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7/26/2019 Montesdeoca Ipiales Erika Giovanna.pdf

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11. INTRODUCCIN

La televisin analgica se ha constituido en uno de losmedios de comunicacin ms importantes dentro de la

sociedad, es as como esta tecnologa a formado parte demiles de hogares a lo largo de las ltimas dcadas,evolucionando constantemente con el desarrollo de nuevastecnologas y la apertura de nuevos mercados a nivelmundial. De esta manera la llegada de la televisin digital ha

provocado un cambio radical, ya que no solo se trata deobtener imgenes, sino de abrir las puertas al acceso denuevos servicios de mejor calidad, como la televisinsatelital, los servicios multimedia y la interactividad entre elusuario y el equipo permitiendo superar muchos esquemas ylmites que se sustentaban en la televisin analgica.

Artculo recibido el 16 de Enero del 2016; revisado el 29 de Febrero del2016. Este artculo se ha redactado como producto de la tesis de Ingeniera

La Televisin Digital Terrestre (TDT) acopla sufuncionamiento de acuerdo a las caractersticas de la regingeogrfica en la que se la vaya ha implementar. As losestndares establecidos para la transmisin de TDT a lo largodel mundo son: ATSC, DVB-T, ISDB-T, DTMB, ISDB-Tb;los cuales difieren entre s, en el modo de compresin y/omodulacin de las seales de televisin.

Segn estudios actuales el estndar DVB-T2 ofrece unsistema ms avanzado de transmisin terrestre encomparacin con el estndar ISDB-T usado en nuestro pasmejorando as parmetros como la eficiencia, robustez yflexibilidad. Este sistema presenta muchas tcnicas decodificacin avanzadas que permiten un uso eficiente delespectro para la prestacin de servicios de audio, video ydatos a dispositivos fijos, porttiles y mviles.

en Electrnica y Comunicaciones titulada Simulacin de la capa fsica delestndar DVB-T2, utilizado en Televisin Digital Terrestre

Simulacin de la capa fsica del estndar DVB-T2, utilizado en TelevisinDigital Terrestre

Montesdeoca E., Serra C.

Universidad Tcnica de Ambato, Facultad de Ingeniera en Sistemas, Electrnica e Industrial, Ambato, Ecuador

E-mails:[email protected],[email protected]

Resumen:En el presente artculo se presentan los resultados obtenidos de la simulacin de la Capa Fsica del

estndar DVB-T2 de TDT (Digital Video Broadcasting para la televisin terrestre), esta investigacin se realizal considerar que la televisin digital terrestre es una tecnologa de transmisin muy avanzada que ha

transformado la experiencia de ver televisin a una nueva era de sistemas de televisin analgicos. Sin embargo,debido a los avances tecnolgicos y al no poder satisfacer las necesidades de los clientes, es necesario realizar

una revisin de la norma actual. Es por ello que la organizacin DVB en colaboracin con otras entidades yorganismos han desarrollado una nueva versin de estndar capaz de satisfacer esas necesidades.Para cumplircon los objetivos propuestosse realiz un anlisis de la situacin actual de la Televisin Digital Terrestre (TDT)

y del estndar ISDB-Tb adoptado por el Ecuador, adems se estudian los parmetros que usa el estndar DVB-

T2 como tecnologa evolutiva para la Televisin Digital Terrestre. Para el desarrollo del prototipo de simulacin

se utiliz el software Matlab debido a su amplia gama de herramientas como es Guide que permiti la creacin

de la interfaz grfica, adems de tener la capacidad de mostrar imgenes con caractersticas y parmetrosdetallados.

Palabras clave: estndar DVB-T2, Televisin Digital Terrestre, estndar ISDB-Tb, calidad de imagen y sonido.

Abstract: In this article the results of the simulation of DVB-T2 the physical layer of DVB-T (Digital Video

Broadcasting for Terrestrial Television) is present, this research was conducted to consider that terrestrial digital

television transmission technology is a very Advanced that has transformed the viewing experience to a new era

of analog television systems. However, due to technological advances and unable to meet the needs of customers,it is necessary to conduct a review of the current standard. That is why the DVB organization in collaboration

with other organizations and agencies have developed a new version of standard capable of meeting these needs.To meet the objectives an analysis of the current state of digital terrestrial television (DTT) and ISDB-Tb standard

adopted by Ecuador was held, also parameters using the DVB-T2 standard as an evolutionary technology to bestudying Digital Terrestrial Television. To develop the prototype simulation software Matlab was used due to its

wide range of tools such as Guide that allowed the creation of the graphicalinterface in addition to having the

ability to display images with detailed features and parameters.

Keywords:DVB-T2 Digital Terrestrial Television, ISDB-Tb standard, picture quality and sound.
mailto:[email protected]:[email protected]


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Entre las investigaciones existentes acerca de la simulacin

de la capa fsica del estndar DVB-T2 utilizado en televisindigital terrestre, se destacan las siguientes:

Carlos S. Marcos Fernndez de la Universidad Politcnica deCatalua, est orientado al diseo e implementacin delsimulador de la capa fsica del sistema DVB-T, integrado enel laboratorio virtual de comunicaciones analgicas ydigitales LaViCAD para su libre disposicin en Internet.[1]

Otro proyecto fue elaborado por Isaac Castro Mateos, el cualdescribe la implementacin de un transmisor y receptorDVB-T, bajo la plataforma de MATLAB y que cumpliera el

estndar ETSI EN 300 744 V.1.4.1. Este proyecto se divideen dos partes, Generador de seales DVB-T y ReceptorDVB-T que incluir el canal.[2]

A ms de los proyectos mencionados, analizamos tambinel tema de Ricardo David Gmez Paredes de la UniversidadTcnica de Ambato, cuya propuesta tiene por objetodeterminar cul es el Estndar de Televisin Digital msIdneo para el Ecuador.[3]

El presente artculo est dividido en 7 secciones que son: Laseccin 1 comprende la introduccin sobre el temainvestigado. La seccin 2 contiene el anlisis de DVB-T2 ylas diferencias con el estndar DVB-T e ISDB-T. La seccin3 envuelve la estructura del estndar DVB-T2 La seccin 4contiene el anlisis del diagrama de Bloques del estndarDVB-T2 La seccin 5 comprende generador de la sealOFDM. En la seccin 6 est el Desarrollo de la Simulacinde la Capa Fsica del estndar DVB-T2 utilizado enTelevisin Digital Terrestre en el Software Matlab. Laseccin 7 contiene el anlisis de los resultados y finalmentelas conclusiones se presentan en la seccin 8.

2. ESTNDAR DVB-T22.1 Anlisis de DVB-T2 y las diferencias con el estndar

DVB-T e ISDB-T

El estndar DVB-T2 es la segunda generacin de lastecnologas empleadas para la radiodifusin digital terrestrede seales de vdeo. Durante los aos que ha estado en vigorDVB-T la tecnologa ha evolucionado constantemente,apareciendo nuevos estndares de radio comunicaciones

basadas en OFDM y que adems implementaban diferentescodificaciones, entrelazados, patrones de pilotos y otras

tcnicas que ayudan a hacer las comunicaciones de mscalidad y fiabilidad. La portadora OFDM aument de 8k a

32k para DVB-T2. El objetivo principal del estndar DVB-T2 es el uso de un mayor ancho de banda (40Mbps en lugarde 24Mbps) que permitir difundir ms servicios (HDTV,

SDTV y/o IP) y mejorar la calidad de imagen.

La amplia gama de parmetros COFDM permite reduccionesmuy significativas en los gastos generales que debenalcanzarse mediante DVB-T2 en comparacin con losestndares DVB-T e ISDVB-T, que tomado junto con lamejora de la codificacin de correccin de errores que

permite un aumento de la capacidad de hasta casi el 50%.

DVB-T2 tambin permite tres nuevos anchos de banda deseal: 1,7 MHz, 5 MHz y 10 MHz. El sistema DVB-T2tambin ofrece una serie de nuevas caractersticas paramejorar la versatilidad y robustez en condiciones derecepcin crticas tales como: rotacin de constelacin, que

proporcionan una forma de diversidad de modulacin, paraayudar en la recepcin de seales de tipo de cdigo a exigirmayores canales de transmisin.

En la capa fsica, la segmentacin de tiempo se incluyepermitiendo ahorro de energa y dejando diferentes tubos decapa fsica para tener diferentes niveles de robustez.

En la Tabla 1 se observa una comparacin entre parmetros

de los estndares ISDB-T, DVB-T, DVB-T2en cuanto a suancho de banda, modulaciones, intervalo de guarda, FFT,tasa de bits de informacin y correccin de errores.Ampliamente se puede apreciar que el estndar DVB-T2

poseemejoras en todas estas caractersticas que servirn debase para la simulacin de la capa fsica propuesta en elpresente proyecto de investigacin.

Tabla 1: Cuadro comparativo de los estndares DVB-T, DVB-T2 e

ISDB-Tb

Parmetros ISDB-T DVB-T DVB-T2

Ancho deBanda

5.57 Mhz 6, 7, 8 Mhz 1.5, 5,6,7,8,10 Mhz

Modulacin DQPSK,QPSK,16QAM,64QAM

QPSK,16QAM,64QAM

QPSK, 16QAM,64QAM, 256QAM

Intervalo deGuarda

1/4, 1/8, 1/16 1/32.

1/4,1/8,1/16,1/32.

1/4,19/128,1/8,19/256,1/16, 1/32,1/128

FFT 1 (2K), 2 (4K) 3 (8K).

2K 32K

Tasa de bitsdeinformacin

3.723.2Mbit/s

29 Mbit/s 47.8 Mbit/s

Correccinde Errores 3/4 CC +204.88 RS 2/3 CC + RS(8%) 2/3 LDPC + BCH(0.3%)


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3. Estructura del estndar DVB-T2

El estndar DVB-T2 define una nueva estructura de trama,

en la cual la entrada del sistema puede ser uno o ms flujosde transporte o flujos genricos, mientras que la salida delsistema puede ser una o ms seales OFDM con el fin detransmitir en canales de RF.

En la Figura 1 se observa el diagrama de bloques del sistemaDVB-T2 constituido por varios mdulos principales que demanera general se describen a continuacin: procesamientode entrada, entrelazado de bits, codificacin y modulacin,construccin de la trama y generacin de seal OFDM.Dentro de cada uno de los bloques existen diferentessubmdulos con el fin de dividir y optimizar las tareasespecficas de cada uno de ellos.

Figura 1: Diagrama de Bloque de alto nivel del sistema DVB-T2

Codificacin de canal: La codificacin de canal estdiseada para mejorar el rendimiento de las comunicaciones,el cual se logra al aadir redundancia a la secuencia de datosde tal modo que a la salida del canal sea posible disminuir el

efecto del ruido aun a costa de la utilizacin de un mayorancho de banda, es por ello que se obtiene un incremento enla fiabilidad de la transmisin. Los cdigos para disminuirlas interferencias en la transmisin de audio, video y datosusados por el estndar DVB-T2 son LDPC y BCH.

Entrelazado: El entrelazado es una tcnica que es usada paradesarrollar la diversidad temporal de una seal logrando quelos errores que vienen en rfagas se dispersen y de talmanera no afecten a muchos bits de la misma palabra cdigo,

permitiendo as la correccin de estos errores mediante loscdigos de canal. [4]. Es por ello que el estndar DVB-T2usa diferentes tipos de entrelazado para disminuir el BER,

como son: entrelazado de bits, entrelazado de celdas,entrelazado en el tiempo y entrelazado de frecuencia.

Modulacin: La modulacin consiste en la variacinsistemtica de una onda senoidal (portadora), en funcin delas caractersticas de otra seal (informacin), con el

propsito de adquirir una nueva seal, la cual ser msadecuada para la transmisin, esta seal podr ser recibidagracias a un demodulador en el receptor que realizar el

proceso inverso. Segn la norma ETSI EN 302 755 V1.3.1el estndar DVB-T2 trabaja con seales moduladas en QPSKy 16, 64 y 256-QAM.

Construccin de la Trama: La construccin de la tramaensambla las clulas producidas por entrelazado de tiempo

para cada una de las PLP en smbolos OFDM de acuerdo conla informacin y la configuracin de la estructura de trama.

Modulacin OFDM: La Multiplexacin por Divisin de

Frecuencias Ortogonales es una tcnica de comunicacin quedivide un canal de frecuencia, en un nmero determinado de

bandas de frecuencias separadas a igual distancia, pararepartir la energa de radiacin entre ellas. En cada banda setransmite una subportadora que transporta una porcin de lainformacin del usuario. Dichas portadoras mantienen suortogonalidad en el dominio de la frecuencia. [4

Para la realizacin del prototipo de simulacin del estndarDVB-T2 se utiliza el modelo de transmisin SISO, debido aque es un sistema de comunicacin que tiene una entradanica para la transmisin y salida nica para la recepcin,

por lo tanto su funcionamiento encaja de manera ptima para

los requisitos del interfaz de simulacin en Matlab utilizadosen el desarrollo del proyecto.

La PLP del estndar DVB-T2 permite robustez delservicio en especfico, de tal manera que cada PLP puedetener su propia modulacin, tasa de cdigo FEC y elentrelazado. Es por ello que todos los PLP se transmiten porla misma frecuencia de manera que se considera como unsolo canal DVB-T2. La Figura 2 es una representacin de ladiversidad de PLPs que un canal de frecuencia DVB-T2 escapaz de transmitir.

Fi gura 2:Concepto de PLP

Un multiplexado de DVB-T2 puede llevar a una nica PLP,o mltiples PLP. De tal manera se puede decir que un sistemade T2 puede transmitir un mximo de 255 PLP por mltiplex.

4. Anlisis del Diagrama de Bloques del estndar DVB-T2

Dentro del estndar DVB-T2 se posee la estructura deldiagrama de bloque de la simulacin como se observa en laFigura 3, el mismo que consta de tres bloques, el primer

bloque est constituido por el entrelazado, codificacin ymodulacin del sistema, el segundo bloque costa laconstruccin de la trama y en el tercer bloque se refiere algenerador de la seal OFDM.


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Fi gura 3:Diagrama de Bloques del transmisor del Estndar DVB-T2

4.1Entrelazado de Bits, Modulacin y Codificacin

4.1.1. Codificacin de Canal

En el estndar DVB-T2 la codificacin de canal es uno delos aspectos ms importantes, ya que este estndar tiene eldesafo de aumentar la capacidad de sus emisionesconservando u optimizando la calidad de las mismas y sinaumentar la potencia. El esquema de codificacin de DVB-T2 est basado en el esquema del estndar DVB-S2,

proponiendo no inventar soluciones nuevas para problemasque ya estn resueltos de manera satisfactoria en otrosestndares del consorcio DVB. [4]

Es por ello que el estndar DVB-T2 utiliza una codificacinmuy potente, debido a que se basa en la codificacin FEC;este subsistema se fundamenta en la codificacin externa(BCH), Low Density Parity Check (LDPC) y el entrelazadode bits. De tal manera que el flujo de entrada se compone deBBFRAMEs y el flujo de salida de FECFRAMEs. En laFigura 4 se observa este proceso de codificacin FEC, endonde se determina que un cdigo de palabra estidentificado mediante un par (N, K), donde N es la longitudde la palabra cdigo y K es la longitud de los bits deinformacin.

Fi gura 4: Codificacin FEC

A ms de ello el estndar DVB-T2 tiene parmetrosdefinidos por la ETSI TS 102 005: Digital VideoBroadcasting (DVB), en el que encontramos dos longitudes

de palabras cdigo ms usadas, una llamada normal (normalFEC frame) de 64800 bits y la otra llamada corta (short FEC

frame) de 16200 bits. La Tabla 2 muestra los parmetros decodificacin para la norma FECFRAME de 64800 y

FECFRAME 16200, determinada por el articulo ETSI TS102 005

Tabla 2:Parmetros de codificacin FECFRAME [6]

La eficiencia de encapsulamiento para la FECFRAME estdada por la siguiente ecuacin:

Ec. 1

Donde Kbch est determinado por los valoresespecificados en la Tabla 1, y nldpc tiene slo dos valores

posibles: 64800 bits para FECFRAME normal, o 16200bits si se elige FECFRAME corta.

a) Cdigo BCH

Este teorema lleva el nombre de tres autores: Bose,Chaudhuri y Hocquenghem (BCH), el cual tambin da elnombre a la familia de cdigo bloque cclico, sin embargoeste teorema se estipula en los campos de Galois los que seencuentran basados en polinomios, donde su idea principales considerar las permutaciones de las races de un polinomioque tienen la caracterstica de ser modificadas y aun asseguir satisfaciendo cualquier ecuacin algebraica. [7].

b) Cdigo LDPC

Los cdigos LDPC son cdigos de bloque con matrices decontrol de paridad que contienen slo un pequeo nmero deentradas distintas de cero, tambin podemos decir que es laescasez de la matriz de chequeo de paridad.El codificador LDPC es compatible para 6 velocidades decodificacin. Estas tasas de codificacin se dan mediante larelacin entre los bits de informacin (bits NBCH) y cdigosde bloque de bits LDPC que es el FECFRAME. Por ejemplo

para la tasa de en un marco normal se muestra:

Ratio delcdigoLDPC

SinCdigoBCHBloque

Kbch

CodigoBCHbloque NbchLDPC sincdigoBloqueKldpc

CorreccindeerrorDCH

Nbch - Kldpc TasaefectivaLDPCKldpc/16200

CdigoLDPCBloqueKldpc

3072 3240 12 168 1/5 16200

32208 32400 12 192 4/9 648003/5 38688 38880 12 192 3/5 648002/3 43040 43200 10 160 2/3 64800 48408 48600 12 192 11/15 64800

4/5 51648 51840 12 192 7/9 64800

5/6 53840 54000 10 160 37/45 64800


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5

Nch

Klc=

32400

64800=

1

2 Ec. 2

Cuanto menor sea esta relacin existir ms proteccincontra el error de los datos, lo que da a una transmisin dedatos ms robusto, y reducir el rendimiento del sistema. Enel lado del receptor, el decodificador LDPC comprobar lasecuencia recibida hasta que las comprobaciones de paridadsean satisfechas hasta 50 iteraciones. Esta correccin deerrores utiliza las matrices de control

4.1.2.Entrelazado de Bits

El entrelazado de bit es el proceso en el cual los bits no sontransmitidos en el orden en que fueron generados, sino queson colocados en un buffer y transmitidos utilizando un

patrn de permutacin conocido tanto por el transmisorcomo por el receptor. Mediante esta tcnica, los erroressalen aislados en el receptor en lugar de aparecer en formade rfagas, logrando de esta manera emplear diferentescdigos correctores de errores para disminuir el BER.

Para el desarrollo del entrelazado se debe la codificacin,ya que tiene como propsito conseguir el resguardonecesario ante los errores, luego se lleva a cabo elentrelazado de bits antes de que los mismos sean moduladosy transmitidos. Cuando los bits son remodulados, estosatraviesan por el bloque de desentrelazado para

posteriormente pasar por el bloque de decodificacin decanal, donde se pretende realizar la correccin de errores yfinalmente son entregados por el receptor.

4.1.3.Modulacin

El proceso llamado modulacin consiste en transformar elmensaje de informacin en una forma de onda que permita

su transmisin eficiente en un sistema de comunicaciones.[19]. Es decir este proceso se encarga de transformar lasceldas que nos llegan del demultiplexor a diversos puntos deconstelacin determinada por la modulacin escogida, dondea la constelacin se la puede definir como una herramienta,la cual es usada con frecuencia para representar medianteejes una seal con modulacin digital. Si el eje es I (In-Phase), la misma que indica que no hay alteracin en la fasede la portadora; mientras que si el eje Q indica que existe undesfase de 90 con relacin a la portadora. Los mtodos demodulacin PSK ms usadas son: BPSK y QPSK, No

obstante, estas tcnicas de modulacin son ms susceptiblesal ruido, ya que un mayor nmero de combinaciones

representa combinaciones ms cercanas una de otra y por loque el ruido puede cambiar la seal con mayor facilidad. Poresta razn existe una probabilidad de que el receptor se

equivoque al identificar los unos y los ceros, a la que se laconoce como la probabilidad de error que es minimizadamediante el uso de los cdigos Gray.

En la Figura 5 se aprecia la modulacin 16- empleada por elestndar DVB-T2.

Fi gura 5:Constelacin 16-QAM [4]

4.1.4.Rotacin de Constelacin y Retardo Q-cclico

Esta tcnica se ha estudiado como una herramienta paramejorar el orden de diversidad de esquema BICM sobrecanales de desvanecimiento, en un estudio acerca de estaaplicacin, se verifico que es usada para solucionesavanzadas del cdigo de correccin (FEC), esta tecnologase ha aplicado previamente en diferentes sistemas como MC-CDMA (multi portadora por Divisin de Cdigo de AccesoMltiple). Adems a este mtodo tambin se lo conoce comola diversidad en el espacio de la seal (SSP), ya que el

propsito final es aumentar el orden de diversidad. En estaseccin, se presentan los principios de esta tcnica.

En el caso de una constelacin girada, un ngulo de rotacindeterminado se aplica en el plano complejo a una

constelacin de seales clsica, de tal manera que cadacomponente, I o Q tiene suficiente informacin para suponercual es el smbolo transmitido. La aparicin de unaconstelacin girada se representa en la Figura 6, dondetambin se representa la constelacin convencionalcorrespondiente. En el cual los puntos cuadrados rojosrepresentan la constelacin convencional; los crculos azulesmuestran la constelacin despus de girar.

QPSK 16-QAM


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Figura 6:Rotacin y constelacin clsica

5. Generador de la Seal OFDM

La seal OFDM es esencialmente una aplicacin discreta dela modulacin multiportadora, que divide el flujo de bitstransmitido en muchas diferentes subflujos, los que son

enviados en diferentes subcanales tambin denominadossubportadores. Por lo general, los subcanales son ortogonaly el nmero de subcanales son elegido de manera que cadasubcanal tiene un ancho de banda mucho menor que el anchode banda de coherencia del canal. Cada subcanal se modulacon un smbolo, de modo que varios conjuntos de Ndatos enserie cm,l,k modulan a Nsubportadoras, donde m representael nmero de tramas T2, l representa el nmero de smboloOFDM y k indica el nmero de subportadora dentro de cadasmbolo, llegando a multiplexar en frecuencia.

Es por ello que la interferencia entre smbolos (ISI) decada subcanal es muy pequea, por lo que gracias a la sealOFDM se consigue una mayor eficiencia espectral

permitiendo que los diferentes subcanales se solapen y deesta manera sean ampliamente utilizados en muchos sistemainalmbricos.

Tu =Nsbportadoras

B Ec. 5

Donde Tu representa la duracin til de smbolo OFDM,Nsubportadoras es el nmero de subportadores y B es el

ancho de banda.

5.1 Insercin de pilotos

Algunas celdas que se encuentran dentro de los smbolosOFDM son moduladas con informacin de referencia cuyovalor transmitido es conocido por el receptor, a estas celdasse las conoce como pilotos. Se puede decir que los pilotos noson ms que smbolos conocidos que se encuentranincrustamos en determinadas posiciones de la seal OFDM,las mismas que cuentan con un nivel de potencia mayor que

el del resto de la seal, una vez en el receptor nos permitenconocer una serie de caractersticas de la transmisin. Esimprescindible tener una mejor relacin seal a ruido en los

pilotos, por lo que se enva mayor potencia y de esta manerase minimiza el efecto del ruido, llegando de esta manerarealizar una mejor estimacin. En los smbolos de la sealOFDM del estndar DVB-T2 podemos encontrar dos tipos

de pilotos, pilotos continuos y pilotos dispersos. Los pilotoscontinuos ayudan a corregir el problema del ruido de fasemientras que los pilotos dispersos se emplean principalmente

para la estimacin del canal.

5.2 IFFT (Inverse Discrete Fourier Transform)

Esta clusula especifica la estructura OFDM que es utilizadapara cada modo de transmisin. La seal transmitida seorganiza en tramas, de manera que cada trama tiene unaduracin de TF y se compone de smbolos OFDM LF, lastramas NT2 constituyen una supertrama. Cada smbolo estconstituido por un conjunto de portadoras Ktotal de

transmisin con una duracin TS, se compone de dos partes:una parte til con la duracin TU y un intervalo de guardacon una duracin. El intervalo de guarda consiste en unacontinuacin cclica de la parte til TU la cual es insertada

antes de ella.

La seal OFDM comprende muchos portadores moduladospor separado, de tal manera que cada smbolo puede serconsiderado para ser dividida en celdas, cada unacorrespondiente a la modulacin llevada en una portadoradurante un smbolo. En la Tabla 4.10 se observa los valores

para los distintos parmetros en funcin del tiempo, loscuales se dan en mltiplos del perodo elemental T y enmicrosegundos, adems la tabla especifica el perodoelemental T para cada ancho de banda.

Tabla 3:Parmetros de OFDM [6]

5.2.1 Intervalo de Guardia

El intervalo de guarda es el intervalo insertado entresmbolos OFDM para abordar el fenmeno de lainterferencia entre smbolos OFDM (entre smbolos deinterferencia - ISI). Para Intervalo de guarda es una extensincclica del smbolo OFDM, donde una porcin del principiodel smbolo se aade simplemente al final del smbolo. Porlo tanto, podemos decir que, el intervalo de guarda es eltiempo vaco tras un smbolo cuando se descarga, en el que


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el receptor acepte el mismo smbolo de un tiro diferente.Adems, el uso de OFDM con intervalo de guarda adecuada

permite DVB-T2 para operar en red de frecuencia nica.[8]

El sistema DVB-T2 nos ofrece una extensa gama deintervalos de guarda, logrando de esta manera cubrir lasnecesidades de los promovedores de televisin. La eleccindel intervalo de guarda apropiado no siempre es sencilla, encuanto menor sea el intervalo electo mayor ser la capacidadde nuestro sistema. Para lo cual es necesario tratar elintervalo como un lmite de la longitud del canal, el mismoque puede ser tolerada por el sistema. Si tomamos que lalongitud del canal para un determinado escenario esconocida, es fcil distinguir el intervalo de guarda a utilizar,ya que tendra que ser el intervalo de guarda que coincidacon la longitud del canal o la supere. De esta formaevitaramos las interferencias entre smbolos.

En la Tabla se observar la duracin absoluta del intervalo deguarda , expresado en mltiplos del periodo elemental T

para cada combinacin de tamao de FFT. A ms de ellologramos observar ciertas combinaciones que no deben serusadas y estn marcadas con NA, determinada por el articuloETSI TS 102 005

Tabla 4:Duracin del Intervalo de Guarda en Trminos del Periodo

Elemental. [6]

6. Desarrollo de la Simulacin de la Capa Fsica delestndar DVB-T2 utilizado en TDT en el Software

Matlab

6.1 Diagrama de Flujo del Programa Elaborado

Pasos para ejecutar la simulacin de la capa fsica delestndar DVB-T2 utilizado en televisin digital terrestre.

1. Abrir la INTERFAZ_DE_SIMULACION.m,2. Correr la simulacin en la que se abre la interfaz grfica

del programa.3. Configuracin y seleccin de parmetros (modulador,

canal, antena y simulacin) en la interfaz grfica de lasimulacin.

4.

Ejecutar el prototipo de simulacin dando clic en el botnejecutar.

.

Figura 7. Diagrama de flujo del programa elaborado para la simulacin

de la capa fsica del estndar DVB-T2

6.2 Interfaz Grfica

La Interfaz Grfica creada se muestra en la Figura 4.8 y estcuatro secciones: modulador, canal, antena y simulacin,cuyas caractersticas se explican a continuacin:


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Figura 8: Interfaz de control de la simulacin

ModuladorEn esta seccin se ingresan parmetros que permiten realizarla modulacin, codificacin y entrelazado del estndar DVB-T2 como son el Tamao de Trama, Frecuencia de Portadora,Orden de Modulacin QAM, Nmero de Subportadora, Tasade Cdigo LDPC, Intervalo de Guarda y Patrn Piloto.

CanalToda seal transmitida esta propensa a diversos tipos deruido, es por ello que en esta seccin podemos escogeralgunos parmetros a los que la simulacin estar sujetacomo son la Razn de Ruido, Ambiente, Velocidad delObjeto Tipo de Canal y si el canal es Rician el Factor K delCanal.

AntenaPara la simulacin se usa la sistema SISO por lo que en esta

seccin se puede determinar la potencia tanto de la antena detransmisin y recepcin del sistema.

SimulacinEn esta seccin se puede elegir las diversas opciones paraque la simulacin tenga mayor fiabilidad y confianza.

7. Resultados de la Simulacin

Para la simulacin de la se ha elegido una velocidad de10km/h, con No iteraciones = 20 y N = 2. En la Figura 4.9 a)la simulacin estar sujera a un canal de desvanecimientoRayleght y un ambiente Urbano Normal, mientras que en laFigura 4.9 b) la simulacin estar sujeta a un canal de

desvanecimiento Ricean y un ambiente Area Rural. Para elejemplo de simulacin a) se usara los siguientes parmetros:

La modulacin escogida ser 2 QAM,

Modo de OFDM es 4k FEC es LDPC y BCH, con tasa de 3/4

El patrn piloto especificado es 1 debido a que elmximo tamao de la trama 446.

Mientras que para la simulacin b) se usaran los siguientesparmetros:

La modulacin escogida ser 16 QAM

Modo de OFDM es 8k

FEC es LDPC y BCH, con tasa de 3/5

El patrn piloto especificado es 8 debido a que el

mximo tamao de la trama es 223.

En la Figura 4.9 se aprecia la grfica de la dispersin delejemplo, en el cual los puntos azules representan laconstelacin recibida de la seal y los puntos rojos son losdatos ecualizados de la seal. La principal diferencia paramedios de transmisin en zonas urbanas y rurales es el tipode desvanecimiento producido por la superficie geogrfica ala que est expuesta el canal. Para la figura a) se tiene unambiente urbano normal por lo que se utiliza un canal dedesvanecimiento Rayleigh es decir tiene una lnea de vista

entre el emisor y receptor con obstculos. Para la figura b) setiene un ambiente de rea Rural, por lo que se usa un canalde desvanecimiento Ricean debido a que tiene una lnea devista directa ms varias ondas reflejadas entre el emisor yreceptor. Al comparar las dos grficas de la simulacin se

puede apreciar que tanto la constelacin recibida de la sealy los datos ecualizados de la seal es mejor en la figura b).

Figur a 9:Grfica de la Dispersin de una seal en DVB-T2 (Investigadora)

La SNR es la relacin de la potencia de la seal recibida

sobre la potencia de ruido en la gama de frecuencias delproceso. En el cual el SNR est inversamente relacionadacon BER, es decir mientras ms alta es el BER disminuye el

a) b)


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SNR. Esta relacin se da debido a que cuando existe un BERalto provoca un aumento en la prdida de paquetes, mejorael rendimiento en la demora y disminucin del SNR. En laFigura 4.10 a) se puede observar que la seal es mucho mejor

debido a que el SNR disminuye significativamente ya que alusar una modulacin de 2 QAM esta necesita de menornmero de combinaciones, mientras que en la Figura 4.10 b)ocupa una modulacin de 16 QAM y necesita ms nmerode combinaciones, por lo que existe mayor ruido.

Figur a 4. 1: Grfica de Media BER y SNR usando el estndar

DVB-T2 de TDT.(Investigadora)

En la Figura 4.11 se aprecia el anlisis de la respuesta deimpulso, la curva de color verde nos permite visualizar larespuesta al impulso de banda limitada, a ms de ellotambin muestra los retrasos y las magnitudes de lasganancias de la decoloracin de ruta subyacentes (rojo /magenta / azules) agrupados en torno al pico de la respuestade impulso. El lapso de retardo del canal (12 microsegundos)es mucho ms pequeo que nuestro periodo de smbolo,estos componentes provocan dispersin en el tiempomnimo, en el que la resultante de la respuesta de impulso dela banda limitada se aproxima mucho a un pulso desincronismo y por lo tanto tiene muy pequea interferenciaentre smbolos (ISI) . Ademas se puede observar la respuestade frecuencia de la seal la cual se da mediante la relacindel el rango de frecuencias del equipo vs amplitud, estegrfico indica qu tanto puede realzar o atenuar las sealesde entrada un equipo.

Fi gura 4.11:Grfica de la Respuesta de Impulso de la Banda Limitante y

respuesta de frecuencia de una seal usando DVB-T2. (Investigadora)

8. CONCLUSIONES

El estndar DVB-T2 ofrece velocidades de datos entre50% y 90% ms alto que ISDB-T para el mismo nivel derobustez. El aumento se debe a los siguientes avances:

Mayor Ancho de Banda: Ya que en ISDB-T tiene unancho de banda de 5.57 MHz, mientras que en DVB-T2 tiene un ancho de banda de 1.5, 5, 6, 7, 8 o 10 MHz Girado Constelacin: ISDB-T no tiene constelacingirada, mientras que en DVB-T2 si posee. Mayor opcin para intervalo de guarda: ISDB-T

posee un intervalo de guarda de 1/4, 1/8, 1/16 o 1/32;mientras que para DVB-T2 tenemos 1/4, 19/128, 1/8,19/256, 1/16, 1/32 y 1/128. Modos de FFT Superiores: Para ISDB-T tenemos 2k,4k y 8K, mientras que para DVB-T2 tenemos 1k, 2k,4k, 8k, 16k y 32K.

El estndar DVB-T2 utilizado por Televisin DigitalTerrestre es un sistema escalable, gracias a su versatilidad ycompatibilidad permite escoger modos de funcionamientode transmisin con un solo PLP o con mltiples PLPs,optimizando el uso de un mismo canal, as como tambinescoger el tipo de modulacin: BPSK, QPSK, 16 QAM,64QAM y 256QAM de acuerdo a caractersticas y

parmetros de transmisin.

Al simular el estndar DVB-T2 se pueden escoger de entre

muchos modos FFT como: 1k, 2k, 4k, 8k, 16k, 32k encombinacin con 8 patrones de pilotos distintos lo que

a)

a) b)

b)


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permite la reduccin de la sobrecarga con la frecuencia dered nica (SNR) de forma muy significativa y un mejores surendimiento .

El uso de la Codificacin FEC en el estndar DVB-T2 esuno de los aspectos ms importantes, debido a que tiene eldesafo de aumentar las emisiones de la seal conservando uoptimizando la calidad de las mismas sin la necesidad deaumentar su potencia. Este subsistema se basa en los cdigosBCH y cdigos LDPC. Para el estndar DVB-T2 existen 6tazas de cdigo LDPC (1/2, 3/5, 2/3, 3/4,4/5 y 5/6)determinados por la IEEE, es decir mientras menor sea elvalor de la relacin de la taza de cdigo existe una mejor

proteccin de errores, ya que el SNR disminuyesignificativamente.

8.REFERENCIAS

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