Diseño y validación de un canal de retorno para la TDT de...

Diseño y validación de un canal de retorno

para la TDT de segunda generación DVB-

T2 enfocado a proporcionar servicios de

conectividad a Internet en zonas rurales

Autor: Ciro Diego Radicelli García

Director: David Gómez Baquero

Tutor: Narcís Cardona Marcet

Fecha de comienzo: 01/02/2013

Lugar de trabajo: Grupo de Comunicaciones Móviles del iTEAM

1 Diseño y validación de un canal de retorno para la TDT de segunda generación DVB-T2 enfocado a

proporcionar servicios de conectividad a Internet en zonas rurales

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL:

Diseñar un nuevo estándar para dotar de canal de retorno inalámbrico a la tecnología de Televisión

Digital Terrestre (TDT) de segunda generación DVB-T2 (Digital Video Broadcasting – Terrestrial 2nd

Generation), enfocado a proporcionar servicios de conectividad a Internet en zonas rurales donde sólo

llega la señal de televisión.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS:

Estudiar los estándares de TDT de primera generación DVB-T, ISDB-Tb, así como de segunda

generación DVB-T2, y principalmente el estándar que provee de canal de retorno a DVB-T conocido

como DVB-RCT.

Evaluar las prestaciones de DVB-T2 en enlace descendente, y las posibles prestaciones de un nuevo

estándar DVB-RCT2 (basado en DVB-T2) en enlace ascendente para brindar servicio de Internet en

zonas rurales.

Diseñar y validar el nuevo estándar DVB-RCT2.

Hacer ejercicios de diseño y planificación de cobertura e interferencias de DVB-T2 – DVB-RCT2,

tomando como escenario la provincia de Chimborazo, República del Ecuador.

Realizar la estimación de otras tecnologías Tv analógica, ISDB-Tb, utilizando el escenario anterior.

METODOLOGÍA

Se obtuvo el mapa digital del terreno (DTM – Digital Terrain Map) de la zona a estudiar, para ello se

descargaron las imágenes raster en formato GRID de la Misión Topográfica de Radar Shuttle (SRTM -

Shuttle Radar Topography Mission), con una precisión de 3 arcos de segundo (1 punto por cada 90 metros).

Dichas imágenes se procesaron mediante un software de información geográfica, en el cual se unieron en una

sola imagen raster. Posterior a esto se recortaron los límites fronterizos con otros países, y las divisiones

político administrativas internas (provincias), mediante la utilización de una capa que contiene los límites

territoriales a nivel de país y provincia, que fue descargada del Instituto Nacional de Estadísticas y Censos

(INEC). La imagen recortada se proyectó con el sistema de coordenadas WGS84 (World Geodetic System

84). Y por último se hizo un cambio de formato de imagen al DTM para ser cargado en el software de

simulación profesional ICS Telecom, mediante el cual se analizaron e identificaron las zonas de cobertura e

interferencia, previa la configuración de algunos parámetros técnicos. La metodología de planificación siguió

las recomendaciones establecidas en las guías de implementación y planificación de redes de TDT [ETSI TR

101 190], [ABNT NBR 15608-1], [ETSI EN 301 958], [EBU TECH 3348], [ETSI TR 102 831].

DESARROLLOS TEÓRICOS REALIZADOS

Se han estudiado los estándares de TDT de primera generación DVB-T, ISDB-Tb, así como de segunda

generación DVB-T2, y principalmente el estándar DVB-RCT, con el fin de obtener el conocimiento base

para diseñar el nuevo estándar DVB-RCT2.

DESARROLLO DE PROTOTIPOS Y TRABAJO DE LABORATORIO

El trabajo de laboratorio, se desarrolló mediante la utilización de la herramienta ArcMap de ArcGIS, con la

que se obtuvo el DTM del Ecuador, previa la descarga de cinco imágenes ráster, que fueron juntadas en una

sola mediante la creación de un mosaico dataset. Posterior a esto se recortaron los límites fronterizos e

Diseño y validación de un canal de retorno para la TDT de segunda generación DVB-T2 enfocado a

proporcionar servicios de conectividad a Internet en zonas rurales 2

internos del país utilizando como base el mapa descargado del INEC. Este mapa fue proyectado con un

sistema de coordenadas, y posteriormente cargado en el software ICS Telecom, en donde se configuraron los

parámetros técnicos de la red como la potencia de transmisión de las antenas, patrón de radiación, frecuencia

de operación, ubicación geográfica de los transmisores, entre otros. Posterior a esto se eligieron tanto el

modelo de propagación, como los umbrales para el cálculo de cobertura (previamente calculados), y con esta

información se realizaron ejercicios de diseño y planificación de cobertura e interferencias para cada estándar

propuesto en esta investigación.

RESULTADOS

Basado en DVB-T2 y adoptando características de DVB-RCT, se propuso el diseño del estándar DVB-RCT2

para proporcionar conectividad a Internet a zonas rurales, luego de lo cual se evaluó y comparó los

parámetros de CNR, capacidad y cobertura en canal descendente para DVB-T, DVB-T2; así como en canal

ascendente para DVB-RCT, DVB-RCT2, notándose que RCT2, presentó ganancia en los parámetros

evaluados, gracias a que está basada en DVB-T2 con lo cual utiliza tamaños extendidos de FFT (16K y 32K)

y constelaciones de mayor orden como 256-QAM, que junto con intervalos de guarda más grandes proveen

la utilización eficiente del ancho de banda, pudiendo además brindar servicios adicionales mediante el uso de

las tramas de extensión futura (FEF).

LÍNEAS FUTURAS

Obtención de una beca por parte del estado ecuatoriano para desarrollar el trabajo de investigación previo a la

obtención del título de Doctor en Telecomunicación, en donde el objetivo es desarrollar y validar el nuevo

estándar DVB-RCT2, además de analizar posibles tecnologías sustitutivas como redes celulares de cuarta

generación para brindar servicios de Internet en zonas rurales donde sólo llega la señal de televisión. Se

plantea además la construcción de un prototipo del receptor/transmisor DVB-RCT2. Es importante

mencionar además que en Colombia se están desarrollando proyectos en base al estándar DVB-T2, en donde

sería interesante poder realizar un piloto de prueba para validar la solución propuesta.

PUBLICACIONES

Se tiene previsto enviar los resultados de este TFM al IEEE Latinoamerican Transactions.

ABSTRACT

This Master Thesis investigates the coverage, capacity performance and CNR of DVB-RCT2, designing this

standard based on DVB-T2 and DVB-RCT technologies, and performing coverage and interference exercises

for different modes of transmission. Coverage was analyzed by CNR thresholds obtained for a rural setting

characterized by the use of base stations operating at the same frequency, and fixed receiving antennas

located on the roof of the user. The coverage was evaluated by analyzing the percentage of area covered; the

lower is the CNR and capacity by the number of Mbps that can be served. Thus obtaining the corresponding

conclusions.

Autor: Ciro Diego Radicelli García, email: [email protected]

Director: David Gómez Barquero, email: [email protected]

Fecha de entrega: 08-09-2013

mailto:[email protected]

mailto:[email protected]



ÍNDICE

I. Introducción .............................................................................................................................. 4

I.1. Antecedentes ........................................................................................................................ 4

I.2. Motivación ........................................................................................................................... 5

I.2.1. Tecnologías para proporcionar Internet en zonas rurales ............................................. 5

II. Estado del arte: características de las tecnologías de Televisión Digital Terrestre (TDT) . 8

II.1. DVB-T................................................................................................................................ 8

II.2. ISDB-Tb ............................................................................................................................. 9

II.3. DVB-RCT .......................................................................................................................... 9

II.4. DVB-T2............................................................................................................................ 11

III. Diseño del estándar DVB-RCT2 ......................................................................................... 14

IV. Evaluación de prestaciones deDVB-T2 y DVB-RCT2 para brindar servicios de

conectividad a Internet .............................................................................................................. 17

IV.1. DVB-T2 .......................................................................................................................... 18

IV.1.1. Ganancia en CNR y capacidad de DVB-T2 con respecto a DVB-T ........................ 18

IV.2. DVB-RCT2 ..................................................................................................................... 18

IV.2.1. Ganancia en CNR y capacidad de DVB-RCT2 con respecto a DVB-RCT ............. 18

V. Planificación de redes ............................................................................................................ 19

V.1. Cálculo de la relación portadora a ruido (CNR) ............................................................... 19

V.2. Link Budget...................................................................................................................... 21

IV.2.1. Cálculo de Link Budget .......................................................................................... 22

V.3. Diferencias en el cálculo de Link Budget para tecnologías TDT ...................................... 24

V.4. Intensidad de campo eléctrico para tecnologías de TDT .................................................. 24

V.5. Escenario .......................................................................................................................... 26

V.6. Análisis de cobertura ........................................................................................................ 27

V.6.1. Cobertura de TV analógica e ISDB-Tb .................................................................... 28

V.6.2. Cobertura enlace ascendente DVB-RCT y DVB-RCT2 para diferentes modos de

transmisión .......................................................................................................................... 29

V.7. Análisis de interferencia ................................................................................................... 29

V.7.1. Cobertura e interferencias en enlace descendente DVB-T y DVB-T2 en SFN ......... 30

V.7.2. Interferencias enlace ascendente para tecnologías con canal de retorno .............. 31

VI. Conclusiones y Trabajos Futuros ........................................................................................ 33

VI.1. Conclusiones ................................................................................................................... 33

VI.2. Trabajos Futuros ............................................................................................................. 34

BIBLIOGRAFÍA .........................................................................................................................X



I. Introducción

I.1. Antecedentes

Internet ha evolucionado rápidamente desde sus orígenes, en el año 1969. En los últimos años se

ha observado un crecimiento significativo en las infraestructuras de red, el acceso móvil, y en el

propio uso de Internet especialmente en los países en desarrollo (Latinoamérica y el Caribe),

contando con 255 millones de usuarios de los 2.400 millones existentes en el mundo al finalizar

2012, lo que representa un 10,4% de la población mundial [1].

Fig.1. Usuarios de Internet en el mundo, distribución por regiones [2]

Dado que Internet amplía el acceso a la información, tiene un gran potencial para mejorar la

educación, la ciencia, la cultura, la comunicación, y la información; incluidos también los

principios de los derechos humanos como la democracia, la libertad de expresión y el acceso al

saber [3]. En este sentido la Cumbre Mundial sobre la Sociedad de la Información (CMSI),

celebrada en Ginebra (2003) y Túnez (2005), trató una amplia gama de temas relacionados con

las Tecnologías de la Información y Comunicación (TICs) para el desarrollo, definiendo diez

objetivos [4] además de diversas recomendaciones para el 2015, destinados a fomentar la

creación de una sociedad de la información inclusiva.

Siguiendo esta línea, el gobierno del Ecuador crea el Plan Nacional del Buen Vivir 2009-

2013, cuyo principal desafío es reducir la brecha digital existente entre ciudades y zonas

rurales, así como entre hombres y mujeres de diferentes edades, razas, niveles de educación y

condiciones económicas mediante el uso de las TICs, generando igualdad de oportunidades y

fomentando la participación ciudadana.

Sin embargo, los datos disponibles indican que tres cuartas partes de la población mundial no

tienen todavía acceso a Internet [4]. Y aunque el porcentaje de penetración en América del Sur

es del 48,2% el problema persiste. En Ecuador por ejemplo con un porcentaje de penetración del

43,8% solamente el 1,3% de la población cuenta con este servicio [2]. En lo referente a acceso a

Internet en zonas rurales, concretamente en los países en desarrollo de América Latina, la

situación es peor ya que la población rural o no tiene acceso a esta tecnología, o lo hace desde

emplazamientos públicos en muchas ocasiones con una muy baja velocidad de conexión, lo que

demuestra que aún queda mucho por hacer para llevar Internet a este tipo de zonas.



Si bien el acceso a Internet seguirá siendo limitado en el mundo en desarrollo, no sucede lo

mismo con la tecnología móvil, considerada hoy en día como la TIC más expandida, debido a la

gran penetración de teléfonos móviles y de servicios 3G e incluso 4G, es así que en América

Latina la penetración de dispositivos móviles es del 130% y en Ecuador del 105% y va en

aumento [5]. Sin embargo, la televisión suele ser más popular y accesible que el Internet, la

telefonía móvil, e incluso que la radio en muchos países y regiones en desarrollo, llegando a

tener tasas de superiores al 90% [4], pero uno de los inconvenientes que presenta este servicio

es que las bandas UHF/VHF que utiliza tienen un espectro muy congestionado en muchos

países latinoamericanos, lo que se convierte en un problema para la introducción de nuevos

servicios. Debido a esto se está llevando a cabo el proceso de transición que implica el paso de

la televisión analógica a digital (apagón analógico), con el objetivo de liberar frecuencias. Para

posteriormente, con el llamado dividendo digital, asignar esas frecuencias de televisión

liberadas (parte alta de la banda UHF), para brindar servicios 4G. La cantidad de espectro

liberada, depende entre otras cosas de particularidades tales como la geografía y topografía del

país, de la utilización del espectro en los países vecinos, y de la tecnología de TDT que

sustituirá a los servicios analógicos, mismos que convivirán en un principio con las emisiones

de la señal digital, en una etapa conocida como Simulcast, todo esto hará que el tamaño de

dicho dividendo cambie de una región y/o país a otro [6].

Es así por ejemplo que en Colombia ya se ha producido este dividendo (banda 700 MHz) y

la subasta del espectro 4G está pendiente, mientras que en Ecuador se dispuso que el Consejo

Nacional de Telecomunicaciones (CONATEL), sea el organismo que defina las bandas para la

implementación de la TDT y que la Secretaría Nacional de Telecomunicaciones (SENATEL),

efectúe un análisis para ocupar el rango de 482-512 MHz [7]. Además la situación con respecto

al manejo del espectro radioeléctrico se detalla en [8] y [9].

I.2. Motivación

I.2.1 Tecnologías para proporcionar conectividad a Internet en zonas rurales

En lo referente a las alternativas de conexión para entornos rurales, la tecnología a elegir

depende de la identificación de los requerimientos de la población, además de poder cubrir

grandes áreas, tener bajo coste y ser de fácil implementación, y para esto se debe tomar en

cuenta a parte de los servicios que se desea proveer, la topología de la red y las características

concretas del escenario a ser considerado.

Aunque las alternativas de conectividad son varias, la provisión de servicios de

telecomunicaciones para áreas rurales es significativamente más costosa que en áreas urbanas,

debido a que hay que cubrir zonas extensas y la densidad de población es baja. Es por esto que

en muchas zonas rurales, las conexiones mediante cable o tecnologías DSL no están físicamente



disponibles, además que en términos de velocidad y cobertura no proveen las mejores

características. Las redes de fibra óptica mejoran estos dos aspectos, pero son mucho más

costosas y por tanto no es viable su implementación. Es por esto que en su lugar se proveen

opciones de conectividad inalámbricas en donde se puedan brindar servicios con mayor

facilidad y con mayor tasa de penetración, como por ejemplo el satélite, que proporciona un

medio de transmisión/recepción de datos de alta velocidad, en donde las velocidades de subida

irán entre los 64 Kbps y los 2.048 Kbps, y las de bajada desde los 256 Kbps a los 38 Mbps [10]

(Internet por satélite – acceso bidireccional), además de poder brindar servicios de voz y

televisión (TV por satélite).

Asimismo para brindar conectividad inalámbrica, se tienen tecnologías como 4G LTE ( Long

Term Evolution), que permiten la navegación móvil a velocidades muy superiores que la

tecnología de tercera generación 3G UMTS (Universal Mobile Telecommunications System).

Pudiendo llegar a velocidades máximas de 150 Mbps [11] comparadas con los 0,2 y 0,4 Mbps

de 3G UMTS [12]. Además de estas grandes velocidades, 4G presenta mayor potencial para las

áreas rurales, debido a que su despliegue en el espectro del dividendo digital está situado entre

los 200 Mhz y 1 GHz. Estas frecuencias bajas, facilitan la cobertura y por consiguiente logran

un equilibrio óptimo entre la capacidad de transmisión y el alcance operacional, necesitando

menos infraestructura para obtener una cobertura móvil más amplia, con la consiguiente

reducción de los costes de los servicios de comunicación [7].

A parte de la tecnología 4G, se puede considerar también para entornos rurales la utilización

de acceso por microondas, mediante la tecnología WIMAX (Worldwide Interoperability for

Microwave Access), la cual presenta velocidades de 70 Mbps y coberturas de hasta 50 Km. Pero

con el inconveniente de que los enlaces de microondas se ven afectados por obstáculos como las

montañas, o por factores climatológicos como la nieve, la lluvia, o la niebla [13].

Otra alternativa de conexión a Internet para este tipo de entorno, podrían ser los sistemas de

TV en concreto las redes de TDT ya que ofrecen un gran porcentaje de penetración, y costos de

despliegue más baratos, debido a la posibilidad de reutilizar la infraestructura existente de la TV

analógica y/o digital, con lo que además aumentan la eficiencia de transmisión, y maximizan la

cobertura en condiciones adversas, permitiendo abrir nuevos escenarios de recepción, sin

interferir con los servicios de difusión análogos y digitales presentes. Bajo estas condiciones, las

redes de TDT se convierten en una interesante alternativa que provee un uso eficiente del

espectro radioeléctrico y genera significativos ahorros de infraestructura. En este sentido

arquitecturas de TDT como ISDB-Tb, DVB-T, DVB-RCT y DVB-T2, podrían ser eficaces para

proporcionar este servicio de conexión a zonas en donde sólo llega la señal de TV.



DVB-T (Digital Video Broadcasting Terrestrial), conocido también como EN 300 744 fue

publicado en 1998, provee una gran eficiencia espectral y es considerado como un sistema

flexible que permite diseñar redes de difusión, para brindar una amplia gama de servicios entre

los que se tiene la TV digital de Alta Definición (HDTV) [14]. Para mejorar las capacidades de

DVB-T en lo referente a brindar interacción a usuarios fijos, así como proveer de servicio a

usuarios móviles, se propuso la utilización de un canal de retorno inalámbrico para esta

tecnología. En este sentido se desarrolló el estándar EN 301 958, conocido como DVB-RCT

(Digital Video Broadcasting – Return Channel Terrestrial) el mismo que fue publicado en Abril

de 2001 por el Instituto de Normas de Telecomunicaciones Europeo ETSI. El canal de retorno

de este estándar hacía uso de un único canal de radiofrecuencia (RF) dedicado y lo organizaba

para permitir el acceso concurrente desde muchos terminales interactivos de usuario, usando

técnicas TDMA/OFDMA [15]. A pesar de esta idea innovadora, DVB-RCT nunca llegó a

desplegarse comercialmente, puesto que no tuvo el apoyo necesario de la industria para

imponerse como una tecnología que despertara interés, esto sumado a las trabas impuestas por

los operadores de telefonía móvil, y al poco desarrollo tecnológico del canal de retorno, hicieron

que esta tecnología sea considerada como no “madura”, no obstante se llegaron a hacer pruebas

piloto en Suecia.

Debido a esto, y con el objetivo de impulsar el rendimiento robustez y mejora de la cobertura

en las redes de frecuencia única (SFN- Single Frequency Network), y de facilitar la

implementación de transmisores y receptores. En 2008, el DVB publicó la segunda generación

del estándar denominada DVB-T2 (Digital Video Broadcasting 2nd Generation Terrestrial),

conocido también como el estándar ETSI EN 302755 el cual incorpora los últimos avances

tecnológicos en modulación y codificación de canal, a más de la utilización nuevos tamaños de

FFT (Fast Fourier Transform), tramas FEF (Future Extension Frames), constelaciones rotadas,

tuberías de capa física, codificación Alamouti, entrelazado temporal, capacidad de soportar

muchos usuarios mediante la utilización de un canal múltiplex, y demás que lo convierten en el

más potente sistema de transmisión de TDT con un alto grado de eficiencia, flexibilidad y

robustez.

Este estándar se desarrolló para ofrecer un medio de transporte eficiente para radiodifundir

servicios avanzados de televisión tales como TV en alta definición (HDTV) o televisión

tridimensional (3D TV) [16], y fue implementado inicialmente en marzo de 2010 por el Reino

Unido y posteriormente continuaron con la implementación otros países dentro y fuera de

Europa tales como Italia, Suecia, Finlandia, Colombia, entre otros [17].

Con el objeto de extender las capacidades del estándar DVB-T2, se propone en esta tesina de

máster, dotar a esta tecnología con un canal de retorno, al cual se lo definirá como DVB-RCT2

(Digital Video Broadcasting – Return Channel Terrestrial 2nd Generation), por lo que se



procurará que el mismo ofrezca todas las características que brindan robustez a DVB-T2, a más

de adoptar/ modificar características de la tecnología con canal de retorno DVB-RCT.

Luego de haber repasado brevemente las características de los sistemas de TDT, es

importante mencionar el avance desarrollado en los medios de propagación de señales, desde

una televisión abierta analógica, hacía una televisión digital, que permite entre otros aspectos la

mejora en la calidad de la imagen y la posibilidad de agregar servicios complementarios. Es así,

que los gobiernos de muchos países alrededor del mundo a fin de facilitar la inclusión a esta

nueva forma de ver televisión, han definido según su propio análisis el estándar de televisión

digital que implementarán. Latinoamérica no ha sido la excepción, y ya varios países han

tomado su decisión y se encuentran en la fase de implementación de la TDT. En la figura

siguiente se ilustran los diferentes sistemas adoptados mundialmente.

Fig. 2. Sistemas de Televisión Digital Terrestre en el mundo [23]

II. Estado del arte: características de las tecnologías de Televisión Digital

Terrestre (TDT)

II.1 DVB-T

El sistema DVB-T se refiere a la difusión terrestre de señales de TV con codificación MPEG-2

(Motion Pictures Experts Group). Para esto utiliza una modulación con un amplio número de

subportadoras como OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex), que junto a la

utilización de tres esquemas de modulación (QPSK, 16-QAM, 64-QAM), que a su vez pueden

combinarse con cualquiera de las cinco tasas para corrección de errores FEC (½, 2/3, ¾, 5/6,

7/8), marcan el rendimiento de un modo de transmisión específico. Es así que la capacidad de

datos disponible y la relación portadora a ruido (CNR – Carrier to Noise Ratio), se incrementan

con tasas de código mayores. Además DVB-T utiliza cuatro intervalos de guarda de longitud

¼, 1/8, 1/16, 1/32, para proteger la señal frente a interferencias y dos modos de operación (2K y

8K) que hacen del mismo un sistema flexible y robusto [18]. Con el modo 8k, 68 símbolos

OFDM (trama) siempre llevan un número entero de paquetes MPEG2, codificados con un



código Reed-Solomon (RS) sin importar el MODOCOD elegido. Desafortunadamente no

sucede lo mismo con el modo 2K, por lo que aparece el concepto de supertrama, la misma que

es el conjunto de 4 tramas sucesivas (sea cual sea el tamaño de la FFT).

DVB-T tiene además tasas de bit de datos comprendidas entre los 5 y 32 Mbps, lo que

significa que 5 o 6 canales de TV digital, pueden ser asignados en un solo canal de TV

analógica [19]. Además para permitir la máxima eficiencia de espectro cuando se usan las

bandas VHF (Very High Frequency) y UHF (Ultra High Frequency) los transmisores pueden

operar a la misma frecuencia y estar modulados con la misma señal, para cubrir grandes áreas

(entornos rurales) o para mejorar la cobertura puertas adentro (in-door), a esto se lo conoce

como red de frecuencia única (SFN). El estándar hace uso también de dos perfiles de canal,

Rice (Ricean) para recepción con antena fija en el tejado (ambiente exterior), y Rayleigh para un

sistema de recepción con un equipo portátil, en un ambiente interior. Este estándar presenta una

separación entre canales de 8 MHz (aunque se podría utilizar en anchos de banda de 6 o 7

MHz), al igual que ISDB-Tb, DVB-RCT y DVB-T2.

II.2 ISDB-Tb

El estándar ISDB-Tb contempla tres modos de operación, el primero con una FFT 2K y dos

restantes con 4K y 8K respectivamente, emplea además señalización, sincronización y

estimación de canal muy similares a las de DVB-T por el hecho de utilizar la misma

modulación OFDM. Así mismo los dos estándares presentan iguales tasas de codificación. Con

respecto a los esquemas de modulación a más de los que ya DVB-T, el estándar brasileño utiliza

DQPSK (Differential QPSK), e implementa entrelazado en frecuencia y temporal sobre

símbolos OFDM consecutivos para mejorar la robustez de la modulación OFDM y para atenuar

algunos efectos como el desvanecimiento dentro de un canal en un grupo de frecuencias

determinado [20].

La principal novedad de ISDB-Tb es la transmisión jerárquica en capas (Layers). Así el

sistema permite organizar la información a transmitir en tres capas jerárquicas diferentes

denominadas A B y C, esta función es muy importante y es el motivo por el cual el canal trabaja

en una banda segmentada de 13 segmentos. Es importante destacar que la señal ISDB-Tb en el

espectro añade un offset en frecuencia, con lo cual la señal de transmisión es desplazada en 1/7

MHz (142,857 kHz) con relación a la frecuencia central del canal utilizada.

II.3 DVB-RCT

DVB-RCT utiliza dos portadoras de tamaño 1K y 2K, y tres distancias de separación (CS -

Carrier Spacing) entre estas; CS1 de 1KHz, CS2 de 2KHz, y CS3 de 4KHz. Al igual que DVB-

T, DVB-RCT define tres esquemas de modulación y cuatro intervalos de guarda, pero a

diferencia de la primera utiliza solamente dos tasas de codificación (½ y ¾). DVB-RCT utiliza



además codificación concatenada y turbo para reducir la relación portadora a ruido (CNR) en

1,5 dB o más.

En sí la tecnología DVB-RCT es definida como una red inalámbrica de difusión

bidireccional, puesto que para la comunicación desde el proveedor del servicio hasta el usuario,

se utiliza un canal de difusión (forward interaction path), empleando la arquitectura DVB-T

estándar; es por esto que se considera que DVB-RCT tiene señalización de bajada en banda (in-

band), utiliza además modulación OFDM normal, mientras que para la comunicación inversa se

emplea un canal de retorno (return interaction path), que utiliza propiamente la arquitectura

DVB-RCT utilizando modulación OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access),

lo que permite que múltiples portadoras sean asignadas en paralelo a diferentes usuarios en

diferentes instantes de tiempo. Específicamente en el canal de retorno se utiliza la capa de

control de acceso al medio MAC (Medium Access Control), que está constituida sobre la capa

física para proveer seguridad y un canal de retorno inalámbrico compartido, entre el terminal de

usuario (RCTT - Return Channel Terrestrial), y la estación base. El protocolo MAC ofrece un

uso transparente de la capa física a los protocolos de capas superiores, habilitando en la estación

base el adaptador de red interactivo (INA – Interactive Network Adapter), quien es el

responsable de de asignar los recursos de subida (ranuras de frecuencia y tiempo) a los RCTTs,

cuando las capas superiores lo necesiten. Por su parte el RCTT, es responsable de solicitar más

recursos, si la estación base no se los ha provisto, o le ha dado muy pocos. Dichos mensajes

MAC de subida pueden ser enviados como se detallará posteriormente como acceso de tasa fija,

acceso de contención, y acceso de reserva en el canal de subida, y pueden ser encapsulados en

células ATM o mapeados directamente dentro de una ráfaga física, en cambio que los datos de

bajada (difusión), son encapsulados en paquetes MPEG2, mientras que los datos de subida

(interacción), se encapsulan en celdas ATM.

Fig. 3. Arquitectura DVB-RCT [15]

El canal de radiofrecuencia usado en DVB-RCT es dedicado y organizado para permitir

accesos concurrentes entre los RCTTs, dicho canal es dividido de tal manera que se tiene una

“malla” de ranuras de tiempo/frecuencia, en donde en cada ranura de tiempo se pueden usar



diferentes frecuencias simultáneamente para transmitir, a esto se lo conoce como estructura de

ráfaga y es la ranura de transmisión básica asignada a un RCTT. El estándar define tres de estas

estructuras conocidas como BS1 con 1 BS2 con 4 y BS3 con 29 portadoras. Usa además dos

tramas de transmisión (TF –Transmission Frame), TF1 que organiza el canal en el dominio del

tiempo utilizando conformado de tráfico rectangular y de Nyquist para transmitir un símbolo

nulo, 6 símbolos de alineación y 176 símbolos de usuario. Y TF2 que organiza el canal en el

dominio de la frecuencia utilizando solo conformado rectangular para transmitir 8 grupos de 6

símbolos de propósito general [21]. La combinación de BS y TF, constituyen los esquemas de

acceso al medio (MAS-Medium Access Scheme), entre los que se tiene MAS1 (TF1-BS1) o

Acceso de tasa fija (Fixed Rate Access) en donde el INA asigna una lista de ranuras al RCTT

cuando una conexión es establecida; MAS2 (TF1-BS2) o Acceso de Contención (Contention

Access), en donde los mensajes MAC son enviados en las ranuras no reservadas que el INA

identifica en la transmisión de bajada; y MAS3 (TF2-BS3) o Acceso de Reserva (Reservation

Access), en donde el INA concede una lista de ranuras para una conexión requerida por un

RCTT, pero aparte se utiliza un cuarto modo de acceso conocido como Acceso Aleatorio

(Ranging Access), el mismo que es usado para realizar la sincronización de potencia, frecuencia

y tiempo, del RCTT al inicio de la conexión, y para mantener la sincronización durante la

misma.

Por otra parte los RCTTs, no requieren una potencia superior a los 0,5 vatios para transmitir,

mientras que las estaciones base pueden soportar grandes picos de tráfico llegando a procesar

hasta 20.000 interacciones por segundo, haciendo que su implementación sea económica. Cabe

destacar además que la estación base es quién controla la asignación de las portadoras a los

usuarios y provee la sincronización a estos para que accedan de manera adecuada a la red.

MODCOD Capacidad (Mbps)

1 y 4 portadoras 29 portadoras

CS1 CS2 CS3 CS1 CS2 CS3

QPSK ½ 0,688 1,375 2,750 0,684 1,368 2,736

QPSK ¾ 1,031 2,063 4,125 1,026 2,052 4,103

16-QAM ½ 1,375 2,750 5,500 1,368 2,736 5,471

16-QAM ¾ 2,063 4,125 8,251 2,052 4,103 8,207

64-QAM ½ 2,063 4,125 8,251 2,052 4,103 8,207

64-QAM ¾ 3,094 6,188 12,376 3,078 6,155 12,310

Tabla 1. Capacidad de transmisión de DVB-RCT para diferentes MODCODs, con un GI = ¼

II.4 DVB-T2

DVB-T2 utiliza modulación OFDM con un gran número de subportadoras y esquemas de

corrección de errores más robustos como LDPC (Low Density Parity Check) y BCH (Bose-

Chaudhuri-Hocquengham) que proveen de una importante mejora comparado con el

rendimiento de los mecanismos FEC del estándar DVB-T e ISDB-Tb (codificación



convolucional y Reed Solomon). Estos mecanismos FEC junto a la utilización de cuatro

esquemas de modulación (QPSK, 16-QAM, 64-QAM, 256-QAM), seis tasas de codificación

(½, 3/5, 2/3, ¾, 4/5, 5/6), siete intervalos de guarda (1/4, 19/128, 1/8, 19/256, 1/16, 1/32, 1/128),

y seis portadoras (1K, 2K, 4K, 8K, 16K, 32K) [22], hacen que DVB-T2 consiga una capacidad

de transmisión de hasta el 70% y una cobertura de más del 100% con respecto a los estándares

predecesores, lo que se traduce en una significativa reducción del número de transmisores y

frecuencias y en un ahorro en la potencia total radiada [23].

Así mismo el estándar define 8 patrones de portadoras piloto (PPP) con el fin de minimizar

la sobrecarga en función del tipo de recepción a la que está orientado el servicio, esto debido a

que existe mayor número de portadoras en recepción móvil que en fija. Dichos PPP son

símbolos con amplitud y fase, los mismos que son conocidos por los receptores, quienes los

usan para estimar/ecualizar las características del canal en tiempo y frecuencia. El estándar

utiliza también supertramas, las mismas que están conformadas por varias tramas T2 y

entrelazadas entre estas las tramas de extensión futura (FEF – Future Extension Frame), que son

utilizadas para poder brindar servicios adicionales. La duración de una supertrama es de 64

segundos (cuando las FEF no son usadas), mientras que las tramas FEF al igual que las T2,

tienen una duración máxima de 250 ms. Cada una de ellas contiene un preámbulo OFDM P1

que indica el inicio de una trama y posibilita una rápida detección y sincronización, posterior a

este se insertan uno o varios símbolos OFDM P2 con señalización de capa física e información

sobre como decodificar los datos de usuario, en el caso de tamaños de FFT 16K y 32K existe un

único símbolo. Y por último la trama tendrá un número configurable de símbolos de datos

OFDM.

Fig. 5. Estructura de trama del sistema DVB-T2 [24]

Por otro lado la utilización de múltiples tuberías de capa física (MPLPs), permiten la

transmisión de los servicios solicitados en un mismo canal de RF, con independientes esquemas

de modulación, protección FEC y entrelazado temporal en capa física que son aplicados

separadamente a cada PLP, de tal manera que se transmiten los datos de un mismo PLP en

diferentes instantes de tiempo, combatiendo de esta manera la pérdida de información



provocada por los efectos de desvanecimiento lento (Shadowing). Además estas PLPs pueden

ser codificadas con bajos niveles de CNR, lo que provee de servicios a terminales fijos de una

forma más flexible.

Además DVB-T2 usa un método de diversidad de transmisor, conocido como codificación

de Alamouti, que mejora la cobertura en redes de frecuencia única (SFN). Y el uso de la técnica

de constelaciones rotadas que consiste en aplicar un determinado ángulo de giro a todos los

puntos de la constelación, de tal forma que cada una de las componentes de fase (I) y cuadratura

(Q) que definen un símbolo contengan información suficiente para identificar el punto exacto en

recepción. También el estándar define dos Mecanismos de Reducción de la Potencia de Pico de

la Señal Transmitida PAPR (Peak-to-Average Power Ratio), una de las técnicas es conocida

como Tonos Reservados (TR), donde el 1% de las portadoras útiles de datos son reservadas para

insertar valores previamente calculados que contrarresten los picos de potencias del resto de

portadoras. La transmisión es señalizada para indicar al receptor que ignore la información

presente en estas portadoras. La otra técnica es la Extensión Activa de la Constelación (ACE), la

cual consiste en separar del centro de la constelación los símbolos que están en los bordes de la

misma, con el objetivo de causar una reducción en los picos de la señal. Es importante

mencionar además que DVB-T2 presenta la transmisión eficiente de contenidos IP, ya que

aunque las tramas banda base de DVB-T2 son paquetes MPEG-TS, los campos de señalización

del encabezado son compatibles con el formato IP para el transporte de información.

Un sistema DVB-T2, puede ser dividido en 3 subsistemas en la parte de transmisión y 2

subsistemas en la parte de recepción. En transmisión los subsistemas Multiplexador, Gateway

T2 y Modulador T2, cuentan con 2 interfaces de comunicación entre ellos; TS (Transport

Stream) / GSE (Generic Standar Encapsulation) y T2-MI (T2 Modulator Interface).

Fig. 4. Arquitectura general de un sistema DVB-T2 [24]

El Gateway T2, adapta el flujo y transporte de la señal a los moduladores que conforman la

red y sincroniza la SFN, a más de distribuir y asignar recursos. El Gateway construye paquetes



T2-MI con la información de las tramas banda base, la información de señalización L1, las

marcas de tiempo de los servicios y las referencias de sincronización, los encapsula en paquetes

MPEG2-TS y los transmite a través de la red de distribución. Por su parte el Modulador T2

recibe las tramas banda base T2 (datos + encabezado de trama) contenidas en cada T2-MI y

construye la señal DVB-T2 de capa física siguiendo todas las opciones de configuración de

entrelazado, codificación de canal, mapeado y modulación OFDM.

En transmisión en cambio los dos subsistemas existentes Demodulador T2 y Decodificador

de Video, comparten una interfaz de comunicación entre ellos (TS ó GSE). El Demodulador T2,

recibe la señal de radiofrecuencia de uno o varios transmisores de la red y entrega un flujo

MPEG2-TS o GSE al subsistema de decodificación. Este flujo de datos contiene uno o más

servicios, así como la señalización derivada de la tubería de capa física (PLP – Physical Layer

Pipes) común, además de estimadores de canal, entre otros. Por su parte el Decodificador de

Video recibe el flujo del Demodulador y decodifica el audio, video y datos de cada servicio.

III. Diseño del estándar DVB-RCT2

Con el objeto de extender las capacidades del estándar DVB-T2, se propone dotar a esta

tecnología con un canal de retorno, al cual se lo definirá como DVB-RCT2 (Digital Video

Broadcasting – Return Channel Terrestrial 2nd Generation), por lo que se procurará que DVB-

RCT2, ofrezca todas las características que brindan robustez a DVB-T2, como el uso de tramas

FEF, constelaciones rotadas, tuberías de capa física, diversidad espacial en transmisión (MISO –

Multiple Input Single Output) mediante el uso de la codificación Alamouti, entrelazado

temporal, uso de patrones de portadoras piloto; la capacidad de soportar muchos usuarios,

mediante la utilización de un canal múltiplex, y demás. A más de adoptar/modificar

características de la tecnología con canal de retorno DVB-RCT, tales como la utilización de los

canales de difusión y retorno, los modos de acceso para el canal de subida, entre otros.

DVB-T2 DVB-RCT2 Observaciones

Esquemas de

Modulación QPSK, 16-QAM, 64-QAM, 256-QAM Si

FEC LDPC + BCH

½, 3/5, 2/3, ¾, 4/5, 5/6 Si

GI ¼, 19/128, 1/8, 19/256, 1/16, 1/32, 1/128 Si

Tamaño de

FFT 1K, 2K, 4K, 8K, 16K, 32K Si Específicamente 16K y 32K

PPP PP1 a PP8 Si

MPLPs Máximo 255 Si

Entrelazado

temporal para cada PLP Si

Constelaciones

rotadas

Ángulo de giro a todos los puntos de la

constelación Si

MISO Codificación Alamouti Si

PAPR TR y ACE Si Específicamente TR

FEF Brindan servicios adicionales Si enviar datos de usuario en

enlace ascendente



Transmisión de

Contenidos IP Compatibilidad con formato IP Si IP sobre GSE

Tabla 2. Parámetros de DVB-T2 y DVB-RCT2

DVB-RCT2, permitirá al igual que DVB-T2 para zonas rurales con muy poca densidad de

población la configuración de redes SFN de gran tamaño gracias a la utilización de FFTs de

16K y 32K, lo que permitirá menor overhead de GI para una distancia de SFN dada, y por lo

tanto ampliación de la distancia máxima entre transmisores, puesto que presenta una caída del

espectro fuera de banda mucho más rápida que los modos con FFTs más pequeños. Además la

implementación y decodificación de constelaciones de mayor orden como 256-QAM con un

nivel de CNR bajo será permitida por DVB-RCT2 debido al mejor rendimiento de los

algoritmos de codificación FEC (LDPC + BCH), lo que se verá reflejado en un aumento de

hasta un 30% de la capacidad de transmisión del sistema con respecto a DVB-RCT, además de

ofrecer un significativo aumento de la robustez de la señal y por tanto de la máxima cobertura,

que también podrá ser obtenida mediante el uso del mecanismo de reducción de la potencia de

pico de la señal transmitida PAPR de Tonos Reservados (compatible con la técnica de

constelaciones rotadas) y la técnica de entrelazado temporal, que será configurable para cada

PLP utilizada.

También con el objetivo de ajustar la densidad a la mínima necesaria el estándar podrá

utilizar un patrón de portadoras no muy denso como PP7 (combinación de FFT e GI), mediante

el cual aumentará la capacidad para recepción fija y portable. Así también el uso de la técnica

MISO basada en codificación Alamouti, mejorará la recepción en áreas donde la cobertura se

sobrepone, puesto que con esta técnica se asegura que los transmisores no difundan información

idéntica, pero si relacionada, con lo que se destruyen las interferencias.

La robustez de la señal en canales con desvanecimientos selectivos en tiempo y frecuencia

podrá ser aumentada además mediante la combinación de la técnica de constelaciones rotadas

con MPLPs. El uso de constelaciones se utilizará para recuperar la información con la correcta

recepción en el receptor, mientras que la funcionalidad de MPLPs permitirá la transmisión

simultánea de servicios en el mismo canal de RF (mismo múltiplex) de una forma más flexible;

así mismo el uso de las tramas FEF serán utilizadas para enviar los datos del usuario en enlace

ascendente, pudiendo en el mismo canal/frecuencia haber transmisiones tanto en DL como en

UL lo que no es posible en DVB-RCT. Además a diferencia de la transmisión con múltiples

PLPs, la utilización de las tramas FEF permite configurar un modo de transmisión totalmente

independiente a las tramas T2 base incluyendo tamaño de FFT, intervalo de guarda y patrón de

portadoras piloto. También puesto que DVB-RCT2 será utilizado para proporcionar servicios de

conectividad a Internet es importante que provea transmisión eficiente de contenidos IP, en este



caso encapsulando IP sobre GSE tal como en DVB-T2, con lo que se tiene menor overhead de

encapsulamiento, siendo más eficiente.

Además tomando en cuenta la tecnología con canal de retorno DVB-RCT, el estándar DVB-

CT2 será una red de difusión inalámbrica bidireccional, que permitirá brindar un amplio rango

de aplicaciones de banda ancha. En este sentido para la comunicación desde el proveedor del

servicio (contenidos de TV e Internet) hasta el usuario, se utilizará un canal de difusión,

empleando para esto la arquitectura DVB-T2, y para la comunicación inversa, se empleará un

canal de retorno, utilizando la arquitectura DVB-RCT, pero adaptada para DVB-RCT2.

El canal ascendente se utilizará OFDMA, lo que permitirá que múltiples portadoras sean

asignadas en paralelo a diferentes usuarios en diferentes instantes de tiempo, mientras que para

el canal descendente se usará modulación OFDM normal. Para esto en la estación base se

encontrará el controlador de la capa MAC, quien habilita el adaptador de red interactivo INA,

que conjuntamente con el Gateway T2/RCT2 son los encargados de asignar los recursos de

subida, por ejemplo las ranuras de tiempo y frecuencia a los usuarios, además de proveer la

sincronización necesaria a los RCTT, para que puedan acceder a la red, utilizando

eficientemente el ancho de banda disponible entre todos los usuarios interactivos. El nuevo

estándar definirá también para el canal de subida los cuatro modos de acceso controlados por el

protocolo MAC, mencionados en DVB-RCT. En el sitio del usuario el RCTT se encargará de

recibir o enviar las peticiones que el cliente haya solicitado o enviado.

SDU interactivo

Proveedor de

Contenidos de TV/Internet

Proveedor de

Servicio Interactivo

Adaptador de red

de difusión (BNA)

Adaptador de red

de interacción

(INA)

Canal de Difusión

Canal de Retorno

Estación Base/

Gateway T2-RCT2

DVB-T2 Tx

DVB-RCT2 Rx

Módulo de

Interfaz de

Difusión

Modulo de

Interfaz

Interactiva

Decodificador

Unidad de Interfaz de red

RCTT (Retrurn Channel

Terrestrial Terminal)

MPEG -TS

FEF

Datos difusión

usuario

Internet

Fig. 5. Arquitectura propuesta del estándar DVB-RCT2 para proveer servicios de Internet a zonas rurales



IV. Evaluación de prestaciones de DVB-T2 Y DVB-RCT2 para brindar servicios

de conectividad a Internet en zonas rurales

La tabla 3, resume las capacidades de transmisión para diferentes tecnologías y MODCODs,

para un ancho de banda de 6MHz, recepción fija Canal Rice, tomando en cuenta para ISDB-Tb

el modo de transmisión con FFT 8K, GI ¼. Para DVB-T y DVB-T2 se utilizó FFT 32K

extendido y un GI pequeño de 1/128 con el objetivo de maximizar la capacidad, además de

acuerdo a la combinación de FFT y GI, se utilizó un PPP no muy denso como PP7; mientras que

para DVB-RCT se utilizó una FFT 2K, GI ¼, MAS3 (TF2-BS3), además de un esquema de

conformado rectangular, para CS3, y la utilización de turbo códigos.

Con respecto a DVB-RCT2, se proponen los mismos valores que para DVB-T2, asumiendo

como antes que la capa física no cambia entre estas dos tecnologías. Analizando la tabla se

puede ver que las tecnologías DVB-T2 y DVB-RCT2 al presentar tamaños de FFT más grandes

como 16 Y 32K, permiten esquemas de modulación mayor como 256-QAM, que combinado

con tasas de codificación más grandes (5/6), permiten transmitir mayor cantidad de

información. Siendo este el caso por ejemplo de la tecnología DVB-T2 que alcanza valores

cercanos a los 40 Mbps. Se puede ver además que para un MODCOD específico, por ejemplo

QPSK ½, la menor relación señal a portadora se encuentra en la tecnología DVB-T2 y por ende

en DVB-RCT2, y que estas dos tecnologías presentan la mayor capacidad. Los valores de la

tabla se los representa en la figura 6.

ISDB-Tb DVB-T DVB-RCT DVB-T2/DVB-

RCT2

MODCOD CNR Capacidad CNR Capacidad CNR Capacidad CNR Capacidad

QPSK ½ 6,23 3,65 5,9 4,73 4,6 4,26 2,67 5,64

QPSK ¾ 9,15 5,47 9,1 7,09 7,8 6,40 5,87 8,49

QPSK 5/6 10,44 6,08 10.3 7,88 -- 7,07 9,46

16-QAM ½ 11,61 7,30 11,6 9,45 10,6 8,53 7,87 11,34

16-QAM ¾ 15,62 10,95 15,7 14,18 14,0 12,80 11,87 17,03

16-QAM 5/6 16,78 12,17 16,9 15,76 -- 13,17 18,91

64-QAM ½ 17,34 10,95 17,2 14,18 15,7 12,80 12,27 16,98

64-QAM ¾ 21,06 16,43 21,2 21,27 19,6 19,21 16,91 25,52

64-QAM 5/6 22,6 18,25 22,7 23,63 -- -- 18,64 28,43

256-QAM ½ -- -- -- -- -- -- 16,31 22,67

256-QAM ¾ -- -- -- -- -- -- 22,06 34,07

256-QAM 5/6 -- -- -- -- -- -- 24,26 37,88

Tabla 3. Capacidades de transmisión para diferentes tecnologías y MODCODs



Fig. 6. Cobertura de diferentes tecnologías para un ancho de banda de 6 MHz según sus capacidades de

transmisión

IV.1 DVB-T2

IV.1.1. Ganancia en CNR y capacidad de DVB-T2 con respecto a DVB-T

Tecnología Modo de transmisión CNR (dB) Capacidad de transmisión

(Mbps)

DVB-T2 64-QAM ¾ 16,91 25,52

DVB-T 64-QAM ¾ 21,20 21,27

Diferencia 4,29 4,25

Tabla 4. Ganancia en CNR y capacidad para un sistema DVB-T2 con respecto a DVB-T

Se puede notar en la tabla 4 que el valor de CNR es menor con respecto al de DVB-T en más

de 4 dB. Esto se ve reflejado en la capacidad de transmisión, en donde con DVB-T2 se puede

conseguir 25,52 Mbps, y para el mismo MODCOD DVB-T alcanza 21,27 Mbps. Lo que quiere

decir que DVB-T2 presenta una ganancia en capacidad de aproximadamente 5 Mbps aunque la

cobertura de las dos tecnologías para un mismos modo de transmisión es muy parecida.

IV.2 DVB-RCT2

IV.2.1. Ganancia en CNR y capacidad de DVB-RCT2 con respecto a DVB-RCT

Puesto que DVB-RCT2 estará basada en DVB-T2, es de esperarse que exista ganancia. Es así

que en la tabla 5 para una CNR parecida; 18,64 de DVB-RCT2 utilizando MODCOD 64-QAM

5/6 y 19,6 de DVB-RCT usando MODCOD 64-QAM ¾, la capacidad de esta última tomando la

mayor cantidad de portadoras es de 19,21 Mbps, mientras que para DVB-RCT2 la capacidad es

mayor, dando un valor de 28,43 Mbps.




(Mbps)

DVB-RCT2 64-QAM 5/6 18,64 28,43

DVB-RCT 64-QAM ¾ 19,6 19,21


Tabla 5. Ganancia en capacidad para un sistema DVB-RCT2 con respecto a DVB-RCT

Si analizamos capacidades parecidas (Tabla 6), vemos que con DVB-RCT2 se utilizan

alrededor de 7 dB menos de CNR que con DVB-RCT, lo que permitirá tener mayor cobertura

con DVB-RCT2, además que para un modo de transmisión más robusto de DVB-RCT2 (16-

QAM 3/5), comparado con un modo de transmisión de mayor capacidad como 64-QAM ½ de

DVB-RCT, la capacidad de transmisión de DVB-RCT2 sigue siendo mayor en casi 1 Mbps.


(Mbps)

DVB-RCT2 16-QAM 3/5 9,27 13,62

DVB-RCT 64-QAM ½ 15,7 12,80


Tabla 6. Ganancia en CNR para un sistema DVB-RCT2 con respecto a DVB-RCT

Si hablamos de capacidades máximas, vemos que DVB-RCT llega a tener 19,21 Mbps,

mientras que como se ve en la Tabla 7, DVB-RCT2 podría llegar a tener 37,88 Mbps, es decir

casi el doble de capacidad que la primera, con aproximadamente 5 dB de diferencia en CNR.

Tecnología Modo de transmisión CNR (dB) Máxima capacidad de

transmisión (Mbps)

DVB-RCT2 256-QAM 5/6 24,26 37,88

DVB-RCT 64-QAM ¾ 19,6 19,21


Tabla 7. Máxima capacidad de transmisión de un sistema DVB-RCT2 con respecto a DVB-RCT

Tomando en cuenta la CNR mínima para ambas tecnologías, podemos ver en la tabla 8 que

DVB-RCT2, requiere casi 2dB menos de CNR para el mismo MODCOD (utilizado en UL), lo

que hace que la capacidad de transmisión en DVB-RCT2 sea de casi 2 Mbps comparada con la

tecnología DVB-RCT.

Tecnología Modo de transmisión CNR (dB) capacidad de transmisión

(Mbps)

DVB-RCT2 QPSK ½ 2,67 5,64

DVB-RCT QPSK ½ 4,6 4,26


Tabla 8. Mínima CNR de un sistema DVB-RCT2 con respecto a DVB-RCT

V. Planificación de redes

V.1. Cálculo de la relación portadora a ruido (CNR)

Para los ejercicios de planificación se han tomado las siguientes consideraciones al momento de

obtener la relación portadora a ruido (CNR) para diferentes tecnologías.



Para ISDB-Tb como para DVB-T de todos los MODCODs posibles, se va a trabajar con los

que se detallan a continuación.

QPSK ½, QPSK ¾, QPSK 7/8

16-QAM ½, 16-QAM ¾, 16-QAM 7/8

64-QAM ½, 64-QAM ¾, 64-QAM 7/8

Para DVB-RCT, se utilizaron todos los MODCODs posibles para dicha tecnología.

QPSK ½, QPSK ¾

16-QAM ½, 16-QAM ¾

64-QAM ½, 64-QAM ¾

Para DVB-T2, de todos los MODCODs posibles, se va a utilizar los siguientes.

QPSK ½, QPSK 2/3, QPSK ¾, QPSK 5/6

16-QAM ½, 16-QAM 2/3, 16-QAM ¾, 16-QAM 5/6

64-QAM ½, 64-QAM 2/3, 64-QAM ¾, 64-QAM 5/6

256-QAM ½,2516-QAM 2/3, 256-QAM 5/6

Para DVB-RCT2 se propondrá la utilización de los siguientes MODCODs.

QPSK ½, QPSK ¾

16-QAM ½, 16-QAM ¾

64-QAM ½, 64-QAM ¾

256-QAM½ - 256-QAM ¾

NOTA: las consideraciones anteriores fueron debido a que entre estas tasas de codificación, la

separación en la CNR del Canal Gaussiano, según la norma EBU TECH 3348 es de

aproximadamente 2 dB [25]. Se utilizó además la tasa de codificación ¾ que aunque no cumple

con la separación de 2 dB, sirve para comparar con la tecnología DVB-RCT.

Tal como se explica en [26], y siguiendo las guías de implementación de la norma ETSI TS

102 831 [27] para distintos canales de recepción, más las recomendaciones de [25], se ha

calculado el CNR de la tecnología DVB-T2 para los diferentes MODCODS, tomando en

consideración un canal Rice, con FFT 32K extendido, GI 1/128 y PP7, en tanto que los valores

de CNR para para ISDB-Tb se obtuvieron de la norma ABNT NBR15601 [28], tomando en

cuenta una FFT 8K, GI ¼ para canal Rice; en cambio que los valores de DVB-T fueron

obtenidos de [29]. Para el caso de DVB-RCT los valores fueron tomandos de [21], y son

menores a los de DVB-T ya que en esta tecnología se utilizaron turbo códigos para mejorar la

robustez, y por lo tanto reducir los valores de CNR. Además en esta tesina se propone que los

valores de CNR para DVB-RCT2 sean los mismos que se utilizan en DVB-T2, asumiendo que

RCT2 está basado en T2, y que la capa física no se ha cambiado.



ISDB-

Tb DVB-T

DVB-

RCT DVB-T2/DVB-RCT2

Constelación Tasa de

codificación

CNR

[28]

CNR

[29]

CNR

[21]

CNR

(calculado/propuesto)

QPSK ½ 6,23 5,9 4,6 2,67

QPSK 3/5 -- -- -- 3,87

QPSK 2/3 -- -- -- 4,87

QPSK ¾ 9,15 9,1 7,8 5,87

QPSK 4/5 -- -- -- 6,47

QPSK 5/6 -- -- -- 7,07

QPSK 7/8 11,1 11,3 -- --

16-QAM ½ 11,61 11,6 10,6 7,87

16-QAM 3/5 -- -- -- 9,27

16-QAM 2/3 -- -- -- 10,57

16-QAM ¾ 15,62 15,7 14,0 11,87

16-QAM 4/5 -- -- -- 12,67

16-QAM 5/6 -- -- -- 13,17

16-QAM 7/8 17,72 17,5 -- --

64-QAM ½ 17,34 17,2 15,7 12,27

64-QAM 3/5 -- -- -- 14,07

64-QAM 2/3 -- -- -- 15,39

64-QAM ¾ 21,06 21,2 19,6 16,91

64-QAM 4/5 -- -- -- 18,14

64-QAM 5/6 -- -- -- 18,68

64-QAM 7/8 23,35 23,7 -- --

256-QAM ½ -- -- -- 16,31

256-QAM 3/5 -- -- -- 18,44

256-QAM 2/3 -- -- -- 20,02

256-QAM ¾ -- -- -- 22,06

256-QAM 4/5 -- -- -- 23,56

256-QAM 5/6 -- -- -- 24,38

256-QAM 7/8 -- -- -- --

Tabla 9. Tabla comparativa de valores de CNR para diferentes tecnologías de TDT

En la tabla anterior, se puede notar que DVB-T2, tiene una menor relación portadora a ruido

(CNR) que ISDB-Tb, DVB-T y DVB-RCT; esto gracias a la corrección de errores que utiliza

DVB-T2 (FEC), lo que indudablemente se verá reflejado en una mayor cobertura de los

transmisores en la red. Se propone además que como DVB-RCT2 estará basada en DVB-T2,

tengan la misma CNR. Según la propuesta de la tabla anterior, se nota una diferencia notable de

entre 2 y 4 dB, comparada con DVB-RCT.

Además DVB-RCT2, al igual que su tecnología predecesora DVB-T2, utilizan altos órdenes

de modulación (64-QAM y 256-QAM), y aunque estos permiten transmitir mayor cantidad de

información, como se puede observar en la tabla anterior también necesitan más CNR.

V.2. Link Budget

El cálculo del Link Budget permite establecer el valor de intensidad de campo mínimo

requerido a la entrada del receptor, para hacer la estimación de cobertura.



Para los ejercicios de planificación, tanto en transmisión descendente como ascendente se ha

tomado en cuenta el porcentaje de localización para recepción fija del 95% (cobertura buena).

V.2.1. Cálculo de Link Budget

Para el cálculo del Link Budget, se ha tomado como base la recomendación EBU TECH 3348,

definida para DVB-T2 y sobre esta se han variado los parámetros correspondientes para cada

tecnología. Luego de haber definido la CNR mínima requerida para un determinado modo de

transmisión se puede calcular el nivel potencia de ruido Pn, mediante la siguiente fórmula:

Pn= NF +10 log10[KToB]

Donde:

NF = figura de ruido del receptor (7 dB para ISDB-Tb, según ABNT NBR15608-1

[30], 6 dB para DVB-T2 según [25], y 0 dB para DVB-RCT y DVB-RCT2 según

[21]).

En DVB-RCT y DVB-RCT2, el receptor cambia ya que en estas tecnologías se

tiene enlace descendente y ascendente, por lo tanto la figura de ruido se utiliza

para obtener el Link Budget en cada caso.

K= constante de Boltzman (1.3806504x10-23

Ws/K)

To= temperatura absoluta (290K)

B= ancho de banda (5,78x106 Hz), ancho de banda de 6 MHz

Posterior a esto, se puede calcular el mínimo nivel de señal requerido en recepción Psmin.

Psmin = Pn +CNR

Donde:

CNR= relación portadora a ruido

Ahora se debe calcular la intensidad mínima de campo eléctrico Emin, pero primero se deben

establecer la densidad de flujo de potencia mínima en recepción (ɸmin), y el valor medio

mínimo de la densidad de flujo de potencia (ɸmed).

Densidad de flujo de potencia mínima en recepción (ɸmin).-

ɸmin = Psim –aA + Corr

ɸmin = Psim – GA(BS/RCTT) – 10 log10 (1,64*(ʎ2/(4*π))

Donde:

aA = apertura efectiva de la antena; en donde está estipulado la ganancia de la

antena GA(BS/RCTT) (11 dBd)

Corr = factor de corrección en función de la frecuencia Corr = 10 log10 (FA/FR)



Donde:

FA = frecuencia actual que está siendo considerada (515 MHz canal 21)

FR = frecuencia de referencia correspondiente (500 MHz)

Valor medio mínimo de la densidad de flujo de potencia (ɸmed).-

ɸmed = ɸmin + Pmnm + Cl + Lh + Lb + Ld (BS/RCTT) + Lf (RCTT) - GC(RCTT) - GD(BS)

Donde:

Pmnm = margen de ruido artificial (0 dB)

Cl= factor de corrección de ubicación (9,047 dB)

Para calcular el factor de corrección de ubicación, se asume una distribución log-

normal de la señal recibida, entonces se tiene que Cl = µ*σ [25].

Donde:

µ = factor de distribución, que toma los valores de 0,5244 para una recepción al

70%, 1,28 para 90%, 1,6449 para 95% y 2,33 para 99%. En nuestro caso se ha

utilizado el valor de 1,6449.

σ = desviación estándar, y su valor es de 5,5 dB para recepción exterior.

Lh = pérdidas en altura (0 dB)

Lb= pérdidas en penetración (0 dB)

Ld(RCTT) = pérdidas en el duplexor (4 dB)

Afecta solo al enlace ascendente, es decir a las tecnologías DVB-RCT y DVB-

RCT2, ya que este elemento (duplexor) no existe en los demás estándares.

Lf (BS/RCTT) = pérdidas en el alimentador del transmisor de la torre de TV/equipo de

usuario (4 dB).

En DVB-RCT, se utilizan los dos valores en la fórmula, mientras que en DVB-T2,

solo se utiliza el valor de potencia del transmisor de la estación base.

PT(BS/RCTT) = potencia del transmisor torre de TV/equipo de usuario

(60dBm/30dBm)

GC(RCTT) = ganancia de concentración (dB)

Parámetro utilizado solo para tecnologías con canal de retorno (DVB-RCT, DVB-

RCT2). Es usado debido al hecho de que se transmite solamente en una porción del

canal, para un escenario rural se toma en cuenta el esquema de acceso al medio MAS3

(Medium Access Scheme), el mismo que está formado por la combinación de la trama de

transmisión 1 junto con la estructura de ráfaga 3 (TF1 –BS3), la misma que presenta 29

portadoras. El valor a utilizar será de 17,7 dB [21].

GD(BS) = ganancia de diversidad (0 dB)

Por último se calcula calcular la intensidad mínima de campo eléctrico Emin

Emin = ɸmed + 120 + 10*log10 (120*π)



V.3. Diferencias en el cálculo de Link Budget para tecnologías TDT

La tabla 10, resume las principales diferencias en el cálculo de Link Budget entre los estándares

de televisión digital terrestre.

Tecnologías TDT

Link Budget en DL Link Budget en UL

PARÁMETRO ISDB-Tb DVB-T DVB-T2 DVB-RCT DVB-RCT2

Factor de ruido

del receptor 7 dB [30] 7 dB [29] 6 dB*[25] 0 dB [21]

0 dB, basado en

DVB-RCT

Potencia del

transmisor torre

de TV (PT(BS))

Hasta 5000 W

(67 dBm)

Hasta 5000 W

(67 dBm)

Hasta 5000 W

(67 dBm)

741 W (58,7 dBm)

**

741 W (58,7 dBm)

**

Potencia del

transmisor del

usuario PT(RCTT)

0 (No utilizado) 0 (No utilizado) 0 (No utilizado) Hasta 1W

(30 dBm) Hasta 1 W

(30 dBm)

Pérdidas en el

duplexor

Ld(RCTT)

0 (No utilizado) 0 (No utilizado) 0 (No utilizado) 4 dB 4 dB

Ganancia de

concentración

GC(RCTT)

0 (No utilizado) 0 (No utilizado) 0 (No utilizado) 17,7 dB 17,7 dB

Tabla 10. Parámetros de Link Budget para escenario rural tanto en enlace descendente (DL), como

en enlace ascendente (UL)

* Menos 1 dB teniendo en cuenta las mejoras tecnológicas conseguidas para los receptores

DVB-T2.

** Máxima potencia que el transmisor de la torre de TV puede tener. Este cálculo fue realizado

tomando en cuenta que en UL se tiene una diferencia con respecto al DL de 28,7 dB debido

al factor de ruido, la ganancia de concentración y las pérdidas en el duplexor, si se toma en

cuenta además la potencia del transmisor del usuario, el valor aumenta a 58,7 dB, con lo cual

la potencia del transmisor en la torre de TV sería aproximadamente de 741 W.

El resto de parámetros no incluidos en la tabla anterior son los mismos, debido a que el enlace

descendente (DL) y ascendente (UL) es simétrico.

V.4. Intensidad de campo eléctrico para tecnologías de TDT

En las tablas 11, 12, 13, 14 y 15 se muestran las intensidades de campo eléctrico para una

recepción fija al 95% para ISDB-Tb, DVB-T, DVB-T2, DVB-RCT y DVB-RCT2.

Constelación Tasa de codificación CNR Canal Rice [28] Intensidad de campo eléctrico Emin, para

recepción fija 95% (dBVµ/m)

QPSK ½ 6,23 42,4

QPSK ¾ 9,15 45,3

QPSK 7/8 11,1 47,3

16-QAM ½ 11,61 47,8

16-QAM ¾ 15,62 51,8

16-QAM 7/8 17,72 53,9

64-QAM ½ 17,34 53,5

64-QAM ¾ 21,06 57,2

64-QAM 7/8 23,35 59,5

Tabla 11. Intensidad de campo eléctrico para recepción fija 95%, estándar ISDB-Tb





QPSK ½ 5,9 42,1

QPSK ¾ 9,1 45,3

QPSK 7/8 11,3 47,5

16-QAM ½ 11,6 47,8

16-QAM ¾ 15,7 51,9

16-QAM 7/8 17,5 53,7

64-QAM ½ 17,2 53,4

64-QAM ¾ 21,2 57,4

64-QAM 7/8 23,7 59,9

Tabla 12. Intensidad de campo eléctrico para recepción fija 95%, estándar DVB-T

Constelación Tasa de codificación CNR Canal Rice

(calculado)

Intensidad de campo eléctrico Emin, para


QPSK ½ 2,67 37,8

QPSK 2/3 4,87 40

QPSK ¾ 5,87 41

QPSK 5/6 7,07 42,2

16-QAM ½ 7,87 43

16-QAM 2/3 10,57 45,7

16-QAM ¾ 11,87 47

16-QAM 5/6 13,17 48,3

64-QAM ½ 12,27 47,4

64-QAM 2/3 15,39 50,6

64-QAM ¾ 16,91 52,1

64-QAM 5/6 18,68 53,8

256-QAM ½ 16,31 51,5

256-QAM 2/3 20,02 55,2

256-QAM ¾ 22,06 57,2

256-QAM 5/6 24,38 59,5

Tabla 13. Intensidad de campo eléctrico para recepción fija 95%, estándar DVB-T2.



QPSK ½ 4,6 20,1

QPSK ¾ 7,8 23,3

16-QAM ½ 10,6 26,1

16-QAM ¾ 14,0 29,5

64-QAM ½ 15,7 31,2

64-QAM ¾ 19,6 35,1

Tabla 14. Intensidad de campo eléctrico para recepción fija 95%, estándar DVB-RCT

Constelación Tasa de codificación CNR Canal Rice

(propuesto)

Intensidad de campo eléctrico Emin, para


QPSK ½ 2,67 18,1

QPSK ¾ 5,87 21,3

16-QAM ½ 7,87 23,3

16-QAM ¾ 11,87 27,3

64-QAM ½ 12,27 27,7

64-QAM ¾ 16,91 32,4

256-QAM ½ 16,31 31,8

256-QAM ¾ 22,06 37,5

Tabla 15. Intensidad de campo eléctrico para recepción fija 95%, estándar DVB-RCT2



De las tablas anteriores se puede concluir que para un mismo MODCOD, DVB-T2,

presenta el menor CNR. Por ejemplo para un MODCOD robusto como QPSK ½, el valor de la

relación portadora a ruido es de 2,67 mientras que para ISDB-Tb, DVB-T y DVB-RCT los

valores son 6,23; 5,9 y 4,6 respectivamente. Esto indica que con DVB-T2, y en su defecto con

DVB-RCT2, se podrá conseguir ganancia en cobertura, lo que se ve reflejado en la intensidad

mínima de campo, en donde los valores para DVB-RCT2 son los más bajos, seguidos por los de

DVB-RCT.

Además DVB-RCT 2 puede trabajar con un esquema de modulación más potente como

256-QAM, que permite mayor capacidad de datos a ser transmitidos, y aunque la intensidad de

campo eléctrico sea un poco más grande (37,5 dBVµ/m), el mismo es un valor aceptable ya que

DVB-RCT para su máxima capacidad de transmisión (64-QAM ¾) requiere 35,1. Lo que quiere

decir que para un modo de transmisión mejor DVB-RCT2 ocupa alrededor de 2,4 dB más, con

lo que los usuarios que se encuentren cerca de la torre de TV, pueden aprovechar la posibilidad

de utilizar una modulación con una eficiencia espectral mayor, debido a las buenas condiciones

de propagación que tendrían.

V.5. Escenario

Para los ejercicios de diseño y planificación de cobertura e interferencias, se tomará en

consideración un escenario rural con línea de vista (LOS – Line Of Sight), ubicado en la

provincia de Chimborazo, República del Ecuador. En la figura X5 se presenta el escenario en

donde se realizarán dichos ejercicios.

Fig. 7. Mapa Provincia de Chimborazo

Cerro La Mira 1º30’56’’S

78º 34’56’’O

Cerro Alausí 2º13’11’’S

78º 50’50’’O

Cerro Cacha 1º41’20’’S

78º 2’52’’O



Para los sitios de transmisión principal se utilizarán las ubicaciones de las torres de TV

analógica existentes en los cerros La Mira, Cacha y Alausí, mientras que para los sitios de

usuario se tomarán como referencia cabeceras cantonales cercanas a dichas torres de TV

(Riobamba, Penipe, Chambo y Alausí), las mismas que cuentan con zonas rurales. Las

características principales de las mismas son detalladas a continuación.

Ubicación del

transmisor Coordenadas geográficas (*)

Altura

sitio (m)

Altura

antenas

(m)

Potencia

(W)

Azimut de

radiación

(*)

Canal/

Frecuencia

(***)

SITIOS DE TRANSMISIÓN PRINCIPAL (TORRES DE TV)

Latitud Longitud

Cerro La Mira 1º 30’ 56’’ S 78º 34’ 56’’ O 3645 36 1000* 200º

21 / 515 MHz Cerro Amula

Cacha (Cacha) 1º 41’ 20’’ S 78º 42’ 52’’ O 3076 36 10* 320 º

Cerro Alausí 2º 13’ 11’’ S 78º 50’ 50’’ O 2692 36 2* 25 º

SITIOS DE TRANSMISIÓN USUARIO (TRANSMISORES RCTT)

Cantón

Riobamba 1º 40’ 00’’ S 78º 37’ 60’’ O 2757 10 1 ** --

21 / 515 MHz Cantón Penipe 1º 33’ 52,2’’ S 78º 31’ 43,8’’ O 2670 10 1 ** --

Cantón Chambo 1º 43’ 44,26’’ S 78º 35’ 57,46’’ O 3056 10 1 ** --

Cantón Alausí 2º 12’ 10’’ S 78º 50’ 46’’ O 2473 10 1 ** --

Tabla 16. Características principales torres de TV y sitios de usuario

* Parámetros tomados de [31], a más del patrón de radiación.

** Parámetros tomados de [21].

*** Se trabaja en la frecuencia central 515 MHz, perteneciente al rango de frecuencias

comprendido entre los 506 y 512 MHz (canal 21 banda IV) [5]. Con este dato se

calcularon los valores de dBVµ/m representados en las tablas anteriores.

V.6. Análisis de cobertura

Para conocer las zonas de cobertura e interferencia, se deberá tomar en cuenta los umbrales

mínimos de la relación portadora a ruido (CNR) en canal Rice, así como la intensidad de campo

eléctrico (Emin) obtenidos anteriormente para cada tecnología. Estos datos fueron introducidos

en el software profesional de simulación ICS Telecom, el mismo que simuló la cobertura de los

transmisores ubicados en la torres de TV, considerando una zona como cubierta, si los valores

de CNR y de Emin, superaron los umbrales mínimos especificados.

Con los antecedentes anteriormente mencionados, primero se realizó un ejercicio de

cobertura para TV analógica utilizando los umbrales de recepción descritos en la tabla XX17,

los mismos que corresponden a la intensidad de campo para receptores de usuario fijos a una

altura de 10 metros, tomando como referencia la banda IV, para definir el umbral mínimo.

También se realizó una aproximación de cobertura para la tecnología de TDT ISDB-Tb basada

en la guía de implementación brasileña de este estándar [30], puesto que no se cuenta con los

datos reales de planificación de la red de TDT en Ecuador.

Banda I y II III IV y V

dBVµ/m 68 71 74

Tabla17. Intensidad de campo eléctrico para TV analógica [8]



Además para los estudios de cobertura de TDT DVB, se utilizaron antenas fijas directivas

de transmisión/recepción en el sitio del usuario (RCTT), ubicadas al igual que en el caso

anterior a una altura de 10 metros; conjuntamente con una infraestructura de transmisores DVB-

T/T2 en el sitio de la torre de TV.

El este análisis se analizó la cobertura de los sitios de transmisión principal en enlace

descendente (DL), utilizando el modelo de propagación ITU-R 526 por tratarse de una zona

geográfica montañosa, utilizando una frecuencia central de 515 MHz, y tomando a modo de

ejemplo el MODCOD 64-QAM ¾. Para representar la cobertura de TV analógica se ha definido

el color amarillo, el verde para la cobertura ISDB-Tb, el azul para DVB-T y el color rojo para la

tecnología DVB-T2, todas ellas evaluadas para una recepción fija al 95%. Por el contrario las

zonas sin color sobre el mapa representan los lugares en donde no existe cobertura por no

haberse superado el umbral de intensidad de campo mínimo.

V.6.1. Cobertura de TV analógica e ISDB-Tb

Fig. 8. Cobertura de los sitios de transmisión principal (Cerros La Mira, Cacha y Alausí) para TV

analógica e ISDB-Tb respectivamente, para recepción fija al 95%

Para la cobertura de TV analógica con una intensidad de campo de 74 dBVµ/m, los sitios de

transmisión principal utilizados llegan a cubrir un 5,61% del área de la provincia de

Chimborazo, mientras que con ISDB-Tb, con una Emin de 57,4 dBVµ/m (64-QAM 3/4) la

cobertura llegó a ser del 5,18%.



V.6.2. Cobertura enlace ascendente DVB-RCT y DVB-RCT2 para diferentes modos

de transmisión

Para el análisis de cobertura de transmisión en enlace ascendente (UL), el transmisor debería

estar en el sitio del usuario y el receptor en la torre de TV, pero como el enlace es simétrico a

modo de ejemplo se ha ubicado el transmisor del usuario en la torre de TV del cerro La Mira,

utilizando los datos de balance de enlace para UL, mientras que para los receptores se asume

que están dispersos en el mapa. La figura 9, muestra la cobertura obtenida, donde se pudo

observar que para los MODCODs QPSK ½, QPSK ¾, 16-QAM ½, dicha cobertura es

prácticamente la misma, e igual cosa sucede con 16-QAM ¾ y 64-QAM ½. En donde si existe

diferencia es en los MODCODs 256-QAM ½, 64-QAM ¾ y 256-QAM ¾. Esto debido a que

las CNR de estos MODCODs se encuentran en rangos iguales y diferentes respectivamente.

Fig.9. Cobertura transmisor usuario ubicado en el Cerro La Mira, para diferentes MODCODs DVB-

RCT2

V.7. Análisis de interferencia

Para conocer las zonas de interferencia, al igual que en el análisis de cobertura se tomó en

cuenta los umbrales mínimos de la relación portadora a ruido (CNR), así como la intensidad de

campo eléctrico (Emin), los mismos que deben superar los umbrales mínimos, pero además se

tomó en cuenta si las señales que alcanzan un punto dado son constructivas o destructivas, y

esto depende de si llegan o no dentro del intervalo de guarda establecido. Específicamente para

el análisis de interferencias ICS Telecom proporciona en cada punto la relación portadora a

ruido más interferencia (C/N+I), que no es más que las diferencias de potencia entre la señal útil

y la suma ponderada de las señales interferentes.



Es importante mencionar que existen dos tipos de interferencias, las de enlace descendente

que son originadas por una torre de TV hacia usuarios que están asociados a otro sitio de

transmisión principal, y las de enlace ascendente que son originadas por los equipos de usuario

hacia una torre de TV a la que no están asociados, dicha interferencia se percibe en el sitio de

transmisión principal. En la figura 10, se presentan los tipos de interferencias existentes,

tomando como ejemplo el estándar DVB-RCT.

Tx/Rx DVB-RCT2

Señal útil

Tx/Rx DVB-RCT2

Señal útilInte

rfere

ncia

en D

L (C

/N+I)D

L

Tx/Rx DVB-RCT2

Señal útil

Tx/Rx DVB-RCT2

Señal útil

Inte

rfere

ncia

en U

L (C

/N+I)U

L

Fig.10. Interferencias en enlace descendente y ascendente

Cabe destacar que al tratarse de una simulación, en los ejercicios de diseño y planificación

de cobertura e interferencias pueden existir diferencias entre la cobertura prevista y la real,

debido por ejemplo a errores estadísticos intrínsecos del modelo teórico de propagación

utilizado, a inexactitudes en los patrones de radiación de las antenas, y demás parámetros de las

antenas de transmisión, así como del modelo digital de terreno utilizado.

V.7.1. Cobertura e interferencias en enlace descendente DVB-T y DVB-T2 en SFN

Fig.11. Cobertura e Interferencias de los transmisores principales usando DVB-T2, utilizando 64-QAM ¾



En la figura anterior se puede ver que el transmisor ubicado en el cerro La Mira (1), interfiere

mediante una señal destructiva con los transmisores ubicados en los cerros Cacha (2) y Alausí

(3) con una intensidad de campo de 4 y 27 dBµV/m respectivamente. Además se ve

interferencia del transmisor 2 hacia el transmisor 1 también con una intensidad de campo de 4

dBµV/m; lo que era de esperarse ya que los transmisores siempre actúan de manera interferente

por el hecho de transmitir diferente contenido a distintos usuarios. Se ve además que los puntos

de recepción son cubiertos por los transmisores 1, 2 y 3 con una intensidad mínima de campo de

136, 114 y 109 dBVµ/m, siendo el valor mínimo requerido de 57 dBVµ/m. Y que la diferencia

de potencias entre la señal útil y la suma ponderada de las señales interferentes C/N+I es de 113,

91 y 86 dB respectivamente.

V.7.2. Interferencias enlace ascendente para tecnologías con canal de retorno

Se analizó si los equipos de usuario configurados con una potencia de emisión de 1W, y que se

encuentren dentro del área de cobertura de un sitio de transmisión principal, generan o no

interferencias con otros equipos de usuario, para lo cual se examinó si la diferencia de potencias

entre la señal útil y la suma ponderada de las señales interferentes (C/N+I) de cada uno de ellos,

es mayor que la relación señal a ruido (CNR) para un MODCOD específico. A modo de

ejemplo se evaluará la interferencia hacia la torre de TV ubicada en el cerro La Mira, utilizando

la tecnología DVB-RCT2 y tomando en consideración un MODCOD robusto como QPSK ½. Si

el terminal de usuario (RCTT), no genera interferencia se lo pintará de color verde y en el caso

contrario se lo representará de color rojo.

En la tabla 18, se resumen los parámetros obtenidos mediante la herramienta ICS Telecom

para 7 equipos de usuario (RCTT), ubicados en el área de cobertura de las estaciones principales

correspondientes a los cerros La Mira y Cacha. En donde se puede ver que los RCTTs 2,3 y 7

generan interferencias en canal ascendente a la torre de TV ubicada en el Cerro La Mira,

mientras que los equipos de usuario 1,4,5 y 6 no lo hacen ya que su valor de C/N+I (dB), supera

al valor de CNR del MODCOD elegido . En la figura 12, se representa la situación propuesta.

Equipos de

usuario

Interferencia causada al Cerro La Mira

C/N+I (dB) CNR QPSK ½ Observación

RCTT1 12,35

2,67

No interferente

RCTT2 -23 Interferente

RCTT3 -1,60 Interferente

RCTT4 30,20 No interferente



RCTT7 -2,36 Interferente

Tabla 18.Valores de C/N+I para analizar interferencias de RCTTs



Fig.12. Interferencias en canal ascendente causadas por distintos RCTTs hacia la torre de TV “La Mira”



Conclusiones y Trabajos Futuros

VI.1. Conclusiones

Los sistemas de TDT ofrecen gran porcentaje de penetración y costos de despliegue más

baratos, debido a la reutilización de infraestructura existente de la TV analógica y/o digital.

Siendo además una interesante alternativa para brindar acceso a Internet, puesto que una vez

que se tiene desplegada la infraestructura de TDT para recepción fija, se podrá reutilizar

esta para proporcionar servicios de conectividad a Internet a zonas rurales.

DVB-RCT2 ofrecerá un canal de retorno inalámbrico para la TDT, estará basado en DVB-

T2 y adoptará características de DVB-RCT que harán de este un sistema flexible y robusto.

De DVB-T2 utilizará el esquema de modulación 256-QAM lo que mejorará la capacidad de

transmisión; usará los tamaños extendidos de FFT 16K y 32K con lo que se podrá ampliar

la separación de los transmisores y por ende la cobertura; propondrá el manejo del

mecanismo PAPR de Tonos Reservados que es compatible con la técnica de constelaciones

rotadas con lo cual se aumentará la robustez de la señal, aunque en enlace ascendente no

presenta el mismo rendimiento que en el enlace descendente puesto que no se utilizan todas

las portadoras. Se usarán también las tramas FEF para brindar servicios adicionales, y se

tendrá la capacidad de ofrecer hasta 4 canales de televisión en alta definición (HD) en un

mismo multiplex. Con respecto a DVB-RCT adoptará su arquitectura, pero a diferencia de

este, una nueva funcionalidad de DVB-RCT2 es que podría funcionar en el mismo canal

que en el enlace descendente, pero perdiendo algo de capacidad. Por lo que mencionado

anteriormente con DVB-T2 se pueden conseguir prestaciones muy superiores al estándar

DVB-RCT.

Para el envío de las peticiones de usuario hacia la estación base (enlace ascendente), DVB-

RCT2 utilizará un canal de retorno, adaptando la arquitectura de DVB-RCT a RCT2,

mientras que para el caso contrario (enlace descendente) se usará un canal de difusión

basado en la arquitectura T2, lo que permitirá que DVB-RCT2 tenga áreas de cobertura

similares a las obtenidas mediante DVB-T2, asumiendo recepción con antena fija ubicada

en el tejado del usuario y teniendo servicios de interacción bajos.

Las características anteriormente mencionadas permiten que DVB-RCT2 presente mejoras

con respecto a DVB-RCT en lo referente a capacidad, mismas que se midieron mediante la

comparación de la cantidad de Mbps que pueden ser transmitidos por cada tecnología, es así

que al estar DVB-RCT2 basado en DVB-T2, se tienen capacidades de transmisión



superiores a los otros estándares de TDT llegando a tener hasta 37,88 Mbps comparado con

los 19,21 Mbps obtenidos por DVB-RCT.

En lo referente a las mejoras en cuanto a relación portadora a ruido (CNR), se buscó

siempre el menor valor para un mismo MODCOD, pudiendo observar que T2/RCT2

presentan la CNR más baja de todas las tecnologías estudiadas en esta tesina de máster, por

ejemplo para un MODCOD robusto como QPSK ½, DVB-RCT2 presenta una CNR de sólo

2,67 mientras que RCT tiene un valor de 4,6.

Las mejoras en cuanto a cobertura, se obtuvieron mediante el análisis de las huellas

generadas por cada tecnología, es así que se puede notar claramente en la gráficas

conseguidas para esta tesina de máster que la cobertura de las tecnologías T2/RCT2, es

superior a las de las tecnologías ISDB-Tb y DVB-RCT, esto en parte debido a que un valor

de CNR reducido permite aumentar la cobertura.

Para los ejercicios de cobertura e interferencia se ha considerado como escenario rural, el

ubicado en la provincia de Chimborazo en donde se utilizaron como estaciones base de

radiodifusión de TV las torres ubicadas en los cerros La Mira, Cacha y Alausí en donde

actualmente se encuentran trasmisores de TV analógica. Para obtener propiamente las zonas

de cobertura e interferencia se tomaron en cuenta los umbrales de CNR así como los valores

de intensidad de campo previamente calculados, mismos que fueron cargados en el software

ICS Telecom, con el cual se obtuvieron las coberturas del estándar de TV analógica y de la

tecnología de TDT utilizada en Ecuador (ISDB-Tb), además de la cobertura e interferencias

en enlace descendente de DVB-T y DVB-T2 en SFN, y la cobertura e interferencias en

enlace ascendente de DVB-RCT y DVB-RCT2, en donde se estudió de una forma

específica el comportamiento del estándar DVB-RCT2 tanto en canal de difusión como en

canal de retorno, obteniendo resultados prometedores como se mencionó anteriormente en

lo concerniente a mejoras en capacidad, CNR y cobertura.

VI.2. Trabajos Futuros

Ampliar el estudio de cobertura e interferencia de esta tesina de máster para las demás zonas

rurales ubicadas en las diferentes provincias de la República del Ecuador.

Realización del trabajo de investigación previo a la obtención del título de Doctor en

Telecomunicación, en donde el objetivo es mejorar el desarrollo y ampliar la validación del

nuevo estándar DVB-RCT2.



Analizar posibles tecnologías sustitutivas a las redes de TDT como redes celulares de cuarta

generación para brindar servicios de Internet en zonas rurales donde sólo llega la señal de

televisión.

Construcción de un prototipo del receptor/transmisor DVB-RCT2, con el objetivo de

realizar un piloto de prueba para validar la solución propuesta en Colombia, país en el cual

se están desarrollando proyectos en base al estándar DVB-T2.



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[18] DVB Project Office. DVB-T.Digital Terrestrial Television, Agosto 2012.

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[21] DVB Project, ETSI: “Digital Video Broadcasting (DVB); Interaction Channel for Digital

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[22] DVB, “DVB Fact Sheet 2nd

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[27] DVB Project, ETSI: “Digital Video Broadcasting (DVB); Implementation guidelines for a

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[28] Norma Brasileña (traducción al español) “Televisión Digital Terrestre – Sistema de transmisión

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[29] ITU RCC06. "Final Acts of the Regional Radiocommunication Conference for planning of the

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[30] Norma Brasileña “Televisión Digital Terrestre – Guía de operación Parte1: Sistema de

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2008.

[31] Ivonne Vásquez Aumala, “Propuesta de reordenamiento de canales de televisión abierta a nivel

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