Contents

I 1. RESUMEN 1

II 2. INTRODUCCIÒN 1

III 3. Estado del Arte 2

IV MARCO TEORICO 3

V 6. ACOPLES Y CARACTERIZACIÓN PARA TRANS-MISIÓN DE SEÑAL PLT 9

VI 7. RESULTADOS 19

VII 8. CONCLUSIONES 23

Part I

1. RESUMEN

Este artículo presenta el diseño e implementación de un sistema de transmisiónde señal de televisión por la red de suministro eléctrico, junto con los dispositivosnecesarios para enviar y recibir esta señal.

Inicialmente se presenta el análisis sobre las características técnicas nece-sarias para transmitir una señal de televisión análoga o digital a través de lared de suministro eléctrico, los diseños de acoples para PLT1 implementadosfueron evaluados usando un análisis vectorial de redes, identi�cando los espa-cios de frecuencia de mejor comportamiento para ser usadas en la transmisiónde señales NTSC o DVB-T. Finalmente se transmiten señales moduladas en lasventanas de frecuencia con mejor respuesta y se procede a transmitir una señalde televisión pregrabada a través de los dispositivos seleccionados usando comomedio de transmisión la red de suministro eléctrico.

Palabras claves: PLT (power Line Telecomunications), Televisión, trans-misión, televisión analoga, televisión digital.

SUMMARY

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Part II

2. INTRODUCCIÒN

La tecnología PLT aprovecha la red eléctrica para convertirla en una línea detransmisión de datos. La red eléctrica, la más extensa del mundo y formada pormiles de kilómetros de cable, llega a más de 3.000 millones de personas. Dadoslos altos costos que acarrea el tendido de nuevas redes de telecomunicaciones,cuya mayor cuantía es absorbida por el último tramo de conexión al usuario;este proyecto tiene por objetivo la transmisión de una señal de televisión usandocomo medio de transmisión la red de suministro eléctrico de baja potencia, parareducir el costo adicional que conlleva el tendido de un cableado aparte parael suministro eléctrico y otro para el de la señal de televisión dentro de unavivienda.

Sobre el tema se encuentran trabajos de análisis y estudio de las técnicasde tratamiento de señales para la prestación del servicio de internet sobre redesde distribución de potencia eléctrica en [1]. Se presentan algunos ejemplos decaracterización de la red de suministro eléctrico de un edi�cio, como medio detransmisión de información en [2]. Se trabaja un análisis técnico de una redde distribución de potencia eléctrica para la transmisión de señales que llevaninformación del servicio de valor agregado en Internet en [3]. Se logran algunossistemas de interconexión USB a través de la red eléctrica en [4]. Se habla deInternet de alta velocidad a través de líneas eléctricas en [5]. Se habla acercade la acelerada escalada para el acceso a internet en [6]. Pero en la bibliografíaconsultada no se halla transmisión de video o TV ya sea análoga o digital.

Para el desarrollo del proyecto se propuso la siguiente metodología de tra-bajo:

Investigar los requerimientos técnicos necesarios para la transmisión de unaseñal de televisión análoga y digital. Investigar acerca de transmisión de señalesde telecomunicaciones a través de la red eléctrica (PLT) Determinar la estruc-tura y características de los sistemas de acople de señales de telecomunicaciones ala red eléctrica Diseñar los circuitos impresos Elaborar prototipos de los acoplesde señal para la red eléctrica Implementar acoples de señal para la red eléctricaEvaluar el funcionamiento de los acoples implementados. Realizar pruebas decaracterización (frecuencia, amplitud) de señales emisoras de televisión Visu-alizar las señales emitidas a través de acople en un televisor.

Part III

3. Estado del Arte

Se encuentran diversas tesis de pregrado como por ejemplo: Universidad Dis-trital, Facultad tecnológica Titulo: Sistema de interconexión USB a través dela red eléctrica 2007; Rafael Coba Así como del nivel de maestría entre las que

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se encuentran al menos 4 documentos de maestría en telecomunicaciones dela Universidad Nacional: Universidad Nacional de Colombia - Bogotá, UNCB,Colombia título: Análisis y estudio de las técnicas de tratamiento de señalespara la prestación del servicio de internet sobre redes de distribución de potenciaeléctrica., año de obtención: 2005; Hugo Herley Malaver Guzmán UniversidadNacional De Colombia - Bogotá, UNCB, Colombia Título: Caracterización dela red de suministro eléctrico de un edi�cio como medio de transmisión de in-formación; Marlon Patiño Bernal Universidad Nacional De Colombia - Bogotá,UNCB, Colombia Título: Análisis técnico de una red de distribución de poten-cia eléctrica para la transmisión de señales que llevan información del serviciode valor agregado en Internet; Henry Arturo Bastidas Mora

Comercialmente ya están disponibles diversos dispositivos de transmisióny recepción de datos utilizando la red eléctrica como medio de transmisiónentre los que se puede mencionar: Adaptador PLC ZyXEL PL100(conector eladaptador PLC al router, los datos de red se transmitirán por el domicilio)[7]. Powerline Twin Pack 200 Mbps (transmisor ethernet por cable eléctricoOfrece las ventajas de instalación �cero� para crear redes de datos Sistema Plug& Play que nos permitirá utilizar nuestra actual instalación eléctrica para latransmisión de información e Internet.) ) [8]. El BOSSPLC85 (permite utilizarsu cable eléctrico para transportar Ethernet de un punto a otro). ) [9]. Sinembargo no se han encontrado referencias técnicas académicas o comerciales enlas que se considere la transmisión de una señal de video análogo ni digital através de la red eléctrica.

Como alternativa de solución se encontró:El EZ-Stream Wireless Multimedia Receiver se conecta a su televisor o

aparato de música permitiendo así que Ud. pueda escuchar música MP3, radiovía Internet, mirar películas MPEG e imágenes digitales que están guardadasen su PC de casa ) [10].

Part IV

MARCO TEORICO

4. SEÑALES DE TV NTSC Y DVB-T

Los espectros de las señales de televisión para Colombia corresponden a señalesde 6MHz de ancho de banda, la estructura de la señal análoga se muestra en la�gura 2. La señal digital aun no esta al aire pero su estructura es bien conociday corresponde a una señal de dos mil u ocho mil portadoras de modulacióndigital QAM o PSK en OFDM y su espectro, que ocupara 6MHz se presentaen la �gura 6. Tanto la señal análoga como la digital de TV para Colombiacuentan con sistemas de control automático de ganancia que soporta mas de 24dB de variación en la intensidad de la señal, de estas características se determinoque la ampli�cación de señales ya moduladas solo es requerida en cableados con

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distancias mayores a 20m; distancia poco habitual en viviendas de interés socialy clase media.

5. REQUERIMIENTOS DE UNA SEÑAL DEVIDEO ANALOGA (NTSC)

Es un sistema de codi�cación y transmisión de televisión a color analógica quese emplea en la actualidad en gran parte de América y Japón, entre otros países.El nombre viene del comité de expertos que lo desarrolló, el National TelevisiónSystem(s) Committee.

Figure 1:

Figura1. Sistemas de TV-Color utilizados en el mundo [10]El formato NTSC consiste en la transmisión de 29,97 cuadros de vídeo en modoentrelazado con un total de 525 líneas de resolución y una velocidad de actu-alización de 29,97 cuadros de vídeo por segundo y 60 campos de líneas entre-lazadas. Todas estas señales deben ser transmitidas y recibidas simultáneamenteen un solo canal de 6Mhz (con el espectro que se encuentra en la Figura 2). Laportadora de la imagen está espaciada a 1.25 MHz arriba del límite inferiorpara el canal y la portadora de sonido a 0.25 MHz abajo del límite superior.Por tanto, las portadoras de imagen y de sonido tienen siempre 4.5 MHz deseparación. La subportadora de color está ubicada a 3,58 MHz arriba de laportadora de imagen (Portadoras para un canal mostradas en la Figura 3). Laradiodifusión de televisión comercial utiliza una transmisión de banda lateralvestigial Que es una forma limitada de la doble banda lateral de AM para lainformación de la imagen. La banda lateral inferior es de 0,75MHz de ancho yla banda lateral superior de 4MHz. En consecuencia, las frecuencias bajas devideo (un per�l general de la imagen) se enfatizan en relación a las frecuenciasaltas de video (detalles más exactos de la imagen). La portadora de sonido deFM tiene un ancho de banda de 75kHz aproximadamente (±25kHz desviaciónpara la modulación al 100%). La modulación de amplitud y fase se usa para

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codi�car la información de color en la subportadora de color de 3,58 MHz. Paragarantizar la compatibilidad con el sistema NTSC en blanco y negro, el sistemaNTSC de color mantiene la señal monocromática en blanco y negro como com-ponente de luminancia de la imagen en color, mientras que las dos componentesde crominancia se modulan con una modulación de amplitud en cuadratura so-bre una subportadora de 3,579545 MHz. La demodulación de las componentesde crominancia es necesariamente síncrona, por lo tanto se envía al inicio decada línea una señal sinusoidal de referencia de fase conocida como �salva decolor�, �burst� o �colorburst� (�gura 4). Esta señal tiene una fase de 180º y esutilizada por el demodulador de la crominancia para realizar correctamente lademodulación. A veces, el nivel del �burst� es utilizado como referencia paracorregir variaciones de amplitud de la crominancia de la misma manera que elnivel de sincronismo se utiliza para la corrección de la ganancia de toda la señalde vídeo.

Figure 2:

Figura 2. Espectro de frecuencia para un canal de redifusión de televisiónestándar. [19]

Figure 3:

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Figura3. Portadoras para un canal de radiodifusión de televisión estándar.[10]

Figure 4:

Figura 4. Señal de sincronismo y señal de �salva de color� [10]AGC2 El control automático de ganancia se utiliza para mantener un nivelde señal de salida �jo, reduciendo los efectos de las variaciones del nivel deentrada. Cuando el ampli�cador detecta un cambio en la amplitud de la señalde entrada, envía a través de un circuito de realimentación dicha �uctuación,que se convierte en una señal de control de ganancia automático compensandola variación inicial.

PARÁMETROS DVB-T DVB-T (Digital Video Broadcasting � Terrestrial):Sus características están basadas en el sistema PAL, y ha sido desarrolladopor el grupo europeo DVB (Digital Video Broadcasting) que agrupa a variosfabricantes de equipos de televisión europeos. El estándar DVB-T forma partede una familia de estándares de la industria para la transmisión de emisiones detelevisión digital según diversas tecnologías: Emisión de señales de distribuciónterrestre usada en la televisión analógica tradicional (DVB-T), emisiones desdesatélites geoestacionarios (DVB-S), por redes de cable (DVB-C), e incluso paraemisiones destinadas a dispositivos móviles (DVB-H).

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Figure 5:

Figura 5: Sistemas de TV-Color digital utilizados en el mundo [20].Tamaño IFFT 2k, 8k Intervalos de Guarda 1/4, 1/8, 1/16, 1/32 Code rate 1/2,2/3, 3/4, 5/6, 7/8 Interleaving de símbolo Nativo Constelaciones QPSK, 16-QAM, 64-QAM Modos de jerarquía Constelaciones 16-QAM y 64-QAM con α= 1, 2 ó 4 Operación MFN Disponible Señal TPS Cell ID Ancho de banda delcanal 6, 7 y 8 MHz

Multiplexación por División de Frecuencia Ortogonal (OFDM3) El conceptode modulación OFDM es bastante simple pero la viabilidad de su aplicacióntiene muchas complejidades. Un único �ujo de datos se divide en paralelo cadauno �ujos de datos se codi�ca y modulada en un subportadora, un términocomúnmente usado en sistemas OFDM.

Los sistemas FDM han sido comunes durante muchas décadas. Sin embargo,en la FDM, las las portadoras altas son todas independientes entre sí. Existeuna guardia en el período entre ellas y no se solapan en absoluto. Esto funcionaasí porque en cada sistema FDM transportista lleva los datos destinados a otrousuario o aplicación. Radio FM es un sistema FDM. FDM sistemas no sonideales para lo que queremos para los sistemas de banda ancha. El uso de FDMque se pierdan demasiado ancho de banda. Aquí es donde OFDM tiene sentido.

En OFDM, subportadoras se superponen. Ellos son ortogonales porque elpico de un subportadora se produce cuando otras subportadoras se encuentranen cero. Esto se consigue mediante la realización de todos los subportadorasusando Inverse Fast Fourier Transform (IFFT). El demodulador en el receptorde canales paralelos de un bloque de FFT. Tenga en cuenta que cada subpor-tadora todavía puede ser modulada independiente. Esta ortogonalidad está

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representado en la �gura 6.

Figure 6:

Figura 6: OFDM Sub portadoras en dominio de la frecuencia [17]

En última instancia ISI es conquistado. Siempre que se mantiene la ortog-onalidad, sistemas OFDM mejores resultados que los sistemas de único trans-portista en particular en los canales de frecuencia selectiva. Cada subportadorase multiplica por una compleja función de transferencia del canal y la igualaciónde este es bastante simple.

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Figure 7:

Figura 6. Espectro DVB-T teórico para ∆ = TU/4 (canales de 8MHz) [17].Los espectros de las señales de televisión para Colombia corresponden a señalesde 6MHz de ancho de banda, la estructura de la señal análoga se muestra en la�gura 1. La señal digital aun no esta al aire pero su estructura es bien conociday corresponde a una señal de dos mil u ocho mil portadoras de modulacióndigital QAM o PSK en OFDM y su espectro, que ocupara 6MHz se presentaen la �gura 2. Tanto la señal análoga como la digital de TV para Colombiacuentan con sistemas de control automático de ganancia que soporta más de 24dB de variación en la intensidad de la señal, de estas características se determinoque la ampli�cación de señales ya moduladas solo es requerida en cableados condistancias mayores a 20m; distancia poco habitual en viviendas de interés socialy clase media.

Part V

6. ACOPLES Y

CARACTERIZACIÓN PARA

TRANSMISIÓN DE SEÑAL PLT

Tipos de acoples.Tipo 1 Es un acople propuesto para banda ancha en [2]. Usa un puente de

diodos para protección del sistema.

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Figure 8:

Figura 7: circuito acople tipo 1 para banda ancha

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Figure 9:

Figura 8: Analisis vectorial de redes desde 40MHz a 1GHz

Se observa que su funcionamiento tiene un aumento en la atenuacion casiconstante, lo cual sostiene la observacion de [2], que lo recomienda para bandaancha.

Tipo 2 Circuito que usa un varistor como protección de los picos de voltajecompuesto principalmente por un �ltro pasa altos y una ferrita. Los compo-nentes del diseño fueron calculados para permitir el paso de frecuencias corre-spondientes a los canales de Televisión. Que en Colombia se encuentran en 2bandas ; 54MHz a 88 MHz y 174 MHz a 216 MHz

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Figure 10:

Figura 9: circuito acople tipo 2

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Figure 11:

Figura 10: Análisis vectorial de redes de 1MHz a 1GHz

Aunque la mayoría de zonas tienen una atenuación tolerable se observa (envarias ventanas) que las mejores zonas de trabajo para este par tipo 2 son antesde los 300MHz. Se observa más especí�camente esta zona.

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Figure 12:

Figura 11: Análisis vectorial de redes de 1MHz a 300MHz

Analisis vectorial de redes desde 1MHz a 300MHz; se observa que hay doszonas de trabajo claras alrededor de los 60MHz a 120MHz y 180MHz a 220MHz,aproximadamente. Realizando un barrido en un diagrama circular de impedan-cias (Carta de Smith) de 1MHz a 300MHz, se observan también algunas zonasde trabajo tolerables.

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Figure 13:

Figura 12: carta de Smith con un barrido de frecuencia de 1MHz a 300 MHz

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Figure 14:

Figura 13: análisis vectorial de redes desde 1MHz a 180 MHz

Se observa claramente la zona de trabajo alrededor de los 60MHz a 120MHz,aproximadamente. Realizando un barrido en un diagrama circular de impedan-cias (Carta de Smith) de 1MHz a 180MHz, se observan también algunas zonasde trabajo tolerables.

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Figure 15:

Figura 14: carta de Smith con un barrido de frecuencia de 1MHz a 180 MHz

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Figure 16:

Figura 15: análisis vectorial de redes desde 150MHz a 270 MHz

Se observa una zona de trabajo clara alrededor de los 180MHz a 220MHz,aproximadamente. Realizando un barrido en un diagrama circular de impedan-cias (Carta de Smith) de 150MHz a 270MHz, se observan también algunas zonasde trabajo tolerables.

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Figure 17:

Figura 16: carta de Smith con un barrido de frecuencia de 150MHz a 270MHz

Part VI

7. RESULTADOS

El análisis vectorial de redes (ganancia en dos puertos) se realiza desde un1MHz hasta 300MHz y vislumbra algunas zonas de frecuencia en las cualesla atenuación es su�cientemente baja para trabajar en un canal de televisiónubicado alrededor de estas frecuencias. Luego de los análisis en las frecuencias

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de televisión con los diferentes tipos de acoples; Se halla que el mejor tipode acople para nuestra necesidad es el tipo 2 ya que nos presenta unas muybuenas ventanas de trabajo alrededor de los 60MHz a 120MHz y 180MHz a220MHz, aproximadamente. Inicialmente se decide trabajar en el canal 4 (quese encuentra entre 66MHz y 72MHz), que se encuentra en las zonas de menoratenuación de los acoples. La trasmisión de una señal de televisión entre lasfrecuencias antes nombradas se puede ver en la Figura 4 y la Tabla I

A la fecha ya se han iniciado las pruebas de señales DVB siembargo no se hade�nido su ubicación espectral. Actualmente las pruebas se realizan alrededorde los 600 MHz; en dichas frecuencias ya hemos notado que la señal algunasventanas de trabajo bastante aceptables como se puede observar en la �gura 18.

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Figure 18:

Figura 18: : análisis vectorial de redes desde 1MHz a 1 GHz

En el análisis vectorial de redes que se realizo se ve como una zona de bajaatenuación nos permitiría transmitir una señal digital (DVB-T) sin embargono contamos con un decodi�cador digital debido a su nula comercializacióntodavía en Colombia, debido a esto las pruebas para televisión digital no fuaposible evaluarlas.

Figura 17: señal de televisión después de los acoples en el canal 4

TABLA I Transmisión en el canal 4 (a partir de 66MHZ)

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Figure 19:

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frecuencia en MHz trasmision en dBm (negativos) señal portadora 67,17 57,4portadora de color 70,79 91,4 portadora de audio 71,706 70,4

Part VII

8. CONCLUSIONES

De las ventanas de trabajo el mejor desempeño de los acoples tipo 2 está entrelos 60MHz a 120MHz. Sin protección el acople funciona de la misma formaluego le es indiferente a nuestro trabajo en frecuencia. Gracias a las diversaspruebas hechas se pudo constatar el igual funcionamiento de los acoples tipo2 en ausencia del varistor, ya que este solo actúa como un supresor de tran-sitorios. Aunque se recomienda usar las ventanas de frecuencia trabajadas yrecomendadas. Gracias al control automático de ganancia se puede transmitiren casi cualquier rango de frecuencia (en cualquier canal). La fase de la redeléctrica debe ser la misma para garantizar el proceso de transmisión. De noser así se recomienda un sistema de acople entre fases. La técnica PLT es útilpara la distribución de señales de banda ancha como las de TV NTSC en hog-ares e instalaciones eléctricas medinas. El sistema TV-PLT resultante presentaventanas de trabajo con optimo desempeño de los acoples en los rangos de señalde televisión en VHF. Aunque se recomienda usar las ventanas de frecuenciatrabajadas y recomendadas para esta aplicación, los resultados sustentan quese puede transmitir en casi cualquier canal del rango de frecuencia evaluado yno solo señales de TV sino señales de telecomunicaciones en general. La protec-ción de los circuitos de acople no alteran la respuesta en frecuencia, potencia oganancia, de las señales de televisión utilizadas. La fase del cableado en la redeléctrica debe ser la misma para garantizar el proceso de transmisión. De noser así se requiere un sistema de acople entre fases.

References

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[2]. Universidad Nacional De Colombia - Bogotá, UNCB, Colombia Título:Caracterización de la red de suministro eléctrico de un edi�cio como medio detransmisión de información; Marlon Patiño Bernal

[3]. Universidad Nacional De Colombia - Bogotá, UNCB, Colombia Tí-tulo: Análisis técnico de una red de distribución de potencia eléctrica para latransmisión de señales que llevan información del servicio de valor agregado enInternet; Henry Arturo Bastidas Mora

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[4]. Universidad distrital, facultad tecnológica; Titulo: Sistemas de inter-conexión USB a través de la red eléctrica. 2007; Rafael Coba

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Filed under: radiocomunicación | Tags: NTSC, radiocomunicación, TV http://fralbe.wordpress.com/2008/07/18/caracteristicas-principales-del-sistema-ntsc/

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[20]. http://rnt.cl/2008/09/television-digital-en-chile-para-cuando/

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