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Introduccin al Digital TerrestreLa modulacin COFDMLos nmeros del COFDMInstalaciones de distribucinMATV/SMATV

Primer planode las instalaciones

Esquemas y tablas

Glosario

PROFUNDIZAR

REALIZAR

CONOCER

CUADERNOS FRACARRO

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Cmo funcionala codificacin MPEG

INSTRUMENTOS

Fracarro Radioindustrie S.p.AVia Cazzaro n. 331033 Castelfranco Veneto (TV) ItaliaTel. +39 423 7361Fax +39 423 736220

Fracarro Ibrica

Polgono Tctica "Ciudad de los negocios" c/2A n4 - 46980 - Paterna Valencia Espaa Tel. +34/961340104 - Fax +34/961340691

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Tengo el placer de presentarles una nueva iniciativaeditorial que nace de la experiencia de la empresaen los sectores de la recepcin y distribucin detelevisin y de la Seguridad Activa.

Se trata de los Cuadernos Fracarro, uninstrumento de perfeccionamiento y crecimientoprofesional inseparable" que se presenta como laevolucin natural de materiales formativos yapublicados en el pasado, pero se diferencia por elcarcter peridico y por la apertura a un abanicode informacin cada vez ms completa yactualizada.

Con este proyecto pretendemos penetrar en lasprincipales temticas tecnolgicas de hoy y demaana; una contribucin que slo una empresacon 70 aos de experiencia puede garantizar.

Agradecindoles que hayan confiado de nuevo enFracarro, en nuestros productos y nuestras ideas,les deseo una buena lectura!

Nello GenoveseAdministrador Delegado

Fracarro Radioindustrie S.p.A.

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Los Cuadernos Fracarro son una iniciativa editorialperidica que profundiza en los aspectos tecnolgicos demayor inters y actualidad de los sectores de la recepciny distribucin Audio Vdeo Datos y de la Seguridad Activa.Se trata de un proyecto original (la idea y los contenidospertenecen totalmente a Fracarro!) pero que desarrolla yrenueva proyectos de formacin realizados en el pasadopor la empresa, con el objetivo de seguir apoyando a losoperadores del sector, a los estudiantes y a todas laspersonas que quieren saber ms.

Cada Cuaderno est dividido en varias secciones, desde laseccin dedicada a conocer y de carcter ms general,pasando por los anlisis especficos, hasta losinstrumentos del oficio, es decir, todos los conocimientosque pueden ser tiles a nivel prctico y operativo. Estafrmula permite un uso personalizado del texto,permitiendo una aproximacin gradual a los temastratados o hallar, entre todos, el ms prximo a laspropias exigencias e intereses.

Por el carcter innovador y experimental del proyecto ypor su apertura a desarrollos sucesivos, invitamos atodos los lectores a comunicarnos consejos y sugerenciasque podrn ser tiles para enriquecer y mejorar losprximos Cuadernos (quaderni@fracarro.com).

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6 Introduccin al Digital Terrestre6 Un cambio que hace poca6 El nuevo perfil tecnolgico7 La seal de televisin: de la analgica a la digital9 La seal numrica10 La transmisin de la seal digital11 La seal modulada12 Constelaciones13 BIT-RATE y SYMBOL-RATE15 La transmisin de la seal digital19 Filtro de canal estrecho21 Efecto de un fading profundo23 ECO: interferencias intersmbolo e interferencias intrasmbolo25 Presencia de espurias en el canal25 Efecto umbral25 La modulacin COFDM25 El mecanismo de la modulacin COFDM27 Los nmeros del CODFM27 Datos generales28 Estructura de la seal transmitida30 Modulacin jerrquica31 Instalaciones de distribucin MATV/SMATV31 Sistemas de Transmisin y sistemas de Telecomunicacin31 Convergencia, internet y web TV, tcnicas alternativas35 La red de distribucin39 Componentes de las redes de distribucin40 Requisitos del sistema que requieren las instalaciones42 Requisitos de seguridad de la instalacin

CONOCER

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44 Cmo funciona la codificacin MPEG 44 La familia MPEG 45 La seal de televisin 45 Seal Vdeo digital: las codificaciones vdeo 46 Codificacin vdeo segn el estndar MPEG2 50 Ejemplo de cuantificacin 51 Los formatos 54 Codificacin audio segn el estndar MPEG 55 Multiplexacin 56 Informacin de servicio e informacin de programa 57 Las frecuencias espaciales

62 Primer plano de las instalaciones 62 Esquemas de la instalacin

67 Esquemas y tablas67 Relaciones de tensin indicadas en Decibelios67 Relaciones de potencia indicadas en Decibelios68 Tablas de conversin (dB_V Tensin-potencia)69 Canales de televisin italianos70 Canales especiales70 Canalizacin CCIR71 Adaptacin y transferencia de potencia en un sistema de 75 Ohm72 Resistencia del receptor, coef. de reflexin, R.O.S., prdida de retorno y prdida de insercin en un sistema de 75 Ohm

73 Glosario

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INSTRUMENTOS

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Introduccin al Digital TerrestreLa modulacin COFDMLos nmeros del COFDMInstalaciones de distribucinMATV/SMATV

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Introduccin al Digital Terrestre

Con el digital terrestre la televisin supera, con un solo salto, un gap tecnolgico de ms de 50 aos.La televisin, que se invent en los aos 40, ha asumido rpidamente unas dimensiones que, conel paso del tiempo, han hecho que resulte cada vez ms problemtico un eventual cambio deestndar. La estructura de la seal, que se basa en los mejores niveles tecnolgicos de los aos 40,se ha mantenido igual durante decenios; demasiado, sobre todo en un contexto de evolucintecnolgica que nunca ha sido tan rpida como la de las telecomunicaciones de estos ltimos aos.

Se ha llegado al trmino final de la televisin analgica. Hoy la actualizacin tecnolgica esimprorrogable: la posibilidad/necesidad de actualizar el medio con nuevos servicios, la utilizacinms eficaz de un recurso, el espectro de frecuencias, donde la telefona mvil puede jactarse de unmayor provecho y la reduccin drstica del electrosmog, son slo algunos aspectos de lo que sepuede lograr con el cambio tecnolgico.

No sorprende en absoluto que, despus de ms de 50 aos, el nuevo perfil tecnolgico y las ventajasasociadas a l para usuarios y operadores sea increblemente mejor que el de la vieja televisin.Esto obviamente no garantiza a la nueva tecnologa un xito inmediato y fulgurante al menos por dosmotivos: el usuario no est interesado en la tecnologa sino en los contenidos. El digital terrestre bajo esteperfil posee oportunidades realmente interesantes, tanto en trminos de calidad como de cantidad.Sin embargo proponerlas y que sean aceptadas es otra cuestin que implica realidades que tienenpoco que ver con la tecnologa; la televisin es un fenmeno de masa y los usuarios estn acostumbrados desde siempre a uncierto tipo de programacin; transformar a un telespectador en un usuario interactivo es unaoperacin importante que se persigue con elecciones que la tecnologa se limita (y no es poco!) ahacer posibles.

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El hecho es que en los aos 40 no se utilizaban todava instrumentos extremadamente potentescomo las tcnicas numricas y los dispositivos de memoria.Adaptar la TDM permite transmitir en un mismo canal varios programas vdeo, mientras que laConvergencia de las tecnologas 1 permite administrar del mismo modo seales con un contenidomuy diferente, tanto para integrar el servicio vdeo como para suministrar servicios de unanaturaleza completamente distinta.

Para tener la sensacin de las potencialidades de la nueva televisin es suficiente tener en cuenta que:1 en la misma banda de frecuencias, ahora ocupada por un programa de televisin analgico, unaseal digital puede contener hasta 5 - 6 programas vdeo distintos y con potencialidades deinteractividad real;2 esta seal digital, que contiene varios programas, puede transmitirse con seguridad utilizando entransmisin una potencia 10 - 20 veces inferior_ a la que utiliza un programa analgico;;3 es posible acceder, con un mando a distancia, a una interactividad local (en disco duro u otramemoria local) o remota (con mdem telefnico) asociada a los programas pero al mismo tiempoindependiente de ellos;4 la seal digital posee una robustez increble de ecos y distorsiones lineales;5 por ltimo la calidad de la imagen digital es la misma dondequiera que est presente la seal deforma perceptible.

En las pginas siguientes intentaremos profundizar sobre el tema estudiando un mecanismo que esten la base de esta tcnica y las consecuencias sobre la seal.

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Un cambio que hace poca

El nuevo perfil tecnolgico

1_Por la que seales con un contenido completamente distinto se reconducen a secuencias de smbolos y por tanto a seales de la misma naturaleza.2_Esto significa que la potencia que irradian los transmisores para un programa de televisin puede disminuirse dos rdenes de magnitud.3_Del mismo modo lneas consecutivas a veces pueden resultar muy parecidas.4_El trmino redundancia se utiliza para indicar el envo de informacin que el usuario ya conoce ocupando recursos - tiempo, energa, banda - que podran

ahorrarse.

La seal se refiere, en cada momento, a posiciones muy precisas de la pantalla y, una vez utilizada,se pierde; esto significa que la transmisin tiene que ser continua, una lnea tras otra, un cuadrotras otro, y a una velocidad constante incluso cuando se trata de imgenes fijas.

Dado que se transmiten 25 cuadros por segundo la diferencia entre un cuadro y el siguiente sermnima3 en general. Por eso surge la pregunta: por qu no se transmite slo la diferencia? Si porejemplo se trata de una imagen fija de 5 segundos se transmiten 125 cuadros idnticos: por quno se transmite slo un cuadro y luego se comunica cuntas veces tendr que repetirse? Seahorraran recursos. Del mismo modo, por qu no se enva al receptor, por ejemplo cada segundo,la informacin del sincronismo de lnea y se pone en marcha un contador que genere los restantesinicios de lnea? Se ahorrara el 20% aproximadamente en trminos de tiempo de transmisin y anms en trminos de potencia irradiada (los picos de sincronismo se transmiten siempre al mximonivel de potencia)!Se puede decir lo mismo de los sincronismos de cuadro.

stos son slo ejemplos de redundancia4 de informacin pequeos e inmediatos que podraeliminarse de forma ventajosa con un nuevo modo de administrar la imagen.

Pero no se pasa a la numrica slo para mejorar la eficacia de la transmisin; hay otras ventajas degran relieve, por ejemplo la posibilidad de reconstruir las seales degradadas por el ruido o porinterferencias.

De la analgica a la numrica. Redundancia de las seales

La seal de televisin analgica la genera una placa fotosensible en la que, con un sistema pticooportuno, se enfoca la imagen. sta se lee con un barrido en lneas sucesivas (los ms jvenesdiran escanerizada) de un haz de electrones (haz electrnico). La seal que se obtiene se completaintroduciendo sincronismos que precisamente permiten al televisor sincronizar la imagendetectando dnde empieza exactamente cada lnea y cada cuadro.

Fig. 1 _ Televisin analgica: sealcorrespondiente a la transmisin de una lnea(se trata de una seal de test CCIR visualizadaen un instrumento profesional).

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La seal de televisin: de la analgica a la numrica

Eliminar el ruido de las seales

En el mundo analgico la informacin se encuentra en el formato de la seal. Si se degrada de formacasual ya no ser posible volver a obtener la seal original: la informacin se degradairreversiblemente.

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Sin embargo la seal digital tiene una gran ventaja: los smbolos transmitidos tienen una formaconocida y la informacin est asociada a la secuencia de los smbolos, no a su forma.Si aunque estn degradados los smbolos se distinguen uno de otro, entonces ser posible extraerde la seal todo el contenido informativo y a travs suyo reconstruir exactamente la secuencia delos smbolos y por tanto la seal de salida.

Si despus en el proceso de localizacin del valor de los smbolos se comete errores, ser posibleaumentar los algoritmos de correccin que, dentro de lmites significativos, permiten localizarlos ycorregirlos.

Calidad de la imagen

La posibilidad de reconstruir la seal cuando hace falta normalmente se aplica al receptor; ante lapresencia de una seal utilizable esto garantiza en la pantalla del usuario exactamente la mismacalidad con la que los estudios la han lanzado.Por eso en una instalacin en una copropiedad, bien hecha, ser posible tener una imagen vdeo dela misma calidad con la que los estudios de televisin la han lanzado. En cualquier toma.

Con la seal analgica esto es imposible ya que se degrada inexorablemente a medida que procedenlos estudios de produccin hacia el usuario final.

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Fig. 2 _ a) seal analgica: b) ruido:c) la suma de ambos: reconstruirexactamente a) de c) es imposible.

Fig. 3 _ Seal numrica y ruido: a)seal numrica, b) ruido, c - d)suma de a y b; e) recuperacin dela informacin; f) regeneracin dela seal

5_Es decir la posibilidad de administrar en la unidad de tiempo un nmero de bits suficiente (de tener una velocidad de transmisin adecuada, calculada en bits/seg).6_Es decir los formatos utilizados en Amrica (NTSC) y en el resto del mundo.7_Digital Video Broadcasting: instituto consultivo europeo que ha construido y propuesto los estndares de transmisin digital.8_Motion Picture Export Group: instituto consultivo norteamericano que ha propuesto el estndar de digitalizacin de la seal vdeo adoptado por el DVB como

punto de partida de los diferentes estndares de transmisin digital.

Otras ventajas de pasar a la seal numrica

Adems pasar a la seal digital ofrece una serie de potencialidades sin duda importantes:

la posibilidad de aprovechar las tecnologas desarrolladas de las telecomunicaciones civiles ymilitares donde las tcnicas numricas se utilizan desde hace muchos aos;

la posibilidad de administrar del mismo modo (en el mismo flujo de datos) los ms variadoscontenidos: las seales numricas tienen caractersticas independientes del contenido;

la posibilidad de enviar la seal de televisin a travs de cualquier red numrica, inclusopreexistente, siempre que tenga la capacidad de transmisin5 adecuada.

Todo esto se expresa en un solo concepto: la convergencia de las tecnologas hacia el digital.Hoy ya gran parte de las actividades de produccin est digitalizada, por ejemplo en la realizacin delos efectos especiales y en el archivo de los programas.

La digitalizacin requiere la misma multimedialidad, por la facilidad de pasar de un formato adecuadoa la televisin al de, por ejemplo, de la minipantalla de un telfono mvil GPRS o UTMS, partiendodel mismo archivo de datos.

Por tanto para el sistema de televisin es inevitable abandonar los formatos analgicos PAL-SECAM-NTSC6 y pasar a un nuevo estndar digital, individuado por el DVB7 en la Codificacin de la SealMPEG-28 y su transmisin en el estndar llamado DVB-T. La especificidad de la codificacin MPEG-2 dispersara la profundizacin en estas pginas; por eso lo proponemos al lector con un artculoespecfico de la seccin Profundizar.

MPEG-2 define todo el proceso que transforma una seal vdeo analgica en una secuencia binariaoportuna desde el punto de vista fsico muy similar a la de cualquier otra seal numrica. No seconsidera la transmisin hacia el usuario que sin embargo es nuestro principal inters; de esto seocupa el estndar DVB-T.

Parte de la generacin del flujo de datos que se tiene que transmitir (seal de Banda Base): la sealvdeo digitalizada MPEG-2 se divide en paquetes y se comprime en el tiempo (los bits se transmitencon mayor rapidez); se reduce su duracin de forma que en el flujo serial final haya espacio paratodos los paquetes que se quieren transmitir.

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Fig.4 _ SUMA:los flujos de datos continuosA,B,C,D a un velocidad de k Bps,se subdividen en paquetes y sedescargan a una velocidad msalta que la original (en este caso 4veces) para poder recomponer unflujo continuo de datos quecomprenda los cuatro. Laoperacin es relativamentesimple: puede hacerse porejemplo cargando una memoria auna cierta velocidad ydescargndola a la mayorvelocidad que se desee. En lageneracin de los paquetes seintroducen bits iniciales (header) yfinales (trailer) para identificar lospaquetes (en la figura se hanomitido para simplificar).

La seal numrica

A la secuencia que se obtiene de esta forma por ltimo se aplica un algoritmo aleatorizador (deltrmino ingls random casual) para eliminar eventuales ciclos (generados por ejemplo por laperiodicidad de los paquetes) cuyo efecto se detectara en la generacin de concentraciones deenerga en el espectro (lneas). Como consecuencia se obtiene una secuencia pseudocasual9 con unadistribucin uniforme de la energa en el espectro de la seal: el DVB-TS (Transport Streamcodificado por el DVB).

Fig. 5 _ DVB-T: El proceso de modulacin.

Prioridad baja

A la antenaUHF

Prioridad alta

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Tras estas elaboraciones la seal se enva a la codificacin de canal (modulacin) y luego a la seccintransmisin (normalmente conversin, filtracin y amplificacin) y a la antena.En la eleccin del cdigo de transmisin o de canal (tranquilidad, en prctica es la conocidamodulacin) se tendrn en cuenta las caractersticas del canal, es decir, del recorrido que la sealtendr que hacer para llegar al usuario.Los posibles recorridos que consideramos son tres (por satlite, por cable y por ter):

En el caso de la televisin por satlite la seal tendr que ser capaz de hacer recorridos muy largos(la distancia Tierra Satlite es de 37.000 km), en cada libre, sin posibilidad de amplificacionesintermedias; tendr que tener en cuenta la disponibilidad limitada de energa del satlite (rendimientodel Tx) y en cualquier caso llegara al usuario muy dbil.

En el caso de la televisin por cable se tendr que tener en cuenta la banda pasante limitada delcable y la presencia de desadaptaciones que generan recorridos mltiples relativamente cortos conecos estables o con una variabilidad temporal muy baja. No hay problemas urgentes de energa y deamplificacin; por ltimo se apantalla la seal.

El caso de la televisin por ter es el ms complejo: recorridos de dimensin media (decenas dekm), seal en un ambiente ruidoso, sujeta a perturbaciones e interferencias de otros lugares detransmisin, a recorridos mltiples incluso muy largos y variables en el tiempo...En cualquier casocaractersticas que el instalador conoce bien y cuya profesionalidad consiste precisamente en saberadministrarlas correctamente para conseguir vehicular la seal de televisin analgica del mejormodo hacia la toma del usuario.

Los 50 aos de experiencia de transmisiones broadcast en el canal de transmisin terrestre (conlas seales analgicas) han llevado a elegir una codificacin de canal particularmente robustallamada COFDM - 8k (Coded Orthogonal Frequency Division Multiplex), que prev la utilizacin de8000 portadoras moduladas QAM10, flanqueadas en frecuencia (por eso COFDM), independientesentre s (ortogonales: COFDM), introduciendo cdigos de correccin de error (COFDM).

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El estndar europeo DVB-T

La transmisin de la seal numrica

9_Con caractersticas muy similares a las de una seal casual pero que, al aplicar el algoritmo aleatorizador al contrario, genera la secuencia original.10_...veremos que son menos, pero no nos ocuparemos por ahora.

Rpidamente y expresando conceptos sobre los que nos detendremos ms adelante, podemos decirque el proceso se desarrolla como sigue: hacia arriba del aleatorizador (energy dispersal) se introducen los cdigos de correccin de error,se localiza la constelacin, se introducen portadoras piloto y se va al algoritmo fundamental de lamodulacin: la FFT-1 (transformada rpida de Fourier inversa) que genera automticamente las 8000portadoras moduladas.

La desmodulacin procede en el sentido contrario:

hacia abajo de la FFT las 8000 secuencias paralelas se serializan; se aplica el cdigo de correccin de error de Viterbi. Se caracteriza por un par de nmeros (FEC)que indica el nmero de bits de salida respecto a los de entrada (ej.: FEC=2/3: dos bits de salidacada 3 de entrada). Tiene la funcin de dar una primera correccin si la seal est muy perturbadallevando la Bit Erro Ratio (BER) de valores del orden del 2% (o mejores) a valores mejores a 0,02%; se aplica un deinterleaving cuya funcin consiste en distribuir en el tiempo los errores que salendel Viterbi normalmente en forma de burst (paquetes), para optimizar las prestaciones del dispositivode correccin sucesivo; se aplica el cdigo Reed-Solomon que garantiza una seal quasi-error-free cuando en entrada elBER es 0,02% (2 x 10-4) o mejor; de este modo se ha reconstruido el DVB-TS con un BER del orden del 10-11, que se desaleatorizay subdivide en sus componentes constitutivos. stos los detecta un PID (program indentifier) a travsdel cual el usuario selecciona, entre las distintas seales, la que se tiene que enviar al descodificadorMPEG-2, cuya salida se enviar (por RF o preferiblemente Scart) al televisor.

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Veamos ahora la seal modulada y cmo puede representarse para comprender luego cmo secomporta en el canal, es decir, cmo consigue llevar la imagen al televisor.

Los bits, los smbolosHemos visto que en la elaboracin digital de la seal la informacin est constituida por unasecuencia no conocida de valores predefinidos. En el caso ms banal se trata de una magnitudelctrica, en general una tensin, que puede asumir dos valores distintos (los famosos bits,convencionalmente definidos UNO y CERO). Se habla de smbolos (dos en este caso) y de unvocabulario (que es el conjunto de los smbolos). Por tanto los smbolos, una generalizacin delconcepto de bit, son el soporte de la informacin. stos presuponen: un fenmeno fsico portador(una tensin elctrica constante, una oscilacin sinusoidal...), el control (la modulacin) de unparmetro suyo (por ej. la magnitud) y la asignacin de un significado preciso y conocido a un ciertonmero (en este caso dos) de valores de este parmetro.

La codificacin de canales o modulacinUna secuencia de smbolos puede estar sostenida por una magnitud fsica no apropiada para una ciertaoperacin que se tiene intencin de realizar; en este caso se transfiere la informacin a otros smbolos,construidos en otras magnitudes fsicas ms apropiadas.

Si por ejemplo quiero transmitir en radiofrecuencia una secuencia de bits, no podr utilizar una tensincontinua de dos niveles; utilizar una portadora sinusoidal de la que puedo controlar una (o, comoveremos, ms de una) de las tres magnitudes que la caracterizan (es decir, la amplitud, la frecuenciay la fase). Por ejemplo puedo elegir la frecuencia como magnitud fsica y asociar al bit cero la frecuenciaF0 y al bit uno la frecuencia F1.Por tanto paso de los smbolos definidos por dos valores de tensin a smbolos definidos por dos valoresde frecuencia.Por consiguiente la modulacin no es ms que la transferencia de la informacin de una familia desmbolos a otra segn una cierta regla (protocolo).En la transferencia de la informacin la secuencia original constituye la seal moduladora y la finalconstituye la seal modulada.

La seal modulada

Ejemplo: utilizacin de la modulacin de frecuencia para transmitir los bits.

El conjunto de los estados posibles (el vocabulario) puede representarse de forma tabular, comoarriba; en el caso de modulaciones de fase y amplitud puede ser conveniente representarlo comouna constelacin.

Seal moduladora(tensin)

+3V-1V

Bits correspondientes

10

Seal modulada(frecuencia)100 MHz101 MHz

Fig. 6 _ Constelaciones.

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Codificacin de dos smbolosLa primera modulacin que se puede pensar es la de dos estados (de fase, de frecuencia o deamplitud) que se convierten en dos smbolos del nuevo vocabulario, a los que asociar de formaarbitraria pero unvoca el significado de Cero y Uno. La modulacin binaria de fase (0-180) se llamaBPSK11, la de frecuencia 2FSK, la de amplitud, si los dos niveles son cero y distinto de cero, sellama OOK; si se trata de una modulacin de amplitud con portadora suprimida (los dos nivelesresultan +L y -L) se obtiene una modulacin que coincide con la BPSK (el smbolo -L puede verse comoel smbolo L defasado 180).

Codificacin de ms smbolosQPSK: se pueden reagrupar los bits, de dos en dos (el n de combinaciones posibles es cuatro (22 = 4):00, 01, 11, 10) y asociar a cada par, de forma biunvoca, una fase (ej.: 0,0 = 45; 1,0 = 135;1,1 = 225; 0,1 = 315); por tanto se posee un vocabulario de 4 smbolos. Como cada smbololleva 2 bits, la velocidad de smbolo ser la mitad que la de bit.

16QAM: tambin puedo reagrupar los bits en cuaternas y asociar a cada una un smbolo (hacenfalta 24 = 16 smbolos distintos). Es obvio que, para distinguirlos, conviene que los smbolos estnseparados lo ms posible; por eso la modulacin mixta amplitud-fase (16 QAM) puede preferirse ala modulacin de fase pura (16PSK). Vase al respecto la figura 6.

64QAM: reagrupando los bits en sestetos se obtendr un vocabulario de 64 smbolos. Por tantocada smbolo transmitir 6 bits. Con muchos smbolos la modulacin de fase pura es insostenible enfavor de la mixta. Vase de nuevo la figura 6.

Banda Pasante y Bit-rateNos podemos preguntar por qu o cundo conviene pasar de modulaciones simples a otras mscomplejas. Es cuestin de oportunidad; el hecho es que la banda ocupada por la seal depende de lavelocidad de smbolo (symbol/rate) y no de la velocidad de bit (Bit/rate), por lo que transmitiendo losmismos bits, el 64 QAM ocupa una banda sin duda ms pequea (figura 7) o, con la misma banda,con el 64 QAM, se transmiten ms bits. La parte contraria es, como se ve en la figura 6, la reduccinde la distancia entre smbolos y por tanto una menor capacidad de distinguirlos que se traduce en lanecesidad de una relacin Seal+Ruido que crece poco a poco. Las modulaciones nPSK (n=2, 4, 8...)adems se caracterizan por estar en envolucin constante12, y por tanto requieren menos linealidadde amplitud de los transmisores permitiendo un uso ms eficaz.

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Constelaciones

11_BPSK = Binary Phase Shift Key; frequency shift key, 00K: on-off key12_A Para indicar que todos los smbolos tienen la misma amplitud.

12

3

4C

ON

OC

ER

BIT

-RATE y

SYM

BO

L-R

ATE

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ModulacinBPSKQPSK

16QAM64QAM

Bit rateSSSS

Symbol-rateS

S/2S/4S/6

Banda PasanteB

B/2B/4B/6

El motivo por el que con el mismo Bit-Rate y por tanto de informacin transmitida al pasar del BPSKal QPSK (a al 16QAM y 64 QAM) la banda de la seal se reduce es comprensible si se observa quelas modulaciones ms complejas son combinaciones de las ms simples.

Si consideramos la modulacin bifase (BPSK) comoya hemos notado no es ms que una modulacin deamplitud con portadora suprimida.

La modulacin QPSK no es ms que la suma dedos modulaciones BPSK, defasadas 90; portanto con el mismo bit-rate total se obtienen dosmodulaciones BPSK con un bit-rate y una bandapasante que ser la mitad que en el casoanterior. Los dos espectros adems estnexactamente superpuestos: el espectro delQPSK, con el mismo Bit-rate, es la mitad que eldel BPSK.

La modulacin 16QAM no es ms que la sumade dos modulaciones QPSK (y por tanto de 4modulaciones BPSK) de las que una con la mitadde amplitud que la otra. Por el mismo motivoque se ha indicado en el punto dos (los dosespectros que resultan de las dos modulacionesBPSK tienen una anchura que es la mitad que enel caso anterior y estn superpuestosexactamente en frecuencia) el espectro del 16QAM con el mismo bit-rate es la mitad que el delQPSK y por tanto un cuarto del BPSK.

La modulacin 64 QAM es la suma de un QPSK yde un 16 QAM (o, si se quiere, de 3 QPSK o de 6BPSK). Por tanto su espectro tiene una anchuraque es 1/3 de la del QPSK y 1/6 de la del QAM.

Por tanto vale la tabla:

BIT-RATE e SYMBOL-RATE

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Sabemos que la seal COFDM est constituida por 8000 portadoras moduladas. Las modulacionesadmitidas son: QSPK, 16 QAM o 64 QAM.

Por tanto la seal COFDM podr representarse como en la figura 8, en el plano frecuencia-tiempocomo 8000 flujos de smbolos adyacentes ( = flanqueados en frecuencia) y paralelos ( = sincrnicosen el tiempo). En el intervalo de tiempo genrico Dtn se transmiten de este modo 8000 smbolos;en la banda de frecuencia Dfn, en el intervalo Dtn, se transmite un smbolo, es decir, una seal RF,con la fase y amplitud oportuna, constante durante todo el intervalo.

Representacin en el plano frecuencia-tiempo

Fig. 7 _anchura de banda de una portadora modulada, segn la modulacin, con el mismo bit-rate.

Fig. 8 _ representacin de la seal Cofdm en el dominio tiempo frecuencia.

Ocupacin espectral

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No todas las portadoras contienen la seal til (payload).De hecho algunas llevan seales particulares (portadoras piloto) sobre cuya funcin remitimos alapndice.

Y ahora unos pocos nmeros (redondeados para no complicarnos demasiado la vida). las 8000 portadoras ocupan 8 MHz: cada portadora ocupa 1 KHz la symbol rate mxima dentro de 1 KHz es de 1000 smbolos/seg: duracin de un smbolo: 1 milisegundo. con 64 QAM: 6 bits/smbolo; 48 Mbps es la bit-rate bruta.

Comparndolo con el de una seal analgica, figura 9 (a), es evidente la diferencia eficienciaespectral de las dos seales (eficiencia espectral = utilizacin del espectro de forma ptima: esmayor cuanto ms se distribuye la potencia uniformemente en la banda de utilizacin).

Para hacer frente ahora al prximo tema (es decir qu le ocurre a la seal COFDM durante el recorridohacia la toma usuario) recordamos rpidamente los principales fenmenos de distorsin quecaracterizan al canal de transmisin de televisin. Obviamente son los mismos que encuentra el PAL;de hecho la seal numrica utiliza las mismas frecuencias, pasa a travs de las mismas antenas detransmisin, hace el mismo recorrido en ter, atraviesa las mismas antenas de Rx y la misma red decopropiedad (o individual) de distribucin, llegando por ltimo a la misma toma de usuario.Resummolos rpidamente:

Fig. 9 _ la seal representada del dominio dela frecuencia se llama espectro: espectrosde la seal analgica (a) y numrica (b).

El espectro de la seal: por tanto resulta el de la figura 9 (b)

Una seal se considera no distorsionada cuando avanza en el tiempo sin alterarse, salvo un factorde escala (del nivel) y/o un retraso (en el tiempo).

En el dominio de la frecuencia esto significa que1. la banda pasante tiene que ser plana (en amplitud) y con una fase que puede ser constante ovariar en lnea con la frecuencia (esta ltima condicin se expresa tambin diciendo que el retrasode grupo - que no es ms que la variacin de la fase con la frecuencia - tiene que ser constante); 2. de la seal no se generan componentes espectrales que faltan en entrada.

La transmisin de la seal digital

La seal y las distorsiones del canal

Puede ocurrir que la seal de salida tenga componentes espectrales que faltan en entrada aun sinque los genere la seal en s; sin embargo en este caso se habla de interferencia.

Si no se respeta la condicin 1 se genera una distorsin lineal.Si no se respeta la condicin 2 se origina una distorsin no lineal.

Las distorsiones lineales normalmente las generan los ecos en el ter, desequilibrados en los cables,adems de estructuras filtrantes no correctas que atraviesan la seal. Por otro lado las distorsionesno lineales son caractersticas de los dispositivos activos presentes en el canal.

Experiencias sobre el terreno y test de laboratorio

1 - Lerici 2001Primavera 2001, seal digital irradiada por Telepi en el rea de La Spezia: durante las medicionesse ha detectado un sitio, en Lerici, donde se reciban dos seales, una analgica y la otra numrica,de dos direcciones distintas, en distintas polaridades, pero en la misma frecuencia. stas se hancaptado con dos antenas distintas y sumadas como en la figura.

CO

NO

CER

pag. 16

Las dos seales, separadas, se presentaban como en la figura 11. Despus de sumarlas, enautomezcla, jugando con la ganancia del filtro activo (KF36), hemos creado las tres condiciones dela figura 12.

Fig. 10 _ Lerici 2001: insercin del canal numrico en la centralita.

Fig. 11 _ Lerici 2001: las seales de la antena de polarizacin H (azul)de la de polarizacin V (marrn).

Fig. 12 _ Lerici 2001: despus de la mezcla de las seales de las dosantenas: las tres curvas del canal 36 se han obtenido variando el nivelde la seal V, actuando sobre la ganancia del correspondiente filtro decanal.

CO

NO

CER

pag. 17

Se ha observado que, en esas condiciones, cuando la seal digital estaba aproximadamente almismo nivel de potencia total que la seal analgica (roja) o mayor (negra), la imagen vdeo de laseal numrica era perfecta. Sin embargo para que la seal analgica empezara a ser visible deforma mnimamente aceptable haca falta garantizarles al menos 30 dB de margen en la sealnumrica! En la situacin individuada de color azul ni la imagen de la analgica ni la de la numricaeran visibles (la explicacin del fenmeno se da, ms adelante, en el prrafo Presencia de espuriasen el Canal).

Es decir: si en el mismo canal hay dos seales aproximadamente de la misma potencia, la numrica genera

la imagen (obviamente ptima). Para que la imagen analgica sea visible es necesario que la seal numrica sea 1000 veces ms dbil;

una interferencia en la banda completamente devastadora para la seal analgica no da problemas a la numrica.

2 - Glasgow 2000En verano del ao 2000, en Glasgow, disponiendo en antena de una seal perfecta, figura 13 - a,se ha introducido en una centralita de la serie K. Luego se ha distorsionado la seal hacindola pasarexclusivamente a travs del lado del filtro KF sintonizado en la seal PAL (en el canal inferior). Se haobservado que la seal numrica se descodificaba tranquilamente, incluso con un desnivel de bandade 23-25 dB! Es decir: una distorsin de amplitud inaceptable para la seal analgica no afecta a la sealnumrica!

Fig. 13 _ Glasgow 2000: a) seal de antena; b) sus seales se amplifican con dos mdulos de canal; c) despus de 100 m de cable; d)como c, donde el mdulo de canal de la seal numrica se ha eliminado y la seal pasa por el lado del filtro del canal inferior.

Se trata de una distorsin lineal; la explicacin del fenmeno es el tema del prrafo siguiente.

Fig. 14 _ distorsin lineal: se ha introducidoun notch de 25 dB en el centro de la bandade la seal numrica.

Fig. 15 _ realizacin experimental de la distorsin: laimagen de la derecha no se altera y es ms ni siquiera elBER sufre alteraciones significativas.

CO

NO

CER

pag. 18

Distorsiones linealesAhora supongamos que la seal la generan 8000 moduladores y la recibe el mismo nmero dereceptores independientes (no es as exactamente pero como si lo fuera; como ocurre en realidadlo veremos ms adelante).Consideremos una de las 8000 portadoras: la banda pasante es de 1 KHz y las portadoras prximasestn distantes tambin 1 KHz. Una seal caracterizada por una distorsin muy fuerte, como la dela figura 14 que corresponde a un test que volveremos a proponer ms adelante, tiene unainclinacin mxima de unos 14 dB/MHz. En una situacin tan crtica las portadoras en la posicinms crtica tienen como mximo una inclinacin de 0,014 dB: una seal prcticamente plana! y lasportadoras adyacentes tienen un desnivel del mismo valor!Lo mismo puede decirse, aunque quizs sea menos intuitivo, de las distorsiones no lineales de fase.Por tanto es obvio que las distorsiones lineales capaces de imposibilitar la recepcin de una sealanalgica son casi indiferentes a las portadoras individuales que componen la seal numrica y comoconsecuencia a la seal que constituye el conjunto.

CO

NO

CER

Filt

ro d

e c

anal e

str

echo

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Un filtro de canal de la serie K est realizado con tres clulas seguidas por un amplificador-separadory por dos clulas de salida. La figura de abajo representa el esquema.

Una simulacin de este circuito, regulado en el canal 38, lleva a las siguientes CURVAS DE RESPUESTA.

Respuestas en la banda total.

Con dicho filtro una seal PAI resulta bastante plana en la banda vdeo, mientras que la portadora audio seve penalizada con unos 10 dB. Esta distorsin evidente a veces se acepta porque permite cortar laportadora vdeo superior (615.25 MHz) unos 25 dB.

Filtro de canal estrecho

Filt

ro d

e c

anal e

str

echo

En la banda de las subportadoras COFDM el retraso de grupo mximo es de un nanosegundo con dos picosde 1.9 aprox.

Tambin la variacin de amplitud que, en la banda total es de unos 10 dB, al nivel de las subportadoras esmediamente inferior a 5 milsimos de dB, con dos picos de unos 11 milsimos!

CO

NO

CER

pag. 20

El retraso de grupo de la banda es alto (1.8 microsegundos) aunque el que hay entre el brillo y la crominancia(en las frecuencias si 607.25 y 611.68 MHz respectivamente) es reducido.

Respuesta en la banda de 1 KHz.

fadin

g p

rofu

ndo

CO

NO

CER

pag. 21

Con este ejemplo se quieren analizar los efectos de un fading profundo en un canal COFDM.

Supongamos que en el canal E40 a la seal directa se suma una seal ligeramente ms baja(exactamente -1.74 db), con una diferencia de recorrido de 90 metros. En el ter se genera unaseal con 2 picos de atenuacin de 20 dB, como en la figura.

Efecto de un fading profundo

La frmula matemtica de la seal es:

De la frmula matemtica se puede extraer el retraso de Grupo (9.3 mseg. pico-pico):

fadin

g p

rofu

ndo

Conclusin: un eco que genera en la banda picos de atenuacin de 20 dB distantes entre s 3.3 MHz aprox.tiene efectos insignificantes en las portadoras individuales CODFM, anchas 1 KHz.

CO

NO

CER

pag. 22

Adems se puede extraer tanto la inclinacin como la variacin de retraso de grupo en la banda de 1 KHz:la primera tiene picos de 4 centsimos de dB respecto a los puntos de mxima inclinacin de la curva dela figura 1, la segunda presenta picos de 57 nanosegundos.

EcoEl tema del eco es un poco ms complejo. Consideremos una cualquiera de las 8000 portadoras;sta se desarrolla en el tiempo como una secuencia de smbolos con una duracin de 1 milisegundoaprox. Un eco suyo estar constituido por la misma frecuencia, con una amplitud y fase distintas,que llega con un cierto retraso. Como la velocidad de propagacin es de 300.000 km/seg quecorresponden a 300 metros/microsegundo, un eco que por ejemplo haya hecho un recorrido 9 kmms largo que el directo, sufre un retraso de 9000/300 = 10 microsegundos.Esto quiere decir que el smbolo de la seal directa tendr superpuesto el eco del smbolo anterior(interferencia intersmbolo) durante los primeros 10 microsegundos y su mismo eco (interferenciaintrasmbolo) durante los restantes 990 microsegundos. Mientras que en los primeros 10microsegundos la suma de las dos seales ser imprevisible, en el tiempo sucesivo generarsimplemente una distorsin lineal, formando parte de los casos descritos anteriormente.

Por tanto basta definir un intervalo de seguridad durante el que ignorar la seal de llegada y elproblema del eco estar resuelto.En el prrafo Los nmeros del CODFM se indican los niveles de seguridad previstos. Puedenborrarse ecos con diferencias de recorrido mximas de varias decenas de km.

EC

O

CO

NO

CER

pag. 23

Si una seal numrica se ve interferida por su eco, que llega con un cierto retraso _t, que es menorque la duracin (T) del smbolo, se dan dos casos:

Consideremos, por simplicidad, el caso de una constelacin QPSK y supongamos que, en el punto derecepcin, la seal y el eco tengan la constelacin (conjunto de las posiciones posibles de los smbolos) dela figura (normalmente de amplitud y fase distintas):

Cuando se trata de una seal 64 QAM la interferencia intersmbolo genera tericamente 16X164096 puntos diferentes!

Ahora veamos la suma de la seal con el eco:

si se trata de una interferencia intersmbolo, dado que cada smbolo de la seal puede sumarse a un smbolo cualquiera del eco, el conjunto de las posiciones posibles es la de 16 puntos (figura suma de las dos constelaciones);

si se trata una interferencia intrasmbolo, cada smbolo de la seal se sumar siempre y slo a su eco, generando de nuevo una constelacin de 4 posiciones idntica a la de la seal, a menos de una rotacin y un factor de escala.

ECO: interferencias intersmboloe interferencias intrasmbolo

INTE

RS

MB

OLO

INTE

RS

MB

OLO

INTE

RS

MB

OLO

INTE

RS

MB

OLO

INTE

RS

MB

OLO

TIEMPO

Seal Eco

Intersmbolo Intrasmbolo

Suma de las dos constelaciones

1el primero, del instante cero a t en elque el smbolo de la seal se veinterferido por el eco que contiene anel smbolo anterior (interferenciaintersmbolo);

2el segundo, de t a T, en el que la sealy el eco contienen el mismo smbolo(interferencia intrasmbolo).

EC

O

CO

NO

CER

pag. 24

En la figura siguiente se representa la seal, un posible eco suyo y la constelacin suma que es laintersmbolo. Sin embargo en el periodo intrasmbolo la constelacin suma es slo la que individanlos puntos ms gruesos (cada smbolo se suma slo al que corresponde al eco).

13_En el espectro de la seal ser una lnea no deseada: una potencia concentrada en una banda muy estrecha.

CO

NO

CER

pag. 25

Por tanto el truco se ha desvelado: es determinante la baja symbol rate que minimiza la banda pasante delas subportadoras individuales y simultneamente hace que la duracin del periodo de intersmbolo resulteinsignificante respecto a la, til, del intrasmbolo.

Cdigos de correccin de errorExisten varios tipos de cdigo de correccin de error. Los ms conocidos en el mundo de la televisinson los que introduce en la televisin por satlite la codificacin DVB-S. stos, con los relativosinterleaving permiten transformar secuencias de bits que comprendan hasta el 2% de bitsincorrectos en secuencias QEF (Quasi error free: un bit incorrecto cada mil millones de bits exactosaprox.). Los mismos cdigos (Viterbi y Reed Solomon) se utilizan en la televisin digital terrestre.

Efecto de una espuriaAhora bien una espuria es una seal no deseada en la banda 13; si es suficientemente fuerte sercapaz de hacer ilegible una cierta cantidad de las 8000 subportadoras. Por tanto en recepcin estasportadoras generarn una secuencia no asociada a la que habran tenido que llevar. Precisamentegracias a esta casualidad podemos decir que el 50% de esos bits sern incorrectos. Por otro lado el50% sern correctos (obviamente no sabemos cules!) Por tanto para tener un 2% de BER esnecesario que sea ilegible el 4% de las portadoras: 320 portadoras.Como consecuencia una espuria en la banda puede cubrir tambin una cierta cantidad de portadoras,pero si el BER no es peor que el valor de umbral, la seal podr reconstruirse perfectamente.Esto explica con claridad el fenmeno de Lerici y merece una atencin especial dado que fenmenos deeste tipo podran proponerse con una cierta frecuencia, en el contexto mixto analgico y numrico quecaracterizar nuestro futuro a medio plazo.

IntermodulacinAhora, dado que una espuria puede generarla no slo una interferencia sino tambin fenmenos deintermodulacin entre seales analgicas, todo lo dicho anteriormente es vlido, cualitativamente,tambin para analizar el fenmeno de la intermodulacin en las redes de distribucin.

Efecto umbral

La potencia de los cdigos de correccin de error es realmente importante, pero presenta tambin peligros:la correccin funciona perfectamente hasta que los errores son menores respecto a un cierto valor; luego,con algn bit incorrecto de ms, los errores se colocan todos en la salida y el sistema no puede funcionar!De ah la importancia de garantizarnos un margen oportuno. Pero, qu fenmenos llevan el sistema alumbral?Las portadoras son casi inmunes a las distorsiones lineales, soportan bastante bien la presencia de espurias(incluso cuando las generan fenmenos de intermodulacin, al menos por lo que respecta a los niveles a losque nos ha acostumbrado la seal analgica) y de interferencias. No vara la sensibilidad al ruido trmico ypor tanto la relacin C/N (atencin al nivel de la seal mnima en el canal y dentro de la banda).Este ltimo aspecto tiene que subrayarse. Si, por absurdo, hago pasar una seal de 70 dBmV a travs deun filtro que elimina completamente la mitad, lo que me queda es una seal con un nivel muy alto (67 dBuV)pero que ha perdido el 50% de las portadoras.Entonces, sin entrar en cmo se realiza una instalacin de antena o hablar del nivel de profesionalidad querequiere al instalador, no podemos sealar la necesidad de garantizarnos un margen respecto al umbral yno fiarnos de una simple medicin de la potencia de la seal; se recomienda utilizar un buen medidor decampo adecuado para la seal numrica terrestre.

Hasta ahora hemos considerado las 8000 portadoras independientes como si las generaran losmismos moduladores y luego como si, en recepcin, las elaboraran 8000 desmoduladores.Esto es sin duda demasiado complicado para integrarse en los dispositivos de recepcin, sobre todoa un coste de consumo.

Presencia de espurias en el canal

El mecanismo de la modulacin

La modulacin CODFM

Hace falta una idea astuta: la operacin, gracias a la utilizacin de las tecnologas del mundo ICT ya la gran potencia de clculo de los ms recientes microprocesadores y DSP, puede hacerse porsoftware, con un nico algoritmo, llamado FFT y su recproco FFT-1 (transformada yantitransformada rpida de Fourier).

Para que esto sea posible es necesario que el algoritmo se alimente con una seal estndar.Naturalmente esto se garantiza en la transmisin (donde dicha seal se construye); sin embargo enla recepcin la situacin es un poco diferente; normalmente la seal llega distorsionada, lasconstelaciones, aunque individualmente sean correctas, tienen fases y amplitudes muy distintas.

Por tanto es necesario colocar las portadoras en las dimensiones y posiciones adecuadas; parahacerlo hace falta saber la respuesta del canal (es decir, cmo el canal distorsiona la seal).

Para tal fin se utilizan portadoras piloto que contienen un smbolo conocido. Comparando su estadoen recepcin con el que se esperaba se logra volver a las distorsiones introducidas por el canal.

Las portadoras que se utilizan, como se ha anticipado, no son 8000 sino un poco menos:exactamente 6817, de ellas 568 son piloto, estn distribuidas de manera uniforme (por eso sellaman scattered - dispersas homogneamente) en la dimensin frecuencia-tiempo que, comohemos visto al inicio, caracteriza la modulacin COFDM. Vase para tal fin el prximo captulo.

Haciendo interpolaciones para los tiempos y frecuencias intermedios y considerando que lasvariaciones caractersticas del canal en el tiempo son unas pocas milsimas de segundo ms lentas,que son necesarias para un barrido completo, se puede afirmar que con esta tecnologa eldemodulador se calibra cada instante en las caractersticas del canal de transmisin.

Fig. 16 _ proceso de ecualizacin de las portadoras: el papel de las portadoras piloto scattered.En la salida del modulador (a): espectro de la seal; (b)-(c) constelaciones de la portadora Sn y Sm (los dos smbolos rojos individan la posicin de lasportadoras piloto; En la entrada del ecualizador (a1): espectro de la seal; (b1)-(c1) las constelaciones de las seales Sn y Sm.La comparacin entre el valor detectado de las portadoras piloto y el esperado lleva a individuar la variacin justa de amplitud (GM, Gn) y de fase (am, an)que se debe dar a las dos constelaciones que se consideran para obtener la configuracin ideal.(a2), (b2), (c2): situacin en la entrada del demodulador. Las constelaciones son correctas, el espectro est ecualizado. Al amplificar las portadoras seamplifica tambin el ruido de fondo.

Tx

Sn (b)

(c)

(b1)

(c1)

(b2)

(c2)

Sm Sm

Sm

SnGn

Gm

Sn

Canal DesmodEcualizador

m

n

CO

NO

CER

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CO

NO

CER

pag. 27

Este calibrado consiste en corregir la amplitud y la fase de las portadoras para llevarlas al valornominal antes de la desmodulacin.Si una portadora es dbil con una amplificacin se lleva al valor nominal. Por otro lado se amplificatambin el ruido por lo que la correccin, en lo que concierne a la relacin S/N de las distintasportadoras, acta como en la figura 16 (a2), es decir, que las eventuales portadoras ruidosas(dbiles) se mantienen.

Qu ms podemos aadir para concluir este artculo que quizs es ya demasiado largo? Una brevesntesis de los elementos recogidos poco a poco:

la televisin necesitaba sin duda modernizarse a nivel tecnolgico, tanto para optimizar el uso de un recurso limitado como el espectro de las frecuencias, como para que la oferta en el mundo de los medios (interactividad, multimedialidad) fuese ms competitiva;

la nueva tecnologa se ha estudiado especialmente para superar, con las tcnicas ms modernas, las problemticas de transmisin que surgieron en los aos 50 respecto a la utilizacin del canal con la televisin analgica. Por tanto no resulta extrao que la seal sea extremadamente robusta;

sin embargo las tcnicas digitales introducen un paso muy neto entre la recepcin ptima y la completamente inaceptable por lo que, aunque el equipo es menos crtico, la instalacin requiere un nivel de profesionalidad mnimo que no est al alcance de todos, al menos en las instalaciones de copropiedad de dimensiones medias o superiores;

la compatibilidad con las tecnologas de instalacin actuales y conocidas parece estar garantizada.

Por otro lado esto no garantiza que las instalaciones existentes sean siempre capaces de recibir laseal de televisin numrica. De hecho la introduccin de la nueva televisin se produce en uncontexto delicado, de transmisin analgica fruto del caos de los aos 80 y cristalizado en unequilibrio bastante precario de la ley Mamm. Las frecuencias de difusin numrica no se planificansino que se dejan a la compraventa del mercado libre. Si se tuvieran que activar sitios de transmisiny/o frecuencias secundarias o en cualquier caso descuidados por los usuarios, podran sernecesarias operaciones incluso no banales de adaptacin a la nueva situacin en el ter.

GeneralDVB-T data

DVB-T 2k modeDVB-T 8k mode

carrier

17056817

Scatteredpilots

131524

Continualpilots

45177

TPScarriers

1768

Number ofuseful carriers

Cuseful15126048

GeneralDVB-T data

DVB-T 2k mode

DVB-t 8k mode

Distance fromcarrier

Hz4 464.286

1 116.071

Overallbandwidth

Hz1704 X

4 464.286=7 607 142.9

6816 X1 116.071

=7 607 142.9

Usefulsymbolduration

s224

896

Symbol durationTsymbol s forguard interval28025223823111201008952924

1/41/81/161/321/41/81/161/32

Guardinterval

s5628147

2241125628

Los nmeros del COFDMDatos generales

Nota: en Italia se ha adoptado la modalidad DVB-T 8k.

CO

NO

CER

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Bit rate tilesEn la tabla se representa la velocidad de transmisin (MBps Megabits por segundo) en funcin delcdigo de Viterbi implementado, del intervalo de seguridad y de la modulacin utilizada para lasportadoras.

Modos SFN

Adems de los datos el frame OFDMcomprende: Scattered pilots: tonos piloto

distribuidos para la ecualizacin de las distorsiones del canal;

Continual pilots: toni pilota continui,per la sincronizzazione di frequenza

Transmission parameter signalling carriers: portadoras TPS para la sealizacin de los parmetros de transmisin.

Ricean Channel: condiciones caractersticas de la recepcin en ptica directa (instalaciones de antena).Rayleigh channel: para utilizar cuando no se est en ptica directa.

coderate1/22/33/45/67/8

4QAM4.986.647.468.298.71

16QAM9.9513.2714.9316.5917.42

64QAM

14.9319.9122.3924.8826.13

4QAM5.537.378.299.229.68

16QAM

11.0614.7516.5918.4319.35

64QAM

16.5922.1224.8827.6529.03

4QAM6.038.049.0510.0510.56

16QAM

12.0616.0918.1020.1121.11

64QAM

18.1024.1327.1430.1631.67

=1/4 =1/8 =1/32

=1/4 =1/8

Nivel de umbralRelacin seal ruido mnima para garantizar una situacin de QEF (Quasi error free, BER = 10-11).

C/N solicitado por QEF*

1/22/33/45/67/8

coderate

4 QAM6.68.79.811.011.7

16 QAM12.614.616.017.418.0

64 QAM17.720.121.623.024.0

4 QAM8.411.413.716.119.3

16 QAM 14.217.219.722.325.8

64 QAM19.022.324.728.330.9

C/N (dB)**Ricean Channel

C/N (dB)**Rayleigh channel

0123

simbolo TPS continuas distrib. dati cnt&dist

68686868

177177177177

569568568568

6048604860486048

45444444

0123

17171717

45454545

143142142142

1512151215121512

8777

Ocupacin espectral

modo 8k, 6817 portadoras

modo 2k, 1705 portadoras

Estructura de la seal transmitida

Tipo de portadoras transmitidas

*Quasi - error - free: BER = 2x10-4 despus del descodificador de viterbi ** BW = 7.6 MHzLos valores incluyen las siguientes prdidas:1.6 dB (estimacin del canal 2D) + 0.6 dB (implementacin) + 0.3 dB (transmisor) + 0.5 dB(ruido de fase del tnel).

CO

NO

CER

pag. 29

Las 6817 portadoras que ocupan uniformemente el espectro asignado, asumen en el tiempo valoresy funciones distintos con la distribucin en el dominio frecuencia (eje horizontal) - tiempo (eje vertical)que se representa abajo:

La distribucin uniforme de las portadoras piloto garantiza que se detecten continuamente lascondiciones del canal de transmisin para tener una adaptacin prcticamente instantnea delreceptor a las eventuales variaciones de las caractersticas de transmisin del canal.

Constelacin utilizada La constelacin es el conjunto delos valores que el smbolo puedeasumir (obviamente se transmite unsmbolo cada vez).

Distribucin de las portadoras en el plano tiempo-frecuencia

Constelacin 64 QAM

CO

NO

CER

pag. 30

La siguiente figura representa la constelacin de las distintas portadoras datos moduladas 64QAM.Se puede observar que un error de interpretacin que confunda un smbolo con uno de los 4 msprximos implica el reconocimiento correcto de 5 bits y el error de 1 bit (incluso si no sabemos cules; los cdigos de correccin se ocuparn de encontrarlo).

Pero hay ms, los smbolos de cada cuadrante tienen el primer par de bits en comn. Por ejemplo enel primer cuadrante, arriba a la derecha, todos los smbolos representan un sesteto de bits queempieza por (00). Por tanto cometer errores de reconocimiento de smbolos dentro del cuadrante noimplica errores del primer par de bits. Como consecuencia los eventuales paquetes de datos asociadosal primer par de bits estn ms protegidos que los otros. Una estructura de datos de este tipo sellama jerrquica uniforme.

Pero se puede hacer ms: distanciar los cuadrantes concentrando los smbolos hacia el exterior(estructura jerrquica no uniforme). Obviamente con la misma potencia mxima transmitida (individuadaen la distancia del origen del smbolo ms lejano) una mayor distincin de los cuadrantes se paga conuna menor capacidad de discriminar los smbolos dentro de los cuadrantes, o lo que es lo mismo, lainformacin asociada a los primeros 2 bits se robustece perjudicando a la de los otros cuatro.

Modulacin jerrquica

14_A menos que sean trminos estadsticos (cuntos son y qu aceptan) activando servicios como los Auditel. 15_Sera un derroche hacer otra cosa y haciendo esto se evita dotar al aparato del usuario de instrumentos de seleccin.16_En el sentido rgido de identificar individualmente. 17_En prctica quin y cmo financia el servicio.18_Se remite a otro artculo de la presente publicacin.

CO

NO

CER

pag. 31

Instalaciones de distribucin MATV/SMATV

Sistemas de Transmisin y sistemas de Telecomunicacin

Las conexiones de televisin se diferencian netamente de las caractersticas de las redes detelecomunicacin. Para darnos cuenta basta considerar los aparatos de recepcin: a diferencia delos receptores de Radio y de los Televisores, en los sistemas de TLC, los aparatos de recepcin estndotados de direccin.En este ltimo caso sirve un proceso de acceso (quien llama indica la direccin, se identifica, procedea identificar al interlocutor remoto y luego enva la informacin) que requiere una red bidireccional yla concentracin de las direcciones en una central accesible que administra la conexin.Por otro lado en el caso de los sistemas de transmisin todo eso no hace falta, es ms, la tarea deactivar las conexiones corresponde a quien recibe. Quien transmite no conoce a los interlocutoresremotos 14 y la seleccin se hace en recepcin a travs de un dispositivo llamado sintonizador (otuner) presente en el aparato de recepcin.

La primera consecuencia es que, en un caso, la red del administrador llega a comprender incluso elterminal del usuario, con una estructura generalmente en estrella. Por tanto una red de propiedaddel operador que a travs de ella hace transitar al usuario el servicio seleccionado en el centro dela estrella (central de TLC). Por motivos de economa la conexin llevar slo la seal que utilice enese momento el usuario 15 (y ninguna seal cuando no haya conexin) y el servicio naturalmenteestar sujeto a formas de pago.Sin embargo en el otro caso el usuario se ocupar de recibir las seales. La red ser de propiedadde los usuarios y tendr que transportar todas las seales disponibles hasta el punto de seleccin(el sintonizador de la toma del usuario), incluso cuando el receptor (radio o televisin) est apagado.Dado que el transmisor no es capaz de individuar al usuario 16 el servicio ser naturalmentegratuito o en cualquier caso, si es de pago, estar sujeto fcilmente a acciones ilegales de piratera.

Convergencia, internet y web TV, tcnicas alternativas

Por tanto es grande la diferencia, tecnolgica y de modalidad de gestin, entre redes de transmisin yredes TLC: dos mundos con modelos de business 17, tecnologas y figuras profesionales muy distintos.

Esto lo modifica slo parcialmente el fenmeno ms importante de los ltimos aos: laConvergencia de las tecnologas al digital. sta consiste en el hecho de que la seal de televisinse digitaliza para disfrutar de todas las ventajas que implica 18, en particular la posibilidad de servehiculada a cualquier red numrica de capacidad adecuada. Por tanto en sentido rgido conciernea los aspectos tecnolgicos de la televisin y no parece, hasta hoy y a pesar de las fortsimasinversiones de los aos pasados, capaz de modificar el mercado, sus expectativas y sus costumbres.

Con otras palabras aunque en el mundo de la tecnologa la televisin y el PC convergen, parece quela televisin tiene que seguir siendo la televisin; el ordenador es otra cosa.

Propiedad de la redEstructura de redTransporteBanda pasanteBidireccionalidadNaturaleza del servicio

Red de telecomunicacinOperador de red

En estrella con centro de estrella remotoLa seal del servicio activa

La til (pocos MHz)Esencial

Normalmente de pago

Red de recepcin de transmisinUsuario

Local, en estrella o de rbolTodas las seales disponibles

La til (hasta 2.4 GHz)Opcional (a travs de otras tecnologas)

Normalmente gratuito (*)(*) Se excepta el caso de las redes CATV donde la red, de grandes dimensiones, es de propiedad de terceros que controlan las sealestransportadas y, como propietarios de la toma del usuario, saben individuar fsicamente al usuario en s.

CO

NO

CER

pag. 32

Web TV

Es la primera consecuencia lgica de la Convergencia. Dado que la seal puede vehicularse a travs decualquier red numrica de capacidad adecuada, por qu no utilizar Internet para difundirla?Se trata solamente de encapsular la seal de televisin en un protocolo Internet (IP) y utilizar el WEBpara llegar al usuario. Es fcil decirlo pero un poco ms complicado hacerlo ya que:1. la red no garantiza que los datos lleguen al usuario;2. no lo garantiza en un tiempo razonable y en el orden preestablecido y sobre todo cuando el flujo

de datos de cada programa es alto y podra interesar simultneamente a decenas de millones de usuarios;

3. no se pueden utilizar criterios de prioridad (que de hecho Internet no admite) y sta es una de las causas de un conocido juego de palabras: la red hoy est tan atascada que el acrnimo WWW se interpreta difusamente como WorldWideWait (una espera de tamao mundial!) y tampoco hay formas de administrarla de otro modo.

Tras aos de intentos, una vez pasados los humos de la borrachera tecnolgica, disfrutados losprotocolos de compresin ms exagerados19, incluso a costa de disminuir el nivel mnimo de calidadaceptable, hay una aceptacin general de la Web-TV: como seal de televisin encapsulada en protocolos IP es una tecnologa madura, con

caractersticas bastante definidas, que sin embargo tiene que utilizarse en redes de propiedad (FASTWEB), dedicadas (ADSL) o en cualquier caso protegidas;

por otro lado como programa de transmisin de televisin que viaja en el WEB hoy parece que no funciona.

ADSL, FTTH

Se trata de tcnicas alternativas costosas que pueden soportar capacidades de transmisin altaspero que se basan esencialmente en modelos de business de tipo PAY; por tanto en modelos en losque la seal de televisin, incluso cuando puede parecer gratuita, de hecho y normalmente elusuario la paga, quizs a escondidas a travs de los otros servicios a los que hace de caballo deTroya. La estructura del business y el tipo de red (selector localizado en central) adems nosconfirman que estas tecnologas las asimilan ms sin duda las instalaciones de telecomunicacionesque las de transmisin.

Por tanto considerando los aspectos de nuestro especfico inters los elementos principales quecaracterizan las redes MATV/SMATV son: la propiedad de la red (con las consecuencias legales, de administracin, de localizacin, etc. que derivan); la longitud de banda que tiene que ser bastante amplia como para llevar a todas las tomas

todas las seales tiles disponibles; las dimensiones de red, relativamente limitadas (que las distinguen de las redes CATV).

Instalaciones MATV-SMATV

Por tanto la funcin de las instalaciones MATV/SMATV consiste en tomar parte de la seal irradiadapor las estaciones de transmisin broadcast y llevarla a la toma del usuario de forma que puedautilizarla el dispositivo del usuario.Como consecuencia la calidad de la instalacin de televisin la determina: la calidad de la seal en la toma del usuario; el respeto de las normas de seguridad contra accidentes.

Una serie de normativas precisas, editadas por el instituto nacional competente (CEI) de acuerdo conlas normativas europeas vigentes (Cenelec e IEC) establecen dichos requisitos y tendr que hacersereferencia a ellas. Tambin forma parte de los requisitos de instalacin el cumplimiento de lasnormas EMI (interferencia electromagntica, pasiva y activa). En otra parte de los CuadernosFracarro se indican las referencias completas.Aqu basta saber que para tener una buena seal en la toma es necesario:1. tener una buena seal en la salida del grupo de antenas. Si la calidad de una seal es decadente

en las tomas de antena, ser an ms decadente en la toma del usuario. Esto vale tambin para la seal digital donde el concepto de calidad pasa a ser el de margen del umbral de error. Las antenas se ocupan de capturar una cantidad adecuada de la energa de la seal en el aire, reduciendo el nivel de eventuales seales no deseadas;

19_Como se sabe la velocidad mnima de transmisin de un programa vdeo MPEG-2 es de 2 MBps aprox. y, por otra parte, renunciar a este protocolo de difusin mundial implica gastos no insignificantes tanto en trminos de costes comparativos como de difusin de aparatos de recepcin.

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2. utilizar en la cabecera de distribucin dispositivos activos adecuados. Se trata de amplificar/convertirseales para elaborar el paquete de seales que se tienen que distribuir. El nivel tendr que ser suficientemente alto como para llegar a las tomas manteniendo una calidad adecuada. Los principales parmetros que tienen que considerarse en este caso son: relacin CNR, intermodulacin,interferencias cocanal y presencia de espurias;

3. dimensionar correctamente la red de distribucin. De hecho sta tiene que equilibrarse de formaque se d servicio a todas las tomas correctamente. Adems tiene que garantizar la separacinentre tomas para evitar que seales espurias puedan entrar por una toma y perturbar a las otras,proteger la seal de interferencias de naturaleza electromagntica generadas por fuentes de diferente naturaleza (ascensores, motores de las escobillas) y evitar que se formen ondas estacionarias que podran descontrolar el equlibrado de los canales. Los parmetros que tienen que considerarse son: nivel de apantallamiento, aislamiento entre tomas, valor de la seal en las tomas y ROS (a stos se tiene que aadir el CNR y la Intermodulacin cuando se trata de redes de distribucin que comprenden componentes activos).

Dejando una descripcin detallada de los aparatos a futuros nmeros de los Cuadernos, veamosrpidamente los distintos componentes de la instalacin destacando las funciones de sistema.

Antenas: tarea, requisitos de la seal de antena

FuncionesTransformar parte de la seal electromagntica en el aire en una seal de portadora fsica(normalmente cable coaxial; se recuerda tambin, pero slo por motivos histricos, el glorioso cableelctrico bifilar); evitar que las otras seales puedan interferir en las deseadas o reducir los efectos,algo posible si las seales llegan de distintas direcciones o con polarizaciones diferentes.Parmetros elctricos esenciales de la seal en los bornes: nivel de los bornes (antes de cualquieramplificacin), R.O.S. Parmetros que tienen que considerarse para que funcione el grupo deantenas: directividad y relacin de proteccin de seales laterales (a menudo, pero nocorrectamente, se indica con la relacin A/I), Banda Pasante.

Tipos de antenas disponibles segn la utilizacin: de canal, de banda, multibanda; segn el principio de funcionamiento: Yagi (ej. 10 BL45), panel (ej. 4PU), endfire de banda ancha

(familia AZUL) y logaritmoperidicas.

Recomendaciones sistemas con varias antenas: dado que la directividad de las antenas no garantiza una separacin

espacial superior a valores de unos 15-25 dB, mientras las seales de televisin (analgicas) requeriran separaciones mucho mayores, se recomienda no confiar exclusivamente a las antenas la separacin entre canales a frecuencias distintas procedentes de varias direcciones. Para tal fin es posible utilizar filtros de banda o canal oportunos;

Interferencia cocanal: slo actuando en la antena, mediante apuntamientos particulares, es posible reducir una eventual interferencia de este tipo presente en el ter. Los niveles de proteccin requeridos sin embargo son muy altos y no siempre la interferencia puede eliminarse.

Fig. 17

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Cabecera de distribucin: tarea y requisitos de sistema requeridos.

FuncinTransformar todo lo que proviene del grupo de antenas en un paquete de seales apropiado paraser distribuido a las tomas a travs de la red de distribucin.Las distintas seales en general tendrn que amplificarse, si estn ecualizadas, y eventualmentereasignarse en frecuencia (conversin de frecuencia). Pueden ser necesarias tambin conversionesde formato (ej. de QPSK a PAL).Parmetros esenciales de sistema: nivel de salida, intermodulacin, ecualizacin de las seales (elnivel correspondiente tiene que corregirse), CNR y nivel de seales espurias, impedanciacaracterstica (Ret Loss) y apantallamiento.

Existen varios tipos de cabecera de distribucin

Banda Ancha multientrada (con amplificacin individual o amplificaciones separadas); Canalizacin de amplificador de salto; Canalizacin de potencia; Canalizacin con CAG; Sistemas Multiswitch.

En general se puede afirmar que:

Banda ancha Multientrada: tiene normalmente un CNR ms bajo, tiene una posibilidad muy limitada de ecualizacin a la que se puede hacer frente con preecualizadores de bloques de canal20 y/o certificando la distribucin de un nmero limitado de seales entre las que se distribuyen. Puede ser crtico en la intermodulacin. Sus mayores virtudes: la simplicidad y el coste sin duda muy competitivo.

Canalizacin con amplificador de salto: es el clsico filtro activo. Proporciona buenas posibilidades de ecualizacin mientras el CNR resulta bastante decadente y hace que sea crtico ante la presencia de seales dbiles. Esto se puede resolver con preamplificadores adecuados. En el amplificador de salto puede ser crtica la intermodulacin ya que el nivel de las seales no se controla con el tiempo;

Canalizacin de potencia: respecto al filtro activo tiene la ventaja de no necesitar el amplificador de salto y, en general, de permitir un nivel ms alto de salida de la cabeza;

Canalizacin con el CAG: sin duda es la mejor solucin ya que es la nica que garantiza con el tiempo el control del nivel de salida (y por tanto el nivel de las tomas). Una solucin de prestigio, su coste sin duda alto hace que pueda utilizarse con ganancia en las instalaciones de grantamao. Es indispensable cuando se tienen que pilotar dispositivos a nivel de entrada crtica (porejemplo: sistemas de distribucin de Fibra ptica);

Multiswitch: se utiliza en las instalaciones SMATV, lleva a la toma del usuario una seal parcialmente preseleccionada. Dado que el control de la seal de las tomas tiene que ser total, con la tecnologa multiswitch es indispensable adoptar una red en estrella.

Fig. 18

20_Un canal es el intervalo de frecuencias en las que se localiza una seal. Para la televisin terrestre, digital o no, dicho intervalo es de 7 MHz. Un paso de canalizacin es elintervalo de repeticin de los canales: 7 MHz en VHF y 8 MHz en UHF.

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Estructuras de red MATVEstn constituidas por Divisores, Derivadores, tomas y cable coaxial. En nuestras instalacionesraramente se utilizan amplificadores. Para compensar las distintas prdidas de insercin debidas alas diferentes longitudes de los cables, los derivadores y las tomas se dan a distintos valores deprdida derivacin/insercin.

FuncinLlevar a las tomas del usuario el paquete de seales elaborado por la cabecera de distribucin. Lastomas se distribuirn a lo largo de la red a distancia variable. Por tanto los recorridos sern ms omenos largos.La red se ocupa de: equilibrar las atenuaciones de las seales para que estn todas dentro del intervalo de valores que

establecen las normas; apantallar de forma apropiada la seal de posibles interferencias externas (seales RF en el aire,

ruido generado por motores elctricos de las escobillas); garantizar una separacin adecuada entre las tomas: una eventual seal que entre a travs de

una toma tiene que obstaculizarse de forma apropiada para que no llegue a las otras tomas.

La red de distribucin

Fig. 19

Fig. 20

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Existen varios tipos de estructuras que se subsiguen durante la historia de la televisin.

Estructuras de rbol con tomas pasantes (grandes copropiedades aos 60, 1 toma por apartamento).

Estructura de rbol con tomas derivadas

Estructuras de rbol con tomas pasantes(grandes copropiedades aos 60, 1 tomapor apartamento). Las tomas tienen queser pasantes. El gran lmite de estasinstalaciones es la facilidad de adulteracincon los consiguientes problemas para todala bajada. No slo las tomas inferiores sinotambin las superiores pueden sufrir laalteracin de una toma.

Estructuras de rbol contomas derivadas: instalacionestpicas, an hoy de gran uso.Supera los lmites de laestructura anterior.

Estructura de rbol con tomas mixtas

Son posibles tambinestructuras mixtas y,ante la presencia de unnmero alto de pisos,incluso bajadas convarios cables. En laimagen de al lado: 2bajadas de 12 pisos con6 tomas por bajada porpiso; cada bajada estdividida en tres partes.

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Estructuras en estrella

Estructuras de red SMATVPara distribuir las seales por satlite es necesario utilizar una banda de frecuencias mucho msamplia que la terrestre. Para tal fin, sin alterar la banda de distribucin de la televisin terrestre, sededica a la seal por satlite la banda comprendida entre 950 y 2150 (no es una casualidad ya quees la banda de sintona de los receptores por satlite).

Estructuras monocableSon la evolucin natural de las redes existentes: las mismas estructuras con una banda de utilizacinampliada hacia arriba. Para tal fin se tienen que utilizar dispositivos adecuados para funcionar hasta2150 MHz. En particular los cables coaxiales tendrn que ser con prdidas de insercin reducidas.Las estructuras utilizadas generalmente sern las de rbol con tomas derivadas. Se puedendistribuir al mximo 32 canales por satlite.

Estructuras con transmodulacinLas seales por satlite, aunque sea en cantidad limitada, pueden distribuirse en la banda (46-862 MHz)con una adaptacin adecuada previa: transmodulacin de QPSK a 64 QAM. Esto permite comprimir y distribuir dentro de la canalizacin

de 8 MHz todos los programas de un transpondedor; modulacin en PAL de uno de los programas vdeo comprendidos en la seal por satlite.

Este ltimo caso se aplica en las estructuras receptivas donde se quieren distribuir seales por satlite particulares sin tener que dotar a todos de un descodificador por satlite (ej. canales extranjeros en claro en las estructuras hoteleras).

Estructuras mixtas

Estructuras en estrellapoco utilizadas a nivel decopropiedad probablemente acausa de las dificultades dellevar un gran nmero decables (uno por toma), tienenindudables ventajas a nivel demantenimiento de un buenROS y de ms fcilseparacin entre tomas.

Estructuras mixtas la preferencia detener apartamentos con unaconexin nica hacia la estructura decopropiedad y una distribucininterna en estrella parece prosperarcada vez ms.

Cabeza dedistribucin

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Estructuras multicableEs la estructura tpica de la distribucin SAT adems de la nica apropiada para llevar a las tomasun nmero de canales muy alto. En las versiones ms completas hoy es posible distribuir todos loscanales de 4 slot orbitales21 (16 lneas sat).De hecho se recuerda que las seales Sat procedentes de un slot orbital ocupan una banda defrecuencias comprendida entre 10.7 - 12.75 Ghz en dos polarizaciones por un total de ms de 4GHz. Dichas seales las carga el sistema de antena a travs de 4 cables coaxiales que se utilizanen la banda IF SAT (950-2150 MHz) de los sintonizadores por satlite.Por tanto se desaconseja distribuir todas las seales Sat en uno o varios slot orbitales a travs deuna red monocable. Es inevitable desplazar las tomas usuario, al menos parte de la funcin deseleccin de los canales.

Dado que esta seleccin tiene que dejarse a los usuarios, se aprovechan las redes en estrella,poniendo en el centro de la estrella el dispositivo de seleccin.ste consiste en un conmutador de lnea con varias entradas y salidas; en cada salida ser posiblesolicitar la conexin a una de las lneas SAT de entrada. Sin embargo la lnea de televisin en generalest disponible en todas las salidas y no puede excluirse. Los dispositivos selectores (Multiswitches)estn disponibles con (4 + 1) y (8 + 1) entradas y con un nmero de salidas comprendido entre 4 y24. Por ltimo es posible, con dispositivos adecuados (selectores Minidiseqc), poner en paralelodos multiswitch permitiendo seleccionar hasta (16 + 1) lneas de entrada.

En las redes de pequeotamao habr un slopunto de conmutacin,en las proximidades delas antenas, y una solaestrella.

En los edificios de mayortamao habr variospuntos de conmutacinconectados entre s porestructuras multicable,normalmente 4 omltiples de 4 para lasseales Sat + uno parala seal de televisinterrestre. Con unaatencin particular esposible conectar entre sdecenas demultiswitches.

Dispositivoselector

lnea

SA

T

lnea

TV

Dis

po

siti

vose

lect

or

Dis

po

siti

vose

lect

or

Dis

po

siti

vose

lect

or

Dispositivode cabeza

21_Un slot orbital es una regin del espacio en la que se colocan varios satlites y la detecta una coordenada longitudinal. Por ejemplo el slot de mayor inters para Italia es el de Eutelsat, a 13 E, donde se estacionan los satlites Hot Bird 1,2,3,4 y 6.

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Consideremos por separado los componentes de las redes MATV y SMATV: de hecho la primera esnormalmente pasiva, sin embargo la segunda es activa, no slo en los dispositivos selectores sino,dada la gran diferencia de atenuacin entre las seales de televisin y televisin-Sat, prev a menudoamplificadores en las dorsales principales.

Componentes de las redes MATV

La red de distribucin es normalmente pasiva y los dispositivos pasivos, vistos como dispositivosmultipuerta, se definen en general con los siguientes parmetros: prdida de reflexin (Return Loss o los equivalentes SWR o R.O.S.) de las puertas: indica la

relacin entre la seal refleja de la puerta y la incidente; prdida de insercin (insertion loss) entre las distintas puertas: indica la relacin entre la seal

que sale de una puerta y la incidente de la de entrada; Banda pasante: el intervalo de frecuencias en que se garantiza el funcionamiento del dispositivo.

Conocer estos parmetros, en mdulo y fase y en la banda de utilizacin de los dispositivos, permitecaracterizarlos por completo para dimensionar la red.Luego se tienen en cuenta los parmetros de seguridad y los EMI (interferencia electromagntica)adems de algunos parmetros especficos de cada componente.Dejando los detalles a otros nmeros de los Cuadernos, lo que sigue es un rpido vademcum paracaracterizar los componentes principales de las instalaciones MATV-SMATV.

Cable coaxial: sirve para transferir la seal de un punto a otro de la red. Est caracterizado en trminos de impedancia caracterstica (75 Ohm) y de RL intrnseco adems de prdida de insercin (en dB/100 m en las distintas frecuencias). Un parmetro fundamental que a veces se pasa por alto es el apantallamiento, indicado tambin en dB/100 m en bandas predefinidas. Dado que se trata de un parmetro menos conocido que los otros, se recuerda que la norma EN50117-2 requiere una eficacia de apantallamiento superior a 75 dB entre 30 y 1000 MHz. Otros parmetros que tienen que tenerse en cuenta: caractersticas antihumo y antillama, resistencia a los agentes atmosfricos y a los roedores (cables de interior, subterrneos, apantallados);

Divisores: dispositivos en una entrada y varias salidas que se utilizan para dividir la seal en dos o ms partes iguales. Un parmetro importante es la separacin entre las salidas como prdida de insercin entre las salidas en s. Cuantifica cunta seal de la que entra a travs de una puertade salida est presente en otra puerta de salida;

Derivadores: se utilizan para sangrar una parte de la seal de una lnea principal. Estn caracterizados por distintas atenuaciones de derivacin (6 - 10 - 12 - 15 - 18 - 20 y 22 son algunos de los valores utilizados) que se aprovechan para equilibrar los niveles de las distintas tomas. Otro parmetro importante es la separacin entre lneas derivadas;

Tomas: se utilizan para conectar los dispositivos del usuario a travs de un cable de amarre de interconexin. Las tomas se diferencian por el tipo de conexin: IEC o F pueden ser de bandas separadas (TV y SAT, pero tambin FM, TV y SAT). Desde el punto de vista del estudio de instalaciones pueden ser terminales, pasantes o derivadas.

Componentes para las redes SMATV

Amplificadores: en una red Smatv con dispositivos de conmutacin distribuidos la necesidad de equilibrar las seales de la toma y entre las tomas puede requerir el uso de amplificadores, en general dotados de ecualizacin, a lo largo de las lneas de las seales Sat y a veces incluso de las seales de televisin terrestres. Los parmetros que caracterizan estos dispositivos son los comunes de los amplificadores: CNR, IMD, Ganancia, ROS, a los que se aade el Tilt (inclinacin de banda deseada para ecualizar las prdidas de los cables que aumentan cuando crece la frecuencia);

Conmutadores: son el corazn del sistema, pueden ser pasantes o terminales, activos o pasivos en una o ambas bandas de frecuencia. En general son de 4 + 1 u 8 + 1 entradas. La conmutacin se produce cuando lo dispone la toma a travs de un cdigo (Diseqc) que permite seleccionar la lnea Sat. La seal de televisin se introduce despus del selector de lnea (por tanto no est conmutada) y est siempre presente en la toma del usuario. Los parmetros que caracterizan estos dispositivos son los mismo tpicos de los dispositivos activos (vase el prrafo anterior) aadiendo el cross-talk (saltos de seal entre las lneas sat).

Componentes de las redes de distribucin

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Como ya se ha dicho anteriormente el objetivo de una instalacin consiste en suministrar una sealadecuada para todas las tomas a las que se da servicio. Por tanto es evidente que los requisitos delsistema no son ms que los requisitos de la seal en las tomas.

Caractersticas de la redEn cualquier punto de la red, se mantendrn las siguientes caractersticas:

Parmetro Unidad Banda de frecuencia15-862MHz 950-2.150MHz

Impedancia 75 75Prdida de retorno en cualquier punto dB >_10 >_6

Niveles de calidad para los servicios de radiodifusin sonora y de televisinEn cualquier caso las seales distribuidas a cada toma de usuario debern reunir las siguientescaractersticas:

Parmetro Unidad Banda de frecuencia15-862MHz 950-2.150MHz

Nivel de seal:Nivel AM-TV dBmV 57-80Nivel 64QAM-TV dBmV 45-70 (1)

Nivel FM-TV dBmV 47-77Nivel QPSK-TV dBmV 47-77 (1)

Nivel FM Radio dBmV 40-70Nivel DAB Radio dBmV 30-70 (1)

Nivel COFDM-TV dBmV 45-70 (1, 2)

Respuesta amplitud/frecuencia en canal (3) para las seales:

FM-Radio, AM-TV, 64QAM-TV dB 3 dB en todala banda

0,5 dB en un ancho de banda

de 1 MHz.FM-TV, QPSK-TV dB 4 dB en toda

la banda1,5 dB en unancho de banda

de 1 MHz.COFDM-DAB, COFDM-TV dB 3 dB en toda la

banda.Respuesta amplitud/frecuenciaen banda de la red (4) dB 16 20

Relacin Portadora/Ruido aleatorio:

C/N FM-TV dB >_15C/N FM-Radio dB >_38C/N AM-TV dB >_43C/N QPSK-TV dB >_11C/N 64 QAM-TV dB >_28C/N COFDM-DAB dB >_18C/N COFDM-TV dB >_25(5)

Desacoplo entre tomas de distintos usuarios dB 47-300 MHz >_20>_38

300-862 MHz>_30

Requisitos del sistema que requieren las instalaciones

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Parmetro Unidad Banda de frecuencia15-862MHz 950-2.150MHz

Ecos en los canales de usuario % >_20

Ganancia y fase diferenciales:Ganancia % 14Fase 12

Relacin portadora/Interferencias a frecuencia nica:AM-TV dB >_54FM-TV dB >_2764 QAM-TV dB >_35QPSK-TV dB >_18COFDM-TV(5) dB >_10

Relacin de intermodulacin(6):AM-TV dB >_54FM-TV dB >_2764 QAM-TV dB >_35QPSK-TV dB >_18COFDM-TV dB >_30(5)

BER QAM(7) mejor que 9 x 10-5

BER QPSK(7) mejor que 9 x 10-5

BER COFDM-TV(7) mejor que 9 x 10-5

(1) Para las modulaciones digitales los niveles se refieren al valor de la potencia en todo el ancho de banda del canal.(2) Para la operacin con canales analgicos/digitales adyacentes, en cabecera, el nivel de los digitales estar comprendido entre 12y 34 dB por debajo de los analgicos siempre que se cumplan las condiciones de C/N de ambos en toma de usuario.(3) Esta especificacin se refiere a la atenuacin existente entre la salida de cabecera y cualquier toma de usuario. El parmetro indicala variacin mxima de dicha atenuacin dentro del ancho de banda de cualquier canal correspondiente a cada uno de los servicios quese indican.(4) Este parmetro se especifica slo para la atenuacin introducida por la red entre la salida de cabecera y la toma de usuario conmenor nivel de seal, de forma independiente para las bandas de 15 - 862 MHz y 950 - 2.150 MHz. El parmetro indica la diferenciamxima de atenuacin en cada una de las dos bandas anteriores.(5) Para modulaciones 64-QAM 2/3.(6) El parmetro especificado se refiere a la intermodulacin de tercer orden producida por batido entre las componentes de dosfrecuencias cualquiera de las presentes en la red.(7) Medido a la entrada del decodificador de Reed-Solomon.

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Los requisitos de seguridad elctrica se refieren a tres tipos de riesgo:1.riesgos de contactos directos o indirectos con equipos y los correspondientes circuitos de alimentacin;2.fulminacin directa e indirecta;3.cargas electrostticas en las estructuras de instalacin externas.

El primer caso forma parte del general de la proteccin de las instalaciones y de los equiposutilizadores.Para ellos se remite a las normas CEI (en particular CEI 64-8 y CEI 92-1).Otra norma de referencia es la CEI 12-43 (EN 50083-1) que entre otras cosas define el tipo detomas y las correspondientes condiciones de puesta a tierra (la toma es el dispositivo ms accesiblede la instalacin). Por ltimo se recuerda que tambin el conductor externo del cable coaxial tieneque estar conectado a tierra, a menos que no se utilicen tomas totalmente aisladas y dispositivosactivos de clase II.

Sin embargo el segundo caso lo trata la norma CEI 81-1. En l se dan las indicaciones para calcularla probabilidad de fulminacin. Como consecuencia se dan tres casos:1.el edificio est autoprotegido;2.el edificio que estaba autoprotegido ya no lo est a causa de la instalacin de antena;3.el edificio no est protegido independientemente de la presencia de la instalacin de antena y seindica cmo actuar al respecto.

El tercer caso en general no es peligroso para las personas mientras que puede causar daos a losaparatos electrnicos (por ejemplo, en ciertas condiciones, puede daar la primera fase de uneventual preamplificador de antena). Esto se resuelve con la conexin a tierra de la pantalla del cablede la antena mientras que el fabricante de la antena tendra que ocuparse de que exista unaconexin directa entre la pantalla del coaxial y el dipolo activo (radiador) de la antena.

Requisitos de seguridad de la instalacin

PR

OFU

ND

IZA

R

Cmo funcionala codificacin MPEG

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aCmo funciona la codificacin MPEG

El proceso de digitalizacin de una seal (que consiste en transformarla en una secuencia de nmeros)implica dos operaciones: el muestreo (la seleccin de un nmero de puntos suficientementecompacto como para permitir la sucesiva reconstruccin) y la discretizacin de la seal (el valorindividuado se aproxima al nmero entero ms prximo de una escala predefinida).Por tanto la seal numrica estar constituida por la secuencia de estos nmeros.

PR

OFU

ND

IZA

R

Esta operacin provoca un incremento neto de la banda pasante necesaria para transmitir nuevosdatos; por ejemplo, si se decide digitalizar una seal de vdeo en blanco y negro en una banda de 5MHz adoptando una escala de grises de 256 valores (que se expresa con una secuencia de 8 bits),el bit rate necesario es de 80 Mbps_ y la banda pasante pasa de 5 a 40 MHz.

Si hacemos los clculos una seal de vdeo que simplemente se digitalice tiene un bit rate de 166Mbps y una seal binaria con esa velocidad requerira al menos 83 MHz de banda pasante. Esevidente la necesidad de encontrar una forma para reducir drsticamente el bit-rate sin perder(demasiada) informacin, es decir, hay que comprimir la informacin en un nmero menor de bits.

Hallar la forma de hacerl