INGENIERÍA ELECTRICA TELEVISION DIGITAL VÍA SATÉLITE INTRODUCCIÓN La televisión digital es aquella en la cual se transmite, recibe y procesa señales de audio y video de manera discreta (1s y 0s), en contraste con la forma continua usada por la TV analógica. VENTAJAS DE LA TELEVISIÓN VÍA SATÉLITE Desaparece el factor a distancia. Gran área de cobertura. Gran oferta de canales. Flexibilidad (un mismo satélite puede trabajar con varias normas). Bajo coste de explotación. Gran fiabilidad del sistema. DESVENTAJAS DE LA TELEVISIÓN VÍA SATÉLITE El costo de equipo de recepción, que recae en el usuario. Dificultad en algunos casos de la instalación de la antena. Elevada inversión inicial o la imposibilidad de reparar averías en el satélite. Ambos son inconvenientes que no influyen directamente en el usuario, sino en el gestor del satélite. MARCELO ALTAMIRANO INGENIERÍA ELECTRICA La implantación de la TV Digital, facilita la incorporación de sistemas de encriptado de la señal que obliga el uso de equipos de decodificación de señal, normalmente de pago. Hoy en día existen dos grandes grupos de estándares para la transmisión de TV Digital. Uno es europeo y se llama DVB (Digital Video Broadcasting), y el otro es estadounidense y se llama ATSC (Advanced Television Systems Committee). LA SITUACIÓN EN TODO EL MUNDO RESPECTO A LA ADOPCIÓN DE ESTÁNDARES DE TRANSMISIÓN DE TELEVISIÓN DIGITAL ES LA SIGUIENTE: Básicamente, un sistema de transmisión digital vía satélite se compone de tres elementos fundamentales: La estación terrena emisora. El satélite. La estación terrena receptora. MARCELO ALTAMIRANO INGENIERÍA ELECTRICA EL ESTÁNDAR DVB-S. El sistema europeo DVB (Digital Video Broadcasting) regula la transmisión de televisión digital. Nos centraremos en la parte referente a la TV digital vía satélite, DVB-S. Este grupo tomo como formato para comprimir la información digital el MPEG2, que es el utilizado en los reproductores de DVD, y creo un estándar denominado DVB que define como adaptar esta señal comprimida para ser utilizada en el medio de transmisión. - DVB- Satélite (DVB-S) El sistema DVB-S (Digital Video Broadcasting by Satellite) permite un espectacular incremento de la capacidad de transmisión de programas de televisión digital vía satélite utilizando las técnicas de compresión de video basadas en el estándar MPEG-2 para la codificación de fuente y multiplexación. La única variación entre este estándar y los otros dos propuestos por el DVB (cable y radiodifusión terrestre), es el tipo de modulación y la codificación de canal empleadas. Para transmisiones vía satélite se adopta la codificación QPSK (Quadrature Phase Shift Keying), con un flujo binario variable de 18,4 a 48,4 Mbits/s. - DVB-S: Modulación QPSK (Satélite) El estándar DVB también tiene definidos sistemas para poder detectar y en caso de necesidad corregir posibles errores de transmisión-recepción de la señal. - Codificación Viterbi (codificador de errores convolucional). PARAMETROS DE EL ESTANDAR DVB-S (SATELITAL) Codificación de Video Codificación de audio Cod. Errores Externo Entrelazado Cod. Errores Interno Modulación BW Canal MARCELO ALTAMIRANO DVB-S MPEG-2 MPEG-1 (capa2) Reed- Solomon Sí Codificación convolucional QPSK 27-36Mhz INGENIERÍA ELECTRICA SISTEMA DE TRANSMISIÓN DVB-S Características: Bloques comunes en el estándar DVB: o Codificación señal fuente MPEG-2 o Algoritmo para realizar la dispersión de energía o Protección contra errores de código de bloque (RS 204, 188) o Entrelazado (interleaving con profundidad de 12 bytes) o Codificador convolucional de Viterbi Bloque característico del estándar DVB-S: o No se realiza entrelazado interno (a nivel de bit) o Filtrado de Nyquist con roll-off del 35% (BW=B*1,35) o Modulación QPSK Filtro Nyquist: Es necesario filtrar la señal digital (pulsos cuadrados) con un filtro paso bajo para limitar el ancho de banda. Para atenuar la interferencia entre símbolos, se aplica un filtro coseno alzado, caracterizado por un factor de roll-off. Modulación QPSK: Apropiada para medios de propagación con gran atenuación. MARCELO ALTAMIRANO INGENIERÍA ELECTRICA Tiene en cuenta la limitación en potencia del transmisor del satélite. Robusta frente al ruido atmosférico (la información está contenida en la fase, no en la amplitud de la portadora). Requiere un ancho de banda relativamente alto, pero esto no es un inconveniente en sistemas de transmisión vía satélite. La figura siguiente representa un esquema simplificado de un codificador DVB-S. Aleatorización (inversión del byte de sincronismo y aleatorización de los datos) El código fuente MPEG-2 está organizado en paquetes con una longitud de 188 bytes (4de cabecera + 184 de datos). Esta aleatorización busca asegurar transiciones entre los dos estados lógicos por tal que el reloj del descodificador se pueda sincronizar fácilmente y además reducir las interferencias. Este proceso de aleatorización ha de estar activo incluso cuando en la entrada del modulador no hay señal: esto evita la emisión de una portadora sin modular. El primer byte siempre es 47H. CODIFICACIÓN REED-SOLOMON Esta codificación busca obtener protección del paquete de datos en frente de errores en la transmisión. Una vez aleatorizada la señal, esta se pasa por un codificador Reed Solomon, que es de todos los códigos cíclicos el más óptimo (máxima capacidad por corregir errores). Este código añade bits de MARCELO ALTAMIRANO INGENIERÍA ELECTRICA redundancia a la información, de forma que el receptor, en función de estos bits, es capaz de detectar si ha habido algún error y, en el supuesto de que sea, corregirlo. En este proceso, a los 188 bytes el codificador añade 16 bytes de redundancia de forma que a la salida hay 204 bytes. Esta capacidad de corrección es posible siempre y cuando el número de errores no sea muy elevado. Con este sistema se puede conseguir corregir errores de hasta 8 bytes. ENTRELAZADO La función de entrelazado (interleaver convolucional) es desordenar los bytes en origen y volverlos a reordenar en recepción, de forma que cualquier ráfaga de errores producida en el canal de transmisión quedará repartida en el receptor. En el receptor, cuando se reorganizan los bits, los datos perdidos se pueden recuperar con las técnicas de corrección de errores. La figura siguiente muestra el principio de funcionamiento del entrelazado. El entrelazado (Interleaving), permite recuperar hasta 20 bytes de error. CODIFICADOR DE VITERBI En DVB-S se añade un mecanismo de corrección contra errores basado en un código convolucional. Un código convolucional 1/2 quiere decir que de cada bit de entrada al codificador, salen dos (redundancia del 50%). En recepción, el descodificador convolucional se basará en el algoritmo de Viterbi. Este sistema se puede adecuar a otros códigos: 2/3, 3/4, 5/6, 7/8. La manera de especificar las características del codificador de Viterbi es mediante el FEC (Forward Error Correction). Por ejemplo, un FEC de 3/4. MARCELO ALTAMIRANO INGENIERÍA ELECTRICA El codificador de Viterbi, a diferencia del codificador Reed-Solomon, garantiza protección a nivel de bit. MOLDEADO DE LA BANDA BASE La señal resultante de todo el proceso de codificación DVB-S se debe preparar parar enviar el flujo de bits al modulador. Entre otros se extraen los símbolos (agrupaciones de bits) que serán entregados al modulador. La velocidad se especifica en baudios (símbolos/seg) y no en bps (bits/seg). También se garantiza una distancia (en tiempo) entre los diferentes símbolos, de forma que se evita la interferencia entre símbolos (ISI). Además, se realiza el filtrado de la señal resultante (filtrado de Nyquist) que disminuye el ancho de banda necesario para la transmisión final. MODULACIÓN QPSK La principal limitación de las comunicaciones satélite es la distancia, por el que es necesario utilizar una modulación que no utilice la modulación en amplitud de su portadora. La modulación escogida en este caso es QPSK, dónde se modula en fase una única portadora. Ejemplo La modulación QPSK se basa en la utilización de dos portadoras (de la MARCELO ALTAMIRANO INGENIERÍA ELECTRICA misma frecuencia pero desfasadas 90º) que son moduladas por dos señales digitales. Como que la frecuencia de las dos portadoras es la misma, realmente se trata de una única portadora. La constelación de las señales QPSK es la que se muestra a la figura. Estos tipos de modulación, dónde la información viaja en la fase de la señal, presentan una fuerte robustez frente de las atenuaciones. MARCELO ALTAMIRANO INGENIERÍA ELECTRICA MARCELO ALTAMIRANO