Elaboración de un proyecto de norma técnica para el servicio de televisión digital terrestre, para la Superintendencia de Telecomunicaciones

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(1)La versión digital de esta tesis está protegida por la Ley de Derechos de Autor del Ecuador. Los derechos de autor han sido entregados a la “ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL” bajo el libre consentimiento del (los) autor(es). Al consultar esta tesis deberá acatar con las disposiciones de la Ley y las siguientes condiciones de uso: · Cualquier uso que haga de estos documentos o imágenes deben ser sólo para efectos de investigación o estudio académico, y usted no puede ponerlos a disposición de otra persona.. · Usted deberá reconocer el derecho del autor a ser identificado y citado como el autor de esta tesis.. · No se podrá obtener ningún beneficio comercial y las obras derivadas tienen que estar bajo los mismos términos de licencia que el trabajo original.. El Libre Acceso a la información, promueve el reconocimiento de la originalidad de las ideas de los demás, respetando las normas de presentación y de citación de autores con el fin de no incurrir en actos ilegítimos de copiar y hacer pasar como propias las creaciones de terceras personas.. Respeto hacia sí mismo y hacia los demás.

(2) ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL. FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA. ELABORACIÓN DE UN PROYECTO DE NORMA TÉCNICA PARA EL SERVICIO DE TELEVISIÓN DIGITAL TERRESTRE, PARA LA SUPERINTENDENCIA DE TELECOMUNICACIONES. PROYECTO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERO EN ELECTRÓNICA Y TELECOMUNICACIONES. PAULINA ELIZABETH BRAVO FREIRE [email protected]. DIRECTOR: ING. LUIS EFRÉN DIAZ VILLACÍS [email protected]. QUITO, JUNIO 2013.

(3) II. DECLARACIÓN. Yo Paulina Elizabeth Bravo Freire, declaro bajo juramento que el. trabajo aquí. descrito es de mi autoría; que no ha sido previamente presentada para ningún grado o calificación profesional; y, que he consultado las referencias bibliográficas que se incluyen en este documento.. A través de la presente declaración cedo mis derechos de propiedad intelectual correspondientes a este trabajo,. a la Escuela Politécnica Nacional, según lo. establecido por la Ley de Propiedad Intelectual, por su Reglamento y por la normatividad institucional vigente.. _________________________ Paulina Elizabeth Bravo Freire.

(4) III. CERTIFICACIÓN. Certifico que el presente trabajo fue desarrollado por Paulina Elizabeth Bravo Freire, bajo mi supervisión.. ________________________ Ing. Efrén Díaz.

(5) IV. AGRADECIMIENTO. A mi familia por ser mi apoyo y guía. A la Escuela Politécnica Nacional, en especial, a mis profesores por compartir sus conocimientos y anécdotas. Al Ingeniero Efrén Díaz por dirigir y acompañarme en la elaboración de este proyecto. A los miembros del tribunal. A la Superintendencia de Telecomunicaciones y a quienes conforman la Dirección de Radiodifusión y Televisión, especialmente al Ing. Gustavo Orna por considerarme como parte de esta Dirección; a los Ingenieros Ruben Saransig y Luis Vinueza por la ayuda incondicional que me ofrecieron para la realización de este proyecto.. Paulina Elizabeth Bravo Freire.

(6) V. DEDICATORIA. Dedico este trabajo a mis padres por ser parte esencial de mi formación profesional y personal. A mi hermano que ha sido apoyo incondicional en esta etapa de mi vida. A mi hermana, de quien seré ejemplo de superación y dedicación. A mis maestros por su apoyo y motivación para la culminación de mis estudios profesionales. Finalmente, a mis compañeros y amigos que nos apoyamos mutuamente en nuestra formación profesional.. Paulina Elizabeth Bravo Freire.

(7) VI. CONTENIDO RESUMEN .................................................................................................................... VII PRESENTACIÓN ........................................................................................................... IX CAPÍTULO 1 ................................................................................................................... 1 TELEVISIÓN DIGITAL TERRESTRE ............................................................................. 1 1.1 INTRODUCCIÓN ........................................................................................................... 1 1.2 ISDB-T .......................................................................................................................... 2 1.2.1 ESTRUCTURA DEL ISDB-T..................................................................................... 2 1.2.2 CARACTERÍSTICAS DEL ISDB-T............................................................................ 4 1.3 SISTEMA BRASILEÑO DE TV DIGITAL SBTVD-T ..................................................... 35 1.4 MARCO REGULATORIO VIGENTE PARA LOS SERVICIOS DE TELEVISIÓN ABIERTA EN EL ECUADOR ................................................................................................ 37 1.4.1 DECRETO 8 ........................................................................................................... 37 1.4.3 NORMATIVA DE TELEVISIÓN ANALÓGICA ......................................................... 40 1.4.4 INTRODUCCIÓN DE LA TELEVISIÓN DIGITAL TERRESTRE EN EL ECUADOR 43 1.4.5 ACCIONES TOMADAS POR EL CONATEL Y LA SUPERTEL PARA LA INTRODUCCIÓN DE LA TELEVISIÓN DIGITAL TERRESTRE ......................................... 44 1.4.6 ADOPCIÓN DEL ESTÁNDAR PARA TDT .............................................................. 47. CAPÍTULO 2 ................................................................................................................. 53 SISTEMATIZACIÓN DE LA NORMA TÉCNICA .......................................................... 53 2.2 PRUEBAS DE TELEVISIÓN DIGITAL TERRESTRE EN EL ECUADOR .................... 53 2.3 PLAN DE PRUEBAS Y MODOS DE RECEPCIÓN ...................................................... 54 2.3.1 RECEPCIÓN FIJA .................................................................................................. 54 2.3.2 RECEPCIÓN PORTÁTIL ........................................................................................ 55 2.3.3 RECEPCIÓN PEATONAL ...................................................................................... 55 2.3.4 RECEPCIÓN MÓVIL .............................................................................................. 55 2.3.5 RECEPCIÓN PERSONAL ...................................................................................... 56 2.4 ASPECTOS TÉCNICOS PARA LA REALIZACIÓN DE LAS PRUEBAS .................... 56 2.4.1 CANALES DE PRUEBA UTILIZADOS EN LOS ESTÁNDARES ............................. 56 2.4.2 PARÁMETROS DE CONFIGURACIÓN DE CADA ESTÁNDAR ............................. 57 2.5 PRUEBAS DE COBERTURA, DISPONIBILIDAD Y CALIDAD ..................................... 59 2.5.1 INTENSIDAD DE CAMPO ..................................................................................... 60 2.5.2 ANCHO DE BANDA ............................................................................................... 61 2.5.3 RELACIÓN PORTADORA A RUIDO ...................................................................... 62 2.5.4 PRUEBAS SUBJETIVAS ........................................................................................ 62 2.6 RESULTADO DE LAS PRUEBAS ............................................................................... 64 2.6.1 PRUEBAS TÉCNICAS ........................................................................................... 65 2.6.2 PRUEBAS SUBJETIVAS ........................................................................................ 65.

(8) VII. 2.7 DEFINICIÓN DE PARÁMETROS PARA LA TELEVISIÓN DIGITAL TERRESTRE DE ACUERDO A LA NORMA BRASILEÑA Y RESOLUCIONES EMITIDAS POR EL CONSEJO NACIONAL DE TELECOMUNICACIONES ........................................................ 66 2.7.1 PARAMETROS DE TRANSMISIÓN Y RECEPCIÓN ............................................. 66 2.7.2 TRANSMISIÓN JERÁRQUICA .............................................................................. 79 2.7.3 RECEPCIÓN .......................................................................................................... 80 2.7.4 PARÁMETROS DE VIDEO Y CRITERIOS DE DIVISIÓN DE IMAGEN .................. 81. CAPÍTULO 3 ................................................................................................................. 83 PROYECTO DE NORMA TÉCNICA PARA LA TELEVISIÓN DIGITAL TERRESTRE 83 3.1 INTRODUCCIÓN ........................................................................................................ 83 3.2 DATOS MEDIDOS POR LA SUPERINTENDENCIA DE TELECOMUNICACIONES EN EL AÑO 2012........................................................................................................................ 84 3.3 ANÁLISIS DE LAS MEDICIONES ............................................................................... 88 3.3.1 MODULACIÓN ....................................................................................................... 88 3.3.2 FEC (ERROR DE CORRECCIÓN) ......................................................................... 89 3.3.3 INTERVALO DE GUARDA ..................................................................................... 90 3.3.4 TIME INTERLEAVING ............................................................................................ 90 3.3.5 INTENSIDAD DE CAMPO ...................................................................................... 90 3.3.6 REALACIÓN SEÑAL A RUIDO C/N ...................................................................... 91 3.3.7 BER ........................................................................................................................ 91 3.3.8 MER ....................................................................................................................... 92 3.3.9 TASA DE DATOS ................................................................................................... 92 3.3.10 ANCHO DE BANDA ............................................................................................. 92 3.3.11 CALIDAD DE SEÑAL Y AUDIO ............................................................................ 92 3.4 VALORES ESCOGIDOS PARA EL PROYECTO DE NORMA TÉCNICA ................... 93 3.4.1 IMPEDANCIA DE ANTENA .................................................................................... 93 3.4.2 INTENSIDAD DE CAMPO ...................................................................................... 93 3.4.3 RELACIÓN PORTADORA RUIDO C/N .................................................................. 93 3.4.4 TIME INTERLEAVING ............................................................................................ 94 3.4.5 INTERVALO DE GUARDA ..................................................................................... 94 3.4.6 BER ........................................................................................................................ 94 3.4.7 MER ....................................................................................................................... 94 3.5 BASE LEGAL .............................................................................................................. 94 3.6 ESTRUCTURA DE LA NORMA TÉCNICA .................................................................. 96 3.6.1 OBJETIVO .............................................................................................................. 96 3.6.2 TÉRMINOS Y DEFINICIONES ............................................................................... 97 3.6.3 PARÁMETROS DE TRANSMISIÓN ....................................................................... 97 3.6.4 PLANIFICACION DE DISTRIBUCIÓN DE FRECUENCIAS .................................... 97 3.6.5 ÁREAS DE SERVICIO ........................................................................................... 99 3.6.6 DETERMINACIÓN DE VALORES .......................................................................... 99 3.6.7 COMPARTICIÓN DE INFRAESTRUCTURA ........................................................ 100 3.6.8 HOMOLOGACIÓN DE TERMINALES .................................................................. 100.

(9) VIII. 3.7. NORMA TÉCNICA PARA LA TELEVISIÓN DIGITAL TERRESTRE ......................... 101. CAPÍTULO 4 ............................................................................................................... 118 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ...................................................................... 118 GLOSARIO DE TÉRMINOS ................................................................................................... 129 ANEXOS ................................................................................................................................ 137. CONTENIDO DE FIGURAS. Figura 1. 1 Estructura del sistema de transmisión digital (ISDB-T Japonés) ............................... 3 Figura 1. 2 Dependencia de los tres tipos de imágenes. ............................................................. 6 Figura 1. 3 Esquema de Barrido Progresivo .............................................................................. 7 Figura 1. 4 Esquema de Barrido Entrelazado ............................................................................. 8 Figura 1. 5 Concepto de Multiplexación .................................................................................... 13 Figura 1. 6 Configuración del segmento OFDM ........................................................................ 16 Figura 1. 7 Efecto Time Interleaving ......................................................................................... 17 Figura 1. 8 Representación Interleaving................................................................................... 18 Figura 1. 9 Segmentación de datos en ISDB-T para 5,6 MHz de ancho de banda.................... 21 Figura 1. 10 Segmentos intercalados........................................................................................ 21 Figura 1. 11 Esquema conceptual de recepción parcial y transmisión jerárquica ..................... 24 Figura 1. 12 Diagrama de Constelación QPSK ......................................................................... 26 Figura 1. 13 Diagrama de Constelación 64QAM ....................................................................... 27 Figura 1. 14 Configuración de la modulación de la portadora ................................................... 29 Figura 1. 15 Inserción de intervalo de guarda ........................................................................... 30 Figura 1. 16 Diagrama de codificación de canal........................................................................ 30 Figura 1. 17 Intervalo de guarda de 1/4 para un sobrelapamiento de 18.9 km .......................... 33 Figura 1. 18 Zonas geográficas para la Televisión Abierta en el Ecuador ................................ 43 Figura 2. 1 Off-set de la frecuencia central ............................................................................. 77 Figura 2. 2 Ejemplo de sistema de transmisión jerárquica ....................................................... 80 Figura 3. 1 Modulación ............................................................................................................ 89 Figura 3. 2 Error de Corrección ................................................................................................ 89.

(10) IX. CONTENIDO DE TABLAS. Tabla 1. 1 Formatos de Audio Estándar ...................................................................................... 9 Tabla 1. 2 Bits que representan la longitud de time interleaving ............................................... 19 Tabla 1. 3 Tasa de bits de las diferentes formas de QAM ......................................................... 28 Tabla 1. 4 Relación tiempo de guarda / tiempo útil de símbolo ................................................ 32 Tabla 1. 5 Duración del Intervalo de Guarda............................................................................. 32 Tabla 1. 6 Parámetros de ISDB-T ............................................................................................. 35 Tabla 1. 7 Bandas de Frecuencia para Televisión VHF ............................................................ 41 Tabla 1. 8 Bandas de Frecuencia para Televisión UHF ............................................................ 41 Tabla 1. 9 Grupo de canales para televisión VHF ..................................................................... 42 Tabla 1. 10 Grupo de canales para televisión UHF ................................................................... 43 Tabla 1. 11 Bandas de frecuencias para la Implementación de Televisión Digital Terrestre en el Ecuador ................................................................................................................................ 50 Tabla 2. 1 Periodo de Pruebas ................................................................................................. 54 Tabla 2. 2 Canal de transmisión ............................................................................................... 56 Tabla 2. 3 Parámetros de operación ......................................................................................... 57 Tabla 2. 4 Mediciones .............................................................................................................. 60 Tabla 2. 5 Escalas de categorías .............................................................................................. 63 Tabla 2. 6 Resultado de Mediciones ......................................................................................... 65 Tabla 2. 7 Parámetros Televisión Digital ................................................................................... 67 Tabla 2. 8 Potencia máxima de cada Clase .............................................................................. 69 Tabla 2. 9 Tasa de datos de un único segmento...................................................................... 70 Tabla 2. 10 Tasa total de datos para 13 segmentos ................................................................ 71 Tabla 2. 11 Valores de la longitud de time interleaving y ajuste de retraso .............................. 72 Tabla 2. 12 Calidad de Transmisión Digital .............................................................................. 74 Tabla 2. 13 Canales de VHF alto ............................................................................................. 77 Tabla 2. 14 Parámetros de Video............................................................................................. 82 Tabla 3. 1 Informe de mediciones de TDT, Exteriores ............................................................. 85 Tabla 3. 2 Informe de mediciones de TDT, Exteriores ............................................................. 86 Tabla 3. 3 Informe de mediciones de TDT, Exteriores ............................................................. 88.

(11) X. RESUMEN. En la actualidad la nueva tecnología digital para televisión terrestre se está implantando a nivel mundial y Ecuador se encuentra también en este proceso de transición tras haber escogido el estándar SBTVD-T para la Televisión Digital Terrestre. Este proceso implica profundos cambios estructurales y normativos para la regulación y control de las estaciones y Sistemas de Televisión Digital Terrestre en Ecuador. El presente Proyecto de Norma Técnica establece parámetros para la operación de las estaciones de Televisión Digital Terrestre. Para su desarrollo se han estudiado y analizado conceptos generales del estándar ISDBT-Tb, Marco Regulatorio y Resoluciones emitidas por la Superintendencia de Telecomunicaciones y el Consejo Nacional de Telecomunicaciones relacionadas con el estado actual de la Televisión Digital Terrestre en Ecuador Se realiza un análisis de las pruebas realizadas por la Superintendencia de Telecomunicaciones para el estándar SBTVD-T, presentadas en la publicación “INFORME PARA LA DEFINICIÓN E IMPLEMENTACIÓN DE LA TELEVISIÓN DIGITAL TERRESTRE EN EL ECUADOR, SUPERTEL 2010”, así como de las mediciones tomadas en el año 2012. A través de este análisis se sistematizaron aspectos técnicos como bandas de frecuencia, canalización de bandas, zonificación, área de cobertura, intensidad de campo, potencia radiada y asignación de canales y otros parámetros que fueron la base de la presente Norma Técnica. Finalmente, se determinan los parámetros de transmisión para la Norma Técnica de Televisión Digital Terrestre, en la que se presentan valores y definiciones concernientes a la Televisión Digital y a los que deberán regirse los concesionarios de los nuevos Sistemas de Televisión Digital Terrestre en Ecuador..

(12) XI. La estructura de la Norma Técnica para la Televisión Digital Terrestre se basó en la actual Norma Técnica para el servicio de Televisión Analógica y Plan de Distribución de Canales con las modificaciones basadas en la nueva tecnología digital..

(13) XII. PRESENTACIÓN. En la actualidad no existe una Norma Técnica para la regulación y control de las estaciones y Sistemas de Televisión Digital Terrestre en el Ecuador, por lo cual es necesario realizar la propuesta para que la SUPERTEL, luego de su revisión y análisis, someta a la aprobación del Organismo Regulador (CONATEL). El capítulo uno presenta un estudio de los parámetros principales del estándar Japonés ISDB-T y del Sistema Brasileño de Televisión Digital SBTVD-T. Se presenta la introducción de la Televisión Digital Terrestre en Ecuador y Resoluciones emitidas por. la. Superintendencia. de. Telecomunicaciones. y. Consejo. Nacional. de. Telecomunicaciones para la operación y explotación de los nuevos Sistemas de Televisión Digital Terrestre. En el capítulo dos se sistematizan algunos de los parámetros principales para la transmisión de señales digitales a través del análisis de las pruebas realizadas por la Superintendencia de Telecomunicaciones para la elección del estándar de Televisión Digital Terrestre para Ecuador.. Se identifican parámetros como intensidad de. campo, ancho de banda, potencia máxima, intervalo de guarda, modulación, time interleaving, FEC, entre otros. El capítulo tres presenta las mediciones realizadas por la Superintendencia de Telecomunicaciones en distintos sectores de la Provincia de Pichincha y sectores aledaños, en el año 2012 que corresponden directamente a los parámetros de transmisión de los Sistemas de Televisión a los que se asignó frecuencias temporales para la operación de la Televisión Digital Terrestre. Se realiza un análisis de las mediciones y de los valores que se presentan en la Norma Brasileña de Televisión Digital Terrestre para determinar valores que podrían ser adecuados a las diferentes zonas geográficas del Ecuador los más adecuados para el Ecuador. En el capítulo cuatro se mencionan las principales conclusiones y recomendaciones como consecuencia del desarrollo del presente proyecto de titulación..

(14) XIII. En la parte final, el documento se complemente con Referencias Bibliográficas y Anexos..

(15) 1. CAPÍTULO 1 TELEVISIÓN DIGITAL TERRESTRE. 1.1. INTRODUCCIÓN. El artículo 16, numerales 2 y 3 de la Constitución de la República del Ecuador, dispone que todas las personas en forma individual o colectiva, tienen derecho a: “El acceso universal a las tecnologías de la información y comunicación”; y, a: “La creación de medios de comunicación social, y al acceso en igualdad de condiciones al uso de las frecuencias del espectro radioeléctrico para la gestión de estaciones de radio y televisión públicas, privadas, y comunitarias, y a bandas libres para la explotación de redes inalámbricas”. El desarrollo de la población se encuentra ligado estrechamente al acceso a nuevas tecnologías, en este caso tecnologías de la información y comunicación. La Constitución lo dispone como un derecho de los ecuatorianos. En consecuencia, Ecuador no puede estar al margen de la revolución tecnológica mundial ya que a través del cambio de tecnología de analógica a digital, se garantizará el derecho a la comunicación, equidad social a la población en general, así como el acceso libre y gratuito del servicio de televisión abierta con una mejor calidad de servicio. La Televisión Digital Terrestre es la aplicación de la tecnología digital a la señal de televisión analógica. La información es codificada en forma binaria, proceso que permite optimizar el espectro radioeléctrico, implementar nuevos servicios y aplicaciones interactivas, nueva programación y la posibilidad de crear vías de retorno entre consumidor y productor de contenidos..

(16) 2. Hoy en día los usuarios demandan calidad, movilidad, interactividad y portabilidad; servicios que no pueden brindarse sin un cambio de tecnología. Por consiguiente, las necesidades actuales y de consumo masivo a nivel mundial son los factores principales para la inclusión de la Televisión Digital Terrestre. El 26 de marzo de 2010, Ecuador adoptó oficialmente el estándar japonés-brasileño (ISDB-Tb) 1 para la Televisión Digital Terrestre, y en la actualidad no existe una Norma Técnica para la regulación y control de las estaciones y Sistemas de Televisión Digital Terrestre en el Ecuador, por lo cual es necesaria la creación de un proyecto de Norma Técnica para que la Superintendencia de Telecomunicaciones lo someta a la aprobación del Organismo Regulador (CONATEL).. 1.2. ISDB-T. El estándar ISDB-T2 Servicios Integrados de Televisión Digital Terrestre constituye un conjunto de tecnologías modernas o servicios integrados como su nombre lo indica. Originalmente, ISDB-T fue desarrollado en Japón; sin embargo, fue mejorado en Brasil, país que adoptó el estándar en diciembre de 2007. Una de las diferencias radica en el método para la compresión digital de audio y video, los brasileños utilizan el estándar MPEG-4. 3. parte 10. El sistema original utiliza MPEG-2. 4. H.264/AVC.. 1.2.1 ESTRUCTURA DEL ISDB-T. Un sistema de transmisión digital consta de tres bloques como se muestra en la Figura 1.1. 1. ISDB-Tb: International System for Digital Broadcast, Terrestrial, Brazilian o Sistema Internacional para Televisión DigitalTerrestre, Brasileño. 2 ISDB-T: Integrated Services Digital Broadcasting-Terrestrial o Servicios Integrados deTelevisón Digital Terrestre. 3 MPEG-4 parte 10: Moving Pictures Experts Groupparte 10, código de video de alta compresión. 4 MPEG-2: Moving Pictures Experts Group 2, grupo de estándares de codificación de audio y video..

(17) 3. ·. Bloque de código fuente. ·. Bloque multiplexación. ·. Bloque de transmisión. Para el diseño de este sistema se toman en cuenta los temas de servicio y configuración para el sistema de transmisión y para los casos de recepción fija, móvil y portable.. Figura 1. 1 Estructura del sistema de transmisión digital (ISDB-T Japonés) [1]. 1.2.1.1. Bloque de código fuente. Se refiere al conjunto de bits correspondientes a la información original de audio, video y datos BML 5 además de los datos auxiliares, que se refieren a los bits de. 5. BML: Broadcast Markup Language, lenguaje para el desarrollo de aplicaciones multimedia..

(18) 4. control o datos asociados con programas de audio y video, así como los servicios de interactividad que ofrece la televisión digital terrestre.. 1.2.1.2. Bloque de multiplexación. En esta etapa se presentan los métodos para dividir el flujo de datos digitales en “paquetes” de información. Además, se refiere a las maneras de identificar cada paquete y a la multiplexación que en el caso de ISDB-T hace uso de MPEG-2.. 1.2.1.3. Bloque de transmisión. En el bloque de transmisión se da lugar la codificación de canal, en la que se introducen códigos de protección contra errores, códigos de cifrado de información y se adecua la señal para ser finalmente transportada por el canal de transmisión. En este bloque se realiza la modulación de portadoras para la transmisión de la señal.. 1.2.2 CARACTERÍSTICAS DEL ISDB-T. 1.2.2.1. Compresión. La compresión es el proceso a través del cual se elimina la redundancia de las imágenes y posteriormente enviar tan solo las modificaciones de estas imágenes. Mediante la compresión, se utiliza un menor ancho de banda en comparación con el que ocuparía la señal original, reduciendo costos y dando mayor flexibilidad a los sistemas..

(19) 5. A partir de los formatos de compresión JPEG6 y MJPEG7 se originó el MPEG, en el que la compresión se realiza a partir de una imagen clave, o cuadro clave, y un número determinado (suele ser 14) de imágenes posteriores. Se comprime la imagen clave y los 14 cuadros o imágenes siguientes no se comprimen enteros, sino que se almacenan los cambios con respecto al primer cuadro clave tomado como referencia. [2]. 1.2.2.1.1. MPEG-2:. Moving Pictures Experts Group 2 (MPEG-2) es la denominación para un grupo de estándares de codificación de audio y video, utilizado especialmente para codificar señales de transmisión para Televisión Digital Terrestre, por satélite o por cable, ofreciendo alta calidad de imagen, alcanzando una velocidad en la trasmisión de datos de 3 a 10 Mbps.[3] La codificación MPEG-2 utiliza el tipo de codificación descrita para MPEG, creando un flujo de video mediante tres tipos de datos de marco (cuadros intra (I), cuadros posteriores predecibles (P) y cuadros predecibles bi-direccionales (B)) arreglados en un orden específico. Este arreglo de datos es el formato MPEG “cuadro clave + 14 cuadros de cambios”, conocido como “la estructura GOP” (GOP = Group Of Pictures o grupo de imágenes)”. Por consiguiente, en MPEG-2 tan solo existe un cuadro "completo" cada 15 cuadros, los 14 restantes solo contienen las variaciones respecto a ese cuadro clave. La incorporación de estas tres imágenes I, P y B que se presenta en la Figura 1.2 son el soporte de la codificación bidireccional.. 6 JPEG: Joint Photographic Experts Group, Grupo Conjunto de Expertos en Fotografía, es el nombre de un comité de expertos que creó un estándar de compresión y codificación de archivos de imágenes fijas. A menudo considerado como un formato de archivo. 7 MJPEG: Motion JPEG.

(20) 6. Imagen I.- (Intra) constituyen imágenes que no necesitan información adicional para su codificación. Estas son codificadas sin referencia a otras imágenes, contiene todos los elementos necesarios para su reconstrucción por el decodificador, por lo cual son el punto de entrada obligatorio para el acceso a una secuencia. Imágenes P.- son imágenes de predicción que se generan tomando información de la imagen (I). Estas imágenes toman información para efectuar la predicción en base a la imagen (I) o imagen (P), más cercana. Imágenes B.- son imágenes de predicción bidireccional. Para su formación se toma información tanto de una imagen futura como de una imagen previa y se codifican por interpolación.. Figura 1. 2 Dependencia de los tres tipos de imágenes [4].. Cada una de estas secuencias comienza con una imagen I que es comprimida de forma espacial. En las imágenes de predicción se efectúa la compresión temporal, enviando solo la diferencia entre dichas imágenes. MPEG-2 se basa en la codificación bidireccional, que utiliza dos tipos de barrido de la imagen:.

(21) 7. 1.2.2.1.1.1. Barrido Progresivo. Este proceso escanea las líneas de la imagen secuencialmente y son emitidas como un todo. Este tipo de barrido es más estable, sin parpadeo y tiene mayor definición. En la Figura 1.3 se presenta el esquema de Barrido Progresivo, en el cual de la imagen I se genera P1, a partir de la cual se predice P2 y posteriormente una P3, mientras que las imágenes B se predicen a partir de I y P. Es por esta razón se conoce como Bidireccional.. Figura 1. 3 Esquema de Barrido Progresivo [13]. 1.2.2.1.1.2. Barrido Entrelazado. En el proceso de exploración entrelazada la imagen se divide en líneas pares e impares y la imagen queda dividida en dos medias imágenes. La imagen es reconstruida por el cerebro. En la Figura 1.4 se presenta el esquema de Barrido Entrelazado, en donde las imágenes I pares predicen imágenes P pares y conjuntamente generan una imagen B, proceso que también ocurre con las imágenes impares..

(22) 8. Figura 1. 4 Esquema de Barrido Entrelazado [13]. Estos dos tipos de barridos son la base para la transmisión estándar y en alta definición por satélite, cable o digital terrestre. Se presenta por ejemplo 1080 i, i por entrelazada (“interlaced”) o 1080 p, p por progresiva (“progresive”).. 1.2.2.2. Sistema de Audio. ISDB-T utiliza MPEG-2 para el sistema de audio, que está definido en el estándar ISO/IEC (MPEG-2 AAC audio) y permite el transporte de canales de audio con una tasa de bits de hasta 320 kbps. En la Tabla 1.1 se presentan los Formatos de Audio Estándar. Se presentan valores que corresponden al número de canales frontales y traseros. Se tiene por ejemplo 3/2 = 3 frontales + 2 traseros.. PARÁMETRO. CARACTERÍSTICAS. MODO DE AUDIO. Monoaural,. estéreo,. multicanal. estéreo (3/0, 2/1, 3/1, 2/2, 3/2), 2 MODOS POSIBLES DE AUDIO. señales de audio (dual monoaural), multi audio (3 o más señales de audio) y combinaciones de lo anterior.. MODO DE AUDIO recomendado. Monoaural,. estéreo,. multicanal.

(23) 9. estéreo (3/1, 3/2).. Tabla 1. 1 Formatos de Audio Estándar [3]. 1.2.2.3. FEC (Forward Error Correction).

(24) 10. En todo sistema de transmisión se requiere la implementación de técnicas de corrección de errores para obtener una imagen nítida y de alta calidad, lo que permite corrección en el receptor sin retransmisión de la información original. Los códigos detectores y correctores de error se refieren a los errores de transmisión en las líneas, los cuales se deben a diversos factores, como el ruido térmico, ruido impulsivo y ruido de intermodulación. FEC es usualmente expresado como una fracción, 1/2, 2/3, 3/4, que corresponde a la capacidad de recuperación frente a errores. En el caso de FEC 3/4 significa que por cada 3 bits de datos, se están enviando 4, uno de los cuales es para corrección de errores. Existen principalmente dos categorías de FEC, códigos bloque y códigos convolucionales, ejemplos de los cuales son: Reed Solomon8 y el algoritmo Viterbi9, respectivamente. El codificador Reed-Solomon toma un bloque de información digital y añade bits redundantes. Los errores pueden ocurrir durante la transmisión o almacenamiento de información debido a varios de los factores mencionados en los códigos detectores de errores. El decodificador Reed-Solomon procesa cada bloque e intenta corregir los errores y recuperar la información original. El Codificador Viterbi es un código convolucional 1/2, es decir redundancia del 100%.. 8 9. Código Reed Solomon: mecanismo de corrección contra errores basado en un código bloque. Código Viterbi: mecanismo de corrección contra errores basado en un código convolucional..

(25) 11. 1.2.2.4. Alta Calidad, HDTV, Flexibilidad de Servicio. 1.2.2.4.1. Alta Calidad, HDTV. Los televidentes demandan alta calidad en la programación, convirtiéndose en uno de los requerimientos de alta relevancia para la Televisión Digital Terrestre. ISDB-T presenta algunas clases de servicio de transmisión para lograr este requerimiento, tales como HDTV 10 , HDTV + SDTV 11 , Multicanales SDTV.. Estos servicios de. transmisión pueden adoptarse mediante la tecnología de multiplexación MPEG-2, que se describirá posteriormente.. 1.2.2.4.2. Flexibilidad. La flexibilidad consiste en emitir los flujos de información de video, audio y datos en el canal asignado, gestionando el ancho de banda de dicho canal para la diversidad de contenidos. Por ejemplo, puede transmitir un flujo de video, dos de audio (por ejemplo, en dos idiomas) y varios de datos (por ejemplo subtítulos e información estadística).. 10. HDTV: High Definition Television, Televisión de Alta Definición, formato que, junto a la televisión digital (DTV), se caracterizan por emitir señales televisivas en una calidad digital superior a los sistemas tradicionales analógicos de televisión en color. 11 SDTV: Standard-Definition Television, es el acrónimo que reciben las señales de televisión que no se pueden considerar señales de alta definición (HDTV) ni de señal de televisión de definición mejorada (EDTV) Enhanced Digital TV, formato de televisión que apareció para solventar las carencias de la televisión estándar o SDTV..

(26) 12. La característica de flexibilidad está basada en la multiplexación de canal., por lo que ISDB-T, a través de la tecnología de multiplexación MPEG-2, reúne los contenidos a ser transmitidos, entre estos video/audio/datos, multiplexados en un paquete llamado TS 12 o. Flujo de Transporte. En la Figura 1.5 se muestra el concepto de. multiplexación. Los flujos binarios de video y audio de cada programa se comprimen independientemente formando cada uno de ellos una ES13 o corriente elemental. El conjunto de estas corrientes se estructuran en paquetes conocidos como PES 14 o Paquetes de Flujo Elemental. Posteriormente, estos paquetes de audio, video, datos, datos (archivo y carrusel), así como la información de programa PSI15 y SI16 pasan a un multiplexor donde se conforma un solo tren binario conformando el TS mencionado. Para que el receptor conozca a que canales pertenecen los ES contenidos en el TS, durante el proceso de multiplexación del TS se incluye la PSI o información específica de programa y la SI o información de programa, que posibilitan la localización de programas y la creación de la guía electrónica de programas. El PSI suministra al decodificador información del sistema, parámetros de red, y ES de cada programa y mecanismos para identificar el contenido de cada paquete. SI proporciona información sobre la guía electrónica de programas, servicios disponibles, eventos de cada servicio y las descripciones textuales y técnicas de cualquier elemento. Por otro lado, los flujos de datos archivo y carrusel corresponden la información requerida para el desarrollo de aplicativos. En la Figura 1.5 se presenta el diagrama correspondiente a la multiplexación.. 12. TS: Transport Stream o Flujo de Transporte ES: Elementary Stream o corriente o flujo elemental. 14 PES: Packet Elementary Stream o paquete de flujo elemental. 15 PSI: Program Specific Inormation o Información específica de programa. 16 SI: Service Information o Información de servicio. 13.

(27) 13. Figura 1. 5 Concepto de Multiplexación [1]. Las múltiples salidas de TS del multiplexador MPEG deben obligatoriamente ser re multiplexadas. En la primera parte del proceso de remultiplexación cada TS es convertido en un nuevo paquete TSP17 de 204 bytes, en el que 188 bytes son de información y 16 bytes de paridad. Finalmente, se conforma un cuadro multiplex para la transmisión, conformado por un número de TSP determinado.. 1.2.2.5. 17. Robustez. TSP: Trasport Stream Packet, paquete de 204 bytes formado agregando 16 bytes de paridad a los 188 bytes del MPEG TS..

(28) 14. La robustez en la Televisión Digital Terrestre está relacionada con la resistencia de las señales digitales de televisión terrestre a posibles interferencias y a la susceptibilidad a distorsiones por campos eléctricos. Como parte de la robustez a continuación se estudian los parámetros OFDM18 y Time Interleaving19.. 1.2.2.5.1. OFDM. ISDBT utiliza tecnología de transmisión OFDM (multiplexación por división de frecuencia ortogonal) que hace del estándar ISDB-T un sistema robusto en contra de la propagación por multitrayectoria20, que ocasiona masivos errores en los datos y pérdida de señal en el espectro UHF y microonda. Además, esta tecnología hace uso del espectro con mayor eficiencia. OFDM está basada en el concepto de multiplexación por división de frecuencia, es decir el método de transmitir múltiples flujos de datos en un ancho de banda y sobre un medio de transmisión determinado, el cual podría ser cable coaxial, par trenzado o fibra óptica. Cada flujo de datos es modulado sobre múltiples portadoras adyacentes dentro del ancho de banda correspondiente al medio de transmisión y son transmitidos simultáneamente. Un ejemplo del sistema es la Televisión por Cable, la cual transmite muchos canales paralelos de video y audio sobre un único cable de fibra óptica o coaxial. OFDM distribuye el flujo binario en un gran número de portadoras para que cada una de estas maneje una cantidad reducida de datos con respecto al flujo total. Cada flujo de datos es modulado sobre una portadora separada en el espectro asignado. Estas portadoras son llamadas subportadoras. La modulación puede ser cualquier 18. OFDM: Orthogonal Fecuency Division Multiplex o multiplexación por división de frecuencia ortogonal. Time Interleaving: Entrelazado de temporal. 20 propagación por multitrayectoria: propagación multicamino, en comunicaciones inalámbricas, es el fenómeno dado cuando las señales de radio llegan a las antenas receptoras por dos o más caminos y en diferentes tiempos. Este fenómeno puede causar problemas en la recepción de la señal, debido a la interferencia entre las señales recibidas. 19.

(29) 15. modulación digital, pero las más comunes son (BPSK)21 Binary Phase – Shift Keying, (QPSK) 22 Quadrature Phase – Shift Keying y (QAM) 23 Quadrature Amplitude Modulation.. 1.2.2.5.2. Cuadro OFDM. Los datos y símbolos OFDM deben ser estructurados en cuadros con el objetivo de facilitar el proceso de sincronización del receptor. Un cuadro OFDM es el conjunto de 204 símbolos OFDM. El número de portadoras en un símbolo OFDM depende del modo de operación. El cuadro OFDM está constituido por el segmento de datos y varias señales piloto.. 1.2.2.5.3. 21. Configuración del segmento OFDM. BPSK: modulación por desplazamiento de fase, es una forma de modulación angular que consiste en hacer variar la fase de la portadora entre un número de valores discretos, en el caso de BPSK, se toman dos fases. 22 QPSK: modulación por desplazamiento de fase, se toman cuatro fases. BPSK y QPSK son óptimas desde el punto de vista de protección frente a errores. 23 QAM: modulación de amplitud en cuadratura, técnica de modulación digital avanzada que transporta datos, mediante la modulación de la señal portadora de información tanto en amplitud como en fase. Esto se consigue modulando una misma portadora, desfasando 90º la fase y la amplitud..

(30) 16. La configuración del segmento OFDM corresponde a la presentada en la Figura 1.6. El CP24 y SP25 , el TMCC26 y el AC27 deben ser obligatoriamente, el piloto continuo, la señal para la información de control y la señal de extensión para información adicional de transporte, respectivamente. En el modo 1, deben estar disponibles obligatoriamente las portadoras de números 0 a 107, mientras que en los modos 2 y 3 se deben atribuir obligatoriamente a las portadoras, números 0 a 215 y 0 a 431, respectivamente. La señal TMCC se debe usar obligatoriamente para transportar la información de cómo el receptor debe obligatoriamente configurar la demodulación, así como la información sobre la configuración jerárquica y parámetros de transmisión del segmento OFDM. La señal TMCC debe ser transmitida obligatoriamente por medio de la portadora TMCC. Se atribuyen 204 bits para la portadora TMCC. B0 a B203.. Figura 1. 6 Configuración del segmento OFDM. 24. CP: Continual Pilot, Piloto Continuo, señal utilizada para fines de sincronización y demodulación. SP: Scattered Pilot, Piloto Disperso, señal utilizada para fines de sincronización y demodulación. 26 TMCC: Transmission and Multiplexing Configuration Control, Información de Control, contiene información de control necesaria para auxiliar al receptor en la identificación de los modos de operación 27 AC: Auxiliar Channel, Canal Auxiliar, utilizado para transmitir información adicional para control de la señal de transmisión 25.

(31) 17. 1.2.2.5.4. Time Interleaving. El Time Interleaving permite ofrecer robustez en contra del ruido urbano y eliminar los errores tipo burst o errores en ráfaga ocasionados por ruido no estacionario del canal. Interleaving es una tecnología para la aleatorización del error, a través de un sistema de corrección de errores, tecnología que se conoce como “Interleave”, el cual es un arreglo de datos no continúo para incrementar y mejorar su desempeño. Como se muestra en la Figura 1.7, previa a la transmisión se desordenan, en la ruta de transmisión se presentan los errores y finalmente en el receptor los datos son reconstruidos aleatorizando el error para posteriormente ser corregidos alterando los datos originales en lo menor posible. De esta manera disminuye la dificultad para corregir errores continuos.. Figura 1. 7 Efecto Time Interleaving [6].

(32) 18. Por otro lado, en la Figura 1.8 se puede visualizar los efectos de ruido sobre los paquetes que están siendo transmitidos. Sin la ayuda del Interleaving, el receptor no sería capaz de interpretar la información y reordenarla. Utilizando este método, el receptor reorganiza los paquetes y si es necesario solicita la retransmisión de los datos que no puede recuperar.. Figura 1. 8 Representación Interleaving.

(33) 19. 1.2.2.5.5. Longitud de Time Interleaving (I). La longitud de Time Interleaving define la mínima separación en periodos de símbolos OFDM. En la Figura 1.7 se puede observar que la longitud es de 4. De igual manera, pueden darse valores de longitud de time interleaving de 0,1, 2, 4, 8 y 16. Dentro de los 204 bits correspondientes a la información de control de transporte TMCC, el conjunto de tres bits que se presentan en la Tabla 1.2 determinan la longitud de Time Interleaving de acuerdo al modo de transmisión.. B34 – B36/ B47 – B49/ B60 – B62. Significado. 000. 0 (modo 1), 0 (modo 2), 0 (modo 3). 001. 4 (modo 1), 2 (modo 2), 1 (modo 3). 010. 8 (modo 1), 4 (modo 2), 2 (modo 3). 011. 16 (modo 1), 8 (modo 2), 4 (modo 3). 100 – 110. Reservado. 111. Capa jerárquica no usada. Tabla 1. 2 Bits que representan la longitud de time interleaving.

(34) 20. 1.2.2.5.6. Ajuste de Retardo. Debido a que la transmisión jerárquica se basa en segmentos, existen diferencias en los parámetros de codificación de las tres capas, lo que ocasiona desalineamientos y retrasos entre los flujos de transporte de las tres capas. Por esta razón, es necesario que estas se combinen y entrelacen para re-sincronizar los flujos de datos con ajustes de retardo en cada capa. Estas capas se entrelazan en unidades de símbolos de modulación.. 1.2.2.6. Espectro de Transmisión. El espectro de transmisión corresponde el rango de frecuencias asignado para la transmisión de señales, en este caso digitales para televisión terrestre.. 1.2.2.6.1. Transmisión Segmentada. El espectro de transmisión de televisión digital consiste en 13 segmentos, sucesivos OFDM. A cada segmento le corresponde un ancho de banda BW/14 MHz, donde BW es el ancho de banda de un canal normal de televisión analógica terrestre (6, 7 u 8 MHz). ISDB-T fue desarrollado y probado en canales de 6 MHz, un segmento ocupa 6/14=428.6 kHz de espectro. El espectro de transmisión está formado por 13 segmentos, el segmento número 14 se distribuye a los extremos, como bandas de guarda. Para 6 MHz de ancho de banda del canal, el espectro compuesto por los 13 segmentos ocupa 5.6 MHz, tomando un valor más exacto se tiene 429 kHz de ancho de banda de cada segmento. Los segmentos son enumerados del 0 al 12 y en el caso de televisión se utilizan todos los segmentos..

(35) 21. En la Figura. 1.9 se presenta el espectro de 13 segmentos de transmisión.. Corresponden a un canal de 5,6 MHz de ancho de banda. El estándar ISDB-T da lugar a dos intercalaciones de datos. La primera representada en la Figura1.7. Mientras que el segundo tipo de intercalación se denomina intra-segmentos. y. consiste en intercalar los datos dentro del mismo segmento de una manera aleatoria, Figura 1.10.. Figura 1. 9 Segmentación de datos en ISDB-T para 5,6 MHz de ancho de banda [7]. Figura 1. 10 Segmentos intercalados. [7]. 1.2.2.7. Operación en distintos modos de transmisión.

(36) 22. ISDB-T opera en tres modos de transmisión con el objetivo de permitir la operación de acuerdo con la distancia entre las estaciones de una SFN 28 y garantizar la recepción adecuada ante las variaciones del canal como consecuencia del efecto Doppler29 de la señal de recepción móvil. Los modos del sistema se diferencian uno de otros por la separación de las portadoras OFDM, que se describen a continuación: Modo 1: Las portadoras están espaciadas en 4 kHz. Modo 2: El espacio entre portadoras es de 2 kHz. Modo 3: El espacio entre portadoras es de 1 kHz. El número de portadoras es diferente en cada modo; sin embargo, la tasa útil de cada modo debe ser obligatoriamente la misma en todos los modos.. 1.2.2.7.1. Transmisión Jerárquica. En televisión digital, la transmisión de datos para recepción fija y móvil puede realizarse simultáneamente, conociéndose también como transmisión jerárquica. Cada una de estas capas consiste en uno o más segmentos OFDM con diferentes parámetros de transmisión que deben ser especificados para cada capa jerárquica, tales como modulación de la portadora, tasa del inner code30 y time interleaving. En el caso de recepción fija se puede transmitir un programa de HDTV (capa C) o varios programas de SDTV (capa B). Para recepción móvil se transmite un programa SDTV (capa A), en este caso la cantidad de segmentos que se transmiten es menor.. 1.2.2.7.2. 28. Transmisión parcial o one-seg. SFN: Single Frequency Network, red broadcast donde varios transmisores envían simultáneamente la misma señal sobre el mismo canal de frecuencia. 29 Efecto Doppler: cambio de frecuencia de una onda producido por el movimiento relativo de la fuente respecto a su observador. 30 Inner code: código convolucional, diseñado para corregir errores de canal..

(37) 23. Este tipo de transmisión es conocido también como transmisión de banda angosta. Utilizada solo para recepción portable y móvil. Su característica principal es que el segmento parcial a ser transmitido se encuentra ubicado en la parte central de los trece segmentos. 1.2.2.7.3. Recepción parcial o one-seg. Es la recepción de varios segmentos OFDM.. 1.2.2.7.3. Recepción full-seg. Es la recepción de solamente un segmento OFDM localizado en el centro del grupo de segmentos. Este tipo de configuración permite la creación de un servicio portátil conocido como one-seg.. 1.2.2.7.4. Receptor one-seg. Es un dispositivo que decodifica exclusivamente informaciones de audio, video, datos, etc., contenidas en la capa “A” asignada en el segmento central de los 13 segmentos.. 1.2.2.7.5. Receptor full-seg. Dispositivo capaz de decodificar informaciones de audio, vídeo, datos etc., contenidas en la capa del transport stream de 13 segmentos destinada al servicio fijo (indoor) y móvil. En un canal de 6 MHz pueden ser transmitidas hasta tres capas jerárquicas, el segmento asignado para recepción parcial es también considerado capa jerárquica..

(38) 24. La clasificación full-seg se aplica a los convertidores digitales, también conocidos como Set-top Box (STB), y a los receptores de 13 segmentos integrados con pantalla de exhibición, pero no exclusivos a éstos. Este tipo de receptor es capaz de recibir y decodificar señales de televisión digital terrestre de alta definición y a criterio del fabricante, también recibir y decodificar informaciones transportadas en la capa “A” del transport stream, aplicada para los servicios dirigidos a los receptores portátiles, definidos como one-seg. [8] En la Figura 1.11 se presenta un esquema de la transmisión jerárquica y recepción parcial.. Figura 1. 11 Esquema conceptual de recepción parcial y transmisión jerárquica [8]. 1.2.2.8. Esquema de Modulación. La Modulación Digital es el proceso a través del cual los símbolos digitales son transformados en formas de onda compatibles con la característica espectral de un.

(39) 25. canal. Se describen a continuación los dos métodos más utilizados para Modulación Digital, QPSK y QAM.. 1.2.2.8.1. QPSK (Quadrature Phase-Shift-Keying). La transmisión por desplazamiento de fase cuaternaria (QPSK) o en cuadratura PSK, constituye una forma de modulación digital basada en la modulación angular de amplitud constante. QPSK es una técnica de codificación M-aria 31, en donde M=4 (de ahí el nombre de “cuaternaria”, que significa “4”). De esta manera, son posibles cuatro fases de salida, para una sola frecuencia de la portadora. Debido a que hay cuatro fases de salida diferentes, tiene que haber cuatro condiciones de entrada diferentes. De esta manera la entrada digital a un modulador de QPSK es una señal binaria (base 2), para producir cuatro condiciones diferentes de entrada, se necesita más de un solo bit de entrada, así con 2 bits, hay cuatro posibles condiciones: 00, 01, 10 y 11. Consecuentemente, con QPSK, los datos de entrada binarios se combinan en grupos de 2 bits llamados dibits. Cada código dibit genera una de las cuatro fases de entrada posibles. Por tanto, para cada dibit de 2 bits introducidos al modulador, ocurre un solo cambio de salida. Así que, la tasa de cambio en la salida es la mitad de la tasa de bit de entrada.[2] En la Figura 1.12 se observa que con QPSK, cada una de las cuatro posibles fases de salida tiene, exactamente, la misma amplitud. En dicha figura se observa un diagrama de constelación, el cual muestra las diferentes posiciones para los diferentes estados en la modulación correspondiente.. 31. M-aria: Es un término derivado de la palabra “binario”. La M es un dígito que representa el número de condiciones posibles. Por lo tanto, un sistema M-ario donde M = 2 ha codificado a nivel binario, con dos posibles fases de salida. En la modulación digital, con frecuencia es ventajoso codificar a un nivel más alto que el binario. Un sistema de PSK, con cuatro posibles fases de salida, es un sistema M-ario en donde M = 4..

(40) 26. Figura 1. 12 Diagrama de Constelación QPSK [3]. QPSK es utilizada para la transmisión One-Seg, ya que procesa menos cantidad de información que con modulación 64QAM, y debido a su característica de robustez es apropiada para la transmisión de Televisión Digital.. 1.2.2.8.2. 64QAM (Quadrature Amplitude Modulation). La modulación de amplitud en cuadratura (QAM), es un tipo de modulación digital en donde la información digital está contenida, tanto en la amplitud (AM) como en la fase (PM) de la portadora trasmitida. Esta modulación se utiliza generalmente para transmitir señales digitales como TV Cable Digital y servicio de Internet. QAM es también usada como técnica de modulación en OFDM. La cuadratura se refiere a que los estados de modulación de fase se encuentran defasados 90° el uno del otro. En QAM la entrada de datos se divide en grupos de bits de acuerdo al número de estados de modulación utilizado. Por ejemplo, en 8QAM, existirán 8 estados, y entrarán grupos de 3 bits. En el caso de 64QAM, es una técnica de codificación M-.

(41) 27. ario, en donde M=64, es decir existirán 64 estados diferentes, por lo cual se tiene grupos de 6 bits a la entrada de datos (૛૟ ൌ ૟૝ሻ.. En la Figura 1.13 se visualiza el diagrama de constelación correspondiente a 64QAM, el cual muestra las diferentes fases y amplitudes correspondientes a la modulación QAM.. Figura 1. 13 Diagrama de Constelación 64QAM [3]. La ventaja de utilizar QAM es el alto orden de modulación y la capacidad de llevar más bits de información por símbolo. De esta manera se logra conseguir mayores tasas de transmisión de datos, como se muestra en la Tabla 1.3..

(42) 28. Modulación. Bits por símbolo. Tasa de símbolo. 16QAM. 4. 1/4 de tasa de bit. 32QAM. 5. 1/5 de tasa de bit. 64QAM. 6. 1/6 de tasa de bit. Tabla 1. 3 Tasa de bits de las diferentes formas de QAM [3]. De acuerdo a las características descritas, 64QAM es apropiada para la Televisión Digital Terrestre, ya que es una modulación con la capacidad de transmitir grandes cantidades de datos, utilizándolo esencialmente para la transmisión full-seg.. 1.2.2.9. Codificación de Canal. Cuando la transmisión jerárquica es configurada, el TS es dividido en múltiples capas jerárquicas de acuerdo con la información correspondiente a cada capa. Posteriormente, los datos deben ejecutar los procesos de modulación de portadora, interleaving, cuadro OFDM, IFFT e inserción de intervalo de guarda.. 1.2.2.9.1. Modulación de portadora. En el proceso de modulación de portadora, la señal de entrada debe ser obligatoriamente entrelazada bit por bit (bit interleaving) y mapeada por medio del esquema de modulación especificado para cada capa jerárquica, como se muestra en la Figura 1.14..

(43) 29. Figura 1. 14 Configuración de la modulación de la portadora [8]. 1.2.2.9.1. Time and frecuency interleaving. Una vez que se ha modulado la información de las diferentes capas jerárquicas, esta información debe ser entrelazada en el tiempo y en la frecuencia para asegurar la efectiva mejora de la corrección de error.. 1.2.2.9.2. Construcción del cuadro OFDM. A partir de la información entrelazada, se construye el cuadro OFDM al que se añaden varias las siguientes señales piloto y de control: TMCC, CP, AC y SP.. 1.2.2.9.3. Bloque IFFT. Una vez completada la información del cuadro OFDM, todas las señales deben convertirse en señal de transmisión OFDM por el proceso IFFT32.. 1.2.2.9.4. 32. Inserción de intervalo de guarda. IFFT: Inverse Fast Fourier Transform, Transformada inversa rápida de Fourier, utilizada para el paso de información del dominio de la frecuencia al dominio del tiempo..

(44) 30. En la parte final de la salida de datos del IFFT, para una duración específica, se debe agregar un intervalo de guarda para que los segmentos OFDM no interfieran entre si, como se presenta en la Figura 1.15.. Figura 1. 15 Inserción de intervalo de guarda [8]. El proceso descrito de codificación de canal se presenta en la Figura 1.16.. Figura 1. 16 Diagrama de codificación de canal [4].

(45) 31. 1.2.2.10. Número de portadoras. Con el objetivo de garantizar la recepción adecuada en Televisión Digital ante las variaciones del efecto Doppler como el cambio de frecuencia de una onda, se requiere que la modulación se realice con un número de portadoras, cuyo valor entre más alto pueda utilizarse, hará que el efecto Doppler sea menor.. 1.2.2.11. Intervalo de guarda. El intervalo de guarda es un parámetro clave en la planificación de redes (SFN)33 y determina la distancia máxima que puede existir entre transmisores. El intervalo de guarda se refiere al periodo que se deja entre símbolos OFDM consecutivos para evitar interferencias por multitrayectos. Se introducen los conceptos de tiempo de símbolo 34 , tiempo de retardo de las señales reflejadas35(tr) y de tiempo de guarda36(tg). El tiempo de guarda debe ser mayor o igual que el tiempo de retardo de las señales reflejadas, de tal manera que las señales reflejadas no representen interferencia para el receptor. El intervalo de guarda se define como la razón entre el tiempo de guarda y el tiempo útil de símbolo37(tu). Además, el tiempo de guarda debe ser mayor que el tiempo de retarde de la señal reflejada. En la Tabla 1.4, se presenta la relación entre tiempo de guarda y tiempo útil de símbolo.. 33. SFN: Single Frequency Network, Red de Frecuencia Única, red de difusión donde distintos transmisores emiten la misma señal en el mismo canal de frecuencia. 34 tiempo de símbolo: periodo en el que el símbolo OFDM llega del transmisor al receptor. 35 tiempo de retardo: tiempo que les toma llegar al receptor a las señales reflejadas desde el punto de reflexión más lejano. 36 tiempo de guarda: periodo de tiempo entre símbolos OFDM 37 tiempo útil de símbolo: tiempo de símbolo adicional al tiempo de guarda.

(46) 32. Tiempo útil de símbolo (tu). ࢚࢛. Relación࢚ࢍ. 252 us. 504 us. 1008 us. 1/4. 63 us. 126 us. 252 us. 1/8. 31,5 us. 63 us. 126 us. 1/16. 15,75 us. 31,5 us. 63 us. 1/2. 7,875 us. 15,75 us. 31,5 us. Tabla 1. 4 Relación tiempo de guarda / tiempo útil de símbolo [9]. En la Tabla 1.5 se presenta un resumen de los valores de intervalos de guarda que pueden usarse de acuerdo a la a las zonas de sobrelapamiento. La Figura 1.17 es una representación gráfica del intervalo de guarda correspondiente para un sobrelapamiento de 18.9 km en modo 1 de operación. Los valores se calcularon con la siguiente fórmula, presentándose un ejemplo. ο ൌ ‫ כ‬ൌ ͸͵ ‫଼Ͳͳ כ ͵ כ‬ Intervalo. MODO 1. ݉ ൌ ͳͺǤͻ݇݉ ‫ݏ‬. MODO 2. MODO 3. de guarda. tr (us). ∆d (km). tr (us). ∆d (km). tr (us). ∆d (km). 1/4. 63. 18.9. 126. 37.8. 252. 75.8. 1/8. 31.5. 9.45. 63. 18.9. 126. 37.8. 1/16. 15.75. 4.72. 31.5. 9.45. 63. 18.9. 1/32. 7.875. 2.36. 15.75. 4.72. 31.5. 9.45. Tabla 1. 5 Duración del Intervalo de Guarda [9].

(47) 33. Figura 1. 17 Intervalo de guarda de 1/4 para un sobrelapamiento de 18.9 km [10]. 1.2.2.11.1. Gap Filler. Un Gap Filler es un sistema radiante que funciona para cubrir las zonas de sombra, a las que el transmisor principal no ha logrado llegar. Constituye una repetidora, que recibe la señal de entrada, y en el caso de Televisión Digital, la regenera, amplifica y transmite. Funciona en una Red de Frecuencia Única (SFN), recibiendo el canal RF que utiliza el transmisor principal y retransmitiendo señales sincronizadas en el tiempo en el mismo canal. SFN es característica de la Televisión Digital, ya que para televisión analógica las repetidoras requerían transmitir en un canal diferente..

(48) 34. La presencia los Gap Fillers no genera ISI38 (interferencia intersímbolo) ya que se respetan los intervalos de guarda introducidos por la modulación OFDM. Cuando los Gap Fillers cubren las zonas de sombra, pueden darse zonas donde las señales del transmisor y la del Gap Filler se superpongan, por lo cual son necesarios los intervalos de guarda para que le receptor sea capaz de distinguir entre el dato recibido y la copia de este, y de esta manera descartarlo.. 1.2.2.12. BER (Bit Error Rate). En Televisión Digital la tasa de bits errados es el número de bits incorrectamente recibidos con respecto al flujo de datos enviados al canal de transmisión, los cuales fueron alterados por factores, tales como ruido, interferencia y distorsión. La tasa de bits errados es el número de bits errados dividido para el total de bits transferidos en un intervalo de tiempo. Valores de BER de ͳͲି଺ corresponden a una. señal robusta ante errores de transmisión.. 1.2.2.13. MER (Modulation Error Rate). La tasa de error de modulación es la medida de degradación total. en la señal. transmitida debido a la presencia residual de la portadora (la portadora no fue totalmente suprimida) y degradaciones en las respuestas de amplitud, frecuencia y fase. [15]. 38. ISI: Interferencia Intersímbolo, constituye la distorsión de la señal que se manifiesta mediante ensanchamientos temporales, y el consecuente solapamiento de pulsos individuales hasta el punto de que el receptor puede no distinguir correctamente entre cambios de estado, por ejemplo entre elementos individuales de la señal..

(49) 35. Finalmente en la Tabla 1.6 se presenta un resumen de los parámetros de operación para el sistema ISDB-T.. Estándar ISDB-T. Modo 1 (2k). Modo 2 (4k). Número de segmentos OFDM. Modo 3 (8k). 13. Acho de Banda Útil. 5.575 MHz. 5.573 MHz. 5.572 MHz. Espacio entre portadoras. 3.968 kHz. 1.984 kHz. 0.992 kHz. 1405. 2809. 5617. Total de portadoras Modulación. QPSK, 16QAM, 64QAM,. Time interleaving. 0 a 0.5 s. Tabla 1. 6 Parámetros de ISDB-T [14]. 1.3. SISTEMA BRASILEÑO DE TELEVISIÓN DIGITAL TERRESTRE. SBTVD-T. El Sistema Brasileño de Televisión Digital Terrestre fue creado por Brasil, tomando como base el estándar japonés ISDB-T, añadiendo ciertas mejoras para una mejor calidad de servicio. El nombre del sistema fue reemplazado por ISDTV (International System for Digital Television), que significa Sistema Internacional para la Televisión Digital. Las mayores diferencias se basan en es el uso de tecnologías de compresión de video y audio más avanzadas como MPEG-4 y la utilizada de un middleware39 Ginga, totalmente innovador y desarrollado en Brasil.. 39. middleware: conjunto de software ubicado entre el hardware y el sistema operativo para que estas dos infraestructuras puedan interactuar..

(50) 36. 1.3.1 MPEG-4. MPEG-4 parte 10 o H.264 constituye una norma que define un código de video de alta compresión, con una buena calidad de imagen y que cuenta con la característica de no incrementar la complejidad de su diseño. El principal concepto del MPEG-4 es la representación de “media objets”, es decir, unidades de contenido visual y auditivo que pueden ser generados con una cámara o por ordenador. La escena es construida con estos objetos individuales, entre los cuales existe relación espacial y temporal. Los objetos visuales son descritos matemáticamente y ubicados en un espacio de dos o tres dimensiones, así como los objetos de audio son colocados en un espacio de sonido. Cuando son colocados en tres dimensiones 3D, los objetos de video y audio solo necesitan ser definidos una vez, el observador podrá interactuar con la escena mientras los cálculos de actualización de la escena y sonido son hechos localmente en el terminal de usuario. [5] En MPEG-4 aparecen las imágenes I, P y B de las normas procedentes, y dos nuevas la SP (conmutada P) y la SI (conmutada I), que sirven para codificar la transición entre dos flujos de video. Utilizando predicción temporal o espacial es posible pasar de un video a otro sin enviar imágenes entrelazadas que gastan tiempo de procesamiento, permitiendo la reconstrucción de valores específicos exactos de la muestra. MPEG-4 permite tasas de transmisión de datos entre 5 Kbps a 10 Gbps, y se centra en industrias como la multimedia interactiva. 1.3.2 GINGA. televisión digital y aplicaciones interactivas de gráficos o.

(51) 37. Ginga es el nombre del middleware abierto del Sistema Brasileño de Televisión Digital Terrestre para aplicaciones de televisión digital. Ginga es un conjunto de software ubicado entre el código de las aplicaciones y la infraestructura de ejecución (plataforma de hardware y sistema operativo). Está formado por un conjunto de tecnologías estandarizadas e innovaciones brasileñas que lo convierten en una especificación avanzada de middleware.. 1.4. MARCO REGULATORIO VIGENTE PARA LOS SERVICIOS DE. TELEVISIÓN ABIERTA EN EL ECUADOR. Los Servicios de Radiodifusión y Televisión en el Ecuador se encuentran regulados por la Ley de Radiodifusión y Televisión y su Reglamento General. El servicio de televisión abierta se encuentra regulado por la Norma Técnica para el Servicio de Televisión Analógica y Plan de Distribución de Canales, expedida mediante Resolución No. 1779-CONARTEL-01. Sobre la base de lo establecido en la Ley Especial de Telecomunicaciones Reformada y su Reglamento General, la Superintendencia de Telecomunicaciones (SUPERTEL) controla los servicios de telecomunicaciones. El Consejo Nacional de Telecomunicaciones CONATEL, es el encargado de dictar Políticas de Estado con relación a las telecomunicaciones.. 1.4.1 DECRETO 8. El 13 de agosto de 2009 se emitió el Decreto 8, a través del cual se crea el Ministerio de Telecomunicaciones y de la Sociedad de la Información (MINTEL) y se fusiona el Consejo Nacional de Radiodifusión y Televisión (CONARTEL) con el Consejo Nacional de Telecomunicaciones (CONATEL)..

(52) 38. Con la conformación del Ministerio de Telecomunicaciones y de la Sociedad de la Información,. se. reestructuró. el. esquema. institucional. del. sector. de. las. telecomunicaciones en el Ecuador, siendo dicho Ministerio el órgano rector del desarrollo de las Tecnologías de la Información y Comunicación del país. Mediante el Decreto Ejecutivo No. 8 publicado en el Registro Oficial No. 10, de 24 de agosto de 2009, se dispone: “Artículo 2.- Corresponde al Ministerio de Telecomunicaciones y de la Sociedad de la Información, formular las políticas y planes para la creación, regulación y supervisión de la Central de Datos del Ecuador” “Artículo 3.- Para el cumplimiento de las funciones ministeriales, el Ministro de Telecomunicaciones y de la Sociedad de la Información podrá expedir todas las normas, acuerdos y resoluciones que requiera la gestión ministerial” “Artículo 13.- Fusiónese el Consejo Nacional de Radio y Televisión –CONARTEL- al Consejo Nacional de Telecomunicaciones – CONATEL.” “Artículo 14.- Las competencias, atribuciones, funciones, representaciones y delegaciones constantes en Leyes, Reglamentos y demás instrumentos normativos atribuidas al CONARTEL serán desarrolladas, cumplidas y ejercidas por el CONATEL, en los mismos términos constantes en la Ley de Radiodifusión y Televisión y demás Normas secundarias.”. 1.4.2. REGLAMENTO. GENERAL. A. LA. LEY. ESPECIAL. DE. TELECOMUNICACIONES REFORMADA. De acuerdo al Reglamento General a la Ley Especial de Telecomunicaciones, se designan las funciones correspondientes a los distintos organismos del Estado, relacionadas con el Sector de las Telecomunicaciones..