42
Constantino Pérez Vega Departamento de Ingeniería de Comunicaciones TECNOLOGIAS DE TRANSMISION Y CONTROL DE ERRORES EN TV DIGITAL Secuencia de la Presentación 1. Conceptos Generales. 2. Estándares de transmisión en televisión digital. 3. Utilización del espectro. 4. Modulación en televisión digital. 5. Tecnologías actuales de transmisión. 6. Control de errores (Codificación de Canal)

TECNOLOGIAS DE TRANSMISION Y CONTROL DE ERRORES EN TV DIGITALas TX y FEC_V4.pdf · Modulación en televisión digital. 5. Tecnologías actuales de transmisión. 6. Control de errores

  • Upload
    others

  • View
    3

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: TECNOLOGIAS DE TRANSMISION Y CONTROL DE ERRORES EN TV DIGITALas TX y FEC_V4.pdf · Modulación en televisión digital. 5. Tecnologías actuales de transmisión. 6. Control de errores

Constantino Pérez VegaDepartamento de Ingeniería de

Comunicaciones

TECNOLOGIAS DE TRANSMISION Y CONTROL DE ERRORES EN TV DIGITAL

Secuencia de la Presentación

1. Conceptos Generales.

2. Estándares de transmisión en televisión digital.

3. Utilización del espectro.

4. Modulación en televisión digital.

5. Tecnologías actuales de transmisión.

6. Control de errores (Codificación de Canal)

Page 2: TECNOLOGIAS DE TRANSMISION Y CONTROL DE ERRORES EN TV DIGITALas TX y FEC_V4.pdf · Modulación en televisión digital. 5. Tecnologías actuales de transmisión. 6. Control de errores

1. Conceptos Generales

MW

SAT

CABLE

OTROS

CENTRO

DE

PRODUCCION

CONTRIBUCION

RED DE DISTRIBUCION

MW, SAT, CABLE

VHF/UHF

DBS

CABLE

LMDS, MMDS

DISTRIBUCION

Page 3: TECNOLOGIAS DE TRANSMISION Y CONTROL DE ERRORES EN TV DIGITALas TX y FEC_V4.pdf · Modulación en televisión digital. 5. Tecnologías actuales de transmisión. 6. Control de errores

Otras fuentes

A red de distribución

CENTRO DE PRODUCCION (CONTRIBUCION)

Centro de

Transmisión

Red de Transporte

Transmisor

Regional

Transmisor

Regional Red de

Retransmisores

Red de

Retransmisores

Arquitectura genérica de una red distribución terrestre

Page 4: TECNOLOGIAS DE TRANSMISION Y CONTROL DE ERRORES EN TV DIGITALas TX y FEC_V4.pdf · Modulación en televisión digital. 5. Tecnologías actuales de transmisión. 6. Control de errores

De la red de contribución

Red de distribución terrestre

Red de distribución por satélite

Page 5: TECNOLOGIAS DE TRANSMISION Y CONTROL DE ERRORES EN TV DIGITALas TX y FEC_V4.pdf · Modulación en televisión digital. 5. Tecnologías actuales de transmisión. 6. Control de errores

Receptor desatélite

Modulador

Conversor(remodulador)

Multiplexor

Modulador

Centro local de producción

Antena para recepción

de satélite

vídeo

audio

RF

Audio + vídeo

Antena para recepción

terrestre (VHF y UHF)

Red de cable: Contribución

Cabecera

Terminal deabonado

Receptor deTelevisión

Amplificador de línea Derivación a red

de abonado

Red troncal

Amplificador de extensión de línea

Derivaciónde abonado

Señales externas de TV

Red de distribución

Red de abonado

Red de cable: Distribución

Page 6: TECNOLOGIAS DE TRANSMISION Y CONTROL DE ERRORES EN TV DIGITALas TX y FEC_V4.pdf · Modulación en televisión digital. 5. Tecnologías actuales de transmisión. 6. Control de errores

Red de distribución por microondas

Generación y CAD Producción/Postproducción

4:4:4 4:2:2 4:2:0

Compresión

Flujo de transporte de programa

Audio digital

Otros datos

MUX

Flujo MPEG-2

Audio comprimido

Page 7: TECNOLOGIAS DE TRANSMISION Y CONTROL DE ERRORES EN TV DIGITALas TX y FEC_V4.pdf · Modulación en televisión digital. 5. Tecnologías actuales de transmisión. 6. Control de errores

Modulador

Video

Audio

Amplificadores de potencia

Al medio de transmisión

Flujo progr. 1

Flujo progr. 2

Flujo progr. 3

Flujo progr. 4

Codificación de Canal

Modulación de RF y

Amplificación

Un programa por canal de RF

4+ programas por canal de RF

MUX

Sistema Analógico

Sistema Digital

2. UTILIZACION DEL ESPECTRO

Page 8: TECNOLOGIAS DE TRANSMISION Y CONTROL DE ERRORES EN TV DIGITALas TX y FEC_V4.pdf · Modulación en televisión digital. 5. Tecnologías actuales de transmisión. 6. Control de errores

Transmisión analógica

Dos señales (audio y vídeo) que se modulan con esquemas diferentes

Audio: FM Video: AM-VSB

fSCfV

Portadora de vídeo

Subportadora de color

Portadora de audio

fV - 1.25 MHz 4.43 MHz

5.5 MHz

50 KHz

Notas: La configuración de la figura corresponde a sistemas de 625 líneas. En los sistemas de 525 líneas la separación entre la portadora de vídeo y la subportadora de color es de 3.58 MHz yentre las portadoras de vídeo y audio de 4.5 MHz.

El ancho de banda del canal es de 6 MHzpara los sistemas de 525 líneas y de 7 u 8 MHz (según el estándard) para los sistemas de 625 líneas.

Configuración Espectral

Respuesta espectral del canal de transmisión

Portadora de vídeo Subportadora de color

Frecuencia

Niv

el d

eam

plit

udre

lativ

a

0.1

1.0

10

100

1000

fv fv + fsc

Espectro de RF de una señal de TV analógica

Page 9: TECNOLOGIAS DE TRANSMISION Y CONTROL DE ERRORES EN TV DIGITALas TX y FEC_V4.pdf · Modulación en televisión digital. 5. Tecnologías actuales de transmisión. 6. Control de errores

1705 o 6817 Portadoras

Separación entre portadorasModo 2k 3.91 kHzModo 8k 0.98 kHz

Espectro PAL analógico

Espectro COFDM

COFDM8-VSB

Page 10: TECNOLOGIAS DE TRANSMISION Y CONTROL DE ERRORES EN TV DIGITALas TX y FEC_V4.pdf · Modulación en televisión digital. 5. Tecnologías actuales de transmisión. 6. Control de errores

Espectro real de una señal de TV digital (RF)

Señal COFDM en el dominio del tiempo

La señal tiene características de ruido blanco

La relación entre la potencia pico y la potencia promedio es del orden de 7 dB (8VSB) a 10 dB (DVB)

Page 11: TECNOLOGIAS DE TRANSMISION Y CONTROL DE ERRORES EN TV DIGITALas TX y FEC_V4.pdf · Modulación en televisión digital. 5. Tecnologías actuales de transmisión. 6. Control de errores

Ch 7 Ch 8 Ch 9Ch 6 Ch 10

Grado de utilización del espectro en TV analógica

No se pueden usar canales adyacentes porque producen interferencia

El espectro sólo puede aprovecharse en un 50%

Ch 7 Ch 8 Ch 9Ch 6

8-VSB COFDM 8-VSBCOFDM

Grado de utilización del espectro en TV digital

• De 4 a 6 programas por canal

• Pueden utilizarse los canales adyacentes

• Aprovechamiento espectral prácticamente de 100%

Page 12: TECNOLOGIAS DE TRANSMISION Y CONTROL DE ERRORES EN TV DIGITALas TX y FEC_V4.pdf · Modulación en televisión digital. 5. Tecnologías actuales de transmisión. 6. Control de errores

Ch 7 Ch 8 Ch 9Ch 6 Ch 10

8-VSB COFDM

Los canales analógicos pueden coexistir con canales digitales adyacentes sin interferencia

• La calidad de la señal analógica decae suavemente con la distancia– Los servicios analógicos están planificados para (50,50)

50 % disponibilidad en 50 % de localidades

• La calidad de la TV digital decae abruptamente con la distancia ("se ve o no se ve")– La TV digital debe planificarse para (50,90)

50 % disponibilidad en 90 % de localidades

Planificación

Ca

lidad

D is tancia a l T ransm isor

D ig ita l

Analógico

Borde de l á reade serv ic io

Page 13: TECNOLOGIAS DE TRANSMISION Y CONTROL DE ERRORES EN TV DIGITALas TX y FEC_V4.pdf · Modulación en televisión digital. 5. Tecnologías actuales de transmisión. 6. Control de errores

470 – 585 MHz

610 – 960 MHz

174 – 223 MHz

47 – 50 MHz54 – 68 MHz

3. Asia, excepto la porción asiática de Rusia y, además, Oceanía

470 – 608 MHz614 – 806 MHz

174 – 216 MHz

54—68 MHz68 – 72 MHz76 – 88 MHz

2.Continente americano

470 – 790 MHz

790 – 862 MHz

174‐230 MHz

47‐68 MHz

1. Europa, incluyendo la porción asiática de Rusia, Africa y Cercano Oriente incluyendo Turquía.

UHF  (Bandas IV y 

V)

VHF (Banda III)

VHF (Banda I)

Región

Asignación de frecuencias para los servicios de TV terrestre

3. ESTANDARES ACTUALES DE TV DIGITAL

Page 14: TECNOLOGIAS DE TRANSMISION Y CONTROL DE ERRORES EN TV DIGITALas TX y FEC_V4.pdf · Modulación en televisión digital. 5. Tecnologías actuales de transmisión. 6. Control de errores

ESTANDARES ACTUALES DE TV DIGITAL

ATSC (DTV): Advanced Television Standards Committee (Digital Television). Estados Unidos, México, Canadá y Corea del Sur.

DVB: (Digital Video Broadcasting) Europa y otros países.

ISDB-Japón. (integrated Services Digital Broadcasting)

ISDB-Brasil (2007)

DTMB (Digital Terrestrial/Television Multimedia Broadcasting) – China (2007)

Independientemente del estándard utilizado es imprescindible que el codificador y el decodificador hablen el mismo idioma.

Page 15: TECNOLOGIAS DE TRANSMISION Y CONTROL DE ERRORES EN TV DIGITALas TX y FEC_V4.pdf · Modulación en televisión digital. 5. Tecnologías actuales de transmisión. 6. Control de errores

Situación de los estándares de transmisión de TV Digital en el mundo.

Sistemas o estándares actuales de TV Digital

ATSC (Advanced Television Standards Committee), también designado como DTV (Digital Television). Adoptado en Estados Unidos, Canadá, México y Corea del Sur.

Es un estándard desarrollado en los Estados Unidos y enfocado principalmente a transmisión terrestre.

Históricamente fue el primer sistema de televisión totalmente digital.

Page 16: TECNOLOGIAS DE TRANSMISION Y CONTROL DE ERRORES EN TV DIGITALas TX y FEC_V4.pdf · Modulación en televisión digital. 5. Tecnologías actuales de transmisión. 6. Control de errores

Sistema ATSC o DVB

Ancho de banda de RF 6 MHz

Flujo binario. aprox. 20 Mbit/s

Tipo de modulación: 8-VSB y portadora reducida

• Un aspecto fundamental es la necesidad de ecualización adaptativa.

• La tecnología existente se ha desarrollado casi al límite.

• Dificultades de recepción en condiciones multicamino y con antenas en interiores

3 Bits/Símbolo

Antes del ecualizador Después del ecualizador

Señal 8-VSB en el sintonizador de un receptor

Page 17: TECNOLOGIAS DE TRANSMISION Y CONTROL DE ERRORES EN TV DIGITALas TX y FEC_V4.pdf · Modulación en televisión digital. 5. Tecnologías actuales de transmisión. 6. Control de errores

ATSC: Espectro de RF

DVB (Digital Video Broadcasting). Desarrollado en Europa y adoptado en Europa, Australia y algunos países asiáticos.

Se trata, en realidad, de un conjunto de estándares con diversas variantes:

DVB-T para transmisión terrestre

DVB-C para transmisión por cable

DVB-S para transmisión por satélite

Estos estándares difieren principalmente en los esquemas de modulación utilizados, a causa de diversas limitaciones técnicas. DVB-S (SHF) utiliza QPSK, 8PSK o 16-QAM. DVB-S2 uses QPSK, 8PSK, 16APSK o 32APSK, a decisión del operador. QPSK y 8PSK son las únivas versiones utilizadas regularmente. DVB-C (VHF/UHF) utiliza QAM: 16-QAM, 32-QAM, 64-QAM, 128-QAM o 256-QAM. Finalmente, DVB-T (VHF/UHF) uses 16-QAM or 64-QAM (or QPSK) en combinación con COFDM y modulación jerárquica.

Page 18: TECNOLOGIAS DE TRANSMISION Y CONTROL DE ERRORES EN TV DIGITALas TX y FEC_V4.pdf · Modulación en televisión digital. 5. Tecnologías actuales de transmisión. 6. Control de errores

COFDM - Europa

• Utiliza multiplexado por división ortogonal de frecuencia (COFDM) con 1705 o 6817 portadoras.

• El tipo de modulación puede ser variable y permite flujos binarios de 5 a 27 Mbit/s.

• Desarrollado para canales de 8 MHz

• Permite la implementación de redes de frecuencia única (SFN)

• La tecnología empleada permite mejoras y desarrollo continuado.

ISDB (Integrated Services Digital Broadcasting). Desarrollado en Japón, orientado a las necesidades de ese país. Es, en muchos aspectos semejante al DVB, pero no compatible.

Recientemente este sistema ha sido adoptado en Brasil con algunas variantes.

Page 19: TECNOLOGIAS DE TRANSMISION Y CONTROL DE ERRORES EN TV DIGITALas TX y FEC_V4.pdf · Modulación en televisión digital. 5. Tecnologías actuales de transmisión. 6. Control de errores

ISDB - Japón

• El sistema integra todas las formas de servicios de radiodifusión en un canal de datos común que puede emplearse para distribución por satélite, cable o terrestre, e incluye:

»Servicios de Televisión

»Servicios de sonido

»Servicios de datos

»Servicios interactivos

ISDB - COFDM

Emplea una variante de COFDM que permite la segmentación del espectro en bloques de 100 kHz.

Se proponen dos anchos de banda para los receptores:

500 kHz para receptores portátiles o móviles de sonido y datos

5.6 MHz para receptores de TV fijos o móviles (STDV-LDTV)

5.6 MHz para HDTV

Los segmentos individuales pueden asignarse a servicios separados que pueden emplear diferentes tipos de modulación.

Page 20: TECNOLOGIAS DE TRANSMISION Y CONTROL DE ERRORES EN TV DIGITALas TX y FEC_V4.pdf · Modulación en televisión digital. 5. Tecnologías actuales de transmisión. 6. Control de errores

DTMB (Digital Terrestrial/Television Multimedia Broadcasting) – China

No define un estándard de codificación de fuente, de modo que estáabierto a utilizar MPEG-2, MPEG-4 Parte 10 (H.264) u otro.

Utiliza multiplexado OFDM sincronizado en el dominio del tiempo.

Soporta modulación de una sola portadora y de portadoras múltiples.

Mayor área de cobertura que ATSC y DVB debido a su codificación de canal.

La codificación de canal es diferente a la de ATSC, DVB e ISDB.

6. CONTROL DE ERRORES

(CODIFICACION DE CANAL)

Page 21: TECNOLOGIAS DE TRANSMISION Y CONTROL DE ERRORES EN TV DIGITALas TX y FEC_V4.pdf · Modulación en televisión digital. 5. Tecnologías actuales de transmisión. 6. Control de errores

La codificaciLa codificacióón para la deteccin para la deteccióón y n y correccicorreccióón de errores se designa como n de errores se designa como codificacicodificacióón de canal.n de canal.

La codificaciLa codificacióón de canal se emplea tanto en  n de canal se emplea tanto en  transmisitransmisióón como en la grabacin como en la grabacióón digital.n digital.

Page 22: TECNOLOGIAS DE TRANSMISION Y CONTROL DE ERRORES EN TV DIGITALas TX y FEC_V4.pdf · Modulación en televisión digital. 5. Tecnologías actuales de transmisión. 6. Control de errores

Cal

idad

de

seña

l

Degradación de la relación s/n con la distancia

Analógico

Digital

Buena a muy buena

Aceptable

Regular a mala

Inaceptable

A

En los sistemas analEn los sistemas analóógicos la calidad de una segicos la calidad de una seññal al depende de la depende de la relacirelacióón sen seññal a ruido (S/N)al a ruido (S/N)..

En los sistemas digitales es mEn los sistemas digitales es máás frecuente utilizar la s frecuente utilizar la tasa de errores tasa de errores o la o la probabilidad de errorprobabilidad de error..

En transmisiEn transmisióón digital los factores que mn digital los factores que máás afectan a s afectan a la tasa de errores son el la tasa de errores son el ruidoruido y los efectos y los efectos multicamino.multicamino.

Page 23: TECNOLOGIAS DE TRANSMISION Y CONTROL DE ERRORES EN TV DIGITALas TX y FEC_V4.pdf · Modulación en televisión digital. 5. Tecnologías actuales de transmisión. 6. Control de errores

Tipos de control de erroresTipos de control de errores

OcultaciOcultacióón (n (ConcealmentConcealment))

InterpolaciInterpolacióónn

¿¿CuCuáál es el sl es el síímbolo correcto?. El mbolo correcto?. El decodificador no puede saberlo.decodificador no puede saberlo.

Page 24: TECNOLOGIAS DE TRANSMISION Y CONTROL DE ERRORES EN TV DIGITALas TX y FEC_V4.pdf · Modulación en televisión digital. 5. Tecnologías actuales de transmisión. 6. Control de errores

Efectos multicaminoEfectos multicamino

Producen Producen desvanecimientosdesvanecimientos rráápidos e pidos e interferencia entre sinterferencia entre síímbolosmbolos

Errores en la transmisiErrores en la transmisióónn

El parEl paráámetro mmetro máás utilizado suele ser la tasa de errores en bits en funcis utilizado suele ser la tasa de errores en bits en funcióón n de la relacide la relacióón portadora/ruido (C/N):n portadora/ruido (C/N):

0

10 logb

b

E C B

N N R

EEbb = Energ= Energíía por bita por bit

NN00 = Densidad espectral de potencia de ruido en watt/Hz= Densidad espectral de potencia de ruido en watt/Hz

BB = Ancho de banda en Hz= Ancho de banda en Hz

Page 25: TECNOLOGIAS DE TRANSMISION Y CONTROL DE ERRORES EN TV DIGITALas TX y FEC_V4.pdf · Modulación en televisión digital. 5. Tecnologías actuales de transmisión. 6. Control de errores

Probabilidad de errorProbabilidad de error

0

1

2bE

POE erfcN

Mejora en la reducciMejora en la reduccióón de la tasa de erroresn de la tasa de errores

Sin codificación

Con codificación

4 8

10-2

10-4

Ta

sa d

e e

rro

res

de

bit

C/N (dB)

Ganancia decodificación

Dirección de mejoraen la reducción de errores

Page 26: TECNOLOGIAS DE TRANSMISION Y CONTROL DE ERRORES EN TV DIGITALas TX y FEC_V4.pdf · Modulación en televisión digital. 5. Tecnologías actuales de transmisión. 6. Control de errores

AB

C D

sn

I

Q

AB

C D

sn

I

Q

sr

I

Q

Magnitud delvector de error

Magnituddel error

Vector de laseñal ideal

Vector de laseñal recibida

Error defase

er

sr

sn

Page 27: TECNOLOGIAS DE TRANSMISION Y CONTROL DE ERRORES EN TV DIGITALas TX y FEC_V4.pdf · Modulación en televisión digital. 5. Tecnologías actuales de transmisión. 6. Control de errores

CodificaciCodificacióón de canaln de canal

CodificaciCodificacióón de la forma de ondan de la forma de onda

Transforma la forma de onda de la seTransforma la forma de onda de la seññal a fin de al a fin de que el proceso de deteccique el proceso de deteccióón sea mn sea máás inmune a los s inmune a los errores de transmisierrores de transmisióón.n.

CodificaciCodificacióón mediante secuencias estructuradasn mediante secuencias estructuradas

Transforma las secuencias de datos en Transforma las secuencias de datos en ʺsecuencias mejoresʺ, agregando redundancia.ʺsecuencias mejoresʺ, agregando redundancia.

CodificaciCodificacióón de forma de onda: Modulacin de forma de onda: Modulacióón digitaln digital

SupSupóóngase la secuencia:ngase la secuencia:

101100100111101100100111

Que puede codificarse mediante sQue puede codificarse mediante síímbolos de dos bits como:mbolos de dos bits como:

10  11  00  10  01  1110  11  00  10  01  11

Page 28: TECNOLOGIAS DE TRANSMISION Y CONTROL DE ERRORES EN TV DIGITALas TX y FEC_V4.pdf · Modulación en televisión digital. 5. Tecnologías actuales de transmisión. 6. Control de errores

SupSupóóngase que a cada sngase que a cada síímbolo se le asigna un voltaje, por mbolo se le asigna un voltaje, por ejemplo:ejemplo:

0000 1V1V

0101 2V2V

1010 3V3V

1111 4V4V

Y supY supóóngase que estos niveles son los voltajes de salida de un ngase que estos niveles son los voltajes de salida de un modulador cuya entrada son los smodulador cuya entrada son los síímbolos correspondientes y mbolos correspondientes y cuyo oscilador funciona a una frecuencia de 1 Hz/scuyo oscilador funciona a una frecuencia de 1 Hz/síímbolo.mbolo.

La salida del modulador para el sLa salida del modulador para el síímbolo del ejemplo sermbolo del ejemplo seríía:a:

Este tipo de modulaciEste tipo de modulacióón digital se designa como ASK (n digital se designa como ASK (Amplitude Amplitude Shift KeyingShift Keying), con dos bits/Hz y es la base de la modulaci), con dos bits/Hz y es la base de la modulacióón QAM.n QAM.

Page 29: TECNOLOGIAS DE TRANSMISION Y CONTROL DE ERRORES EN TV DIGITALas TX y FEC_V4.pdf · Modulación en televisión digital. 5. Tecnologías actuales de transmisión. 6. Control de errores

Si esta seSi esta seññal se aplica a un modulador de RF para su transmisial se aplica a un modulador de RF para su transmisióón, la n, la forma de onda de la seforma de onda de la seññal modulada seral modulada seráá::

DetecciDeteccióón de errores: Paridadn de errores: Paridad

SupSupóóngase que los sngase que los síímbolos a transmitir se extraen de un mbolos a transmitir se extraen de un alfabetoalfabetooctal (3 bits/soctal (3 bits/síímbolo)mbolo)

00 000000

11 001001

22 010010

33 011011

44 100100

55 101101

66 110110

77 111111

Page 30: TECNOLOGIAS DE TRANSMISION Y CONTROL DE ERRORES EN TV DIGITALas TX y FEC_V4.pdf · Modulación en televisión digital. 5. Tecnologías actuales de transmisión. 6. Control de errores

SupSupóóngase que se transmite un 2 (010) y que ngase que se transmite un 2 (010) y que ocurre un error en la transmisiocurre un error en la transmisióón que ocasiona n que ocasiona que en lugar de un 2, el receptor reciba un 3 (011). que en lugar de un 2, el receptor reciba un 3 (011). 

El receptor no puede ʺsaberʺ que el sEl receptor no puede ʺsaberʺ que el síímbolo mbolo recibido es errrecibido es erróóneo y la informacineo y la informacióón que entregue a n que entregue a la salida serla salida seráá falsa.falsa.

ParidadParidad

SupSupóóngase ahora que al alfabeto octal se le agrega un bit adicional,ngase ahora que al alfabeto octal se le agrega un bit adicional, de de modo que el nmodo que el núúmero de bits mero de bits ““11”” por cada spor cada síímbolo sea par. Este bit mbolo sea par. Este bit adicional introduce adicional introduce redundanciaredundancia y no forma parte de la informaciy no forma parte de la informacióón. n. 

00 00000000

11 00100111

22 01001011

33 01101100

44 10010011

55 10110100

66 11011000

77 11111111

Page 31: TECNOLOGIAS DE TRANSMISION Y CONTROL DE ERRORES EN TV DIGITALas TX y FEC_V4.pdf · Modulación en televisión digital. 5. Tecnologías actuales de transmisión. 6. Control de errores

Cómputo deparidad

Separación deparidad

Cómputo deparidad

¿k' =k"?

TRANSMISION

RECEPCION

Símbolos de entrada

n bits/símbolo n + k bits/símbolo

n' + k'

k'

n' k"

si

no

Da por buenos los n bits del símbolo

Indicación de error

¿¿CuCuáál es el proceso de deteccil es el proceso de deteccióón de error?n de error?

La consecuencia inmediata del empleo La consecuencia inmediata del empleo de la paridad es la expanside la paridad es la expansióón del n del alfabeto y por tanto el aumento del alfabeto y por tanto el aumento del ancho de banda al transmitir mancho de banda al transmitir máás bits s bits por spor síímbolo de los estrictamente mbolo de los estrictamente necesarios.necesarios.

El precio para poder detectar errores es El precio para poder detectar errores es el aumento del ancho de bandael aumento del ancho de banda

Page 32: TECNOLOGIAS DE TRANSMISION Y CONTROL DE ERRORES EN TV DIGITALas TX y FEC_V4.pdf · Modulación en televisión digital. 5. Tecnologías actuales de transmisión. 6. Control de errores

El empleo de paridad simple en el ejemplo anterior permite la El empleo de paridad simple en el ejemplo anterior permite la deteccideteccióónnde errores, pero no su de errores, pero no su correccicorreccióón. n.  Una forma simple de detecciUna forma simple de deteccióón y n y correccicorreccióón es la n es la paridad cruzada, cparidad cruzada, cóódigo cruzado digo cruzado o de o de productoproducto

SupSupóóngase que se tiene el siguiente ngase que se tiene el siguiente bloque bloque de datos formado por 4 de datos formado por 4 ssíímbolos de un alfabeto octal:mbolos de un alfabeto octal:

101100100111101100100111

101  101  00100  100  11100  100  11111  111  11

010  010  

10110100 10010011 10010011 11111111 010010

101 100 100 111 101 100 100 111 010010 01110111

InformaciInformacióónn ParidadParidad

Capacidad de correcciCapacidad de correccióón: 1 bit/bloquen: 1 bit/bloque

CCóódigo de Hamming (1949)digo de Hamming (1949)

Capaz de detectar hasta dos errores de bit por sCapaz de detectar hasta dos errores de bit por síímbolo.mbolo.

Capaz de corregir un error de bit por sCapaz de corregir un error de bit por síímbolombolo

Regla de HammingRegla de Hamming

d + p + 1 d + p + 1 ≤≤ 22pp

d = nd = núúmero de bits de informacimero de bits de informacióón o datosn o datos

p = np = núúmero de bits de paridadmero de bits de paridad

Page 33: TECNOLOGIAS DE TRANSMISION Y CONTROL DE ERRORES EN TV DIGITALas TX y FEC_V4.pdf · Modulación en televisión digital. 5. Tecnologías actuales de transmisión. 6. Control de errores

Bits de informaciBits de informacióónn

r = [1 0 0 1]r = [1 0 0 1]

Matriz GeneradoraMatriz Generadora

10 0 0 |111

010 0 | 011

0 01 0 |1 01

0 0 01|110

G

Matriz unitaria[ I ]

Matriz de paridad    [ A ]

G = [I:A]G = [I:A]

c = r c = r  G = [1 0 0 1 G = [1 0 0 1 0 0 10 0 1 ]]

InformaciInformacióónn ParidadParidad

c c es el ses el síímbolo a transmitirmbolo a transmitir

GeneraciGeneracióón de paridadn de paridad

DetecciDeteccióón de erroresn de errores

c = vector de informacic = vector de informacióón transmitidan transmitida

r = vector de informacir = vector de informacióón recibidan recibida

El receptor (decodificador) El receptor (decodificador) conoceconoce la matriz generadora y la matriz generadora y realiza las operaciones siguientes:realiza las operaciones siguientes:

H = AH = ATT|I|I

1 0 11 |1 0 0

11 0 1 | 0 1 0

111 0 | 0 0 1

H

SSííndrome:  s = H ndrome:  s = H  rr

Si s = 0, Si s = 0,  r = cr = c No es necesaria correcciNo es necesaria correccióónn

Page 34: TECNOLOGIAS DE TRANSMISION Y CONTROL DE ERRORES EN TV DIGITALas TX y FEC_V4.pdf · Modulación en televisión digital. 5. Tecnologías actuales de transmisión. 6. Control de errores

El cEl cóódigo Hamming es un tipo de digo Hamming es un tipo de ccóódigo de bloquedigo de bloque y se usa y se usa extensamente en memorias RAM. Es adecuado cuando los errores sonextensamente en memorias RAM. Es adecuado cuando los errores sonaleatorios.aleatorios.

En TelevisiEn Televisióón:n:

El efecto visual de un error depende de la posiciEl efecto visual de un error depende de la posicióón significativa del n significativa del bit errbit erróóneo. neo. 

En los sistemas con compresiEn los sistemas con compresióón puede hacerse que todos los bits n puede hacerse que todos los bits sean igualmente significativos.sean igualmente significativos.

Dado el elevado nivel de compresiDado el elevado nivel de compresióón en televisin en televisióón, un error puede n, un error puede deteriorar la sedeteriorar la seññal de manera importante.al de manera importante.

En transmisiEn transmisióón, particularmente terrestre y tambin, particularmente terrestre y tambiéén vn víía sata satéélite, lite, ocurren errores en rocurren errores en rááfaga que pueden destruir varios sfaga que pueden destruir varios síímbolos mbolos contiguos.contiguos.

Tipos de decodificaciTipos de decodificacióónn

DECODIFICACION DURADECODIFICACION DURA

Sin codificación de canal o cuando no se puede corregir el error, la información se entrega al decodificador tal como se recibe, sin intentar ninguna corrección. 

DECODIFICACION SUAVEDECODIFICACION SUAVE

El demodulador de canal hace una estimación del símbolo más probable y lo entrega al decodificador

Page 35: TECNOLOGIAS DE TRANSMISION Y CONTROL DE ERRORES EN TV DIGITALas TX y FEC_V4.pdf · Modulación en televisión digital. 5. Tecnologías actuales de transmisión. 6. Control de errores

DecodificaciDecodificacióón duran dura

SSíímbolo con errormbolo con error

¿¿Puede Puede corregirlo?corregirlo?

SiSi

EnvEnvíía hacia adelante a hacia adelante el sel síímbolo corregidombolo corregido

NoNo

Lo envLo envíía hacia adelante sin corrregir, a hacia adelante sin corrregir, y avisa de que no lo ha corregidoy avisa de que no lo ha corregido

DecodificaciDecodificacióón suaven suave

SSíímbolo con errormbolo con error

¿¿Puede Puede corregirlo?corregirlo?

SiSi

EnvEnvíía hacia adelante a hacia adelante el sel síímbolo corregidombolo corregido

NoNo

Estima el sEstima el síímbolo mmbolo máás probable y lo s probable y lo envenvíía hacia adelantea hacia adelante

Page 36: TECNOLOGIAS DE TRANSMISION Y CONTROL DE ERRORES EN TV DIGITALas TX y FEC_V4.pdf · Modulación en televisión digital. 5. Tecnologías actuales de transmisión. 6. Control de errores

Dispersiónde

Energía

Codificadorde Bloque(R‐S)

Intercaladoexterno

Codificadorconvolucional

Intercaladointerno

Flujo de Transporte

Al moduladorAl modulador

Codificador de canal en DVBCodificador de canal en DVB‐‐TT

DispersiDispersióón de energn de energííaa

Dos objetivos:Dos objetivos:

Dispersar la energDispersar la energíía de modo que la sea de modo que la seññal tenga caracteral tenga caracteríísticas de ruido sticas de ruido blanco. Con esto se reduce la componente de c.c.blanco. Con esto se reduce la componente de c.c.

Esta operaciEsta operacióón distribuye los bits de modo que no haya grupos grandes n distribuye los bits de modo que no haya grupos grandes de unos o ceros. Con esto se reducen los errores en rde unos o ceros. Con esto se reducen los errores en rááfaga.faga.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0

Restablecer(clear)

Datos

Salida de datosaleatorizados

Page 37: TECNOLOGIAS DE TRANSMISION Y CONTROL DE ERRORES EN TV DIGITALas TX y FEC_V4.pdf · Modulación en televisión digital. 5. Tecnologías actuales de transmisión. 6. Control de errores

Codigo Externo (Bloque)Codigo Externo (Bloque)

El flujo de transporte sobre el que actEl flujo de transporte sobre el que actúúa la codificacia la codificacióón de canal en n de canal en transmisitransmisióón digital de TV estn digital de TV estáá constituconstituíído por bloques de 188 sdo por bloques de 188 síímbolos mbolos de 8 bits (bytes).de 8 bits (bytes).

En DVBEn DVB‐‐T, en DTV (8VSB) y en ISDB se emplean dos cT, en DTV (8VSB) y en ISDB se emplean dos cóódigos digos concatenados, uno externo, de bloque, Reedconcatenados, uno externo, de bloque, Reed‐‐Solomon (RSolomon (R‐‐S) y otro S) y otro interno, convolucional o interno, convolucional o trellistrellis. . 

En DVBEn DVB‐‐T se utilizan 16 bits de paridad y el cT se utilizan 16 bits de paridad y el cóódigo se designa como digo se designa como RS(204,188). Puede corregir hasta 8 bytes errRS(204,188). Puede corregir hasta 8 bytes erróóneos.neos.

En DTV, el cEn DTV, el cóódigo es RS(208,188), con 20 bytes de paridad y capaz de digo es RS(208,188), con 20 bytes de paridad y capaz de corregir hasta 10 bytes errcorregir hasta 10 bytes erróóneosneos

Codigo Externo (DTMB Codigo Externo (DTMB ‐‐ China)China)

El flujo de transporte sobre el que actEl flujo de transporte sobre el que actúúa la codificacia la codificacióón de canal en n de canal en transmisitransmisióón digital de TV estn digital de TV estáá constituconstituíído por bloques de 752 sdo por bloques de 752 síímbolos mbolos de 8 bits (bytes).de 8 bits (bytes).

El cEl cóódigo externo es un cdigo externo es un cóódigo de bloque BCH (762,752), derivado de digo de bloque BCH (762,752), derivado de BCH(1023,1013). El cBCH(1023,1013). El cóódigo interno es LDPC (digo interno es LDPC (Low Density Parity Check)Low Density Parity Check)

Esto hace al sistema chino diferente de los demEsto hace al sistema chino diferente de los demáás y con una potencia s y con una potencia de correccide correccióón mayor, lo que redunda en menor relacin mayor, lo que redunda en menor relacióón S/N en n S/N en recepcirecepcióón.n.

Page 38: TECNOLOGIAS DE TRANSMISION Y CONTROL DE ERRORES EN TV DIGITALas TX y FEC_V4.pdf · Modulación en televisión digital. 5. Tecnologías actuales de transmisión. 6. Control de errores

Efecto de la codificaciEfecto de la codificacióón de bloque en la probabilidad de errorn de bloque en la probabilidad de error

Bloque de símbolos de mensaje

Cómputode

paridad

Símbolosde paridad

Mensaje Paridad

Bloque de datos codificados conprotección contra errores

CodificaciCodificacióón de Bloquen de Bloque

Page 39: TECNOLOGIAS DE TRANSMISION Y CONTROL DE ERRORES EN TV DIGITALas TX y FEC_V4.pdf · Modulación en televisión digital. 5. Tecnologías actuales de transmisión. 6. Control de errores

Intercalado (Intercalado (InterleavingInterleaving))

Su funciSu funcióón es la de dispersar los sn es la de dispersar los síímbolos de modo que los errores en mbolos de modo que los errores en rrááfaga afecten al menor nfaga afecten al menor núúmero de smero de síímbolos, generalmente a uno solo.mbolos, generalmente a uno solo.

SupSupóóngase la siguiente secuencia de sngase la siguiente secuencia de síímbolos transmitidos:mbolos transmitidos:

ABCDEFGHIJKLMNOPABCDEFGHIJKLMNOP

En la transmisiEn la transmisióón, un error en rn, un error en rááfaga la deja comofaga la deja como

ABCABCXXXXXXHIJKLMNOPHIJKLMNOP

El decodificador no serEl decodificador no seráá capaz de corregir este error. Para evitarlo, la capaz de corregir este error. Para evitarlo, la secuencia a transmitir se baraja o intercala. El principio es elsecuencia a transmitir se baraja o intercala. El principio es el siguiente:siguiente:

Se ordena en forma de matriz como:Se ordena en forma de matriz como:

A B C DA B C D

E F G HE F G H

I J K LI J K L

M N O PM N O P

Y se lee columna a columna, de modo que la secuencia de Y se lee columna a columna, de modo que la secuencia de salida del intercalador sersalida del intercalador seráá::

AEIMBFJNCGKODHLPAEIMBFJNCGKODHLP

AEIAEIXXXXXXXXNCGKODHLPNCGKODHLP

AAXXCDECDEXXGHIGHIXXKLKLXXNOPNOP

Page 40: TECNOLOGIAS DE TRANSMISION Y CONTROL DE ERRORES EN TV DIGITALas TX y FEC_V4.pdf · Modulación en televisión digital. 5. Tecnologías actuales de transmisión. 6. Control de errores

CodificaciCodificacióón convolucionaln convolucional

Tiene ʺmemoriaʺ, es decir tiene en cuenta la informaciTiene ʺmemoriaʺ, es decir tiene en cuenta la informacióón anterior. Los n anterior. Los ccóódigos de bloque no tienen memoria y actdigos de bloque no tienen memoria y actúúan san sóólo sobre la lo sobre la informaciinformacióón presente.n presente.

U1 U0 U-1

U1U-2

V1

V2

Codificador (2,1,4)Codificador (2,1,4)

00(000)

11(100)

00(110)

01(101)

10(111)

00(100)

11(110)

10(101)

01(111)

11(010)

10(001)

01(011)

11(000)

00(010)

01(001)

10(011)

1 bit

0 bit

00(000)

11(100)

00(110)

01(101)

10(111)

00(100)

11(110)

10(101)

01(111)

11(010)

10(001)

01(011)

11(000)

00(010)

01(001)

10(011)

00(000)

00(000)

00(000)

11(100)

11(100)

11(010)

00(110)

10(001)

01(101)

01(011)

10(111)

01(100)

10(000)

11(110)

00(010)

01(111)

10(011)

10(111)

00(110)

01(011)

10(101)

01(001)

11(011)

11(100)

11(010)

00(110)

01(010)

01(101)

00(000)

11(100)

Page 41: TECNOLOGIAS DE TRANSMISION Y CONTROL DE ERRORES EN TV DIGITALas TX y FEC_V4.pdf · Modulación en televisión digital. 5. Tecnologías actuales de transmisión. 6. Control de errores

000

001

010

011

100

101

110

111

0(00) 0(00) 0(00) 0(00) 0(00)

1(11)

1(11)

1(11)

1(11)

1(11)

0(11

) 0(11

)

0(11

)

0(11

)

0(10)

0(10)0(10)

0(11)0(11)

1(00) 1(00)0(

01)

0(01

)

0(01

)

1(10)

1(10)1(10)

0(10)0(10)

1(00) 1(00)

1(01)

1(01)

1(01)

1(10)

1(00)

1(00)

1(10)

El diagrama se repite

t0 t1 t2 t3 t5t4

Page 42: TECNOLOGIAS DE TRANSMISION Y CONTROL DE ERRORES EN TV DIGITALas TX y FEC_V4.pdf · Modulación en televisión digital. 5. Tecnologías actuales de transmisión. 6. Control de errores