sistemas de emision de television

7/30/2019 Sistemas de Emision de Television

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Modulaciones

utilizadas en televisin

Equipos de emisin

de televisin analgica

El sistema DVB

Medidas de televisindigital

Difusin de las seales

de televisin

Reemisores de televisin

Clculo de reemisores

Radioenlaces

Ubicacin del enlace

Clculo de radioenlaces

Instalacin del sistema11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

Sistemas deemisin de televisin

10


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10. Sistemas de emisin de televisin10.1 Modulaciones utilizadas en televisin

201

Modulaciones utilizadas en televisin10.1

Aunque el estudio de los sistemas de modulacin sedesarroll en la Unidad 4, a continuacin se exponenbrevemente las caractersticas principales de las modu-laciones utilizadas dentro del medio televisivo.

A. Modulacin en Amplitud (AM)

Se produce cuando se modifica el nivel de la seal por-tadora a partir de los cambios de la seal que trans-mite el mensaje. Como resultado de esta modulacinsurgen dos bandas laterales de anchura igual a la

banda original del mensaje, una por encima y otra pordebajo de la frecuencia portadora. La suma de estastres componentes (portadora y dos bandas laterales)conforma la seal modulada. Sin embargo, para aho-rrar energa y mejorar el rendimiento del sistema detransmisin, se puede eliminar alguna de estas com-ponentes, creando las siguientes variantes de modu-lacin en amplitud:

Modulacin en Banda Lateral Vestigial (BLV). Seutiliza para modular la informacin de imagen en lossistemas analgicos de televisin. Partiendo de unmodulador de amplitud, se incorpora a la salida deste un filtro que recortar parcialmente una de lasdos bandas laterales (en este caso, la inferior), con-siguiendo as una reduccin notable del ancho de

banda necesario para transmitir el canal de televi-sin. Se mantiene la banda lateral superior ntegra(conteniendo la informacin), adems de la porta-dora, y una pequea porcin de la banda lateralinferior, para facilitar la demodulacin. En el vesti-gio o residuo que se mantiene de la banda inferior,se recorta a partir de 0,75 MHz, presentando unnivel del 50 por 100 de la amplitud en una frecuen-

cia de 1 MHz. El espacio total reservado a esta por-cin de banda lateral es de 1,25 MHz.

Modulacin en Doble Banda Lateral (DBL). Con elfin de ahorrar energa durante la transmisin y nointerferir con otras seales, se puede eliminar laseal portadora durante el proceso de modulacin deamplitud. En este caso se transmitirn nicamentelas dos bandas laterales. Este sistema se aplica a lasseales diferencia de color R-Yy B-Yen los sistemasPAL y NTSC.

QAM (Quadrature Amplitude Modulation). Esta tc-nica de la modulacin de amplitud en cuadratura usados portadoras, cada una de la misma frecuenciapero separadas en fase 90. Los tcnicos de TV cono-cemos este tipo de modulacin desde la insercin dela TV color ya que las seales diferencia de colormodulan en amplitud a una misma portadora (la sub-portadora de color) desfasada 90. Esto significa queuna portadora sigue a la otra separada un cuarto deciclo. En transmisiones digitales, cada una es modu-lada en fase y amplitud por una porcin de la sealde la entrada digital. Las dos seales moduladas secombinan entonces y se transmiten como una solaforma de onda. El equipo receptor slo necesitainvertir el proceso para producir una salida digitalque puede procesarse para producir luego imgenes

Figura 10.1.Modulaciones de un canal de televisin. Figura 10.2. Constelacin de una seal QAM 16.

Luminancia (BLV)

Crominancia(DBL)

Sonido(FM)

Sonidoestreo(QPSK)

Q

1101

1100

1110

1111 1011 0011 0111

1010 0010 0110

1000 0000

1001 0001 0101


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10. Sistemas de emisin de televisin10.1 Modulaciones utilizadas en televisin

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u otra informacin til. Estableciendo varios nivelesde amplitud posibles para cada una de las dos por-tadoras aumentar el nmero de bits por segundoque puede transmitirse en un ancho de banda dado.

B. Modulacin en Frecuencia (FM)

Las variaciones de amplitud de la seal moduladora quecontiene el mensaje se convierten en desplazamientosde frecuencia de la seal portadora. As, cuando la sealmoduladora crece desde cero, la portadora aumentar sufrecuencia respecto de la de reposo. Los desplazamien-tos de frecuencia de la seal portadora se limitan enfuncin de la calidad requerida en la transmisin, defi-

niendo as el ancho de banda del canal. La modulacinen frecuencia se utiliza para transmitir el sonido con-vencional en los sistemas de televisin analgicos, ascomo para la portadora de audio aadida en el sistemaestreo/dual ZWEITON. Tambin se modulan en frecuen-cia las componentes cromticas en el sistema SECAM, ascomo las seales de televisin por satlite analgicas yla mayora de los sistemas de enlaces va radio.

C. Modulacin porDesplazamiento de Fase (PSK)

El tercer parmetro que se puede modificar de una seal,adems de su amplitud y su frecuencia, es la fase, por loque tambin podemos encontrar modulaciones de este

tipo. Sin embargo, como detectar pequeos cambios defase es mucho ms complejo que hacerlo sobre los otrosparmetros, este mtodo de modulacin se emplea paraseales moduladoras digitales. Esto supondr que elnmero de posibles cambios de fase es muy limitado y,por lo tanto, fcil de identificar en el receptor.

Si transmitimos un mensaje binario,basta con detectar dos fases, corres-pondientes a los dos niveles que po-dra adoptar la seal original. Comolos circuitos pueden detectar fcil-mente un nmero de fases mayor, seutiliza la variante de desplazamientode fase en cuadratura (QuadraturePhase Shift Key, QPSK), que toma

los bits por parejas y genera, portanto, cuatro fases diferentes enfuncin de la combinacin que se leaplica. En cualquier caso, aunque la

seal moduladora sea digital, la portadora empleada essenoidal, con el fin de acortar al mximo el espectro defrecuencia necesario para su transmisin. Dentro del

mbito de la televisin, encontramos este mtodo demodulacin en el estndar DVB de televisin digital, ascomo en la transmisin de sonido estreo/dual digitalNICAM de los sistemas convencionales.

D. Coded Orthogonal FrecuencyDivision Multiplex

Este sistema no es un modo de modulacin propia-mente dicho, sino que estamos ante un mtodo de ges-tin del modo de transmisin, que opera con las sea-les ya moduladas. En los sistemas de transmisinclsicos, cada canal utiliza una frecuencia de porta-dora, sobre la cual se transmite toda la informacin.Sin embargo, en este sistema de transmisin se utiliza

un elevado nmero de portadoras distribuidas a lolargo del canal asignado de forma que no se interfie-ren entre s. La informacin digital se va asignandosecuencialmente a cada una de estas portadoras, porlo que se produce una transmisin multiplexada en fre-cuencia. Esta caracterstica permite que transcurra un

Figura 10.3.Fases en una modulacin QPSK.

La seal de televisin es, en realidad, un cmulo de informacionesque se transmiten conjuntamente. Para evitar interferencias entre susdiferentes componentes, se establecen tipos de modulacin y fre-cuencias portadoras diferentes. As encontramos que la portadoraprincipal se modula en BLV, la informacin de color en DBL y elsonido principal en FM. Si se transmite sonido estreo NICAM, pode-

mos identificar adems una seal codificada en QPSK. El receptor seencargar de desgranar las diferentes modulaciones, interpretandocada seal por separado.

Ejemplo 1

Moduladora Fasemodulada

Sealmodulada

0 0

1

0

1

0

1

1

0

90

-90

180


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10. Sistemas de emisin de televisin10.2 Equipos de emisin de televisin analgica

203

Equipos de emisin de televisin analgica10.2

Segn lo estudiado anteriormente, parece obvio que seprecisa de una serie de equipos encargados de aplicarlas modulaciones adecuadas a cada una de las sealesdel sistema de televisin, as como de dotarlas de

potencia suficiente para poder atravesar el medio de pro-pagacin hasta los receptores. La prctica totalidad deestos equipos se presentan en formato rackde 19 pul-gadas, con una estructura modular, lo que permite su

integracin en sistemas multicanal y la ampliacin pos-terior de potencias y canales.

En la Figura 10.5 aparece el esquema de bloques tpico

de sistema emisor para televisin, que utiliza el prin-cipio de modulacin en frecuencia intermedia paraaudio y vdeo, y la conversin posterior de las dosseales hasta el canal de radiofrecuencia deseado. Sus

tiempo bastante largo entre la transmisin de dos bitspor parte de una misma portadora, generndose as unperiodo de transmisin (llamado periodo de smbolo)muy grande. El resultado es un gran grupo de miles deportadoras modulando (en QAM o QPSK) al mismotiempo seales digitales que, individualmente, utilizanuna baja velocidad de flujo binario y, por lo tanto,resultan altamente inmunes a posibles desplazamien-tos de fase causados por rebotes de la seal durante lapropagacin.

Emplear este mtodo de transmisin conlleva notablesventajas, entre las que cabe destacar:

Puede soportar altos valores de multitrayecto (que

se encuentran principalmente en grandes centrosurbanos, mercado potencial de la televisin digitalterrestre), con alta dispersin de retardos entre lasseales recibidas.

Tiene una notable inmunidad ante interferencias decanales adyacentes, lo que permite usar el espectrosin necesidad de mantener canales vacos, como sehace en transmisiones analgicas para evitar inter-modulaciones.

Posibilita la utilizacin de sistemas de codificacin ycompresin de imgenes, permitiendo enviar en elespectro de un canal analgico (8 MHz) tres o cuatroprogramas de calidad similar, adems de ofrecer ser-vicios adicionales (pago por visin, acceso a Inter-

net, etc.).

Figura 10.4.Principio de la transmisin COFDM.

En Espaa se ha adoptado el sistema COFDM 8K para difundir la Tele-

visin Digital Terrestre (TDT), que utiliza 8.192 portadoras reparti-das en los 8 MHz del canal estndar. Estas portadoras estn separadas1,17 kHz entre s, puesto que las portadoras no producen armnicosen esta frecuencia cuando se transmiten datos con una velocidadbinaria de 19,906 Mbps. Con esta velocidad de flujo se pueden alojarcuatro programas de televisin, ms los datos adicionales propios deun sistema de televisin interactivo.

Ejemplo 2

Datos modulados

Segundobarrido

Primerbarrido

8 MHz

G

F

D13634

D13633

D13632

D6816

D6815

D3

D2

D1

D6817

D6820

D6819

D6818

f1 f2 f3 f4 f5 f6 f7 f8 f6817f6816

f6815f6814


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caractersticas, funcionamiento y aplicaciones se des-cribirn a continuacin.

A. Adaptador de entrada

Este bloque recibir las seales de audio en banda basey vdeo compuesto. El nivel de la seal de vdeo deberser 1 V pico a pico sobre una impedancia de 75 ohmiosasimtrica, segn valores normalizados. Respecto de lasseales de audio, un valor frecuentemente utilizado es0 dBm sobre una impedancia de 600 ohmios, aunquedebido a que no existe una normalizacin tan exten-dida, suele incorporarse un control para ajustar el niveldentro de un amplio margen de posibles valores deentrada. Asimismo, esta entrada podr admitir lneasde entrada de audio balanceadas o no. La misin fun-damental de este bloque ser adaptar estos niveles e

impedancias de entrada a las necesarias en el siguientebloque, garantizando as la ausencia de distorsiones oprdidas por desadaptaciones con los equipos que sumi-nistran las informaciones de vdeo y audio. De lacorrecta adaptacin de los niveles depender, en el casode la seal de imagen, la profundidad de modulacin; yen el caso del sonido, se delimitar la desviacinmxima que se obtendr en el modulador posterior.

B. Prenfasis de audio

En el camino de la seal de sonido(y de forma previa a la modulacin)se deber aplicar un filtro paso alto,que elevar el nivel de las compo-nentes de alta frecuencia de audio,

con el fin de mejorar la relacinseal/ruido de la transmisin. Estacaracterstica, llamada prenfasis,se aplica siempre que se emplea la

modulacin de frecuencia, y se define con la constantede tiempo del filtro empleado. As, para los sistemas

utilizados en Europa se emplea mayoritariamente elprenfasis de 50 microsegundos, mientras que las nor-mas FCC americanas eligen un valor de 75 microsegun-dos para dicha constante de tiempo. Este bloque ten-dr en el receptor su complementario, el bloque dedenfasis, que devolver a la seal de sonido su res-puesta en la frecuencia original antes de ser escuchadapor el usuario.

C. Modulador de audio

Una vez corregida la amplitud y el espectro de la sealde sonido, sta se inyecta en un modulador de fre-cuencia. Este bloque incorpora un circuito de bucleenclavado en fase (Phase Locked Loop, PLL) como ele-

mento oscilador de alta estabilidad, que trabaja a unafrecuencia de 33,4 MHz. Como sabemos, este valorcorresponde a la frecuencia intermedia de sonido enel sistema PAL-B y G. Para otros estndares se emplea-ran frecuencias intermedias diferentes. Si se aplica laseal de sonido en la tensin de control del PLL, seobtendrn cambios en la frecuencia del oscilador pro-porcionales a las variaciones de la informacin deaudio.

Figura 10.5.Esquema de bloques de un emisor de televisin.

Los circuitos que procesan la seal de audio son, en realidad, los mis-

mos que aparecan en un emisor de radio, con la particularidad deque para adoptar su lugar en el canal de vdeo, trabajan con una por-tadora de 33,4 MHz.

Ejemplo 3

Entradade

vdeo

Entradade

audio

Adaptadorde entrada

Adaptador de entrada Modulador de audio Control canal salida Control de potenciaPrenfasis

Moduladorde vdeo

Sumador Fil tro de F.I Conversor Filtro de canal Amplificador

AM

38,9 MHz

FIC

50s 33,4 MHz

PLL ROE


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D. Modulador de vdeo

De forma paralela al canal de sonido, la seal de ima-gen procedente del adaptador de entrada sirve comoseal moduladora en este bloque, donde se generar, apartir de un cristal de cuarzo, una portadora de fre-cuencia intermedia de vdeo, es decir, 38,9 MHz. Conestos dos componentes se producir una modulacin enamplitud, que dar como resultado una seal moduladade 38,9 MHz, con dos bandas laterales de unos 5 MHzcada una. El sistema utiliza el principio de la modula-cin negativa. Esto supone que en la zona exterior dela seal modulada se encuentran los sincronismos de laseal de vdeo, mientras que la informacin de la ima-gen se ubica en el interior de la seal modulada. Es fre-

cuente encontrar, asociado a este bloque, un control dela profundidad de modulacin que determinar la rela-cin entre los niveles de portadora y moduladora en elproceso. Tambin se suelen incorporar etapas de ampli-ficacin para dotar a la seal modulada de nivel sufi-ciente para atacar a los bloques posteriores.

E. Sumador de frecuenciaintermedia

Una vez realizadas las modulaciones independientesen los canales de vdeo y sonido, se debe crear con lasseales resultantes otra nica, acotando los nive les yfrecuencias establecidas para la frecuencia intermediaestndar. Esto se hace a partir de un sumador (muchas

veces compuesto nicamente por dos resistencias) queaportar la cantidad justa de cada seal. Segn elestndar de televisin, la portadora de imagen debeser diez veces mayor que la de sonido. Una vez reali-zada la suma de las dos informaciones, stas atrave-sarn un filtro paso banda, encargado de delimitar elmargen de frecuencias que formar el canal de televi-sin. Este elemento se implementa a menudo utili-zando un filtro de ondas de superficie, lo que posibi-lita una elevada planicidad de su banda de paso, entre33 y 40 MHz.

Con esta curva de respuesta se seleccionar la bandalateral inferior de la seal de imagen modulada enamplitud, creando la modulacin BLV. Otra ventaja deeste tipo de filtro es su fuerte atenuacin a ambos

lados de la zona til, en un espacio mucho ms redu-cido que con componentes convencionales, por lo quesu utilizacin presenta notables ventajas. Para com-pensar las prdidas introducidas por este componente

y adaptar las impedancias de entrada y salida, se dis-

pondrn etapas de amplificacin complementariasque, como veremos posteriormente, permitirn con-trolar la potencia de salida dentro de los lmites deseguridad de funcionamiento.

Figura 10.6. Oscilograma y espectrograma de la seal de

vdeo modulada en amplitud (barras).

Figura 10.7. Curva de respuesta del filtro de F.I.

Frecuencia (MHz)

Ganancia(dB)

25 30 35 40 45 50

10

0

-10

-20

-30-40

-50

-60

-70

-80


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F. Conversor de subida

Para colocar la seal en la frecuencia del canal de trans-misin se utiliza un conversor de frecuencia, basado enel principio de heterodinacin de dos seales. As, seunir, mediante mezcla, a la seal de frecuencia inter-media la de un oscilador local, que definir el valor dela frecuencia de emisin. Como en este punto en laseal de F.I. la frecuencia de sonido es inferior a la devdeo, para poder transmitir la informacin se debeinvertir esta relacin, enviando la banda lateral supe-rior de vdeo y la portadora de sonido por encima desta. Por ello, la frecuencia del oscilador local deberser 38,9 MHz mayor que la del canal de radiofrecuenciaque se desea utilizar, seleccionando mediante filtrosposteriores la seal diferencia entre ambas. Al determi-nar el canal de transmisin, al oscilador local se le exigeun alto grado de precisin y estabilidad.

G. Filtro de canal

A la salida del mezclador, adems dela seal del canal de televisin quequeremos transmitir, se presentanotros productos de la mezcla entrelas dos seales, as como una grancantidad de armnicos. Deberemosevitar que estas seales salgan porla antena transmisora, por lo queantes de que se eleve su nivel que-darn bloqueadas mediante este fil-tro paso banda.

A diferencia del utilizado en fre-cuencia intermedia, no puedenusarse filtros de onda de superficie,puesto que la banda de paso, de

unos 8-10 MHz, debe sintonizarse para cada canal detransmisin. Sin embargo, es necesaria una bandade paso virtualmente plana en los 8 MHz, que ocuparel canal de televisin, as como una abrupta cada dela ganancia al salir de esta zona til, para bloquear almximo el resto de las componentes de la heterodina-cin. Esto nos obliga a utilizar varias etapas de filtradoconvencional LC, ajustando para cada canal los con-densadores que incorporan.

H. Etapas de amplificacin

A la salida del filtro de canal, la seal presenta ya laestructura adecuada para poder ser transmitida, a fal-ta nicamente de la potencia necesaria para poder

radiarse adecuadamente. Para cubrir esta necesidad seincorporan varias etapas de amplificacin en cascada,que irn incrementando progresivamente el nivel depotencia de la seal. Para conseguir un rendimiento

Figura 10.8.Espectro de la salida del mezclador.

Figura 10.9.Respuesta en frecuencia del filtro de canal.

Si deseamos transmitir en el canal 51, la frecuencia de portadora devdeo deber ser de Fpv = 711,25 MHz, mientras que el sonido estaren Fps = 716,75 MHz. Para conseguir estos valores utilizaremos unoscilador local de valor:

OL = Fpv + 38,9 = 750,15 MHz

Por su parte, el filtro de salida deber estar ajustado para permitir elpaso de seales cuya frecuencia est comprendida entre 710 y 718MHz, aproximadamente.

Ejemplo 4

Seal de F.I Canal de salida Otras sealesO.L.

33,4

38,9

711,2

5

716,7

5

750,1

5

783,5

5

789,0

5

Canal 51

Frecuencia (MHz)

Ganancia(dB)

687 711,25 716,75 737

20

10

0

-10

-20

-30

-40

-50

710

718


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10. Sistemas de emisin de televisin10.3 El sistema DVB

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El sistema DVB10.3

A principios de los aos noventa, en plena expansineconmica de los pases desarrollados, el panorama dela televisin se encontraba en absoluta renovacin, condiferentes grupos de trabajo elaborando nuevos siste-mas de televisin que aumentaran las prestaciones delos clsicos NTSC, PAL y SECAM, creando un estndarnico. En Europa apostaban por sistemas mejorados detelevisin analgicos que pudieran servir de puente ala futura televisin de alta definicin. As se desarro-ll el sistema MAC o de Componentes Analgicas Mul-tiplexadas, en diferentes versiones de resolucin,aspecto y tratamiento del sonido. Cuando todo estabapreparado para su implantacin masiva, desde EstadosUnidos se presentaron los primeros planteamientos deun sistema basado en la compresin digital de las im-genes. As, en 1994 vio la luz el sistema ATSC (Advan-ced Television System Comitee), que se implant enEstados Unidos como estndar de televisin digitalterrestre. Transmite seales de 720 x 480 puntos en suversin estndar, aunque tambin permite el envo de

televisin en alta definicin. Utiliza compresin MPEG-2 y modula su trama digital en QAM 64, con un anchode banda de 6 MHz, el mismo que se empleaba en elsistema NTSC analgico.

Las expectativas europeas, puestas hasta entonces enel sistema HD-MAC, cambiaron radicalmente de rumbo,y se encaminaron a utilizar las enormes posibilidadesque ofrece este nuevo sistema. Bajo la iniciativa de latelevisin sueca, se crea el Grupo Europeo de Lanza-miento (European Launching Group, ELG), que integrara la mayora de las empresas de fabricacin, explota-cin y difusin de televisin. Fruto del trabajo de estegrupo surge el Proyecto de Difusin de Televisin Digi-tal, que utilizando como base el sistema MPEG-2, creael marco de aplicacin para las diferentes necesidades

de los televidentes del siglo XXI.

El sistema DVB ofrece un amplio abanico de prestacio-nes, entre las que cabe destacar:

mayor, estas etapas de amplificacin son sintonizablescon circuitos resonantes, intercalados entre los pasosamplificadores, que servirn de elemento de acopla-miento entre etapas y eliminarn las seales espreasque pudieran generarse en el proceso de amplificacin.

I. Control de potencia

Unido a la lnea de salida del equipo, se incorpora unacoplador direccional, que medir las seales directa yreflejada que se producen entre el emisor y la antena.Con esta informacin se detectarn posibles inadapta-ciones entre estos elementos, o con el cable que los une.Si se produce esta situacin, el acoplador generar una

seal de control automtico de ganancia, que reducir elnivel de seal en las primeras etapas de amplificacin delemisor, cuando la seal es todava pequea. El controlde la ganancia se realiza modificando la polarizacin delos transistores amplificadores, o bien mediante la inser-cin de un atenuador variable elctricamente, utilizandodiodos PIN. Habitualmente se aplicar la tensin de con-trol de potencia sobre varias etapas, en funcin del gradode ajuste necesario en cada caso. La tensin entregadapor el acoplador direccional puede utilizarse tambinpara medir la potencia de salida del equipo transmisor.

De no utilizarse sistemas de control de ganancia, si se produjese unainadaptacin de impedancias entre el emisor y la antena o el cable,la corriente reflejada por la inadaptacin podra destruir los transis-tores de las etapas finales del amplificador de potencia de radiofre-cuencia.

Ejemplo 5

Figura 10.10.Espectro de salida de radiofrecuencia.


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10. Sistemas de emisin de televisin10.3 El sistema DVB

208

Posibilidad de transmitir un gran nmero de progra-mas de televisin a travs de un nico canal conancho de banda estndar.

Capacidad de transmisin de pro-gramas de radio, as como infor-

macin digital va radio.

Eleccin flexible de la calidad delvdeo y audio transmitidos.

Contempla la transmisin de tele-visin de alta definicin (HDTV).

Sistemas de codificacin de alta seguridad para losprogramas de acceso restringido y pago por visin.

Mejora notablemente la calidad de imagen respectode las transmisiones analgicas, al utilizar sistemasms inmunes ante las interferencias.

Dentro de este proyecto, se pueden diferenciar varios

sistemas, con funciones y caractersticas diferentes:

DVB-S: diseado para transmitir por satlite canalesde 36 MHz de ancho de banda, con modulacin digi-tal de cuadratura de fase (QPSK) y un amplio nmerode cdigos de correccin de errores y sistemas deentrelazado de los paquetes de informacin, paracompensar las perturbaciones que sufre la sealdurante la transmisin. En su versin ms comnutiliza un flujo de datos de 39 Mbps. Pensado paracontener programas de pago, presenta un ncleo conlos programas del paquete bsico, a los que se leaaden diferentes capas de informacin de otrosprogramas, cuya recepcin puede ser habilitada atravs de cdigos transmitidos en los campos dedatos adicionales.

DVB-C: su campo de aplicacin es la televisin porcable, por lo que sustituye el sistema de modulacinpor el QAM (Modulacin de Amplitud en Cuadratura).

Asimismo, presenta un nivel de proteccin de losdatos menor, como consecuencia de las menoresprdidas del sistema de transmisin por cable. Comoel anterior, puede contener programas de pago y ala carta, siendo su bitrate similar a la versin porsatlite.

DVB-T: es la variante para transmisiones terrestres.Utiliza, como la versin de satlite, cdigos deredundancia cclica y entrelazados para minimizarlos errores de transmisin. Puede utilizar tanto lossistemas de modulacin QPSK y QAM, combinadoscon el sistema de modulacin mltiple COFDM.

El sistema DVB va ms all de la transmisin de la sealde televisin clsica, incorporando prestaciones aa-didas a las de imagen, sonido y datos como el tele-texto. Adems, prev sistemas de encriptamiento de laseal (Multicript, Simulcrip) avanzados con las ltimasinnovaciones contra actos de piratera, y mtodos deconfiguracin automtica de los receptores, con sea-les de control enviadas desde la emisora.

En 1997 el Proyecto DVB extendi su alcance, abriendopaso a la televisin interactiva, a travs de la Plata-forma Multimedia del Hogar (DVB-MHP). Con ella seofrecen servicios de acceso a Internet, televotacin,telecompra, juegos interactivos y un largo etctera. Enprincipio, esta interactividad necesitaba la red telef-nica para el enlace usuario-emisora, pero en 2002 senormaliz elcanal de retorno, por lo que los recepto-res de televisin digital terrestre se encargan deenviar, va radio, los datos desde el terminal del usua-rio hasta la emisora.

El sistema, denominado DVB-RTC, funciona de modosimilar a la red de telefona mvil. De hecho, utiliza unared celular para que los receptores de usuario puedantransferir los datos hacia la emisora, con un nivel muy

bajo de potencia. De esta forma, el sistema de comuni-cacin consta de dos canales, uno descendente, quetransmitir los servicios de televisin y datos desde laemisora, y otro ascendente, por el cual el espectador

Con el sistema DVB se hace posible la visualizacin de seales detelevisin en equipos mviles. De hecho, se han superado pruebasde recepcin de televisin digital sobre un vehculo circulando a 220km/h, y ya existen en el mercado receptores de televisin mvil.

Ejemplo 6

La plataforma de televisin Digital + transmite bajo el estndar DVB-S. Por su parte, todos los teleoperadores nacionales utilizan ya el sis-tema DVB-T en las transmisiones de televisin digital terrestre.

Ejemplo 7


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10. Sistemas de emisin de televisin10.4 Medidas en televisin digital

209

Medidas en televisin digital10.4

Debido a la diferente naturaleza de las seales, la tele-visin digital precisa de medidas especficas para eva-luar los parmetros de transmisin, que nos permitirngarantizar el adecuado ajuste de los sistemas para unfuncionamiento correcto.

A continuacin describiremos los parmetros funda-mentales de las transmisiones de televisin digital, ascomo sus tcnicas de medida.

Potencia de canal digital. Conocer la potencia deun canal de transmisin resulta de vital importancia,y es el primer paso para evaluar la calidad de una

instalacin. Los receptores de televisin digital,como cualquier otro equipo de radiofrecuencia,necesitan que la seal recibida se encuentre dentrode unos mrgenes especficos, determinados por elfabricante en cada caso. Los valores de seal en latoma de usuario deben situarse entre los 45 y 70dBV, sobre una impedancia de 75 V.

Relacin portadora a ruido (C/N). Cuando evalua-

mos la calidad de una transmisin, inicialmente ten-demos a pensar que cuanto mayor sea la potenciarecibida, tanto ms fiable resultar la comunicacin.Sin embargo, esto no siempre se cumple, por cuanto

podr enviar la informacin que desee, desde una sim-ple votacin hasta solicitar una pgina de Internet.

El canal de retorno utiliza un ancho de banda de 1 MHzy modulacin COFDM, igual que el canal principal. Susportadoras pueden estar separadas 1, 2 o 4 kHz, segnel tamao de la clula de transmisin y, por lo tanto,de la robustez necesaria para garantizar una transmi-sin libre de errores. La potencia mxima del canal deretorno es de 500 mW.

Pese a que, como hemos visto, existe toda la normativay el equipamiento necesarios para la codificacin y

transmisin de sealesde televisin en for-mato digital, su campode aplicacin es todavalimitado, implantndosepoco a poco a partir denuevas ofertas de tele-visin. Actualmente nosencontramos en una si-tuacin de coexistenciade los sistemas analgi-cos y digitales, y la sus-titucin de todos los re-ceptores analgicos porsistemas digitales no se

plantea a medio plazo.La forma ms habitualde recibir la televisindigital es a travs desintonizadores externos,

que se conectan a los televisores convencionales conlos que coexisten. La migracin total hacia el estndardigital deber producirse a ms tardar en el ao 2010,cuando se produzca el apagn analgico.

Figura 10.11.Estructura del canal de retorno del sistema DVB-RTC (NOVA).

Catalua es la regin pionera en el desarrollo de la televisin digitalterrestre. Es en esta comunidad autnoma donde se ha implantado la

primera red de televisin interactiva en Espaa.

Ejemplo 8

Operadorde

televisin

Proveedorde serviciosinteractivos

ReceptorDVB-RTC

Programas y datoshacia el usuario

Emisor

Canal de retorno

Red celular de retorno


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210

la facilidad para de-modular la seal einterpretar su conte-nido depende muchode la diferencia exis-tente entre la poten-cia con la que reci-bimos la seal y lapotencia del ruidoque siempre la acom-paa. Por lo tanto,una seal de pocapotencia y alta relacin C/N permitir obtener unamejor calidad que otra en la que, incluso con poten-cias muy superiores, se reciban con una peor relacin

portadoraruido.

Esta realidad est presente en todas las comunicacio-nes, establecindose en transmisiones analgicas larelacin sealruido para evaluarla. En transmisionesdigitales, la distribucin espectral resulta aparente-mente catica, por lo que utilizamos la potencia de lasportadoras para establecer la relacin con el ruidoinherente al sistema.

Segn el ETSI, cualquier medida de relacin C/N debeestar en correspondencia con el ancho de banda delcanal de transmisin, por lo que los medidores digita-les tienen en cuenta este aspecto al indicarnos la lec-tura. sta es la razn por la cual es frecuente que elvalor entregado por el medidor no coincida con el que

se visualiza directamente sobre el espectro, que suponeuna medida puntual que no considera la anchura delcanal utilizado.

Para determinar el valor del ruido, los instrumentos demedida suelen tomar como referencia una frecuenciaen el lmite exterior de la banda de trabajo. Esto puedesuponer un error al efectuar la medicin, si el nivel deruido no se mantiene constante a lo largo de toda labanda. Para realizar una medida ms exacta, podremosen algunos casos elegir la frecuencia exacta a la que semedir el nivel de ruido, pudiendo tomar el valor mscerca del canal que se est midiendo.

Informacin de estado del canal (CSI). Algunosmedidores proporcionan un coeficiente de fiabilidad

de la seal recibida, denominado CSI (Channel StateInformation). Se trata de un parmetro porcentualque sirve como medida complementaria de la calidaddel sistema. Factores superiores al 50 por 100 per-

miten decodificar la trama digital, posibilitando lavisualizacin de los programas que contiene.

Sin embargo, determinados servicios derivados de lainteractividad del sistema (descargas de ficheros,navegacin por Internet, etc.) pueden verse afecta-dos ante valores bajos de este factor.

Medidas de constelacin. Los medidores ms avan-zados permiten realizar comprobaciones de la preci-sin con que se reciben los smbolos de transmisin.Una vez sintonizados, se detectan las amplitudes yfases de las seales I y Q, representndolos sobrela pantalla del equipo de medida. Una rejilla sobreesta pantalla nos informar de los lmites en los quese pueden mover los diferentes puntos, y podremostener una indicacin visual de la calidad de recepcin,en funcin del grado de nitidez que presente el grfico.

Tasa de errores de bit (BER). Una vez demodulada,la seal se aplica a diversos procesos de correccin deerrores, cuya misin es procurar que el TransportStream pueda ser interpretado correctamente por el

decodificador MPEG y, por lo tanto, se extraigan ade-cuadamente los servicios que contiene. Pero en todoproceso de comunicacin existe el riesgo de que,incluso tras los sistemas de deteccin y correccin de

Figura 10.12. Relacin portadora a ruido y valores proporcionados por un medidor.

Figura 10.13. Medida de constelacin de una seal QAM.

C/N (Reference)

27.4 dBVVIDEO CARRIER

Chanel = 58Power = 49.1 dBV

NOISE:Frecuency = 825,55 MHzPower = 21,7 VChannel BW= 8MHz


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errores, an permanezcan algunos fallos irrecuperablespor el sistema, que se convertirn en artefactos,pequeas zonas de la imagen que permanecen conge-ladas durante un breve periodo de tiempo. El parme-tro que se encarga de comprobar el correcto funciona-miento de los sistemas de correccin y de la calidad dela seal del flujo de transporte es la tasa de erroresde bit (BER). Analiza el nmero de fallos de la sealcon relacin a una hora de tiempo, asignando un valorproporcional a esta relacin.

Naturalmente, la cantidad de errores y, por lo tanto, elBER correspondiente, depender del punto en el quese realice la medida. Si en un receptor digital de tele-visin por satlite DVB-S tomamos el valor de la tasa

de error a la salida del demodulador QPSK, a la salidadel corrector de Viterbi y, por ltimo, a la salida delcorrector Reed-Solomon, obtendremos tres medidasdistintas, cuya comparacin nos permitir comprobarla eficacia de los sistemas de correccin de errores.

Para definir cundo una trama de transporte es vlida,el ETSI define el concepto de seal casi libre de errores(Quasi Error Free, QEF). Segn la norma DVB,podemosconsiderar que una trama cumple la norma cuando sedetectan, despus de los procesos de correccin, menosde un fallo por cada hora. Esto supone que, medido enla salida del decodificador Reed-Solomon, deberemosobtener un factor BER menor de 10-11. En estas condi-ciones, y conociendo la capacidad del decodificadorReed-Solomon para corregir los fallos, tendremos enla entrada de este bloque (por lo tanto en la salida deldecodificador Viterbi) una tasa de error de 2 10-4.

Si bien resulta sencillo establecer esta relacin,puesto que el corrector Reed-Solomon tiene unaestructura fija, no resulta tan fcil definir la tasa deerrores que encontraremos en la entrada del proce-

sador Viterbi (en aquellos modos en los que se uti-liza). El rendimiento de este bloque depende engran medida de la relacin de codificacin (coderate) que utiliza la trama y, como sabemos, esteparmetro se asigna libremente por el operador.

Identificacin de trama y servicios. Adems de lasnormas anteriores, los equipos de medida de televi-sin digital suelen implementar otros sistemas decontrol de la seal que, si bien no proporcionandatos cuantitativos del estado de la seal, s nosinforman de la identificacin o la interpretacin dedeterminados elementos del flujo de transporte.Aunque estos controles cambian de un fabricante aotro, los ms frecuentes son los siguientes:

Identificacin de portadora digital: al selec-cionar las medidas de televisin digital, la pri-mera operacin que realiza el equipo es la com-probacin de la existencia de una portadoradigital en la frecuencia que tenemos sintoni-zada. En caso de no existir, se informa al usua-rio con una indicacin en la pantalla (general-mente: no digital carrier detected) mientrasque si existe la portadora digital,el equipo ana-lizar el modo de modulacin que contiene, con-figurndose adecuadamente para recibirla.

Identificacin de trama MPEG: cuando el medi-dor detecta una trama vlida con estructuraMPEG-2, lo representa con un mensaje sobre la

pantalla.

Deteccin de paquetes errneos: en algunosequipos encontraremos un contador con lassiglas W.P. (wrong packets), que se actualiza entiempo real cada vez que encuentra un error enla trama bajo medida.

Para interpretar mejor esta medida, suele llevarla indicacin del tiempo transcurrido desde elinicio de la cuenta.

Identificacin de red y servicio: una vez recibidoel Transport Stream, se pueden interpretar losdatos relativos al operador del servicio, e inclusoel servicio seleccionado para la medida realizada

entre los diferentes que puede contener.

Las comprobaciones aqu descritas suponen unanlisis bsico de la trama MPEG, suficiente para

Figura 10.14.Medida de la tasa de errores de bit (BER).

QPSK 7,2 R-5

BER antes del FEC

BER despus de VITERBI

Frecuencia: 1870 MHz

Proveedor: CNN

2,0 E-3

4,0 E-6

-6 -5 -4 -3 -2 -1

-8 -7 -6 -5 QEF -3 -2


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10. Sistemas de emisin de televisin10.5 Difusin de las seales de televisin

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10.5 Difusin de las seales de televisin

El sistema de emisin estudiado secompletar con una lnea de trans-misin que nos comunicar con el

sistema radiante. Este elemento,analizado en la Unidad dedicada alas antenas, deber ubicarse en ellugar ms idneo para garantizar lacorrecta cobertura del rea prees-tablecida. Esto supone que el sis-tema emisor se emplazar en unlugar predominante orogrfica-mente y, normalmente, distinto dedonde se ha producido el programade televisin.

Para solucionar este inconvenientese utilizan los radioenlaces, unossistemas de comunicacin punto apunto encargados de trasladar las

seales desde los estudios al cen-tro emisor. Tambin se emplearnradioenlaces para comunicar dosestaciones emisoras, as comopara llevar un programa en directo desde una unidadmvil hasta los estudios. Estos equipos son, en prin-cipio, unidireccionales, si bien pueden asociarse paracrear una va de comunicacin bidireccional entreestudios o estaciones emisoras.

Debido a la frecuencia utilizada en la transmisin deseales de televisin, se debe garantizar un contactovisual entre el emisor y el receptor de la transmisin.Por ello, en la mayora de los casos, con la emisindesde un nico punto no se podr efectuar la cober-tura adecuada, sobre todo si se trata de reas exten-

sas o pases completos. Esto nos obligar a usar unared de reemisores que, estratgicamente ubicados,realicen la cobertura adecuada del rea de difusindeseada.

Un reemisor es un sistema que, ubicado en el lmite decobertura de un emisor de televisin, recibe la sealde televisin de ste y, una vez cambiada su frecuen-cia de portadora para evitar interferencias, la reenvaa una nueva zona de cobertura, a la que no se podallegar con la seal original. Con el uso conjunto deradioenlaces, emisores y reemisores se crea la redde difusin de un pas o rea de aplicacin, que garan-tizar el servicio de radiodifusin de programas deradio y televisin a todos sus usuarios.

La estructura de esta red de difusin deber ser tal que

garantice el servicio ante eventualidades tcnicas,atmosfricas, etc. Por ello presenta una estructura deestrella mltiple, a semejanza de las redes de distribu-cin de energa elctrica o de agua. En esta red apare-

comprobar la integridad del sistema en la mayo-ra de las operaciones de instalacin y servicio demantenimiento de las redes de transmisin. Sinembargo, en algunas aplicaciones es necesarioestablecer medidas ms exhaustivas de la trama.Para ello se han desarrollado instrumentos demedida especficos, de elevada especializacin,

capaces de efectuar mediciones extensivas delbitrate, la temporizacin y la informacin con-tenida en las tablas de informacin del sistema,que se transmiten en las tramas elementales, deprograma y de transporte de las seales MPEG,as como de todos los sistemas de transmisinde televisin digital.

Figura 10.15.Red de difusin.


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cern centros nodales de emisin, que conformarn los

ncleos de las estrellas y difundirn los programas acentros regionales dependientes de ellos. A su vez,estos centros regionales pueden configurarse comoreemisores de las seales procedentes de los centrosnodales, o bien emitir sus propios programas. En elescaln jerrquico ms bajo se encuentran los reemi-sores locales, encargados de enviar el servicio a la zonade cobertura asignada.

Paralelamente a la red de reemisores se implementa lared de radioenlaces, que se encargan de realizar trans-misiones internas entre los centros nodales y/o regio-nales, y asegurar el suministro de seal a toda la redde difusin. Podremos encontrar mltiples radioenla-ces en los centros nodales, que crearn vas de comu-nicacin entre los centros de produccin de progra-

mas de su zona y el resto de centros nodales oregionales, as como con las estaciones de emisinva satlite. Esta red se extendera travs de los emplazamientos dealgunos de los sistemas reemisoresque, por su ubicacin geogrfica,resulten especialmente apropiadospara crear estas vas con el menornmero posible de elementos. Paragarantizar el servicio, estas auto-pistas radioelctricas se extien-den de forma que se pueda cubrircualquier comunicacin posiblepor ms de un camino, unindosecada centro regional con todos susadyacentes, salvo excepciones jus-

tificadas por la complejidad oro-grfica. Esta redundancia de enla-ces se hace ms notable en el casode unir los centros nodales, al ser

los elementos de mximo nivel enla estructura de la red.

Naturalmente, estas redes de difu-sin son utilizadas slo por losgrandes operadores de televisin;existen muchas otras emisoras dendole local cuyos programas sedifunden a travs de una red muchoms simple. Esta red puede estarformada a menudo por un nicocentro emisor y los enlaces corres-pondientes con los estudios de pro-duccin de programas y sus unida-des mviles.

Una vez suministrada la informacin del programa atransmitir al centro emisor, se podr optar, segn la na-turaleza del programa y el mbito de la emisora, entreuno de estos sistemas de difusin:

Difusin en mbito local. El programa se recibirnicamente en el rea de cobertura del emisor quedifunde la seal, limitada habitualmente a la locali-dad o a la regin en la que se ubica la emisora. Enesta configuracin se empleara nicamente unenlace entre el estudio y el centro emisor, si noestn en el mismo edificio. La cobertura de la emi-sin quedara definida por la potencia del emisor ylas caractersticas geogrficas que lo rodean, comomontaas, bosques, lagos, etc., que limitan o modi-

fican la propagacin de la seal.

En Espaa se dispone de centros nodales en Madrid (Torrespaa),Barcelona (Collserola), Santiago de Compostela, Zaragoza (La Muela),Valencia, Sevilla (Valencina) y Las Palmas de Gran Canaria (Isleta);existen centros regionales en cada comunidad autnoma y cientos dereemisores ubicados en funcin de la complejidad del terreno. Laspotencias de transmisin utilizadas van desde apenas un vatio, enlos reemisores locales para pequeos pueblos, hasta las decenas dekilovatios emitidos en los centros nodales para cada canal.

Figura 10.16.Difusin local.

Ejemplo 9

Estudios

rea

decobe

rtura

Enlace

Centro

emisor


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Difusin regional. Cuando se quiera cubrir unaregin ms amplia, se podr optar por utilizar enla-ces para comunicar emisores cuyas coberturas no sesolapen, o bien habilitar reemisores en las zonas ele-vadas que suponen un obstculoa la propagacin de la seal prin-cipal, dirigiendo nuevas sealeselectromagnticas hacia la zonano cubierta por aqullos.

Difusin en cadena. En el caso deque se desee llegar a ms de unaregin, se utilizar el sistema deenlaces descrito anteriormente,

distribuyendo a travs de l el pro-grama en cuestin hasta los dife-rentes centros regionales. Cadauno de estos centros regionalestransmitir a su vez la seal a losreemisores, como en el caso ante-rior. Segn se trate de un pro-grama nacional o multirregional,se podr excluir de la cadena dedifusin a alguno de los centrosregionales, por motivos culturaleso comerciales, que trabajara enmodo local o regional mientras semantiene aislado del resto.

La red de enlaces tiene ms aplica-

ciones que las de distribucin delos programas de televisin, siendoun elemento fundamental en suproceso de produccin. Adems de

transmitir la seal de televisin,se disponen enlaces auxiliares devoz y datos, que facilitan la comu-nicacin entre los centros de difu-sin de la red y proporcionan alcentro de control informacin delestado de su equipamiento tc-nico. Esta utilidad facilita enor-memente las labores de manteni-miento de los equipos, puesto quea travs de las telemedidas esposible prevenir averas, a la vezque se consigue un ahorro impor-tante de visitas a los emplaza-mientos de los enlaces, ubicados a

menudo en lugares de difcil acceso.En estas otras misiones se englobanlos enlaces empleados en la comunicacin con las uni-dades mviles, que llevan la seal hasta el centro emi-sor ms prximo, para conducirlas desde all a los estu-dios. Este paso intermedio se justifica por la ubicacin

Figura 10.17.Difusin regional.

Figura 10.18.Difusin en cadena.

Una aplicacin de la red de enlaces es la produccin de programasdesde diferentes puntos alejados geogrficamente, pudiendo esta-blecer conexiones remotas entre el centro de produccin y cualquierotro, en estudios fijos o mviles, siempre que estn en la coberturade alguno de los radioenlaces de cualquier emisor de toda la red. Estoproporciona un gran nmero de posibilidades creativas y permite rea-

lizar conexiones mltiples y videoconferencias entre estaciones dis-tantes, muy valoradas en programas informativos, deportivos o deentretenimiento.

Ejemplo 10

Cob

ertura

emisor

B

CoberturaemisorA

Emisor B

Emisor A

CoberturareemisorReemisorEnlace

Estudios

Emisor 2

Emisor 3

Emisor 6

Estudios B

Emisor 4

Emisor 5

Emisor 1

Estudios A Estudios C


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privilegiada de los centros emisores, que permite esta-blecer enlaces visuales desde prcticamente cualquierzona dentro del rea de cobertura.

En las redes de difusin clsicas utilizadas en televi-sin analgica, la existencia de multiples emisores yreemisores requera planificar cuidadosamente el canalde radiofrecuencia asignado a cada uno de estos ele-mentos para evitar interferencias entre ellos. Este tipode red se denomina red de frecuencia mltiple (MFN).Sin embargo, la aparicin de la televisin digital haintroducido un concepto nuevo, el de red de frecuen-cia nica (SFN). En este sistema, determinados cana-les de radiofrecuencia son utilizados en toda la geo-grafa nacional para transmitir los mismos servicios de

televisin. Como consecuencia, ya no es necesarioresintonizar los receptores al cambiar de rea geogr-fica, al trabajar todos los emisores de esta red a lamisma frecuencia. El plan tcnico nacional tiene esta-blecidas redes de frecuencia nica nacional y auton-micas, a las que se pueden sumar las redes de frecuen-cia mltiple nacional y las regionales diseadas poralgunas comunidades autnomas.

A. Emisin de televisin a travsde redes de datos

El desarrollo de la tecnologa de las comunicaciones haampliado notablemente el concepto de televisin ori-

ginal acuado a mediados del siglo XX. Uno de los lti-mos avances ha sido la posibilidad de recibir televisinen medios diferentes del clsico televisor. As, cada vez

es ms comn encontrar clientes que reciben vdeo yaudio a travs del ordenador, o directamente en sutelfono mvil de ltima generacin. Al tratarse de unmedio sensiblemente distinto al de la televisin con-vencional, se requiere introducir adaptaciones en laforma en que la seal se traslada al usuario, para entre-gar la mejor calidad posible en el servicio que se sumi-nistra a cada uno de los clientes.

El elemento clave en la transmisin de vdeo para con-sumo inmediato a travs de redes de datos recibe elnombre de video streaming. Segn este principio, lainformacin audiovisual se descompone en pequeospaquetes que sern transmitidos de forma indepen-diente. Cada uno de ellos tiene una pequea porcin de

vdeo y su audio correspondiente,y formarn pequeas tramas que seadaptarn a la velocidad de trans-misin de la red por la que se pro-pague. Como la informacin de v-deo genera una gran cantidad deinformacin, la transmisin de te-levisin va red de datos pasa,necesariamente, por un proceso decompresin previo, utilizando lastcnicas que estudiamos en la Uni-dad 8. Tras este paso, un codifica-

dor fraccionar la trama digital com-primida, creando los paquetes deinformacin de tamao adecuadopara viajar por la red. El sistema se

La red nacional de frecuencia nica utiliza los canales 66 a 69 paradifundir los programas de las televisiones nacionales en formato digi-tal. Adems, cada comunidad autnoma tiene asignado un canal paradifundir las emisiones autonmicas, utilizndose el canal 63 enMadrid y en el Pas Vasco o el 58 en la Comunidad Valenciana. Por suparte, en Catalua disponen, adems de la red de frecuencia nicaautonmica, distribuida por el canal 64, de una red de frecuenciamltiple provincial, que cubre Barcelona desde el canal 61, y de otra

red de frecuencia mltiple regional, que divide la comunidad en seiscomarcas, desde el Alto Pirineo hasta las Tierras del Ebro, con fre-cuencias diferentes para cada una de ellas.

Ejemplo 11

Fig. 10.19. Estructura de una transmisin de vdeo porstreamingmltiple.

Vdeo

Audio

CompresorMPEG

Codificadorde

streaming

Servidorde

streaming

Clienteaudiencia 1

Clienteaudiencia 2

Intraneto

Internet

512kbps

56kbp

s

56 kbps

512 kbps

2 Mbps


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10. Sistemas de emisin de televisin10.6 Reemisores de televisin

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10.6 Reemisores de televisin

Si analizamos la estructura de un sistema reemisor,encontraremos un gran nmero de elementos comunescon los emisores estudiados. En realidad, prctica-mente la mitad del sistema es idntico, desde el filtrode frecuencia intermedia hasta los amplificadores depotencia. Esto se debe a que la diferencia principalentre ambos equipos est en el formato de la seal deentrada. Mientras en el emisor se procesan sealesde vdeo compuesto y audio en banda base, recibidos

por separado, en un sistema reemisor se recibe por unaantena la seal modulada, de modo similar a un recep-tor de televisin convencional. Esta seal captada serprocesada en los siguientes bloques:

Filtro de canal de entrada. Es el encargado de aco-tar el margen de frecuencias que entrarn en elequipo, bloqueando la frecuencia imagen del canala sintonizar, ya que la seleccin de canal se realizarpor heterodinacin. Estar formado por varias eta-pas paso banda L-C, lo que le confiere una adecuadaselectividad.

Preamplificador de entrada. Como el nivel reci-bido por la antena es habitualmente muy bajo,antes de realizar cualquier proceso es imprescindi-

ble amplificar las ondas seleccionadas por el filtro.Esto nos proporcionar una relacin seal/ruidosuficiente para mantener los parmetros de calidadadecuados.

Conversor de bajada. La siguiente operacin ser lasintonizacin precisa del canal de televisin recibidoy la traslacin de la seal a la banda de frecuenciaintermedia. Para ello se utilizar un oscilador local,cuya frecuencia se situar 38,9 MHz por encima dela frecuencia a recibir de la emisora, y se controlarcon un sistema de bucle enclavado en fase (PLL),encargado de sintetizar la frecuencia por compara-cin con una referencia patrn, y un sistema de divi-

sin programable, que seleccionar el tcnico querealice el ajuste inicial del sistema. La seal del osci-lador local confluir con la de radiofrecuencia en elmezclador, donde se producir el batido de las dosseales, obteniendo a la salida el resultado de laheterodinacin.

Filtro de frecuencia intermedia. Tras la mezcla, seutiliza un filtro paso banda para permitir el paso dela seal diferencia entre las dos que se aplicaron almezclador. El resto de los componentes y armni-cos de la mezcla quedarn bloqueados, ya que setrata de un filtro muy selectivo asociado a etapasamplificadoras que irn elevando el nivel de laseal principal.

Conversor de subida, filtro de canal y amplifica-dores de potencia. A la salida del filtro de frecuen-cia intermedia la seal de televisin presentarcaractersticas similares a su equivalente en los sis-

completar con la utilizacin de un servidor de red, quegestionar la transmisin de los datos hacia los usua-rios. Todo este sistema estar implementado, general-mente, en base a un sistema informtico, puesto quelas diferentes funciones se pueden realizar utilizandoprogramas informticos existentes en el mercado.

Segn la aplicacin a la que vaya destinada, podemosencontrar dos tipos destreaming:

Streamingde bit rate simple: cuando queremos esta-blecer un sistema de transmisin punto a punto,hacia un nico receptor, lo ms apropiado es evaluarlas posibilidades de transmisin de la red y de deco-dificacin del receptor, y establecer un nivel de com-

presin que permita difundir la informacin sin cor-tes, con la mejor calidad posible.

Streamingde bit rate mltiple: si nuestro programase va a difundir a un gran nmero de usuarios, comoen el caso de unstreaminga travs de Internet, ten-dremos que tener en cuenta la diversidad de canalesde transmisin con que nos encontramos. Por ello,desarrollaremos una estrategia de audiencia mlti-ple. En este caso, utilizaremos un codificador queentregar varias versiones del programa audiovisual,con niveles de compresin y resolucin diferentes,para adaptarse a la capacidad de transmisin y pro-cesado de cada uno de los posibles usuarios. Cadacliente, al establecer la peticin del servicio, deter-minar la calidad ms adecuada a su tipo de cone-xin, y el servidor se encargar de transmitir lospaquetes correspondientes al nivel de calidad de su

perfil de audiencia del servicio audiovisual reque-rido.


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10. Sistemas de emisin de televisin10.7 Clculo de reemisores

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Clculo de reemisores10.7

Cuando se crea la necesidad de instalar un reemisor, sedebe realizar un pequeo estudio previo de la zona afin de elegir adecuadamente el emplazamiento del sis-

tema. Para ello, se analizar el perfil de la zona a cubrirpor el nuevo emisor, teniendo en cuenta los siguientescondicionantes:

El sistema reemisor se tendr que instalar en unlugar elevado, para tener contacto visual con lamayor rea de terreno posible. La zona visible desdeel emplazamiento del sistema radiante delimitar elmximo margen de cobertura del reemisor.

No debern existir obstculos entre el emisor quesuministra la seal y el emplazamiento del reemisorpara garantizar una recepcin directa de la seal.

El nivel de seal original en la ubicacin de laantena receptora del reemisor estar dentro de las

normas de contorno del servicio de televisin des-critas en la Tabla 10.1, lo que garantizar una rela-cin seal/ruido adecuada para mantener el nivel decalidad en la seal reemitida.

El lugar elegido deber ser accesible por camino ocarretera para su instalacin y mantenimiento.

Aunque no es imprescindible, se valorar muy posi-tivamente la disponibilidad de energa a travs de lared elctrica, sobre todo en reemisores de potenciaelevada.

Una vez elegido el emplazamiento del sistema reemi-sor, procederemos a calcular la ganancia necesaria en

la antena receptora para garantizar una seal adecuadaen la entrada del reemisor. Para realizar el clculo, a laseal que llegar al receptor se le aadir la gananciade la antena, y se le restarn las prdidas del cable uti-

temas emisores. El resto del proceso buscar la emi-

sin de esta seal en un canal de televisin dife-rente del de recepcin, con el fin de no producirinterferencias entre la seal original y la reemitida.Para ello se utilizan los mismos bloques que yaencontramos en el estudio de los emisores.

Con la llegada de la televisin digital terrestre ha sur-gido un nuevo tipo de reemisor denominadogap filler,

cuya misin es, precisamente, rellenar los huecos de

cobertura que se producen por la aparicin de obstcu-los en el camino de propagacin de la seal. La carac-terstica que diferencia ungap fille rde un reemisorconvencional es su capacidad de operar en redes defrecuencia nica (SFN) utilizando el mismo canalde entrada y de salida.

Figura 10.20. Diagrama de bloques de un reemisor.

(750 V/m)(57,5 dB V/m)

Intensidad de campo mnima (norma UNE 20-523)

Bajo

(750 V/m)(57,5 dB V/m)

Banda

1.000 V/m60 dB V/m

Banda IV

1.250 V/m61,5 dB V/m

Banda V

Tabla 10.1.

Antenareceptora

Antenaemisora

Filtro de canal 1 Filtro de canal 2Preamplificador Conversor 1 Fil tro de F.I. Conversor 2 Amplificador

Control canal entrada Control canal salida Control de potencia

CFI

FIC

PLL PLL ROE


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lizado y otros elementos pasivos, si los hubiera. Estesistema quedar definido como:

siendo:Sr: seal recibida desde el emisor.Gr: ganancia de la antena receptora.

Ac: atenuacin del cable.Acc:atenuacin de los accesorios pasivos, si loshubiere.Se: seal de entrada al receptor.

Como lo que nos interesa es saber la ganancia de laantena receptora, bastar con despejar la ecuacin,quedando:

Habr que tener en cuenta que el valor de la seal deentrada (Se) deber estar dentro de los mrgenes de latabla anterior, y habr de ser tal que permita conseguiruna relacin seal/ruido (S/N) superior a 43 dB, lo quegarantizar una calidad de recepcin perfecta.

Para averiguar el nivel de seal de entrada necesariopara conseguir esta ptima relacin S/N, se comprobarel factor de ruido propio del reemisor, que se llevarsobre una grfica como la del Anexo V que se incluye enel CD de recursos del profesor. En el punto de intersec-cin entre el valor de figura de ruido y la recta de 43dB, se obtendr el valor mnimo de seal de entrada,logrndose tambin as la ganancia mnima necesariade la antena receptora. Una vez calculada, elegiremos

una antena comercial de ganancia mayor al valor obte-nido, y comprobaremos que su ganancia real no provocauna seal de entrada que exceda del lmite admisible.Tambin deberemos tener en cuenta la atenuacin delcable a la frecuencia de recepcin, por lo que serimprescindible conocer sus caractersticas elctricas. Enel Anexo II, incluido en el CD de recursos del profesor,aparece una relacin de cables coaxiales para televisin,con sus atenuaciones en funcin de la frecuencia. Porltimo, se considerar la posible atenuacin de otros

Sr+ GrAcAcc=Se

Gr=Se Sr+Ac+Acc

Queremos calcular la ganancia de la antena receptora necesa-

ria si la intensidad de campo recibida por una antena isotr-pica en el emplazamiento es de 61 dBV para el canal 24 detelevisin; la antena estar colocada sobre una torreta de 10metros de altura. El reemisor utilizado presenta una figura deruido de 8 dB.

El primer paso consiste en realizar la eleccin del cable coa-xial que se instalar entre la antena y el reemisor. La eleccinpodra ser el tipo RG213, que presenta una impedancia de 50ohmios, igual que la antena y el reemisor, por lo que no sernecesario ningn elemento adaptador. Este cable tiene unaatenuacin de 0,14 dB por metro para una frecuencia de 500MHz (canal 24), y utilizaremos unos 12 metros de cable,correspondientes a los 10 de la torreta ms 2 en el interior dela caseta de equipos.

Esto supone que la atenuacin del cable ser:

Ac = 0,14 12 = 1,68 dB

Como no tenemos ms elementos, no emplearemos el trmino

correspondiente a la atenuacin por accesorios. Para conocerel valor mnimo en la entrada del reemisor, sobre la grfica deseal/ruido tomaremos el punto de interseccin entre 8 dB(figura de ruido de nuestro reemisor) y la recta de 43 dB (cali-dad perfecta de imagen). As, obtendremos un valor de unos550 microvoltios como mnimo para poder lograr la calidaddeseada, correspondiente a 55 dBV, segn la expresin:

V 550V(dBV) = 20 log ____ = 20 log ____ = 54,8 dBV1V 1

Ahora estamos en disposicin de calcular la ganancia de laantena, a partir de la frmula:

Grmin = Semin Sr+Ac = 5561+1,68= 4,32 dBmin

El hecho de obtener un resultado negativo supone que, inclusocon una antena de ganancia unidad, tericamente tendramosseal suficiente para cubrir los mnimos exigidos.

Ejemplo 12


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219

elementos pasivos (distribuidores de seal, etc.), en elcaso de que la instalacin los incluya.

Una vez calculada la seccin receptora, nos centrare-mos en los clculos correspondientes a los equipos de

emisin. Lo primero que deberemos decidir ser porqu canal reemitiremos la seal de televisin. La elec-cin deber considerar los canales ya existentes en elrea de cobertura, con el fin de no interferirlos connuestra seal o sus armnicos. El siguiente parmetroa decidir ser la potencia necesaria en el emisor paracubrir la distancia asignada a su zona de cobertura.Como se puede apreciar en la tabla anterior, la normaUNE 20-523 define los niveles mnimos de seal paracada banda de televisin, por lo que nuestro reemisortendr que garantizar que en toda la extensin serecibe un nivel de intensidad de campo superior.

Como habitualmente la zona a cubrir no es uniforme,debido a las irregularidades del terreno, para calcular lapotencia necesaria en el emisor, tomaremos como refe-

rencia el punto ms alejado al cual debe suministrar ser-vicio de televisin. Nuestra seal, una vez emitida,sufrir una atenuacin hasta llegar a ese punto, quedepende directamente de la frecuencia de la onda pro-pagada. En el Anexo IV, incluido en el CD de recursos delprofesor, podemos comprobar esta atenuacin, tomadacon antenas isotrpicas. Lamentablemente, estos valo-res de atenuacin no contemplan las condiciones realesde la zona de cobertura, por lo que los valores obtenidospodrn sufrir variaciones, difiriendo si nos encontramosen una zona urbana o en campo abierto, por ejemplo.Esto nos obligar a tomar mrgenes de seguridad para losvalores obtenidos en los clculos. Para conocer el valorde la cantidad de seal radiada necesaria, utilizaremosla siguiente expresin, en la que se establece el balancede ganancias y atenuaciones del sistema de transmisin:

donde:Sr: seal recibida en un punto (dBm).Tx: potencia de salida del emisor, expresada en dBm.

Ac: atenuacin del cable (emisor-antena).Acc: atenuacin por complementos, si los hubiere (emi-

sor-antena).Gt: ganancia de la antena emisora.: atenuacin en funcin de la distancia.

Para realizar el clculo deberemos tener en cuenta elnmero de paneles radiantes utilizados, que dependerdel ngulo a cubrir por el reemisor, as como de lapotencia mxima admisible en cada uno de ellos. Lossistemas radiantes empleados en emisin suelen estarformados por dipolos enfasados con reflector comn,

lo que les proporciona caractersticas directivas. Estosupone que el ngulo tpico de cobertura de un panelradiante ser de 90, si bien a partir de unos 60la ganancia sufrir una cada importante respecto de

Pero deberemos tomar un margen de seguridad para prevenirlos descensos de seal producidos por las inclemencias meteo-rolgicas, por lo que se adoptar un valor mayor.

Adems, es aconsejable utilizar antenas receptoras con unabuena direccionalidad, para evitar recibir seales que proce-

dan de puntos distintos al emisor, lo que degradara la cali-dad de la recepcin. Si tomamos una antena de unos 10 dB deganancia, estaremos proporcionando al reemisor una sealde 69,3 dBV, suficiente para mantener una calidad de recep-cin ptima incluso en malas condiciones atmosfricas.

Figura 10.21. Caractersticas de un panel de emisin.

Sr= TxAcAcc+ GtAd

E / Emax. dB

650 MHz470 MHz

860 MHz


21/32


220

la nominal, por lo que si se desea cubrir una zona msamplia deberemos utilizar una asociacin de estos ele-mentos.

La asociacin de paneles radiantes puede efectuarsebuscando dos fines bien diferenciados:

Ampliar el ngulo de cobertura. Para ello se ubica-rn los diferentes paneles radiantes en planos per-pendiculares, por ejemplo, en las caras de unatorreta de planta cuadrada. Con dos de estos pane-les podremos dar servicio a un rea de 180, mien-tras que para 270 precisaremos tres paneles; y conlas cuatro caras ocupadas radiaremos en 360. Encualquiera de estos casos, como la ganancia de cada

unidad no es constante con el ngulo, y los panelesinteraccionan entre s, las huellas de ganancia nosern uniformes, por lo que habr que tener encuenta esta contingencia para asegurarnos de que,incluso en las direcciones de mnima radiacin, lacantidad de seal emitida es suficiente para garan-tizar el servicio. Asimismo, es importante researque la potencia del transmisor se repartir entre losdiferentes paneles, por lo que la potencia efectiva encada panel ser el resultado de dividir la potencia delemisor entre la cantidad de stos que se utilizan.

Ampliar la ganancia y/o potencia mxima. Enalgunos casos, el nivel de potencia del transmisorpuede ser superior al que soporta el panel radiante.Entonces se recurre a asociar paneles de emisin

enfasados entre s, todos ellos en la misma direc-cin. Como hemos comentado anteriormente, lapotencia se distribuir uniformemente entre lasdiferentes antenas, por lo que trabajarn dentro delos mrgenes establecidos por el fabricante. En estecaso, el nmero de paneles deber ser 2n, con el finde mantener la simetra imprescindible para uncorrecto enfasamiento. Los enfasamientos ms habi-tuales son de dos o cuatro paneles radiantes encada direccin de radiacin. Con estas asociacionesse obtiene, adems, un incremento de la gananciadel sistema radiante en su conjunto, de 3 dB porcada unidad del coeficiente n. Esto supone que siutilizamos paneles de ganancia 13 dB, un sistemade dos paneles presentar 16 dB de ganancia; mien-tras que si enfasamos cuatro antenas, su ganancia

sera de 19 dB. Otro efecto del enfasamiento deantenas es la reduccin del ngulo de apertura en ladireccin de enfasamiento, por lo que habr quetenerlo en cuenta cuando realizemos la instalacin.

Figura 10.22.Diagrama de cobertura de dos, tres y cuatro

paneles radiantes.

2 paneles (180)

3 paneles (180)

4 paneles (180)

670 MHz 470 MHz

570 MHz

470 MHz570 Mhz670 MHz


22/32


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Como el enfasamiento es habitualmente en vertical,el diagrama de radiacin en este plano se estre-char, por lo que ser muy til colocarlos sobre unplano inclinado para orientarlos as sobre la zona decobertura, sobre todo si el emisor se sita muy porencima del terreno a cubrir.

Naturalmente, estos dos efectos pueden emplearse demodo conjunto, por lo que podremos encontrar, sobretodo en sistemas de elevada potencia, grupos de pane-les radiantes asociados en diferentes caras de la torreque los sustenta.

En cualquier sistema que utilice ms de un panelradiante, deberemos considerar tambin las prdidas

de insercin de los elementos enfasadores o distribui-dores de seal, introducindolas en la expresin ante-rior. Veamos algo ms sobre el clculo del sistema emi-sor en el Ejemplo 13.

Figura 10.23.Enfasamiento de paneles radiantes.

Queremos calcular la potencia de emisin y la antena necesa-rias en un reemisor: el ngulo de cobertura es de unos 220 yel punto ms lejano a cubrir est a 20 kilmetros de distancia.El canal de salida asignado al reemisor es el canal 8, corres-pondiente a la banda III.

En principio, como el ngulo de apertura es superior a 180,deberemos utilizar un sistema radiante formado por tres pane-les radiantes, cuyas caractersticas aparecen en la Figura 10.22.Dicha asociacin garantiza una ganancia de 10 dB en las direc-ciones de mnima radiacin, llegando a un mximo de 13 dB.Ello supone que deberemos emplear un distribuidor para elsuministro de energa a los paneles radiantes. Este elementopresenta una atenuacin de insercin de 0,2 dB, que sumare-mos al sistema. Como la potencia que se prev no es dema-siado elevada, el cable podra ser el mismo que se us en elreceptor; es decir, RG213, con una atenuacin de 0,088 dB/m,para una frecuencia de 200 MHz (canal 8). Si consideramosunos 15 metros desde la salida del emisor hasta el panel deemisin, tendremos una atenuacin por el cable de 1,32 dB.

Para calcular la atenuacin debida a la distancia, se tomar

una tabla como la que aparece en el Anexo IV, incluida en elCD de recursos del profesor, donde obtendremos un valor de104 dB de atenuacin respecto a la seal en la salida de la

antena emisora. Como la seal en el punto ms alejado tendrque ser de 60 dBV, a tenor de la tabla de contornos paratelevisin, la seal recibida en este punto sera:

Sr = Tx Ac Acc + Gt Ad

Si despejamos la frmula, podremos calcular la cantidad deseal necesaria en el transmisor, que ser:

Tx = Sr + Ac + Acc Gt + Ad = 60 + 1,32 + 0,2 10 + 104= 155,52 dBV/m

El valor obtenido es el necesario para garantizar que en todala zona de cobertura se recibirn, al menos, 60 dBV. Comohemos tomado el mnimo valor de ganancia de antena, entodas las direcciones, excepto en la de radiacin mnima, selograr un nivel mayor. La potencia necesaria para poder obte-ner estos 156 dBV/m se puede conseguir mediante una tablade conversin de potencias y tensiones en decibelios como ladel Anexo III, incluido en el CD de recursos del profesor. Segnesta tabla, seran necesarios unos 85 W de potencia en el emi-sor para poder proporcionar el servicio requerido. Por seguri-

dad, la eleccin del equipo emisor deber estar en torno a 100-120 W, lo que permitira garantizar una adecuada coberturaincluso en las condiciones climticas ms exigentes.

Ejemplo 13


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10. Sistemas de emisin de televisin10.8 Radioenlaces

222

10.8 Radioenlaces

A diferencia de un emisor o reemisor (en el que la sealradiada se propaga en un rea amplia para que el usua-rio final la reciba), un radioenlace es un sistema decomunicacin punto a punto que transmite informacio-nes de vdeo, audio y datos para uso interno. Las im-genes enviadas por un enlace sufren transformacionesantes de ser emitidas, ya sea porque su formato no esel estndar de transmisin PAL, ya sea porque su con-tenido es nicamente una parte del programa principal.

Una de las caractersticas que identifica a un radioen-lace es su privacidad, puesto que su transmisin seefecta fuera de las bandas comerciales de televisin;podemos encontrarlos en las siguientes:

Enlaces fuera de banda. Se transmiten en la zonainmediatamente por encima de la banda Vde UHF,con frecuencias entre 870 MHz y 1 GHz. Utilizanmodulacin en frecuencia, y las antenas suelen serde tipo Yagui, en polarizacin lineal, o helicoidales,si transmiten en polarizacin circular. En amboscasos, la alimentacin ser a travs de cable coaxial.

Enlaces de microondas. Cada vez es ms comnpara estas comunicaciones migrar a frecuencias demicroondas. Aqu podremos encontrar sistemas queoperan desde unos 2,4 GHz, hasta los cada vez msfrecuente de 10,3 a 10,7 GHz, justo por debajo de labanda Ku de comunicaciones va satlite. Precisa-mente para este tipo de enlaces ascendentes haciasatlite se aplican las frecuencias ms elevadas (entorno a los 14 GHz). En estas frecuencias las sea-les se transmiten a travs de antenas parablicas,suministrando la seal por medio de guas de ondas.

Figura 10.24.Sistemas radiantes en e l centro emisor de

Torrespaa. Figura 10.25.Radioenlace de microondas.

Potencia emitida

3 canales10 KW por canal

3 canales10 KW por canal

14 canales10 KW

por canal

Antenas TVpblica

Banda IV-V

Antenas TVprivada

Banda IV-V

Antenas deradio en

F.M.(Banda II)

Radioenlaces


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10. Sistemas de emisin de televisin10.9 Ubicacin del enlace

223

Ubicacin del enlace10.9

En el caso de un sistema punto a punto, no bastar conelegir un emplazamiento elevado para colocar las ante-nas del sistema, como suceda en las instalaciones deemisin de gran pblico. Ahora, adems de garantizarun correcto contacto visual entre el emisor y el recep-tor, deberemos efectuar un anlisis pormenorizado delperfil del terreno en el que se propagar la seal, conel fin de evitar desvanecimientos de la seal por refle-xiones sobre la superficie.

Aunque en estos sistemas se utilizarn siempre antenasdirectivas, es inevitable que el haz radiado, al recorrerel medio de propagacin, vaya ampliando su radio deactuacin. La seal principal se situar sobre la rectaprincipal de propagacin, pero, segn nos alejemos de

este eje, la seal emitida sufrir un desfase progresivorespecto de la principal. De esta manera, cuanto mayorsea el alejamiento del punto central de la seal radiada,mayor ser el desfase de la seal que recibiremos. Enton-ces surgirn las denominadas zonas de Fresnel, delimi-tadas segn el cuadrante en el que se encuentra la sealrecibida. Estas zonas tienen forma elptica, con unosdimetros variables en funcin de la frecuencia detransmisin. El eje mayor de estas elipses es precisa-mente el de propagacin, y el emisor y el receptor sernsus vrtices.

La primera zona es la que transporta la seal til, altener fases entre 0 y 90. Para garantizar una correctatransmisin, es de vital importancia recibir sin pertur-baciones la mayor cantidad posible de esta zona de

propagacin. Para seales de UHF (menores de 3 GHz)se deber garantizar, al menos, que se propagan direc-tamente tres cuartas partes de la primera zona de Fres-nel. Para frecuencias superiores, resultar imprescin-

dible disponer de toda la seal contenida en estazona.

Si la primera zona es la que transporta la seal til, lasegunda zona de Fresnel (cuya fase se sita entre 90 y180) resulta altamente perjudicial, puesto que si poralguna reflexin se mezcla con la seal principal, provo-car un descenso del campo electromagntico recibido,al restarse con ella. Por esto deberemos intentar bloquearlas posibles seales reflejadas en lagos, mares, terrenosllanos, arenales, etc., sobre todo si la seal reflejada porellos se sita en la segunda zona de Fresnel.

Debido a la direccionalidad de las antenas, las sealesde zonas superiores a la segunda no suelen presentarproblemas, dado el bajo nivel de potencia que trans-portan, por lo que normalmente no se tendrn encuenta. Como nuestro objetivo es mantener difano elcamino de la primera zona de Fresnel, mientras se blo-

quea el paso de la segunda, ser importante conocer laextensin de cada zona en los puntos crticos del mediode propagacin, all donde podran generarse reflexio-nes. Esto ser posible mediante la siguiente expresin:

Una caracterstica interesante de los radioenlaces paratelevisin es su capacidad para transmitir, junto a lainformacin de imagen, varios canales adicionales desonido, lo que nos permitir establecer comunicacio-nes de control de la explotacin del sistema paralelosa la seal de televisin. Estos canales de audio semodularn en frecuencias diferentes, demodulndosepor separado en el receptor. Tambin, se pueden incluircanales de datos auxiliares en la misma transmisin, loque facilita las labores de telemedida y control del sis-tema a distancia.

Al tratarse de un sistema cerrado (en el que se cono-cen las caractersticas del emisor y el nico receptor),se puede establecer un mayor control sobre la transmi-sin, minimizando la potencia necesaria para cubrirgrandes distancias.

Sin embargo, si queremos obtener el mximo rendi-miento, deberemos tomar en consideracin algunosfactores importantes relativos a la ubicacin de los sis-temas emisor y receptor, y a la zona por la que se pro-pagar la seal.

Figura 10.26. Zonas de Fresnel.

Segun

da zona

Primera zona


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10. Sistemas de emisin de televisin10.10 Clculo de radioenlaces

224

10.10 Clculo de radioenlacesUna vez que ha quedado definido el emplazamiento delas antenas, podremos hacer los clculos necesariospara dimensionar adecuadamente la instalacin delenlace. Nuestro objetivo ser implementar un sistemaque permita que en la entrada del receptor del enlacehaya una cantidad de seal suficiente para una correctarecepcin, con una adecuada relacin seal/ruido.Como conocemos los equipos de emisin y recepcin,podemos realizar el clculo teniendo en cuenta los doselementos (a diferencia del caso de un emisor, dondeno conocemos las caractersticas de los receptores quese utilizarn).

El mtodo ms habitual para llevar a cabo este clculo

consiste en elegir un equipo emisor para el enlace,quedando definidas con ello su potencia y la frecuen-cia de trabajo. Estas caractersticas suelen venir con-dicionadas por elementos externos, como limitacio-

nes de los propios equipos y autorizaciones adminis-trativas. A partir de dichos elementos deberemos ele-gir el resto del sistema, fundamentalmente la ganan-cia de las antenas y el cable de alimentacin que seutilizar. La ecuacin total del sistema quedar defi-nida como:

donde:Se: seal de entrada al receptor del enlace (dBm).Tx: potencia de salida del emisor del enlace (dBm).

Actx: atenuacin del cable desde el emisor a la antena(dB).

Acctx: atenuacin de accesorios en el sistema emisor, silos hubiere (dB).

donde:R(n): radio de la zona de orden n, en metros.n: orden de la zona de Fresnel.: longitud de onda de la seal propagada, en metros.d1: distancia desde el emisor al punto de estudio, enkilmetros.d2: distancia desde el receptor al punto de estudio, enkilmetros.d: distancia entre el emisor y el receptor, en kilmetros.

Como habitualmente existen fuertes condicionantes

para definir la posicin de los elementos integrantesdel enlace (creados por la necesidad de estar en elmismo lugar que el estudio de produccin de televi-sin, del emisor, o del reemisor), la variable que pode-mos conjugar para minimizar las interferencias ser laaltura de las antenas emisora y receptora. Esta eleccinse har a partir del estudio del perfil del terreno y laincidencia de las zonas de Fresnel sobre ste. Para rea-lizar este estudio, el mtodo ms comn es llevar lascotas de la zona de propagacin sobre una gratculaespecial denominada 4:3, que representa la curva-tura de la superficie terrestre (magnificada en un 33por 100) y su influencia sobre la propagacin de las

seales electromagnticas (esta gratcula se incluyecomo Anexo IV en el CD de recursos del profesor).

Una vez dibujado el perfil de la zona de propagacin,se marcarn sobre el mapa las posibles zonas de refle-xin y la naturaleza de stas, as como aquellas quepudieran suponer obstculos a la difusin de la sealradiada (como edificios, bosques, etc.), indicando laaltura mxima que alcanzan. A continuacin se repre-sentarn, sobre un papel transparente sobrepuesto, laselipses correspondientes a la primera y segunda zonade Fresnel, y se buscar la posicin ptima para la ubi-cacin del enlace. Esta operacin se realizar modifi-cando la altura de inicio y final del enlace, y la mejorubicacin se producir cuando concurran las siguien-

tes condiciones:

La primera zona de Fresnel queda libre de obstcu-los, garantizando un correcto enlace visual de laseal directa.

Las posibles reflexiones de las seales correspon-dientes a la segunda zona quedan fuera de la visinde la antena receptora. De existir varias posicionesque garanticen el enlace, se optar por aquella en quela altura de las antenas sea menor, para evitar lasprdidas introducidas por las lneas de transmisinque alimentarn las antenas.

Se= TxActxAcctx+AtAd+GrAcrxAccrx

nld1d2R(n) = 31,6 __________

d


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Gt: ganancia de la antena emisora (dB).Ad: atenuacin del medio de propagacin (dB).Gr: ganancia de la antena receptora (dB).

Acrx: atenuacin del cable desde la antena al receptor(dB).

Accrx: atenuacin por accesorios en el sistema receptor,si los hubiere (dB).

La seal de entrada al receptor del enlace deber sertal que nos garantice una calidad de imagen perfecta.Esto supone que su relacin seal/ruido tiene que ser,al menos, de 43 dB. Para poder conocer el valor de laseal necesaria para obtener esta relacin, nos queda-remos con el valor del umbral de ruido del receptor,incluido en las caractersticas proporcionadas por el

fabricante del equipo. A este valor de ruido del sistemale aadiremos los 43 dB, consiguiendo as el nivel deseal necesario. Algunos fabricantes indican, entre suscaractersticas, cul es el valor adecuado para unacorrecta operacin, por lo que asumen una correctarelacin seal/ruido.

El cable a utilizar se definir en funcin de la impe-dancia de los equipos y la frecuencia que se emplea-r. En los sistemas de radioenlaces en UHF, la sealdel emisor se aplica directamente sobre la antenaemisora, por lo que no suelen existir elementos acce-sorios en estos sistemas, ya que al tratarse de un sis-tema punto a punto la antena ser nica y unidirec-cional.

Sin embargo, si usamos equipos de microondas, lo msfrecuente es que el emisor genere una seal de fre-cuencia inferior (de algunos cientos de megahercios).Esta seal se trasladar mediante cable coaxial hastael emplazamiento de la antena, casi siempre dotada de

reflector parablico. En la propia antena se emplazarun conversor ascendente, que elevar la frecuenciahasta la de emisin, y se alimentar la antena a partirde una gua de ondas. El sistema receptor ser com-plementario, con un conversor hacia abajo de la fre-cuencia recibida, que podremos llevar por un cablehasta el receptor.

La atenuacin debida al medio de propagacin sepuede obtener (como se hizo en el caso del emisorconvencional) utilizando una tabla como la delAnexo IV incluido en el CD de recursos del profesor,a partir de los datos de distancia a cubrir y la fre-cuencia de la seal radiada. Los valores conseguidossern vlidos siempre que se den los condicionantes

de ubicacin de las antenas estudiados anterior-mente, y sern siempre valores tpicos que debere-mos revisar al alza si la densidad de lluvias, nieblas,etc., es muy elevada, sobre todo ante enlaces demicroondas.

Segn lo analizado hasta ahora, observamos que elclculo queda reducido a la ganancia de las antenasusadas. Para simplificar an ms el sistema, podemosutilizar, en el emisor y el receptor, antenas con igualganancia, lo que nos permitir calcularla si despejamosde la ecuacin anterior:

A continuacin, desarrollaremos un ejemplo completode diseo de un sistema de radioenlace, lo que permi-tir aclarar las posibles dudas y servir como repaso delos conceptos estudiados.

Se Tx+ Actx+Acctx+Ad+Acrx+AccrxGt = Gr= _____________________________

2

Figura 10.27.Esquema del radioenlace y elementos de clculo.

Emisor (Tx)

Cable (Actx) Cable (Acrx)

Antenaemisora

(Gt)

Antenareceptora

(Gr)

Medio depropagacin

(Ad)

Receptor (Se)


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226

Una emisora de televisin de la sierra de Madrid desea llevarla seal desde la localidad de Colmenar Viejo, donde se ubi-can los estudios de televisin, hasta el puerto de Navacerrada,emplazamiento de los equipos de emisin. Para ello se utili-zar un radioenlace que unir los puntos indicados en el mapade la Figura 10.28, con el siguiente equipo:

Frecuencia del enlace: 1,6 2,3 GHz. Potencia de transmisin: 5 W. Nivel de entrada del receptor: 35 80 dBm, recomen-

dado -50 dBm (50 ) Antenas conectables: helicoidal G = 15 dB, parablica =

30 cm, parablica = 70 cm.

1. Anlisis del terreno. Sobre el mapa anterior, tomaremos

las medidas correspondientes a la distancia a cubrir por elenlace, as como el perfil del terreno a partir de las lneasde cota representadas en el mapa. Con estos datos reali-zaremos el grfico sobre el papel 4:3, que nos permitiranalizar los posibles emplazamientos de las antenas.

2. Clculo de las zonas de Fresnel. El siguiente punto serdefinir las zonas de Fresnel correspondientes a nuestroenlace, con el fin de asegurarnos de que la primera zonaquede libre de obstculos. A la vista del perfil del terreno,observamos que los puntos crticos del recorrido se produ-cen a 1,2 y 21,2 km desde el emisor, donde encontramoslos puntos del trazado en los que el terreno est ms pr-ximo a la lnea de enlace visual. Por ello, nos convieneconocer el radio de la primera zona de Fresnel en estascotas.

Para completar el trazado de la primera zona, calcularemos,

adems de los dos puntos mencionados, el radio mximo de laelipse, correspondiente al punto medio (11,6 km) de la dis-tancia de separacin entre el emisor y el receptor (d = 23,2km). Como la frecuencia del enlace es de 2 GHz, la longitud deonda correspondiente ser:

c 3108 m/sl = ___ = _________ = 0,15 m

F 2109

Radio de la primera zona de Fresnel para una distancia alemisor d1= 1,2 km y otra distancia al receptor d2= 22 km.

nld1d2 10,151,222R(1) = 31,6 ___________ = 31,6 _______________ =d 23,2

= 13,05 m

Radio de la primera zona de Fresnel para una distancia alemisor d1 = 11,6 km y otra distancia al receptor d2 = 11,6km.

nld1d2 10,1511,611,6R(1) = 31,6 _________

sistemas de emision de television

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