Fundamentos y Procesos de Transmisión de Señales Digitales y Radiodifusión

Fundamentos de la Transmisión de Señales

Conceptos Clave

• Señal de Máxima Calidad: Señal procesada y transmitida sin distorsión hasta el observador final.
• Sistemas de Distribución (General): Tienen la finalidad de transportar las señales al público en general.
• Sistemas de Distribución (Técnico): Sistemas de transmisión que suministran señales de televisión a centros de producción o cabeceras de cable para su procesado, grabación o transmisión.
• Sistemas de Radiodifusión: Son unidireccionales. Los sistemas comerciales se clasifican en sistemas de comunicaciones de radio y de televisión. Las señales de radiodifusión se propagan por el aire en forma de ondas electromagnéticas.

Tipos de Transmisión (Tr)

1. Transmisión Terrestre

   • Fenómeno de Reflexión: La onda, al chocar con un obstáculo, se desvía en el ángulo de incidencia y sigue un camino diferente al de la principal. Puede que la antena receptora capte la señal reflejada y la real a la vez, lo que produce el efecto de doble imagen.
   • Fenómeno de Difracción: Es la radiación de parte de la señal que recibe un obstáculo. Es posible la comunicación entre las dos antenas aun sin visibilidad entre ellas, aunque siempre con una pérdida de la señal.
   • Ondas de Superficie: Con frecuencias bajas, el suelo es un buen conductor que permite inducir corrientes superficiales, facilitando la comunicación sin visibilidad.

2. Transmisión Vía Satélite

   Se usan las microondas. La difusión se da cuando las ondas se dirigen al espacio y tienden a alejarse, pero pueden encontrar obstáculos que hacen que vuelvan a la superficie. Por ello, existen dos tipos:

   • Ondas Troposféricas: Se producen entre los 300 y 12,000 m de altura. Se generan heterogeneidades, en forma de nubes, que facilitan la difracción de las ondas que inciden sobre ellas.
   • Ondas Ionosféricas: Se producen en la ionosfera, entre 35 y 400 km sobre el nivel del mar. La concentración de gases provoca la diferencia del índice de refracción (*n*), lo que permite la refracción de la onda. Bajo ciertas condiciones, puede regresar a la Tierra.

3. Transmisión por Microondas

   Son sistemas radioeléctricos de transmisión de televisión en varias bandas del espectro de microondas, todos bajo el mismo principio.

4. Transmisión por Cable (CATV)

   CATV (Antena Comunitaria). Los sistemas de cable pueden ser de contribución o de distribución.

5. Transmisión Digital

   Condicionamiento de la Señal

   • Señalización para identificar los datos específicos de cada servicio.
   • El flujo de datos no debe contener largas cadenas de bits iguales, lo que podría presentar dificultad para regenerar el reloj.
   • La información a transmitir debe protegerse con palabras o símbolos para permitir al receptor detectar y corregir los errores.
   • Debe aportar la máxima eficacia espectral para ocupar el mínimo ancho de banda.

   El ruido es la presencia en la información de señales indeseables que afectan a su identificación y tratamiento en el receptor.

El Canal Digital y el Proceso de Modulación

Canal Digital

Es el conjunto de procesos a que se somete la información ya estructurada siguiendo los procedimientos de su norma (DVB, DAB, etc.) para generar una portadora de radiofrecuencia modulada.

Proceso de Transmisión Digital

1. Aleatorización

   Permite la dispersión de la RF final de salida del modulador, evitando las concentraciones de energía (consecuencia de largas cadenas de bits iguales) que dificultarían la recuperación del reloj de los datos en el receptor.

2. Codificación FEC (Forward Error Correction)

   Es el medio de protección de la información de las arquitecturas de los equipos digitales para radio y TV. Integra la codificación exterior, interior y entrelazado.

3. Filtrado

   El uso de pulsos rectangulares en el modulador daría lugar a un ancho de banda infinito, imposibilitando el sistema.

4. Modulador

   Depende del medio de transmisión empleado. Para los medios de transmisión por satélite, terrestre y por cable del estándar DVB, se utilizan las siguientes modulaciones:

   • DVB-S: QPSK
   • DVB-T: COFDM
   • DVB-C: QAM 16, 64
   • ATSC: VCB

Tipos de Modulación

Modulación QPSK (Quadrature Phase Shift Keying)

Utilizada en DVB-S (servicio de TV digital por satélite en la banda Ku, 10,72 – 12,75 GHz). Es posible transmitir programas dentro de un canal de RF de 27 a 36 MHz de ancho de banda. El modulador recibe parejas de bits en sus entradas I y Q y generará cambios de fase, manteniendo constantes los parámetros de amplitud y frecuencia.

Modulación QAM (Quadrature Amplitude Modulation)

Transporta la información en la amplitud y en la fase de su portadora. Se emplea de forma similar al modulador QPSK, pero realiza más cambios de fase para tener una eficiencia espectral mayor.

Modulación COFDM (Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing)

Es la combinación de los dos anteriores, pero su eficiencia espectral es menor. En este modulador, el flujo de datos se reparte entre muchos portadores consecutivos con modulación QPSK o QAM ubicados de modo ortogonal.