablas SI son características de cada sistema de transmisión. Permiten enviar informaciones adicionales como horario a través de la TOT (Time Offset Table), informaciones de los servicios enviados por cada emisora utilizándose de la tabla SDT (ServiceDescriptonTable), informaciones de red a través de la BIT (BroadcasterInformationTable) – que permite obtener informaciones sobre la radiodifusora que generó el contenido – y, finalmente, guía electrónico de programación, transmitido por la tabla EIT (EventInformationTable). Otra tabla, también especificada por la norma del multiplexer, y detallada en el guía operacional, es la tabla SDTT (Software DownloadTriggerTable), que torna posible configurar los receptores para la actualización. 8.3.2 Modificaciones e Implementaciones Brasileñas Para la elaboración de las ABNT NBR 15603 fue utilizada como base la norma ARIB STD-B10, del sistema japonés. Entretanto, ante las diversas innovaciones acrecidas al sistema brasileño – como formato de codificación de audio y vídeo en H.264 e interactividad en el estándar GINGA -, el grupo realizó algunas alteraciones en relación a la especificación japonesa a fin de mantener la armonía con los demás grupos de trabajo. Las principales alteraciones son mostradas en la Tabla 8.3. Tabla 8.3 Principales alteraciones relacionadas a la norma ARIB SDT-B10
  • 37. ISDB-T e ISDB-Tb 37 8.4 TV Interactiva – Ginga(28), (29), (30), (31), (32), (33) 8.4.1 Introducción Middleware es una camada de software posicionada entre el código de las aplicaciones y la infra- estructura de ejecución (plataforma de hardware y sistema operacional), como ilustrado por el Modelo de Referencia del Sistema Brasileño de TV Digital Terrestre, presentado en la Figura 8.11.
  • 38. ISDB-T e ISDB-Tb 38 Figura 8.11 Modelo de Referencia del ISDB-Tb (SBTVD)(28) Un middleware para aplicaciones en TV digital consiste en máquinas de ejecución de los lenguajes ofrecidos, y bibliotecas de funciones, que permiten el desarrollo rápido y fácil de las aplicaciones. El universo de las aplicaciones de TVD (TV Digital) puede ser distribuido en un conjunto de aplicaciones declarativas y un conjunto de aplicaciones imperativas. La entidad inicial de una aplicación, es decir, aquella que dispara la aplicación, es la que define a qué conjunto la aplicación pertenece, dependiendo si esta entidad es codificada de acuerdo a un lenguaje declarativo o imperativo. Note que aplicaciones declarativas pueden contener entidades imperativas y vice- versa, lo que las caracteriza es solamente la entidad inicial. Los lenguajes declarativos enfatizan la descripción declarativa de una tarea, en vez de su descomposición paso a paso, en una definición algorítmica del flujo de ejecución de una máquina, como lo hacen las descripciones imperativas. Debido a su alto nivel de abstracción, tareas descritas de forma declarativa son más fáciles de ser concebidas y entendidas, sin exigir un programador especialista, como normalmente es necesario en las tareas descritas de forma imperativa. Sin embargo, un lenguaje declarativo normalmente propone un determinado dominio de aplicaciones y define un modelo específico para este dominio. Cuando una tarea enlaza con el modelo de lenguaje declarativo, el paradigma declarativo es, en general, la mejor opción. Los lenguajes imperativos son bien expresivos y de propósito general, no obstante, a un costo elevado. Como mencionado, ellos normalmente exigen un programador especialista, generalmente colocan en riesgo la portabilidad de una aplicación, y el control de la aplicación está expuesto a errores cometidos por el programador. Sin embargo, en los casos donde el foco de realización de una tarea no enlaza con el foco del lenguaje declarativo, el paradigma imperativo es, en general, la mejor opción. Por lo arriba expuesto, los middlewares para TV digital dan soporte al desarrollo tanto empleando el paradigma declarativo como el imperativo. Muchas veces, como es el caso del sistema Japonés, la entidad inicial de una aplicación es siempre declarativa, pero otras entidades pueden ser codificadas según el paradigma imperativo. Muchas veces, como es el caso del sistema americano
  • 39. ISDB-T e ISDB-Tb 39 y europeo, es ofrecido soporte tanto para aplicaciones declarativas, como para aplicaciones imperativas, pero en ambos casos las entidades que siguen un paradigma diferente de la entidad inicial pueden ser definidas. El ambiente declarativo de un middleware da el soporte necesario a las aplicaciones declarativas, en cuanto que el ambiente imperativo da el soporte necesario a las aplicaciones imperativas. En el caso del middleware del estándar brasileño, los dos ambientes son exigidos en los receptores fijos y móviles, entretanto, solamente el ambiente declarativo es exigido en los receptores portátiles. El Sistema Brasileño de TV Digital Terrestre (SBTVD) trajo como principal innovación su middleware, denominado Ginga (Jingla)1. En su ambiente declarativo el Ginga da soporte para el desarrollo de aplicaciones declarativas desarrolladas en el lenguaje NCL (NestedContextLanguage), que pueden contener entidades imperativas especificadas en el lenguaje Lua. Principalmente por su gran eficiencia y facilidad de uso, Lua es el lenguaje de script del NCL. En su ambiente imperativo, el Ginga da soporte a las aplicaciones desarrolladas en Java. Un puente formado entre los dos ambientes da soporte a las aplicaciones híbridas con entidades especificadas en NCL, Lua y Java. 8.4.2 Arquitectura de Referencia La arquitectura del Ginga puede ser dividida en tres módulos principales: Ginga-CC, Ginga-NCL y Ginga-J, como muestra la Figura 2. Los dos últimos módulos componen la camada de Servicios Específicos del Ginga. Figura 8.12 Arquitectura de referencia middleware Ginga(28)
  • 40. ISDB-T e ISDB-Tb 40 8.4.2.1 Arquitectura de referenciadel middleware Ginga El Ginga-J es el subsistema lógicodel middleware Ginga responsablepor el procesamiento de aplicaciones imperativas escritas utilizando el lenguaje Java. EL Ginga-NCL es el subsistema lógico del middleware Ginga responsable por el procesamiento de aplicaciones declarativas NCL. NCL (NestedContextLanguage) y su lenguaje de script Lua componen la base para el desarrollo de aplicaciones declarativas en el SBTVD. La especificación de este subsistema se basa en las Normas NBR 15606-2 y ABNT NBR 15606-5. El Ginga-CC (GingaCommonCore) es el subsistema lógico que provee toda la funcionalidad común al soporte de los ambientes declarativa, Ginga-NCL, e imperativo, Ginga-J. La arquitectura del sistema permite que únicamente el módulo Ginga-CC deba ser adaptado a la plataforma donde el Ginga será embarcado. De esta manera el Ginga-CC provee un nivel de abstracción de la plataforma de hardware y del sistema operacional, accesible a través del APIs(ApplicationProgram Interfaces). Un conjunto de exhibidores monomedia comunes forma parte de los componentes del Ginga-CC. Las características de tales exhibidores son definidas en la Norma ABNT NBR 15606-1. Ellos son exhibidores de audio, vídeo, texto e imagen, incluyendo el exhibidor MPEG-4/H.264, implementado por hardware. El acceso a tales exhibidores es a través de adaptadores, responsables por notificar eventos de presentación y selección (interacción del usuario). Entre los exhibidores también se encuentra el exhibidor (agente del usuario) HTML, especificado en las Normas ABNT NBR 15606-2 y ABNT NBR 15606-5. En laFigura 8.12, el GerenciadorGráfico es el responsable por el gerenciamiento del modelo conceptual del plano gráfico de presentación. Es él que define el plano de exhibición del vídeo principal H.264, los planos de exhibición de los otros objetos de media que componen una aplicación TVD, y cómo estos planos se sobreponen. La Norma ABNT NBR 15606-1 es responsable también por tal definición. Todo acceso a datos obtenidos a través del canal de retorno (o canal de interactividad) es también función del Ginga-CC. Las diversas posibilidades de canal de interactividad son especificadas en la Norma ABNT NBR 15607. Los componentes DSM-CC y Procesador de Datos en la Figura 8.12ofrecen el soporte para obtención de datos, obtenidos a través de secciones especiales MPEG-2, especificadas en la Norma ABNT NBR 15606-3. El componente de Persistencia es el responsable por gerenciar el almacenamiento de datos requerido por las aplicaciones; en cuanto que el componente Sintonizador es el responsable por la sintonización y control del canal de radio frecuencia. Los demás componentes del Ginga- CC son opcionales y dependen de la implementación particular de cada receptor. El Gerenciador de Contexto es elencargado de colectar las informacionesdel dispositivo receptor,informaciones sobre el perfil delusuario y su localización, y tornarlasdisponibles al Ginga-
  • 41. ISDB-T e ISDB-Tb 41 NCL y Ginga-J, para que estos puedan efectuar la adaptación de contenidos o la forma cómo los contenidos deberán ser presentados, de acuerdo a lo determinado por las aplicaciones. Al Gerenciador de Actualizaciones le cabe el control de las actualizaciones de todo el software residente y del middleware Ginga, durante el ciclo de vida de un dispositivo receptor. Los componentes CA (ConditionalAccess) y DRM (Digital Right Management) son los responsables por determinar los privilegios de acceso a las diversas medias que componen una aplicación (programa) TVD. 8.4.2.2 Ambientes Declarativo e Imperativo del Middleware Ginga A diferencia de otros sistemas, por ejemplo el sistema europeo, no existe cualquier relacionamiento maestro-esclavo entre los ambientes declarativo e imperativo del middleware Ginga. Al contrario, ellos son ambientes pares con proceso de comunicación muy bien definido, especificado por las APIs simbolizadas en la Figura 8.12por el Puente. 8.4.2.3 El Ambiente Ginga-J Como mencionado anteriormente, el ambiente imperativo Ginga-J ofrece soporte a las aplicaciones desarrolladas usando el lenguaje Java. El Ginga-J es dividido en tres módulos, según ilustra laFigura 8.12: la máquina virtual Java; el núcleo y sus APIs, también llamadas APIsverde del Ginga-J; y el módulo responsable por el soporte a las APIsespecíficas del Ginga-J, llamadas de APIs amarilla y roja del Ginga-J. EL Ginga-J sigue la especificación de la Norma ABNT NBR 15606-4. Las APIs verdes del núcleo son las responsables por mantener el sistema compatible lo máximo posible, con los sistemas americano y europeo. LasAPIs específicas del Ginga que pueden ser exportadas para otros sistemas son llamadas de amarillas. Entre ellas están aquellas que dan soporte a múltiples usuarios, a múltiples dispositivos y a múltiples redes. También existen aquellas que ofrecen soporte a las aplicaciones que pueden ser recibidas, almacenadas y ejecutadas en un tiempo futuro. 8.4.2.4 El Ambiente Ginga-NCL El Ginga-NCL es la innovación totalmente brasileña del SBTVD. El ambiente se basa en el lenguaje NCL (una aplicación XML) y su lenguaje de script Lua. Los ambientes declarativos de los sistemas americano (ACAPX), europeo (DVB-HTML) y japonés (BML-ARIB) se basan en el lenguaje XHTML. El XHTML trae tecnologías anteriormente desarrolladas para navegación textual. En sentido contrario, las aplicaciones para TVD son normalmente centradas en el vídeo. Además, el modelo del lenguaje XHTML da soporte a la interacción del usuario televidente. Otros tipos de relacionamientos, como relacionamientos de sincronización espacio temporal y relacionamientos para definición de alternativas (adaptación de contenido y de presentación), son normalmente definidos a través de un lenguaje imperativo, en el caso de los tres sistemas citados, es el lenguaje ECMAScript.
  • 42. ISDB-T e ISDB-Tb 42 Diferente de los lenguajes basados en XHTML, el NCL define una separación bien demarcada entre el contenido y la estructura de una aplicación, proporcionando un control no invasivo de la conexión entre el contenido y su presentación y layout. El modelo del lenguaje NCL permite un dominio de aplicaciones más amplio del que es ofrecido por el lenguaje XHTML. El NCL no busca solamente el soporte declarativo para interacción del usuario, sino el sincronismo espacial y temporal en su forma más amplia, tratando la interacción del usuario como un caso particular. El NCL permite también el soporte declarativo para adaptaciones de contenido y de formas de presentación de contenido, el soporte declarativo para múltiples dispositivos de exhibición y la edición/producción de la aplicación en tiempo de exhibición, o sea, al vivo. Estos son también los focos de la mayoría de las aplicaciones para TV digital, transformando el NCL en la opción preferida para el desarrollo de la mayoría de las aplicaciones de TVD. Para los pocos casos particulares, como por ejemplo, cuando la generación dinámica de contenido es necesaria, el NCL provee el soporte de su lenguaje de script Lua. Alternativamente, las APIs del puente con el Ginga-J pueden ser usadas accionando el soporte imperativo ofrecido por el lenguaje Java. Como el NCL tiene una separación más cuidadosa entre el contenido y la estructura de una aplicación, no define ninguna media. Al contrario, define la cola que une las medias en presentaciones multimedia. El NCL sólo define cómo son estructurados y relacionados los objetos de media, en tiempo y espacio. Como un lenguaje de cola, él no limita o dicta los tipos de contenido de los objetos de media. En ese sentido, podemos tener objetos de imagen, de vídeo, de audio, de texto, de código imperativo (Xlet y Lua, en el SBTVD), entre otros, como objetos de media NCL. Para saber qué objetos de media tienen soporte, depende de los exhibidores de media que están acoplados al formateador NCL (en verdad, tienen soporte en el Ginga-CC. En el SBTVD, uno de estos exhibidores es el decodificador/exhibidor MPEG-4, implementado al hardware en el receptor de televisión digital. De esta forma, el vídeo y el audio MPEG-4 son tratados como todos los demás objetos de media que pueden ser relacionados utilizando NCL, en otras palabras ellos son simplemente parte de una aplicación de TVD. Otro objeto de media NCL que debe obligatoriamente ser soportado por el Ginga-NCL es el objeto de media basado en XHTML. El NCL no remplaza, sino embute documentos (u objetos) basados en XHTML. Como ocurre con otros objetos de media, que el lenguaje basado en XHTML tiene soporte en un formateador NCL, es una elección de implementación y, por tanto, depende de qué navegador XHTML, incorporado en el formateador NCL (en verdad soportado por el Ginga-CC), actúa como exhibidor de esta media. Como consecuencia, es posible tener navegadores BML, DVB-HTML y ACAP-X individualmente embutidos en un exhibidor de documento NCL. Aun es posible tenerlos todos. Figura 8.12, el componente Formateador NCL tiene como función dirigir toda la ejecución de una aplicación NCL, garantizando que los relacionamientos espacio-temporales definidos por el autor de la aplicación sean respetados. La máquina de ejecución Lua es responsable por el
  • 43. ISDB-T e ISDB-Tb 43 procesamiento del código imperativo Lua. Lua es un lenguaje de programación imperativa eficiente, rápida y leve, proyectado para extender aplicaciones. El Lua combina una sintaxis simple para programación imperativa con construcciones poderosas para descripción de datos basados en tablas asociativas y en semántica extensible. El Lua es digitado dinámicamente, es interpretado y tiene gerenciamiento automático de memoria, con colecta de residuo incremental. Estas características hacen del Lua un lenguaje ideal para configuración, automación (scripting) y prototipaje rápido (generación rápida de aplicaciones).
  • 44. ISDB-T e ISDB-Tb 44 9 Trabajos citados 1. DIGEB-Digital Broadcasting Experts Group.Transmisión de Televisión Digital Terrestre, ISDB-T. Tokio : s.n., Agosto 2009. 2. Marianov, Vladimir, Oberli, Christian y Ríos, Miguel.Análisis de los Estándares de Transmisión de Televisión Digital Terrestre y su Aplicabilidad al Medio Nacional. DICTTUC, Dirección de Investigaciones Científicas y Tecnológicas, Escuela de Ingeniería de la Pontificia Universidad Católica de Chile. Santiago - Chile : s.n., 2006. 3. Wikipedia. Wikipedia The Free Encyclopedia. [En línea] 28 de Feb de 2010. [Citado el: 03 de Mar de 2010.] http://en.wikipedia.org/wiki/SBTVD. 4. ISDB-T technical report.ANNEX-AA Structure of ISDB-T system and its technical features. 5. Sistema de Televisión Digital ATSC, DVB, ISDB. [En línea] https://docs.google.com/viewer?url=http://bieec.epn.edu.ec:8180/dspace/bitstream/123456789/ 761/14/T10524CAP1.pdf. 6. Créase el Sistema Argentino de Televisión Digital Terrestre. [En línea] 31 de 08 de 2009. [Citado el: 07 de 03 de 2010.] http://infoleg.gov.ar/infolegInternet/anexos/155000- 159999/157212/norma.htm. 7. Subtel. [En línea] 2009. http://www.subtel.cl/prontus_tvd/site/artic/20090914/pags/20090914093202.html. 8. Agencia Bolivariana de Noticias. [En línea] 2009. http://www.abn.info.ve/noticia.php?articulo=201913&lee=10. 9. Doralys Martinez /Prensa MCTI. Ministerio del Poder Popular para Ciencia, Tecnología e Industrias Intermedias. [En línea] 2009. http://www.mct.gob.ve/Controladores/controlador_cnoticias.php?id_contenido=1387". 10. Solís Sanchez, Carlos y Vega García, Marjorie. Telecomunicaciones, Blog de Edagar Valarde. [En línea] Nov de 2009. [Citado el: 08 de Mar de 2010.] http://blog.pucp.edu.pe/item/79299. 11. Wikipedia. Wikipedia, la enciclopedia libre. [En línea] 21 de Sep de 2009. [Citado el: 08 de Mar de 2010.] http://es.wikipedia.org/wiki/One_seg. 12. DIBEG. DIBEG - Digital Broadcasting Experts Group. [En línea] http://www.dibeg.org. 13. El Modelo Híbrido Japonés - Brasileño de TV Digital - Interactividad, Interoperabilidad y Robustez para la Inclusión Social. Castro, Cossette. Abril, 2009. 14. El Sistema de Televisión Digital Brasileño. Castro, Paulo Henrique y Faria e Silva, Ana Eliza.
  • 45. ISDB-T e ISDB-Tb 45 15. Esquema de Modulación del Sistema Brasileño de TV Digital. Yamada, Fujio y Bedicks, Gunnar. 16. Codificación de Audio y Vídeo para la TV Digital Brasileña. Prado, Charles, y otros, y otros. 17. ABNT NBR 15602-1.Televisión Digital Terrestre, Codificación de vídeo, audio y multiplexación - Parte 1: Codificación de vídeo. 18. ABNT NBR 15602-2.Televisión Digital Terrestre, Codificación de vídeo, audio y multiplexación - Parte 2: Codificación de audio. 19. 15602-3, ABNT NBR.Televisión Digital Terrestre, Codificación de vídeo, audio y multiplexación - Parte 3: Sistemas de multiplexación de señales. 20. IEEE Transactions on circuits and systems for video technology. VOL. 13, No. 7. 21. H.264 / MPEG-4 Part 10 White Paper. [En línea] www.vcodex.com. 22. Multiplexador para el Sistema Brasileño de TV Digital. Duca Novaes, Carolina y Ono, Danillo. 23. Televisión digital terrestre - Multiplexación y servicios de información (SI) - Parte 1: SI del sistema de radiodifusión. ABNT NBR 15603-1. 24. Televisión digital terrestre - Multiplexación y servicios de información (SI) - Parte 2: Estructura de datos y definiciones de la información básica de SI. ABNT NBR 15603-2,. 25. Televisión digital terrestre - Multiplexación y servicios de información (SI) - Parte 3: Sintaxis y definición de información extendida del SI. NBR 15603-3. 26. ABNT NBR 15608-3.Televisión digital terrestre - Guía de operación - Parte 3: Multiplexación y servicio de información (SI) - Guía para implementación de ABNT NBR 15603:2007. 27. [En línea] www.abnt.org.br/tvdigital. 28. TV Interactiva se hace con Ginga. Gomes Soares, Luiz Fernando. 29. ABNT NBR 15606-1].Televisión digital terrestre - Codificación de datos y especificaciones de transmisión para radiodifusión digital - Parte 1: Codificación de datos . 30. 15606-2], ABNT NBR.Televisión digital terrestre - Codificación de datos y especificaciones de transmisión para radiodifusión digital - Parte 2: Ginga - NCL para receptores fijos y móviles - Lenguaje de aplicación XML para codificación de aplicaciones. 31. ABNT NBR 15606-3.Televisión digital terrestre - Codificación de datos y especificaciones de transmisión para radiodifusión digital - Parte 3: Especificacíón de transmisión de datos. 32. ABNT NBR 15606-5.Televisión digital terrestre - Codificación de datos y especificaciones de transmisión para radiodifusión digital - Parte 5: Ginga-NCL para receptores portátiles - Lenguaje de aplicación XML para codificación de aplicaciones.
  • 46. ISDB-T e ISDB-Tb 46 33. ABNT NBR 15607-1.Televisión digital terrestre - Canal de interactividad - Parte 1: Protocolos, interfaces físicas e interfaces de software. 34. Comisión Nacional de Televisión.República de Colombia, Televisión Digital Terrestre. Bogotá D.C. : s.n., 2008.