1. 1ELECTRONICA radio-gráfica
TELEVISION
DIRECTA POR
SATELITE
Cómo surge el sistema DSS
En 1957, el hombre por primera vez puso en órbi-
ta un satélite artificial, con el lanzamiento del
Sputnik (figura 1), de fabricación soviética.
Comenzó entonces una carrera espacial que des-
pués de varias décadas daría por resultado un
vasto sistema de servicios satelitales, como la
telefonía, las comunicaciones transoceánicas vía
microondas, el monitoreo y predicción del clima,
la cartografía y las emisiones televisivas.
Los fundamentos teóricos de las comunica-
ciones vía satélite fueron planteados en 1945,
por el físico y escritor británico Arthur C. Clarke
(el autor de la novela 2001, una Odisea Espacial),
a quien también se debe el concepto de satélites
geo-sincrónicos, aquellos cuyo movimiento alre-
dedor de la Tierra coincide con el del planeta
mismo, de modo que para un observador terres-
tre parecería un cuerpo fijo, pues mantiene la
misma posición relativa (figura 2). La tecnología
de entonces, no permitía el desarrollo de este
tipo de sistemas, y lo más aproximado a un cohe-
te espacial se utilizaba con fines bélicos; fue el
El nuevo sistema de televisión
digital por satélite, mejor
conocido por las siglas DSS o
DTH, descansa en un concepto
de transmisión de señales
digitales comprimidas, las cuales
se envían a un satélite que las
retransmite con mayor potencia
de retorno a la Tierra. Esto
permite captar las señales con
una antena parabólica de
orientación fija y de un tamaño
muy reducido. Enseguida
describiremos cómo funciona
este sistema de TV por satélite.
TELEVISION
DIRECTA POR
SATELITE
Juan Manuel González

2. 2 ELECTRONICA radio-gráfica
caso de las bombas voladoras V-2, utilizadas por
los alemanes contra Inglaterra durante la Segun-
da Guerra Mundial.
En 1958, el ejército de los Estados Unidos lan-
zó con éxito un pequeño satélite capaz de mane-
jar un canal de voz, el cual recibía la señal que
llegaba desde la Tierra y podía retransmitirla
inmediatamente o grabarla para su posterior
transmisión. En 1960 la NASA hizo el experimen-
to de poner en una órbita baja un satélite pasivo
(una simple esfera de gran diámetro y con aca-
bado metalizado) con el objetivo de que sirviera
a las transmisiones radiales como punto de rebo-
te para alcanzar lugares remotos. En 1962 se en-
viaron dos nuevos satélites para realizar pruebas
de enlaces a baja altura, pero no fue sino hasta
1963 cuando se lanzó el Syncom-2, primer saté-
lite geo-sincrónico. Con todas las experiencias
obtenidas, se pudo formar finalmente la organi-
zación INTELSAT, que en 1965 puso en órbita
estacionaria un satélite que fue muy famoso en
los años posteriores: el Early Bird o Pájaro Madru-
gador, que podía manejar hasta 240 conversa-
ciones telefónicas simultáneas entre Estados
Unidos y Europa.
A partir de ese año los avances se sucedieron
en cascada, y pronto se pudieron manejar seña-
les de TV para su transmisión vía satélite desde
un punto del planeta hasta sitios opuestos. Ya
en la década de los 80’s, con los progresos obte-
nidos en la tecnología electrónica, fue posible
fabricar equipos de transmisión en los satélites
cada vez más poderosos, al igual que circuitos
receptores más precisos e inmunes al ruido; fue
entonces cuando las grandes compañías televi-
soras pudieron ofrecer servicios de televisión por
satélite directamente a los particulares.
En muchos países el panorama urbano co-
menzó a cubrirse de antenas parabólicas, que
por entonces se consideraban de mediano tama-
ño (entre 2 y 5 metros de diámetro; figura 3), pe-
ro ahora, con el nuevo sistema DSS, resultan ser
enormes. Incluso, surgieron canales de tele-
visión dedicados solamente a transmitir su señal
por satélite, compitiendo así con los servicio de
TV de paga por cable.
Este acelerado crecimiento de los servicios de
televisión satelital, coincidió con el afianzamien-
to definitivo de la tecnología digital, que permitió
la codificación numérica de los canales; la fabri-
cación de satélites con transmisores cada vez
más poderosos y receptores terrestres cada vez
más sensibles y baratos; la compresión de las
señales enviadas para aprovechar de manera
más óptima el ancho de banda asignado; la en-
Figura 1
El Sputnik, primer satélite
artificial puesto en órbita
Figura 2
Movimiento
rápido
Movimiento
moderado
Movimiento
lento
Baja
altitud Altitud
media
Orbita
geo-sincrónica
Para que un satélite artificial no "caiga" sobre el
planeta, se debe equilibrar la atracción gravitacional
de la Tierra con la fuerza centrífuga de su órbita; por
lo tanto, un satélite cercano a la Tierra deberá
desplazarse rápidamente (una revolución cada 1 ó 2
horas), si se aleja, esta velocidad disminuye (una
revolución cada 8 ó 12 horas).
Sin embargo, existe una órbita en la cual un satélite
necesita exactamente 24 horas para completar una
revolución. A esta órbita se le llama geo-sincrónica
o Cinturón de Clarke.

3. 3ELECTRONICA radio-gráfica
criptación de canales para que sólo usuarios au-
torizados pudieran recibirlos; el mejoramiento
del audio obtenido, con la misma calidad de un
disco compacto; etc.
Finalmente, la compañía RCA, en conjunto
con Huges Aircraft (la división aeroespacial de
General Motors), lanzó a mediados de los 90’s el
primer sistema de televisión “directa al hogar”,
conocido también como DTH (siglas de Direct-
to-Home) o DSS (siglas de Digital Satellite System),
el cual ha tenido una gran acogida en muchos
países, incluido el nuestro.
Operación general del sistema
Un sistema de TV directa por satélite está com-
puesto por tres elementos básicos (figura 4):
1) Instalaciones de transmisión de subida, las
cuales envían las señales de programación a
los satélites en órbita sobre el ecuador.
2) Un satélite que recibe las señales y las retrans-
mite a la Tierra.
3) Una estación receptora que incluye al plato
de recepción de satélite.
Las señales de imagen y sonido originadas en
un estudio (o en las instalaciones de radio), son
primeramente enviadas a una estación de subi-
da, en donde son procesadas y combinadas con
otras señales para su transmisión en frecuencias
de microondas. A continuación, un gran plato
de subida concentra estas señales de microon-
das y las transmite al satélite localizado a 22,247
millas sobre el ecuador (altura de la órbita geo-
sincrónica). La antena receptora del satélite cap-
ta estas señales y las envía a su receptor para
ser procesadas; estas señales, que contienen la
información original de audio y video, son con-
vertidas en otro grupo de frecuencias de micro-
ondas, y entonces se envían al amplificador para,
desde éste, ser transmitidas hacia la Tierra.
Al conjunto completo receptor/transmisor se
le denomina transponder. Las señales de salida
del transponder son enviadas a la antena transmi-
sora, la cual enfoca las microondas en un haz
electromagnético que es dirigido hacia la Tierra,
donde un plato receptor de satélite capta la ener-
gía de esas microondas que contienen la infor-
mación original de audio y video, y la enfoca ha-
cia un bloque convertidor de bajo ruido o LNB.
A su vez, el LNB amplifica y convierte las señales
de microondas en otro grupo de frecuencias más
bajo, mismas que pueden ser enviadas a través
de un cable coaxial al receptor decodificador de
satélite dentro de la casa del usuario. El recep-
tor sintoniza los transponders de manera indivi-
dual y convierte la información original de audio
y video en señales que pueden ser vistas y escu-
chadas en un televisor convencional y en un
sistema estéreo.
Subida
En el sistema DSS se transportan datos digitales,
video y audio a la casa del cliente, vía un satélite
de banda KU de alta potencia (la banda KU trans-
mite con una frecuencia cercana a los 12 GHz).
El proveedor de TV envía sus programas, tanto
de video como de audio a las instalaciones de
subida, en donde la señal es codificada digital-
mente (compresión MPEG y encriptación). A
estas señales se añaden diversos elementos,
como una serie de “llaves” codificadas para acti-
var los receptores de los usuarios abonados, una
señal exclusiva con la programación de los diver-
sos canales manejados por el sistema (una espe-
cie de TV-Guía en pantalla) y algunos datos
adicionales de carácter digital, que podrían tener
un uso en comunicaciones vía Internet, flujo de
información comercial, etc.
Figura 3

4. 4 ELECTRONICA radio-gráfica
Toda esta información se agrupa formando
paquetes de datos, mismos que se transmiten al
satélite, donde la señal se capta, se procesa y se
amplifica, para finalmente volverse a retransmitir
hacia la Tierra, donde los usuarios del sistema
DSS podrán captar los canales contratados, con
una alta calidad de imagen y sin necesidad de
receptores muy costosos.
Compresión MPEG2
Según mencionamos, en el sistema DSS el audio
y el video son transmitidos como señales digita-
les, en vez de las señales analógicas convencio-
nales. Recordemos que todo el proceso de gene-
ración, transmisión y recepción de TV convencio-
nal se lleva a cabo por métodos completamente
analógicos, debido a que se sigue utilizando el
mismo formato de televisión (el NTSC) diseñado
hacia mediados de los años 50’s.
La cantidad de datos necesaria para transmitir
toda la información de audio y video en forma
digital requeriría velocidades de transmisión de
cientos de megabits por segundo. Simplemente,
tome en cuenta que el ancho de banda de la señal
de TV es de 4.25 MHz; dicha señal debe mues-
trearse a por lo menos 9 MHz para obtener un
resultado satisfactorio, y esta velocidad hay que
multiplicarla por la cantidad de bits por muestra,
que no deben ser menos de 10 ó 12 para garanti-
zar una reproducción fiel de las señales origi-
nales; y aún faltaría la información de audio. Pro-
cesar datos a tal velocidad es algo muy complejo
e impráctico, e implicaría un costo muy elevado
con los sistemas electrónicos actuales.
Para minimizar la velocidad de transferencia
de datos, éstos se compactan mediante la com-
presión MPEG (Motion Pictures Expert Group o
Grupo Experto en Imágenes en Movimiento),
organización que ha desarrollado una especifica-
Cinturón
de Clarke
Satélite No.1
Satélite No. 2
Longitud
101
Receptor y
decodificador
integrados
Televisión
Línea
telefónica
Proveedor de programas
Instalaciones
de subida
Enlace telefónico
Vía módem IRD
1
2
3
4
5
1) Las señales de TV se transmiten
hacia el satélite repetidor.
2) La señal es capturada y
amplificada dentro del satélite.
3) Se vuelve a transmitir hacia la
Tierra con potencia elevada.
4) La señal la capta un plato
pequeño y se alimenta al LNA,
el cual reduce su frecuencia.
5) Finalmente, la señal llega al
decodificador y al televisor.
Sistema de satélite digital
Figura 4

5. 5ELECTRONICA radio-gráfica
La base de la compresión de video en el formato MPEG, consiste en no enviar la información redundante; por ejemplo, en esta escena,
un auto pasa frente a una serie de edificios, al comprimirse la señal el fondo de la escena se envía una sola vez, y sólo se va
actualizando la porción en movimiento (el auto). Con este método se logran razones de hasta 40 a 1, esto es, una información que
antes necesitaba 40 unidades transmitidas ahora puede manejarse sólo con una.
ción para el envío de imágenes en movimiento
por redes de computadoras. Básicamente, el for-
mato está basado en el principio de que las imá-
genes contienen información redundante en las
tramas de un campo de video a otro (por ejemplo,
un mismo fondo puede permanecer fijo varios
segundos, apareciendo en cada una de las tra-
mas sucesivas que se despliegan).
La compresión consiste, entonces, en predecir
el movimiento que ocurre de una trama de video
a otra, para lo cual se transmiten vectores de
movimiento e información de fondo. De esta ma-
nera, en vez de transmitir la información com-
pleta de video, sólo se trasladan los datos que
corresponden al movimiento y a las diferencias
del fondo, por lo que la velocidad efectiva de
video puede llegar a reducirse de cientos de
megabits por segundo (Mbps) a un promedio de
3 a 6 Mbps. Por supuesto, esa velocidad es diná-
mica, y puede cambiar de acuerdo con la canti-
dad de movimiento que ocurra en el video. Dicho
de otra forma, si una imagen tiene mucho movi-
miento, el grado de compresión posible se
reduce. Vea la figura 5.
También se efectúa un proceso de compresión
de audio MPEG, para reducir la velocidad de
transmisión del audio, es decir, la cantidad de
datos que es necesario enviar por segundo. Para
efectuar esta compresión, si en un determinado
punto del audio un sonido fuerte se superpone a
uno débil, al grado que el primero pierde su im-
portancia dentro de la gama audible, simplemen-
te se omite la transmisión de dicho sonido débil,
reduciendo así el ancho de banda requerido para
el envío de tales datos.
La compresión de la velocidad de datos de
audio puede variar de 56 Kbps (kilobits por se-
gundo) en monoaural, a 384 Kbps en señales
estéreo (una señal de audio estereofónica mues-
treada con calidad de CD requiere más de 2 Mbps
para su manejo).
Encriptación de datos
Con la intención de que usuarios no inscritos no
reciban la programación de paga, los productores
de TV decidieron codificar sus señales, para que
sólo pudieran ser captadas por los usuarios abo-
nados. Un usuario “pirata” sólo vería imágenes
que no tienen sentido o una pantalla completa-
mente bloqueada.
Para lograr este efecto, la señal de video es
encriptada (revuelta) en las instalaciones de
subida. Un algoritmo seguro de encriptación es
la fórmula conocida como Estándar de Encripta-
ción Digital (DES), que se emplea para codificar
la información de video. Las claves para decodifi-
car los datos son transmitidas en los mismos pa-
quetes de información que se reciben en el apa-
rato del usuario.
La tarjeta de acceso del cliente desencripta la
clave, con lo cual el receptor puede decodificar
los datos. Cuando por primera vez la tarjeta es
activada en un receptor, su número de serie está
codificado en ella; así se evita que una tarjeta de
acceso que haya sido activada en un determi-
Figura 5

6. 6 ELECTRONICA radio-gráfica
nado receptor, pueda activar cualquier otro para
el que no esté autorizada. Y siempre que la tarjeta
esté fuera del receptor, éste no funcionará.
Paquetes de datos
La información de los programas es completa-
mente digital y se transmite en paquetes de da-
tos. Este concepto es muy similar al de los datos
que transfiere o envía una computadora a través
del módem.
Hay cinco diferentes tipos de paquetes de
datos, los cuales son:
1 y 2: audio y video
Como su nombre lo indica, los paquetes de audio
y video contienen la información visual y auditiva
del programa.
3: paquetes CA (accesos condicionales)
La información que contienen, y que es direccio-
nada de manera individual a los receptores,
incluye E-mail (correo electrónico) del cliente,
datos acerca de la activación de la tarjeta de
acceso y datos acerca de los canales de los que
el receptor está autorizado a decodificar.
4: paquetes de datos seriales compatibles con PC
Pueden contener cualquier forma de datos que
el proveedor de programas quiera transmitir,
como es el caso de un reporte de existencias.
5: guías de programación
Elaboran un mapa del número de canal, para en-
tregarlo al transponder y a los SCDI´s (sobre esto
se habla más adelante); dicho mapa también in-
forma sobre la programación de TV.
En la figura 6 observamos la configuración típica
de subida para un transponder. Anteriormente,
se utilizaba un solo transponder para cada canal
de satélite. Ahora, gracias a las señales digitales,
son varios los canales de satélite que pueden
utilizarse para enviar a un mismo transponder.
En el ejemplo de esta figura se muestran varios
canales de video, otros más de audio en estéreo
(uno por cada canal de video, y dos extra para
otros servicios -como un segundo idioma-), y un
canal de datos compatibles con PC.
Las señales de audio y video del proveedor
de programas están codificadas y convertidas en
paquetes de datos, en una configuración que
puede variar dependiendo del tipo de programa-
ción. Tales paquetes de datos son multiplexados
en forma serial y enviados al transmisor, y cada
uno tiene una longitud de 147 bytes (recuerde
que un byte equivale a 8 bits), distribuidos como
se muestra en la figura 7.
Los primeros 2 bytes de información contie-
nen banderas y el SCDI; este último, que se tradu-
ce como Identificación de Canal de Servicio, es
un número único de 12 bits (del 0 al 4095) con el
MPEG
MPEG
MPEG
MPEG
.
.
.
.
MPEG
MPEG
Datos
Modulador
Control
acceso
Guía de
programas
Transmisor
Al satélite
Video Audio CA Nulo Nulo Datos Video Nulo Audio
Gracias a las técnicas digitales, es posible enviar simultánea-
mente una gran cantidad de canales de TV y audio, además
de una serie de datos que permiten controlar el acceso a los
canales, proporcionar la programación a los usuarios y manejar
datos digitales, entre otra información.
MULTIPLEXOR
Salida típica del multiplexor
Figura 6

7. 7ELECTRONICA radio-gráfica
que se identifica al canal de paquetes de datos;
las banderas contienen hasta 4 bits, los cuales
se emplean primeramente para verificar que los
paquetes estén encriptados o no y para determi-
nar cuál llave o clave de acceso están utilizando.
El tercer byte de información, está conformado
por un grupo de 4 bits que indica el tipo de paque-
te y por un cuarto bit contador de continuidad.
El tipo de paquete es una característica que
sirve para determinar a cuál de los cuatro tipos
de datos pertenecen los paquetes en cuestión;
cuando se combina con el SCDI, el tipo de paque-
te determina cómo serán empleados dichos pa-
quetes; el contador de continuidad agrega una
unidad por cada tipo de paquete y SCDI.
Los siguientes 127 bytes de información se
refieren al pago de renta que es enviada por el
proveedor de programas.
Satélites
Dos satélites de banda KU de alta potencia, pro-
porcionan la señal DSS al receptor.
Los satélites, localizados en órbitas geoesta-
cionarias en el cinturón de Clarke, a 22,247 millas
sobre el ecuador, están posicionados a menos
de 0.5° uno del otro; el punto medio entre ellos
se encuentra en 101° longitud Oeste, lo que per-
mite que una antena fija sea orientada a los 101°
y reciba entonces la señal de ambos satélites.
La frecuencia de bajada se encuentra en una
banda de frecuencias comprendida entre 12.2 y
12.7 GHz. El ancho de banda total del canal del
transponder es de 24 MHz por canal, con un espa-
ciamiento de 14.58 MHz. Cada satélite cuenta
con 16 transponders de 120 watts, y tiene una
expectativa de vida de 12 años (vea nuevamente
la figura 4).
Mientras que los satélites de banda C emplean
la polarización horizontal y vertical, los satélites
DSS usan la polarización circular. La energía de
microondas es transmitida en un patrón tipo es-
piral. El sentido de la rotación determina el tipo
de polarización circular (figura 8).
En el sistema DSS, uno de los transponders
de un satélite es configurado para polarización
circular derecha y el otro para polarización circu-
lar izquierda; de dicha configuración resulta un
total de 32 transponders entre los dos satélites.
Aunque sólo hay 16 transponders por satélite,
la capacidad de canales que se pueden manejar
a través de ellos es grande. Mediante la compre-
sión de datos y multiplexaje, los dos satélites,
en trabajo conjunto, tienen la posibilidad de lle-
var hasta 150 canales convencionales (no están
considerados canales de TV de alta definición)
de audio y video vía 32 transponders.
El plato
El plato receptor de satélite (figura 10), una ante-
na para la banda KU, es de 18 pulgadas y ligera-
mente ovalado. Esta última característica se debe
a los 22.5° de desplazamiento para el LNB (el
bloque convertidor de bajo ruido). Fue posible
utilizar una antena tan reducida debido a una
característica fundamental del sistema DSS:
absolutamente todos los satélites retransmisores
de TV que se fabricaron antes de la aparición de
este sistema utilizaban transmisores de baja
potencia (unos 20 ó 30 watts), lo que obligaba al
uso de grandes antenas que pudieran captar la
minúscula magnitud de energía que llegaba
hasta los hogares. En cambio, el sistema DTH
Figura 7
2 Bytes
127 Bytes 17 Bytes
Pago de renta
Corrección de
errores en envío
SCDI y
banderas
Tipo de paquete y
contador de continuidad
1 Byte
Paquete de datos
Onda con
polarización derecha
Bloque convertidor de
bajo ruido o LNB
Onda con
polarización izquierda
Polarización circular derecha e izquierda
Figura 8

8. 8 ELECTRONICA radio-gráfica
utiliza transmisores de potencia elevada (alrede-
dor de 120 watts), lo que garantiza que con una
antena de tamaño reducido se obtenga la misma
proporción de señal captada anteriormente con
antenas de varios metros de diámetro.
Para maximizar la magnitud de energía que
es recibida, se ha colocado al poste que sostiene
al LNB de tal forma que evite el bloqueo del área
de la superficie del plato, con lo que se previene
la atenuación de la señal de microondas de
entrada (figura 9).
LNB
El LNB hace que la señal de bajada del satélite
pase del rango de los 12.2 a 12.7 GHz, al rango
de los 950 a 1450 MHz, para que pueda ser proce-
sada por el sintonizador del receptor.
En la figura 10 vemos los dos tipos de LNB
utilizados:
• De salida sencilla, es decir, con un solo co-
nector de RF.
• De salida doble, es decir, con dos conectores
de RF. (La salida doble del LNB puede aprove-
charse para alimentar a un segundo receptor
o a otro sistema de distribución.)
Ambos tipos de LNB pueden recibir señales
de polarización derecha e izquierda. La polariza-
ción es seleccionada eléctricamente, vía un
voltaje de CD enviado en el centro del conductor
del cable del receptor. La polarización derecha
es seleccionada con + 13 volts y la izquierda con
+ 17.
Decodificador
Una vez que el LNB ha reducido la frecuencia de
la señal recibida del satélite, la envía hacia el
aparato decodificador, que es finalmente el en-
cargado de descomprimir los canales de audio y
video y expedir únicamente los que tenga dere-
cho un usuario en particular. Es en el decodi-
ficador donde se alojan la tarjeta o tarjetas de
activación de canales, y es aquí donde las señales
de TV recobran su forma original, de modo que
ya pueden alimentarse directamente a la entrada
de antena de cualquier televisor convencional.
Con esto habrá concluido el recorrido de la señal
desde su generación hasta su recepción.
Si usted desea ampliar la información respec-
to al tema de televisión directa por satélite, le
sugerimos que consulte las siguientes páginas
en Internet:
http://www.directv.com/
http://www.dbsdish.com/
http://www.dsstv.com/
http://www.yahoo.com/text/News_and_
Media/Television/Satelite/DSS_DBS/ (esta
página incluye una serie de enlaces a sitios
relacionados con el tema).
Figura 9
Figura 10
Plato satelital
LNB de
salida sencilla
LNB de
salida doble
LNB con salida sencilla y doble