En lugar de transportar un portador de datos en un único canal de radiofrecuencia (RF), COFDM funciona dividiendo el flujo de datos digitales en una gran cantidad de flujos digitales más lentos, cada uno de los cuales modula digitalmente un conjunto de frecuencias subportadoras adyacentes estrechamente espaciadas. En el caso de DVB-T, hay dos opciones para el número de portadoras conocidas como modo 2K o modo 8K. En realidad, se trata de 1.705 o 6.817 subportadoras que están separadas aproximadamente por 4 kHz o 1 kHz.
DVB-T ofrece tres esquemas de modulación diferentes ( QPSK , 16QAM , 64QAM ).
Muchos países han adoptado o propuesto DVB-T para la transmisión de televisión digital (ver mapa), utilizando principalmente canales VHF de 7 MHz y UHF de 8 MHz, mientras que Taiwán, Colombia, Panamá y Trinidad y Tobago utilizan canales de 6 MHz. Los ejemplos incluyen Freeview del Reino Unido .
La Norma DVB-T está publicada como EN 300 744, Estructura de encuadre, codificación de canales y modulación para la televisión digital terrestre . Está disponible en el sitio web de ETSI , al igual que ETSI TS 101 154, Especificación para el uso de codificación de vídeo y audio en aplicaciones de radiodifusión basadas en MPEG-2 Transport Stream , que proporciona detalles sobre el uso DVB de métodos de codificación fuente para MPEG-2. 2 y, más recientemente, H.264/MPEG-4 AVC , así como sistemas de codificación de audio. Muchos países que han adoptado DVB-T han publicado estándares para su implementación. Estos incluyen el D-book en el Reino Unido, la DGTVi italiana, [9] el ETSI E-Book y el NorDig de los países nórdicos e Irlanda.
DVB-T se ha desarrollado aún más en estándares más nuevos como DVB-H (de mano), que fue un fracaso comercial y ya no está en funcionamiento, y DVB-T2 , que se finalizó inicialmente en agosto de 2011.
DVB-T como transmisión digital entrega datos en una serie de bloques discretos a la velocidad de símbolo. DVB-T es una técnica de transmisión COFDM que incluye el uso de un Intervalo de Guardia. Permite al receptor hacer frente a situaciones intensas de trayectos múltiples. Dentro de un área geográfica, DVB-T también permite el funcionamiento de una red de frecuencia única (SFN), donde dos o más transmisores que transportan los mismos datos operan en la misma frecuencia. En tales casos, las señales de cada transmisor en el SFN deben estar alineadas en el tiempo con precisión, lo que se hace sincronizando la información en la transmisión y la sincronización en cada transmisor con referencia al GPS .
Se puede elegir la duración del intervalo de guardia. Es una compensación entre la velocidad de datos y la capacidad SFN . Cuanto más largo sea el intervalo de guarda, mayor será el área SFN potencial sin crear interferencia entre símbolos (ISI). Es posible operar SFN que no cumplan la condición del intervalo de guarda si la autointerferencia se planifica y monitorea adecuadamente.
Descripción técnica de un transmisor DVB-T
Esquema de un sistema de transmisión DVB-T
Con referencia a la figura, sigue una breve descripción de los bloques de procesamiento de señales.
Codificación fuente y multiplexación MPEG-2 (MUX): el vídeo comprimido, el audio comprimido y los flujos de datos se multiplexan en flujos de programas MPEG (MPEG-PS). Uno o más MPEG-PS se unen en un flujo de transporte MPEG (MPEG-TS); Esta es la transmisión digital básica que se transmite y recibe mediante televisores o decodificadores domésticos (STB). Las velocidades de bits permitidas para los datos transportados dependen de una serie de parámetros de codificación y modulación: pueden oscilar entre aproximadamente 5 y aproximadamente 32 Mbit/s (consulte la figura inferior para obtener una lista completa).
Splitter: Se pueden transmitir dos MPEG-TS diferentes al mismo tiempo, utilizando una técnica llamada Transmisión Jerárquica . Puede usarse para transmitir, por ejemplo, una señal SDTV de definición estándar y una señal HDTV de alta definición en el mismo operador . Generalmente, la señal SDTV es más robusta que la HDTV. En el receptor, dependiendo de la calidad de la señal recibida, el STB puede decodificar la transmisión HDTV o, si falta intensidad de la señal, puede cambiar a la SDTV (de esta manera, todos los receptores que están cerca del sitio de transmisión puede bloquear la señal HDTV, mientras que todos los demás, incluso los más lejanos, aún pueden recibir y decodificar una señal SDTV).
Adaptación MUX y dispersión de energía: El MPEG-TS se identifica como una secuencia de paquetes de datos , de longitud fija (188 bytes). Con una técnica llamada dispersión de energía , la secuencia de bytes se descorrelaciona .
Intercalador externo : El entrelazado convolucional se utiliza para reorganizar la secuencia de datos transmitidos, de tal manera que se vuelve más resistente a largas secuencias de errores.
Codificador interno: un segundo nivel de corrección de errores viene dado por un código convolucional perforado , que a menudo se indica en los menús de los STB como FEC ( corrección de errores hacia adelante ). Hay cinco tasas de codificación válidas: 1/2, 2/3, 3/4, 5/6 y 7/8.
Intercalador interno: la secuencia de datos se reorganiza nuevamente, con el objetivo de reducir la influencia de los errores de ráfaga. Esta vez, se adopta una técnica de entrelazado de bloques, con un esquema de asignación pseudoaleatoria (esto en realidad se hace mediante dos procesos de entrelazado separados, uno que opera sobre bits y otro que opera sobre grupos de bits).
Mapeador: La secuencia de bits digitales se mapea en una secuencia modulada en banda base de símbolos complejos. Hay tres esquemas de modulación válidos : QPSK , 16- QAM , 64-QAM.
Adaptación de trama: los símbolos complejos se agrupan en bloques de longitud constante (1512, 3024 o 6048 símbolos por bloque). Se genera un cuadro de 68 bloques de largo y se construye un supercuadro con 4 cuadros.
Señales piloto y TPS: Para simplificar la recepción de la señal que se transmite por el canal de radio terrestre , se insertan señales adicionales en cada bloque. Las señales piloto se utilizan durante la fase de sincronización y ecualización, mientras que las señales TPS (Transmission Parameters Signalling) envían los parámetros de la señal transmitida y para identificar inequívocamente la celda de transmisión. El receptor debe poder sincronizar, ecualizar y decodificar la señal para obtener acceso a la información en poder de los pilotos del TPS. Así, el receptor debe conocer esta información de antemano, y los datos del TPS sólo se utilizan en casos especiales, como cambios en los parámetros, resincronizaciones, etc.
Espectro de una señal DVB-T en modo 8k (tenga en cuenta las características planas)
Modulación OFDM: La secuencia de bloques se modula según la técnica OFDM , utilizando 1705 o 6817 portadoras (modo 2k u 8k, respectivamente). Aumentar el número de portadoras no modifica la velocidad de bits de la carga útil, que permanece constante.
Inserción de intervalo de guarda: para disminuir la complejidad del receptor, cada bloque OFDM se extiende, copiando delante de él su propio extremo ( prefijo cíclico ). El ancho de dicho intervalo de protección puede ser 1/32, 1/16, 1/8 o 1/4 de la longitud del bloque original. El prefijo cíclico es necesario para operar redes de frecuencia única, donde puede existir una interferencia no eliminable proveniente de varios sitios que transmiten el mismo programa en la misma frecuencia portadora .
DAC y front-end: La señal digital se transforma en señal analógica, con un conversor digital a analógico (DAC), y luego se modula a radiofrecuencia ( VHF , UHF ) mediante el front-end de RF . El ancho de banda ocupado está diseñado para acomodar cada señal DVB-T en canales de 5, 6, 7 u 8 MHz de ancho. La frecuencia de muestreo de la banda base proporcionada en la entrada DAC depende del ancho de banda del canal: son muestras/s , donde está el ancho de banda del canal expresado en Hz.
Descripción técnica del receptor.
El STB receptor adopta técnicas duales a las utilizadas en la transmisión.
Front-end y ADC: la señal de RF analógica se convierte a banda base y se transforma en una señal digital mediante un convertidor de analógico a digital (ADC).
Sincronización de tiempo y frecuencia: se busca la señal de banda base digital para identificar el inicio de tramas y bloques. También se corrigen posibles problemas con la frecuencia de los componentes de la señal. La propiedad de que el intervalo de guarda al final del símbolo se coloque también al principio se aprovecha para encontrar el comienzo de un nuevo símbolo OFDM. Por otro lado, los pilotos continuos (cuyo valor y posición están determinados en la norma y por tanto conocidos por el receptor) determinan el desplazamiento de frecuencia que sufre la señal. Este desplazamiento de frecuencia podría haber sido causado por el efecto Doppler , imprecisiones en el reloj del transmisor o del receptor, etc. Generalmente, la sincronización se realiza en dos pasos, antes o después de la FFT, de tal manera que se resuelvan errores de frecuencia/sincronización tanto gruesos como finos. Los pasos previos a la FFT implican el uso de correlación deslizante en la señal horaria recibida, mientras que los pasos posteriores a la FFT utilizan la correlación entre la señal de frecuencia y la secuencia de portadoras piloto.
Eliminación del intervalo de guardia: se elimina el prefijo cíclico.
Demodulación OFDM: esto se logra con una FFT.
Ecualización de frecuencia : las señales piloto se utilizan para estimar la Función de Transferencia de Canal (CTF) cada tres subportadoras . La CTF se deriva en las subportadoras restantes mediante interpolación. Luego, el CTF se utiliza para ecualizar los datos recibidos en cada subportadora, generalmente utilizando un método de fuerza cero (multiplicación por CTF inverso). El CTF también se utiliza para sopesar la confiabilidad de los datos desasignados cuando se proporcionan al decodificador de Viterbi.
Demapping: dado que existen constelaciones QAM codificadas en Gray, el demapping se realiza de forma "suave" utilizando leyes no lineales que desmapean cada bit en el símbolo recibido a un valor difuso más o menos confiable entre -1 y +1.
Desentrelazado interno
Decodificación interna: utiliza el algoritmo de Viterbi , con una longitud de rastreo mayor que la utilizada generalmente para el código básico de 1/2 tarifa, debido a la presencia de bits perforados ("borrados").
Desentrelazado externo
Decodificación externa
Adaptación MUX
Demultiplexación MPEG-2 y decodificación de fuente
Países y territorios que utilizan DVB-T o DVB-T2
Sistemas de televisión digital terrestre a nivel mundial. Los países que utilizan DVB-T o DVB-T2 se muestran en azul. [10]
Bulgaria ( H.264/MPEG-4 AVC , FEC=2/3, intervalo de guardia – 1/4, 64 QAM. La transmisión simultánea oficial comenzó en marzo de 2013, el cambio completo se realizó el 30 de septiembre de 2013.) [16] [17 ]
Italia (usa H.264/MPEG-4 AVC para SD y HD, junto con una adopción limitada de HEVC ). MPEG-2 se eliminará gradualmente en diciembre de 2022. La transición a DVB-T2 no se especificará con precisión a partir de 2023.
Polonia (utiliza DVB-T2 con HEVC , excepto MUX3, perteneciente a la estatal TVP , que todavía puede utilizar vídeo H.264/AVC para transmisiones SD y HD hasta finales de 2023; ver DVB-T en Polonia )
Rumania La DVB-T sólo se utilizó de forma experimental en dos ciudades y se está eliminando progresivamente. El estándar oficial de transmisión terrestre en Rumania es DVB-T2 , y las implementaciones comenzaron en 2015.
Suiza (queda una estación regional DVB-T. Se restableció la transmisión de televisión nacional terrestre utilizando DVB-T2 cerca de Austria, pronto cerca de Francia) [21]
Turquía (utiliza DVB-T2 . La licencia de transmisión solo se otorga a los canales TRT de propiedad estatal . [22] [23] )
Malasia (7 canales DVB-T en 2 transpondedores durante la prueba, el sistema final usa DVB-T2 en todo el país, 17 canales de TV y 14 canales de radio en 2 transpondedores en UHF, apagado analógico el 31 de octubre de 2019. Utiliza video H.264 y audio AAC)
Si bien muchos países esperaban un cambio hacia la televisión digital terrestre, unos pocos han avanzado en la dirección opuesta después de pruebas fallidas.
Suiza : La emisora pública suiza SRG cerró la red TDT el 3 de junio de 2019. Una emisora regional de la zona de Ginebra siguió emitiendo. Posteriormente se activó una antena DVB-T2 en el este del país para transmitir la televisión suiza a los operadores de cable austriacos. Está prevista una emisión similar para cubrir la Gran Ginebra.
Ver también
ATSC (Comité de Sistemas de Televisión Avanzados, Estándar Norteamericano)
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Referencias
Estándar ETSI : EN 300 744 V1.5.1, Transmisión de vídeo digital (DVB); Estructura de encuadre, codificación de canales y modulación para televisión digital terrestre , disponible en el área de descarga de publicaciones de ETSI (esto abrirá el motor de búsqueda de documentos de ETSI; para encontrar la última versión del documento, ingrese una cadena de búsqueda; se requiere registro gratuito para descargar el PDF).
enlaces externos
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