Television Digital Via Satelite

44 Pages·2002·3.003 MB·Spanish

by  Cuevas M., Lago M.

TELEVISIÓN DIGITAL
VIA SATELITE

MARÍA JOSÉ ALONSO CUEVAS
MÓNICA CASAS LAGO
INDICE

1. INTRODUCCIÓN.............................................................................5

2. EL ESTANDAR DVB-S......................................................................7

2.1 CODIFICACION DE FUENTE............................................................7
2.1.1 Compresión de vídeo.............................................................8
2.1.2 Compresión de audio...........................................................14
2.1.3 Multiplexación MPEG-2.........................................................15

2.2 CODIFICACION DEL CANAL Y MODULACIÓN.................................16

2.3 ACCESO CONDICIONAL ...............................................................18

2.4 SERVICIOS SOBRE LA PLATAFORMA DE TV DIGITAL .....................19
2.4.1 Servicios audiovisuales.........................................................19
2.4.2 Servicios interactivos ...........................................................19
2.4.3 Servicios de acceso a Internet..............................................20

3. ESTACION EMISORA....................................................................21

4. SATELITES GEOESTACIONARIOS.................................................22

4.1 ORBITA GEOESTACIONARIA ........................................................22

4.2 POSICION ORBITAL.....................................................................23

4.3 METODO DE LANZAMIENTO DE LOS SATELITES............................25

4.4 COBERTURA DE UN SATELITE......................................................25

4.5 CONFIGURACION DE LOS SATELITES...........................................25

4.6 BANDAS DE FRECUENCIA DE TRABAJO.........................................27

4.7 SISTEMAS DE SATELITES DEL MUNDO .........................................28
4.7.1 Sistemas globales................................................................28
4.7.2 Sistemas regionales.............................................................29
4.7.3 Sistemas domésticos............................................................30

2
5. ESTACION RECEPTORA................................................................31

5.1 INTRODUCCION..........................................................................31

5.2 ANTENA .....................................................................................31
5.2.1 Parámetros de la antena......................................................31
5.2.2 Tipos de reflectores empleados.............................................32
5.2.3 Tipos de alimentadores empleados .......................................35

5.3 UNIDAD EXTERIOR .....................................................................35

5.4 UNIDAD INTERIOR......................................................................36

5.5 INSTALACIONES DE SATELITE.....................................................36

5.6 DISTRIBUCION INDIVIDUAL........................................................37

5.7 DISTRIBUCION COLECTIVA .........................................................37
5.7.1 Distribución de la señal en UHF ............................................38
5.7.2 Distribución de TV Satélite en FI...........................................38

5.8 IRD (RECEPTOR DECODIFICADOR INTEGRADO)............................38

5.9 DIAGRAMA DE BLOQUES DEL RECEPTOR DIGITAL ........................39

6. LEGISLACION SOBRE TELECOMUNICACIONES POR SATELITE....40

6.1 LEY 31/1887, DE 18 DE DICIEMBRE, DE ORDENACION DE LAS
TELECOMUNICACIONES .........................................................................40

6.2 DIRECTIVA 95/47/CE DE 24 DE OCTUBRE DE 1995 .......................40

6.3 LEY 37/1995, DE 12 DE DICIEMBRE, DE TELECOMUNICACIONES POR
SATELITE..............................................................................................41

6.4 REAL DECRETO 136/1997 , DE 31 DE ENERO................................41

6.5 REAL DECRETO-LEY 1/1997 DE 31 DE ENERO, SOBRE EL USO DE
NORMAS PARA LA TRANSMISION DE SEÑALES DE TELEVISION ................41

6.6 LEY 17/1997, DE 3 DE MAYO, CORRESPONDIENTE A LA TRAMITACION
COMO LEY DEL RDL 1/97 .......................................................................42

6.7 REAL DECRETO-LEY 16/1997, DE 13 DE SEPTIEMBRE, DE
MODIFICACION PARCIAL DE LA LEY 17/1997...........................................43

3
6.8 LEY 11/1998, DE 11 DE ABRIL, GENERAL DE LAS
TELECOMUNICACIONES .........................................................................43

7. BIBLIGRAFIA Y REFERENCIAS.....................................................44

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1. INTRODUCCION

Hoy en día la difusión de televisión vía satélite está totalmente implantada tanto en
su variante analógica como digital, comunitaria o individual.

El tipo de señal difundida, analógica o digital, no presentan grandes diferencias en
el concepto genérico de difusión de señal de televisión vía satélite, ya que el tipo de
señal difundida no define la estructura básica del sistema de transmisión.

Las diferencias entre ambas residen en cierto equipamiento de recepción, en el tipo
de modulación, en el ancho de banda de los canales, el tipo de receptor, etc.

Una de las principales ventajas de la televisión vía satélite frente a otros sistemas
es la cobertura total desde el instante en que se instala el servicio, para el área de
influencia del satélite. En otros sistemas de distribución se necesita más tiempo e
inversión para alcanzar grandes zonas de cobertura (aunque nunca lograrán una
cobertura como el satélite). Otras ventajas a destacar de la distribución de señal vía
satélite son las siguientes:

(cid:190) Desaparece el factor a distancia.
(cid:190) Gran área de cobertura.
(cid:190) Gran oferta de canales.
(cid:190) Flexibilidad (un mismo satélite puede trabajar con varias normas).
(cid:190) Bajo coste de explotación.
(cid:190) Gran fiabilidad del sistema.

Entre los principales inconvenientes que presenta la distribución de TV Satélite cabe
destacar los que se detallan a continuación:

(cid:190) El costo de equipo de recepción, que recae en el usuario.
(cid:190) Dificultad en algunos casos de la instalación de la antena.
(cid:190) Elevada inversión inicial o la imposibilidad de reparar averías en el satélite.
Ambos son inconvenientes que no influyen directamente en el usuario, sino en
el gestor del satélite.

La implantación de la TV Digital, facilita la incorporación de sistemas de encriptado
de la señal que obliga el uso de equipos de decodificación de señal, normalmente de
pago.

Hoy en día existen dos grandes grupos de estándares para la transmisión de TV
Digital.
Uno es europeo y se llama DVB (Digital Video Broadcasting), y el otro es
estadounidense y se llama ATSC (Advanced Television Systems Committee).

La normativa de distribución de señal de televisión digital, en cualquier medio,
adoptada por la ITU-T, International Union of Telecommunications, está basada en los
sistemas definidos por el proyecto DVB, que establecen los estándares de difusión por
satélite (DVB-S), cable (DVB-C) y terrena (DVB-T), entre otras normativas y
recomendaciones.
5
La situación en todo el mundo respecto a la adopción de estándares de transmisión
de televisión digital es la siguiente:

En España se ha adoptado el conjunto de estándares DVB para la transmisión de
TV Digital en los tres medios (cable, satélite y terrestre):

MEDIO SATÉLITE SATÉLITE
ESTÁNDAR DE TRANSMISIÓN DVB-S DVB-S

Básicamente, un sistema de transmisión digital vía satélite se compone de tres
elementos fundamentales:

(cid:190) La estación terrena emisora.
(cid:190) El satélite.
(cid:190) La estación terrena receptora.

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En la siguiente figura se muestra un esquema del mecanismo de distribución de
señales de TV Satélite:

2. EL ESTÁNDAR DVB-S.

El sistema europeo DVB (Digital Video Broadcasting) regula la transmisión de
televisión digital. Nos centraremos en la parte referente a la TV digital vía satélite,
DVB-S.

Actualmente forman parte del DVB más de 200 empresas, entre ellas las españolas
Hispasat, Retevisión, Telefónica de España, Televisión Española, Televés, Sogecable y
Alcatel.

DVB es un estándar de codificación de audio y vídeo para señales digitales, basado
en el estándar internacional de compresión MPEG-2, que a su vez se basa en los
estándares JPEG y MPEG-1.

En realidad el término Digital Video Broadcasting es un tanto restrictivo, ya que las
especificaciones del DVB pueden utilizarse no sólo para la televisión propiamente, sino
también para la radiodifusión de una amplia gama de datos y sonidos, acompañados
de información auxiliar. Incluso algunas de sus especificaciones pretenden establecer
canales bidireccionales de comunicaciones, por ejemplo la puesta en marcha de
servicios interactivos.

2.1 CODIFICACION DE FUENTE

La codificación de fuente de audio y vídeo se hace siguiendo el estándar MPEG-2.
En ambos casos se elimina la redundancia de dichas señales para obtener unas tasas
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binarias razonables para la transmisión, ya que sin esta compresión se ocuparía unos
anchos de banda inabordables.

Los estándares MPEG realizan una compresión de la señal con pérdidas. Es decir,
hay una gran disminución de la tasa binaria, necesaria para el almacenamiento y
transmisión de la información, pero se consigue a cambio de una degradación objetiva
de la calidad de la señal tras su decodificación.

El objetivo de esta técnica de codificación es optimizar la calidad de la señal final
para una tasa fija requerida. Para ello se basa en criterios estadísticos.

Cabe destacar que el grado de degradación de la señal dependerá de su
complejidad y de la sofisticación de la técnica de compresión. Es decir, se comprime
más o menos en función de los requerimientos de calidad buscados.

2.1.1 COMPRESIÓN DE VÍDEO

El ojo humano es más sensible a la variación de brillo (luminancia) que a la de color
(crominancia). En la codificación MPEG se divide la señal en tres componentes: una de
luminancia (Y) y dos de crominancia (C , C). La tasa de muestreo es diferente para la
b r
luminancia y la crominancia.

La señal de vídeo en un estudio de televisión puede tener un ancho de banda de
más de 6 MHz. La ITU-R recomienda una frecuencia de muestreo de 13.5 MHz para la
señal de luminancia. Cada una de las señales de crominancia se muestrean a 6.75
MHz.

MPEG-2 define varias posibilidades de perfiles o muestreos, entre los que destacan
el 4:2:2, que hace corresponder a cuatro muestras de Y dos de C y dos de C y el
r b
4:2:0, obtenido a partir del formato 4:2:2 pero utilizando las mismas muestras de
croma para dos líneas sucesivas. Esto consigue una reducción de la tasa binaria y
además da la misma resolución vertical y horizontal para la crominancia (en el formato
4:2:2 se tiene el doble de resolución en vertical que en horizontal, lo cual no parece
muy lógico, ya que el ojo ve igual en ambas direcciones).

La posición de las muestras en ambos formatos viene dada en las siguientes
figuras.

8
Teniendo en cuenta que para tener una buena relación señal a ruido de
cuantificación es necesario cuantificar con al menos 8 bits por muestra, se obtiene que
para el formato 4:2:2 sería necesaria una tasa binaria de (13.5 + 2 x 6.75) x 8 = 216
Mbps. En DVB-S se utiliza la modulación QPSK (2 bits por símbolo), lo cual haría
necesario un ancho de banda de 108 MHz.

La comparación de este ancho de banda con el que se utiliza para difusión de TV
analógica por satélite (27 –36 MHz) hace imprescindible la codificación de fuente para
reducir la tasa binaria.

Como ya se ha dicho, las técnicas de codificación de MPEG son de naturaleza
estadística. Las secuencias de vídeo contienen dos tipos de redundancias estadísticas:
espacial y temporal. La propiedad estadística en la que se basa la compresión MPEG es
la correlación entre pixels. La magnitud de un pixel determinado puede ser predicha a
partir de pixels cercanos correspondientes al mismo cuadro (correlación espacial) o de
los pixels de cuadros cercanos (correlación temporal). En los cambios abruptos de
escena la correlación entre cuadros adyacentes es casi nula, por lo cual se utilizarán
técnicas de correlación espacial.

Los algoritmos de compresión MPEG usan técnicas de codificación DCT (Discrete
Cosine Transform) para explotar la correlación espacial. Sin embargo cuando se tienen
imágenes sucesivas de similar contenido, la correlación temporal es alta, y es preferible
usar técnicas de predicción temporal (DPCM: Differential Pulse Code Modulation). En
realidad se utiliza una combinación de ambas técnicas para conseguir una alta
compresión.

• Compresión de imagen fija: JPEG.

(cid:190) Descomposición de la imagen en bloques:
Las componentes Y, Cr y Cb de la imagen se descomponen en bloques de 8x8
pixels.

(cid:190) DCT:
A cada uno de los bloques se le aplica la DCT, teniendo como resultado
matrices de 8x8 coeficientes. En cada matriz los coeficientes en el eje horizontal
representan frecuencias horizontales crecientes de izquierda a derecha y los
coeficientes en el eje vertical representan frecuencias verticales crecientes de
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arriba abajo. La frecuencia espacial viene a ser el número de detalles que tiene la
imagen en esa dirección, una imagen plana tendrá frecuencia cero, y una imagen
con muchos detalles tendrá una frecuencia alta. El concepto de frecuencia
horizontal y vertical indica en qué dirección se producen las variaciones, así por
ejemplo una imagen formada por un conjunto de líneas horizontales tendrá una
frecuencia horizontal cero (porque si nos movemos a lo largo de una línea
horizontal no encontramos ningún cambio) y una frecuencia vertical alta (porque si
nos movemos a lo largo de una línea vertical encontramos múltiples cambios).
Dependiendo de los detalles de la imagen, los coeficientes de frecuencias altas
serán mayores o menores, pero en general la amplitud decrece rápidamente con la
frecuencia, porque la mayoría de las imágenes “naturales” tienen una baja energía
en las frecuencias espaciales altas.

La DCT tiene la propiedad de concentrar mucho la energía del bloque en un
pequeño grupo de coeficientes situados en la esquina superior izquierda de la
matriz. El coeficiente más importante es el que está situado justo en la esquina
superior izquierda, conocido como coeficiente DC, que representa la luminancia o
crominancia media del bloque. Si el bloque tiene luminancia o crominancia
uniforme, este coeficiente es el único distinto de cero.

(cid:190) Umbralización y cuantificación:
Aquí se introducen las primeras pérdidas.
Debido a las características de la visión humana, el ojo no distingue detalles
finos por encima de cierto nivel de luminancia. Por tanto los coeficientes con
valores por debajo de un cierto umbral se transforman en ceros, y después se hace
una cuantificación de los coeficientes, utilizando un menor número de bits para
frecuencias altas. A diferencia de los 63 coeficientes AC, para el coeficiente DC se
utiliza una codificación DPCM respecto al coeficiente DC del bloque anterior, lo que
consigue una codificación más precisa con el mismo número de bits (sólo se
codifica la diferencia entre un bloque y el siguiente). Esto ayuda a que se vean
menos los bloques en la imagen reconstruida, ya que el ojo es muy sensible a
pequeñas variaciones de luminancia en zonas uniformes.

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