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UNIVERSIDAD PRIVADA ANTENOR ORREGO
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA
“PROPUESTA DE DISEÑO PARA UNA ESTACIÓN TRANSMISORA
DE TELEVISIÓN CON TECNOLOGÍA ISDB-T EN LA CIUDAD DEL
CUSCO”
TRABAJO DE SUFICIENCIA PROFESIONAL PARA OBTENER EL TÍTULO
PROFESIONAL DE INGENIERO ELECTRÓNICO MEDIANTE LA MODALIDAD
DE TITULACIÓN PROFESIONAL EXTRAORDINARIA 2010-I
AUTORES:
BR. FERNANDO ASTETE FARFAN
BR. RICHARD CAMINO QUISPE
ASESOR:
ING. EDUARDO CERNA SÁNCHEZ
TRUJILLO – PERÚ
2010
i
“PROPUESTA DE DISEÑO PARA UNA ESTACIÓN TRANSMISORA
DE TELEVISIÓN CON TECNOLOGÍA ISDB-T EN LA CIUDAD DEL
CUSCO”
AUTORES:
_______________________________ ____________________________
BR. FERNANDO ASTETE FARFAN BR. RICHARD CAMINO QUISPE
APROBADO POR:
___________________________________
ING. FILIBERTO AZABACHE FERNANDEZ
PRESIDENTE
_____________________________ _____________________________
ING. MARCO TRUJILLO SIWA ING. KALÚN JOSE LAU GAN
SECRETARIO VOCAL
________________________________
ING. EDUARDO CERNA SANCHEZ
ASESOR
ii
PRESENTACIÓN
Señores miembros del Jurado:
Hoy en día las señales analógicas son reemplazadas por las digitales, y no podía ser una
excepción la televisión digital terrestre que consiste en la recepción de las imágenes digitales que
brinda una mejor calidad de servicio al público, puesto que un receptor puede recibir mayor número
de canales en un único canal analógico. El presente proyecto se efectuó para implementar un
canal local en la ciudad del cusco, basándonos en el estándar de televisión digital Japonés
adoptado por nuestro país, para la realización del proyecto se tuvo que analizar el estándar ISDB-T
De conformidad y en cumplimiento de los requisitos estipulados en el Reglamento de Grados y
Títulos de la Universidad Privada Antenor Orrego y el reglamento interno de la carrera profesional
de Ingeniería electrónica para obtener el Título Profesional de Ingeniero Electrónico, ponemos a
vuestra disposición el presente Informe de Trabajo de Suficiencia Profesional titulado:
“PROPUESTA DE DISEÑO PARA UNA ESTACIÓN TRANSMISORA DE TELEVISIÓN CON
TECNOLOGÍA ISDB-T EN LA CIUDAD DEL CUSCO”.
La principal motivación del presente trabajo fue conocer cuáles serán las ventajas y sobre todo los
desafíos que deberán superarse al momento de realizar una red con tecnología ISDB-T, al menos
para un canal local, por otra parte siempre resulta motivador conocer los aspectos técnicos y
criterios de diseño que deben considerarse cuando se trata de una tecnología que pretende
revolucionar el mercado y la forma como se conocía la televisión.
Algo que queremos dejar claro es que el trabajo no pretende abarcar todos los aspectos de diseño
de una estación transmisora de televisión ISDB-T, si bien es cierto consideramos la mayor cantidad
de recomendaciones, es evidente que dada nuestra poca experiencia se pudieron cometer errores
ya que nuestro conocimiento se basa mayormente en la formación Universitaria por lo que
solicitamos a Ustedes, señores miembros del jurado, dispensar los posibles errores en los cuales
se hubiese incurrido.
Trujillo, Julio de 2010.
Br. Fernando Astete Farfan
Br. Richard Camino Quispe
iii
DEDICATORIA
A mis queridos papas, Fernando y Nayda,
que desde pequeño me enseñaron todo en la vida y
siempre estuvieron, están y estarán cuidándome,
demostrando día a día su amor hacia mí,
son ellos los que hicieron posible
mediante su sacrificio y cariño
la realización del trabajo.
A mi hermano Igor, por su apoyo
Y afecto incondicional.
A mi tío Lucio, por apoyarme a lo largo
de mi formación universitaria.
A Dios pido que los bendiga…
A ellos y al igual que a mis familiares
Dedico el presente trabajo.
Fernando Astete Farfan.
iv
DEDICATORIA
Dedico este trabajo a toda mi familia que siempre
Está apoyándome anímicamente para salir
adelante, principalmente a mis padres por su
paciencia y atención en mis necesidades
durante mi formación profesional, pido a Dios
los brinde salud y muchas bendiciones.
A mis abuelos que velan por mi familia,
y que Dios los tiene hoy en la gloria.
A todos los amigos que me apoyaron
a realizar el presente trabajo.
Richard Camino Quispe.
v
AGRADECIMIENTOS
A nuestros Padres por su apoyo incondicional a lo largo de nuestra formación universitaria.
A la Universidad Privada Antenor Orrego, por brindarnos la oportunidad de alcanzar el objetivo de
la titulación que pronto será una realidad.
A los docentes de la escuela profesional de Ingeniería Electrónica por la atención brindada que
tuvieron hacia nosotros en todo este tiempo de la titulación y de manera especial al Ingeniero
Eduardo Elmer Cerna Sánchez por su ayuda en la realización del presente trabajo.
A nuestros, amigos y compañeros por apoyarnos a lo largo de nuestra formación profesional.
A la carrera profesional de ingeniería electrónica de la Universidad Nacional de San Antonio Abad
del Cusco, por todos los años que nos acogió y brindo formación.
Gracias a todos.
vi
RESUMEN EJECUTIVO
El Presente proyecto pretende abarcar los principales aspectos de diseño que un operador local de
televisión enfrentara al momento de implementar una Estación Transmisora de ISDB-T en la ciudad
del Cusco, siendo esta la localidad sobre la cual brindara los servicios de HDTV, SDTV y one seg.
En la primera parte del trabajo se hizo una introducción a la TDT, se describieron sus principales
características, el impacto de ésta en el mercado global, sus perspectivas y finalmente se hizo una
descripción general del estándar ISDB-T y sus ventajas.
Seguidamente se realizo una descripción detallada del estándar ISDB-T y cuyo estudio se centro
en sus 5 subsistemas: audio, video, transporte y multiplexaje, transmisión y recepción; así como la
descripción de los métodos de procesamiento de la señal dentro de cada subsistema.
El diseño de la Estación Transmisora se enfoco tomando a esta, como centro de un conjunto de
redes, una red de enlace microondas con el fin de transportar los paquetes entre los estudios de
televisión los mismos que se ubican en un distrito del Cusco y el cerro Picchu Alto lugar designado
para la Estación Transmisora el que fue escogido por su posición estratégica desde donde se
brindara cobertura a la localidad de Cusco.
El diseño del Enlace microondas contemplo la implementación de un estudio de televisión con
equipos digitales que soportan el estándar ISDB-T, lugar donde se originan las señales de audio y
video. En el diseño del enlace microondas se empleo el software Radio Mobile para el estudio y
simulación de la red, además los cálculos se realizaron con el software ABE elettrónica S.p.A.
distribuido por el fabricante de los equipos empleados.
Finalmente el diseño en la Estación Transmisora se completa con la simulación de la red
radiodifusora, mediante el Radio Mobile, en la que se evalúa el comportamiento de los diferentes
parámetros también en diferentes situaciones, y mediante el análisis de los resultados se realizo la
elección de características del transmisor ISDB-T, el sistema radiante y demás que involucran la
implementación de una estación transmisora de ISDB-T para la localidad de Cusco y así brindar
una buena calidad de señal digital en el área de cobertura.
vii
ABSTRACT
The present project aims to cover the main aspects of a local television operator will face when
implementing a transmitting station of ISDB-T in the city of Cusco, being this the town area over
which services offer HDTV, SDTV and one seg.
In the first part of the work was an introduction to the TDT, described its main features, the impact
of this in the global market, its prospects and finally became a general description of ISDB-T
standard and advantages.
Then we made a detailed description of the ISDB-T standard and whose research center in its five
subsystems: audio, video, transport and multiplexing, transmission and reception, and a description
of the methods of signal processing within each subsystem.
The design of the transmitting station was focused taking this as center of a network, a network of
microwave links to carry packets between television station, it are located in a district of Cusco and
the hill High Picchu place designated for the transmitting station which was chosen because its
strategic position from where it offers coverage to the town of Cusco.
The microwave link design includes the implementation of a television studio with digital equipment
that supports ISDB-T standard, in this part are generated audio and video signal. In the design of
the microwave link is used Radio Mobile software for the study and simulation of the network and
the calculations were performed with the software ABE Elettronica S.p.A. distributed by the
manufacturer of the equipment used.
Finally the design in the transmitting station is completed with the radio network simulation, using
the Radio Mobile, which evaluates the behavior of different parameters in different situations, and
through analysis of the results was selection of features of ISDBT-T transmitter, the radiant system
and others that involve the implementation of a broadcasting station ISDB-T for the city of Cusco
and so provide a good quality digital signal in the coverage area.
viii
INDICE DE CONTENIDOS
PRESENTACION ................................................................................................................................. i
DEDICATORIA................................................................................................................................... iii
DEDICATORIA................................................................................................................................... iv
AGRADECIMIENTOS ......................................................................................................................... v
RESUMEN EJECUTIVO .................................................................................................................... vi
ABSTRACT ....................................................................................................................................... vii
INDICE DE CONTENIDOS .............................................................................................................. viii
INDICE DE FIGURAS ...................................................................................................................... xiii
INDICE DE TABLAS ....................................................................................................................... xvii
1.1 OBJETIVOS DEL TRABAJO DE SUFICIENCIA PROFESIONAL .............................................. 2
1.1.1 OBJETIVO GENERAL ................................................................................................................ 2
1.1.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS ......................................................................................................... 2
II. FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA ..................................................................................................... 3
2.1 INTRODUCCIÓN ......................................................................................................................... 3
2.1.1 PERSPECTIVAS DE LA TDT ....................................................................................................... 3
2.1.2 CARACTERÍSTICAS DE LA TDT ................................................................................................. 3
2.1.3 TIPOS DE TELEVISIÓN DIGITAL ............................................................................................... 4
2.1.3.1 HDTV .................................................................................................................................... 4
2.1.3.2 SDTV .................................................................................................................................... 4
2.1.3.3 EDTV .................................................................................................................................... 4
2.1.4 MERCADO GLOBAL, SUDAMÉRICA, PERSPECTIVAS, PERÚ ..................................................... 5
2.1.5 DESCRIPCIÓN GENERAL DEL ESTANDAR ISDB-T ..................................................................... 7
2.1.6 VENTAJAS DEL ESTANDAR ISDB-T .......................................................................................... 8
2.1.7 SISTEMA PROPUESTO POR EL ISDB-T ..................................................................................... 8
2.1.8 SUB SISTEMAS DEL ISDB-T ...................................................................................................... 9
2.2 SUBSISTEMA DE AUDIO ............................................................................................................. 9
2.2.1 PROCEDIMIENTO DE COMPRESIÓN Y TRANSMISIÓN DE AUDIO ......................................... 10
2.2.1.1 BANCO DE FILTROS ............................................................................................................ 10
ix
2.2.1.2 BIT PSICOACÚSTICO ASIGNADO ........................................................................................ 10
2.2.1.3 CUANTIZACIÓN DE CÓDIGO .............................................................................................. 10
2.2.1.4 FORMATO DEL BITSTREAM ............................................................................................... 11
2.2.1.5 MODELO PSICOACÚSTICO ................................................................................................. 11
2.2.2 CODIFICADOR MPEG-2 ......................................................................................................... 12
2.2.3 CODIFICACIÓN DE AUDIO ADVANCED AUDIO CODING (AAC) ............................................. 13
2.3 SUBSISTEMA DE VIDEO........................................................................................................... 15
2.3.1 PROCEDIMIENTO DE COMPRESIÓN Y TRANSMISIÓN DE VIDEO ......................................... 15
2.3.2 PROCEDIMIENTO DE LA CONFIGURACION LA SEÑAL DE VIDEO .......................................... 17
2.3.2.1 REDUNDANCIA PSICOVISUAL ............................................................................................ 20
2.3.3 COMBINACIÓN DE LOS COLORES R.G.B. .............................................................................. 21
2.4 EL SISTEMA DE TRANSPORTE Y MULTIPLEXAJE - ISO/IEC 13818-1 MPEG2-SYSTEMS ............ 23
2.4.1 DESCRIPCIÓN GENERAL ........................................................................................................ 23
2.4.2 PAQUETES PES - PACKETIZED ELEMENTARY BIT STREAMS .................................................. 24
2.4.3 PAQUETES DE TRANSPORTE ................................................................................................. 25
2.4.4 MULTIPLEXAJE ...................................................................................................................... 26
2.4.4.1 CONFORMACIÓN DE PROGRAMAS ................................................................................... 26
2.4.4.2 CONFORMACIÓN DE SECUENCIA DE PROGRAMAS .......................................................... 27
2.5 EL SISTEMA DE TRANSMISIÓN ................................................................................................ 28
2.5.1 CODIFICACIÓN DE CANAL ..................................................................................................... 28
2.5.2 ALEATORIZADOR .................................................................................................................. 28
2.5.3 ENTRELAZAMIENTO ............................................................................................................. 29
2.6 SUBSISTEMA DE TRANSPORTE Y MULTIPLEXAJE ..................................................................... 30
2.6.1 SISTEMA DE TRANSMISIÓN PARA ISDB-T ARIB STD-B31 Versión 1.6-E2 ............................. 30
2.6.2 LA TRANSMISIÓN JERÁRQUÍCA ........................................................................................... 31
2.6.3 DISPERSADOR DE ENERGÍA ................................................................................................. 32
2.6.4 COMPENSADOR DE RETARDO ............................................................................................. 33
2.6.5 ENTRELAZADOR EXTERNO ................................................................................................... 34
2.6.6 CODIFICADOR INTERNO ....................................................................................................... 34
2.6.7 MODULACIÓN DE LA PORTADORA ....................................................................................... 35
x
2.6.7.1 COFIGURACIÓN DEL MODULADOR .................................................................................. 35
2.6.7.2 COMPENSACIÓN DE RETRASOS ........................................................................................ 36
2.6.7.3.1 DQPSK ............................................................................................................................ 36
2.6.7.3.2 QPSK ............................................................................................................................... 37
2.6.7.3.3 16QAM .......................................................................................................................... 38
2.6.7.3.4 64QAM ......................................................................................................................... 39
2.6.8 NORMALIZACIÓN DE LOS NIVELES DE MODULACIÓN ......................................................... 40
2.6.9 CONFIGURACIÓN DE LOS SEGMENTOS DE DATOS .............................................................. 40
2.6.10 COMBINACIÓN DE LAS CAPAS JERÁRQUICAS [5]. .............................................................. 41
2.6.11 ENTRELAZADO EN FRECUENCIA Y TIEMPO ........................................................................ 42
2.6.11.1 ENTRELAZADO EN TIEMPO.............................................................................................. 42
2.7 SUBSISTEMA DE RECEPCIÓN ................................................................................................... 44
2.7.1 RECEPCIÓN PARCIAL ............................................................................................................. 44
2.7.2 SET-TOP BOX PARA ISDB-T .................................................................................................. 45
2.7.3 TELEVISOR DIGITAL .............................................................................................................. 46
2.7.4 LA TDT COMO ALARMA ANTE DESASTRES NATURALES ....................................................... 46
2.8 ENLACES MICROONDAS .......................................................................................................... 47
2.9 INTERFAZ SERIAL ASINCRONO (ASI) ....................................................................................... 48
2.10 INTERFAZ SERIAL DIGITAL (SDI) ............................................................................................ 48
III. DESARROLLO DEL TRABAJO DE SUFICIENCIA PROFESIONAL ........................................ 49
3.1 REALIDAD Y PROBLEMÁTICA ACTUAL ..................................................................................... 49
3.2 ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN ................................................................................................. 50
3.3 REALIDAD EN LA PROVINCIA DEL CUSCO ................................................................................ 50
3.3.1 DESCRIPCIÓN DE LA CIUDAD DEL CUSCO ............................................................................. 50
3.3.2 DESCRIPCIÓN GEOGRÁFICA DE LA CIUDAD DEL CUSCO ...................................................... 51
3.3.3 DESCRIPCIÓN DEMOGRÁFICA .............................................................................................. 51
3.4 PANORAMA DE LOS OPERADORES DE TV ............................................................................... 53
3.5 ANALISIS PARA EL DISEÑO DE LA ESTACION TRANSMISORA DE ISDB-T ................................. 53
3.6 SIMULACIÓN DE LAS REDES DE UNA ESTACIÓN TRANSMISORA DE TELEVISIÓN CON
TECNOLOGÍA ISDB-T PARA UN CANAL EN LA LOCALIDAD DEL CUSCO. ........................................ 55
xi
3.7 RED DE ENLACE MICROONDAS ............................................................................................... 56
3.8 DISEÑO DEL ENLACE MICROONDAS EN LA CIUDAD DEL CUSCO............................................. 57
3.8.1 EQUIPOS EN LOS ESTUDIOS DE TV ....................................................................................... 57
3.8.2 FUENTE DE AUDIO Y VIDEO .................................................................................................. 57
3.8.3 MICRÓFONO C-417 SOLAPERO – OMNIDIRECCIONAL ......................................................... 57
3.8.4 CAMARA PROFESIONAL SONY 700 BETACAM DIGITAL ........................................................ 58
3.8.5 CABLES Y CONECTORES ........................................................................................................ 58
3.8.6 EL CODIFICADOR MPEG-2 EMX 1000 ................................................................................... 59
3.8.7 EL MULTIPLEXOR .................................................................................................................. 61
3.8.8 MODULADOR QPSK .............................................................................................................. 62
3.8.9 TRANSMISOR DE MICROONDAS........................................................................................... 63
3.8.10 ENLACE MICROONDAS PARA TV ........................................................................................ 63
3.8.11 COMPANIA DE TELEVISION CUSQUEÑA ............................................................................. 64
3.8.12 CERRO PICCHU ALTO .......................................................................................................... 65
3.8.14 PARÁMETROS PARA EL DISEÑO ......................................................................................... 66
3.8.15 SELECCION DE EQUIPOS PARA EL RADIOENLACE ............................................................... 69
3.8.16 SIMULACIÓN DEL ENLACE EN RADIO MOBILE ................................................................... 71
3.9 SIMULACIÓN DE LA RED DE RADIODIFUSIÓN DE ISDB-T......................................................... 73
3.9.1 CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES DE LA ESTACIÓN TRANSMISORA ...................................... 74
3.9.1.1 UBICACIÓN DE LA ESTACIÓN TRANSMISORA .................................................................... 74
3.9.2 LA ESTACIÓN TRANSMISORA ............................................................................................... 75
3.9.3 DECODIFICADORES FIJOS ..................................................................................................... 77
3.9.3.1 DECODIFICADORES HDTV .................................................................................................. 77
3.9.3.2 DECODIFICADORES SDTV .................................................................................................. 78
3.9.4 DECODIFICADORES MÓBILES ............................................................................................... 78
3.9.5 DECODIFICADORES one-seg CTMW02 y TSL ........................................................................ 78
3.9.6 RESULTADOS OBTENIDOS .................................................................................................... 79
3.9.7 PRIMERA SIMULACIÓN DE LA RED ISDB-T ........................................................................... 80
3.9.8 SEGUNDA SIMULACIÓN DE LA RED ISDB-T .......................................................................... 83
3.9.9 RESULTADOS DE LA SIMULACION PARA LOS NIVELES DE RECEPCIÓN................................. 83
xii
3.9.10 ELECCIÓN DE EQUIPOS EN LA ESTACIÓN TRANSMISORA PARA RADIODIFUSIÓN DE ISDB-T
....................................................................................................................................................... 93
3.9.10.1 TRANSMISOR DTU – 51/R6P ........................................................................................... 93
3.9.10.1.1 DISEÑO DE BANDA ANCHA........................................................................................... 93
3.9.10.1.2 DESEMPEÑO GENERAL OPTIMIZADO ........................................................................... 94
3.9.10.1.3 LOS AMPLIFICADORES DE POTENCIA - PA .................................................................... 94
3.9.10.1.4 EXCITADOR ................................................................................................................... 94
3.9.10.1.5 CORRECTOR DIGITAL ADAPTATIVO – ADC ................................................................... 95
3.9.10.1.6 SISTEMA DE REDUNDANCIA ......................................................................................... 95
3.9.10.2 SISTEMA RADIANTE ......................................................................................................... 95
3.9.10.2.1 APILAMIENTO DE ANTENAS PANEL .............................................................................. 96
3.9.10.3 INCLINACIÓN DE PANELES ............................................................................................... 99
3.9.10.3.1 INCLINACIÓN MECÁNICA ............................................................................................. 99
3.9.10.3.2 INCLINACIÓN ELÉCTRICA .............................................................................................. 99
3.9.10.4 CALCULO DE LAS LONGITUDES DE LOS LATIGUILLOS DEL SISTEMA RADIANTE ............ 101
3.9.10.5 COMPENSACION DE NULOS .......................................................................................... 103
3.10 ESTIMACIÓN DE COSTOS DE LOS EQUIPOS PARA LA IMPLEMENTACIÓN ........................... 104
IV CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ............................................................................. 105
V. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ......................................................................................... 108
VI ANEXOS ..................................................................................................................................... 112
xiii
INDICE DE FIGURAS
Figura 2.1: Esquemas de distribución de los formatos de TV digital en la banda de 6MHz. [6]……..5
Figura 2.2: diagrama de bloques de compresión y transmisión de audio [9]. .................................. 10
Figura 2.3: Esquema general del formato bitstream [6]. ................................................................... 11
Figura 2.4: Esquema teórico del codificador MPEG de audio [9]. ................................................... 12
Figura 2.5: Codificador de audio MPEG-2-AAC [6]........................................................................... 14
Figura 2.6: Esquema del Procedimiento y compresión de video en ISDB-T. [12] ............................ 15
Figura 2.7: proceso de digitalización del video ................................................................................. 17
Figura 2.8 bloques y macrobloques para el formato 4:2:0 [6]. .......................................................... 18
Figura 2.9: Conformación de un Programa de Televisión [13]. ........................................................ 24
Figura 2.10: Estructura de un Paquete PES. .................................................................................... 24
Figura 2.11: Estructura general de un paquete de transporte [13]. .................................................. 25
Figura 2.12: Estructura general de la cabecera de un paquete de transporte [6]. ........................... 25
Figura 2.13: Esquema de Multiplexaje para la conformación de Programas. .................................. 27
Figura 2.14: Esquema de Multiplexaje para la conformación de Secuencias de Programas. ......... 27
Figura 2.15: Esquema de codificación de canal de un sistema TDT. ............................................... 28
Figura 2.16: Funcionamiento de un entrelazado [6]. ........................................................................ 29
Figura 2.17: Configuración Básica para la Codificación de Canal. [6] .............................................. 30
Figura 2.18: Descripción General del ISDB-T. [8] ............................................................................. 31
Figura 2.19: Transmisión Jerárquica y Recepción Parcial. [8] .......................................................... 31
Figura 2.20: Diagrama del circuito PRBS. ........................................................................................ 33
Figura 2.21: Esquema de entrelazado para el ISDB-T. [8] ............................................................... 34
Figura 2.22: Circuito de codificación de un código convolucional con una restricción de longitud de
7 y una tasa de codificación de ½. [8] ............................................................................................... 35
Figura 2.23: Esquema de configuración para la modulación en ISDB-T. [8] .................................... 36
Figura 2.24: Diagrama del sistema modulador DQPSK. [8] ............................................................. 37
Figura 2.25: Constelación y valores de DQPSK. [5] ......................................................................... 37
Figura 2.26: Diagrama del sistema de modulación QPSK. [6] .......................................................... 37
xiv
Figura 2.27: Diagrama de constelación. [8] ...................................................................................... 38
Figura 2.28: Diagrama del sistema de modulación. [8] ..................................................................... 38
Figura 2.29: Diagrama de constelación. [8] ...................................................................................... 38
Figura 2.30: Diagrama del sistema de Modulación 64QAM. [8] ....................................................... 39
Figura 2.31: Diagrama de constelación 64QAM. [8] ......................................................................... 39
Figura 2.32: Configuración de los segmentos de datos: en el modo 1(izquierda), modo 2 (al centro)
y modo 3 (derecha) [8]. ..................................................................................................................... 40
Figura 2.33: Esquema de configuración del combinador de capas. ................................................. 41
Figura 2.34: Configuración de la sección de entrelazado en el tiempo. ........................................... 42
En la figura 38 se muestra uno de los segmentos de intra-datos de la sección de entrelazado de
tiempo presentes en la figura 37 [8]. ................................................................................................. 42
Figura 2.36: Esquema general del Proceso de transporte. [6] ......................................................... 43
Figura 2.37: Banda de 6 MHz del espectro de transmisión. [8] ........................................................ 44
Figura 2.38: Segmentos en el espectro de transmisión. [8] .............................................................. 44
Figura 2.39: Esquema de recepción de la TDT. [7] .......................................................................... 45
Figura 2.40: Codificador de TV de alta definición. [16] ..................................................................... 45
Figura 2.41: Televisor digital. [17] ..................................................................................................... 46
Figura 2.42: Diagrama general del sistema de microondas terrestres. [1] ....................................... 47
Figura 3.1: Población del Cusco en los distritos más poblados ........................................................ 52
Figura 3.2: Población del Cusco por distritos. ................................................................................... 52
Figura 3.3: Diagrama de adecuación de la señal actual para la transmisión de la TDT. ................ 57
Figura 3.4: Micrófono solapero C-417 para estudios de TV. ............................................................ 58
Figura 3.5: Cámara filmadora digital SONY 700 BETACAM DIGITAL. ............................................ 58
Figura 3.6: cable RG 59 y conectores BNC. ..................................................................................... 59
Figura 3.7: Fotografía de EMX 1000 de abe. .................................................................................... 59
Figura 3.8: Diagrama de bloques del codificador y multiplexor MPEG-2 EMX 1000. ...................... 60
Figura 3.9: Entorno de configuración del codificador de video. ........................................................ 61
Figura 3.10: Entorno del Stream Parameters Editor para la configuración del multiplexor. ............. 62
xv
Figura 3.11: Transmisor y modulador de microondas DVM 1000 S-DSNG-S2 de ABE. ............... 63
Figura 3.12: Diagrama de transmisión de la señal hasta la estación transmisora. .......................... 64
Figura 3.13: Estudios de la Compañía de Televisión Cusqueña. ..................................................... 65
Figura 3.14: Cerro Picchu Alto donde se encuentran las antenas de difusión de radio y TV. ......... 65
Figura 3.14: Cálculos de los parámetros de la antena con software ABE elettronica S.p.A. ........... 69
Figura 3.15: Cálculos de parámetros de la antena con software ABE elettronica S.p.A. Fuente ABE
........................................................................................................................................................... 70
Figura 3.16: Cálculo de la zona de fresnel con ABE elettronica S.P.A. Fuente ABE .................. 70
Figura 3.17: Calculo de la visibilidad del obstáculo y zona de fresnel. Fuente ABE .................... 71
Figura 3.18: Patrones de Radiación, directividad de las antenas. Fuente Radio Mobile ............. 71
Figura 3.15: Simulación del enlace Microondas en Radio Mobile. Fuente Radio Mobile ............ 72
Figura 3.16: Análisis del enlace con Radio Mobile. Fuente Radio Mobile .................................. 72
Figura 3.17: Cerro Picchu Alto, lugar de instalación para la Estación Transmisora de ISDB-T. ...... 74
Figura 3.18: Parámetros de Configuración del transmisor NEC para la simulación en Radio Mobile -
fuente: Radio Mobile. ........................................................................................................................ 76
Figura 3.19: RED NEC DTU-51 - fuente: Radio Mobile. ................................................................... 76
Figura 3.20: Características del decodificador HDTV empleado en la simulación de la red ISDB-T-
fuente: Radio Mobile. ........................................................................................................................ 77
Figura 3.21: Características del decodificador SDTV empleado en la simulación de la red ISDB-T
fuente: Radio Mobile. ........................................................................................................................ 78
Figura 3.22 Parámetros de configuración del decodificador One-Seg CTMW02 - fuente: Radio
Mobile ................................................................................................................................................ 79
Figura 3.23: Parámetros de configuración del decodificador One-Seg TSL - fuente: Radio Mobile. 79
Figura 3.24: Cálculo de la ganancia del arreglo de antenas panel - fuente software de cálculo Array
Gain de abe elettronica S.p.A.. ......................................................................................................... 80
Figura 3.25: Patrón de radiación de las 7 antenas LB 13/SA de abe - fuente Radio Mobile............ 81
Figura 3.26: Características principales para la recepción ISDB-T en el distrito de Cusco. ............ 84
Figura 3.27: Características principales para la recepción ISDB-T en el distrito de Santiago. ........ 85
Figura 3.28: Características principales para la recepción ISDB-T en el distrito de Wanchaq ........ 86
xvi
Figura 3.29: Características principales para la recepción ISDB-T en el distrito de San Sebastián. 87
Figura 3.30: Características principales para la recepción ISDB-T en el distrito de San Jerónimo. 88
Figura 3.31: Características principales para la recepción ISDB-T en el distrito de Saylla .............. 89
Figura 3.32 Margen de aceptación en Saylla para HDTV. ............................................................... 90
Figura 3.33: Resultados de la simulación de los niveles de recepción............................................. 90
Figura 3.34: Gráfico de cobertura de la red radiodifusora de ISDB-T. ............................................. 92
Figura 3.35: Transmisor DTU-51/R6P – fuente: hoja de datos de NEC. .......................................... 93
Figura 3.36: Alzado y corte vertical cuando se tiene un panel. ........................................................ 96
Figura 3.37: Alzado y corte vertical cuando se tiene dos paneles. ................................................... 97
Figura 3.38 Alzado y corte vertical cuando se tiene cuatro paneles................................................. 97
Figura 3.39: Orientación del sistema radiante del arreglo de antenas panel. .................................. 98
Figura 3.40: Ganancia de los arreglos del sistema de antenas - Fuente: abe elettronica S.p.A. ..... 98
Figura 3.41: diagrama vertical del apilamiento e inclinación de dos paneles. .................................. 99
Figura 3.42: Esquema de cálculo de inclinación eléctrica para un sistema radiante con 2 LB 13/SA.
......................................................................................................................................................... 100
Figura 3.43: Representación del sistema radiante de la estación transmisora de ISDB-T. ........... 101
Figura 3.44: Calculo de la longitud de los latiguillos mediante el Vertical Beam Tilt de abe – fuente:
entrada de datos del software Vertical Beam Tilt de abe. .............................................................. 102
Figura 3.44: Distribución de paneles y latiguillos, patrón de radiación del sistema radiante. ........ 103
xvii
INDICE DE TABLAS
Tabla 2.1: Canales de televisión en la ciudad del Cusco. .................................................................. 7
Tabla 2.2: Algunos formatos de barrido y relación de aspecto establecidos por el ISDB-T [6]. ....... 13
Tabla 2.3: Tabla del código de la variable y cuantización inversa. [9] .............................................. 16
Tabla. 2.4. Algunos formatos de barrido y relación de aspecto establecidos por el ISDB-T. ........... 19
Tabla 2.5: Resolución espacial, formatos de barrido, tasa de bit y formatos de muestreo. ............. 20
Tabla 2.6: tabla de coordenadas planas. .......................................................................................... 22
Tabla 2.7: nivel de referencia blanco. ............................................................................................... 22
Tabla 2.8: Características del video. [12] .......................................................................................... 22
Tabla 2.9: Parámetros de los segmentos OFDM. [8] ........................................................................ 32
Tabla 2.10: Valores de compensación de retardo requeridos como resultado del entrelazamiento de
un byte. [8] ......................................................................................................................................... 33
Tabla 2.11: tasa de codificación y secuencias de señal de transmisión. [8] .................................... 35
Tabla 2.12: Valores de ajuste de retraso requerido como resultado del entrelazamiento bit a bit [8].
........................................................................................................................................................... 36
Tabla 2.13: Niveles de normalización para los esquemas de modulación [8]. ................................. 40
Tabla 2.14: Longitudes del tiempo de entrelazado y valores de ajuste de retrasos. [8] ................... 43
Tabla 2.15: tasa de transferencia del SDI [3]. ................................................................................... 48
Tabla 3.1: Distritos de La provincia de Cusco. .................................................................................. 52
Tabla 3.2: Canales de televisión en la ciudad del Cusco. ................................................................ 53
Tabla 3.3: Características Técnicas para un canal de gestión exclusiva para la transmisión
analógico digital simultanea en la localidad de Cusco. ..................................................................... 55
Tabla 3.5: Características del modulador. ........................................................................................ 63
Tabla 3.6: relación de quipos para generación de la señal TX. ........................................................ 66
Tabla 3.7: Aspectos técnicos para el radioenlace. ............................................................................ 66
Tabla 3.9: Esquemas de modulación y servicios brindados por la Estación Transmisora. .............. 75
Tabla 3.10: Resultados de la simulación de los receptores ISDB-T. ................................................ 80
Tabla 3.11 a : Niveles de recepción de acuerdo a los servicios ofrecidos por la red ISDB-T. ......... 81
xviii
Tabla 3.11 b : Márgenes de recepción de acuerdo a los servicios ofrecidos por la red ISDB-T. ..... 82
Tabla 3.12: Características de la estación transmisora. ................................................................... 83
Tabla 3.13: Intensidades de campo eléctrico. ................................................................................... 83
Tabla 3.14: Niveles de recepción en los lugares con mayor densidad poblacional de los 6 distritos
con mayor número de habitantes de la localidad Cusco. ................................................................. 91
Tabla 3.15: Margen de recepción en dB, de los 6 distritos con mayor número de habitantes de la
localidad Cusco. ................................................................................................................................ 91
Tabla 3.16: longitud de los latiguillos del sistema radiante. ............................................................ 102
Tabla 3.17: Costos estimados de la Estación Transmisora. ........................................................... 104
1
I INTRODUCCION
En el Perú recientemente entro en vigencia el Plan Maestro para la implementación de la TDT en el
Perú y la modificación del Reglamento de la Ley de Radio y Televisión, con lo cual los titulares de
autorizaciones vigentes (operadores de televisión) se verán obligados al cumplimiento de la misma,
ello implica que en un plazo determinado deberán transmitir sus señales digitalmente, y serán
obligados al cese definitivo de su señal analógica en algunos casos, por consiguiente tendrán que
cumplir un plan estratégico de renovación de su sistema televisivo.
La implementación de la TDT en el Perú se realizará de manera progresiva en cuatro territorios:
territorio 1 (Lima y Callao), territorio 2 (Arequipa, Cusco, Trujillo, Chiclayo, Piura y Huancayo),
territorio 3 (Ayacucho, Chimbote, Ica, Iquitos, Juliaca, Pucallpa, Puno y Tacna) y finalmente un
territorio 4 el mismo que comprende a las demás localidades del territorio nacional; en tal sentido la
transición analógico-digital implica un cambio en la prestación del servicio de radiodifusión por
televisión, por ello las empresas televisivas deberán sustituir o adaptar los equipos transmisores y
de producción audiovisual a formatos digitales; del mismo modo los televisores en los domicilios a
nivel nacional se deberán adaptar y/o sustituir. [10]
El 30 de marzo del presente año en la ciudad de Lima, Televisión Nacional del Perú dio inicio a la
primera transmisión con tecnología ISDB-T, en la banda de operación UHF canal 16 (482-488
MHz), acorde al plan maestro de la implementación de la TDT en el Perú; con el objeto de
establecer las medidas y acciones necesarias para la transición de servicios de radiodifusión de
televisión analógica a digital, asegurar la mayor disponibilidad de frecuencias así como el uso más
eficiente del espectro radioeléctrico, y dar a conocer los plazos de implementación de las
televisoras en este nuevo estándar por zonas; además de procurar a los televidentes el acceso a
una mayor variedad y calidad de contenidos en los campos de la información, el conocimiento, la
cultura, la educación y el entretenimiento; buscando elevar así la calidad de vida de la población.
[12]
Actualmente se viene realizando el plan de canalización y asignación de frecuencias, cuyo plazo
máximo de aprobación es el segundo trimestre del 2010, esto para el territorio 1 (Lima y Callao);
mientras tanto para la ciudad del Cusco, donde operan hasta 21 canales de televisión, entre estos
14 tienen transmisión local y los otros 7 corresponden a cadenas televisivas nacionales, el plazo se
extiende hasta el primer trimestre del 2011, esto sumado al pago de un canon anual que deberán
realizar los titulares de autorizaciones vigentes, por concepto de Simulcast (Simultaneous
Broadcast), es decir la realización de transmisiones simultáneas en señal digital y analógica, con
2
el mismo equipo) deberán realizar el pago por su transmisión analógica; o los que opten por
transición digital directa (es decir que compren nuevos equipos para realizar transmisiones
digitales), abonaran el canon por la transmisión de su señal aun con tecnología analógica hasta su
cese definitivo, ello evidentemente ya constituye un problema para los operadores y además si
consideramos el factor económico que acarrea su implementación dados los altos costos, entonces
surge la necesidad de contar con un plan estratégico. [13]
En tal sentido nuestro trabajo tiene por finalidad orientar en el diseño de una Estación Transmisora
de ISDB-T a un canal local de la ciudad del Cusco, mediante la descripción de las características
técnicas del estándar ISDB-T, así como su respectivo enlace microondas con el estudio de
televisión y proveer una estimación de costos de los equipos del sistema de televisión.
1.1 OBJETIVOS DEL TRABAJO DE SUFICIENCIA PROFESIONAL
1.1.1 OBJETIVO GENERAL
Proponer el diseño de una Estación Transmisora para un canal de TV local con estándar ISDB-T
en la ciudad del Cusco.
1.1.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS
Describir el estándar ISDB-T en sus aspectos técnicos.
Describir la realidad del mercado local de televisión en la ciudad del Cusco y sus
posibilidades de migración hacia TV digital.
Diseñar el Enlace estudios-planta para un canal de televisión en la ciudad del Cusco en
estándar ISDB-T.
Diseñar una Estación Transmisora para un canal de televisión local en la ciudad del
Cusco en estándar ISDB-T.
Estimar los costos de los equipos de la Estación Transmisora y el enlace microondas
para un canal de televisión local en la ciudad del Cusco en estándar ISDB-T.
3
II. FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA
2.1 INTRODUCCIÓN
2.1.1 PERSPECTIVAS DE LA TDT
La Televisión Digital Terrestre (TDT) es la aplicación de la tecnología digital a la transmisión de
contenidos de audio y video, con este medio de transmisión se consiguen mayores beneficios,
como: proveer mayor número de canales, mejor calidad de imagen en alta definición y mejor
calidad de sonido. Los diversos servicios y bondades de la TDT hacen que los ciudadanos de
diversos países muestren su interés por la adopción de diferentes estándares de televisión digital.
A nivel mundial son cinco los estándares de televisión digital que predominan, así pues algunos
países que ya optaron por un estándar serian los siguientes: [10]
ATSC: Estados Unidos, Canadá, México, Honduras, Guatemala y Corea del Sur.
DVB-T: Todos los países de Europa, Australia (en banda de 7 MHz) y últimamente
Uruguay en América Latina.
ISDB-T: Japón y la mayoría de los países sudamericanos (Perú, Brasil Argentina, Chile,
Venezuela y Ecuador).
DTMB: en la República Popular China, Hong Kong y Macau.
La TDT permite una mejora en la calidad de la recepción y amplía la oferta disponible tanto en
número de canales como en versatilidad del sistema: emisión con sonido multicanal, múltiples
señales de audio, teletexto, EPG (guía electrónica de programas), canales de radio, servicios
interactivos, imagen panorámica, etc. A mediano plazo el sistema de televisión analógico
desaparecerá completamente liberando frecuencias que permitirán aumentar la oferta de canales,
su calidad y otros servicios en TDT. [7]
2.1.2 CARACTERÍSTICAS DE LA TDT
La nueva tecnología permite transmitir hasta 4 programas de televisión convencional en
simultáneo, utilizando las bandas de 6MHz asignadas para la transmisión analógica de un único
programa. Asimismo mediante las técnicas de codificación de canal, es posible proteger las
señales digitales frente a la interferencia o ruido que puede introducir el medio de transmisión. Esto
hace posible que la información digital correspondiente a las imágenes y al audio que llega al
receptor, pueda ser corregida o regenerada satisfactoriamente. [6]
4
La capacidad de corrección de errores en las transmisiones digitales, implica también en un ahorro
de la potencia de transmisión, haciendo que los transmisores digitales emitan señales de menor
potencia que sus pares analógicos; sin que la calidad del servicio se vea seriamente afectada. Por
otro lado la convergencia de servicios de telecomunicaciones para el usuario a través de la
televisión digital, constituye uno de los aportes más importantes de esta nueva tecnología. [6]
En resumen, las principales ventajas que traería consigo esta nueva tecnología serían las
siguientes: un mejor aprovechamiento del espectro radioeléctrico, una mejor calidad de audio y
sonido, reducción de costos de distribución e interactividad de servicios. En función de la calidad
de imagen y sonido que lleva consigo la TDT existen 3 tipos de TV digital.
2.1.3 TIPOS DE TELEVISIÓN DIGITAL
2.1.3.1 HDTV
(High Definition Telvision) Televisión de Alta Definición: Bajo este formato son transmitidas
imágenes con una resolución horizontal que es hasta 6 veces mayor que la que presenta la TV
analógica convencional. La resolución vertical, definida por el número de líneas de barrido, duplica
la cantidad líneas presentada por su par analógico. Por otro lado, el audio transmitido es multicanal
con sonido envolvente para dar mayor naturalidad a los sonidos que acompañan a las imágenes
de alta definición. [6]
2.1.3.2 SDTV
(Standard Definition Television) Televisión Digital Convencional: Bajo este formato, las imágenes y
el sonido son transmitidos con la misma definición que presenta la televisión analógica
convencional. Sin embargo la transmisión es realizada en formato digital. [6]
2.1.3.3 EDTV
(Enhanced Definition Television) Televisión Digital Mejorada: Bajo este esquema, las imágenes y el
sonido presentan un nivel de calidad intermedio entre HDTV y SDTV. Para la transmisión de estos
formatos en canales convencionales de 6MHZ, se han establecido diferentes formas de
distribución, siendo que como referencia un único programa de HDTV con resolución máxima
(19Mbit/seg), ocupa todo el ancho de banda establecido. Asimismo, en la misma banda pueden ser
transmitidos varios programas en SDTV y EDTV. La Figura 2.1 ilustra esta distribución. [6]
5
Figura 2.1: Esquemas de distribución de los formatos de TV digital en la banda de 6MHz. [6]
2.1.4 MERCADO GLOBAL, SUDAMÉRICA, PERSPECTIVAS, PERÚ
Las autoridades del estado Peruano también muestran su interés por la TDT, por lo cual
mencionan que la implementación de la TDT en el Perú se realizará de manera progresiva en
cuatro territorios: territorio 1 (Lima y Callao), territorio 2 (Arequipa Cusco Trujillo, Chiclayo, Piura y
Huancayo), territorio 3 (Ayacucho Chimbote, Ica, Iquitos, Juliaca, Pucallpa, Puno y Tacna), territorio
4 (comprende a las localidades no incluidas anteriormente) este acuerdo se decidió por decreto
Supremo N°017-2010 MTC, en tal sentido la transición analógico digital implica un cambio en la
prestación del servicio de radiodifusión por televisión analógica ala digital, por ello las empresas
televisivas deberán sustituir o adaptar los equipos transmisores y de producción audiovisual; en el
artículo 9 del decreto supremo en mención se estipulan dos modalidades de transición, la primera
implica una transmisión simultánea de la programación analógica y digital evidentemente haciendo
uso de dos canales de radiofrecuencia y la segunda comprende una transición directa a tecnología
digital en un solo canal. [10]
Para la implementación de la televisión digital terrestre en el Perú, la comisión multisectorial
temporal, aprueba el protocolo de pruebas de campo de televisión digital terrestre referidas al
servicio de portabilidad, este protocolo selecciona tres ciudades para las respectivas pruebas de la
TDT en Lima, Iquitos y Cusco. Las pruebas de campo para cada estándar se efectuaron en
6
condiciones idénticas de transmisión que implica transmitir la señal empleando un único
amplificador, sistema irradiante, configurados en el mismo canal y nivel de potencia. [15]
Se tomaron muestras en diversas zonas asegurando estadísticamente la variedad de las mismas,
a través de un método de selección aleatorio. De esta manera, se asegurará la evaluación de la
receptibilidad en zonas tan diversas como por ejemplo zonas residenciales, en zonas de sombras
producidas por cerros con respecto al punto de transmisión y en otras que se determinen en el
estudio de gabinete mediante el método mencionado. La cantidad de puntos elegidos de manera
estratégica fue como mínimo 30, a fin de obtener una muestra estadísticamente representativa
para efectuar la evaluación. [15]
Las referidas pruebas para la implementación de la TDT en Perú se realizaron con el objetivo de:
Evaluar el desempeño de los estándares de televisión digital terrestre, a través de la
evaluación cualitativa de la perceptibilidad en terminales portátiles, que nos permita llegar
a una conclusión referida al desempeño de cada estándar en condiciones de portabilidad
para que sea considerado en la recomendación que es motivo del encargo de la
Comisión.
Se entiende por receptibilidad el proceso por el que se determinan las condiciones en las
cuales las señales de televisión digital pueden ser recibidas y decodificadas en
situaciones operacionales reales (audio y video).
Con el fin de contar con mejores elementos de juicio y evaluar las ventajas y desventajas
de cada estándar, se podrá transmitir en modo jerárquico y no jerárquico. Ello permitirá a
su vez evaluar posibles escenarios potenciales en los que se desenvolverán lo servicios
de recepción de televisión en terminales portátiles.
Este proyecto está destinado para el beneficio de la población del Cusco, por lo cual todas las
empresas televisivas que operan en dicha ciudad por mandato gubernamental tendrán que migrar
hacia la TDT, las empresas televisivas que actualmente operan en la ciudad del Cusco entre
canales locales y nacionales son un total de 21, de los cuales 7 son canales nacionales y 14 son
canales locales:
7
Tabla 2.1: Canales de televisión en la ciudad del Cusco.
2.1.5 DESCRIPCIÓN GENERAL DEL ESTANDAR ISDB-T
El ISDB (Integrated Services Digital Broadcasting) es un formato de radio y televisión que permite
la transmisión e integración de señales de radiodifusión en formato totalmente digital. Fue
propuesto como estándar de televisión digital por el ARIB del Japón (Association of Radio
Industries and Businesses). Esta organización fue establecida el 15 de Mayo de 1995 como una
corporación de servicio público por parte el Ministerio de las Telecomunicaciones del Japón. [9]
La misión principal del ARIB es la conducción de investigación, desarrollo y consultoría en lo
referente a la utilización de ondas de radio, apuntando al desarrollo de nuevas industrias de
telecomunicaciones. Asimismo tiene la misión de promover la realización y popularización de
nuevos sistemas de comunicaciones en el campo de la radiodifusión. Actualmente el ARIB está
compuesto por 15 compañías de telecomunicaciones, 23 compañías y organizaciones de
radiodifusión, 180 compañías de investigación, desarrollo y fabricación de equipos de
comunicaciones, 56 compañías y corporaciones en los rubros de electricidad, gas, negocios,
finanzas y servicios, y 3 compañías de soporte. El ISDB-T propuesto por el ARIB es especificado a
través de los siguientes estándares y formatos. [9]
ISDB-T: especificado para televisión digital terrestre.
ISDB-Tsb: especificado para transmisión terrestre de sonido digital.
ISDB-C: especificado para televisión digital por cable.
ISDB-S: especificado para televisión digital satelital
One seg: formato que especifica la transmisión de audio y vídeo digital para equipos
móviles y portátiles. Es parte del ISDB-T.
8
Asimismo especifica un estándar para la transmisión móvil de audio y vídeo digital en la banda de
2.6GHz. Hay que destacar que el ISDB-T nace con el propósito de hacer llegar televisión digital a
equipos móviles y portátiles, por lo que los formatos de codificación y modulación utilizados en este
sistema, apuntan a priorizar esta aplicación. El sistema es propuesto puede operar en bandas de 6,
7 y 8 MHz para transmisión de televisión digital terrestre.
2.1.6 VENTAJAS DEL ESTANDAR ISDB-T
Mejor imagen y sonido.
Mayor oferta de programas, pues cada canal podrá transmitir hasta ocho canales
digitales de televisión.
Nuevos servicios interactivos y multimedia, como correo electrónico, información de
cotizaciones de bolsa, guías electrónicas de programas, vídeo pagado, etc.
Recepción de televisión en dispositivos móviles como teléfonos celulares y receptores
en vehículos en movimiento, en un solo canal.
Oferta de múltiples contenidos de programación y servicios multimedia añadidos.
Transmisión con menores potencias que las actuales.
Uso de canales adyacentes por óptimo manejo del espectro radioeléctrico.
Oportunidad productiva y comercial para la industria por demanda de decodificadores y
receptores por mejora y renovación del parque televisivo.
Desarrollo de nuevas capacidades en nuevas tecnologías de producción, registro de
programas regulares e interactivos, edición, post producción, transmisión y recepción de
la televisión digital.
Promoción de nuevos negocios para la producción de contenidos de entretenimiento,
servicios informativos y de publicidad.
Fomento de la Sociedad de la Información, lo que implica mayor inclusión económica y
social, reducción de la brecha digital e integración nacional.
Promoción de la universalidad del acceso al conocimiento (Educación, ciencia y cultura).
2.1.7 SISTEMA PROPUESTO POR EL ISDB-T
Al igual que en el ATSC y en el DVB-T, se identifican 5 sub-sistemas en el estándar ISDB-T: sub-
sistema de vídeo, sub-sistema de audio, sub-sistema de transporte y multiplexaje, sub-sistema de
transmisión y sub-sistema de recepción. Cabe resaltar sin embargo que algunas partes del ISDB-T
tienen bastante semejanza con el DVB-T, principalmente en las etapas de codificación de canal y
modulación. La norma ISDB-T especifica las propiedades de la capa física para la transmisión
9
terrestre de video y audio digital, y está descrita en el documento. ISDB-T es muy similar a DVB-T
en términos de señales y modulación, y ambos estándares coinciden en los siguientes aspectos:
Ambas normas están basadas en codificación MPEG-2 de audio y video.
Ambas normas soportan transmisión de otros formatos de datos (MPEG-4 u otros).
Ambas normas utilizan códigos de canal Reed-Solomon y Convolucionales idénticos, así
como el mismo aleatorizador.
Ambas normas utilizan modulación OFDM con modos 2k, 4k y 8k, y modulación QAM de
las sub-portadoras [6].
2.1.8 SUB SISTEMAS DEL ISDB-T
El ISDB-T está conformado por cinco sub sistemas que cada una de ellas describen una función
específica, es decir dichos sub sistemas están perfectamente sincronizados para que las señales
de video digital sean procesados en su integridad y de este modo no haya en lo posterior pérdidas
ni atenuaciones. Estos cinco subsistemas son: [8]
Subsistema de audio.
Subsistema de video.
Subsistema de transporte y multiplexación.
Subsistema de transporte.
Subsistema de recepción.
El estándar ISDB-T como se menciono anteriormente trabaja con formatos digitales, por lo tanto se
deben mencionar algunos conceptos básicos de la imagen digital [8].
2.2 SUBSISTEMA DE AUDIO
Según el ARIB en su estándar STD-B32, da las especificaciones técnicas concernientes al
tratamiento de la señal de audio, estas pueden ser codificadas por una combinación, de
transformada en tiempo y frecuencia, en donde la señal de entrada es transformada en
componentes de frecuencia mediante la DCT transformada del coseno, esto se hace para reducir
la cantidad de información redundante. Por el decremento de la desviación de energía de las
componentes de frecuencia. El proceso de tratamiento de las señales de audio en ISDB-T es como
sigue. [9]
10
2.2.1 PROCEDIMIENTO DE COMPRESIÓN Y TRANSMISIÓN DE AUDIO
El procedimiento de compresión y transmisión de audio se muestra en la siguiente figura, se puede
apreciar los diferentes bloques en donde la señal digital de audio es modificado de acuerdo a las
características o propiedades de cada bloque o proceso [9].
Figura 2.2: diagrama de bloques de compresión y transmisión de audio [9].
2.2.1.1 BANCO DE FILTROS
El banco de filtros convierte la señal digital de audio del dominio del tiempo al dominio de la
frecuencia. En este punto se seleccionan las entradas por bloques para las características
psicoacústicas de entrada.
2.2.1.2 BIT PSICOACÚSTICO ASIGNADO
En este bloque que es el bit psicoacústico asignado se calcula la cantidad de empaquetamiento y
tipo de bloque para el banco de entrada.
2.2.1.3 CUANTIZACIÓN DE CÓDIGO
En este bloque se cuantifican y codifican las muestras de la salida del banco de filtros basándose
en la cantidad de paquetes del bit psicoacústico asignado, por lo que el número total de bits que
puede ser usado no pude ser excedido por cada bloque.
11
2.2.1.4 FORMATO DEL BITSTREAM
El máximo número de modos de canales para el código bitstream deben ser cinco canales, mas el
canal usado para mejorar las frecuencias bajas. La configuración del bitstream se muestra en la
figura 2.4.
Figura 2.3: Esquema general del formato bitstream [6].
El codificador de audio adoptado por el ISDB-T es el MPEG-2 Audio (AAC, Advanced Audio
Coding), llamado también como codificador MPEG-2 NBC (Non Backward Compatible o no
compatible hacia atrás) y está especificado en la norma ISO/IEC 13818-7 – Audio, el que lo hace
más eficiente al no recurrir a técnicas obsoletas que le disminuyen eficiencia a fin de compatibilizar
con versiones anteriores.
2.2.1.5 MODELO PSICOACÚSTICO
El modelo Psicoacústico permite eliminar las señales de subbanda inferiores al umbral del modelo
psicoacústico (no percibidos por el oyente) y define la precisión de cuantificación necesaria para
cada una de las subbandas, de forma que el ruido de cuantificación permanece inferior al umbral
de audición en esta subbanda. De esta forma, las zonas donde el oído es más sensible pueden ser
cuantificadas con mayor precisión que las otras, un esquema general del codificador de audio para
MPEG se muestra a continuación. [6]
12
Figura 2.4: Esquema teórico del codificador MPEG de audio [9].
2.2.2 CODIFICADOR MPEG-2
Para efectos de codificar una imagen para compresión, los pixeles son agrupados inicialmente en
sectores denominados macrobloques y bloques. Esto es realizado con el fin de explotar
satisfactoriamente los diversos tipos de redundancia que posee la imagen y de dar una mayor
eficiencia computacional al sistema de compresión. [6]
Cada macrobloque es dividido en bloques. Las dimensiones en número de muestras de cada uno
dependen del formato de muestreo al cual fue sometida la imagen. En todos los casos el número
de pixeles con que cuenta cada bloque o macrobloque es dado por el número de muestras de
luminancia, ya que la comandancia es sometida a procesos de submuestreo.
Para el formato 4:2:2, se tiene Macrobloque 8x16: 2 bloques (8x8) de Luminancia (Y), 1
bloque (8x8) de C1 y 1 bloque (8x8) de C2.
Para el formato 4:2:0, se tiene Macrobloque 16x16: 4 bloques (8x8) de Luminancia (Y), 1
bloque (8x8) C1 y 1 bloque (8x8) de C2 [6].
La tabla 2.2 muestra los principales formatos de resolución espacial con los que opera el ISDB-T,
tanto para HDTV (750 y 1125 líneas de barrido) como para SDTV (525 líneas de barrido), esta
tabla sirve para identificar los diferentes parámetros de codificación del audio y video.
13
Tabla 2.2: Algunos formatos de barrido y relación de aspecto establecidos por el ISDB-T [6].
2.2.3 CODIFICACIÓN DE AUDIO ADVANCED AUDIO CODING (AAC)
El AAC constituye un método eficiente de codificación para canales periféricos, este codificador de
audio avanzado permite más opciones y un mayor número de aplicaciones, cuando la señal
analógica ingresa al sistema para su debido procesamiento es el banco de filtros que al dejar de
ser hibrido y utilizar la transformada directa modificada del coseno MDCT, con ventanas de 2048
muestras supera a los filtros analógicos de difícil y sobretodo de costosa implementación, el TNS
(Temporal Noise Shaping) da forma a la distribución del ruido de cuantización en el tiempo,
prediciendo el dominio de la frecuencia, y sumado a la técnica de predicción de algunas señales se
logra una de las principales innovaciones que se realiza en el estándar ISDB-T, la información a
ser transmitida es sometida luego a la codificación de entropía, con el fin de poder reducir al
máximo la redundancia estadística, lo que se conoce como formato de bitstream, la optimización
de estos métodos de codificación junto con la flexibilidad de la estructura de la tasa de bits
proporcionó un mejora en la eficiencia de los códigos lo que hacen que el sistema ISDB-T,
presente una gran calidad de sonido [19].
La codificación de Estéreo Mid/Side (M/S) es otro método de compresión basado en la codificación
de un par de canales, que en nuestro caso, hace que los elementos pares de canales sean
analizados bloque a bloque como señales izquierda/derecha o suma/diferencia. Por otro lado, el
proceso de decodificación AAC hace uso también de un conjunto de herramientas necesarias y
herramientas opcionales, las mismas que están en función de los bloques que han sido utilizados
14
durante el proceso de codificación. A continuación se presenta un esquema del funcionamiento del
subsistema de audio perteneciente al ISDB-T, a manera de referencia [19].
Figura 2.5: Codificador de audio MPEG-2-AAC [6].
El diagrama de bloques general de un codificador de audio basado en la codificación por
transformada y/o sub-banda se muestra en la figura 2.6.
15
2.3 SUBSISTEMA DE VIDEO
En esta parte del subsistema se procesa la imagen a transmitir por la TV digital, la imagen
analógica atraviesa por diferentes etapas de codificación hasta que sea convertida en una imagen
digital con una resolución eficaz para el usuario. Aquí el estándar ISDB-T, señala que una señal de
video puede ser compuesta por una señal que representan luminancia y otros dos señales que
representan el matiz de crominancia de un objeto. A continuación se describe todo el proceso que
involucra la digitalización del video. [9]
2.3.1 PROCEDIMIENTO DE COMPRESIÓN Y TRANSMISIÓN DE VIDEO
Figura 2.6: Esquema del Procedimiento y compresión de video en ISDB-T. [12]
El DCT representa la transformada discreta del coseno en dos dimensiones y en función de dos
variables F (u,v) por N*N pixeles f(x,y), son definidos como sigue, cuando las direcciones vertical y
horizontal de los cuadros son asumidos para hacer el producto respectivo. [12]
16
La transformada discreta del coseno de Fourier
La figura 8 muestra la representación y predicción del código explicando en que compensación del
cuadro está basada la información. La bidireccional predice en que está basado el código en
figures del pasado o futuro. En la parte del intra de la figura 8 representa en donde se realizó los
códigos de entrada y cuál de los cuadros de la información es usado. [9]
El código de la variable y cuantización inversa se muestra a la izquierda, el orden de los datos de
la variable de salida se muestra en la tabla 2.3.
Tabla 2.3: Tabla del código de la variable y cuantización inversa. [9]
El movimiento del vector de detección puede conducir cada uno de los macrobloques, el código de
dato es generado en conformidad con el video.
17
2.3.2 PROCEDIMIENTO DE LA CONFIGURACION LA SEÑAL DE VIDEO
Figura 2.7: proceso de digitalización del video
Inicialmente se tiene un grupo o secuencia de imágenes llamados GOPs que están conformados
por tres tipos diferentes de cuadros de información, dichos cuadros que contienen la imagen a
trasmitir se denominan I, P, B. [9]
Cuadro I (I-frame): la imagen completa o cuadro (el más grande en términos de los datos
transmitidos)
Cuadro P (P-frame): las diferencias entre el anterior y el siguiente cuadro I ó P (más
pequeño que un Cuadro I)
Cuadro B (B-frame): las diferencias entre el anterior y el siguiente cuadro I ó P (el cuadro
más pequeño, pero que no pueden repetirse demasiadas veces). [9]
18
Usualmente los GOPs son formados por un Cuadro I, algunos Cuadros P y, posiblemente, algunos
cuadros B. Ellos no deben ser demasiado largos, porque si un error ocurre, se perpetuaría.
Además, un decodificador requiere un cuadro completo (Cuadro I) para empezar la
descodificación, así que tiene que esperar por el inicio de un GOP. Una de las estructuras de GOP
más usuales y eficaces es de 12 cuadros de largo y se constituye como sigue: IBBPBBPBBPBB.
Para la elección del cuadro se toma un cuadro como referencia que es el cuadro I de tal modo que
si en un determinado tiempo se repite esta imagen, entonces se toma un solo cuadro y los demás
se comprimen o se desechan, por lo general solo se detectan el punto en donde se diferencian en
color estas imágenes. En este caso el cuadro B será el elegido. [9]
Este segmento horizontal elegido tendrá 10 cuadros con 16 pixeles cada uno, que a su vez estará
formado por cuatro cuadros que pasarán a conformar un macrobloque, dichos cuadros estarán
conformados por ocho pixeles en cada lado como se puede apreciar en la figura 9. Un
macrobloque consiste en una señal de luminancia de 16 x 16 pixeles de diferencia de color
espacial correspondiente a 8 x 8 x 8 ó 16 pixeles. Que para un muestreo tipo 4:2:0 será. [9]
Figura 2.8 bloques y macrobloques para el formato 4:2:0 [6].
19
El codificador adoptado por el ISDB-T es el MPEG-2, la tabla 4 muestra los principales formatos de
resolución espacial con los que opera el ISDB-T, tanto para HDTV (750 y 1125 líneas de barrido)
como para SDTV (525 líneas de barrido)
Tabla. 2.4. Algunos formatos de barrido y relación de aspecto establecidos por el ISDB-T.
La tabla 2.5 presenta las tasas de bit activas y totales (sin compresión ni codificación) para los
diferentes formatos del ISDB-T (considerando todas las combinaciones posibles). Son las mismas
opciones que presenta el ATSC. [12]
20
Tabla 2.5: Resolución espacial, formatos de barrido, tasa de bit y formatos de muestreo.
2.3.2.1 REDUNDANCIA PSICOVISUAL
La iluminación de una región, tal como es percibida por el ojo, depende de otros factores además
de la luz reflejada por esta región. Por ejemplo las variaciones de intensidad (bandas de mach)
pueden ser percibidas en un área de intensidad constante. Este fenómeno se produce porque el
ojo humano no responde con la misma sensibilidad a toda información visual. Cierta información
tiene simplemente menor importancia relativa que otra en el proceso visual normal. Se dice que
esta información es psicovisualmente redundante, y se puede eliminar sin que se altere
significativamente la calidad de la percepción de la imagen. [2]
El que exista redundancias psicovisuales no debe de resultar sorprendente, puesto que la
percepción humana de la información de una imagen normalmente no consiste en un análisis
cuantitativo de cada pixel o de cada valor de la luminancia de la imagen. En general, un
observador busca características diferenciadoras, como bordes o regiones de diferentes texturas y
luego las combina mentalmente en grupos reconocibles. [2]
21
2.3.3 COMBINACIÓN DE LOS COLORES R.G.B.
Las señales de video están compuestos por una señal que representa la luminancia (señal de
luminancia) y dos señales que representan los valores de las tonalidades o cromáticos (señales de
diferencia de color)
Las ecuaciones que rigen la luminancia y las diferencias de color de las señales del video son:
Y = INT [219 DE'Y 16D + 0,5 +]
CR = INT [224 DE'CR 128D + 0,5 +]
CB = INT [224 DE'CB 128D + 0,5 +] (decimal)
Donde:
INT [A] representa la parte entera del número real A
Y = representa la señal de luminancia, mientras que CR y CB representa las señales de
diferencia de color.
D = tomar el valor de 1 y 4, cuando la señal se cuantifica con 8 bits y 10 bits
respectivamente.
Los valores de E’Y, E’CR y E’CB será el siguiente:
E’Y = 0.2126 * E’Y * E’R + 0.7152 + 0.0722 E’G * E’B
E'CR = (E'R - E'Y) / 1,5748
E'CB = (E'B - E'Y) / 1,8556
Se debe tener en cuenta que E’R, E’G y E’B representa los niveles de tensión (los niveles de
tensión se normalizan tomando como referencia el nivel blanco) resultando una gama de pre-
correcciones (para proporcionar en el receptor niveles de tensiones de la señal ER, EG y EB
características opuestas a las de la CRT de tal manera que la luminancia de rojo, verde y azul de la
CRT está bien reproducida) del rojo, verde y azul. Los niveles de tensión de la señal se desarrolló
cuando se escanea un pixel.
El E’R, E’G y E’B se aplicará en la pantalla del sistema CIE esto hace referencia al sistema de
visualización cuantitativa de colores por medio de coordenadas planas establecidas por la comisión
internacional de eclairage o iluminación (CIE).
22
Tabla 2.6: tabla de coordenadas planas.
La gama de pre-correcciones se realizará con el arreglo de las siguientes características:
V = 1,099 L 0,45 - 0.099 si (1,00 ≥ L ≥ 0,018)
V = 4,500 L si (0,018> L ≥ 0)
Se debe tener en cuenta que V y L son las señales de video de la cámara y entradas de luz a la
cámara respectivamente, cada uno de estos son normalizados tomando el nivel blanco como
referencia. El nivel de referencia blanco se muestra a continuación, esta señal de referencia de
color puede tener el valor 0 cuando la imagen es de color blanco.
Tabla 2.7: nivel de referencia blanco.
2.3.4 CARACTERÍSTICAS DEL VIDEO
Al igual que en los sistemas ATSC y DVB-T, el sistema ISDB-T soporta diferentes resoluciones de
pantalla y tasas de trama. Los formatos se indican en la siguiente tabla, en resolución, forma de
barrido (progresivo (P) o entrelazado (I)) y tasa de tramas17 por segundo, y se conforman a la
sintaxis del Nivel Principal, definido en la sección de video del estándar MPEG-2:
Tabla 2.8: Características del video. [12]
23
2.3.4.1 FORMATOS DE BARRIDO
El formato de barrido es utilizado para convertir un arreglo de información bidimensional en
unidimensional (cámara) y de unidimensional en bidimensional (receptor de televisión). El término
“barrido” se refiere a que el encendido o sensado de las imágenes es hecho por líneas o filas,
tomando un único elemento de imagen por vez. [5]
Las velocidades de barrido y frecuencia de cuadro son medidas en Hz, y fueron calibradas
llevando en cuenta el tiempo de retención de la retina humana. Con ello se obtiene un movimiento
continuo de la escena a través de cuadros reproducidos a alta velocidad. Sin embargo en los
primeros años de la televisión se verificó un problema de centelleo en las imágenes reproducidas,
ocasionadas todavía por la baja frecuencia de cuadro (películas antiguas de Charles Chaplin). La
solución inmediata era elevar este valor de frecuencia pero esto implicaba aumentar el ancho de
banda de la señal de TV. Para resolver el impase se optó por el barrido entrelazado en lugar del
barrido progresivo (reproducción directa cuadro a cuadro). [5]
2.4 EL SISTEMA DE TRANSPORTE Y MULTIPLEXAJE - ISO/IEC 13818-1 MPEG2-SYSTEMS
2.4.1 DESCRIPCIÓN GENERAL
Un sistema de transporte y multiplexaje basado en el MPEG-2 Systems, se encarga de codificar los
datos provenientes del audio y video para su respectivo empaquetamiento, así como del proceso
de multiplexaje de paquetes para la conformación de los programas de televisión o de la secuencia
de programas de televisión, el proceso de cómo es que este sistema empaqueta la información
proveniente de los codificadores de audio y vídeo, ósea los elementary bit streams, en los llamados
paquetes PES (packetized elementary bit streams), se da con el fin de brindar más funcionalidad
al sistema en la sincronización e identificación de cada aplicación, mediante la inserción de las
cabeceras de señalización, sincronización, identificación y de control de error para realizar las
funciones respectivas, para finalmente conformar los paquetes de transporte; un esquema general
del sistema MPEG-2 Systems es el que se muestra [13].
24
Figura 2.9: Conformación de un Programa de Televisión [13].
2.4.2 PAQUETES PES - PACKETIZED ELEMENTARY BIT STREAMS
A través del empaquetamiento PES se empaqueta cada aplicación proveniente de los
codificadores de la fuente (audio, vídeo, datos). Este tipo de paquetes no presenta tamaño fijo aquí
el tamaño del paquete es adaptivo y es indicado en la cabecera del mismo. Para el caso de vídeo,
cada paquete PES empaqueta un único cuadro codificado [13].
Figura 2.10: Estructura de un Paquete PES.
25
2.4.3 PAQUETES DE TRANSPORTE
Los paquetes de transporte se forman con la información de audio y vídeo empaquetada
previamente en formato PES o simplemente como elementary bit stream, a diferencia de los PES
cada paquete de transporte es de tamaño fijo con una longitud de 188 bytes, la razón por la cual el
tamaño de los paquetes de transporte es fijo se debe a que esto facilita el proceso de
sincronización, mutiplexaje y control de error de la información a transmitir.
Figura 2.11: Estructura general de un paquete de transporte [13].
Como vemos un paquete de transporte se encuentra constituido por un encabezado de 4 bytes con
los cuales se dará una mayor funcionalidad al sistema en la sincronización e identificación de cada
aplicación, la conformación de la cabecera del paquete de transporte está dada por 8 campos de
los cuales solo abarcaremos a los primordiales. El la figura 2.15 se presenta una estructura general
de esta cabecera.
Figura 2.12: Estructura general de la cabecera de un paquete de transporte [6].
26
En esta estructura el campo adaptation header es opcional y condicionado por el campo adaptation
field control, el mapeo de señalización de este campo, indica que 00 es reservado para uso futuro
por ISO/IEC, 01 Sin adaptation header y solamente payload, 10 Sin adaptation header y sin
payload, finalmente 11 indica Adaptation header seguido por payload.
Por ejemplo el campo transport scrambling control (SC) se encarga de condicionar el acceso a la
información por parte del usuario, este campo puede permitir el libre acceso a la información
cuando sus 2 bits están en “00”, o puede condicionar el acceso por contraseña par si está en “10” o
por contraseña impar “11” o puede ser configurado con acceso libre en “01”, pero puede ser usado
como indicador por el proveedor del servicio para uso particular. Esta codificación fue originalmente
diseñada para evitar la copia o piratería de los CD’s de música.
El campo PID de 13 bits es por otro lado el identificador del paquete de transporte, este código es
sumamente importante ya que es el encargado de especificar el tipo de información contenida en
el paquete ya sea audio, datos o video.
2.4.4 MULTIPLEXAJE
La multiplexación de paquetes se da en dos niveles jerárquicos, un multiplexaje de primer nivel en
el que se conforman los programas y en el otro nivel un multiplexaje que conforma la secuencia de
programas, veamos cómo funcionan estas jerarquías.
2.4.4.1 CONFORMACIÓN DE PROGRAMAS
En este primer nivel de multiplexaje para la conformación de programas, se multiplexan los
paquetes de audio, vídeo y datos, junto con los PMT (program map table) que son paquetes de
transporte que identifican a un determinado programa de TV digital y llevan consigo los PID de los
paquetes de audio y vídeo que pertenecen al programa. Cada programa de TV lleva asociado su
correspondiente PMT, el siguiente es un esquema que muestra dicho proceso. [13]
27
Figura 2.13: Esquema de Multiplexaje para la conformación de Programas.
2.4.4.2 CONFORMACIÓN DE SECUENCIA DE PROGRAMAS
En este nivel de multiplexaje se conforma la secuencia de los programas que serán transmitidos
junto con estos se transmiten los paquetes de transporte denominados PAT (program association
table), estos paquetes llevan sus respectivos identificadores-PIDs, de los PMT asociados a cada
programa multiplexado, además llevan el número asignado a cada programa. La figura 15 muestra
este nivel de multiplexaje [13].
Figura 2.14: Esquema de Multiplexaje para la conformación de Secuencias de Programas.
28
2.5 EL SISTEMA DE TRANSMISIÓN
2.5.1 CODIFICACIÓN DE CANAL
El propósito del codificador de canal es introducir, de manera controlada, algo de redundancia en la
secuencia de información que pueda ser usada en el receptor para superar los efectos de ruido e
interferencia que introduce el canal, entonces, la redundancia de código sirve para incrementar la
confiabilidad de los datos recibidos y mejorar la fidelidad de la señal recibida.
Las transmisiones en ISDB-T utilizan codificación concatenada en dos niveles de codificación,
códigos internos y códigos externos, los codificadores de canal interno, son los que actúan
directamente sobre el modulador o el demodulador del canal y es un código convolucional,
mientras que el código externo es un código de bloque; el uso de estos codificadores es
mayormente en cascada, ya que de esta forma se obtiene un desempeño superior con un costo
computacional bastante reducido, al aprovechar lo mejor de cada uno de ellos [13].
Figura 2.15: Esquema de codificación de canal de un sistema TDT.
2.5.2 ALEATORIZADOR
Un aleatorizador o dispersador de energía es normalmente definido por un polinomio generador
que especifica la forma como son distribuidas las líneas de retroalimentación del circuito, o es un
circuito digital conformado por registros de desplazamiento, sumadores de modulo 2 (OR-
Exclusivos) y por compuertas AND (generalmente). Así mismo debe especificarse el estado inicial
del registro antes de una aleatorización, e indicar los tramos de la secuencia de entrada que van a
ser aleatorizados. Generalmente los datos binarios utilizados para sincronización y corrección de
errores no son aleatorizados.
29
Esta etapa de codificación es utilizada con el fin de aleatorizar los datos binarios que van a ser
transmitidos, y por consecuencia dispersar o distribuir uniformemente la energía de la señal dentro
de la banda de transmisión. Lo ideal es que el espectro en frecuencia de la señal presente un
comportamiento aproximadamente blanco. Con ello se obtendrá una señal con mayor robustez
frente a la interferencia de canales adyacentes.
2.5.3 ENTRELAZAMIENTO
Un entrelazador es un codificador que reordena la información digital a transmitir con el objetivo de
mejorar la performance de los codificadores de canal externos e internos que presente el sistema.
Esto evita que los errores en ráfagas afecten a un mismo bloque de símbolos codificados,
aumentando la probabilidad que el decodificador en el destino pueda detectarlos y corregirlos. Los
entrelazadores pueden ser de tipo externo e interno. Esto dependerá si trabajan en conjunto con
codificadores de canal externos (Reed-Solomon) o internos (trellis).
Figura 2.16: Funcionamiento de un entrelazado [6].
Cada rectángulo pequeño es un símbolo. En este caso un bloque está conformado por 5 símbolos.
Al igual que el entrelazador en tiempo existe el entrelazador en frecuencia utilizado por el estándar
japonés ISDB-T.
30
2.6 SUBSISTEMA DE TRANSPORTE Y MULTIPLEXAJE
Figura 2.17: Configuración Básica para la Codificación de Canal. [6]
2.6.1 SISTEMA DE TRANSMISIÓN PARA ISDB-T ARIB STD-B31 Versión 1.6-E2
La asociación de industrias de radio y negocios ARIB (The Association of Radio Industries and
Businesses), estableció los requerimientos técnicos básicos tales como estándares con las
especificaciones para el equipamiento de radio, y diversas recomendaciones para la utilización de
los sistemas de ondas de radio, en este caso las recomendaciones para el sistema de ISDB-T
también fueron dadas con el fin de asegurar transparencia en la implementación del proceso de
TDT, el propósito de este estándar es definir el sistema de transmisión para la radiodifusión de la
Televisión digital realizado por las diferentes estaciones radiodifusoras, en la figura se muestra
una descripción general de dichas recomendaciones desde la etapa de codificación de la fuente, el
multiplexado, y el proceso de codificación de canal, hasta la etapa de OFDM para su posterior
transmisión. [8]
31
Figura 2.18: Descripción General del ISDB-T. [8]
2.6.2 LA TRANSMISIÓN JERÁRQUÍCA
La codificación de canal será realizada en unidades segmentadas de OFDM, (Multiplexación
Ortogonal por División de Frecuencia- figura I. de abajo) con la finalidad que las emisoras puedan
realizar la emisión de sus transmisiones tanto para recepción fija como recepción móvil. Cada capa
jerárquica consistirá en uno o más segmentos OFDM, para que los parámetros como los esquemas
de modulación, la tasa de codificación interna, la longitud y los tiempos de entrelazado puedan ser
especificados independientemente para cada capa jerárquica, por lo que el numero de segmentos
así como el conjunto de parámetros para cada capa jerárquica estarán acordes a cada tipo de
información a transmitir.
Figura 2.19: Transmisión Jerárquica y Recepción Parcial. [8]
32
Tabla 2.9: Parámetros de los segmentos OFDM. [8]
2.6.3 DISPERSADOR DE ENERGÍA
La dispersión de energía es realizada en cada capa jerárquica mediante un aleatorizador PRBS
(Pseudo Random Bit Sequence), cuyo circuito correspondiente es el que se muestra en la figura 23
, el polinomio generador especificado es g(x)=x^15+x^14+1 el cual es de orden 15, los registros de
este deberán ser inicializados en una forma ascendente es decir de de izquierda a derecha, y este
valor debe ser inicializado en cada frame OFDM, luego el inicio de un frame OFDM debe ser el
byte más significativo MSB del siguiente byte de transmisión de sincronización del TSP (Transport
Stream Packet) [8].
33
Figura 2.20: Diagrama del circuito PRBS.
2.6.4 COMPENSADOR DE RETARDO
El compensador de retardo intenta proveer tiempos de transmisión y de recepción idénticos para
todas las capas jerárquicas, este proceso es llevado a cabo en la etapa de transmisión, el valor de
compensación debe ser seleccionado y especificado para cada capa jerárquica (layer A – Audio,
Layer B – Datos y Layer C – Video), según el numero de Transmission TSP’s (Paquete de 204
bytes formado por la adición de 16 bytes de paridad en el paquete MPEG-2 TSP DE 188Bytes).
Como todas las compensaciones incluyen la compensación de transmisión y de retardo causada
por el byte de entrelazado (11 transmission TSP’s), estas tienen un byte de longitud [8].
Tabla 2.10: Valores de compensación de retardo requeridos como resultado del entrelazamiento de
un byte. [8]
Cuando se emplea transmisión jerárquica, es posible especificar diferentes parámetros de
transmisión como el número de segmentos, la tasa de codificación interna, y el esquema de
34
modulación para las capas jerárquicas, en este caso la tasa de bit’s entre una capa y otra trae
como resultado distintas capacidades de transmisión, calculadas como periodos de tiempo de un
codificador interno en la etapa de transmisión y en periodos distintos de decodificación en el
receptor.
2.6.5 ENTRELAZADOR EXTERNO
El proceso de entrelazado debe ser con una profundidad de 12 bytes, es decir que el entrelazador
deberá estar formado por un conmutador de 12 posiciones que alimentara a un registro de
desplazamiento FIFO, en donde la primera trayectoria no deberá introducir retraso alguno esto con
la finalidad que el primer byte pase directamente al primer byte del paquete de trasporte, al este el
byte de sincronización, el resto de los 11 trayectos o ramales presentara un retraso, así el segundo
trayecto introducirá un retraso de 17 bytes, el tercero 34 bytes y así sucesivamente, la entrada y
salida deberá ser conmutada por los diferentes trayectos de manera cíclica y secuencial en orden
ascendente al número de trayectoria, en todo caso el retardo total será de 17bytes x
(11+10+9+8+7+6+5+4+3+2) x 2 bytes, lo que equivale a 11 paquetes de transporte (2210 bytes).
[8]
Figura 2.21: Esquema de entrelazado para el ISDB-T. [8]
2.6.6 CODIFICADOR INTERNO
El ISDB-T especifica el uso de un codificador trellis interno para el sub-sistema de transmisión, es
decir un codificador madre de tasa ½ de 64 estados con posibilidad de punición de bits de acuerdo
a los patrones especificados en la tasa de codificación y punición interna; la punición permite
acogerse a diferentes tasas de codificación interna a partir del codificador madre. [8]
35
Tabla 2.11: tasa de codificación y secuencias de señal de transmisión. [8]
Los codificadores internos de cada layer pueden ser ajustados con diferentes tasas de codificación
según el nivel de jerarquía de cada flujo de datos. Sin embargo estos cambios de tasas pueden
causar desincronización entre los layers. Para poder controlar esto se generan diferentes
frecuencias de reloj para el flujo de paquetes de transporte (un ciclo de reloj por byte) obtenidas a
partir del reloj de referencia que genera la frecuencia de muestreo IFFT (modulación OFDM) [8].
Figura 2.22: Circuito de codificación de un código convolucional con una restricción de longitud de
7 y una tasa de codificación de ½. [8]
2.6.7 MODULACIÓN DE LA PORTADORA
2.6.7.1 COFIGURACIÓN DEL MODULADOR
El proceso de modulación la señal de entrada es entrelazada bit a bit y luego mapeada a través de
los esquemas específicos correspondientes a cada capa jerárquica.
36
Figura 2.23: Esquema de configuración para la modulación en ISDB-T. [8]
2.6.7.2 COMPENSACIÓN DE RETRASOS
Los retrasos de transmisión y recepción corresponden a 120 símbolos de portadora los que
aparecen como resultado del entrelazamiento del modulador, los retardos en el tiempo varían en
función de los diferentes esquemas de modulación.
Tabla 2.12: Valores de ajuste de retraso requerido como resultado del entrelazamiento bit a bit [8].
2.6.7.3 ENTRELAZADO DE BIT Y MAPEO
El entrelazado de bit y mapeo de modulación se da para este estándar de la siguiente manera:
2.6.7.3.1 DQPSK
La señal de entrada debe estar constituida por 2 bit por símbolo, el diagrama del sistema de
modulación para este estándar es el mostrado en la figura y presenta un convertidor serie/paralelo
de 2 bits y un retardador de 120 bits que genera el entrelazamiento interno (en el ramal
secundario) antes de mapear al valor complejo correspondiente [8].
37
Figura 2.24: Diagrama del sistema modulador DQPSK. [8]
Su diagrama de constelación así como una tabla de su cálculo de fase son mostrados a
continuación.
Figura 2.25: Constelación y valores de DQPSK. [5]
2.6.7.3.2 QPSK
Aquí el estándar muestra el mapeador de sub-símbolos QPSK utilizado y la constelación
correspondiente. Obsérvese que presenta un convertidor serie/paralelo de 2 bits y un retardador de
120 bits que genera el entrelazamiento interno antes de mapear al valor complejo correspondiente.
Figura 2.26: Diagrama del sistema de modulación QPSK. [6]
38
Luego su diagrama de constelación es el que se muestra.
Figura 2.27: Diagrama de constelación. [8]
2.6.7.3.3 16QAM
El convertidor serie/paralelo aquí es de 4 bits y presenta retardados de 40, 80 y 120 bits que
generan el entrelazamiento interno, en los trayectos 1, 2 y 3 respectivamente antes de mapear al
valor complejo. A continuación un diagrama del sistema modulador y su diagrama de constelación.
Figura 2.28: Diagrama del sistema de modulación. [8]
Figura 2.29: Diagrama de constelación. [8]
39
2.6.7.3.4 64QAM
El ISDB-T, presenta un convertidor serie/paralelo de 6 bits y retardados de 24, 48, 72, 96 y 120 bits
que generan el entrelazamiento interno mediante sus trayectos o ramales 1, 2, 3, 4 y 5
respectivamente antes del mapeo del valor complejo correspondiente.
Figura 2.30: Diagrama del sistema de Modulación 64QAM. [8]
Figura 2.31: Diagrama de constelación 64QAM. [8]
40
2.6.8 NORMALIZACIÓN DE LOS NIVELES DE MODULACIÓN
Para normalizar los símbolos de las constelaciones de las diferentes modulaciones existentes en el
estándar ISDB-T, estas primero se deben expresar como Z = (I+jQ), después tienen que ser
multiplicadas por su correspondiente valor de normalización de acuerdo a la tabla número 10; esto
trae como resultado que la potencia media del símbolo OFDM sea independiente del tipo de
esquema de modulación empleado.
Tabla 2.13: Niveles de normalización para los esquemas de modulación [8].
2.6.9 CONFIGURACIÓN DE LOS SEGMENTOS DE DATOS
El segmento de datos es la parte que contiene los datos en un segmento OFDM, estos segmentos
de datos están conformados por 96, 192 o 384 símbolos portadores esto de acuerdo al modo 1, 2
o 3 respectivamente. En la figura 35 el S_ijk representa al segmento del símbolo de la portadora,
donde “i” viene a ser la dirección de la portadora en el segmento OFDM, mientras que “j” debe
equivaler a la dirección del símbolo en el segmento OFDM [8].
Figura 2.32: Configuración de los segmentos de datos: en el modo 1(izquierda), modo 2 (al centro)
y modo 3 (derecha) [8].
41
2.6.10 COMBINACIÓN DE LAS CAPAS JERÁRQUICAS [5].
Las señales de las diferentes capas jerárquicas, que son sometidas a codificación de canal y
diferentes esquemas de modulación con parámetros específicos, deben ser combinadas e
insertadas dentro de los segmentos de datos OFDM, además de sufrir una conversión de
velocidad, Para esto el combinador jerárquico realiza la inserción de las señales de los diferentes
layers tomando en consideración el modo, así pues en la figura 36, se puede apreciar que por
ejemplo si se transmite en el modo 1, n_c es 96 en cada uno de los 13 segmentos de datos, y que
N_s1+N_s2+N_s3=13, los Nsx indica el numero de segmento hasta el cual se insertan los
diferentes niveles jerárquicos.
Figura 2.33: Esquema de configuración del combinador de capas.
42
2.6.11 ENTRELAZADO EN FRECUENCIA Y TIEMPO
2.6.11.1 ENTRELAZADO EN TIEMPO
Una vez que las señales de las diferentes capas jerárquicas son combinadas estas deben ser
entrelazadas en el tiempo, en unidades de símbolo de modulación para cada uno de los ejes “I” y
”Q”. [8]
Figura 2.34: Configuración de la sección de entrelazado en el tiempo.
En la figura 38 se muestra uno de los segmentos de intra-datos de la sección de entrelazado de
tiempo presentes en la figura 37 [8].
Figura 2.35: Configuración de segmentos intra-datos de la sección de entrelazado del tiempo. [8]
La longitud del entrelazado del tiempo debe ser especificada como I para cada capa jerárquica,
independientemente de otros layers. El resultado de la diferencia en el tiempo de demora debe ser
corregido en el lado del transmisor mediante el uso de un número de símbolos o tiempo de retraso
apropiados para cada capa según la tabla 10, donde el total de los tiempos de demora en la
43
transmisión y recepción es un múltiplo del número de cuadros. Se debe notar que los ajustes en
los tiempos de retraso deben ser hechos sobre las señales anteriores al entrelazado en el tiempo.
Tabla 2.14: Longitudes del tiempo de entrelazado y valores de ajuste de retrasos. [8]
El entrelazado en el tiempo está destinado para asegurar el mejoramiento de la robustez contra el
desvanecimiento gracias al aleatorizamiento de los símbolos (de los datos), en términos de tiempo
después de la modulación. Según especificación cerca de la longitud del entrelazado para cada
capa jerárquica, esta permite que la longitud de entrelazado optima pueda ser especificada para el
canal seleccionado si cada capa emplea un canal diferente, esto es un tipo de recepción que
difiera de las otras capas [8]
Seguidamente se procede al proceso de OFDM, que se estipulo en el capitulo anterior, en todo
caso el siguiente diagrama de bloques muestra este proceso.
Figura 2.36: Esquema general del Proceso de transporte. [6]
Finalmente el espectro segmentado quedara de la siguiente manera: [8]
44
Figura 2.37: Banda de 6 MHz del espectro de transmisión. [8]
Figura 2.38: Segmentos en el espectro de transmisión. [8]
2.7 SUBSISTEMA DE RECEPCIÓN
2.7.1 RECEPCIÓN PARCIAL
Se trata de un caso especial de la transmisión jerárquica, en que la codificación de canal y
entrelazado en frecuencia de una señal es completamente autocontenida dentro del segmento
central de la banda de transmisión. Este segmento puede ser recibido y decodificado
independientemente de los demás, proporcionando así una solución eficiente para la transmisión a
terminales portátiles. El receptor correspondiente es conocido como receptor de un segmento, de
costo menor que la versión general del receptor de 13 segmentos.
La figura abajo muestra el diagrama de bloques del receptor ISDB-T. Obsérvese que cada etapa
del sub-sistema de transmisión tiene su correspondiente etapa inversa. Así mismo en comparación
a sus pares DVB-T y ATSC se observa que el receptor ISDB-T es más complejo debido también a
la mayor complejidad de las técnicas de transmisión utilizadas. sin embargo esto es justificado
desde que la señal es más robusta frente a la transmisión móvil. [7].
45
Figura 2.39: Esquema de recepción de la TDT. [7]
2.7.2 SET-TOP BOX PARA ISDB-T
Sintonizador de TV para alta definición. Se puede vincular a cualquier televisor o pantalla, aunque
no esté preparada para alta definición. Sólo conecte la antena ya sea aérea o interior al
sintonizador y listo. Soporta varios tamaños de resolución, cuenta con subtítulos y con un control
remoto. [16]
Procesador 32 bits a 125MHz
Un mínimo de 16Mbytes de memoria RAM
2Kbytes de memoria EEPROM
8Mbytes de memoria Flash
Disco duro (su capacidad oscila entre los 20Gb y los 250Gb)
Canal de retorno (módem interno, tarjeta ethernet, etc.)
Ranura de lectura de smart cards (para canales con acceso condicional)
Figura 2.40: Codificador de TV de alta definición. [16]
46
2.7.3 TELEVISOR DIGITAL
El televisor digital es el dispositivo electrónico que permite visualizar los acometimientos que
suceden dentro y fuera del entorno de una ciudad, este por la transmisión de un estudio de TV a
través de una estación transmisora. Televisor digital de 24 pulgadas. [17]
Resolución HD nativa de 1920.1080
Acepta todos los formatos HD
Disponibles entradas 2ch HD/SD-SDI, 2ch Análogo Compuesto, 1ch RGB/Y PB PR y 1ch
DVI-D. (estándar)
Hasta 12ch de indicadores de nivel de audio
Función on/off del código de tiempo
Reproducción precisa del color
Scan 1:1 para display pixel por pixel
Bocina estéreo incorporada
Figura 2.41: Televisor digital. [17]
2.7.4 LA TDT COMO ALARMA ANTE DESASTRES NATURALES
El servicio más importante que brinda este estándar es la utilización de un alarma ante desastres
naturales, el estándar ISDB-T cuenta con una segmento en particular denominado ONE SEGM,
esta característica solo tienen los receptores portátiles, la propiedad fundamentas es que estos
segmentos solo pueden ser activadas desde el operador de TV. Este es un punto importante en la
transmisión digital, por lo cual El ISDB-T cuenta con un sub-sistema llamado EWS (Early Warning
47
System – Sistema de Alerta Temprana). El propósito de la EWS, es encender los receptores
automáticamente por medio de una señal de alerta que se incluye en la señal de transmisión, las
señales de alarma y alerta a la población pueden ser ante desastres naturales como sismos,
tsunamis, etc. [6]
2.8 ENLACES MICROONDAS
Para el enlace de microondas entre dos puntos se deben de tener en cuenta los diferentes
aspectos del diseño principalmente la línea de vista, los elementos electrónicos, desde donde inicia
la señal de microondas (fuente), el envió de esta señal a través de una línea de transmisión que
puede ser una fibra óptica o cable apropiado para el transporte de esta señal, viaja hasta una
antena de transmisión para que posteriormente tenga que emitirse hasta una antena receptora,
para que luego sea recepcionada por un receptor y finalmente tenga el procesamiento apropiado
para que de esta manera se pueda recibir la señal tal y como se le envió. Este sistema de
microondas es muy aplicado en los diferentes rubros puesto que la señal que viaja es difícilmente
deteriorada por la propiedad de este tipo de onda electromagnética. [1]
Figura 2.42: Diagrama general del sistema de microondas terrestres. [1]
Como se puede aprecia, un sistema de transmisión por microondas comprende desde los estudios
de televisión hasta la estación de TV, pasando el radioenlace por las antenas tanto de emisión
como de recepción. Para diseñar el enlace microondas se debe de tener muy en cuenta la
interacción, comprensión y compatibilidad de los equipos.
48
2.9 INTERFAZ SERIAL ASINCRONO (ASI)
También se define el formato de streaming de datos que a menudo lleva a un MPEG Transport
Stream. Una señal ASI puede llevar uno o varios SD, HD o programas de audio que ya están
comprimidos, no como una SD-SDI sin comprimir (270Mbs) o HD-SDI (1.45Gbs). Una señal ASI
puede estar a diferentes velocidades de transmisión y es completamente dependiente de los
requisitos de configuración del usuario. En general, la señal ASI es el producto final de la
compresión de vídeo, ya sea MPEG2 o MPEG4, listo para su transmisión a una emisora o
microondas u otro dispositivo, a veces también se convierte en fibra, RF o SMPTE310 para otros
tipos de transmisión. Hay dos formatos de transmisión de uso por la interfaz ASI: [3] Formato de
188 bytes y el formato de 204 bytes y Formato de 188 bytes es la secuencia de ASI de transporte
más común.
Esta interface trabaja con una sola línea coaxial desequilibrada, su conector normal es BNC. Esta
interface se usa para las conexiones entre las diferentes partes del equipo, incluso cuando sean
separadas por distancias largas
2.10 INTERFAZ SERIAL DIGITAL (SDI)
El SDI (serial digital interface) es una interfaz de alta capacidad para trabajar con vídeo digital sin
comprimir y en tiempo real. Las conexiones de salida SDI suelen llevarlas incorporadas los equipos
profesionales de alta gama. El video y audio digital sin compresión contienen una gran cantidad de
datos, típica-mente un programa requiere un Bit rate de 270Mbit/s. Normalmente la “Interface Serial
Digital” (SDI) se usa para este tipo de señal con conectores coaxiales BNC de 75 ohmios. [3]
Tabla 2.15: tasa de transferencia del SDI [3].
49
III. DESARROLLO DEL TRABAJO DE SUFICIENCIA PROFESIONAL
3.1 REALIDAD Y PROBLEMÁTICA ACTUAL
La realidad indica que ya no se darán licencias para NTSC-M para el operador implica una
inversión en equipos, pero no sabe cómo saberlo porque existen 3 alternativas o modalidades de
transición de analógico a digital.
Ya no se permitirán instalar Estaciones Transmisoras de radiodifusión en lugares donde se
concentre la población; decreto supremo Nº 034-2009-MTC, en donde suscriben la prohibición de
la instalación de una estación transmisora dentro de la zona urbana en el Articulo 87º.- Prohibición
de la instalación de plantas transmisoras en perímetro urbano.
Existe un límite máximo de tiempo para los operadores de tv para apagar su señal NTSC-M, con la
subsecuente compra de nuevos equipos para el usuario.
La enorme brecha digital en nuestro país que es tan marcada entre la costa y la sierra-selva.
El cambio traerá al operador y al usuario nuevas oportunidades de negocio, pero si el operador no
migra a ISDB-T, sus pérdidas económicas serán cuantiosas.
En lugares con densidad poblacional alta ya no hay bandas disponibles para la asignación de más
canales, que atraigan a nuevos operadores lo que dificulta la competencia con la consecuente
mejora de calidad de contenidos televisivos.
El problema que tienen las grandes ciudades es el exceso permisible de RNI - Radiaciones no
ionizantes en el caso de una señal NTSC-M en Lima es de 174dBuV/m.
La excesiva máxima e.r.p. en ciudades como Lima con valores de 1000KW, mientras que en la
localidad del Cusco 8KW para señal NTSC-M.
El innecesario y excesivo consumo de energía eléctrica de los equipos de telecomunicación
analógicos.
50
3.2 ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN
Las modalidades contempladas por el estado son transmisión simultánea, la transmisión alternada
y la transición directa. Se otorgaran licencias para NTSC-M en casos excepcionales zonas rurales.
Se requerirá de un Enlace Microondas al cerro Picchu Alto para instalar allí la estación transmisora
de ISDB-T en el Cusco.
La transición con el fin de no perjudicar económica al operador implicara una estrategia a largo
plazo, contemplada en el plan maestro de ISDB-T.
Los 3 servicios que el operador se verá obligado a bridar: HDTV, SDTV y one-seg elevaran el nivel
socio cultural de la gente ya que la señal one-seg tiene un área de cobertura mayor.
La migración a ISDB-T ofrecerá nuevas formas de negocios, además de incrementar la calidad de
contenidos televisivos.
Optimización y ordenamiento del espectro radioeléctrico al ser un bien escaso y por tanto
codiciado.
Disminución de los niveles de RNI.
El empleo de ISDB-T traerá el mejor aprovechamiento de la energía ya que los equipos tienen
mejores niveles umbrales de recepción (mayor sensibilidad) por lo cual disminuye la energía
radiada y logra inclusive ampliar la zona de cobertura.
3.3 REALIDAD EN LA PROVINCIA DEL CUSCO
3.3.1 DESCRIPCIÓN DE LA CIUDAD DEL CUSCO
La superficie del departamento del Cusco es de 71 986.5 km2 , lo que viene hacer 5,6 % del
territorio nacional, constituyéndose en una de las más extensas del Perú, el departamento del
Cusco tiene 13 provincias, una de ellas es Cusco con 617 Km2 que a su vez cuenta con 8 distritos;
Cusco, Ccorca, Poroy, San Jerónimo, San Sebastián, Santiago, Saylla y Wanchaq, los cuales
constituyen una localidad según el Plan de Asignación de Frecuencias del servicio de radiodifusión
por televisión en la banda de VHF.
51
3.3.2 DESCRIPCIÓN GEOGRÁFICA DE LA CIUDAD DEL CUSCO
La ciudad del Cusco está ubicada en el departamento del mismo nombre, situada en la sierra a
una altura de 3400 msnm, con una superficie de 617 Km2, la misma que se extiende a lo largo del
valle del rio Huatanay, al estar en pleno corazón de la sierra esta ciudad presenta un clima frígido
predominantemente además de marcadas estaciones, tal es así que la temporada de lluvias se
prolonga por casi 5 meses desde diciembre hasta abril, Cusco se sitúa sobre una zona con un tipo
de suelo grabo arcilloso. En la actualidad existen zonas en las que no se cuenta con cobertura
televisiva tal es el caso de la urbanización La Estrella en el distrito de Santiago esto se debe a que
la reciente expansión demográfica haya obligado a ocupar áreas geográficas que no fueron
incluidas en las zonas de cobertura, además en esta zona la población es de escasos recursos
económicos, otro lugar en el cual la recepción de la señal no es buena es en el distrito de Poroy
que se encuentra ubicado en la periferia de la ciudad.
3.3.3 DESCRIPCIÓN DEMOGRÁFICA
En cuanto a la distribución de la población, según el último censo en la Región de la Costa se
obtuvo 14 millones 973 mil 264 habitantes, en la Sierra 8 millones 770 mil 738 habitantes y en la
Selva 3 millones 675 mil 292 habitantes. En términos porcentuales, la Costa representa el 54,6%,
es decir, es la región que alberga más de la mitad de la población del país. Otro indicador a ser
tomado en cuenta es la densidad poblacional, el cual es un indicador que permite evaluar la
concentración de la población de una determinada área geográfica, comprende el número de
habitantes por kilómetro cuadrado, que se encuentran en una determinada extensión territorial, La
densidad poblacional del Perú para el año 2007, fue 22,0 Hab./Km2, en el Cusco a nivel de
localidad (extensión de cobertura definida en el PNAF) el crecimiento poblacional es como se
muestra en la tabla siguiente.
52
Tabla 3.1: Distritos de La provincia de Cusco.
Figura 3.1: Población del Cusco en los distritos más poblados.
Figura 3.2: Población del Cusco por distritos.
53
3.4 PANORAMA DE LOS OPERADORES DE TV
La Compañía de televisión cusqueña – CTC, es el principal operador de televisión en el Cusco de
acuerdo a la encuesta realizada por la prensa dominical regional “PARLANTE” sobre la aceptación,
preferencia y audiencia en el cusco, también por lo que se puede apreciar una infraestructura
fiable, esto es evidencia del flujo económico que maneja esta empresa televisiva.
Tabla 3.2: Canales de televisión en la ciudad del Cusco.
3.5 ANALISIS PARA EL DISEÑO DE LA ESTACION TRANSMISORA DE ISDB-T
La realidad es que actualmente no se dispone de un marco legal para la localidad del Cusco al no
existir aun el plan de canalización. Además se realizaron cálculos matemáticos que sirven para
justificar los valores con los cuales se realizara posteriormente la simulación mediante el software
Radio Mobile - RM y poder estimar posibles valores de potencia para el transmisor de ISDB-T que
se instalara en la Estación Transmisora – ET, así como mantener el nivel más bajo posible de la
e.r.p. del sistema radiante de la estación. Con el fin de ampliar la zona de cobertura, pero
reduciendo los niveles de radiación se analizaron diferentes posibilidades, en función de la
ubicación de la estación transmisora y las zonas donde se concentran las densidades
poblacionales más elevadas.
Nos remitimos a respetar de manera estricta la legislación existente que impone las características
para los decodificadores de ISDB-T según la Resolución Ministerial N° 645-2009-MTC-03 donde
aprueban las especificaciones técnicas mínimas de los receptores para ISDB-T.
54
Se busco la mejor alternativa para el diseño de la estación transmisora local de ISDB-T para el
Cusco en función del avance del “PLAN MAESTRO PARA LA IMPLEMENTACIÓN DE LA
TELEVISIÓN DIGITAL TERRESTRE EN EL PERÚ“, considerando.
CONDICIONES APLICABLES PARA LA PRESTACIÓN DE LA TELEVISIÓN DIGITAL
TERRESTRE: Transmisión en señal digital abierta, libre y gratuita; Implementación por territorios;
Transición analógico-digital. Además de las modalidades: TRANSMISION ANALOGICO-DIGITAL
SIMULTÁNEA, TRANSMISION ANALOGICO-DIGITAL ALTERNADA y TRANSICION DIGITAL
DIRECTA, y demás aspectos legales como técnicos que fueron recogidos de diversos libros,
documentos, páginas web, revistas, tesis, informes de pruebas de campo sobre el comportamiento
del ISDB-T en países como Brasil, Argentina, Chile y ciudades.
Por lo tanto nos vimos obligados a incluir en anexos, el procedimiento de análisis que llevo a la
elección de la ubicación del trasmisor, altura del sistema radiante, potencia, azimuth tilt y demás.
Ya que creemos que si el lector desea conocer detalles del porque optamos por determinados
valores puede revisar en anexos como:
Realizar una estimación de cual podría o debería ser el máximo e.r.p. en la localidad del Cusco.
Para lo cual se determino un valor máximo de 1.9KW.
Realizar un cálculo del nivel umbral de recepción mínimo y promedio en receptores fijos de ISDB-T,
el valor promedio que se obtuvo fue de 51.7dBuV/m y el valor que se estipula en el estándar y por
ende el que acogió el gobierno en la localidad de Lima es de 51dBuV/m
Realizar un modelamiento de la Estación Transmisora de ISDB-T.
Realizar un modelamiento de los receptores Fijos.
Realizar un Estudio de la Geografía de la Localidad del Cusco.
Realizar un Link Budget o Presupuesto de Cálculo del Enlace Microondas entre los Estudios de
televisión ubicados en el distrito de Cusco y la estación Transmisora ubicada en el cerro Picchu
alto.
Realizar un Estudio Comparativo entre los decodificadores de ISDB-T
Realizar un estudio de la implementación de ISDB-T en Japón.
Todo este procedimiento de análisis se encuentra en forma detallada en los anexos.
55
3.6 SIMULACIÓN DE LAS REDES DE UNA ESTACIÓN TRANSMISORA DE TELEVISIÓN CON
TECNOLOGÍA ISDB-T PARA UN CANAL EN LA LOCALIDAD DEL CUSCO.
Suponiendo que se resuelva mediante una resolución directoral. “Aprobar a favor de Nombre del
operador local la migración a un (1) canal de gestión exclusiva para la transmisión analógico-digital
simultanea, en la localidad de Cusco, Departamento de Cusco, con las características técnicas
siguientes:”
Tabla 3.3: Características Técnicas para un canal de gestión exclusiva para la transmisión
analógico digital simultanea en la localidad de Cusco.
EMPRESA Operador Local
SERVICIO radiodifusión por televisión UHF
ESTANDAR ISDB-T
CODIFICACION:
video MPEG 4 (H.264)
audio MPEG 4 AAC
CANAL:
numero 14
Frecuencia* 470-476 MHz
Banda* IV
frecuencia central* 473+1/7 MHz
ORIGINAL NETWORK id* la asigna el MTC (hexadecimal)
MAXIMA e.r.p.* 1.9 KW
MASCARA DEL ESPECTRO DE TRANSMISION *
Crí tica
ZONA DE SERVICIO :
área comprendida dentro del contorno de* 51 dBuV/m
UBICACIÓN DE LA PLANTA TRANSMISORA:
ubicación Cerro Picchu alto
distrito Cusco
provincia Cusco
departamento Cusco
COORDENADAS GEOGRAFICAS:
longitud oeste 71°59'44.0''
latitud sur 13°30'50.9''
Nota: * son valores asignados por el Gobierno.
Y considerando que nuestra Estación Transmisora una vez que un operador se acoja a la
modalidad de transición directa o transmisión analógico-digital simultanea con la de un canal de
gestión exclusiva y desee instalarla para que brinde una cobertura dentro de la localidad del
Cusco, requeriría la emisión de una resolución directoral autorizando su funcionamiento al igual
que en la modalidad de transmisión analógico-digital simultanea la cual sería dada también por el
MTC y cuyas principales características Técnicas fueran las mismas es decir la misma frecuencia
56
(el mismo canal) esto con el fin de ilustrar que el análisis que se pretende dar en este TSP es
válido por supuesto, con ciertas consideraciones, pero la idea general es el procedimiento que
tendría que seguir en el análisis del diseño de la misma.
Por lo tanto nosotros consideraremos que un operador de televisión desea acogerse a la
modalidad de transición directa y requiera un diseño de la parte del sistema de
telecomunicaciones, un esquema básico comprendería una red que enlace su set con la estación
transmisora, además de la implementación del transmisor digital ubicado en la estación el mismo
que a través de un sistema radiante le permite brindar los servicios de ISDB-T, así pues veamos
las principales características que debería tener una estación Transmisora.
3.7 RED DE ENLACE MICROONDAS
La estación transmisora debería tener una red de enlace microondas para transportar el flujo de
información desde el lugar en el cual se encuentra su estudio o set televisivo hasta el cerro Picchu
Alto, lugar donde se encuentra la estación transmisora, como se puede ver en anexos el servicio
que se desea llevar esta distribuido en los tres layers que estipula ISDB-T, en este caso el
operador brindara a la Localidad del Cusco los servicios de HDTV a 9.98Mbps, SDTV a 4.1Mbps y
one-seg a 416Kbps.
Estos valores de bit rate son los mínimos necesarios, ahora si se quisiera incrementar la tasa de
flujo tendríamos que conseguir niveles de CNR por encima de 12.65 dB, pero comencemos con
valores medianos, si el análisis de las simulaciones indican que empleando menos equipos e
infraestructura, es decir menos antenas en el arreglo, torres no tan elevadas, lo que supondría
menos perdidas en el feeder y los latiguillos esto sería beneficioso, además uno de los objetivos es
siempre ampliar la zona de cobertura, reducir la potencia de radiación y la potencia consumida por
los equipos, así como reducir el nivel de las RNI radiaciones no ionizantes.
Así pues suponiendo que las instalaciones de los estudios de televisión se encuentren ubicados en
un punto de la ciudad del Cusco tomaremos como referencia las instalaciones donde actualmente
se encuentra según las estadísticas el principal canal local de cusco, CTC Compañía de televisión
Cusqueña, esto con el fin únicamente de darle una aplicación más real a nuestro diseño.
57
3.8 DISEÑO DEL ENLACE MICROONDAS EN LA CIUDAD DEL CUSCO
3.8.1 EQUIPOS EN LOS ESTUDIOS DE TV
De acuerdo a la modificación de la norma emitida por el Ministerio de Transportes y
Comunicaciones del decreto supremo Nº - 005-2005 MTC, mencionan en el articulo 13 la
transmisión analógico-digital alternada, es decir los titulares de las autorizaciones vigentes deberán
de hacer la transición analógico a digital de acuerdo a las normas dictadas por el MTC que entre
las cuales mencionan, que deberán transmitir inicialmente como mínimo dos (2) horas de su
programación con señal digital, debiendo incrementar este número de horas progresivamente
hasta el apagón analógico en la localidad. Por este motivo se plantea utilizar un Routing Switcher
MTX64 (64x64) para adecuar los actuales equipos analógicos para que la transición hacia la tv
digital sea progresiva.
Figura 3.3: Diagrama de adecuación de la señal actual para la transmisión de la TDT.
3.8.2 FUENTE DE AUDIO Y VIDEO
Las señales que se originan tanto audio, video y/o datos en los estudios de tv son procesadas por
etapas para que de este modo sean emitidas a través de un enlace microondas hasta la estación
transmisora. Por lo cual se utilizan un micrófono cámara y filmadora.
3.8.3 MICRÓFONO C-417 SOLAPERO – OMNIDIRECCIONAL
El micrófono es uno de los elementos generadores de la señal de audio que se encuentra en los
estudios de TV, las señales de voz captadas por este dispositivo constan con un terminal mono o
estéreo que se conectarán al codificador MPEG-2, este micrófono C-417 solapero no es necesario
58
homologar por el MTC puesto que no emite alguna radiación es decir que no es un micrófono
inalámbrico.
Figura 3.4: Micrófono solapero C-417 para estudios de TV.
3.8.4 CAMARA PROFESIONAL SONY 700 BETACAM DIGITAL
La cámara filmadora digital SONY 700 BETACAM tiene la función de grabar o capturar las
imágenes producidas por los operadores de TV, este dispositivo convierte las señales de imagen
analógica capturadas en una señal digital, dichas señales para el transporte utilizan el interfaz
serial digital (SDI) y un cable coaxial RG-59 con terminales BNC que se conectan al codificador
MPEG-2. El video y audio sin compresión contienen un Bit Rate de 270 Mbps.
Figura 3.5: Cámara filmadora digital SONY 700 BETACAM DIGITAL.
3.8.5 CABLES Y CONECTORES
Los cables a utilizarse para las distintas conexiones hasta el radioenlace será cable coaxial RG-59
que tiene una pérdida de 1.3 dB en 10 metros a una frecuencia de 100 MHz, mientras que los
conectores a utilizarse serán el BNC macho o hembra dependiendo de las salidas o entradas que
contengan los equipos.
59
Figura 3.6: cable RG 59 y conectores BNC.
3.8.6 EL CODIFICADOR MPEG-2 EMX 1000
El equipo a emplearse pertenece al fabricante abe (Advanced broadcasting Electronic)
perteneciente a la serie EMX 1000, este equipo incluye un codificador MPEG - 2 y un multiplexor,
el video y sonido ingresa al codificador por el interfaz serial digital (SDI) y los datos que salen del
mismo lo harán por el interfaz serial asíncrono (ASI).
Figura 3.7: Fotografía de EMX 1000 de abe.
La tarea fundamental del codificador es la de comprimir y digitalizar las señales de audio y video, el
bit rate provenientes del micrófono y filmadora son reducidas a un flujo de datos de 15 Mbps
(procesos de conversión en anexos) El EMX 1000 cuenta con las series como se aprecian en la
figura anterior, por ejemplo el modelo EMX 1004 cuenta con 4 codificadores MPEG-2 y su
multiplexor, esto quiere decir que admite 4 entradas de video y 8 de audio ya sean analógicas o
digitales.
60
Figura 3.8: Diagrama de bloques del codificador y multiplexor MPEG-2 EMX 1000.
Los diversos flujos de datos codificados, posteriormente se comprimen en el codificador MPEG-2
de modo que los 202.5 Mbps que se obtiene en SDTV, se comprimirán eliminando los cuadros que
se repiten y solo se conserva las diferencias de los cuadros, luego se aplica la transformada
discreta del coseno y se cuantifica teniendo en cuenta que el ojo humano es más sensible a
frecuencias bajas, luego se reducen los bits que se repiten. El audio se muestrea a 48 KHz y luego
se acoplará con el video, De todo este proceso de compresión de datos resultará como máximo un
flujo de 15 Mbps formando de este modo el elementary bit stream.
Para la configuración de la tarjeta de codificador y multiplexor MPEG-2 EMX 1000 de ABE se utiliza
un software propio del dispositivo que requiere de una PC para la comunicación de entre
codificador y el usuario mediante puerto serial, de este modo se realizan los procedimientos de
codificación de entrada y salida de video, sonido y datos.
61
Figura 3.9: Entorno de configuración del codificador de video.
3.8.7 EL MULTIPLEXOR
El multiplexor tiene la función de sumar varios Transport Stream provenientes de uno o diferentes
encoders en un solo Transport Stream que incluye todos los Stream. Es decir el Multiplexor
convierte todas las señales a un solo medio provenientes de distintos canales. El Transport Stream
Bit Rate a la salida del multiplexor debe ponerse igual o mayor a la suma de la entrada de los
Transport Stream Bit Rate+ los datos + las tablas. La salida de datos del multiplexor se realizará
por el interfaz serial asíncrono (ASI) con terminales BNC. Estos paquetes serán conducidos hasta
el modulador a través de un cable coaxial RG59.
El multiplexor requiere de un software para ser configurado por el usuario y este se realizará por
vía puerto RS232, el entorno del Stream Parameters Editor muestra las diferentes opciones de
combinación del video con el audio.
62
Figura 3.10: Entorno del Stream Parameters Editor para la configuración del multiplexor.
3.8.8 MODULADOR QPSK
Para el enlace microondas se utilizará el transmisor MICROWAVE LINKS DIGITAL & ANALOG –
FIXED & MOBILE de abe la serie PM 10 este por considerar las diferentes características del
enlace. En esta serie se tienen moduladores como QPSK, 8PSK y 16QAM.
Tabla 3.4: Tipos de modulador y potencia transmitida.
MODULADOR POTENCIA
ELIGIDA POTENCIA PERDIDA POTENCIA
TRASNMITIDA
QPSK 200 mW -3dB (-50%) 100mW
8PSK 200 mW -4dB (-60%) 80mW
16QAM 200 mW -6dB (-75%) 50mW
Como se puede apreciar el modulador QPSK es una buena alternativa para el radioenlace debido
a que en la transmisión se pierde el 50% de la potencia y tiene un bit rate de hasta 48 Mbit/s,
mientras que 8PSK, 16QAM pierden el 60% y 75% respectivamente, pero con un upgrade se
pueden llegar hasta un máximo de 600mW. La modulación de 16 QAM es más delicada que QPSK
y necesita más linealidad en la conversión y amplificación del enlace microonda, un mejor ruido de
la fase del oscilador local, mejor relación a la proporción de señal/ruido y bajas distorsiones
lineales en el camino. La señal proveniente del multiplexor a través del ASI ingresará al modulador
63
QPSK el cual modulará a la señal a una frecuencia intermedia FI de 70MHz este con el propósito
de emitir la señal vía microondas desde los estudios de TV hasta la estación transmisora.
Tabla 3.5: Características del modulador.
3.8.9 TRANSMISOR DE MICROONDAS
Este transmisor de microondas de TV se realizará con la serie DVM 1000 S-DSNG-S2 que está
diseñado para el transporte de señales digitales de alta calidad, de acuerdo a las conveniencias
este modulador y transmisor puede ir sujetado en la torre muy próximo a la antena transmisora. Se
eligió este transmisor de microondas porque está homologado por el Ministerio de Transportes y
Comunicaciones bajo las normas de este país con código TRTV9949.
Figura 3.11: Transmisor y modulador de microondas DVM 1000 S-DSNG-S2 de ABE.
3.8.10 ENLACE MICROONDAS PARA TV
Para el diseño de la emisión de la TDT se debe de tener un área de cobertura que incluya a toda la
ciudad, por lo tanto si tomamos en cuenta los estudios de televisión para la emisión de la señal
televisiva, se observa que no se podrá cubrir con el área de cobertura en su totalidad de la ciudad
debido a que los estudios de televisión se encuentran en una zona baja con respecto a la ciudad.
64
Con la observación de este problema se plantea que las señales de TV se deben de transportar
desde set del canal hasta un punto más elevado denominado Picchu Alto.
Figura 3.12: Diagrama de transmisión de la señal hasta la estación transmisora.
3.8.11 COMPANIA DE TELEVISION CUSQUEÑA
En la ciudad del Cusco operan 14 canales locales de los cuales tomaremos como referencia para
el diseño un canal denominado Compañía de Televisión Cusqueña, que se ubica en la
urbanización Quispicanchis distrito de Cusco y en la avenida la cultura de dicha Ciudad. Como se
puede apreciar cuenta con una infraestructura favorable para el enlace microondas puesto que la
antena de transmisión se puede ubicar en la azotea del canal dirigida hacia el cerro Picchu Alto.
Como se puede apreciar en la figura 3.13, actualmente el canal de TV cuenta con una antena que
se encuentra libre de obstáculos para su transmisión.
65
Figura 3.13: Estudios de la Compañía de Televisión Cusqueña.
3.8.12 CERRO PICCHU ALTO
El cerro Picchu Alto se ubica en la zona nor-oeste de la ciudad del cusco, en la cima se puede
apreciar las antenas de transmisión y recepción de las distintas empresas de radiodifusión y
televisión de la ciudad del Cusco. La planta transmisora o el trasmisor de la televisión con estándar
ISDB-T se ubicará en la cima de este cerro puesto que es favorable para cubrir a todo el valle del
cusco con la señal de la TV. El radioenlace emitido desde cualquier punto de la cuidad del Cusco
se realizará sin ningún problema este por tener un área despejada en la cima del cerro.
Figura 3.14: Cerro Picchu Alto donde se encuentran las antenas de difusión de radio y TV.
66
3.8.13 EQUIPOS EN LOS ESTUDIO DE TELEVISION
Los equipos a considerar para el radioenlace desde los estudios de TV hasta el cerro Picchu se
detallan conjuntamente con sus modelos y algunas características de importancia.
Tabla 3.6: relación de quipos para generación de la señal TX.
señal equipo conector características interfaz Marca- modelo
Video
NTSC
cámara BNC 15 Mbps de bit
rate
SDI Sony 700
betacam digital
Audio micrófono Mono-
estéreo
C-417
codificador- multiplexor BNC SDI Mx1000
Cable coaxial RG-59 de 75
ohm del mux al modulador
BNC 0.1db/m ASI Andrew
Transmisor y modulador BNC 50,200mw,1,3w ASI ABE-PM10
Antena parabólica - cable
coaxial
BNC Diámetro 0.8 m ABE
3.8.14 PARÁMETROS PARA EL DISEÑO
Los siguientes parámetros son considerados para la simulación del enlace, con estos se obtendrán
niveles que nos permitirán evaluar la performance del enlace, es decir la “Calidad de servicio”.
Tabla 3.7: Aspectos técnicos para el radioenlace.
ESTUDIOS CENTRALES UBICACIÓN COORDENADAS LATITUD SUR 13° 31’ 37.8”
LONGITUD OESTE 71° 58’ 43.3”
DISTRITO CUSCO
PROVINCIA CUSCO
DEPARTAMENTO CUSCO
TIPO DE ENLACE PARA RADIODIFUSION DE TV
TECNOLOGÍA MODULACION QPSK
EQUIPAMIENTO EQUIPO enlace microondas
67
CANTIDAD 1
MARCA Abe
MODELO serie PM
POTENCIA DE SALIDA 100 mW
BANDA DE FRECUENCIA 2, 3-4, 7-8, 10,14,20-24 GHZ
TIPO DE EMISION Analógico – Digital
DISTANCIA DEL ENLACE 5.61 Km
CODIGO DE HOMOLOGACION TRTV9949
NÚMERO DE SERIE PM 10
ALTURA DE LA TORRE 2 m sobre el edificio
ALTURA DEL EDIFICIO Y/O CERRO 30 m
ANTENA Parabólica
TIPO Directiva
MARCA Abe
MODELO serie PM
DIÁMETRO 0.8 m
GANANCIA 36.37 dB
CABLE ALIMENTADOR TIPO Coaxial
MARCA Andrew
MODELO RG 59
ATENUACION 0.1 dB/m
LONGITUD 15 m estudios+1m transmiso
ESTACIÓN TRANSMISORA UBICACIÓN COORDENADAS LONGITUD OESTE 71°59'44.0''
LATITUD SUR 13°30'50.9''
DISTRITO CUSCO
PROVINCIA CUSCO
DEPARTAMENTO CUSCO
TIPO DE ENLACE PARA RADIODIFUSION DE TV
TECNOLOGÍA QPSK
EQUIPAMIENTO EQUIPO Microwave link
CANTIDAD 1
MARCA Abe
MODELO serie PM 10
68
POTENCIA DE SALIDA 100 mW
BANDA DE FRECUENCIA 2, 3-4, 7-8, 10,14,20-24 GHZ
TIPO DE EMISION Analógico-Digital
THRESHOLD DE RECEPCIÓN -90 dBm
CODIGO DE HOMOLOGACION TRTV9949
NUMERO DE SERIE PM 10
ALTURA DE LA TORRE 10 m
ALTURA DEL EDIFICIO Y/O CERRO 250 m
ANTENA Parabólica
TIPO Directiva
MARCA Abe
DIÁMETRO 0.8m
GANANCIA 27.852 dB
CABLE ALIMENTADOR TIPO Coaxial
MARCA Andrew
MODELO RG 59
ATENUACION 0.51 dB/m
LONGITUD 20 m
La frecuencia a considerar según ITU-R dentro del rango de frecuencias comprendida desde 10.55
Ghz hasta 10.68 Ghz, será un ancho de banda de 14 MHz desde 10.5615 Ghz hasta 10.5755GHz,
se toman estas frecuencias debido a que la frecuencia del enlace microondas es de 10.6 GHz.
Esta selección de frecuencias según la ITU-R se aprecia en el siguiente diagrama.
De la figura tomaremos las frecuencias: Fc1=10561.5 MHz Fc2=10575.5MHz
Fi=Fc-BW/2=10554.5 MHz Ff=Fc+BW/2=10568.5 MHz
Por tanto se tendrá un ancho de banda BW=14 MHz
69
De la constelación obtenemos que: bit rate = 2 bit * 14 MHz=2 bit* 14 M/s = 28 Mbps.
3.8.15 SELECCION DE EQUIPOS PARA EL RADIOENLACE
Para la selección de equipos para el radioenlace microondas se realizó con la ayuda del software
ABE elettronica S.p.A. el cual calcula los parámetros de los equipos y también ayuda en la
selección de los equipos, los detalles de cálculo se encuentran en los anexos, por ejemplo calcula
la señal de entrada en el receptor.
Figura 3.14: Cálculos de los parámetros de la antena con software ABE elettronica S.p.A.
El resultado nos muestra como señal de recepción de -36.309 dBm, lo cual es óptimo puesto que
el nivel de recepción o el threshold del equipo es -90 dBm, el Cálculo de la ganancia de la antena
se obtendrá tal como se observa en la figura 3.15.
70
Figura 3.15: Cálculos de parámetros de la antena con software ABE elettronica S.p.A. Fuente ABE
El software muestra que la ganancia de la antena de 80 centímetros de diámetro es de 36.372 dB
El siguiente entorno calcula el valor del radio de la primera zona de fresnel en un determinado
punto, este radio está expresado en metros, el elipsoide debe estar entero para evitar la
atenuación de la señal debido a la reflexión de los obstáculos. El radio de la zona de fresnel en el
punto 2.5 Km es de 3.307 m
Figura 3.16: Cálculo de la zona de fresnel con ABE elettronica S.P.A. Fuente ABE
71
El radio de la primera zona de fresnel a la altura del obstáculo resulta 2.448 m el cual es menor de
85.9 m por lo tanto la señal no es afectada por este obstáculo.
Figura 3.17: Calculo de la visibilidad del obstáculo y zona de fresnel. Fuente ABE
3.8.16 SIMULACIÓN DEL ENLACE EN RADIO MOBILE
A continuación se hará una simulación en Radio Mobile del enlace, entre los estudio de televisión
de la Compañía de televisión cusqueña – CTC que se encuentra en Av. La cultura en el distrito de
Cusco y su nueva planta transmisora situada en el cerro Picchu para dar cobertura en el reciente
estándar ISDB-T, a continuación se muestra la ubicación geográfica de ambas instalaciones.
Figura 3.18: Patrones de Radiación, directividad de las antenas. Fuente Radio Mobile
72
Figura 3.15: Simulación del enlace Microondas en Radio Mobile. Fuente Radio Mobile
Figura 3.16: Análisis del enlace con Radio Mobile. Fuente Radio Mobile
En el resultado se aprecia un nivel de recepción de -49.9 dBm que es mayor a -90 dBm, una línea
de vista totalmente despejada, un nivel de recepción relativo de 40.1 dB mayor a 35 dB que es el
margen de fading, y la zona de fresnel despejada en 1070% que es mayor a 60%, estos
parámetros garantizan un eficiente enlace y calidad de operatividad de los equipos.
73
El objetivo que se pretende alcanzar con esta simulación es la de tener una idea más concreta
acerca de los aspectos más relevantes a ser considerados en el dimensionamiento de los equipos
así como sus instalaciones, es decir se pretende ver los niveles de recepción de los transmisores,
la ganancia de las antenas, potencia del transmisor, perdidas en los cables, conectores y en el
medio así como alturas a las que deben situarse las antenas, entre otros.
Según el PNAF contempla que las bandas de frecuencias de 7100 - 7250 MHz, 7300 - 7425 MHz,
10550 - 10700 MHz y 12700 - 13250 MHz, también estarán destinadas a los enlaces fijos y móviles
auxiliares a la radiodifusión por televisión. Además la potencia máxima de transmisión es de
100mW, en el Cusco según la normatividad de protección del centro histórico se prohíben las
construcciones demasiado elevadas y que afecten la estética del lugar, tomando estas y otras
consideraciones legales se diseña este radioenlace. Debemos señalar que este enlace servirá no
solo para la transmisión del flujo de datos del canal en estándar ISDB-T, sino también para el
NTSC-M e interconexión de las 2 instalaciones en red, de monitoreo de alarmas, etc.
3.9 SIMULACIÓN DE LA RED DE RADIODIFUSIÓN DE ISDB-T
Según el estándar ARIB STD-B31 para transmitir por una red de ISDB-T es necesario realizar el
diseño de un link budget entre la salida del estudio y el receptor, acordes a los niveles de
degradación permisibles debidos al ruido en la estación transmisora.
En los presupuestos del enlace, la performance de cada parte del equipo transmisor debe ser
determinada de igual forma que la calidad de recepción en la etapa previa y a lo largo de la zona
de servicios (área de cobertura) debiéndose especificar en qué momento las ondas de radio que
fueron emitidas son retransmitidas.
En un sistema de radiodifusión la transmisión de las ondas de radio serán recibidas por varios
aparatos receptores por consiguiente, hay que crear una red capaz de resistir las condiciones más
rudas dentro de la zona de servicios mediante la imposición de un margen general, el llamado
margen de desvanecimiento o efecto acantilado.
Por ende realizar una simulación con valores que se ajusten más a los reales nos permitirá una
mejor interpretación de los resultados y una adecuada elección de los equipos.
74
3.9.1 CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES DE LA ESTACIÓN TRANSMISORA
3.9.1.1 UBICACIÓN DE LA ESTACIÓN TRANSMISORA
Después de un análisis de la geografía del Cusco, se determino que la Ubicación de la Estación
Transmisora estará en el Cerro Picchu Alto, a la cual se denomino ET ISDB-T para efectos de la
simulación, además se tomaron puntos donde se concentra la mayor cantidad de habitantes a lo
largo de la localidad de Cusco, que en este caso está formado por los Distritos de la Provincia del
mismo nombre, estos se encuentran dispersos a lo largo del valle según se señala en la tabla 3.8.
Figura 3.17: Cerro Picchu Alto, lugar de instalación para la Estación Transmisora de ISDB-T.
Tabla 3.8: Ubicación de los distritos en la Provincia de Cusco.
Elementos de la red radiodifusora de ISDB-T en la localidad de Cusco
Elemento Descripción Longitud oeste
Latitud sur
Elevación msnm
ET ISDB-T estación transmisora de ISDB-T 71°59'44.0'' 13°31'00.3'' 3708.5
d_Cusco Decodificador en Cusco 71°58'43.6'' 13°30'50.9'' 3403.1
d_Wanchaq Decodificador en Wanchaq 71°57'25.0'' 13°31'35.6'' 3341.4
d_Santiago Decodificador en Santiago 71°58'28.3'' 13°31'37.7'' 3373.3
d_SanSebastian Decodificador en San Sebastián 71°56'06.7'' 13°31'47.5'' 3300.5
d_San_Jeronimo Decodificador en San Jerónimo 71°53'10.3'' 13°32'41.8'' 3235.8
d_Saylla Decodificador en Saylla 71°49'40.02'' 13°34'11.4'' 3154.6
GF_Saylla ET Gap Filler para Saylla 71°51'09.4'' 13°33'41.8'' 3410.2
Como ya se realizo un análisis de la red (según anexos) ahora se procede a realizar la simulación
de la red encargada de la radiodifusión para los distritos más poblados de la localidad Cusco,
cuyas ubicaciones se detallaron en el cuadro anterior. Además resulta importante considerar que el
75
flujo de datos en una primera instancia será de 14.55 Mbps en los 3 layer, por consiguiente se
simulara la red a fin de lograr una óptima calidad de señal tomando en cuenta que esto se lograra
siempre y cuando la CNR tenga como mínimo los niveles que se indica en la tabla 3.9
(determinados según Anexos).
Tabla 3.9: Esquemas de modulación y servicios brindados por la Estación Transmisora.
Características de los servicios ofrecidos por la
Estación Transmisora en la localidad de Cusco.
TIPO DE SERVICIO
PARÁMETRO HDTV SDTV one-seg
Radio de guarda - IG "1/8" "1/8" "1/8"
Esquema de modulación 64QAM 16QAM QPSK
Código convolucional "2/3" "5/6" "2/3"
Data rate por canal en Kbps 1248.26 1040.21 416.08
Número de segmentos 8 4 1
Data rate por capa Mbps 9.98608 4.16084 0.41608
CNR requerido dB 11.50 4.8 0.59
Según estos parámetros, se procede a definir las características de los sistemas que modelaran el
comportamiento de las diferentes unidades en Radio Mobile, la que será nuestra herramienta
software de simulación de la red, y cuyos sistemas son descritos, seguidamente.
3.9.2 LA ESTACIÓN TRANSMISORA
Donde se encuentran los equipos de telecomunicaciones y tiene como elemento principal el
Transmisor de ISDB-T del fabricante NEC, perteneciente a la serie DTU-51, la potencia de
configuración del transmisor es de 300W, presenta un nivel de sensibilidad -110dBm, el sistema
radiante está formado por un cable coaxial de ½” LDF4-50A cuya atenuación es de 0.047dB/m a la
frecuencia de trabajo, con respecto a las pérdidas de línea se considera un valor aproximado
tomando en cuenta el modelamiento del transmisor (detallado en anexos), el tipo de antena
corresponde al patrón de radiación del arreglo de antenas panel, las mismas que presentan una
ganancia de 10.2 dBd de manera individual en el rango de 470 a 476 MHz y un valor de 15.7 dBd
para el arreglo, la altura considerada es la del nivel medio del arreglo de antenas.
76
Figura 3.18: Parámetros de Configuración del transmisor NEC para la simulación en Radio Mobile -
fuente: Radio Mobile.
Este transmisor conforma la red principal de la ET – Estación Transmisora, que de ahora en
adelante será conocida como RED NEC DTU-51, que como se dijo antes operara en el canal
número 14, los detalles de la configuración de esta red se muestran en la figura 3.19.
Figura 3.19: RED NEC DTU-51 - fuente: Radio Mobile.
77
3.9.3 DECODIFICADORES FIJOS
Las características de funcionamiento de los equipos decodificadores fijos, los cuales se
encontraran distribuidos a lo largo de la localidad de Cusco, son configurados a fin de requerir una
intensidad de campo eléctrico por encima de la mínima necesaria 51 dBuV/m, además el nivel de
sensibilidad no fue considerado al máximo para que la simulación se ajuste a condiciones no tan
favorables y si más próximas a las reales. El valor de sensibilidad usado fue de -74dBm dentro del
rango de -22dBm a -77dBm que legisla el gobierno en nuestro país como mínimas. Las ganancias
de las antenas yagi presentan valores reducidos (7dBi), mientras que las pérdidas adicionales
tomaron un valor de 3dB.
3.9.3.1 DECODIFICADORES HDTV
Los decodificadores HDTV, corresponden a los nuevos equipos receptores que permiten tener una
calidad de imagen superior. La configuración del sistema HDTV registra los siguientes parámetros
10W de potencia, sensibilidad de -74dBm, sistema receptor formado por una antena yagi, el cable
tiene una atenuación de 0.2dB/m la altura de la antena se considero 10m y como pérdidas
adicionales de línea se considero un valor de 3 dB.
Figura 3.20: Características del decodificador HDTV empleado en la simulación de la red ISDB-T-
fuente: Radio Mobile.
78
3.9.3.2 DECODIFICADORES SDTV
Los decodificadores SDTV, recogen los parámetros descriptivos tanto de los televisores que
integran decodificadores SDTV, así como el de los afamados Set Top Boxes (STB) que cumplen el
misión de adaptar la señal digital a televisores con receptores de señal analógica NTSC-M. Estos
parámetros incluyen 10 W de potencia, sensibilidad de -74dBm, y el sistema receptor formado por
una antena yagi, el cable también con atenuación de 0.2dB/m por ser el estándar, a una altura de
10m (recepción exterior) y pérdidas adicionales de línea para compensar efectos de 3 dB.
Figura 3.21: Características del decodificador SDTV empleado en la simulación de la red ISDB-T
fuente: Radio Mobile.
3.9.4 DECODIFICADORES MÓBILES
En la simulación de la red también se consideraran receptores one-seg, pero para este caso solo
consideraremos 2 modelos (de los tratados en anexos), en este caso emplearemos los modelos
TSL del fabricante APSL y el celular P903iTV, que incluye el receptor one-seg modelo CTMW02 de
Panasonic. Los cuales al momento de la simulación se encuentran representados en Radio Mobile
mediante los sistemas one-seg TSL y el one-seg CTMW02 respectivamente.
3.9.5 DECODIFICADORES one-seg CTMW02 y TSL
La sensibilidad considerada para el celular P903iTV es de -112 dBm trabajando en modo
diversidad, para más detalles ver las siguientes figuras 3.22 y 3.23.
79
Figura 3.22 Parámetros de configuración del decodificador One-Seg CTMW02 - fuente: Radio
Mobile.
Figura 3.23: Parámetros de configuración del decodificador One-Seg TSL - fuente: Radio Mobile.
3.9.6 RESULTADOS OBTENIDOS
Se simuló la red con los diferentes equipos de HDTV, SDTV y one-seg cuando estos se
encontraban en los distritos de Cusco, Wanchaq, Santiago, San Sebastián, San Jerónimo y Saylla,
los resultados obtenidos son los que se muestran.
80
3.9.7 PRIMERA SIMULACIÓN DE LA RED ISDB-T
Se simulo la red cuando los niveles de campo eléctrico requeridos eran los correspondientes a los
de la tabla 3.10.
Tabla 3.10: Resultados de la simulación de los receptores ISDB-T.
Intensidad de campo eléctrico requerido
Tipo de servicio
Nivel one-seg SDTV HDTV
requerido 19.21 dBuV/m 51.21 dBuV/m 51.21dBuV/m
Cuando el arreglo de paneles estaba formado por 7 antenas tipo panel LB 13/SA del fabricante abe
con una ganancia individual de 10.2 dBd a una frecuencia de 470-476 MHz, donde 5 paneles
formaban el lóbulo principal y cuya ganancia total del arreglo es de 15.728 dBd, el cálculo de la
ganancia del arreglo se determino con el software Array Gain de abe, el patrón de radiación del
arreglo se modelo en Radio Mobile.
Figura 3.24: Cálculo de la ganancia del arreglo de antenas panel - fuente software de cálculo Array
Gain de abe elettronica S.p.A..
81
Figura 3.25: Patrón de radiación de las 7 antenas LB 13/SA de abe - fuente Radio Mobile.
Cuando el azimuth fue de 108.4° y el tilt de -1.45°, se obtuvo los niveles de recepción y márgenes
de ganancia mostrados en la tabla 3.11.
Tabla 3.11 a : Niveles de recepción de acuerdo a los servicios ofrecidos por la red ISDB-T.
Niveles de recepción en dBuV/m
azimuth 108.4° tilt -1.45°
Tipo de servicio
Distrito one-seg SDTV HDTV
Cusco 68.6 73.6 73.6
Santiago 69.7 70.2 70.2
Wanchaq 66 64.9 64.9
San Sebastián 58.3 58.6 58.6
San Jerónimo 46.2 57.6 57.6
Saylla 8.6 9.9 9.9
82
Tabla 3.11 b : Márgenes de recepción de acuerdo a los servicios ofrecidos por la red ISDB-T.
Margen de recepción en dB
azimuth ° 108.4 tilt ° -1.45
Tipo de servicio
Distrito one-seg SDTV HDTV
Cusco 49.43 22.36 22.36
Santiago 50.45 18.99 18.99
Wanchaq 46.76 13.71 13.71
San Sebastián 39.13 7.36 7.36
San Jerónimo 27.04 6.35 6.35
Saylla -10.56 -41.29 -41.29
De esta primera simulación se puede concluir que para una configuración de 8+4+1:
El área de cobertura para one-seg a 416 Kbps (IG 1/8, QPSK y codificación convolucional 2/3)
cuando el decodificador tiene una sensibilidad de -112 dBm abarca los distritos de Cusco,
Santiago, Wanchaq, San Sebastián Y San Jerónimo, Ya que dichos márgenes CNR están por
encima de 11.55 dB, mientras que para el caso del Distrito de Saylla el Margen de recepción es de
10.61 dB por debajo del mínimo necesario.
El área de cobertura para SDTV con un IG 1/8, esquema de modulación 16QAM, código
convolucional 5/6 y un data rate de 1040.21 Kbps por segmento, lo que teóricamente nos da un
data rate de 4.16 Mbps tiene un área de cobertura que comprende los distritos de Cusco, Santiago,
Wanchaq, San Sebastián Y San Jerónimo, mientras que para el caso del Distrito de Saylla el
Margen de recepción es de 36.49 dB por debajo del mínimo necesario.
El área de cobertura para un servicio de HDTV con IG 1/8, esquema de modulación 64QAM,
código convolucional 2/3 y un data rate de 1248.26 Kbps por segmento, lo que teóricamente nos
da un data rate de 9.98 Mbps tiene cobertura en los distritos de Cusco, Santiago y Wanchaq, para
los Distritos de San Sebastián, San Jerónimo y Saylla el Margen de recepción es de 4.14, 5.15 y
52.79 dB respectivamente por debajo del mínimo necesario.
Además dados los bajos niveles de relación portadora ruido todo hace pensar que si se quiere
ofrecer el servicio de HDTV y SDTV en el distrito de Saylla se requiere la instalación de un Gap
Filler.
83
3.9.8 SEGUNDA SIMULACIÓN DE LA RED ISDB-T
Cuando se cambio el azimuth de 108.4° a 106.2° y el tilt de -1.45° a -2.39° del arreglo de antenas y
la máxima potencia radiada efectiva fue de 1.07 KW, y además la Estación Transmisora y el
sistema radiante se configuraron de acuerdo a las características mostradas en la tabla 3.12.
Tabla 3.12: Características de la estación transmisora.
Características de la Estación Transmisora
potencia del transmisor 300 W
sensibilidad de recepción "-110 dBm"
perdidas adicionales 10 dB
ganancia de cada antena 10.2 dB
N° de antenas del arreglo 7
dirección de máxima Ganancia 5
ganancia del arreglo 15.72dBd
altura del arreglo 15 m
atenuación del cable 0.047 dB/m
e.r.p. 1.07 KW
Y los decodificadores requerían el nivel de campo eléctrico de 52.71 dBuV/m según se muestra:
Tabla 3.13: Intensidades de campo eléctrico.
Intensidad de campo eléctrico requerido
Tipo de servicio
Nivel one-seg SDTV HDTV
requerido 20.41 dBuV/m 53.71 dBuV/m 52.71 dBuV/m
Se obtuvieron los resultados siguientes.
3.9.9 RESULTADOS DE LA SIMULACION PARA LOS NIVELES DE RECEPCIÓN
Ya que la primera simulación tenía como objetivo medir de alguna forma la performance de la red
con las condiciones señaladas y solo se presentaron de manera resumida los resultados, ahora
quisiéramos mostrar las pruebas de recepción a lo largo de los distritos de Cusco, Santiago,
Wanchaq, San Sebastián, San Jerónimo y Saylla de manera más detallada. En una sucesión de
gráficos en forma didáctica y más adelante se presentara nuevamente un resumen de resultados.
84
La siguiente imagen muestra de manera resumida el nivel de recepción que se obtuvo en
alrededores de la plaza de armas de Cusco, que se ubica en ese mismo distrito, el valor de 91.8
expresados en “dBuV/m” que representan la magnitud del nivel de recepción en función de la
intensidad del campo eléctrico, pueden ser considerados como validos ya que al ser representados
en dicha unidad que es considerada como absoluta por tener independencia de la frecuencia y la
potencia usada, es la unidad en la que expresaremos los restantes niveles de recepción en el resto
de los distritos que conforman dicha localidad. Este punto representativo se encuentra a una
distancia de 1.83 Km de la ET, un azimuth de 99.1°, 91.3dB de pérdidas de espacio y presenta
márgenes de recepción altos para los 3 servicios. La imagen superior derecha es una vista en
google earth entre la ET y el receptor, abajo se observan los resultados de la simulación en Radio
Mobile cuando se tenía un decodificador HDTV.
Figura 3.26: Características principales para la recepción ISDB-T en el distrito de Cusco.
85
La imagen muestra un nivel de recepción de 94.8 dBuV/m en el distrito de Santiago ubicado auna
distancia de 2.69 Km aproximadamente de la ET, y un azimuth de 122.5°, registra 94.6 dB de
pérdidas en espacio libre con márgenes de recepción altos para los 3 servicios. La imagen superior
derecha es una vista en google earth entre la ET y el receptor, abajo se observan los resultados de
la simulación en Radio Mobile cuando el decodificador era para HDTV.
Figura 3.27: Características principales para la recepción ISDB-T en el distrito de Santiago.
86
El distrito de Wanchaq es el más pequeño de los 7 distritos y el segundo más poblado, dista de la
ET en 4.39Km, también registra niveles de recepción altos para HDTV, SDTV y one seg.
Figura 3.28: Características principales para la recepción ISDB-T en el distrito de Wanchaq.
87
Figura 3.29: Características principales para la recepción ISDB-T en el distrito de San Sebastián.
88
Es un distrito que se encuentra a las afueras de la ciudad a 12 Km y medio de la estación
transmisora, con niveles de recepción buenos para los tres servicios. Este distrito es el que
registrara el mayor incremento de población residencial en los próximos años, por lo que es
necesaria que esta zona de cobertura sea considerada como tal.
Figura 3.30: Características principales para la recepción ISDB-T en el distrito de San Jerónimo.
89
El distrito de Saylla es el mas alejado de estos 6 a 20.46 Km de la ET, ademas es el menos
poblado con apenas el 3% del total de la provincia de Cusco y el que presenta una orografia
complicada, al no existir line de vista directa , por lo que sera necesario considerar otras
alternativas si se desea prestar el servicio de HDTV y SDTV, sin embargo el area de cobertura
para one-seg tambien comprende dicho distrito.
Figura 3.31: Características principales para la recepción ISDB-T en el distrito de Saylla.
90
Figura 3.32 Margen de aceptación en Saylla para HDTV.
Figura 3.33: Resultados de la simulación de los niveles de recepción.
91
Como vimos en las anteriores figuras, con el nuevo ajuste en la dirección del sistema radiante se
incrementaron los niveles de recepción, así que ahora en la tabla 3.14 se presentan todos los
niveles de recepción cuando al arreglo de antenas se le dio un azimuth de 106.2° y un down tilt de
2.39°.
Tabla 3.14: Niveles de recepción en los lugares con mayor densidad poblacional de los 6 distritos
con mayor número de habitantes de la localidad Cusco.
Niveles de recepción en dBuV/m
azimuth ° 106.2 tilt ° -2.39
Tipo de servicio
Distrito one-seg SDTV HDTV
Cusco 98 91.8 91.8
Santiago 90.5 94.8 94.8
Wanchaq 89.5 86.3 86.3
San Sebastián 88.2 81.1 81.1
San Jerónimo 76.2 82.3 84.3
Saylla 36.8 37.9 37.9
Tabla 3.15: Margen de recepción en dB, de los 6 distritos con mayor número de habitantes de la
localidad Cusco.
.
Margen de recepción en dB
azimuth ° 106.24 tilt ° -2.39
Tipo de servicio
Distrito one-seg SDTV HDTV
Cusco 77.6 38 39
Santiago 42.1 41.1 42.1
Wanchaq 69.1 32.6 33.6
San Sebastián 67.8 27.4 28.4
San Jerónimo 55.8 28.6 32.3
Saylla 16.4 -28 -27
De la segunda simulación de la red de ISDB-T se puede concluir que para una configuración de
8+4+1 y con las características antes vistas:
El área de cobertura para one-seg a 416 Kbps (IG 1/8, QPSK y codificación convolucional 2/3)
cuando el decodificador tiene una sensibilidad de -112 dBm abarca los distritos de Cusco,
Santiago, Wanchaq, San Sebastián Y San Jerónimo, Ya que dichos márgenes CNR están por
92
encima de 12.65 dB, mientras que para el caso del Distrito de Saylla el Margen de recepción se
incrementa significativamente hasta 16.4 dBm.
El área de cobertura para SDTV con un IG 1/8, esquema de modulación 16QAM, código
convolucional 5/6 y un data rate de 1040.21 Kbps por segmento, lo que teóricamente nos da un
data rate de 4.16 Mbps tiene una cobertura en los distritos de Cusco, Santiago, Wanchaq y ahora
también en San Sebastián y San Jerónimo en 23.2 dBm por encima del mínimo. En Saylla registra
un valor de -28 dBm. El área de cobertura para el servicio de HDTV abarca los distritos de Cusco,
Santiago, Wanchaq y ahora también en San Sebastián y San Jerónimo. En Saylla no se tiene
cobertura de SDTV ni HDTV.
El grafico presenta la zona de cobertura, se aprecia que las líneas verdes representan niveles de
recepción cuando el margen está por encima de 12.65 dB (considerando siempre las peores
condiciones), además se aprecia que el área de cobertura comprende un rango de 51 dBuV/m a
147 dBuV/m (límite máximo de RNI), se aprecia claramente como todos los distritos desde Cusco
hasta San Jerónimo tienen niveles óptimos, no obstante a partir de 16.32 Km el nivel de la señal
cae abruptamente como resultado de la presencia de un pequeño cerro antes de llegar al distrito
de Saylla a partir del cual se pierde la cobertura de HDTV y SDTV.
Figura 3.34: Gráfico de cobertura de la red radiodifusora de ISDB-T.
93
3.9.10 ELECCIÓN DE EQUIPOS EN LA ESTACIÓN TRANSMISORA PARA RADIODIFUSIÓN
DE ISDB-T
En función de los resultados obtenidos y del análisis de las simulaciones procedemos a la elección
de los equipos. El transmisor con el cual finalmente se trabajara es el NEC DTU-51/R6P, el cual
tiene una potencia de salida de hasta 650W, el datasheet del equipo es incluido en la sección de
anexos, sin embargo se describirán brevemente sus principales características, al considerarse al
transmisor como el principal elemento de la ET.
3.9.10.1 TRANSMISOR DTU – 51/R6P
Transmisor de radiodifusión televisiva línea VERSATILE III, de la serie DTU-51 de NEC, R6P
enfriado por aire.
Figura 3.35: Transmisor DTU-51/R6P – fuente: hoja de datos de NEC.
3.9.10.1.1 DISEÑO DE BANDA ANCHA
Con diseño de frecuency-agile, que permite la transmisión en cualquier canal sin hardware
adicional, permitiendo cubrir toda la banda de UHF, presenta diseño modular, permite sistema
redundante de configuración N+1, donde N es el número de canales principales y tiene la
posibilidad de un canal de respaldo.
94
3.9.10.1.2 DESEMPEÑO GENERAL OPTIMIZADO
La serie DTU-51 ofrece una alta eficiencia mediante un amplificador de potencia - PA a base de
LDMOS (Lateral Diffused metal Oxido Semiconductor), integrando los sistemas de alimentación y
refrigeración.
Los módulos PA incorporan interface RS-485; permiten monitoreo y control remoto, circuitos de
protección de alta temperatura, de potencia reflejada sobre voltaje, sobre corriente y detección de
bajo voltaje AC.
Los excitadores del DTU-51 tienen un corrector lineal digital y un oscilador local de ruido de fase.
Cuando el excitador trabaja junto con los amplificadores de potencia de RF (RF PAs) se obtiene
alta performance del transmisor con degradación C/N mínima. Oscilador local de sintetizador de
frecuencia, conversión a todas las bandas y un corrector de procesamiento digital en una unidad
compacta.
3.9.10.1.3 LOS AMPLIFICADORES DE POTENCIA - PA
Son de tamaño reducido, mejoras de la eficiencia y el rendimiento se lograron a través de la
integración de los circuitos de acoplamiento de impedancia y el divisor/combinador (RX/TX) en la
tarjeta principal. El combinador es necesario para asegurar que más de un transmisor sea
conectado a una antena de transmisión común.
Cada TRPA incorpora una fuente de alimentación conmutada para incrementar la redundancia
además el diseño, adhiere las partes estrictas con respecto a la emisión de radiación - EMI.
3.9.10.1.4 EXCITADOR
El DM-3000 A es un excitador digital, se incluye en la tecnología del estado de arte de NEC, un
sintetizador sintonizado a todas las señales de la banda UHF permite la conversión directa a una
frecuencia RF. Efectúa la adaptación de bit rate necesaria (transcodificador) usando el creador de
MIR para el adaptador de SFN, los DM-3000A tienen la habilidad de trabajar junto con otro
transmisor NEC como un procesador de señal.
95
3.9.10.1.5 CORRECTOR DIGITAL ADAPTATIVO – ADC
El ADC automáticamente genera el factor de corrección de la distorsión no lineal y actualiza la
tabla de corrección sin interrumpir el programa emitido, la calidad de la señal y la cobertura de
servicio es mantenida, protege de los efectos de la temperatura ambiental y contra otros factores.
El ADC es capaz de analizar señales de feedback de la salida del transmisor, incluyendo niveles
de intermodulación, valores del MER y otros datos gráficos. El ajuste automático de los valores de
IMP/MER reduce enormemente el tiempo requerido por mantenimiento.
3.9.10.1.6 SISTEMA DE REDUNDANCIA
El diseño de frecuencia ágil de la serie DTU-51, permite la construcción de un sistema de N+1
ofreciendo redundancia para máxima confiabilidad y tiempo de actividad, cuando se activa el
transmisor de repuesto se ajusta a la banda de frecuencia adecuadamente, sin interferir con las
señales de radiodifusión.
3.9.10.2 SISTEMA RADIANTE
En la práctica el diseño del sistema radiante tiene casi hasta el 80% de incidencia sobre toda la
estación transmisora, ya que se debe cuidar aspectos como el acoplamiento, el desfase, ROE y
demás. Los mismos que a veces son pasados por alto; dimensionar bien este sistema no resulta
fácil, sin embargo en el diseño de nuestro sistema radiante se siguieron las recomendaciones tanto
de fabricantes, como de personas que laboran en este campo, con el fin de no tener problemas.
Algunas de estas consideraciones fueron:
correcto alineamiento de azimuth y tilt de las antenas.
conseguir acoplamiento en el sistema radiante.
reducción de pérdidas al mínimo.
Consideraciones para eliminación del nulo – fill null.
buen peinado de los cables.
tener cuidado de las longitudes de los jumpers.
Realizar buenas vulcanizaciones y demás.
96
Tomando en cuenta estas consideraciones nuestro sistema radiante tendrá un down tilt eléctrico de
2.38° (-2.38°), que apunta el lóbulo principal al distrito de San Jerónimo el cual es el más alejado
de la Estación Transmisora, además se debe eliminar los nulos.
3.9.10.2.1 APILAMIENTO DE ANTENAS PANEL
Existen dos maneras para inclinar un arreglo de antenas, la forma mecánica y la forma eléctrica tal
como detallamos. En el caso de tener un único panel colocado en la torre sin inclinación, la
ganancia que se obtiene es la del propio panel LB 13/SA, según la hoja de datos en el rango de
frecuencias de 470 a 476 MHz la antena tiene una ganancia de 10.2dBd.
Gmax(dBd) = G0 10.2
Gmax(dBd) =10,2 dBd
Esta configuración se comporta del siguiente modo en el plano vertical, ver figura 3.36.
Figura 3.36: Alzado y corte vertical cuando se tiene un panel.
En caso de tener el apilamiento de 2 paneles, también verticalmente, sin inclinación, este se
comporta según la figura 3.37.
97
Figura 3.37: Alzado y corte vertical cuando se tiene dos paneles.
Para el caso de tener un arreglo de 4 paneles se tendrá una ganancia de 17.520 dBd y
manteniendo una separación de 20 mm entre los paneles, la distancia entre los centros será de
1165 mm tal y como se aprecia en la figura, además se torna evidente la aparición de nulos, en
función del incremento de paneles. Aquí la ganancia del arreglo será:
Gmax(dBd) = Ganancia_de_1_panel + 10 * Log (nº paneles)
Gmax(dBd) = 10.2 + 10 * Log 4
Gmax(dBd) = 16.22
Figura 3.38 Alzado y corte vertical cuando se tiene cuatro paneles.
En caso de tener un arreglo de 5 antenas apiladas todas ellas con el mismo azimuth, se tendría
una ganancia de 17.18 dBd.
Gmax(dBd) = Ganancia_de_1_panel + 10 * Log (nº paneles)
98
Gmax(dBd) = 10,2 + 10 * Log (5)
Gmax(dBd) = 17.18
No obstante en el diseño los resultados de la simulación de acuerdo al patrón de radiación
resultaron, en un arreglo de 7 antenas, 5 antenas con azimuth de 106.2° y las otras dos con
azimuth de 16.6° y 192.2° para cada una respectivamente, con lo cual la ganancia del arreglo
también se modifica, para lo cual nuevamente usando el software de abe se obtuvo una ganancia
de 15.728 dBd.
Figura 3.39: Orientación del sistema radiante del arreglo de antenas panel.
Figura 3.40: Ganancia de los arreglos del sistema de antenas - Fuente: abe elettronica S.p.A.
99
3.9.10.3 INCLINACIÓN DE PANELES
3.9.10.3.1 INCLINACIÓN MECÁNICA
En la Figura 3.41 se puede ver el corte vertical del diagrama derivado de un apilamiento vertical de
dos paneles inclinados 5º mecánicamente. Además de fijar los 5º de inclinación de ambos paneles
se debe determinar la distancia del panel superior respecto al eje vertical, ya que el panel superior
quedará más desplazado hacia el exterior que el inferior puesto que sus centros están alineados.
Figura 3.41: diagrama vertical del apilamiento e inclinación de dos paneles.
El corte es exactamente igual al trazado que sigue en el apilamiento de dos paneles sin inclinación,
la única diferencia que se observa es que el corte se encuentra desplazado 5º de inclinación, es
decir sin inclinación mecánica el nulo se encuentra a 10.5° y una vez inclinado el panel el nulo se
traslada a 15.5°.
3.9.10.3.2 INCLINACIÓN ELÉCTRICA
Consideremos nuevamente el arreglo de 2 antenas LB 13/SA, pero ahora estos dos paneles se
encuentran colocados verticalmente sin inclinación mecánica y se quiere inclinar el haz de máxima
radiación por desfase los mismos grados que en los calculados en la simulación en Radio Mobile,
es decir 2.38° para conseguir esta inclinación se necesitan alimentar los paneles con longitudes de
cable diferentes de manera que las señales procedentes de cada uno de ellos lleguen a
combinarse en fase, dando la inclinación deseada. Primero se debe calcular el camino “d” que ha
de recorrer la señal procedente del panel superior para sumarse en fase con la procedente del
100
panel inferior. Este valor se corresponderá también con la diferencia de longitudes de cable de
alimentación pertenecientes a un panel o a otro. En la siguiente figura se muestra el croquis del
sistema radiante, donde “θ” indica el ángulo con el que quiere inclinarse el haz principal y “d” es la
diferencia de caminos entre las señales procedentes de los dos paneles.
Figura 3.42: Esquema de cálculo de inclinación eléctrica para un sistema radiante con 2 LB 13/SA.
d(mm) = (1165) * seno (2.38°) , cuyo valor resulta d(mm) = 48.37.
La longitud del latiguillo correspondiente al panel inferior se calcula de la siguiente manera:
101
que la señal emitida mediante el panel inferior llegará retardada respecto a la del superior, es decir,
alargar el latiguillo es sinónimo de retardar la señal, y acortarlo es equivalente a adelantarla.
3.9.10.4 CALCULO DE LAS LONGITUDES DE LOS LATIGUILLOS DEL SISTEMA RADIANTE
Algo que debe considerarse es que el máximo de radiación no siempre se obtiene con la
inclinación deseada 2.38°, a veces se con valores próximos, esto se debe a que los vectores de las
señales no tienen su valor máximo a esta inclinación. Es por eso que desde este punto, se debe
utilizar un software de diseño con el fin de hallar el diagrama y encontrar el desfase necesario que
proporcione la máxima radiación para una inclinación a 2.38º, tal y como se obtenía con la
inclinación mecánica. En este caso al no contarse con herramientas software suficientes,
asumimos que “para el ángulo de inclinación de 2.38° se obtiene la máxima radiación, es decir con
un desfase de igual 27.46°”.
Ahora si procedemos al cálculo de las longitudes de los latiguillos del sistema radiante, para lo cual
haremos uso del software vertical beam tilt de abe, sabiendo que los parámetros de entrada son
los mostrados en la figura 3.43.
Figura 3.43: Representación del sistema radiante de la estación transmisora de ISDB-T.
102
Figura 3.44: Calculo de la longitud de los latiguillos mediante el Vertical Beam Tilt de abe – fuente:
entrada de datos del software Vertical Beam Tilt de abe.
Como se puede apreciar en la figura 3.44 el resultado del cálculo de la longitud, se realizo
considerando la distancia de separación entre los centros de las antenas 1.165m, incluida la
separación de 200 mm entre antena y antena, el tilt obtenido según Radio Mobile 2.38° y el
porcentaje de velocidad de propagación de los jumpers a través del cable coaxial heliax LDF4-50A
que es de 88%. Como resultado se obtiene una distancia de 42.61 mm, es decir, el panel que se
encuentra en la parte superior del arreglo de las 5 antenas tendrá la menor longitud con respecto a
los demás cables de alimentación y si tenemos en cuenta la estructura física de la antena de
acuerdo a anexos (altura de 975mm y un ancho de 450mm), significa que la longitud del latiguillo
de la antena superior L0 será de 4m y el aumento de la longitud de los latiguillos será en una
proporción de 42.610mm con respecto a su inmediato superior (empezando de arriba hacia abajo).
Los cables de los latiguillos de los dos paneles laterales tendrán la misma longitud, como era de
suponerse.
Tabla 3.16: longitud de los latiguillos del sistema radiante.
Longitud de los latiguillos del arreglo de paneles
Numero de cable Longitud en metros Tipo de cable
L0 4 LDF4-50A
L1 4.04261 LDF4-50A
L2 4.08522 LDF4-50A
L3 4.17044 LDF4-50A
L4 4.25566 LDF4-50A
L5 4.08522 LDF4-50A
L6 4.08522 LDF4-50A
103
Figura 3.44: Distribución de paneles y latiguillos, patrón de radiación del sistema radiante.
3.9.10.5 COMPENSACION DE NULOS
Otro aspecto a tener en cuenta es que como usaremos un arreglo de 5 antenas paneles LB 13/SA
se generaran 4 nulos entre la ET y el lugar más alejado del distrito de San Jerónimo, es evidente
que este problema solo se podrá resolver con el método conocido como fill null, pero este punto
requiere un análisis mediante un software especifico de planeamiento de redes TDT para lograr
precisión, en este diseño no consideramos este aspecto al no contar con esta herramienta, en todo
caso una recomendación seria que al momento de la implementación de esta estación, se realice
un estudio más detallado que aborde este problema ya que evidentemente se contara con un
software CAD. En todo caso nos limitamos a calcular las longitudes de los latiguillos con la ayuda
del Vertical beam tilt software suministrado por abe elettronica S.p.A.
104
3.10 ESTIMACIÓN DE COSTOS DE LOS EQUIPOS PARA LA IMPLEMENTACIÓN
La estimación de los costos se realizó directamente con las empresas ABE y NEC a través de sus
representantes y/o sucursales en Perú, los costos no incluyen la implementación total de los
estudios tampoco la mano de obra de instalación de los equipos y la construcción de la caseta.
Tabla 3.17: Costos estimados de la Estación Transmisora.
cantidad precio unitario $ precio total $
ESTUDIOS DE TV
Camara filmadora digital 1 15300 15300
Microfono solapero 1 450 450
Enrrutador (opcional) 1 65000 65000
Codificador mpeg-2 / mux 1 5395.38 5395.38
Conectores BNC 2 1.5 3
Cable coaxial RG 59 de 1/2" 10 m 1.5 15
Modulador IF 70 mhz de audio y video 1 2405.6 2405.6
Cable coaxial RG 59 20 m 1.5 30
Conectores BNC 2 1.5 3
Convertidor de 70 mhz a banda de 10 ghz 1 4712 4712
Cable RG 393 y conectores para RF 1 m 111.6 111.6
Antena parabólica de 80 cem diámetro 1 341 341
ESTACION TRANSMISORA
Antena parabólica de 80 cem diámetro 1 341 341
Cable RG 393 y conectores para RF 2 111.6 223.2
Convertidor de 10 ghz a 70 mhz 1 3534 3534
Demodulador IF 70 mhz de audio y video 1 2033.6 2033.6
Cable coaxial RG 58 de 1/2" 15 m 1.5 22.5
Transmisor de DTU-51/R6P 1 63169.11 63169.11
Rack cabinet 25u 1 8050.96 8050.96
Cable heliax 7/8 “ 15 m 10 150
Conector EIA 7/8 “ 1 100 100
Distribuidores y cables 1 4960 4960
Antena yagi 1 293 293
Conectores DIN 7/16" 8 64 512
Antena panel 7 570.4 3992.8
Sistema gapfiller 1 35,600 35,600
Sistema pararrayos 2 1590.39 3180.78
Pozo a tierra 2 318.08 636.16
Torre 21 metros y accesorios 2 530.13 1060.26
TOTAL 221,625.95 $
105
IV CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CONCLUSIONES
Las conclusiones obtenidas después de realizado el trabajo de suficiencia profesional, son las
presentadas a continuación:
Se logro describir el funcionamiento del estándar ISDB-T, además se pudo
dimensionar la cantidad de segmentos a emplearse en cada una de las tres capas a
fin de cumplir con el Plan Maestro para la implementación de la TDT en el Perú,
siguiendo las diferentes resoluciones, decretos supremos y resoluciones
directorales, además se pudo establecer los diferentes niveles de CNR que debería
conseguirse en la localidad de Cusco para brindar los servicios de HDTV, SDTV y
one seg con diferentes tasas de velocidad.
Logramos determinar que actualmente los principales operadores de televisión en la
localidad del Cusco, pretenden establecer la misma estrategia para la adopción del
estándar ISDB-T que la empleada por los operadores nacionales, es decir
primeramente harán la inversión en la Estación Transmisora esto debido a que los
equipos pertenecientes a la red de edición y post edición ya se encuentran en
formato digital, además el sistema radiante de las transmisiones analógicas será
prácticamente el mismo que se empleará para las transmisiones digitales en ISDB-T,
con las respectivas optimizaciones del sistema radiante.
Se pudo realizar un estudio de la geografía del Cusco, mediante la cual se calculo
las perdidas existentes entre la estación transmisora y los decodificadores de ISDB-
T ubicados en los 8 distritos que comprenden la localidad del Cusco, de dicho
estudio se pudo determinar que las pérdidas por obstrucción para los distritos de
Poroy, Saylla y Ccorca se aproximan a 34.5, 47.6 y 224.4 dB respectivamente. Lo
que ocasiona la falta de cobertura de HDTV y SDTV en el distrito de Saylla, con el
sistema radiante de 7 paneles; Poroy al tener una población de 1006 habitantes no
fue considerada en la primera etapa del diseño como área potencial de clientes, peor
aún es el caso de Ccorca en donde al igual que el distrito de Saylla y Poroy, tiene el
1% de habitantes de la localidad de Cusco y además se torna necesaria la
instalación de un gap filler si lo que se desea es brindar los servicios de HDTV,
SDTV y one seg a un poco más de lo que en la actualidad son casi 1400 habitantes,
106
y si se tiene en cuenta que el costo solamente de equipos de telecomunicaciones de
un gap filler bordea los $35600, la solución a este problema se torna más una
cuestión social.
Se realizó una descripción y análisis de operatividad a los equipos de los estudios de
TV, como son el codificador/multiplexor y modulador/transmisor pertenecientes al
fabricante italiano ABE que tiene los permisos de operar en el Perú y cuyo código de
homologación es TRTV9949. Los equipos en los estudios de TV se consideraron
sólo los que procesan la señal para el ISDB-T. El enlace microondas posee un
protocolo de comunicación propio de ABE, es decir no utiliza el protocolo SDH ni
PDH, además se determinó la calidad del enlace mediante el análisis de los tres
principales requisitos, se pudo constatar la existencia de la línea de vista, en
segundo lugar el enlace arrojo un despeje de la primera zona de fresnel de 1070%
muy por encima del valor mínimo el cual es de 60%, por último el nivel de recepción
relativo fue de 40.1dB que está por encima del margen de fading que para un bit rate
de 40Mbps es aproximadamente 35 dB.
Se pudo calcular el valor de la intensidad del campo eléctrico mínimo que se
necesita para poder recibir una señal de un decodificador fijo convencional ya sea de
SDTV o HDTV, este valor resultó ser de 42.68 dBμV/m, mientras que el valor
promedio fue 51.7 dBμV/m.
A partir del modelamiento de la estación transmisora en la que se considero las
principales causas de atenuación de la señal, se pudo estimar un valor de pérdidas
adicionales en el transmisor que permitió una simulación de la red radiodifusora más
acorde a condiciones reales.
RECOMENDACIONES
Las Recomendaciones surgen como en todo trabajo de diseño a raíz del escaso tiempo del que se
dispuso, así como la falta de herramientas CAD que se consideraron necesarias para lograr una
mayor precisión en los resultados y también posibles errores que pudimos haber cometido, dada
nuestra falta de experiencia. En todo caso algunas recomendaciones serian las siguientes:
Se recomienda realizar un estudio detallado concerniente a la instalación de un gap
filler para proveer al distrito de Ccorca con los servicios de HDTV, SDTV y one-seg, a
107
fin de determinar la posición y el monto exacto del mismo, y tener en cuenta que una
finalidad de haber optado por el estándar ISDB-T, es elevar la calidad de vida de las
personas y aumentar el nivel socio cultural de los habitantes del país que se
encuentran en zonas alejadas y geográficamente complicadas, esto ya que a veces el
costo es el factor predominante, por eso deberá estudiarse concienzudamente llegar
a un acuerdo entre el operador y el gobierno local y/o regional.
El sistema radiante de la estación transmisora genera 4 nulos a lo largo de la emisión,
es decir deja partes vacías a ciertas distancias desde la torre, esto hace que en este
punto no haya una recepción de la TV, la solución a este problema es levantar estos
nulos para la cobertura total en el valle, el método mecánico es la de inclinar las
antenas panel y el otro método es la de adelantar una antena con respecto a las
demás, mientras que el método eléctrico es la de alargar o acortar los latiguillos o
cables alimentadores a las antenas.
Para el público televidente que cuenta con un televisor analógico se recomienda
adquirir en el mercado un receptor set top box, verificando que sean compatibles con
el estándar Japonés ISDB-T, o de lo contrario no podrán captar las señales de la TV
digital. También deben de considerar el apuntalamiento de las antenas verificando el
azimuth y dirección de alineamiento de las mismas para la recepción de la TDT.
Se recomienda la construcción de un muro perimétrico alrededor de la torre de la
estación transmisora, puesto que de acuerdo al análisis las radiaciones no ionizantes
RNI para la frecuencia de 470 Mhz resulta una intensidad de campo eléctrico de
29.419 (V/m), por lo tanto las personas no deben exponerse a una distancia de 1.5m,
también el motivo por la construcción de este muro es la seguridad de los equipos en
la planta transmisora.
108
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Aprueban especificaciones técnicas mínimas de los receptores de Televisión Digital Terrestre del
estándar ISDB-T (Integrated Services Digital Broadcasting - Terrestrial) a ser utilizados en el Perú
http://tvdigitalperu.mtc.gob.pe/Asignación%20F24-%20a%20tv.pdf
visitado: 15 de mayo del 2010
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VI ANEXOS
