Caracterización de equipos para la recepción de nuevos canales de TDT en el centro emisor de Titaguas

Proyecto Final de Carrera CARACTERIZACIÓN DE EQUIPOS PARA LA RECEPCIÓN DE NUEVOS CANALES DE TDT EN EL CENTRO EMISOR DE TITAGUAS Autor: Pablo Martín Collado Tutor Universidad Politécnica de Valencia: Borja Vidal Rodríguez Tutor de empresa: Sergio Diago Haba Valencia, 2012 Agradecimientos Agradecimientos Quisiera aprovechar estas líneas para agradecer a todas aquellas personas que han colaborado o han hecho posible este proyecto, o simplemente me han acompañado, cada uno a su manera, durante todo el proceso. Primeramente, dar las gracias a mi tutor Borja Vidal, por la enorme paciencia que ha tenido conmigo y, sobretodo, con el tiempo que he tardado en poder terminar este Proyecto, ya que siempre ha estado dispuesto a ayudar y nunca ha tenido ningún impedimento a pesar del enorme cambio que decidí realizar en la temática del proyecto. Agradecer también a Sergio Diago por su colaboración y su dedicación, ya que sin su ayuda y conocimientos, pero sobretodo sin sus consejos, esto no hubiera sido posible tal y como ha resultado. También quisiera extender estos agradecimientos a la oportunidad tan enorme que me dieron al ofrecerme colaborar durante más de un año en la empresa. La experiencia que he adquirido y todo lo que me he aprendido durante mi estancia allí ha sido inolvidable, y nunca lo olvidaré. A Sergio, Adrián y el resto de compañeros, gracias. Finalmente, no puedo acabar sin mencionar el apoyo incondicional de mi familia, amigos, compañeros… Y aunque en ciertos casos les ha resultado algo muy ambiguo y difícil de comprender, nunca han dudado en apoyarme y animarme a seguir adelante… A todos ellos, muchas gracias. ÍNDICE ÍNDICE Descripción y objetivos....……………………………………………………………………………………………….1 Estructura del proyecto....………………………………………………………………………………………………2 Capítulo 1. INTRODUCCIÓN.…………………………………………………………………………………………..3 1.1 MARCO DEL PROYECTO……………………………………………………………………………......3 1.2 LOS PRIMEROS ESTÁNDARES DE TELEVISIÓN.……………………………………………..4 1.2.1 ORÍGENES: EL BLANCO Y NEGRO.…………………………………………………...4 1.2.2 LA FASE ELECTROMECÁNICA.…………………………………………………...……4 1.2.3 LA FASE ELECTROMECÁNICA ANALÓGICA.………………………………….....8 1.2.4 LA FASE ELECTROMECÁNICA ANALÓGICA.………………………………….....9 1.2.5 LOS SISTEMAS DE TELEVISIÓN A COLOR.………………………………..………9 1.2.6 NTSC.…………………………………………………………………………………………...11 1.2.7 SECAM.………………………………………………………………………………………...12 1.2.8 PAL.……………………………………………………………………………………………..13 1.2.9 PAL+.…………………………………………………………………………………………...14 1.2.10 D2MAC.……………………………………………………………………………………...15 Capítulo 2: MARCO REGULATORIO Y LEGISLACIÓN DE LA TELEVISIÓN DIGITAL.…………16 2.1 NORMATIVA INTERNACIONAL.…………………………………………………………………..16 2.1.1 NORMATIVA EUROPEA.………………………………………………………………..17 2.1.2 ESTÁNDARES ETSI.………………………………………………………………………18 2.2 NORMATIVA NACIONAL.…………………………………………………………………………….18 2.2.1 CUADRO NACIONAL DE ATRIBUCIÓN DE FRECUENCIAS (CNAF).…..18 2.2.2 REGULACIÓN DE LA TDT EN ESPAÑA.…………………………………………..20 2.3 ESCENARIOS DE IMPLANTACIÓN.……………………………………………………………....26 2.3.1 INTRODUCCIÓN TEÓRICA.……………………………………………………………26 2.3.2 ESCENARIO PASADO.……………………………………………………………………27 ÍNDICE 2.3.3 ESCENARIO DE TRANSICIÓN.…………….………………………………………….28 2.3.4 ESCENARIO TRAS EL APAGÓN ANALÓGICO.………………………………….30 2.4 EXTENSIONES DE COBERTURA TDT PARA COMUNIDADES AUTÓNOMAS…….32 2.5 CONCURSOS AUTONÓMICOS Y LOCALES.…………………………………………………….34 2.5.1 CONCURSO DE ADJUDICACIÓN DE CONCESIONES…………………………34 2.5.2 REDES LOCALES Y POSIBLES LÍNEAS DE ACTUACIÓN…………….……..34 2.6 REGULACIÓN DE PROYECTOS TÉCNICOS……………………………………………….……36 2.7 GESTIÓN DEL MÚLTIPLE……………………………………………………………………….……37 Capítulo 3: ASPECTOS TÉCNICOS DE LA TELEVISIÓN DIGITAL………………………………….…..40 3.1 INTRODUCCIÓN………………………………………………………………………………………….40 3.1.1 INTRODUCCIÓN A LA TRANSMISIÓN DE TDT………………………………..41 3.2 CONCEPTOS BÁSICOS…………………………………………………………………………………42 3.2.1 INTRODUCCIÓN: ¿POR QUÉ DIGITALIZAR EL VÍDEO? …………………..42 3.2.2 CONVERSIÓN DE LA SEÑAL ANALÓGICA EN DIGITAL……………………42 3.2.3 CODIFICACIÓN DE VÍDEO: CONVERSIÓN DE VÍDEO AL FORMATO DE MUESTREO…………………………………………………………………………………………..44 3.2.4 CODIFICACIÓN DE VÍDEO: MPEG…………………………………………………..45 3.2.4.1 COMPRESIÓN ESPACIAL………………………………………………....47 3.2.4.2 COMPRESIÓN TEMPORAL………………………………………………48 3.2.4.3 COMPRESIÓN MPEG-2……………………………………………………48 3.2.4.4 MPEG-4………………………………………………………………………….51 3.3 CODIFICACIÓN DE CANAL…………………………………………………………………………..51 3.3.1 INTRODUCCIÓN…………………………………………………………………………...51 3.3.2 DISPERSIÓN DE ENERGÍA…………………………………………………………….52 3.3.3 CODIFICACIÓN DE REED-SOLOMON (O EXTERNA)………………………..53 3.3.4 DISPERSIÓN TEMPORAL DE ERRORES (ENTRELAZADO O FORNEY CONVOLUTIONAL INTERLEAVING) ………………………………………………………53 3.3.5 CODIFICACIÓN CONVOLUTIVA (CODIFICACIÓN “INTERNA”)…………54 ÍNDICE 3.4 MODULACIONES DIGITALES……………………………………………………………………….55 3.4.1 INTRODUCCIÓN…………………………………………………………………………...55 3.4.2. MODULACIONES DIGITALES PARA SATÉLITE Y CABLE…………………56 3.4.2.1 MODULACIÓN BPSK……………………………………………………….57 3.4.2.2 MODULACIÓN QPSK……………………………………………………….57 3.4.2.3 MODULACIÓN QAM………………………………………………………..59 3.4.2.4 MODULACIÓN OFDM……………………………………………………...60 Capítulo 4: ASPECTOS DE LA PLANIFICACIÓN, DIFUSIÓN Y MEDICIÓN DE LA SEÑAL DE TDT…………………………………………………………………………………………………………………………….63 4.1 INTRODUCCIÓN…………………………………………………………………………………………63 4.2 DIFUSIÓN DE LA TDT…………………………………………………………………………………64 4.2.1 REDES DE DIFUSIÓN.……………………………………………………………………64 4.2.2 SINCRONIZACIÓN SFN………………………………………………………………….65 4.2.3 SEÑAL ASI……………………………………………………………………………………66 4.2.4 CENTROS DE EMISIÓN. TRANSMISORES……………………………………….66 4.2.5 CENTROS DE EMISIÓN. REEMISORES……………………………………………67 4.3 EQUIPAMIENTO…………………………………………………………………………………………68 4.3.1 EQUIPAMIENTO EN REDES SFN …………………………………………………...69 4.3.2 EQUIPOS DE CODIFICACIÓN. MÚLTIPLEX DE PROGRAMA……………..69 4.3.3 EQUIPOS DE MULTIPLEXACIÓN……………………………………………………71 4.3.4 EQUIPOS PARA LA SINCRONIZACIÓN DE REDES SFN…………………….71 4.3.5 MODULADOR COFDM…………………………………………………………………...73 4.3.6 AMPLIFICACIÓN DE POTENCIA ……………………………………………………74 4.3.7 ELEMENTOS RADIANTES……………………………………………………………..75 4.4 PLANIFICACIÓN DE LA DIFUSIÓN……………………………………………………………….77 4.4.1 OBTENCIÓN DE COBERTURAS……………………………………………………...77 4.4.2 CÁLCULO DE COBERTURAS MEDIANTE HERRAMIENTAS INFORMÁTICAS……………………………………………………………………………………78 ÍNDICE 4.4.3 FACTORES QUE LIMITAN LA COBERTURA ……………………………………79 4.4.4 POTENCIAS…………………………………………………………………………………..80 4.5 PARÁMETROS DE MEDIDA DE CALIDAD …………………………………………………….81 4.5.1 BER…………………...………………………………………………………………………...81 4.5.2 GANANCIA DE CÓDIGO…………………………………………………………………82 4.5.3 MER…………………………………………………………………………………………….82 4.5.4 RELACIÓN SEÑAL A RUIDO…………………………………………………………..82 4.5.5 INTERVALO DE GUARDA ……………………………………………………………...83 4.6 MÉTODOS DE MEDIDA DE CALIDAD …………………………………………………………..83 4.6.1 NIVEL DE SEÑAL………………………………………………………………………….83 4.6.2 VISUALIZACIÓN DEL ESPECTRO…………………………………………………...84 4.6.3 MEDIDA DE LA C/N ……………………………………………………………………..84 4.6.4 MEDIDA DEL VER ………………………………………………………………………..85 4.6.5 JUZGAR LA CALIDAD DE LA IMAGEN DE TELEVISIÓN……………………85 4.7 RECEPCIÓN DE LA TELEVISIÓN DIGITAL…………………………………………………….86 4.7.1 CONSTITUCIÓN DE UN RECEPTOR/DECODIFICADOR DE TV DIGITAL……………………………………………………………………………………………….87 4.7.2 EL RECEPTOR/DECODIFICADOR DE SATÉLITE……………………………..88 4.7.3 EL RECEPTOR DIGITAL POR CABLE………………………………………………90 Capítulo 5: CENTRO EMISOR DE TITAGUAS …………………………………………………………………91 5.1 INTRODUCCIÓN………………………………………………………………………………………….91 5.2 CARACTERIZACIÓN DE CENTROS TIPO GAP-FILLER……………………………………91 5.2.1 EL GAP-FILLER……………………………………………………………………………..91 5.2.2 CARACTERÍSTICAS A TENER EN CUENTA EN LA PLANIFICACIÓN….93 5.2.3 REQUERIMIENTOS PARA EL CORRECTO FUNCIONAMIENTO DE UN GF ………………………………………………………………………………………………………..94 5.3 CARACTERÍSTICAS DE LOS EQUIPOS MARCA TREDESS ………………………………96 5.4 SISTEMA RADIANTE Y EQUIPAMIENTO EXISTENTE……………………………………98 ÍNDICE 5.4.1 SISTEMA RADIANTE…………………………………………………………………….98 5.4.2 CADENAS MULTIPLEXORAS………………………………………………………..100 5.4.3 EQUIPAMIENTO…………………………………………………………………………100 5.4.4 SISTEMA DE RECEPCIÓN…………………………………………………………….101 5.4.5 CROQUIS DEL SISTEMA RADIANTE……...……………………………………..101 5.4.6 DIAGRAMA DE RADIACIÓN ………………………………………………………..104 5.4.6 PLOT DE COBERTURA………………………………………………………………...106 5.5 APLICACIÓN REAL.…………………………………………………………………………………...107 5.5.1 SIMULACIÓN.……………………………………………………………………………..107 5.5.2 MEDIDAS DE CAMPO.…………………………………………………………………109 Anexo I: LISTADO DE CANALES Y FRECUENCIAS EN TELEVISIÓN DIGITAL TERRESTRE………………………………………………………………………………………………………………112 Anexo II: HOJA DE CARACTERÍSTICAS GAP-FILLERS TREDESS……………………………………113 Anexo III: HOJA DE CARACTERÍSTICAS MULTIPLEXORES TREDESS…………………………….114 Anexo IV: TELEVISIÓN EN ALTA DEFINICIÓN O HDTV………………………………………………..115 Anexo V: TELEVISIÓN INTERACTIVA EN ESPAÑA……………………………………………………….117 Listado de figuras y tablas………………………………………………………………………………………….124 Referencias bibliográficas…………………………………………………………………………………………..126 Bibliografía………………………………………………………………………………………………………………..127 DESCRIPCIÓN Y OBJETIVOS 1 DESCRIPCIÓN Y OBJETIVOS Con el presente Proyecto Final de Carrera se pretende tratar de profundizar en el ámbito de la difusión de la TDT (Televisión Digital Terrestre), a través de un amplio análisis de diversos aspectos: el proceso de transmisión de la TDT en España, la metodología de recepción en los diversos centros, y el análisis de múltiples equipos para ello. Además, y como aplicación práctica y fundamento básico de este PFC, se va a tratar de adecuar unos equipos del centro emisor del municipio de Titaguas (provincia de Valencia) que en la actualidad no están siendo utilizados. Por tanto, habrá que distinguir entre dos partes claramente diferenciadas. Este Proyecto Final de Carrera se ha pensado a raíz de una propuesta que surgió del Ayuntamiento de Titaguas, concretamente del alcalde Ramiro Rivera Gracia, al encontrarse en el repetidor del municipio unos equipos que estaban en perfecto estado pero sin ser utilizados en la actualidad. Él mismo comunicó la posibilidad de aprovecharlos, y es ahí donde surge el Proyecto, ya que el autor se encontraba precisamente realizando las prácticas en la empresa Abertis Telecom, encargada del mantenimiento de las instalaciones de recepción y emisión de TDT de los centros repetidores de España, y es Sergio Diago, tutor del alumno en la empresa, quién propone realizar e incluir las comprobaciones necesarias como parte de un Proyecto Final de Carrera. Se han dado, por tanto, todas las mejores condiciones para que se realice este Proyecto, ya que se va a disponer del material técnico necesario para poder hacer las medidas pertinentes, y también del material informático para poder plasmar esas medidas en gráficos, mapas, etc. Como objetivos, se podría decir que el Proyecto Final de Carrera tiene dos grandes objetivos: En primer lugar, situar al lector en el escenario en el que nos encontramos: la situación actual de la emisión de televisión digital en España. Para ello se optará por hacer una descripción de la historia, de la TV analógica y por supuesto de la situación actual, profundizando en los aspectos técnicos de emisión y recepción utilizando el material que proporciona la empresa, además de todo lo aprendido hasta el momento. Seguidamente, en segundo lugar se plasmarán los resultados técnicos o prácticos de todas las comprobaciones realizadas con los equipos del centro emisor, de forma sencilla y entendible. Para ello se utilizarán las herramientas tanto técnicas como informáticas que sean necesarias para mostrar los resultados finales en el Proyecto. DESCRIPCIÓN Y OBJETIVOS 2 ESTRUCTURA DEL PROYECTO El trabajo a realizar en este Proyecto Final de Carrera se puede dividir en dos grandes bloques: en primer lugar un estudio de fundamentos e historia de la televisión, e introducción a la televisión digital terrestre; y en segundo lugar se analizará el caso concreto en el que estamos centrando el objetivo del Proyecto. Dentro del primer bloque se incluye en primer lugar una introducción, con la que se pretenderá introducir al lector en los fundamentos básicos de emisión de televisión, tanto digital como analógica, con lo que se pondrá en situación con una breve descripción de la historia de la emisión analógica, y de los sistemas que se utilizaban. En segundo lugar, se hace hincapié en todos los aspectos de legislación técnica que atañen en general a la televisión digital y su distribución, y en particular a nuestro caso concreto. En el siguiente apartado se describe al lector en profundidad los aspectos técnicos más importantes de la televisión digital, y que va a ser necesario conocer para el correcto seguimiento y desarrollo de este Proyecto. Más tarde se hace un análisis minucioso de todas las posibilidades de planificación, difusión y medición de televisión digital terrestre, a la hora de poner en funcionamiento un nuevo centro o planear la modificación de un centro existente. Finalmente, el segundo bloque es el caso concreto de Titaguas, donde se realiza un estudio, con medidas teóricas y prácticas, para poder utilizar los equipos existentes y comprobar que sería posible dicha tarea. Capítulo 1: INTRODUCCIÓN 9 Las bases de la televisión moderna estaban establecidas. Los estadounidenses adoptaron el sistema NTSC basado en su propio sistema de TV en blanco y negro, y lo mismo hicieron en Europa con el sistema PAL o el SECAM. 1.2.4 LA FASE ELECTROMECÁNICA ANALÓGICA Es la nueva fase que se ha abierto en la década de 1990 con la difusión digital de la radio y la televisión. Aunque la producción digital en vídeo está en marcha desde la década de 1980, la transmisión digital de televisión al público no se inició en Europa hasta 1996, año en que los espectadores europeos pudieron recibir la primera difusión digital de televisión y radio vía satélite. En cambio, la televisión y la radio digital terrestre iniciaron su andadura en el año 2000 aproximadamente, dependiendo de cada país o gobierno. Durante la década 2000-2010 la televisión analógica y digital conviviría en una transición que, al final, traerá la desaparición de la primera. En España, el período de transición se extendió desde la aprobación del nuevo Plan Técnico (Real Decreto 944/2005, de 29 de julio) hasta el momento del apagado analógico (realizado el 3 de abril del 2010, fecha que se hizo coincidir con el período de concesión de los radiodifusores nacionales). Sin embargo, en realidad este escenario empezó a aplicarse en 2005, desde la aparición de la directiva europea sobre cese de emisiones analógicas en Europa. Más adelante, se procederá a explicar el Plan Técnico Nacional de la Televisión Digital Terrestre, incluido en el apartado donde se entrará más en profundidad en la multiplexación de emisión de televisión digital. 1.2.5 LOS SISTEMAS DE TELEVISIÓN A COLOR Ya desde principios de los años 50, largos trabajos previos acerca de la percepción de los colores, junto con buenas dosis de ingenio, permitieron llegar a los estándares NTSC, PAL,…, los cuales están basados en una triple señal de vídeo en color (rojo, verde y azul) suministrada por el dispositivo captador de imagen, que debía ser transformada a una señal visualizable sin demasiados defectos sobre un televisor monocromo y además, debía caber en un canal de televisión existente, garantizando así una imagen en color con una calidad satisfactoria. La idea básica fue, por tanto, transformar por combinación lineal las tres componentes RVA o RGB (en inglés: Red, Green, Blue) en otras señales equivalentes: - Luminancia: Y. Es la señal que conforma la cantidad de luz en la escena. La señal estaba compuesta por: Y = 0’3R + 0’59G + 0’11B. Capítulo 1: INTRODUCCIÓN 10 - Crominancia: C. Es la señal que conforma el color en la escena. Sólo se transmiten dos colores, el otro se extrae de Y, con el objetivo de solucionar ciertos problemas de retrocompatibilidad: Y + (R-Y), Y + (B-Y). La combinación elegida para la señal de luminancia representa la luminosidad de la imagen, lo que permite a un televisor en blanco y negro considerarla como una señal monocroma. En cuanto a las señales de crominancia, representan la coloración de la imagen monocroma transmitida por Y, permitiendo volver a restaurar las señales RGB en el aparato receptor en color mediante la combinación lineal con Y. Dado que la resolución del ojo es menor para las transiciones de colores que para las transiciones de luminosidad, las señales de crominancia pueden satisfacerse con una banda de paso reducida (entre la cuarta parte y la mitad de la banda de paso de la que utiliza la luminancia). El conjunto de señales formado por Y y por C es el punto común de todos los sistemas de televisión en color, incluso para los sistemas digitales más recientes. Las opciones escogidas por los pioneros de la televisión en color fueron, sin duda, bastante sensatas. Para poder transportar estas señales por un canal monocromo existente (6 MHz en EE.UU., 7 u 8 en Europa), se pensó en añadir a la señal compuesta monocroma VBS, formada por Y más los sincronismos, una subportadora modulada por las señales de crominancia para formar una nueva señal llamada CVBS (Color Video Baseband Signal), tal como se muestra en la siguiente figura: Figura 5. Representación de una señal de vídeo compuesto Esta subportadora se sitúa en la parte superior del espectro con el fin de no interferir en el parque de receptores en blanco y negro instalados ni modificar demasiado la banda de paso de luminancia, al mismo tiempo que permanece en los límites de la banda de paso de vídeo existente (4’2 MHz en NTSC, de 5 a 6 en SECAM o PAL). Capítulo 1: INTRODUCCIÓN 11 Hasta aquí no se aprecia ninguna diferencia en cuanto al principio de funcionamiento de los tres estándares NTSC, PAL y SECAM. Las diferencias entre estos sistemas estriba fundamentalmente en la manera de modular esta subportadora y en el valor de su frecuencia, como se verá a continuación. 1.2.6 NTSC El NTSC o National Television System Committee se crea en Estados Unidos, y se utilizará en países como Canadá, la propia EE.UU., Japón, y Centro América. El número de líneas es de 525, el ancho de banda es de 4 MHz (aunque en realidad es una subportadora a aproximadamente 3’579545 MHz), y la frecuencia de línea es de 15750 Hz (es decir, 30 imágenes/segundo x 525 líneas/imagen). Utiliza una subportadora enclavada sobre la frecuencia de línea, y modulada de amplitud en cuadratura o QAM según dos ejes ortogonales por las dos señales I (In phase) y Q (Quadrature). Estas dos señales son dos combinaciones lineales de R-Y y de B-Y, que corresponden a una rotación de 33º en los ejes de modulación con respecto a la fase de la ráfaga de referencia (eje B-Y). Para entender mejor todo esto, se incluye a continuación una figura que representa el vector resultante de todos los datos anteriores: Figura 6. Representación vectorial de los colores en NTSC Una ráfaga, o burst, de referencia en el umbral del negro permite reconstruir en el receptor la portadora necesaria para desmodular estas señales. Capítulo 1: INTRODUCCIÓN 12 La elección de un múltiplo de la mitad de la frecuencia de línea para la subportadora hace que los espectros de luminancia y crominancia se intercalen, lo que permite una separación casi perfecta mediante un filtrado tipo ‘’peine’’ (comb filter, poco utilizado en los receptores debido a su elevado coste económico). Sin embargo, el NTSC resulta muy sensible a las rotaciones de fase debidas a la transmisión, lo que provoca desvíos de color importantes, particularmente con los colores ‘’carne’’. Esto ha llevado a que las siglas NTSC se ganaran el sobrenombre de ‘’Never Twice The Same Color’’, que traducido del inglés podría significar algo como ‘’Nunca aparece dos veces el mismo color’’. Por tanto, los europeos tuvieron que buscar soluciones, unos diez años más tarde, que dieron como resultado los sistemas SECAM y PAL. 1.2.7 SECAM El SECAM (o SEquentiel Couleur À Mémoire) evita este inconveniente de fase, utilizando para la subportadora la modulación de frecuencia, insensible a las rotaciones de fase. Sin embargo, no permite la modulación simultánea por dos señales, como ocurriría con la modulación en cuadratura. Este sistema representa en 625 líneas, con una frecuencia de línea de 15625 Hz y una frecuencia de campo de 25 imágenes/segundo. Partiendo de dos líneas consecutivas que se consideran lo suficientemente parecidas como para poder ser calificadas de idénticas, se modula secuencialmente de línea a línea la subportadora por las señales de forma alternativa, corriendo por cuenta del receptor la recuperación de las dos señales simultáneamente. Se utilizan además unas señales de identificación, las cuales se introducen al principio de cada campo, cada una en su línea correspondiente, y que se usan para que el receptor sincronice de manera correcta, y así comprobar que las señales que se reciben son las correctas (R-Y ó B-Y), a través de un circuito conmutador para disponer simultáneamente de todas las señales. Este sistema es bastante eficaz, pero tiene los inconvenientes de que la subportadora, siempre presente incluso en zonas de la imagen sin color, es más visible que en NTSC o PAL, y que la restitución de las transiciones entre colores saturados es mediocre debido a la necesidad de truncar las excursiones máximas de frecuencia para no ‘’morder’’ demasiado la banda de luminancia. Además, el filtrado peine no es posible debido al espectro continuo de la señal de FM. Capítulo 1: INTRODUCCIÓN 13 1.2.8 PAL El sistema PAL (Phase Alternating Line) es el sistema utilizado en España. Es un ‘’pariente cercano’’ del NTSC, cuyo objetivo principal es solucionar los errores de todo del NTSC debido a los errores de fase, transformando estos en errores de saturación, menos apreciables al ojo humano. En cuanto a los parámetros del sistema, son idénticas a los de SECAM: el número de líneas es de 625, la frecuencia de línea es de 15625 Hz y la frecuencia de campo de 25 imágenes/segundo. Para evitar los inconvenientes derivados de la rotación de fase, se invierte la fase de la portadora V en una línea de cada dos, lo que permite, gracias a una línea de retardo de 64 µs en el receptor, anular los eventuales errores de fase al sumar las señales V de dos líneas consecutivas. La fase de la ráfaga de referencia se alterna de una línea a otra entre +135º y -135º con respecto a la fase de la portadora U, que es 0º, para poder sincronizar el demodulador en el receptor. El sistema PAL tiene diversas ventajas, ya que soluciona el problema de NTSC, la compatibilidad del receptor en B/N es buena, y es más fácil mezclar sin demodular. Sin embargo, no todo son ventajas, ya que el receptor, por ejemplo, es menos económico que en el resto de casos, y en la fase de edición de los contenidos a emitir hay que mantener siempre la fase. Además del PAL estándar (llamado PAL B/G), existen otras dos variantes menos conocidas, utilizadas en América del Sur, donde los canales son de 6 MHz, como en NTSC: - PAL M (Brasil, 525 líneas/60 Hz). - PAL N (Argentina, 625 líneas/50 Hz). En los años 80, los europeos intentaron mejorar la calidad de las imágenes y del sonido de cara a los nuevos servicios de televisión vía satélite, evitando los principales inconvenientes de los sistemas compuestos, y adoptando el sonido digital, lo que dio nacimiento a los sistemas MAC. A continuación se muestra una señal PAL de un canal cualquiera, de 8 MHz de ancho de banda, con sus componentes y frecuencias típicos: Capítulo 1: INTRODUCCIÓN 14 Canal N (8 MHz) 5.5 MHz 4.43 MHz 1.25 MHz 1,25 MHz 1.25 MHz 1.25 MHz N+1 N-1 Interferencia Adyacente superior Interferencia Adyacente inferior fvideo fcroma faudio Figura 7. Perfil de un canal PAL en UHF (G-PAL) 1.2.9 PAL+ La norma PAL+ fue desarrollada entre 1990 y 1992 y, tras un período experimental de más de un año, las emisiones oficiales comenzaron en 1995 en Berlín. El PAL+ fue adoptado por la mayoría de los países que utilizaban el PAL, pero pronto fracasó y no fue implantado de manera continuada. El sistema PAL+ estaba pensado para la transmisión de imágenes en formato 16/9, con definición mejorada, aunque al mismo tiempo compatible con los receptores PAL convencionales de relación 4/3. La mejora de la definición venía de que en el PAL+ se transmiten y reconstruyen en la pantalla del receptor las 576 líneas de la resolución vertical, cosa que no ocurría en el sistema convencional. Concretamente, la imagen en PAL+ se obtiene mediante un filtrado paso bajo del vertical; el resultado del filtrado complementario (paso alto) se transmite sobre la subportadora a 4,43 MHz durante las 144 líneas negras no utilizadas, lo que permite al receptor PAL+ reconstruir una imagen con una completa resolución vertical de 576 líneas y con una perturbación relativamente pequeña en los receptores 4/3. El hecho de que la fase de la subportadora de dos líneas contiguas de los dos campos que constituyen la imagen se transmite en oposición de fase, permite anular la diafonía de color en el receptor, sumando la parte superior del espectro de los dos campos así como anular la diafonía de luminancia sustrayéndolas, de ahí la necesidad de tener una memoria de campo, lo que contribuye a elevar el precio de los receptores PAL+. La detección de movimiento permite evitar los defectos introducidos por este sistema – conocido con el nombre de “colorplus” – en los objetos de color en rápido movimiento. De este modo, se obtiene una imagen 16/9 de calidad comparable a la del D2MAC, a condición, no obstante, de disponer de unas muy buenas condiciones de recepción (alta relación señal/ruido). Capítulo 1: INTRODUCCIÓN 15 A fin de que el receptor sepa cuál es el formato de emisión que está recibiendo, se añaden en la primera mitad (que no se usa) de la línea 23 unos bits de indicación del tipo de formato (WWS, Wide Screen Signaling), de forma que el receptor pueda adaptar su formato de visualización. 1.2.10 D2MAC Debido a que la calidad de la imagen y el sonido de las normal PAL y SECAM eran relativamente pobres, la Unión Europea de Radiodifusión (UER) desarrolló los sistemas MAC con el objeto de ofrecer una mejor calidad de imagen y sonido en la televisión por satélite. Para ello, introdujeron el sonido digital en los paquetes MAC, junto con varios canales de audio por señal de televisión. Así mismo, mejoramos el tratamiento de la señal de vídeo analógico, evitando los inconvenientes de la señal compuesta de vídeo de la televisión convencional. Todas estas mejoras de imagen y sonido eran posibles porque la señal de satélite tenía un ancho de banda de 27 MHz por canal de televisión y, además, su modulación era por frecuencia (FM). Por tanto, los paquetes MAC fueron diseñados básicamente para mejorar la radiodifusión directa por satélite. El D2MAC es el más conocido de los sistemas MAC, incluso sin haber alcanzado el éxito esperado. Sustituye el multiplexado de frecuencia (división de la banda de paso) entre luminancia, crominancia y sonido por un multiplexado temporal (división de tiempo), y puede ser considerado como una etapa hacia la transmisión totalmente digital de la señal de TV. En la emisión, después del muestreo y la conversión A/D, las señales Y, U y V se comprimen en el tiempo, eventualmente cifradas, después reconvertidas a analógico de manera que puedan ser trasmitidas secuencialmente sobre la línea. El período habitualmente ocupado por los sincronismos y la supresión de línea es sustituido por una ráfaga de datos codificados. Estos datos transportan el sonido digital, los sincronismos y otras informaciones (subtítulos, teletexto, formato de emisión 4/3 ó 16/9…) y, en caso de emisiones de pago, los datos de control de acceso al sistema EUROCRYPT que forma parte de la norma D2MAC. Al igual que en SECAM, la componente U se transmite alternativamente sobre una línea y V sobre la siguiente, de forma que se reduce la banda de paso necesaria al tiempo que se obtiene una resolución igual a la mitad de la resolución de luminancia para ambos ejes de la imagen. El multiplexado temporal se traduce en la ausencia total de diafonía de color (cross color) y diafonía de luminancia (cross luminance) después de su descodificación en el receptor con una banda de paso de luminancia de unos 5 MHz, lo que significa una resolución horizontal claramente mejorada con respecto al PAL o al SECAM. Capítulo 2: MARCO REGULATORIO Y LEGISLACIÓN DE LA TELEVISIÓN DIGITAL 16 Capítulo 2: MARCO REGULATORIO Y LEGISLACIÓN DE LA TELEVISIÓN DIGITAL En este apartado se va a introducir a la extensa legislación que atañe al sector de las telecomunicaciones, y en concreto al de la televisión digital o TDT. Existen muchos y muy diversos reales decretos, leyes, y demás documentación, sin embargo en este capítulo se intentará contar al lector los más importantes y los que más afectan al tema que se está desarrollando en este proyecto, además de hacer un repaso por los diferentes escenarios de implantación que ha tenido y está teniendo la TDT en España. 2.1 NORMATIVA INTERNACIONAL A nivel internacional existen tres áreas de normalización: Europa, USA y Japón. En las tres áreas se utiliza la misma técnica de compresión de la señal de vídeo: MPEG-2 (definido por la norma ISO/IEC 13918-1,2,3). Las diferencias surgen en los métodos de modulación:  USA: Normativa ATSC (Advanced Television System Comittee) y modulación 8VSB (8 Vestigial Side Band).  Japón: Normativa ARI, Sistema: ISDB-T (Integrated Services Digital Broadcasting – Terrestrial) y modulación BST-OFDM (Band Segmented Transmission – Orthogonal Frequency Division Multiplexing),  Europa: Normativa DVB (Digital Video Broadcasting) que edita sus normas a través de ETSI. El DVB es un proyecto europeo, soportado por más de 300 organizaciones de 40 países. Además, se establecen los siguientes foros de estandarización a nivel internacional: - ITU: International Telecommunication Union (Unión Internacional de Telecomunicaciones o UIT). - CEPT: European Conference of Postal and Telecommunications Administrations (Conferencia Europea de Administraciones de Correos y Telecomunicaciones). - ETSI: European Telecommunications Standards Institute (Instituto de Estándares de Telecomunicación Europeos). - EBU: European Broadcasting Union (Unión Europea de Radiodifusión o UER). - DVB: Digital Video Broadcasting (grupo de trabajo dentro de ETSI). Capítulo 2: MARCO REGULATORIO Y LEGISLACIÓN DE LA TELEVISIÓN DIGITAL 17 2.1.1 NORMATIVA EUROPEA Acuerdo de Estocolmo (1961). En él se estableció una planificación para la zona Europea de Radiodifusión. Esta planificación incorporaba:  Bandas I y III de TV en VHF.  Banda II, para radiodifusión sonora en FM (solamente hasta 100 MHz).  Bandas IV y V de TV en UHF. La planificación inicial incluía del orden de 5.500 asignaciones de frecuencia de transmisores de TV y 2.500 de FM. La cifra actual de transmisores de TV en esa zona se sitúa por encima de los 80.000, lo que demuestra la flexibilidad del Plan Técnico definido por el Acuerdo de Estocolmo para incorporar nuevas asignaciones. Acuerdo de Ginebra (1984). Modificó la planificación de la Banda II de radiodifusión sonora, incorporando además las frecuencias entre 100 y 108 MHz. Este acuerdo incorporaba también a todo el continente africano y parte de Asia, y no afecta a la difusión de TV. Acuerdo de Chester (1997). Se definieron criterios técnicos, principios de coordinación y procedimientos para la introducción de la TDT en Europa con el sistema DVB-T. Define procedimientos a utilizar en adición a los Acuerdos de Estocolmo, para la introducción de la TV digital en las bandas III, IV y V. Se incluyen provisiones para modificar una asignación ya existente de analógico a digital, para estudiar las interferencias entre analógico y digital, o entre dos estaciones digitales, así como para coordinar estaciones de diferentes servicios. En el año 2000, la CEPT solicita a la UIT la convocatoria de una Conferencia Regional de Radiocomunicaciones cuyo objetivo es “la planificación del servicio de radiodifusión digital terrestre”, es decir, incluye la radiodifusión sonora y la televisión, en las bandas III, IV y V, para la mayor parte de las regiones de Europa, parte de Asia y África. Se esperaba que dicha conferencia se cerrase al año siguiente con un nuevo Acuerdo y Plan Internacional que sustituyan a los de Estocolmo. A pesar de que los resultados de la conferencia fueron parciales, se puede destacar:  Adopción del DVB-T como único estándar de la TDT.  Compromiso de respetar las actuales adjudicaciones de DAB-T (Digital Audio Broadcasting – Terrestrial) en Europa.  Utilización de un modelo de propagación basado en la Recomendación 1546 del UIT-R. Capítulo 2: MARCO REGULATORIO Y LEGISLACIÓN DE LA TELEVISIÓN DIGITAL 18  Incorporación de otros estándares de radiodifusión que aparezcan en el futuro. 2.1.2 ESTÁNDARES ETSI Existen muchos y muy numerosos estándares del ETSI involucrados en una red de Televisión Digital Terrestre. Nombrarlos todos sería extenderse demasiado, por tanto, se insta al lector interesado a buscar en la siguiente referencia cada uno de los estándares ETSI, que se encuentran íntegramente en [www9], donde se puede observar que es la empresa AENOR la encargada de formular dichos estándares en el caso de España. 2.2 NORMATIVA NACIONAL La normativa nacional sobre televisión como parte de la regulación audiovisual es bastante extensa. Para comprender todos los campos necesarios desde el punto de vista ingenieril, se ahondará por un lado, en el Cuadro Nacional de Atribución de Frecuencias (CNAF) y, por otro lado, se listará la regulación sobre TDT en España. 2.2.1 CUADRO NACIONAL DE ATRIBUCIÓN DE FRECUENCIAS (CNAF) La Ley 32/2003, de 3 de noviembre, General de Telecomunicaciones establece, en su artículo 43 que “la gestión del dominio público radioeléctrico y las facultades para su administración y control corresponden al Estado”. Por su parte, el artículo 5 del Reglamento de Desarrollo de la Ley 11/1998, de 24 de abril, General de Telecomunicaciones, en lo relativo al uso del dominio público radioeléctrico, aprobado por la Orden de 9 de marzo de 2000, habilita para la aprobación mediante orden ministerial del CNAF para los diferentes tipos de servicios de radiocomunicación, definidos en el Reglamento de Radiocomunicaciones de la Unión Internacional de Radiocomunicaciones, definiendo la atribución de bandas, sub-bandas, canales y circuitos radioeléctricos correspondientes, así como las demás características técnicas que pudieran ser necesarias. Por otra parte, habría que destacar el hecho de que, cuando una ley cualquiera sobre telecomunicaciones hace referencia al Estado, siempre estará referida tanto al Ministerio de Industria, Energía y Turismo (MINETUR), como a la Secretaría de Estado de las Telecomunicaciones y de la Sociedad de la Información (SETSI). El CNAF, de acuerdo con la reglamentación internacional sobre atribución y adjudicación de bandas y asignaciones de frecuencia, las disponibilidades nacionales e Capítulo 2: MARCO REGULATORIO Y LEGISLACIÓN DE LA TELEVISIÓN DIGITAL 25 41. Orden ITC/2212/2007, de 12 de julio (BOE 20-07-2007), por la que se establecen obligaciones y requisitos para los gestores de múltiples digitales de la televisión digital terrestre y por la que se crea y regula el registro de parámetros de información de los servicios de televisión digital terrestre. 42. Resoluciones del 20 de enero de 2009, de la SETSI (BOE 24-02-2009), por las que se publica el Convenio marco de colaboración, entre el Ministerio de Industria, Turismo y Comercio y cada comunidad autónoma, para la ejecución del Plan Nacional de Transición a la TDT. 43. Real Decreto 365/2010, de 26 de marzo (BOE 03-04-2010), por el que se regula la asignación de los múltiples de la Televisión Digital Terrestre tras el cese de las emisiones de televisión terrestre con tecnología analógica. (Modificado por el Real Decreto 169/2011, de 11 de febrero). 44. Ley 7/2010, de 31 de marzo (BOE 01-04-2010), General de la Comunicación Audiovisual. (Modificada por la Ley 2/2011, de 4 de marzo, de Economía Sostenible). 45. Resolución de 7 de abril de 2010, de la SETSI (BOE 14-04-2010), por la que se publica el Acuerdo del Consejo de Ministros de 26 de marzo de 2010, sobre renovación, a las sociedades Antena 3 de Televisión, S.A., Gestevisión Telecinco, S.A. y Sogecable, S.A. de las concesiones para la prestación, en régimen de gestión indirecta, del servicio público de televisión terrestre. 46. Real Decreto 691/2010, de 20 de mayo (BOE 02-06-2010), por el que se regula la Televisión Digital Terrestre en alta definición. (Modificado por el Real Decreto 169/2011, de 11 de febrero). 47. Resolución de 15 de octubre de 2010, de la SETSI (BOE 08-11-2010), por la que se publica el Acuerdo de Consejo de Ministros de 1 de octubre de 2010, por el que se transforman las concesiones para la prestación, en régimen de gestión indirecta, del servicio público de la radiodifusión sonora en ondas medias (hectométricas), en licencias para la prestación del servicio de comunicación audiovisual radiofónica. 48. Orden ITC/99/2011, de 28 de enero (BOE 29-01-2011), por la que se determina la fecha de ejecución de la reordenación de canales de televisión digital terrestre prevista en el momento del tránsito entre las etapas 1 y 2 de la fase 1 del proceso establecido en el Real Decreto 365/2010, de 26 de marzo, por el que se regula la asignación de los múltiples de la televisión digital terrestre tras el cese de las emisiones de televisión terrestre con tecnología analógica. 49. Real Decreto 169/2011, de 11 de febrero (BOE 12-02-2011), por el que se modifican el Real Decreto 365/2010, de 26 de marzo, por el que se regula la asignación de los múltiples de la Televisión Digital Terrestre tras el cese de las emisiones de televisión terrestre con tecnología analógica y el Real Decreto 691/2010, de 20 de mayo, por el que se regula la Televisión Digital Terrestre en alta definición. Capítulo 2: MARCO REGULATORIO Y LEGISLACIÓN DE LA TELEVISIÓN DIGITAL 26 50. Real Decreto 802/2011, de 10 de junio (BOE 28-06-2011), por el que se modifica el Plan técnico nacional de la radiodifusión sonora digital terrestre, aprobado por el Real Decreto 1287/1999, de 23 de julio. 51. Resolución de 13 de julio de 2011, de la SETSI (BOE 27-07-2011), por la que se publica el Acuerdo de Consejo de Ministros de 10 de junio de 2011 por el que se aprueba el plan de digitalización del servicio de radiodifusión sonora terrestre. 2.3 ESCENARIOS DE IMPLANTACIÓN 2.3.1 INTRODUCCIÓN TEÓRICA Antes de analizar los escenarios pasados, actuales y futuros, se va a realizar una breve introducción teórica para entender algunos conceptos básicos de TDT, a pesar de que de muchos de los aspectos de los que se hablará a continuación están más desarrollados en los capítulos siguientes. En primer lugar, se clasificarán los tipos de redes de televisión, según dos criterios: el número de frecuencias utilizadas y la zona de cobertura a la que dan servicio. Posteriormente, se repasan unos conceptos aclarativos sobre la denominación oficial de los canales y los programas para la TDT. Tipos de redes de TDT A) SEGÚN EL NÚMERO DE FRECUENCIAS UTILIZADAS: 1.- Redes multifrecuencia (MFN, Multi Frequency Networks): Cada transmisor transmite una frecuencia diferente. Se pueden realizar desconexiones de la programación a distintos niveles. 2.- Redes de frecuencia única (SFN, Single Frequency Networks): Todas las estaciones del área de cobertura radian a la misma frecuencia. No se pueden realizar desconexiones, pues la señal debe ser la misma para todos los equipos transmisores del área de cobertura. B) SEGÚN LA COBERTURA QUE CUBRAN: 1.- Estatales. 2.- Autonómicas. 3.- Locales. Algunas definiciones sobre TDT:  Múltiple digital: Señal compuesta para ser transmitida por un canal o frecuencia radioeléctrica y que, al utilizar la tecnología digital, permite la incorporación de las señales correspondientes a varios servicios asociados y a servicios de comunicaciones electrónicas. Capítulo 2: MARCO REGULATORIO Y LEGISLACIÓN DE LA TELEVISIÓN DIGITAL 27  Canal digital de televisión: Parte de la capacidad de un múltiple digital que se utiliza para la incorporación en él de un programa de televisión.  Canal analógico de televisión: Capacidad de transmisión que se utiliza para la difusión de un programa de televisión con tecnología analógica.  Programa de televisión: Organización secuencial en el tiempo de contenidos audiovisuales, puesta a disposición del público de forma independiente, bajo la responsabilidad de una misma persona y dotada de identidad e imagen propias.  Área de cobertura: Según varios factores del centro emisor, como el número de transmisores o la potencia, será objetivo el cubrir una determinada área geográfica para dar servicio a uno o varios municipios.  Área técnica: Zona del territorio cubierta desde el punto de vista radioeléctrico por el centro principal de difusión, los centros secundarios que tomen señal primaria de dicho centro y los centros de menor entidad que no tomen señal primaria del centro principal pero tengan cobertura solapada con él o con alguno de sus centros secundarios. Un área técnica no tiene por qué coincidir con una red local, autonómica ni estatal. 2.3.2 ESCENARIO PASADO El anterior escenario de la TDT, presente hasta hace unos meses, estaba basado en el anterior Plan Técnico Nacional de TDT (RD 2169/1998). De este plan técnico todavía se mantienen algunos aspectos. Por ejemplo, en dicho plan se establecía lo siguiente sobre las bandas de frecuencia: - Banda 470-758 MHz (Canales 21 al 56), destinada al establecimiento de redes multifrecuencia y redes de transmisor único de ámbito local. Las emisiones analógicas presentes en esta banda debían cesar antes del 01/01/2012. - Banda 758-830 MHz (Canales 57 al 65), destinada a redes de frecuencia única (SFN) de ámbito autonómico y provincial, así como transmisores únicos de ámbito local. No se permitirán nuevas asignaturas analógicas ni siquiera la puesta en servicio de estaciones ya asignadas cuyas frecuencias coincidan con las coberturas digitales previstas en el Plan. Con estos canales se establece una red multifrecuencia (de frecuencia única en cada provincia) de ámbito estatal y una red de frecuencia única en cada Comunidad Autónoma. - Banda 830-862 MHz (Canales 66 al 69), se destina al establecimiento de 4 redes SFN de ámbito nacional. Se otorgaron 14 programas a Quiero TV y dos más a Veo TV y Net TV (uno a cada concesionario), considerando cuatro programas por canal. Otros datos que aporta el Plan Técnico del 98 sobre la banda UHF son:  La televisión digital sustituirá completamente a la analógica.  La Banda III de VHF deberá abandonar los servicios de TV para el uso de T-DAB.  SFNs: Extensión de la banda superior de UHF desde 830 a 862 MHz para proveer cobertura nacional. Capítulo 2: MARCO REGULATORIO Y LEGISLACIÓN DE LA TELEVISIÓN DIGITAL 28  MFNs: Se introducirán en las bandas analógicas IV y V (470-830 MHz).  Modificación de los canales analógicos en los reemisores. De este modo, el escenario dibujado por dicha normativa y, que se mantenía hasta la aparición del RD 944/2005, era la siguiente: - Un múltiple en red MFN (canales del 57 al 65) destinado a crear una red RGN (Red Global Nacional) con desconexiones provinciales. - 4 múltiples SFN (canales 66, 67, 68 y 69) de cobertura estatal. La mayoría de los canales digitales de estos múltiples estaban sin ocupar al quedar libres tras la desaparición de Quiero TV. Los concesionarios Veo Televisión y Net TV son los únicos que ocupaban dos canales digitales del múltiple 66. 2.3.3 ESCENARIO DE TRANSICIÓN El período de transición se extiende desde la aprobación del nuevo Plan Técnico (RD 944/2005, de 29 de julio) hasta el momento del apagado analógico (3 de abril de 2010, fecha que se ha hecho coincidir con el período de concesión de los radiodifusores nacionales). Realmente, este escenario empezó a aplicarse en el momento en que comenzaron las emisiones en los múltiples SFN nacionales (noviembre de 2005). El Plan Técnico Nacional de la TDT establece los siguientes puntos para el período de transición: o El Ente Público Radiotelevisión Española (RTVE) se reserva un múltiple digital de cobertura estatal con capacidad para efectuar desconexiones territoriales de ámbito autonómico (pero no provincial). Este múltiple se situará en una red MFN de ámbito estatal con desconexiones a nivel autonómico en los canales 57 a 65. o El Ente Público RTVE se reserva otro canal digital de cobertura estatal, sin capacidad de desconexión, dentro de uno de los múltiples 66, 67, 68 ó 69. o Cada una de las sociedades concesionarias de televisión privada con tecnología analógica, acceden a un canal digital dentro de un múltiple digital de cobertura estatal, para permitir que emita simultáneamente en analógico y digital. Estos canales digitales se situarán en los múltiples 66, 67, 68 y 69 en redes de frecuencia única. Además, podrán optar a la concesión de hasta 2 nuevos canales si cumplen los requisitos que se establecen en el nuevo Plan y sus propuestas son aceptadas. o Los resultantes canales digitales de cobertura estatal integrados en los múltiples digitales 66, 67, 68 y 69 que no hayan sido otorgados con anterioridad y los no reservados con arreglo a los apartados precedentes, se adjudicarán mediante concurso público. o Cada una de las comunidades autónomas dispondrá de un múltiple digital de cobertura autonómica con capacidad para efectuar desconexiones territoriales de ámbito provincial. Este múltiple se situará en varias redes MFN de ámbito autonómico con desconexiones a nivel provincial en los canales 57 a 65. Capítulo 2: MARCO REGULATORIO Y LEGISLACIÓN DE LA TELEVISIÓN DIGITAL 29 De este modo, teniendo en cuenta la configuración de múltiples que establece el Plan Técnico para el período de transición estuvo presente el siguiente escenario: - Para el múltiple MFN se hizo un reparto de canales, a nivel nacional, con desconexiones a nivel provincial, y que fue sido concedido al ente público RTVE. Se determinó entonces que los canales de TVE irían en lo que se denominó RGE, y que correspondía a ciertos canales (cambiaban según la provincia) en los que emitiría TVE y sus canales de televisión digital. Cabe destacar que la mayoría de los canales coinciden con los que, en el anterior Plan Técnico, estaban asignados al establecimiento de las redes de carácter autonómico. En la Figura 8, de la siguiente página, se muestra el mapa estatal con el reparto oficial de canales, tanto para la RGE como para la TDT autonómica. - Cabría destacar el caso de la Comunidad Valenciana, en la que el canal elegido para la RGE de RTVE fue el 58, mientras que para la TDT autonómica cambiaba por provincia: el 60 para Castellón, el 57 para Valencia y el 62 para Alicante. - De la misma forma, se hizo un reparto de canales destinados a crear redes MFN a nivel autonómico con desconexiones a nivel provincial. E igualmente, la mayoría de los canales que se establecen en el nuevo Plan Técnico para este MFN provienen de los canales asignados para el múltiplex nacional con desconexiones a nivel provincial que existía a raíz del anterior Plan Técnico. Otra excepción a tener en cuenta son aquellas zonas que, por ser zonas limítrofes con otros países o por otras causas distintas, deben cambiar de canal. Es lo que se denomina Coordinación Internacional de Frecuencias, concepto que introdujo la SETSI en aquel momento. Además, a nivel autonómico, se podía compartir un múltiple entre canales digitales públicos y privados tal y como lo decida la comunidad autónoma. Capítulo 2: MARCO REGULATORIO Y LEGISLACIÓN DE LA TELEVISIÓN DIGITAL 30 Figura 8. Mapa de España, con los canales de RGE y TDT-A para cada provincia. 2.3.4 ESCENARIO TRAS EL APAGÓN ANALÓGICO El Real Decreto 944/2005, de 29 de julio, establece las medidas sobre el modo de realizar el apagado analógico y los objetivos de cobertura:  Apagón y PLAN DE TRANSICIÓN: Las emisiones de televisión terrestre con tecnología analógica de cobertura estatal o autonómica cesarán antes del 3 de abril de 2010, y deberán realizar el cese de emisiones de manera progresiva por áreas técnicas y el Plan de Transición: de la televisión analógica a la televisión digital. Todo esto se llevó a cabo como se ha dicho, por áreas técnicas, y mediante una cantidad considerable de proyectos técnicos, lo cual supuso una gran cantidad de trabajo para el sector.  Objetivos de cobertura: RTVE en territorio nacional, y sus autonómicas en territorio de cada Comunidad (que se rigen por la Ley 46/1983): - 80% de la población antes del 31 de diciembre de 2005. - 90% de la población antes del 31 de diciembre de 2008. - 98% de la población antes del 3 de abril de 2010. Capítulo 2: MARCO REGULATORIO Y LEGISLACIÓN DE LA TELEVISIÓN DIGITAL 31 Autonómicas explotadas por la entidad pública: - A establecer en el instrumento de asignación por el Gobierno. Sociedades concesionarias del servicio público de televisión estatal: - 80% de la población antes del 31 de diciembre de 2005. - 90% de la población antes del 31 de diciembre de 2008. - 95% de la población antes del 3 de abril de 2010. Nuevas sociedades a las que se les adjudique concesión (estatales o autonómicas): - A establecer en el correspondiente pliego regulador de cada concurso. Además, el Plan Técnico fija el siguiente escenario tras el cese de emisiones analógicas:  Cada una de las sociedades concesionarias del servicio público de televisión de ámbito estatal existentes accederá a un múltiple digital de cobertura estatal sin desconexiones territoriales.  El Ente Público RTVE, tras el cese de las emisiones de televisión analógica, accederá a dos múltiples digitales de cobertura estatal. Uno de ellos con capacidad para realizar desconexiones territoriales de ámbito autonómico.  Cada una de las comunidades autonómicas dispondrá de dos múltiples digitales de cobertura autonómica (uno de ellos con capacidad para efectuar desconexiones territoriales de ámbito provincial y el otro, opcionalmente, podrá realizar desconexiones de ámbito insular o comarcal). Este múltiple se realizará utilizando el bloque de canales que va del 57 al 65.  La obligación de emitir un mínimo de 4 canales por cada múltiple, salvo que el múltiple lo explote íntegramente un mismo operador, en cuyo caso podrá emitir el número que desee siempre que la calidad de imagen y sonido cumpla los requisitos, lo que permitiría la emisión de televisión de alta definición (HDTV).  La limitación al 20% de la capacidad máxima de la ocupación del múltiple para la transmisión de contenidos distintos a la propia TV, como pueden ser aplicaciones interactivas, datos o actualizaciones de software para los receptores.  Para los nuevos canales digitales que se puedan solicitar por parte de los actuales operadores, el compromiso de divulgar la TDT entre sus audiencias, emitir contenidos novedosos distintos a los emitidos en analógico, emisión de contenidos en diversos idiomas y con subtítulos, el desarrollo de servicios interactivos, etc.  Obligación de aumentar la cobertura territorial y de población alcanzada por las señales de TDT para todos los operadores, tanto públicos como privados, hasta alcanzar el 80% de la población al finalizar el año 2005, el 90% de la población al finalizar 2008, y el 95% de la población (el 98% en el caso de RTVE) en el momento de llevar a cabo el apagón analógico. El nuevo Plan Técnico indica que es posible proveer un nuevo múltiple de cobertura autonómica al finalizar las emisiones analógicas. Este segundo múltiple puede poseer desconexiones a nivel de demarcación, dependiendo de las condiciones. Capítulo 2: MARCO REGULATORIO Y LEGISLACIÓN DE LA TELEVISIÓN DIGITAL 32 En el caso de la Comunidad Valenciana, los objetivos de cobertura serían los siguientes: - 70 % de la población, para cubrir entre el primero y segundo año de vigencia de la concesión. - 80% de la población, para cubrir durante el tercer año de vigencia de la concesión. - 95% de la población, para cubrir durante el cuarto y quinto año de vigencia de la concesión. 2.4 EXTENSIONES DE COBERTURA TDT PARA COMUNIDADES AUTÓNOMAS Los correspondientes gobiernos de cada Comunidad Autónoma y el Ministerio de Industria, Turismo y Comercio firmaron un Convenio Marco de colaboración para el desarrollo de los Proyectos de Transición del Plan Nacional de Transición a la TDT definidos en el ámbito del territorio de cada Comunidad. El Convenio Marco tenía por objeto plasmar las condiciones con arreglo a las cuales se llevaría a cabo la colaboración entre la Administración General del Estado y el gobierno de la Comunidad para la realización de las actuaciones necesarias para cumplir con lo establecido en el Plan Nacional de Transición a la TDT, con el fin de alcanzar su objetivo último, que no es otro que el cese progresivo de las emisiones de televisión con tecnología analógica y su total sustitución por emisiones basadas en tecnología digital que garantice el tránsito pleno a la misma antes del 3 de abril de 2010.  El caso concreto de la Comunidad Valenciana: En la Comunidad se establecieron 3 fases (aunque la 2 y la 3 han ido prácticamente conjuntas). La Fase I comprendía unos pocos centros de poca envergadura, los cuales se citarán más tarde, y las Fases II y III ya abarcaban bastantes más centros. El objetivo de dicho convenio es el suministro, instalación y puesta en marcha de equipos microtransmisores o microreemisores y sus correspondientes elementos asociados de televisión digital terrestre en los centros emisores, así como sus correspondientes proyectos de legalización, para el desarrollo de los Proyectos de Transición del Plan Nacional de Transición a la TDT definidos en el ámbito del territorio de la Comunidad Valenciana. También están incluidas las actuaciones de desinstalación de los equipos o componentes obsoletos para la difusión en tecnología digital. Capítulo 2: MARCO REGULATORIO Y LEGISLACIÓN DE LA TELEVISIÓN DIGITAL 33 FASE I: En el Anexo del citado Convenio Marco se estableció que el modelo de colaboración aprobado para el año 2008 está asociado a la Fase I del Plan Nacional de Transición a la TDT, con el objetivo de igualar la cobertura digital a la analógica prexistente en los Proyectos de Transición de la Fase I. En concreto, la cobertura digital supondrá el suministro e instalación en un conjunto de centros de difusión de televisión actualmente existentes con tecnología analógica, de equipos con tecnología digital, con el fin de asegurar que el 30 de junio de 2009 los centros de la Fase I del Plan de Transición ubicados en la Generalitat Valenciana puedan difundir las emisiones de Televisión Digital Terrestre. Los centros de los que se compone la Fase I son los siguientes: - Venta del Moro. - Alpuente I. - Aras de los Olmos. - Venta Gaeta (Cortes de Pallás). - TITAGUAS. - Alpuente II (Baldovar). - Benagéber I. - Benagéber II. - Jalance. - Puebla de San Miguel. FASES II y III: Tanto la Fase II como la Fase III tienen como objeto el suministro, instalación y puesta en marcha de las infraestructuras y equipamiento necesarios para la extensión de la cobertura de la TDT al mayor número posible de habitantes de la Comunidad Valenciana, es decir, lo más cercana posible al 100% de la población. Los trabajos o actuaciones incluidas eran por ejemplo: el suministro, instalación y puesta en funcionamiento del equipamiento necesario para la difusión de los múltiplex digitales, así como del sistema de telecontrol y gestión remota de dichos múltiplex; la adecuación de las infraestructuras existentes o, en su caso, construcción de nueva infraestructura; la desinstalación y retirada de los equipos en tecnología analógica existentes, y que no sean necesarios para la difusión de la TDT y traslado de los mismos a un lugar determinado por la Dirección del Proyecto. En definitiva, prácticamente los mismo objetivos que en la Fase I, sólo que esta vez haciendo referencia a una lista mucho más amplia de centros, que no se indicarán debido a la excesiva extensión del listado. Capítulo 2: MARCO REGULATORIO Y LEGISLACIÓN DE LA TELEVISIÓN DIGITAL 34 2.5 CONCURSOS AUTONÓMICOS Y LOCALES Según el último Plan Técnico Nacional de la TDT (RD 944/2005) y el de la TDT Local (RD 439/2004), es la comunidad autónoma la que decide el modo de gestión de los múltiples autonómicos y locales. En este apartado se analizará el estado de los concursos que realizan las comunidades autónomas para la concesión de canales digitales. 2.5.1 CONCURSO DE ADJUDICACIÓN DE CONCESIONES Conviene previamente definir algunos conceptos jurídicos relacionados con los concursos para la adjudicación de explotación de canales digitales: Licitación pública: acto de subastar o someter a concurso público los contratos de obras o servicios, compras, adquisiciones, etc., de la Administración Pública con el propósito de obtener la mejor oferta en calidad y precio de los contratistas o proveedores. Licitador: Persona u organización que licita (el que concursa). Concesión: Licencia, permiso, asignación o autorización. Derecho concedido por la Administración para explotar bienes de dominio público, o para proporcionar servicios al público en general. Concesionario: Persona a quien se da una concesión. Adjudicación: Acto administrativo a través del cual la Administración Pública, una vez cubiertas las formalidades del procedimiento, asigna a una persona física un contrato para la adquisición de bienes, prestación de servicios o realización de obras. La adjudicación es por convocatoria pública, cuando proviene de un concurso público convocado para elegir la mejor propuesta técnico-económica y con la mejor garantía de su ejecución. 2.5.2 REDES LOCALES Y POSIBLES LÍNEAS DE ACTUACIÓN A continuación se describe a grandes rasgos el proceso de concesión de canales digitales de televisión local (el formato de los concursos puede variar de una comunidad a otra): 1. La Comunidad Autónoma saca a concurso los programas de gestión indirecta o privada. Normalmente se trata de un múltiple por demarcación, del cual, un canal digital se reserva para compartir a su vez entre los Ayuntamientos de la demarcación. La Comunidad establece una serie de requisitos para las propuestas que, generalmente, incluyen: - Datos relativos a la programación que se va a emitir. - Viabilidad económica del concesionario. Capítulo 3: ASPECTOS TÉCNICOS DE LA TELEVISIÓN DIGITAL 41 3.1.1 INTRODUCCIÓN A LA TRANSMISIÓN DE TDT La cadena de difusión y recepción de la TDT se divide en tres grandes bloques: la contribución de la señal desde los estudios de producción a la cabecera, la distribución y posterior difusión de la señal, y la fase de recepción en la instalación de recepción. En la fase de contribución, y a través de distintas modalidades, la señal que se produce en estudios se codifica y multiplexa en cabecera, añadiéndose la información de servicio y generándose el transport stream. La problemática asociada a esta fase puede aparecer principalmente por incidencias del equipamiento de cabecera o problemas de coordinación en la gestión técnica del múltiple (normalmente relacionados con la señalización). Los actores principales son los generadores de contenidos y el gestor del múltiple. Durante la fase de distribución y difusión, la señal se transporta desde cabecera a los centros emisores (ya sea por fibra, radioenlace o satélite) realizándose la modulación y amplificación previa a la difusión vía el sistema radiante al territorio. La problemática típica asociada a esta fase se corresponde con incidencias en el equipamiento de red, interferencias o problemas de sincronización de red. Es el operador de red el agente principal en esta fase. En las instalaciones de recepción en los edificios la señal se recibe en RF, se distribuye por las viviendas y en el equipo receptor se demodula, descodifica y presenta al usuario final. La problemática asociada puede ser variada, desde niveles de señales inadecuados, instalaciones inadecuadas, apuntamiento incorrecto de antenas, hasta incidencias en los algoritmos de enganche de los descodificadores. El proceso simplificado podría quedar estructurado de la siguiente manera: Fruto de los compromisos adquiridos por el sector, del desarrollo técnico de la red, de la situación espectral fruto del modelo de implantación existente, de la convivencia actual con las emisiones analógicas, así como los índices de penetración adquiridos se plantea la necesidad de asegurar la calidad de la cadena de difusión y recepción TDT (tema del cual se hablará en los capítulos posteriores). A continuación se tratará de explicar el proceso de generación de la señal de televisión digital, incidiendo, aunque no demasiado, en todos los pasos y sistemas utilizados en general en dicho proceso. DEMODULACIÓN Y DECODIFICACIÓN CODIFIACIÓN FUENTE Y MULTIPLEXADO CODIFICACIÓN Y MODULACIÓN MEDIO DE TRANSMISIÓN PRESENTACIÓN Capítulo 3: ASPECTOS TÉCNICOS DE LA TELEVISIÓN DIGITAL 42 3.2 CONCEPTOS BÁSICOS 3.2.1 INTRODUCCIÓN: ¿POR QUÉ DIGITALIZAR EL VÍDEO? Desde hace años, los profesionales del vídeo vienen utilizando en los estudios de las cadenas de televisión diversos formatos digitales para la grabación, manipulación, montaje y copia de las señales de vídeo. Con el fin de facilitar la compatibilidad entre los equipos de intercambio de programas, el CCIR (Comité Consultatif International des Radiocommunications) ha normalizado las condiciones de digitalización (recomendación CCIR 601) y de interfaz (recomendación CCIR 656) de las señales de vídeo digital en componentes (Y, Ca, Cr) del formato 4:2:2. Las principales ventajas de estos formatos digitales normalizados son las de permitir múltiples copias sin ninguna degradación de la calidad de las imágenes, crear efectos especiales imposibles de realizar en analógico, así como facilitar los montajes de cualquier tipo y el intercambio entre países, independientemente del estándar utilizado después para la difusión (NTSC, PAL, SECAM, D2MAC, MPEG…). 3.2.2 CONVERSIÓN DE LA SEÑAL ANALÓGICA EN DIGITAL Para realizar la transformación de señal de televisión analógica en señal digital, se deben llevar a cabo diversos procesos. En primer lugar, el muestreo, que no es más que el proceso de obtención del nivel de la señal en unos instantes predeterminados. Generalmente, el muestreo se realiza con el objetivo de digitalizar la señal. El dispositivo que muestrea la señal se compone de dos elementos: un circuito que mantiene y genera las muestras, y un reloj que define los instantes en que las muestras son obtenidas. En este proceso aparece la frecuencia de muestreo, parámetro fundamental que definirá la transmisión de la señal, como ya se ha dicho anteriormente. En la práctica no se pueden utilizar velocidades de muestreo indiscriminadamente altas, ya que esta determina la cantidad de información que se envía por segundo, y por tanto, el ancho de banda necesario para su transmisión. En cualquier canal de propagación, el costo por MHz es elevadísimo, por tanto, para poder enviar la señal resulta fundamental conocer cual es la frecuencia de muestreo mínima que garantice su correcta reconstrucción. Nyquist, científico sueco y prolífico inventor cuyas contribuciones al mundo de las telecomunicaciones han sido fundamentales, estudió esta problemática y determinó, a partir del análisis del espectro de la señal muestreada, que la frecuencia mínima de muestreo debe ser el doble del ancho de banda de la señal a muestrear, pudiéndose reconstruir esta a partir de la señal muestreada. Capítulo 3: ASPECTOS TÉCNICOS DE LA TELEVISIÓN DIGITAL 43 La señal muestreada es la señal analógica original de la que solo se transmiten ciertos valores, pero sigue siendo una señal analógica. Para convertirla en digital será necesario codificar digitalmente cada una de las muestras. Esta codificación es función de la cuantificación elegida para cada nivel muestreado, entendiéndose como cuantificación el número finito de valores que se consideren para cada muestra. El encargado de codificar digitalmente la señal se denomina conversor analógico/digital y en función de sus características (número de bits por muestra) se obtendrá la cuantificación elegida. Así pues, si la cuantificación se realiza con un byte (8 bits) el número de valores que puede tener el nivel muestreado será de 28, es decir, 256 valores. La elección de la cuantificación depende del tipo de señal y de la calidad deseada, ya que este proceso aporta un tipo de ruido denominado ruido de cuantificación. Una vez codificadas las muestras, se genera una trama de bits en serie cuya frecuencia depende del número de bits por muestra y de la frecuencia de muestreo. La cantidad de bits por segundo generados se denomina la tasa binaria. Seguidamente, habrá que transmitir esta trama de bits, la cual será representada de una forma general como una secuencia de unos y ceros lógicos, representados, por ejemplo, por niveles de tensión +V y –V respectivamente. La expresión sen x/x, también conocida como función sync(x), muestra la distribución de energía con la frecuencia para un pulso cuadrado. Para una señal digital, el espectro es ilimitado, por tanto el tratamiento de este tren de pulsos requeriría un ancho de banda, a priori, infinito. Sin embargo, no solo no se dispone en sistemas de comunicaciones de un ancho de banda infinito, sino que, debido a una serie de diferentes consideraciones en los sistemas de transmisión, el ancho de banda debe de ser lo más pequeño posible, siempre que se garanticen las condiciones de comunicación del enlace. Figura 10: Señal SYNC Capítulo 3: ASPECTOS TÉCNICOS DE LA TELEVISIÓN DIGITAL 44 Si tomamos el tren de pulsos de la figura 7 y lo hacemos pasar a través de un filtro paso bajo, la forma de los pulsos se verá alterada. Como ejemplo, consideremos el efecto de pasar el tren de pulsos rectangulares por un filtro paso bajo muy sencillo, formado por una sola sección RC. La forma de onda resultante de la carga y descarga del condensador C mostrará que el pulso de caída de una transición de extiende al siguiente pulso, es decir, el resultado será una forma de onda tipo peine. Si la transición binaria es 10 ó 01, la amplitud del segundo pulso en el instante de muestreo se ha visto reducida por la versión retardada del pulso procedente. Esta señal digital tiene que ser modulada para su transmisión. Y en este proceso, dependiendo del tipo de modulación, un bit o conjunto de bits generarán una característica de la portadora que se denomina símbolo. Si suponemos el símbolo por bit esta versión retardada del bit (símbolo), puede generar interferencia en el siguiente bit (símbolo). Esto se denomina interferencia entre símbolos, y ocurre siempre que una señal digital es limitada en banda. En presencia de ruido en la comunicación, la interferencia entre símbolos aumenta la probabilidad de que el receptor detecte un bit incorrectamente, produciéndose un error de bit. Esta interferencia entre símbolos puede evitarse eligiendo apropiadamente el filtro paso bajo conformador de banda. Nyquist propuso una técnica que, teóricamente, puede producir interferencia nula entre símbolos y es conocida como el criterio de Nyquist. Básicamente, el objetivo es crear en el receptor un pulso del tipo sen x/x, de forma que cruce el eje del tiempo a intervalos de Tb, siendo este el período de bit. De esta forma, en el instante en el que un pulso es muestreado, las colas de los pulsos precedentes son cero, produciéndose una interferencia nula entre símbolos. Los filtros que cumplen esta condición pueden ser sintetizados de varias maneras. Nyquist propuso un filtro conocido como de ‘’coseno alzado’’, con un parámetro denominado ‘’roll-off’’ o exceso de banda del filtro, y una frecuencia de corte mínima de la mitad de la máxima velocidad de transmisión. 3.2.3 CODIFICACIÓN DE VÍDEO: CONVERSIÓN DE VÍDEO AL FORMATO DE MUESTREO Para codificar la señal de televisión de forma correcta, se debe seguir el estándar básico del CCIR (recomendación 601) para televisión. Éste estándar describe el proceso a través de unos pasos a seguir, los cuales se tratará de detallar a continuación. El vídeo se representa como una sucesión de imágenes individuales, pudiéndose tratar cada imagen como un conjunto (array) de elementos de imagen (píxeles) en dos dimensiones. Según el formato estándar de muestreo de señal en banda base, para conseguir una calidad convencional PAL, muestreando la imagen, cada línea se tiene que cuantificar con 720 píxeles, como el número de líneas es de 576 (625 líneas menos líneas de borrado y sobreexploración), la densidad de muestreo de un cuadro es de 720 x 576. Capítulo 3: ASPECTOS TÉCNICOS DE LA TELEVISIÓN DIGITAL 45 Por otro lado, respecto a la digitalización de los componentes de la imagen, habría que recordar el hecho de que cada píxel de una imagen de televisión se compone de información de luz (luminancia) e información de color (crominancia). Para la codificación PAL, la información se compone de luminancia (Y) y croma en dos componentes. Si se quiere tener la misma información para cada una de las componentes, se deben muestrear utilizando la misma frecuencia (13’8 MHz). Sin embargo, este dato no es del todo real, ya que la que realmente se utiliza es la de 13’5 MHz, debido a que esta última cifra es múltiplo entero de 2’25 MHz, que es a su vez el mínimo común múltiplo de las frecuencias de línea para los estándares definidos por el CCIR (PAL) y FCC (NTSC). El muestreo anteriormente descrito para Y, U, V está determinado en las recomendaciones de la BT601 y BT635 de la ITU (Unión Internacional de Telecomunicaciones), y está definido como muestreo 4:4:4. Si eligen estos números para poder configurar todas las posibilidades de muestreo para todo tipo de servicios. Este muestreo 4:4:4 no considera que el ojo humano tiene una sensibilidad menor al color que a la luminancia. La recomendación 601 prevé otros tipos de muestreo, como 4:1:1 y 4:2:0. Las señales analógicas RGB, una vez matrizadas son filtradas con filtros paso bajo. El ancho de banda de filtrado de la señal de luminancia es 5’75 MHz, y el de las señales de color es de 2’75 MHz. Las señales resultantes del proceso de filtrado son muestreadas a una velocidad de 13’5 MHz para luminancia, y de 6’75 MHz (mitad de muestras) para las señales diferencia de color. Si cada muestra se cuantifica con 8 bits (1 byte), la cantidad de información que se envíe será 216 Mbps. El muestreo elegido para el estándar de la televisión digital es el submuestreo 4:2:0, ya que el ojo humano no es capaz de identificar una resolución de color mayor. La cantidad de información necesaria para enviar una señal con esta codificación será en este caso de 162 MHz. 3.2.4 CODIFICACIÓN DE VÍDEO: MPEG Para enviar la señal de televisión, es imprescindible reducir la tasa binaria, en primer lugar debido al excesivo ancho de banda que se necesita para su transmisión, y en segundo lugar a la dificultad que plantea el tratamiento y almacenamiento de un volumen de información semejante. Para este problema se plantean dos diferentes codificaciones que podrían comprimir la señal:  Codificación estadística: esta codificación, previa a la codificación MPEG, se puede realizar debido al funcionamiento y definición del estándar para la televisión, donde los sincronismos de cuadro, los de línea y los pórticos de sincronismo son claramente predecibles. Estos pueden codificarse de forma sencilla, de tal manera que no suponen un incremento apreciable de ancho de banda. Capítulo 3: ASPECTOS TÉCNICOS DE LA TELEVISIÓN DIGITAL 46  Codificación MPEG: el MPEG, grupo de expertos en imágenes en movimiento (Moving Picture Expert Group), comenzó en 1988 como el grupo de trabajo 11, subcomité 29 del comité técnico consultivo número 1 de la Organización Internacional de Estandarización y de la Organización Electrotécnica Internacional (ISO/IEC JTC1) (Para más información visitar [www3]). Su propósito final fue definir los estándares para la compresión digital de señales de audio y vídeo. Tomó como base el estándar de la UIT para vídeo conferencia y vídeo telefonía, y el estándar del grupo de expertos en fotografía JPEG (Joint Photografies Expert Group), que había sido desarrollado para la compresión de imágenes fijas, como la fotografía electrónica. (Ver página oficial JPEG: [www4]). La tarea básica de MPEG fue tomar las señales de audio y vídeo y convertirlas en paquetes de información digital, de forma que pudieran ser transportadas en redes de comunicaciones con mayor eficiencia. El MPEG comprime las señales de audio y vídeo, desechando gran parte de la información redundante, consumiendo menos ancho de banda y manteniendo la calidad de transmisión desde la generación de la señal hasta la descodificación y presentación de la misma. La codificación MPEG determina una estructura de información de vídeo digital, audio y datos asociados. Normalmente, cuando se habla de televisión digital, se refiere al estándar MPEG-2, que es la continuación del MPEG-1, desarrollado inicialmente para aplicaciones de CD interactivo. La codificación denominada MPEG-1 reduce el estándar de televisión americano NTSC y los europeos PAL y SECAM al formato SIF (4:2:0 reducido). Aunque MPEG-1 puede codificar imágenes hasta 4096 x 4096 píxeles y 60 tramas por segundo, muchas aplicaciones utilizan el formato llamado CPB (Constrained Parameter Bitstream, algo así como un limitador de flujo de bits), con una tasa binaria máxima de 1,86 Mbps (para aplicaciones en CD-i) y comprime adecuadamente la resolución SIF. MPEG-2 es el sucesor de MPEG-1, y está optimizado para la transmisión de televisión al conseguir muy pequeña degradación en calidad de imagen para velocidades entre 1,5 y 6 Mbps. Soporta diferentes relaciones de aspecto (4:3, 16:9), formatos de vídeo (progresivo, entrelazado) y definiciones y mejora de la señal (“scalability”). MPEG-4, nace como un estándar de compresión para aplicaciones multimedia (vídeo-conferencia e Internet) y posibilita la eficiente transmisión y almacenamiento de vídeo. La compresión de información de vídeo se realiza desde dos vertientes, espacial y temporal. La primera explota la existencia de información redundante dentro de una imagen y la pequeña sensibilidad del ojo humano al color, y la segunda se basa en el hecho de la alta correlación entre imágenes consecutivas. Mediante el uso combinado de ambas se consiguen altos niveles de compresión. En cualquier caso, se trata de conseguir que, en función del nivel de calidad elegido, la pérdida de información sea imperceptible para el usuario. Capítulo 3: ASPECTOS TÉCNICOS DE LA TELEVISIÓN DIGITAL 47 Finalmente, respecto al proceso de codificación y decodificación de imagen y/o vídeo, no se quiere entrar en profundidad en este ya que no es el tema que se pretende tratar en el Proyecto. No obstante, la siguiente figura puede ayudar a comprender un poco mejor el proceso, sin llegar a explicar cada uno de los pasos y procesos a seguir. Figura 11: Proceso de codificación y decodificación de vídeo mediante MPEG. 3.2.4.1 Compresión espacial Dentro de la compresión espacial, se consideran dos aspectos importantes:  Eliminación de información no perceptible. El MPEG y JPEG aprovechan las características del ojo humano y eliminan la información que “no es visible”, como la información de color de alta frecuencia. El ojo es mucho más sensible a la luz que al color por su constitución fisiológica (mayor número de bastones que de conos). Cuando la información se restituye, el ojo no nota los cambios en la imagen por la pérdida de información. Por este motivo se elige un submuestreo de crominancia en función del servicio al que va dirigido. Para la televisión estándar elegido es el anteriormente mencionado 4:2:0.  Eliminación de la información redundante. Las señales R, G, B, traducidas a los vectores Y, U y V de 1 píxel y convenientemente muestreadas determinan la información del píxel. Para realizar la compresión, las tramas de vídeo se dividen en regiones de 8x8 píxeles, llamadas bloques, y cuatro bloques forman a su vez un macrobloque de 16x16 píxeles. Capítulo 3: ASPECTOS TÉCNICOS DE LA TELEVISIÓN DIGITAL 48 Los bloques son trasladados al dominio de la frecuencia espacial (H y V), y mediante el uso de la transformada discreta del coseno (similar ala transformada de Fourier), convierte los datos en una serie de coeficientes que representan las amplitudes de las funciones coseno en frecuencias crecientes. La transformada del coseno, tiene la característica de concentrar la mayor parte de la información en un reducido número de coeficientes. Aplicando un proceso de cuantificación se eliminan los menos significativos, reduciéndose considerablemente la información contenida. En el decodificador, el proceso de transformada de coseno inversa restaura matemáticamente los coeficientes en una aproximación cercana al valor original. Esta compresión sólo elimina información redundante de campo, pero una de las propiedades de la televisión es que los campos sucesivos apenas cambian. Se reduciría la información a enviar si no re repitiera la información de imagen que es común; es por esto que se utiliza otra compresión que se denomina compresión temporal. 3.2.4.2 Compresión temporal Los bloques y macrobloques anteriormente definidos, que no cambien en cuadros sucesivos, se agrupan formando rodajas (“slices”) para poder sincronizarlos, y no se vuelven a codificar. Esta estructura le permite al receptor volver a sincronizarse al principio de cada rodaja en el caso de errores en transmisión, puesto que cada una de ellas comienza con una cabecera única. Otra compresión temporal que se realiza es la compresión de movimiento. Se basa en la uniformidad de los movimientos en la naturaleza. Esta uniformidad los hace fácilmente predecibles ya que no se producen cambios bruscos de dirección. Este hecho es el que se aprovecha para reducir la información. La técnica que se utiliza consiste en asociar a los bloques o macrobloques en movimiento un vector que nos indica la trayectoria, es decir, cuanto se desplaza y hacia donde se desplaza. 3.2.4.3 Compresión MPEG-2 El estándar MPEG-2 se ha desarrollado como una herramienta flexible, soportando un gran rango de aplicaciones. Con este objetivo, diferentes algoritmos han sido desarrollados con objeto de abarcar una serie de aplicaciones que van desde el vídeo de baja definición (videoconferencia) hasta el vídeo en alta definición, utilizando el mismo estándar. Como no sería práctica la implementación de todo el conjunto de algoritmos en todos los decodificadores, por razones de tipo comercial fundamentalmente, un determinado número de dichos perfiles han sido definidos como subconjuntos del total. Al mismo tiempo, dentro de cada perfil, se definen una serie de particiones denominadas Capítulo 3: ASPECTOS TÉCNICOS DE LA TELEVISIÓN DIGITAL 49 niveles que definen una serie de limitaciones como la máxima densidad de muestreo (número de píxeles de la imagen y número de líneas por segundo). Sin embargo, habría que definir antes que nada los diferentes tipos de imagen en las que se basa el MPEG-2 para conseguir las compresiones antes mencionadas, y estas son las intra-imágenes, las imágenes predictivas y las imágenes predictivas bidireccionales:  Las intra-imágenes (I) son codificadas sin referencia a otras imágenes. Alcanzan una tasa de compresión moderada, ya que eliminan solamente redundancia espacial. Sin embargo, son importantes ya que proporcionan puntos de acceso a la trama binaria, es decir, puntos de referencia para que el decodificador pueda empezar su tarea sin necesidad de referenciarse a imágenes previas.  Las imágenes predictivas (P) son codificadas utilizando algoritmos de predicción a partir de una imagen anterior, que puede ser I o P, y pueden ser utilizadas como referencia para posteriores predicciones. Al eliminar redundancia espacial y temporal, las imágenes P consiguen mayor tasa de compresión que las imágenes I.  Las imágenes predictivas bidireccionales (B) usan para la predicción imágenes I y P, tanto pasadas como futuras, y obtienen la mayor tasa de compresión. Para permitir predicción hacia atrás a partir de imágenes futuras, el codificador debe ordenar las imágenes de forma que las imágenes B sean transmitidas después de las imágenes pasadas o futuras a las que están referenciadas. Figura 12: Secuencia típica de imágenes MPEG. En el proceso de compresión, los fotogramas son codificados según una pauta denominada GOP (Group Of Pictures), que por ejemplo podía ser IBBPBBPBBPBBPBBI. Este patrón se repite periódicamente hasta que la secuencia de vídeo se codifica completamente. Seguidamente, una vez comentada la secuencia de imágenes MPEG, y las que la componen, se pasará a explicar los diferentes perfiles MPEG-2 que se pueden encontrar, dependiendo de la utilidad que se le vaya a dar al vídeo comprimido. Es de destacar que solo está permitido un número determinado de combinaciones de niveles y perfiles: Capítulo 3: ASPECTOS TÉCNICOS DE LA TELEVISIÓN DIGITAL 50  Perfil Simple SP (Simple Perfile): Este perfil no utiliza imágenes B, y por consiguiente no realiza interpolación bidireccional. Consecuentemente, no es necesario un reordenamiento de las imágenes por parte de un retardo mínimo, como vídeo conferencia.  Perfil principal MP (Main Perfile): Este perfil usa las herramientas del perfil anterior e introduce además imágenes B, consiguiendo una mayor capacidad de compresión a costa de introducir un retardo mayor. Es el perfil que se utiliza en difusión de señales de vídeo y está soportado por la mayoría de circuitos integrados decodificadores de MPEG-2 comerciales.  Perfil según relación señal-ruido. Escalable (SNR Profile): Este perfil incorpora una herramienta más al perfil anterior, que es la posibilidad de separar los datos en dos partes, los cuales pueden ser considerados como dos capas, una capa base o inferior y una capa de realzamiento o superior. La capa inferior es una versión de la señal con una relación señal ruido pequeña que sólo requiere una pequeña fracción de la capacidad total. La capa superior, al introducirse en la capa inferior, mejora la relación señal a ruido dando prácticamente el mismo nivel de calidad que el perfil principal (MP) sin necesidad de un aumento de la tasa binaria. Al tener la posibilidad de poder partir la información en capas, podría hacerse más inmune al ruido la capa inferior de forma que pudiese ser recibida en condiciones de relación señal a ruido baja. Más aún, podría transmitirse una versión de la señal con menor relación señal a ruido aunque inteligible en el caso de que circunstancialmente no hubiese capacidad suficiente para la transmisión de la tasa binaria total.  Perfil espacial (Spatial Profile): Este perfil incorpora al perfil anterior un nuevo método de partir los datos en términos de resolución. De forma análoga al perfil anterior, existe una capa superior y una capa inferior, si bien en este caso las dos capas representan la misma imagen aunque con resoluciones diferentes. La suma de ambas da como resultado la resolución total de la imagen. Este perfil, en contraposición al perfil anterior, necesita una tasa binaria extra entre 10% y 20%, para conseguir la misma resolución que el perfil principal.  Perfil alta calidad HP (High Profile): Los perfiles anteriores utilizan un formato de vídeo 4:2:0, que explota al máximo la menor sensibilidad del ojo humano al color, codificando en píxeles consecutivos muestras alternativas de las señales diferencia de color. El perfil alto (“high”) introduce la posibilidad de codificación de imágenes de vídeo en formato 4:2:2 y está pensado para aplicaciones donde la calidad es importante, como puede ser en los estudios y en enlaces de contribución. La calidad se incrementa aumentando la resolución de color. Capítulo 3: ASPECTOS TÉCNICOS DE LA TELEVISIÓN DIGITAL 57 3.4.2.1 Modulación BPSK La modulación BPSK no se utiliza en los servicios de televisión. En este tipo de modulación digital, la fase de la portadora adopta dos valores, es decir, dos símbolos, por lo tanto se genera un símbolo por cada bit. La realización física de este tipo de modulación sería un simple multiplicador de una portadora y de la señal digital. Figura 14: Modulación BPSK 3.4.2.2 Modulación QPSK Es la modulación que se utiliza en el servicio de radiodifusión por satélite. Para la obtención de la modulación QPSK se siguen los siguientes pasos:  Primeramente, a partir de la trama original se generan dos señales mediante un codificador convolucional que incorpora protección contra errores. Una se denomina trama I y la otra trama Q.  En segundo lugar se generan dos portadoras, una en fase (0º) que se multiplica por la trama I, y otra en cuadratura (90º) que se multiplica por la trama Q y se suman los productos resultantes. En esta modulación los símbolos, es decir, las diferentes fases que puede tomar la portadora, están determinadas por dos bits, por lo que cada dos bits generan un símbolo, como las combinaciones posibles de dos bits son cuatro, se generarán cuatro símbolos posibles. Este esquema de modulación es de amplitud constante (la información va incluida en la fase) y presenta un alto grado de robustez frente a interferencias y ruido. Hay dos formas diferentes de representar la modulación QPSK:  La constelación muestra las relaciones entre los diferentes estados de amplitud y fase (símbolos de las señales moduladas en I/Q, es decir, en fase y cuadratura). Capítulo 3: ASPECTOS TÉCNICOS DE LA TELEVISIÓN DIGITAL 58 Esta representación, que no es más que la generación de un mapa de códigos sobre un plano cartesiano, se conoce como código Gray. Existe una representación denominada representación fasorial (es decir, vectorial), que no es más que la representación en el tiempo de las diferentes fases. Este tipo de representación nos da una idea de la posibilidad de que se produzca interferencia entre símbolos. Figura 15: Constelación QPSK  El diagrama de ojo consiste en la representación de todas las transiciones posibles de las señales en fase y cuadratura durante un período de tiempo determinado. Este parámetro se cuantifica con un coeficiente que representa los cambios de amplitud y se expresa en tanto por cien. El 100% representa la transmisión ideal. Figura 16: Diagrama de ojo QPSK Capítulo 3: ASPECTOS TÉCNICOS DE LA TELEVISIÓN DIGITAL 59 3.4.2.3 Modulación QAM Con el fin de aumentar la eficacia espectral del proceso de modulación, existen diferentes formas de modulación de amplitud en cuadratura (QAM), la cual fue inicialmente desarrollada para transmitir dos señales analógicas sobre una sola portadora. En condiciones dadas de relación señal/ruido, las modulaciones QAM son dos veces más eficaces que las modulaciones simples de amplitud (AM), por ejemplo. Básicamente, en las modulaciones QAM, los símbolos de entrada al sistema, codificados sobre n bits, se convierten en dos señales I y Q, codificados sobre n/2 bits, es decir, 2n/2 estados, para cada una de las señales I y Q. La señal I se utiliza para modular una salida sin desfasar del oscilador local, y la señal Q modula una salida desfasada π/2 (90 grados) de este mismo oscilador. Para QAM, al igual que para QPSK, hay dos formas de representar la modulación, y las dos representaciones son las mismas que en el anterior caso.  La modulación 64 QAM es la elegida como de utilización masiva en las distribuciones de cable. Dicha modulación se genera en un símbolo por cada 6 bits, lo que representan 64 posibles combinaciones amplitud/fase, por lo que en cada cuadrante de la constelación habrá 16 posibles combinaciones. Pues bien, todo ello se puede representar también en una constelación, la cual se puede ver a continuación: Figura 17: Constelación 64 QAM  Como se acaba de comentar, el diagrama de constelación de la modulación 64 QAM tiene en cada cuadrante de la constelación 16 posibles combinaciones, por lo que tendremos 8 posibles estados, 4 para Q y 4 para I, respectivamente. Dependiendo del esquema de modulación que se desee (16, 32, 64, 256 QAM), diferente número de bits forman un símbolo (4 para 16 QAM, 5 para 32 QAM, 6 para 64 QAM y 8 para Capítulo 3: ASPECTOS TÉCNICOS DE LA TELEVISIÓN DIGITAL 60 256 QAM). Se habla incluso de utilizar 1024 QAM. Todo ello es representable en un diagrama de ojo: Figura 18: Diagrama de ojo 64 QAM 3.4.2.4 Modulación OFDM Este tipo de modulación, cuyo principio consiste en repartir un tren binario de alta velocidad entre gran número de portadoras “ortogonales” (es decir, de varios cientos a varios miles) de forma que cada una transporte un pequeño flujo, ha sido adoptado especialmente para la futura radio digital DAB. [Para mayor conocimiento del concepto de radio digital DAB, se recomienda visitar la página web a la que hace referencia www6]. Su principal ventaja es su excelente comportamiento en caso de una recepción de trayectos múltiples, lo que es frecuente durante una recepción terrestre móvil o portátil, el retardo de los trayectos múltiples resulta en este caso muy inferior al período de un símbolo. El principio de modulación OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) consiste en modular (en QPSK o QAM, dependiendo del compromiso robustez/flujo perseguido) un gran número N de portadoras por símbolos de duración Ts (igual a su período), la frecuencia de dos portadoras consecutivas que distan 1/ Ts. Sin embargo, en las condiciones de recepción terrestre reales, las señales procedentes de trayectos múltiples que se añaden a la señal directa hacen que las condiciones de ortogonalidad entre portadoras no sean ya respetadas, lo que tiene como consecuencia la presencia de interferencias intersímbolos. La solución a este problema se encuentra en hacer preceder la duración del símbolo Ts por un intervalo de seguridad para obtener un nuevo período de símbolo. En la recepción, se efectúa una trasposición de frecuencia a partir de un oscilador local de frecuencia, la cual será la frecuencia central de la banda OFDM. De este modo, se obtiene un espectro centrado sobre 0, que se muestrea al doble de la frecuencia máxima. En la práctica, para simplificar el filtrado y evitar cualquier repliegue del espectro durante el muestreo, hay que reducir la banda de paso a un valor inferior a la mitad de la frecuencia de muestreo, lo que conlleva suprimir cierto número de portadoras en los Capítulo 3: ASPECTOS TÉCNICOS DE LA TELEVISIÓN DIGITAL 61 extremos de la banda. A continuación se realiza una transformada de Fourier rápida, que debe hacerse en un tiempo inferior al período de símbolo T’s. Para la televisión digital terrestre, el grupo DVB ha recomendado una modulación OFDM para 8.192 (8 K) o 2.048 (2 K) portadoras. En la siguiente figura (Figura 17) se resumen en una tabla los principales parámetros, para un canal de 8 MHz: Parámetro Modo 8 K Modo 2 K Número de portadoras 6818 1706 Duración del símbolo (Ts) 896 µs 224 µs Intervalo de seguridad Ts/4, Ts/8 o Ts/32 Ts/4, Ts/8 o Ts/32 Espaciado de las portadoras 1.116 Hz 4.464 Hz Diferencia entre portadoras extremas 7,61 MHz 7,62 MHz Modulación de las portadoras QPSK, 16-QAM o 64-QAM QPSK, 16-QAM o 64-QAM Figura 19: Tabla-resumen aspectos modulación OFDM. Para ayudar a que el receptor pueda encontrar la señal e informarle de los parámetros de modulación y de codificación de canal, el múltiplex OFDM incluye portadoras piloto continuas (continual pilot carriers) que transportan la información TPS (Transmission Parameter Signalling), así como portadoras “dispersas” (scattered pilot carriers) transmitidas al doble de la potencia nominal y moduladas por una secuencia de referencia. La norma DVB-T prevé también la posibilidad de codificación jerárquica por medio de una modulación QAM no uniforme, caracterizada por una mayor distancia entre los estados adyacentes situados en cuadrantes diferentes que entre los estados que pertenecen al mismo cuadrante. Esto permite la difusión simultánea de una bitstream prioritaria modulando los bits de menor peso, de forma que se requiera una demodulación QAM menos sólida. De esta forma se puede difundir por el mismo canal programas que pueden ser recibidos en diferentes condiciones de recepción, o un mismo programa con características de resolución distintas, dependiendo de las condiciones de recepción. En modo 8 K, el largo período del símbolo (896 µs), utilizado con el intervalo de seguridad máximo (224 µs), posibilita una recepción satisfactoria incluso en presencia de ecos muy largos, lo que permite una buena recepción móvil así como la creación de redes de cobertura nacional por un solo canal, con emisores alejados varias decenas de kilómetros entre sí (SFN, Single Frequency Network) (Sobre este tema se profundizará más adelante en el proyecto). Capítulo 3: ASPECTOS TÉCNICOS DE LA TELEVISIÓN DIGITAL 62 El modo 2 K es más sencillo de realizar a nivel del receptor, pero esta simplificación se paga con una sensible reducción en la resistencia a los ecos prolongados, lo que hace que este modo esté peor adaptado a las redes de amplia cobertura por canal único así como para la recepción móvil. Capítulo 4: ASPECTOS DE LA PLANIFICACIÓN, DIFUSIÓN Y MEDICIÓN DE LA SEÑAL DE TDT 63 Capítulo 4: ASPECTOS DE LA PLANIFICACIÓN, DIFUSIÓN Y MEDICIÓN DE LA SEÑAL DE TDT 4.1 INTRODUCCIÓN Antes de comenzar con la planificación del centro emisor que nos atañe, habría que definir ciertos aspectos técnicos de la TDT y de la planificación de esta, aparte de todo lo contado en el apartado anterior de la televisión digital. En este apartado se introducirá al lector en conceptos más concretos de la transmisión, y sobre todo de la medición de la señal de televisión, los cuales nos serán necesarios para la planificación de nuestro centro emisor. En la transmisión, la gama de agresiones que puede sufrir una señal digital es muy amplia, ocurriendo a diferentes niveles de la transmisión, básicamente en el transmisor, en el soporte de la transmisión y en el receptor. Por un lado, si el soporte es vía satélite, la gran atenuación de la señal debida a la propagación en espacio libre (205 dB en los 36.000 km que separan el satélite de la Tierra), deja a dicha señal a la merced de los ruidos radioeléctricos generados por numerosas fuentes, propiciando errores entre los bits de la señal digital. Estas fuentes son el sol (sobre todo cuando está alineado con el satélite y la antena), el cosmos, la atmósfera, la meteorología (lluvia, nieve, polvo en suspensión, tormentas, etc.) y el propio receptor que además puede introducir distorsiones en la señal. Por otra parte, si la transmisión es vía terrestre, los ruidos que degradan la señal provienen de, por ejemplo, tendidos de alta tensión, motores eléctricos, y otras emisiones radioeléctricas. Además, se producen reflexiones de la señal en obstáculos (edificios, colinas, etc.) que provocan interferencias y por consiguiente degradación de los bits. Finalmente, si la señal es transportada por cable, siendo esta la vía más protegida de todas, puede sufrir interferencias provenientes de desadaptaciones de impedancias en la red de cables. También, los preamplificadores de línea, que por razones económicas, funcionan casi en la saturación, pueden distorsionar e intermodular la señal. En el emisor, es el modulador el mayor perturbador de la señal a causa de que puede distorsionar en amplitud y en fase las modulaciones, si la supresión de las portadoras de dichas modulaciones es insuficiente o no están correctamente en cuadratura. El modulador también puede introducir ruido, en especial ruido de fase. Capítulo 4: ASPECTOS DE LA PLANIFICACIÓN, DIFUSIÓN Y MEDICIÓN DE LA SEÑAL DE TDT 64 Por tanto, la señal en banda base digital, que es la denominada trama de transporte, y a diferencia de la señal analógica de vídeo compuesta, necesita de nuevos parámetros para medir su calidad. En la señal analógica son los parámetros de vídeo (ganancia diferencial, fase diferencial, retardo de grupo, etc.) los que nos permiten valorar su calidad. 4.2 DIFUSIÓN DE LA TDT 4.2.1 REDES DE DIFUSIÓN Una vez generada la señal de televisión digital, será necesario pasar la señal a la banda de trabajo UHF asignada y elevarla al nivel de potencia deseado. Para ello, es necesario añadir una etapa de Radiofrecuencia (RF) que realiza estas dos funciones. Esta etapa de amplificación se conectaría directamente a la antena que difunde la señal. Existen dos tipos de redes de difusión DVB-T:  Redes MFN (Multi Frequency Network). Se cambian las frecuencias entre áreas adyacentes para evitar interferencias. Los transmisores emiten programas (iguales o diferentes) en frecuencias diferentes. Para cubrir una zona extensa se necesitan varios canales. El número de canales necesarios en sistemas MFN es semejante al de redes analógicas.  Redes SFN (Single Frequency Network). Diversos transmisores se modulan de forma síncrona con la misma señal (múltiple TS) y en la misma frecuencia. El sincronismo impone limitaciones en la distribución de la señal a los diferentes transmisores. Si un receptor recibe señales de diferentes transmisores con diferencias de retardo inferiores al intervalo de guarda (parámetro del cual se hablará mas adelante) no se producen fenómenos de autointerferencia. Las redes SFN pueden ser de cualquiera de los cuatro tipos siguientes: - SFN de gran cobertura: Muchos emisores de alta potencia muy espaciados, referido a emisiones SFN entre sí. - SFN Regional: Pocos emisores de alta potencia muy espaciados. - Red MFN con redes locales SFN alrededor de cada emisor. Los transmisores SFN son de media potencia y separación media. - SFN de relleno (gap-fillers): Baja potencia para rellenar pequeños huecos carentes de cobertura. Debido a la longitud del intervalo de guarda, el modo 8K vale para todas las SFN. El modo 2K tiene limitaciones excepto en SFN gap-fillers. El modo 8K ha sido escogido en toda Europa, excepto el Reino Unido. Capítulo 4: ASPECTOS DE LA PLANIFICACIÓN, DIFUSIÓN Y MEDICIÓN DE LA SEÑAL DE TDT 65 En SFN, es requisito encontrar un canal libre y no interferente en todo el país, en el caso de ser necesaria la cobertura nacional. Suele implicar que los canales se sitúen en zonas UHF de alta frecuencia: canales 66, 67, 68, 69. El ahorro de espectro por utilizar un único canal para la cobertura de una zona grande hace que muchos países, entre ellos España, opten por la red SFN. 4.2.2 SINCRONIZACIÓN SFN Para que un receptor funcione en un entorno SFN en el que puede recibir señales de diversos transmisores, es necesario que las señales de los diferentes transmisores estén sincronizadas, de forma que las señales se reciban con diferencias de retardo inferiores al intervalo de guarda para no producir fenómenos de auto-interferencia. Las siguientes sincronizaciones son necesarias entre los diferentes emisores de una red SFN:  Sincronización de Bit: la portadora K tiene que ser modulada exactamente por los mismos bits en cada estación. La tolerancia a fallo de este sincronismo es cero.  Sincronización de Frecuencia: La precisión de frecuencia está ligada a la separación entre portadoras. La frecuencia de la subportadora K de todos los transmisores debe tener un valor fk ± Δf (siendo Δf << 1/100 de la separación entre dos subportadoras adyacentes).  Sincronización en el Tiempo: Los transmisores deben emitir el mismo símbolo al mismo tiempo, con independencia de la red de distribución empleada. La tolerancia escogida es de ±1 µs. A veces se introducen timeoffsets deliberadamente en algunas estaciones.  Sincronización de la dispersión de energía (scrambling): Los datos del MPEG-2 siempre se aleatorizan a la entrada del modulador DVB-T. Se hace sumándolos a una señal PRBS (Pseudorandom Binary Sequence) estandarizada que se resetea cada 8 paquetes de MPEG-2. El mecanismo es determinístico y todos los emisores deben activar la misma aleatorización sobre los mismos bits de entrada. Se puede conseguir sincronización de todos los emisores remotos utilizando referencias GPS (10 MHz y 1 pulso por segundo) junto con módulos denominados adaptadores SFN, en ambos extremos de la red de distribución. A continuación se adjunta diagrama de bloques (Figura 17) que muestra la estructura más común de una red de distribución SFN: Capítulo 4: ASPECTOS DE LA PLANIFICACIÓN, DIFUSIÓN Y MEDICIÓN DE LA SEÑAL DE TDT 66 Figura 20: Estructura típica de una red SFN 4.2.3 SEÑAL ASI La señal ASI (Asynchronous Serial Interface) es un formato de transmisión de datos, el cual transporta normalmente señales en codificación MPEG. La señal ASI puede transportar uno o varios programas SD, HD o de audio que van comprimidos, en diferentes velocidades de transmisión, y es completamente dependiente de las necesidades del uso que se le vaya a dar. Generalmente, la señal ASI es el producto final de realizar una compresión de vídeo, bien sea con MPEG2 o MPEG4, preparado para su transmisión a través del transmisor o sistema correspondiente. Existen dos formatos ASI de transmisión más comunes: el de 188 bytes y el de 204 bytes. El formato de 188 bytes es el más común en señales ASI. 4.2.4 CENTROS DE EMISIÓN. TRANSMISORES En lo que a centros emisores respecta, cabe diferenciar dos configuraciones posibles: transmisores o emisores; y gap-fillers o reemisores. En primer lugar, habría que recordar que las frecuencias de emisión de la señal TDT pertenecen a las bandas VHF y UHF. En concreto en España sólo se utiliza la banda 470-862 MHz, con espaciado de canales de 8 MHz. Espaciados de 6 ó 7 MHz son posibles escalando los parámetros del sistema, pero no son para nada habituales. MULTIPLEXOR SINCRONIZADOR SFN ADAPTADOR TX Red de Distribución ADAPTADOR RX ADAPTADOR RX MODULADOR COFDM MODULADOR COFDM SINC SINC GPS 1 pps 10 MHz GPS 1 pps 10 MHz GPS 1 pps 10 MHz Capítulo 4: ASPECTOS DE LA PLANIFICACIÓN, DIFUSIÓN Y MEDICIÓN DE LA SEÑAL DE TDT 73 MIP lleva marcas de tiempo (Synchronization Time Stamps), que indican la diferencia de tiempo entre el último impulso de la referencia de un impulso por segundo del GPS y el primer bit de comienzo de la megatrama M+1. Las siguientes características típicas pertenecen a un equipo adecuado para adaptar la salida de un multiplexor de transporte a una red SFN con varios transmisores: - Inserción de MIP según estándar TS 101 191. - Operación jerárquica y no jerárquica. - Facilidades de control local y remoto (SNMP). - Compatible con transmisores DVB-T (5, 6, 7, 8 MHz). - Opciones para señal de entrada: ASI, DVB sobre G-703 ó DVB sobre IP. - Salidas: ASI+MIP, DVB sobre G-703, DVB sobre IP. - Entrada de sincronismo según SFN TS101191. - 10 MHz – 100 mV a 3 Vpp – BNC (compatible con GPS). - 1 PPS – 0/5V positive transition – BNC (compatible con GPS). - Receptor GPS interno o externo (10 MHz, 1 PPS). - Precisión de retardo SFN < ± 100 ns. Si el equipo no incluye un receptor GPS interno, es necesario incluir un receptor GPS externo que proporcione las señales de sincronismo de 10 MHz y de 1 PPS (1 Pulso por Segundo). En el otro extremo de la red de distribución se instalará un sistema recuperador de sincronismo previo a los moduladores DVB-T, que debe compensar los tiempos de propagación por la red. Añade un retardo adicional que se calcula comparando la marca de tiempo (STS) con su referencia de tiempo local GPS. 4.3.5 MODULADOR COFDM El siguiente elemento, una vez transportada la señal a través de la red de distribución, es el modulador COFDM. Este equipo toma el flujo digital DVB-ASI y lo adapta según el estándar de DVB-T para ser difundido a través del interfaz radio. Este modulador tiene además una señal de entrada opcional (SFN opt in), que se usa en las redes SFN en las cuales existe más de un modulador DVB-T. En caso de una red de TDT Local con un solo modulador principal y varios reemisores de tipo gap-filler, no es necesario usar dichas técnicas de sincronización especial. El modulador COFDM tiene las siguientes características típicas: - Modulación COFDM > 31.4 Mbps. - 2 Entradas ASI MPTS/SPTS (BNC) para permitir operación jerárquica o conmutación automática. - Constelaciones: QPSK, 16-QAM, 64-QAM. - Soporte de operación SFN (extracción de MIP del ASI TS). Capítulo 4: ASPECTOS DE LA PLANIFICACIÓN, DIFUSIÓN Y MEDICIÓN DE LA SEÑAL DE TDT 74 - Capacidad de re-multiplexor (añade paquetes nulos) para adecuar los bit-rates entre modulador y multiplexor hasta 45 Mbps. - Codificación convolucional: 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8. - Modos IFFT: 2K / 4K / 8K. - Intervalos de guarda: 1/4, 1/8, 1/16, 1/32. - Anchura de banda: 5, 6, 7, 8 MHz (seleccionable). - Salida IF de 36.15 MHz con nivel ajustable entre +4 y -10 dBm. - Armónicos y espurias < -65 dBr. - Calidad MER > 47.5 dB. - Control local y remoto. - Salida RF en banda UHF (opcional). Lo lógico es utilizar moduladores preparados para soportar la transmisión en corto plazo de señales de TV digital terrestre para dispositivos móviles portátiles (DVB-H), ya que de esta manera se logra, a la larga, un ahorro de costes. 4.3.6 AMPLIFICACIÓN DE POTENCIA Finalmente, será necesario pasar la señal de salida del modulador, típicamente en baja frecuencia, a la banda de paso UHF asignada y elevarla al nivel de potencia deseado. Para ello, es necesario añadir una etapa de Radiofrecuencia (RF) que realiza ambas funciones. Las señales DVB-T que utilizan modulaciones multinivel (64-QAM) tienen requisitos de linealidad más restrictivos y requieren de etapas de mayor coste. La salida del amplificador de radiofrecuencia se conectaría directamente a la antena que difunde la señal DVB-T. Los amplificadores de potencia tienen las siguientes características típicas: - Consumo: 960W, 150 Wrms DVB-T, 650 MHz. - Voltaje: 110/220 VAC – 50/60 Hz. - Ganancia > 58 dB. - Pérdidas de retorno entrada aprox. -20 dB. - Pérdidas de retorno salida aprox. -22 dB. - Potencia de salida 150 Watts RMS DVB-T. Como se ha mencionado, los equipos amplificadores de señal COFDM deben poseer características de linealidad elevadas para evitar distorsión espectral durante los momentos en que se emite la potencia de pico. Cuando es necesaria la transmisión de altas potencias, suelen acoplarse las salidas de diferentes módulos amplificadores de potencia más baja. En general, la potencia de salida de un amplificador TDT viene limitada por la Administración. Lo normal es que dicho límite incluya también la ganancia de antena emisora (Potencia Radiada Aparente, PRA, limitada). Capítulo 4: ASPECTOS DE LA PLANIFICACIÓN, DIFUSIÓN Y MEDICIÓN DE LA SEÑAL DE TDT 75 4.3.7 ELEMENTOS RADIANTES La antena emisora es la que consigue la cobertura deseada. Combinando paneles en horizontal y en altura, se obtienen diagramas directivos de acuerdo con las necesidades del proyecto. Es normal el uso de emplazamientos ya utilizados por emisiones analógicas. En el caso de usar una antena de transmisión común con la TV analógica hay dos opciones para combinar ambas señales:  Opción A. Combinador R, para transmisión de alta potencia.  Opción B. Amplificador Multicanal, transmisores secundarios. Para completar la cobertura de los transmisores principales. Combina los canales digitales y analógicos antes de la amplificación. En caso de usarse una nueva antena para transmitir la señal TDT, no se necesita combinador de alta potencia. En este caso, las áreas de cobertura serán diferentes y debe considerarse que el coste de la nueva antena puede ser alto. Si no se garantizase la cobertura desde un solo punto de emisión, se deben instalar nuevos emplazamientos emisores. Si en una red SFN se instalasen moduladores DVB-T en distintos emplazamientos, deben estar sincronizados según la normativa. Otra opción para cubrir zonas de orografía complicada, es la utilización de los ya nombrados gap-fillers. En una zona con cobertura se capta señal con una antena directiva, después de filtrar dicha señal, se amplifica y se reemite hacia la zona sin cobertura. A continuación se muestran algunos ejemplos de elementos y sistemas radiantes: o Los paneles UHF son elementos rectangulares que se sitúan en las antenas del centro emisor, y son los que emiten o radian la señal de televisión digital. Se utiliza el mismo o los mismos para cada cadena multiplexora, y dependerá del objetivo de cobertura la cantidad, orientación (azimut) e inclinación con la que se va a configurar el conjunto de paneles. La cantidad de paneles que se utilicen influirá a la hora de distribuir la potencia con la que emiten los equipos del centro emisor, ya que dos paneles harían que la potencia radiada en cada panel fuese la mitad (1/2) que si se emitiese con la misma potencia pero por un solo panel; lo que es lo mismo, se disminuirían 3 dB el nivel de señal, y así sucesivamente, según el número de paneles. En cuanto al azimut, dependerá del objetivo a cubrir, y es una cantidad numérica en grados (de 0º a 360º) respecto a la antena sobre la que se sitúe. Finalmente, la inclinación es la cantidad de grados que se inclina el panel respecto al eje horizontal, situado en 0º, para poder obtener una mejor directividad o simplemente, para llegar mejor a nuestro objetivo de cobertura. Capítulo 4: ASPECTOS DE LA PLANIFICACIÓN, DIFUSIÓN Y MEDICIÓN DE LA SEÑAL DE TDT 76 Figura 21: Ejemplos de paneles UHF de difusión de TDT. o Las antenas Yagi son unas antenas directivas, constituidas por un elemento alimentado conectado al receptor formado por un dipolo simple o por un dipolo doblado. Además de este elemento, suelen tener uno o varios elementos aislados. En el caso de los sistemas radiantes de TDT, sirven para recepcionar señales de otros centros emisores cuando el propio centro es un gap-filler. Figura 22: Ejemplos de antenas Yagi o Las antenas parabólicas de recepción satélite son reflectores parabólicos que pueden servir tanto como antenas transmisoras como antenas receptoras. Sin embargo, en el caso de la televisión digital, son las antenas más utilizadas para la recepción por satélite de la señal de televisión, captando estas de los satélites geoestacionarios y distribuyendo la señal a través de los paneles UHF. Figura 23: Ejemplos de antenas parabólicas de recepción satélite. Capítulo 4: ASPECTOS DE LA PLANIFICACIÓN, DIFUSIÓN Y MEDICIÓN DE LA SEÑAL DE TDT 77 4.4 PLANIFICACIÓN DE LA DIFUSIÓN 4.4.1 OBTENCIÓN DE COBERTURAS Ya se conoce la estructura de la señal en cuanto a modo de transmisión, equipamiento, modulaciones, etc. Uno de los pasos siguientes sería determinar el tipo de recepción que se va a utilizar como referencia para el cálculo de la cobertura. Se pueden diferenciar tres tipos de recepción:  Fija. Utilizando una antena directiva fija situada en el tejado del edificio. Tradicionalmente se toma como referencia una altura de 5 - 10 metros sobre el suelo, en esta configuración.  Portátil tipo A. Receptor portátil con antena incorporada, situado en el exterior, con una altura de 1,5 m. A diferencia del caso anterior, la antena no puede ser muy directiva, o por lo menos no puede tener una directividad muy acusada.  Portátil tipo B. Receptor portátil con antena incorporada, situado en el interior, en habitación en planta baja con ventana a la calle, con una altura de 1,5 m. Cabe destacar que la configuración de antena fija es la más utilizada, y raras veces se utilizan las otras dos configuraciones a la hora de hacer la planificación o el proyecto de un centro emisor. Por otro lado, para definir la condición de cobertura, se establecen tres niveles de estudio de las superficies cubiertas: Ubicación:  No se considera una ubicación puntual, sino una unidad superficial de extensión 0,5 x 0,5 m. Se entiende que la antena puede moverse en ese espacio para buscar una posición óptima.  Se considera cubierta si, en esa posición óptima, los valores de C/N y C/I superan los umbrales mínimos para la recepción durante más del 99% del tiempo. “Área pequeña”:  Es el segundo nivel y tiene dimensiones similares al píxel de los modelos digitales de terreno. Se fija como referencia una superficie de 100 x 100 metros.  La cobertura de esta área se califica como “buena” si más del 95% de las ubicaciones están cubiertas. Es “aceptable” si están cubiertas más del 70% de las ubicaciones.  Estos criterios se traducen en niveles de intensidad de campo que deben garantizarse. Debe tenerse en cuenta que ni las herramientas informáticas, ni los cálculos manuales, darán resultados precisos ni exactos, ya que hay Capítulo 4: ASPECTOS DE LA PLANIFICACIÓN, DIFUSIÓN Y MEDICIÓN DE LA SEÑAL DE TDT 78 ciertos parámetros ajenos a dichos métodos, que podrían variar el resultado esperado. Zona de cobertura de un transmisor o red:  Es la combinación de todas las áreas pequeñas en que se obtiene un determinado nivel de cobertura.  Debe especificarse el tipo de recepción y el nivel de cobertura de cada centro.  En general, la zona de cobertura tendrá diversas discontinuidades. 4.4.2 CÁLCULO DE COBERTURAS MEDIANTE HERRAMIENTAS INFORMÁTICAS Cabe hacer mención del creciente uso de las herramientas informáticas como ayuda al cálculo de coberturas. En casos muy sencillos podría hacerse cálculos manuales, utilizando mapas topográficos de papel. Sin embargo, cada día más, se tiende al uso de software informático de planificación, ya que presenta diversas ventajas: - Posibilidad de utilización de mapas digitales de terreno. De este modo, resultan mucho más fáciles el acceso a la información y los cálculos. - Posibilidad de aplicar modelos de propagación complejos. - Posibilidad de organizar bases de datos de equipos e instalaciones. - Cálculos de interferencias múltiples más detallados. - Y, naturalmente, todas las ventajas conocidas de la informática: gestión, almacenamiento, disponibilidad y tratamiento de la información, etc. Las dos herramientas software de planificación de coberturas más conocidas podrían ser SIRENET e ICS-Telecom. Ambas incluyen los procedimientos necesarios para la planificación de televisión digital. En el caso que nos atañe, se va a utilizar la herramienta SIRENET. SIRENET (SImulation of RadioElectric NETworks) es una aplicación informática que facilita la planificación y gestión de redes radio. Complementa en un mismo programa un sistema de información geográfica que permite la representación de entidades y simulaciones radioeléctricas sobre cartografía digital, con los algoritmos de cálculo más difundidos y reconocidos a nivel internacional en materia de comunicaciones inalámbricas. La herramienta se encuentra estructurada en "estudios" que ofrecen distinta funcionalidad. La complejidad de estos estudios pasa desde el simple análisis de la propagación radioeléctrica entre dos puntos, a la asignación automática de frecuencias en una red compuesta por cientos de estaciones base o la comprobación del nivel de interferencia producida en todos los puntos del área cubierta por dicha red. Capítulo 4: ASPECTOS DE LA PLANIFICACIÓN, DIFUSIÓN Y MEDICIÓN DE LA SEÑAL DE TDT 79 Es también una herramienta de planificación genérica que permite trabajar con todo tipo de servicios radioeléctricos y tecnologías, siendo una aplicación idónea para el diseño de redes de radiodifusión, servicios móviles, servicio fijo, etc. Los resultados de los estudios realizados pueden ser almacenados, impresos y exportados a formatos de las aplicaciones más comunes del mercado. El sistema de almacenamiento y estructura en Base de Datos que aporta SIRENET permite la gestión de todos los estudios y elementos radioeléctricos de manera ordenada, permitiendo establecer grupos de estudios, emplazamientos y estaciones asociados a una misma red o tecnología. 4.4.3 FACTORES QUE LIMITAN LA COBERTURA Se pueden distinguir dos maneras de abordar el cálculo de la cobertura, que son, respectivamente, la que tiene en cuenta la limitación por ruido y aquella en la que limita la interferencia. Cobertura limitada por ruido: En este caso, se calcula el nivel mínimo de intensidad de campo en recepción, de manera similar a como se ha explicado. Conocida la PRA del transmisor, se determina la atenuación compensable, o valor máximo de la pérdida básica. Tendrán cobertura los puntos (píxeles) para los que, en el trayecto de propagación desde el transmisor, la pérdida básica de propagación no supere ese valor máximo. A la inversa, conocida la zona que se pretende cubrir, puede calcularse la pérdida básica máxima y a partir de ella la PRA del transmisor. Cobertura limitada por interferencia: Se calcula el nivel de las interferencias de manera similar al de la señal deseada, a partir de la PRA del transmisor interferente y la pérdida de propagación. No hay que olvidar aplicar factores de rechazo que reducen la potencia recibida, bien por directividad de la antena receptora o bien por rechazo de canal adyacente. Estos factores de rechazo se aplican a veces directamente al campo interferente. En redes SFN hay que discernir entre el caso en el que la interferencia interna no supera el intervalo de guarda (interferencia constructiva, se combinan las señales y se suman en potencia) y las que superan el intervalo de guarda (las interferencias destructivas). Finalmente se comprueba si se supera el valor mínimo de C/I. Capítulo 4: ASPECTOS DE LA PLANIFICACIÓN, DIFUSIÓN Y MEDICIÓN DE LA SEÑAL DE TDT 80 Se recomienda también evaluar las interferencias especialmente altas que se dan en porcentajes de tiempo del 1-10%, para garantizar el servicio el 90-99% restante. La evaluación detallada de la interferencia, tanto la procedente de la misma red SFN, como la que se origina en otras redes que utilizan la misma frecuencia, es un problema complejo que requiere del empleo de herramientas informáticas especializadas. Este estudio es imprescindible en el análisis de las grandes redes de ámbito muy extenso. Sin embargo, en las redes de ámbito reducido (como son las de ámbito local e incluso la mayoría de las provinciales) este estudio puede en primera instancia obviarse, por dos motivos: eligiendo bien el intervalo de guarda la interferencia interna de la red puede eliminarse completamente, ya que las distancias entre transmisores no son muy grandes. Por otra parte la interferencia externa ha sido previamente analizada por la Administración, en el proceso de asignación de frecuencias, y para controlarla se han fijado limitaciones en la PRA y altura de los potenciales interferentes. 4.4.4 POTENCIAS Los centros emisores pueden variar la potencia, dependiendo básicamente de los objetivos de cobertura que se pretende tener. Aunque lo más común son los centros de baja potencia (1 ó 2 W), podemos encontrar la siguiente clasificación, aproximada según la potencia con la que emiten los equipos: - Centros de baja potencia: Entre 1 y 5 W. Son los centros pequeños, cuyo objetivo de cobertura suele ser la población más próxima únicamente, o la población más próxima y alguna más de alrededor. El equipamiento que radia a esta potencia suele ser denominado equipos micro. - Centros de mediana potencia: Entre 10 y 100 W. Los centros ya son de un tamaño considerable, y tienen un objetivo de cobertura mayor, ya que suelen cubrir unas cuantas poblaciones, no sólo la más próxima, y pueden servir además de centro donante para otros centros de baja potencia en configuración gap-filler. - Centros de alta potencia: De 200 W a 1000 W. Son muy pocos centros en España los que tienen un equipamiento de esta envergadura, ya que sus objetivos de cobertura son de muchos kilómetros, llegando a cubrir, por ejemplo, una gran ciudad y todas las que le rodean, además de servir en casi todas las ocasiones de centro donante para otros gapfillers de baja potencia. Capítulo 4: ASPECTOS DE LA PLANIFICACIÓN, DIFUSIÓN Y MEDICIÓN DE LA SEÑAL DE TDT 81 4.5 PARÁMETROS DE MEDIDA DE CALIDAD 4.5.1 BER En la televisión digital el parámetro que mide la calidad de la trama de trama de transporte es el BER, lo que es lo mismo, la Tasa de Error Binaria (Bit Error Rate). Es el parámetro fundamental que nos concreta la calidad de la señal demodulada (trama de transporte) de los sistemas de televisión digital. El BER cuantifica el número de errores de bit de una trama, sea cual fuere el origen del error: falta de nivel de señal, C/N pobre, distorsiones, etc. Por tanto, midiendo solo este parámetro y manteniéndolo por debajo de los límites de decodificación correcta, aseguramos la calidad de la señal recibida. Los esquemas de codificación y modulación de los servicios de televisión indican que las protecciones contra errores se encadenan en función del medio de transmisión al que está destinada. Es obvio que en el proceso de demodulación, en función del punto donde se mida este parámetro, se obtendrían valores distintos. Los valores mínimos para asegurar el prefecto funcionamiento del sistema se definen en los siguientes puntos:  CBER: Medido a la salida del demodulador.  VBER: Medido después del descodificador de Viterbi, si lo hay (satélite/terrestre).  BER: Medido después del decodificador de Reed Solomon. Y estos valores mínimos para el receptor de satélite y para la recepción terrestre son:  Después del demodulador de QPSK, COFDM ó QAM: 3·10-2.  Después del decodificador de Viterbi: 2·10-4.  Después del decodificador de Reed Solomon: 1·10-11. Un valor de BER de 1·10-11 quiere decir que se produce un error después de 1011 bits, lo que significa aproximadamente un error de 1 bit/hora (para una tasa binaria de 55 Mbps). La medida se debe realizar antes de los correctores de errores, es decir, después de la demodulación, ya que es en este punto donde, aunque se pase el umbral de corrección del primer corrector, la variación de su valor nos indica cuan lejos estamos del mismo, tanto si es por falta de señal como por limitaciones en la C/N. Si bien es conveniente medir el nivel de señal para descartar razones de incorrecta demodulación, la medida de BER es la única medida imprescindible para asegurar la calidad final del sistema de recepción. Capítulo 4: ASPECTOS DE LA PLANIFICACIÓN, DIFUSIÓN Y MEDICIÓN DE LA SEÑAL DE TDT 82 4.5.2 GANANCIA DE CÓDIGO La protección contra errores introducida en el esquema general de la codificación y generación de la trama de transporte de los sistemas de transmisión de televisión digital está formada por dos tipos de códigos, uno de protección contra errores de paquetes, el denominado Reed Solomon, y otro de protección de errores de bit denominado FEC (Viterbi) que es variable y se puede adaptar al tipo de servicio concreto: número de programas por canal, o servicio portátil, etc. Las diferencias de BER entre las entradas y salidas de las diferentes decodificaciones de protección contra errores es lo que se denomina ganancia de código. 4.5.3 MER El MER o Tasa de Error de Modulación (Modulation Error Ratio), es una medida usada para cuantificar la calidad de transmisión o recepción de un sistema de comunicaciones, en este caso, de transmisión de la señal de televisión, el cual use modulación digital, como pueda ser QAM. La señal enviada por el transmisor o recibida por un receptor ideal deberá tener los puntos de las constelaciones localizados de manera precisa, aunque a pesar de ello se puedan producir varias imperfecciones, como ruido, ruido de fase, distorsiones, etc. Puede ser considerado como una forma de expresar la relación señal a ruido, pero proporcionando una información más precisa de la capacidad del receptor para demodular la señal, ya que tiene en cuenta, no solamente el ruido, sino también otras anomalías de la señal recibida. Se puede medir mediante equipo especializado, el cual demodula las señales recibidas de una forma muy similar a la que lo hace un demodulador de radio. Dicha señal demodulada se puede utilizar como una medida razonable a la hora de hacer un cálculo estimado del MER. 4.5.4 RELACIÓN SEÑAL A RUIDO La relación señal a ruido es la relación entre las potencias de la señal entrante y/o saliente, y del ruido que puede acompañarle. Se trata del parámetro que mejor define la influencia del ruido en la señal que perturba. En función del tipo de transmisión y del nivel en el que se realiza la medida de la influencia del ruido, la relación señal a ruido se presentará de una forma u otra. A continuación se muestran diversas modalidades de relaciones señal a ruido:  La C/NC es la potencia de la señal RF dividida por la potencia de ruido del canal. Esta última es la potencia de ruido presente en todo el ancho de banda RF del canal de transmisión (8 MHz en el caso de señal de televisión). Capítulo 4: ASPECTOS DE LA PLANIFICACIÓN, DIFUSIÓN Y MEDICIÓN DE LA SEÑAL DE TDT 89 El bloque FEC distingue por medio de una lógica mayoritaria los ‘’0’’ de los ‘’1’’ y después efectúa la corrección de errores, es decir, la decodificación de Viterbi del código convolutivo de la emisión, el desentrelazado, la decodificación de Reed-Solomon y la ordenación; los datos de salida en general se suministran en paralelo, los cuales están formados por 8 bits de datos más las señales de control, donde se indica la eventual presencia de errores que no se pueden corregir. Los paquetes de transporte atacan el bloque DESCR (descifrador) que comunica con el procesador principal por un bus paralelo que permite la transferencia rápida de datos. Asegura la selección y el descifrado de los paquetes del programa escogido, bajo el control del dispositivo de control de acceso. A veces se combina con el desmultiplicador. El bloque DEMUX (desmultiplicador) permite seleccionar por medio de filtros los PES que corresponden al programa elegido por el usuario. Los PES de audio y vídeo procedentes del desmultiplicador se aplican a continuación al bloque MPEG, compuesto generalmente por un decodificador combinado de audio/vídeo, que se encarga igualmente de generar la pantalla gráfica necesaria para la guía EPG de programas. La decodificación MPEG-2 necesita en general 16 Mbits de memoria DRAM, algunas veces más en 625 líneas si la gestión de memoria no es muy eficaz. Las señales de audio digitales se aplican a través de un enlace serie FS o similar con un doble convertidor digital/analógico de audio (DAC) de 16 bits de resolución o más que construye las señales analógicas L y R. El conjunto del sistema está controlado por un procesador de 16/32 bits bastante potente, que controla todos los circuitos anteriores, interpreta las órdenes que vienen del mando a distancia, supervisa el o los lectores de tarjetas inteligentes y las interfaces de comunicación normalmente presentes. La programación representa varios cientos de kbytes, que está contenida totalmente o en parte en una FLASH-EPROM para permitir eventuales actualizaciones vía transmisión durante la vida útil del aparato. El dispositivo de control de acceso incluye en general uno o dos lectores de tarjeta inteligente (el segundo si existe, está previsto para admitir tarjetas de crédito). En el caso de un módulo de control de acceso separable, el dispositivo de control de acceso así como el descifrador están situados en un módulo con formato PCMCIA. El demultiplexor, integrado en el IRD, recibe entonces paquetes de transporte “limpios”. Por último, el IRD puede comunicarse con el mundo exterior (PC, módem, etc.) mediante una o varias interfaces normalizadas, necesarias para conseguir la interactividad y el acceso a nuevos servicios, como pueden ser la telecarga de ficheros o programas, telecompra, telepago, acceso a redes, etc. Capítulo 4: ASPECTOS DE LA PLANIFICACIÓN, DIFUSIÓN Y MEDICIÓN DE LA SEÑAL DE TDT 90 4.7.3 EL RECEPTOR DIGITAL POR CABLE El esquema de bloques de un receptor digital por cable se diferencia de su receptor homólogo de satélite en las partes de recepción y decodificación de canal, adaptadas a las bandas de frecuencias de cable y a la modulación QAM que hay prescritas en Europa. Así pues, sólo se describirán estos bloques. El sintonizador selecciona el canal deseado en las gamas de VHF/UHF (de 50 a 860 MHz), lo transporte a una frecuencia FIF de 36,15 MHz y efectúa la selectividad requerida por medio de un filtro de onda superficial (FOS); la señal de FI amplificada se lleva a la frecuencia de símbolo, por medio de un oscilador-mezclador, cuya frecuencia y fase están controladas por un bucle de servocontrol, procedente del demodulador QAM que sigue. La señal QAM resultante se aplica a un convertidor analógico/digital (ADC) que tiene una resolución de 8 bits o 9 bits, y convertida, con una frecuencia de muestreo igual a, por ejemplo, 4 veces la frecuencia de símbolo FS. La frecuencia de muestreo se sincroniza con la frecuencia de símbolo por un bucle de sincronización de fase procedente del siguiente bloque: demodulación/filtrado/ecualización. El siguiente bloque (QAM) es el principal elemento de la decodificación de canal. Realiza, a partir de la señal QAM digitalizada, la demodulación digital y el filtrado semiNyquist, la ecualización de ecos de las señales I y Q, y el reformateado de los datos de salida de forma apropiada para el circuito FEC siguiente. Además, efectúa las funciones de recuperación de reloj y de portadora, así como la generación a partir de la señal de entrada QAM digitalizada, de una tensión de control automático de ganancia (AGC) aplicada al amplificador de FI del sintonizador. El bloque FEC efectúa la corrección de errores, que incluye el desentrelazado, la decodificación de Reed-Solomon y la ordenación; los datos de salida (paquetes de transporte de 188 bytes) en general se suministran en el mismo formato paralelo que en el caso del satélite (8 bits de datos más las señales de control con señalización de la eventual presencia de errores que no se pueden corregir). El procesador, así como las funciones de control de acceso, descifrado, demultiplexación, descodificación MPEG-2 de audio/vídeo y todas las funciones accesorias son, para un servicio equivalente, idénticas a las descritas anteriormente para el caso del receptor de satélite. Capítulo 5: CENTRO EMISOR DE TITAGUAS 91 Capítulo 5: CENTRO EMISOR DE TITAGUAS 5.1 INTRODUCCIÓN En este apartado se va a planificar la difusión de la señal de televisión desde el centro emisor de TITAGUAS, incluyendo los equipos de los que se dispone y que se mencionan en los objetivos del Proyecto. Para ello en primer lugar se hará una profundización en la descripción de la tipología de los equipos que se posee, es decir, de la configuración gap-filler, además de los requerimientos que un centro emisor debe tener para funcionar en dicha configuración. En segundo lugar se pasará a describir los equipos de los que se dispone en el centro y que no están en uso, los cuales son del fabricante Tredess, y que servirán para hacer la planificación de la configuración que debe adquirir el centro emisor de Titaguas para emitir canales de la TDT. A continuación se describirán las características propias del centro emisor: tipología de la antena, características del centro, paneles de la antena, etc. Y para finalizar se presentarán los resultados del caso real que nos atañe, mostrados en valores numéricos, plots de cobertura, etc. 5.2 CARACTERIZACIÓN DE CENTROS TIPO GAP-FILLER 5.2.1 EL GAP-FILLER En áreas como valles profundos, zonas de sombra ocasionadas por distintos obstáculos o localizaciones de difícil acceso, suele ocurrir que no existe una visión directa entre el extremo transmisor y el receptor. No obstante, la capacidad de recepción de multitrayecto que tiene el servicio de TDT permite, en la mayor parte de ocasiones, garantizar la cobertura para dichas zonas de una forma eficiente. El empleo de reemisores o gap-fillers permite garantizar de una forma más segura la cobertura de dichas zonas problemáticas, e incluso extender el área de cobertura inicial, todo ello sin que suponga un coste adicional excesivo. Capítulo 5: CENTRO EMISOR DE TITAGUAS 92 El principio de funcionamiento de los reemisores consiste en tomar una muestra de la señal de TDT para, una vez convenientemente amplificada y filtrada, retransmitirla en la misma frecuencia a la zona de interés no cubierta por el transmisor principal. El gap filler se puede denominar también como reemisor de isofrecuencia, y es un dispositivo cuya misión es la de cubrir huecos en la cobertura de una red DVB-T SFN. Para ellos recibe una emisión por su antena de recepción y, una vez filtrada y amplificada la emite por una antena de emisión en el mismo canal por el que la ha recibido sin realizar cambio de frecuencia. La siguiente Figura muestra el proceso de una manera sencilla y entendible: Señal entrada SEÑAL SALIDA Mismo canal que la señal de entrada Figura 24: Proceso de funcionamiento de un Gap-Filler. El aislamiento (atenuación) entre la antena transmisora y receptora del gap-filler depende altamente de las características del lugar en que se instala el reemisor. Así pues, es aconsejable que el edificio o torre en que se instala sea lo más alta posible. De igual forma, si es necesaria la instalación de varios reemisores, también es aconsejable que los edificios en que se ubiquen presenten distintas alturas. Es posible alcanzar valores de aislamiento en torno a 80 dB, pero puesto que el aislamiento entre las ondas emitidas y recibidas no es perfecto, las ondas emitidas por la antena transmisora son continuamente recibidas por la antena receptora, y amplificadas por el reemisor en un proceso recursivo que puede saturar el sistema. Esta oscilación se traduce en una degradación de la señal remitida. Para corregir dicha degradación, se define la ganancia necesaria de reemisión isofrecuencia como la amplificación necesaria de la señal de entrada a reemisor en dB para conseguir la potencia de salida planificada. Algunos proveedores han desarrollado el cancelador de ecos, el cual es un elemento hardware/software que reduce las contribuciones de señal no deseada (los diferentes ecos que provocan la realimentación). Capítulo 5: CENTRO EMISOR DE TITAGUAS 93 G  (desacoplo) Pin Rx: canal M Tx: canal M Pout Figura 25: Desacoplo en Gap-fillers. 5.2.2 CARACTERÍSTICAS A TENER EN CUENTA EN LA PLANIFICACIÓN - Nivel de entrada: Rango de valores mínimos de potencia de entrada necesaria. - Calidad de la señal de entrada: La calidad de una señal de TDT se mide con la BER (Bit Error Ratio) y la MER (Modulation Error Ratio), ya comentadas anteriormente. - Relación entre aislamiento y Ganancia necesaria: Para que un remisor isofrecuencia TDT funcione correctamente se debe cumplir que:  Remisor TDT (Sin cancelador de ecos): Máxima Ganancia necesaria (dB) =  +10 (dB).  Remisor (TDT con cancelador de ecos): Máxima Ganancia necesaria (dB) ≤  –10 (dB). Por tanto, entre mayor sea el aislamiento y menor la ganancia necesaria mejor funcionará un remisor TDT isofrecuencia. - Factores para conseguir mayor aislamiento: Mayor distancia entre antenas transmisores y receptora. (Torres altas, posibilidad de poner las antenas receptoras en la cota más baja de la torre sin pérdida de nivel de señal de entrada, etc.); y obstáculos entre antenas transmisoras y receptora, como por ejemplo la propia caseta, parábolas u otras antenas en la propia torre, etc.). Capítulo 5: CENTRO EMISOR DE TITAGUAS 94 - Factores para necesitar mejor ganancia del sistema: Alto nivel de señal de entrada y potencia de emisión necesaria baja. 5.2.3 REQUERIMIENTOS PARA EL CORRECTO FUNCIONAMIENTO DE UN GF Los centros emisores que se quieran configurar para poder emitir como Gap filler o reemisor deben cumplir una serie de requisitos, no sólo de infraestructura, sino técnicos y de cumplimiento de ciertos mínimos para su correcto funcionamiento. Dichos requerimientos son los siguientes:  Sensibilidad: rango de valores mínimo y máximo de potencia de entrada dentro de los cuales el reemisor opera correctamente. Como valor medio se puede considerar que la sensibilidad de los equipos sería entre los -47dBm  20dB (73dBμV/m ± 20dB, a 800MHz y con una ganancia máxima de antena receptora de 14.5dBi).  Ganancia máxima: ganancia máxima que puede proporcionar el reemisor, independientemente del aislamiento.  Potencia máxima de salida.  Margen Dinámico (MD): Relación entre la Ganancia Necesaria y el Aislamiento para que un Gap-Filler funcione correctamente. o Margen Dinámico (Peor Caso): Es el peor caso al considerar la mayor Ganancia Necesaria y el peor Aislamiento medido. o Margen Dinámico (Mejor Caso): Es el mejor de los casos al considerar la menor Ganancia Necesaria y el mejor Aislamiento medido.  El nivel óptimo es <10dB.  Entre 10 y 15dB, el equipo empieza a reducir la potencia sin degradar la calidad de emisión.  Entre 15 y 20dB el equipo realiza una reducción de potencia y se degrada la calidad de emisión.  Para un MD superior a 20 dB, el equipo remisor no funciona correctamente. Capítulo 5: CENTRO EMISOR DE TITAGUAS 95  MER mínima: Es el mínimo nivel de MER con el que se estima que el Gap-Filler funciona correctamente. Dicho nivel ha de ser superior a 24dB.  Nivel Mínimo: Es el mínimo nivel de señal recibida del centro donante para que el Gap-Filler funcione correctamente. Dicho nivel ha de ser superior a –62dBm.  Ganancia máxima permisible en función del aislamiento: en función de cómo los fabricantes hayan resuelto el problema de la realimentación, la ganancia máxima del equipo diferente en función del aislamiento. Algunos ejemplos de ganancia máxima disponible comúnmente aceptados son: o Sin cancelador de ecos: Gmax =  – 10 (dB). o Con cancelador de ecos actual: Gmax =  + 5 (dB).  El margen de ganancia MG (dB) = G –  , se define como una magnitud práctica. Los ejemplos anteriores expresados en términos del margen de ganancia quedarían: o Sin cancelador de ecos: MGmax = Gmax –  = –10 (dB) o Con cancelador de ecos actual: MGmax = Gmax –  = 5 (dB) Como el cancelador de ecos permite incrementar la ganancia máxima disponible en función del aislamiento, diremos que este cancelador de ecos proporciona una ganancia de 15dB (GCE = 15dB). La dependencia de la ganancia del reemisor en función del aislamiento entre las antenas transmisora y receptora dificulta en gran medida la planificación de redes SFN en el sentido de que no somos capaces de determinar si los centros de la red deben ser transmisores o reemisores:  Cuando se realiza una planificación se dispone de la siguiente información: o Potencia que radiará cada centro o Sistema radiante que se utilizará para radiar dicha potencia  Mediante las herramientas de simulación somos capaces de determinar qué nivel de señal recibimos en un centro procedente del resto de centros de la red.  Si escogemos el centro del que recibimos más nivel, podemos determinar la ganancia necesaria para transmitir la potencia nominal del centro: Gnecesaria (dB) = Pout(dBm) - Pin(dBm) Pin(dBm) = ERx(dBµV/m) + GmaxRx(dBi) - 20log f(GHz) - 167.2 + 30 Capítulo 5: CENTRO EMISOR DE TITAGUAS 96  La viabilidad del centro como reemisor vendrá determinada por el cumplimiento de: o Sin cancelador de ecos:  Gnecesaria(dB) ≤ Gmax =  – 10 (dB)  MGnecesario(dB) ≤ MGmax = –10 (dB) o Con cancelador de ecos:  Gnecesaria(dB) ≤ Gmax =  + 5 (dB)  MGnecesario(dB) ≤ MGmax = +10 (dB) Sin embargo, existen ciertos niveles de medida que son imprescindibles, y son lo primordial para que un Gap-filler funcione. Son los siguientes:  Nivel de tensión mínimo: 45 dBµV.  Nivel de potencia mínimo: -62 dBm.  Nivel de campo mínimo: 60 dBµV/m.  Nivel de MER mínimo: 24 dB. 5.3 CARACTERÍSTICAS DE LOS EQUIPOS MARCA TREDESS En este apartado se va a profundizar en los equipos de la empresa Tredess, concretamente en los modelos de reemisores que ofrece, y de los que se dispone en el centro emisor de Titaguas. La corporación Tredess, como empresa de soluciones de telecomunicaciones, se dedica al diseño, desarrollo y fabricación de soluciones para la ampliación de cobertura de redes de difusión de Televisión Digital Terrestre. Los principales productos que fabrica son transmisores, gap-fillers y repetidores regenerativos de baja potencia para las redes de DTV, para llevar la señal de TV allí donde la infraestructura primaria de la red de televisión no puede llegar. Trabaja con diversos clientes, como pueden ser grandes operadoras de red de televisión en Europa, que han confiado en las soluciones de baja potencia de Tredess para lograr una cobertura completa en su infraestructura actual de red de televisión digital. Pertenece a la corporación Televés, que es una referencia en el mercado mundial de tecnología de los últimos 50 años, siendo líder en la fabricación y distribución de soluciones de telecomunicaciones integradas, tanto para uso doméstico como profesional. Capítulo 5: CENTRO EMISOR DE TITAGUAS 97 Tredess divide el catálogo de soluciones de transmisión/reemisión para TDT en dos series de productos: serie Compact y serie Broadcast. La Serie Compact es la nueva generación de soluciones muy compactas y competitivas de muy baja potencia, hasta 10 W; la serie Broadcast cubre un rango más amplio de potencias, incluyendo soluciones hasta 100W. Ambas series, Compact y Broadcast, son totalmente compatibles con las normas DVB-T/T2/H, y permiten redundancias N+1 y 1+1, control remoto y monitorado, y la posibilidad de incorporar un cancelador de ecos de muy altas prestaciones para los Gap Fillers. La serie Compact es la que en este caso se va a utilizar, ya que se trata de un centro emisor que está ajustado para salir al aire con 1 W de potencia. Esta serie es una solución muy compacta: hasta 7 Transmisores, Gap Fillers o Reemisores Regenerativos pueden ser alojados en un subrack de 19"x 5U. Los sistemas Compact son compatibles con las normas DVB-T/T2/H e ISDB-T/Tb y pueden entregar una potencia de salida de hasta 10W. Además, los nuevos modelos Compact incluyen un sistema de gestión remota, que es una solución que permite el control remoto y monitorado del equipo con una sola unidad que dispone de las interfaces HTTP, SNMP, PPTP, IPSec y protocolos TCPIP. Incluye también alarmas/relés, receptor DVB-T/T2/H y opcionalmente módem GSM/GPRS/UMTS/HSDPA. Ofrecen también un sistema de sincronización completa en 19"x1HU, compuesto por uno o dos receptores GPS (GPS redundante opcional) y un repartidor de señal GPS. Se pueden apilar varios repartidores de señal GPS, de modo que las señales de sincronización 1pps y 10 MHz se puede suministrar a todo el equipo. Los sistemas de Tredess ofrecen los sistemas de redundancia: 1+1 y N+1: - Redundancia 1+1: En un sistema con redundancia 1 +1, cada canal cuenta con una unidad de repuesto en stand-by. Si un múltiplex reúne por lo menos uno de los criterios de conmutación, el sistema cambia automáticamente a su canal de repuesto. - Redundancia N+1: En un sistema con redundancia N +1, un canal de repuesto está en stand-by. Si alguno de las N multiplex reúne por lo menos uno de los criterios de conmutación, el sistema configura automáticamente el canal de repuesto y realiza la conmutación. El sistema puede ser configurado para auto-recuperación de su estado original cuando el criterio de conmutación ya ha dejado de cumplirse. En caso de fallo múltiple (N+1 solamente) las prioridades de cambio puede ser establecida. Los criterios de cambio se basan en diferentes alarmas y son fácilmente configurables. Las siguientes características técnicas de los equipos Compact han sido obtenidas de la página oficial de Tredess:  Alto nivel de integración: hasta 7 canales en un subrack de 5U.  Transmisores, Gap Fillers y Reemisores Regenerativos de hasta 10W. Capítulo 5: CENTRO EMISOR DE TITAGUAS 98  Soluciones compatibles DVB-T/T2/H e ISDB-T/Tb.  Dos opciones de Cancelación de Ecos de muy alto rendimiento.  Configuraciones SFN y MFN.  Sistema de sincronización para redes SFN (GPS).  Redundancia 1+1, N+1.  Fuente de alimentación redundante.  Sistema de Control Remoto y Monitorado.  Módulos extraíbles en calientes.  Agilidad en frecuencia.  Muy bajo consumo.  Osciladores locales de muy bajo ruido de fase.  Amplificadores LDMOS.  Modo de funcionamiento independiente.  Compatibilidad electromagnética y Seguridad según las normas de regulación de la CE. En segundo lugar, respecto a los multiplexores o filtros que ofrece la empresa, están disponibles para la multiplexación de 1 hasta 5 canales de salida de RF. *NOTA: Se adjuntan hojas completas de características de ambos equipamientos en los Anexos II y III. 5.4 SISTEMA RADIANTE Y EQUIPAMIENTO EXISTENTE 5.4.1 SISTEMA RADIANTE En primer lugar, se va a describir las características del sistema radiante que existe en el centro emisor. Este está formado por dos cadenas de multiplexación, tal y como se describe a continuación:  Altura total de la torre: 8 metros.  Sección de la torre (Sección de la parte superior): 320 milímetros.  Configuración de los paneles:  Sistema radiante 1: configuración 0:0:1:0 (1 panel) orientado a 260º de azimut (Xº:Xº:260º:Xº).  Sistema radiante 2: configuración 0:0:1:0 (1 panel) orientado a 260º de azimut (Xº:Xº:260º:Xº).  Polarización: horizontal.  Inclinación de los paneles: 5º.  Ganancia máxima: 10 dBd. Capítulo 5: CENTRO EMISOR DE TITAGUAS 105  Diagrama VERTICAL: Figura 34: Diagrama de radiación vertical Capítulo 5: CENTRO EMISOR DE TITAGUAS 106 5.4.6 PLOT DE COBERTURA Tal y como se especifica en apartados anteriores, gracias al software Sirenet podemos obtener una previsión de la zona que va a cubrir nuestro centro emisor. El resultado, una vez introducidos los datos tal y como está configurado el centro, es el siguiente: Figura 35: Esquema geográfico de simulación de cobertura del centro emisor de Titaguas Capítulo 5: CENTRO EMISOR DE TITAGUAS 107 5.5 APLICACIÓN REAL A la hora de planificar un centro que va a estar en configuración de reemisor, como es el centro de Titaguas, los pasos a seguir son siempre los mismos. Es por ello por lo que se va a definir paso a paso el proceso del caso real del centro emisor de Titaguas, definición que servirá, tanto como para mostrar los resultados finales de este Proyecto Final de Carrera, como para entender el proceso general que se aplica en todos los casos. 5.5.1 SIMULACIÓN En primer lugar, se ha analizado mediante el software Sirenet los posibles centros donantes de señal, para ser ésta reemitida hacia la población de Titaguas. Para ello, se hace un análisis de mejor servidor con el software, el cual se trata de, teniendo todos los posibles centros, analizar todas las señales (y los niveles) que llegan al punto de situación geográfica en el que se encuentra el centro emisor, obteniendo los siguientes resultados estimados o esperados: Parámetro/ / Centro emisor Nivel de Campo (dBµV/m) Distancia a Titaguas (en km.) Retardo (µs.) TORRENTE 68,04 70,41 234,7 CHICHILLA 42,94 119,20 397,5 MONDÚBER 36,30 118,20 393,4 VENTA DEL MORO 36,10 52,69 195,6 LANDETE 32,46 28,14 93,8 ONTENIENTE 30,05 125,8 398,2 Figura 36: Tabla de resultados de simulación de medida y comprobación de mejor servidor De los resultados se desprende que en este caso, el único centro que nos serviría es el de TORRENTE, ya que es el único que llega con un nivel mínimo de señal (por encima de los 60 dBµV/m, como se indica en apartados anteriores). Además, es importante tener en cuenta el retardo, ya que debe estar situado dentro del intervalo de guarda de 240 µs. En este caso, aunque ajustado, nuestro centro donante está dentro del rango. Se adjunta también a continuación un perfil del recorrido geográfico que haría la señal desde el centro de Torrente hasta el centro de Titaguas, realizado con Sirenet: Capítulo 5: CENTRO EMISOR DE TITAGUAS 108 Figura 37: Perfil desde el centro emisor de Torrente hasta el centro de Titaguas Capítulo 5: CENTRO EMISOR DE TITAGUAS 109 5.5.2 MEDIDAS DE CAMPO Seguidamente, una vez escogido Torrente como centro donante, se pasaría a hacer un análisis de Gap-Filler, es decir, se realizan una serie de medidas de campo para cada canal y en diversas ubicaciones para corroborar que se obtienen los niveles correctos de los parámetros que se han presentado anteriormente: niveles de potencia, niveles de MER y niveles de BER. Todos estos resultados se pueden presentar en un documento Excel o Word, en una tabla similar o idéntica a la siguiente. En ella se muestran los resultados obtenidos en el centro emisor de Titaguas para la señal donante proveniente de Torrente: Centro donante: TORRENTE Medida con la Yagi en la torre PROGRAMA RGE RGE2 SFN67 SFN68 SFN69 TDT-A CANAL 58 22 67 68 69 57 POTENCIA (dBm) en Yagi - 40 -43 -46 -47 -48 -46 MER (dB) 30 34 30 29 29 32 BER (núm. de bits) 6x10-8 9x10-8 2x10-7 5x10-8 6x10-8 6x10-8 ALTURA YAGI (m) 6 6 6 6 6 6 GANANCIA NECESARIA (dB) 70 73 76 77 78 76 Figura 38: Resultados de medida de campo; análisis de Gap-filler. Si se analizan los resultados, se puede concluir que el centro de Torrente es válido para servir como centro donante al centro de Titaguas, ya que los niveles obtenidos tanto en simulación como en medidas de campo son superiores a los niveles mínimos que se tienen que obtener para que un centro sea válido como donante de otro centro, como se puede observar en los apartados anteriores. Por ello, ya se podría pasar a planificar la instalación de los equipos que se poseen, en configuración Gap-filler, en el centro emisor. Para clarificar un poco más la situación final, se adjunta a continuación un diagrama de bloques que simula la situación final en la que quedaría el centro: Capítulo 5: CENTRO EMISOR DE TITAGUAS 110 TRX -> Transmisor(es) TREDESS con dos elementos por canal a multiplexar. MUX -> Multiplexor(es) TREDESS para multiplexar los servicios. Figura 39: Esquema representación final del centro emisor de Titaguas Este sería el último paso, una vez aceptada la planificación por parte de las administraciones pertinentes, para formalizar y poner en marcha la instalación y, por tanto, la emisión de Televisión Digital Terrestre desde el centro emisor de Titaguas. MUX T R X MUX T R X SISTEMA RADIANTE PANELES CASETA DE EQUIPOS Conclusiones 111 Conclusiones A modo de conclusión, habría que finalizar diciendo que en el presente Proyecto se ha intentado plasmar todos o al menos una gran parte de los conocimientos aprendidos durante el período de estancia de prácticas en la empresa Abertis Telecom. El proceso seguido es muy similar al que se puede seguir en esta y en cualquier empresa a la hora de iniciar o realizar una modificación en un centro emisor de señal de televisión y/o radio. Se ha intentado mostrar la planificación y el proceso a seguir en casi todos los casos, y el Proyecto perfectamente podría servir de método de actuación en este centro o en cualquiera. Se ha intentado mostrar que, una vez tenemos el equipamiento disponible, se puede realizar la planificación de las actuaciones necesarias para llevar a cabo el objetivo, en este caso de poder emitir desde un centro emisor, bien sea señal de televisión, o también de radio (FM). Además, el Proyecto podría pretender servir como guía para llevar a cabo estas actuaciones, ya que en él se ha intentado dar cabida a todos los aspectos importantes y relevantes que se deben conocer para realizar un proyecto de estas características. Finalmente, se mostrarán los resultados al ayuntamiento del municipio de Titaguas, para que sean ellos los que decidan si proceder o no a utilizar los equipos existentes. Anexo I: LISTADO DE CANALES Y FRECUENCIAS EN TELEVISIÓN DIGITAL TERRESTRE 112 ANEXO I: CANAL FRECUENCIA CENTRAL (MHz) 21 474 22 482 23 490 24 498 25 506 26 514 27 522 28 530 29 538 30 546 31 554 32 562 33 570 34 578 35 586 36 594 37 602 38 610 39 618 40 626 41 634 42 642 43 650 44 658 45 666 46 674 47 682 48 690 49 698 50 706 51 714 52 722 53 730 54 738 55 746 56 754 57 762 58 770 59 778 60 786 61 794 62 802 63 810 64 818 65 826 66 834 67 842 68 850 69 858 Figura 40: Listado de los canales y sus frecuencias centrales en televisión digital Anexo II: HOJA DE CARACTERÍSTICAS GAP-FILLERS TREDESS 113 Anexo III: HOJA DE CARACTERÍSTICAS MULTIPLEXORES TREDESS 114 Anexo V: TELEVISIÓN INTERACTIVA EN ESPAÑA 121 explotación, originando de paso una situación de impasse en la TDT española que se prolongó al menos tres años. El estancamiento de la TDT, la atomización del cable y, finalmente, el proceso de concentración en la televisión por cable que dio como resultado la fusión de Vía Digital y Canal Satélite Digital supuso un parón considerable en la implementación de aplicaciones interactivas y, de paso, en la industria auxiliar que tímidamente había empezado a surgir a su alrededor. Mientras duró la competencia, la necesidad de diferenciación llevó a los diferentes operadores a utilizar los servicios de naturaleza interactiva como un factor de atracción de nuevos usuarios. Acabada la etapa de competencia, el interés por la interactividad desapareció a favor de la generación de ingresos directos que el tipo de aplicaciones que se estaba desarrollando no parecían garantizar. V.6. INTERACTIVIDAD EN LA TDT En este contexto, el mercado español de aplicaciones interactivas para televisión ha vivido una congelación casi total en el período comprendido entre 2002 y 2005, fecha en la que la TDT arrancó por segunda vez tras el fracaso comercial de Quiero TV. Eso sí, el relanzamiento de la TDT se ha realizado con una oferta de servicios interactivos mucho más reducida y, seguramente, más realista ante las posibilidades y las exigencias del mercado. Tras la situación de stand-by generada por el cierre de Quiero TV, el primer signo de reactivación vino de la televisión pública catalana, Televisió de Catalunya (TVC), que lanzó la prueba piloto Micromercats entre marzo de 2003 y junio de 2004 en la que, entre otros contenidos, se testaron aplicaciones interactivas. En un primer nivel se optó por articular una oferta de SIA y se diseñaron servicios de interacción permanentes que no iban ligados a la emisión de los programas. Las consultas se podían realizar con independencia del programa presente en antena. Se trataba de servicios relacionados fundamentalmente con aspectos de la programación y con dos ámbitos de contenidos: el tiempo y las noticias. Se pretendían crear sinergias entre diferentes empresas de la matriz de TVC, la Corporació Catalana de Ràdio i Televisió (CCRTV). Por un lado se aprovechaba el material disponible del canal del tiempo y por otro lado el de los diferentes portales informativos, además del know-how de las empresas tecnológicas del grupo. En el planteamiento de experimentación se avanzaba en la potenciación de las dinámicas productivas que permiten una producción de contenidos digitales multiplataforma. En un segundo nivel se encontraban las aplicaciones sincronizadas con los programas y en las que sólo se podía interactuar en relación al flujo televisivo clásico. En el ámbito de los SIAP, la experimentación aportaba elementos para entender la complejidad de los procesos de interacción asociados a los diferentes contenidos programáticos. En estas pruebas, la producción de los programas no se realizó pensando desde sus inicios en una plataforma interactiva, sino que lo que se hizo fue adaptar las ofertas de servicios interactivos a los contenidos ya existentes. La prueba pendiente es Anexo V: TELEVISIÓN INTERACTIVA EN ESPAÑA 122 producir pensando, desde el momento de la concepción del programa, en los procesos de interacción que permiten cada una de las plataformas mediante las que se difunde el contenido programático. En última instancia, también habrá que entrar en la fase de desarrollo integral de TVi que necesariamente implica la producción de productos más complejos. Finalmente, la experiencia con el canal 3x1.net permitió desarrollar una adaptación a la TDT del formato de portal de Internet. El contenido era el básico que se podía encontrar en el portal: noticias, programación, concursos, encuestas o tests. El producto estaba asociado directamente al portal de Internet con contenidos que podían beneficiarse de la programación constante en el entorno web. Por tipos de aplicaciones, se pusieron en marcha diversos SIA como una miniguía de navegación con sistema de correo, sobreimpresión de noticias, un TVsite sobre el tiempo y servicios de programación. Entre los SIAP se contabilizaron hasta 79 aplicaciones sincronizadas con diferentes programas y que se correspondían a tres grandes áreas: consultas, concursos y publicidad interactiva. En esta línea, en determinados programas se instaba al espectador a intervenir dando su opinión, mediante un sistema de preguntarespuesta, en forma de encuesta, test, concurso, etc. En lo que a TVE respecta, en octubre de 2004 realizó una prueba piloto estructurada en cuatro grandes áreas: Zapping, Deportes, Contamos todos y Digitext. En la zona Zapping se agrupaban los dos canales de TVE, La Primera y La 2, así como los canales temáticos y un canal desarrollado para esta prueba. En Deportes se reunían dos grandes espacios, dedicados a la Liga de Campeones de fútbol y a los Juegos Olímpicos. El apartado Contamos todos incluía básicamente algunos de los nuevos programas de la temporada 2004-2005, como Dos Rombos o 59 Segundos, e infantiles como Los Lunnis. Estos servicios interactivos se hallaban en un grado de desarrollo incipiente y sólo tenían la intención de demostrar las posibilidades de la televisión digital para implementar servicios de valor añadido que pudieran aportar informaciones complementarias a las emisiones televisivas. Los informativos, TVE educativa o las Novedades de RNE fueron los programas a los que se añadieron los diferentes servicios interactivos a modo de ejemplo. Finalmente, se desarrollaron las posibilidades del teletexto digital mediante el sistema de Digitext, con dos grandes apartados, el de servicios como la cartelera, al aula de lengua o la bolsa de trabajo, e InfoCiudadano, con las informaciones relacionadas con la educación, la familia y la salud. Algunos de estos servicios fueron de base para las primeras implementaciones efectivas que TVE realizó en sus programas de TDT a partir de 2005, de manera que, aunque limitada como experiencia, sirvió para crear una primera fuente de know-how sobre la materia. Con medios más que limitados, el equipo de TDT de TVE ha perseverado en su esfuerzo de implementar servicios novedosos con resultados muy meritorios y en todo caso por encima del esfuerzo de financiación dedicado por el ente a esta finalidad. Por su parte, las televisiones privadas que obtuvieron licencias sólo en TDT (Veo TV y Net TV) en el contexto de un mercado que no despegaba y con una carencia de equipos receptores, tampoco ha invertido esfuerzos en el desarrollo de aplicaciones Anexo V: TELEVISIÓN INTERACTIVA EN ESPAÑA 123 interactivas. Ni las cadenas privadas a las que se apelotonó en un multiplex con las dos cadenas públicas estatales pusieron en marcha servicios interactivos. Tenían una buena excusa para ello, ya que el ancho de banda para el canal de datos lo hacía inviable una vez que se transmitían cinco canales de televisión simultáneamente. Pero tampoco se puede decir que hayan corregido el tiro tras la reorganización del sector de la TDT con la reutilización de los múltiplex que habían sido atribuidos a Quiero TV. Ahora ya no padecen las estrecheces de ancho de banda que tenían en la situación precedente por lo que el déficit de experimentación y de oferta de servicios interactivos de valor añadido no se puede atribuir a esta causa. En la práctica, la ausencia de estos servicios actúa como un freno objetivo a la penetración de la TDT, ya que el ciudadano no percibe la existencia de una serie de contenidos a los que no puede acceder por no dotarse de esa tecnología. De tal modo, cuando se aproxima la fecha del apagón analógico, sólo una quinta parte de los hogares españoles está en disposición de recibir la TDT y no todos estos disponen de receptores habilitados con el estándar MHP, los únicos que pueden dar acceso a los servicios interactivos terrestres. Las cadenas de TDT concedidas por las Comunidades Autónomas siguen la misma tónica que las de ámbito nacional, introduciéndose de esta manera en el ciclo vicioso que impide el arranque definitivo de este tipo de aplicaciones. Listado de figuras y tablas 124 Listado de figuras y tablas Figura 1: Esquema de un Disco de Nipkow………………………………………………………..………………….4 Figura 2: Barrido progresivo……………………………………………………………………………………………….5 Figura 3: Barrido entrelazado……………………………………………………………………………………………..6 Figura 4: Esquema de un iconoscopio…………………………………………………………………………………..8 Figura 5: Representación de una señal de video compuesto………………………………………………..10 Figura 6: Representación vectorial de los colores en NTSC…………………………………………………11 Figura 7. Perfil de un canal PAL en UHF (G-PAL)………………………………………………………………..14 Figura 8: Mapa de España, con los canales de RGE y TDT-A para cada provincia………………..30 Figura 9: Localización y ámbito de actuación de la gestión del múltiple……………………………..39 Figura 10: Figura Sync………………………………………………………………………………………………………43 Figura 11: Proceso de codificación y decodificación de vídeo mediante MPEG…………………….47 Figura 12: Secuencia típica de imágenes MPEG………………………………………………………………….49 Figura 13: Esquema correspondiente del generador pseudoaleatorio………………………………...52 Figura 14: Modulación BPSK……………………………………………………………………………………………..57 Figura 15: Constelación QPSK……………………………………………………………………………………………58 Figura 16: Diagrama de ojo QPSK……………………………………………………………………………………...58 Figura 17: Constelación 64 QAM………………………………………………………………………………………..59 Figura 18: Diagrama de ojo 64 QAM………………………………………………………………………………….60 Figura 19: Tabla-resumen aspectos modulación OFDM……………………………………………………...61 Figura 20: Estructura típica de una red SFN………………………………………………………………………66 Figura 21: Ejemplos de paneles UHF de difusión de TDT…………………………………………………….76 Figura 22: Ejemplos de antenas Yagi…………………………………………………………………………………76 Figura 23: Ejemplos de antenas parabólicas de recepción satélite……………………………………...76 Figura 24: Proceso de funcionamiento de un Gap-Filler……………………………………………………..92 Figura 25: Desacoplo en Gap-fillers……………………………………………………………………………………93 Listado de figuras y tablas 125 Figura 26: Exterior de la caseta del centro…………………………………………………………………………99 Figura 27: Exterior (II) de la caseta del centro…………………………………………………………………..99 Figura 28: Paneles UHF y torreta……………………………………………………………………………………….99 Figura 29: Equipos reemisores de TDT……………………………………………………………………………….99 Figura 30: Diagrama de la torre del sistema radiante del centro emisor de Titaguas………..101 Figura 31: Diagrama del sistema radiante de la cadena multiplexora de los canales RGE, RGE2 y SFN68…………………………………………………………………………………………………………………102 Figura 32: Diagrama del sistema radiante de la cadena multiplexora de los canales SFN67, SFN69 y TDT-A………………………………………………………………………………………………………………..103 Figura 33: Diagrama de radiación horizontal………………………………………………………………….104 Figura 34: Diagrama de radiación vertical………………………………………………………………………105 Figura 35: Esquema geográfico de simulación de cobertura del centro emisor de Titaguas………………………………………………………………………………………………………………………….106 Figura 36: Tabla de resultados de simulación de medida y comprobación de mejor servidor…………………………………………………………………………………………………………………………..107 Figura 37: Perfil desde el centro emisor de Torrente hasta el centro de Titaguas……………...108 Figura 38: Resultados de medida de campo; análisis de Gap-filler…………………………………….109 Figura 39: Esquema representación final del centro emisor de Titaguas…………………………..110 Figura 40: Listado de los canales y sus frecuencias centrales en televisión digital……………..112 Figura 41: Telecinco, el primer teletexto de TVE………………………………………………………………118 Referencias bibliográficas 126 Referencias bibliográficas - [www1]: http://es.wikipedia.org/wiki/Disco_de_Nipkow - [www2]: www.dvb.org - [www3]: http://mpeg.chiariglione.org/ - [www4]: http://www.jpeg.org/ - [REF5]: Reed-Solomon Codes and their applications. 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Fundamentos y teorías”, Ediciones técnicas Marcombo – Colegio Oficial de Ingenieros Técnicos de Telecomunicaciones. - www.dsplog.com - Web de procesado de imagen para comunicaciones. - www.google.es - Buscador Google. - http://www.kics.edu.pk - Web del Institute of Computer Science. - Javier Marzal Felici, Andreu Casero Ripollés y Marcial Murciano Martínez, “EL DESARROLLO DE LA TELEVISIÓN DIGITAL EN ESPAÑA”, Netbiblo. - www.radiosim.com - Software científico de radiotransmisiones. - www.scirus.com - Buscador de información científica. - www.setsi.mcyt.es - Ministerio de Ciencia y Tecnología. Secretaría de Estado de Telecomunicaciones y para la Sociedad de la Información. 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