Fundamentos de la Transmisión Digital: Estándares DVB y Técnicas de Modulación

El flujo de **bits** resultante de todo el proceso de **codificación de canales** debe prepararse antes de enviarlo al modulador.

Las principales funciones de estas etapas son:

1. Extracción de Símbolos y Agrupación de Bits: Se extraen los **símbolos** (agrupación de bits) que se entregan al modulador. A medida que se utilizan mayores velocidades en los medios, existe la posibilidad de que los datos se corrompan. Al emplear **grupos de codificación**, se pueden detectar errores de manera más eficiente. Además, a medida que aumenta la demanda de velocidad de datos, se buscan formas de representar más información a través de los medios mediante la **transmisión de menos bits**. Los grupos de codificación proporcionan un método eficaz para esta representación de datos.

La **velocidad de transmisión**, denominada **SR** (Symbol Rate), es equivalente a la **velocidad de símbolos**, también conocida como **velocidad de transmisión** o **velocidad de modulación**.

2. Garantía de Intervalo de Guarda: Se garantiza un **intervalo de guarda** para la transmisión, con el fin de asegurar que las diferentes transmisiones no interfieran entre sí.

Estas transmisiones pueden pertenecer a varios usuarios (como en **TDMA**) o a un mismo usuario (como en **OFDM**). En **TDMA**, cada intervalo de tiempo finaliza con un **intervalo de guarda** para evitar la pérdida de datos y reducir la interferencia al usuario siguiente, causada por el retardo de propagación. Es un error común pensar que cada intervalo de tiempo TDMA comienza con un intervalo de guarda; no obstante, las especificaciones técnicas de la **ITV** (G/M 5.5.05) indican que se ubica al final.

Periodos de guarda más largos permiten tolerar **ecos** más distantes. Sin embargo, **intervalos de guarda** más largos reducen la **eficiencia del canal**. Por ejemplo, en **DVB-T** hay disponibles 4 tipos de intervalos de guarda (dados como fracciones de un periodo de símbolos):

• 1/32
• 1/16
• 1/18
• 1/14

Por lo tanto, un intervalo de **1/32** ofrece menos protección, pero la más alta **velocidad de transferencia de datos**.

En contraste, un intervalo de **1/14** proporciona mejor protección, pero la más baja **velocidad de transferencia de datos**.

3. Filtrado de Señal (Nyquist): Además, se realiza el **filtrado de la señal resultante** (conocido como **filtrado de Nyquist**), lo que disminuye el **ancho de banda** necesario para la transmisión final.

Una vez preparados los **datos** para su transmisión, la etapa del **modulador** utilizado dependerá del **medio de transmisión**, el cual será diferente para cada estándar.

La **modulación digital** a emplear dependerá del **sistema de transmisión** a utilizar (terrestre, satélite o cable). El estándar **DVB** contempla los siguientes formatos:

DVB-S: Modulación QPSK para Transmisión Satelital

La **modulación** utilizada en la **transmisión vía satélite** se denomina **QPSK**. Esta modulación no incorpora ningún tipo de información en la amplitud de la señal para evitar el **ruido atmosférico**, y la información se envía en las **variaciones de fase** de la señal.

El principal inconveniente de **QPSK** es que requiere un **ancho de banda de transmisión** relativamente alto (**36 MHz**),

aunque en el sistema de **transmisión vía satélite** no existen grandes limitaciones en este aspecto. La figura siguiente presenta un esquema simplificado de un decodificador **DVB-S**:

El **espectro típico** de un **canal digital terrestre** es el de la figura 2.35 (verde), cuyo **ancho de banda** es de **8 MHz**. En todo el ancho de banda, la **potencia de la señal digital** se distribuye uniformemente.

Otra ventaja de la **modulación COFDM** es la posibilidad de desarrollar **redes de frecuencia única (SFN)**, con el fin de que un grupo de programas de un canal utilice la misma frecuencia en todo un territorio. Una vez sincronizados todos los transmisores, la interferencia recibida por un usuario de dos estaciones diferentes es considerada como un **efecto multitrayecto**.

Redes de Frecuencia Única (SFN)

Las **Redes de Frecuencia Única (SFN)** ofrecen ventajas significativas en la difusión de **TDT**. La principal es la **eficiencia espectral** que se puede obtener, puesto que un servicio compuesto por 4 o 5 programas puede ser difundido en un área extensa (estatal o autonómica) utilizando tan solo un único canal de **RF**. Sin embargo, el modo de operación de SFN requiere una perfecta **técnica de sincronización de red**. Todos los transmisores del área de cobertura radian a la misma frecuencia. No se pueden realizar desconexiones, ya que la señal debe ser la misma para todos los equipos transmisores del área de cobertura.

Redes de Frecuencia Múltiple (MFN)

Las **Redes de Frecuencia Múltiple (MFN)** son canales destinados al establecimiento de una red global de cobertura a nivel nacional o autonómico, con capacidad para efectuar **desconexiones territoriales**. Cada transmisor emite a una frecuencia diferente, lo que permite realizar desconexiones de la programación a 6 niveles distintos. Hasta ahora, este era el tipo de red que se utilizaba.

En la señal de **TDT** con **modulación COFDM**, los **ecos multitrayecto** no afectan de manera significativa la recepción, siendo incluso en ocasiones beneficiosos para la **calidad de la señal**.

Esto se debe a que el tiempo establecido entre **símbolo y símbolo** en este sistema es muy grande, y los ecos que se reciben por **multitrayecto** contienen el mismo símbolo, contribuyendo a aumentar el nivel de la señal recibida.

Por ello, es necesario utilizar un **intervalo de guarda** entre dos símbolos consecutivos. Cuanto mayor sea el intervalo de guarda, más robusta será la señal frente al **efecto multitrayecto**, pero, por el contrario, se perderá eficiencia durante la transmisión, ya que la **velocidad de transmisión de la información** será menor.

DVB-C: Modulación QAM para Televisión por Cable

En los sistemas de **TV por cable**, es importante utilizar una modulación que ocupe poco **ancho de banda**. Al transmitir la señal mediante un soporte físico, no nos preocupa un exceso de interferencias ni la atenuación, por lo que el estándar adopta una **modulación QAM** que posee una gran **eficiencia espectral** y un ancho de banda reducido.

La normativa **DVB-C** queda recogida en el documento de **ETSI EN300/429** y se considera que se han de aplicar los siguientes procesos:

La principal diferencia con **DVB-S** y **DVB-T** es que no hay **codificador de Viterbi**. Esto se debe a que los servicios de **televisión por cable** son muy robustos y presentan muy pocos efectos de interferencias o rebotes, lo que origina una señal con pocos errores.

DVB-S2: Evolución para Transmisión Satelital

Es un estándar de **transmisión de TV digital** considerado el sucesor del sistema **DVB-S**. En marzo de 2005, la **ETSI** ratificó formalmente el estándar **DVB-S2** en la norma **EN302/305**, incluyendo una fuerte **corrección de errores** basada en el empleo de una cascada de dos codificaciones denominadas:

• **LDPC** (Low-Density Parity-Check): Comprobación de **paridad de baja densidad**.
• **BCH** (Bose-Chaudhuri-Hocquenghem): **Turbo código** para corrección de errores utilizado en el estándar **DVB-S2**.

Esto le proporciona una capacidad muy próxima a la fijada en el **límite de Shannon**.

El **DVB-S2** dispone de una **eficiencia** un **30% mayor** que **DVB-S**, y una mayor gama de aplicaciones mediante la combinación de la funcionalidad de **DVB-S** (para uso doméstico) y **DVB-DSHG** (para aplicaciones profesionales). Incorpora técnicas como la **adaptación de codificación** para maximizar el valor de uso de los recursos del satélite, y puede utilizar tanto la codificación

de fuente **MPEG-2** como la codificación **MPEG-4 AVC**. La modulación digital **DVB-S2** utiliza preferentemente **QPSK** y **8PSK**.

La principal desventaja del **DVB-S2** es que ya existen muchos miles de receptores y decodificadores **DVB-S** desplegados por todo el mundo.