ANÁLISIS DE LA INTERFERENCIA PROVOCADA POR LA TELEVISIÓN

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1 ANÁLISIS DE LA INTERFERENCIA PROVOCADA POR LA TELEVISIÓN ANALÓGICA NTSC EN LOS SISTEMAS DTMB. ANALYSIS OF INTERFERENCE CAUSED BY NTSC ANALOG TV IN DTMB SYSTEMS. Ing. Tamara Guerra Miller Investigadora de LACETEL, Cuba, Ave Rancho Boyeros 34515, código postal19200, Habana, Cuba RESUMEN: El presente trabajo describe las pruebas de laboratorio realizadas con el objetivo de caracterizar las afectaciones producidas por la transmisión simultánea de señales de TVD (norma DTMB: Digital Terrestrial Multimedia Broadcast) y Televisión Analógica (norma NTSC: National Television System Committee) en canales adyacentes, así como la de ambos canales en la misma frecuencia. Las mismas se llevaron a cabo analizando la posición relativa de cada uno de los canales, y teniendo en cuenta las particularidades de los sistemas de transmisión. Los resultados obtenidos permiten corroborar que la señal de TV DTMB presenta una definición y calidad de imagen superior, siendo más resistente a la interferencia que NTSC. Palabras Clave: DTMB, NTSC, transmisión, interferencia. ABSTRACT: This paper describes the laboratory tests performed to characterize the interference generated by simultaneous transmission of TVD (DTMB: standard: Digital Terrestrial Multimedia Broadcast) and Analog TV (NTSC: National Television System Committee) signals on adjacent channels, as well as both channels on the same frequency. They were conducted analyzing the relative position of each channel and taking into account the particularities of the transmission systems. The results corroborate that the DTMB TV signal presents higher definition and image quality, being more resistant to interference than NTSC. KeyWords: DTMB, NTSC, transmission, interference. 1. INTRODUCCIÓN La implantación del sistema de Televisión Digital Terrestre, es uno de los cambios más significativos a los que la sociedad se viene enfrentando hace varios años [1]. Dentro de las tareas necesarias para la adopción y explotación de una norma de TV digital se encuentran las pruebas campo, con el objetivo de una correcta instalación de los sistemas de transmisiónrecepción. Estas pruebas también permiten modelar situaciones reales que posibilitan darle solución a problemas técnicos. Además permiten contar con un ambiente de referencia para la comprobación y validación de futuros diseños. El canal de TV analógica contiene tres portadoras dentro de los 6 MHz de ancho de banda, una portadora de video, una de color y otra de audio, las cuales se aprecian claramente en el espectro de la señal. La portadora de sonido se encuentra 4 MHz aproximadamente por encima de la de video y 10 db por debajo. La portadora de color tiene un nivel muy inferior al de las portadoras de video y sonido, por lo que no influye significativamente en las medidas de potencia. El nivel de potencia de la señal de TV analógica se debe medir sobre la portadora de video, pues en ella se concentra el 95% de la potencia total de la señal [2]. En la práctica el nivel

2 de la señal de TV analógica coincide con el nivel de la portadora de video. Los sistemas digitales transmiten las tres portadoras de forma conjunta sobre el ancho de banda disponible. Además, en estos sistemas la utilización de técnicas de compresión permite transmitir varios canales simultáneamente ocupando el mismo ancho de banda que un canal analógico [3]. En la transmisión de señales digitales de televisión, igual que en cualquier otro sistema digital de comun icaciones, el caudal binario recibido debe ser, en la medida posible, igual que el transmitido, por lo que la información debe protegerse al máximo contra las degradaciones que inevitablemente introduce el medio de transmisión [4]. Como parte del estudio y caracterización de la norma China de TV digital DTMB se desarrolló el presente trabajo. En el mismo se identifica el comportamiento de un canal DTMB frente a la transmisión simultánea de TV analógica NTSC (actual norma de transmisión de la señal de TV en Cuba) en canales adyacentes y en la misma posición en el espectro de la frecuencia. Estas mediciones brindan datos significativos a considerar en los sistemas transmisión donde coexistan ambas señales. Para el estudio de los resultados de cada una de las mediciones efectuadas se tomó como referencia la especificación técnica HKTA donde se caracteriza el comportamiento de la recepción de la señal DTMB en condiciones similares a las de los experimentos desarrollados. 1.1 Descripción general. El primer paso realizado luego del montaje del set de mediciones fue la transmisión por separado de cada una de las señales en estudio (figuras 1 y 1.1). En ambas casos se observó el comportamiento anteriormente planteado en relación a su distribución en el espectro de la frecuencia. Figura 1: Set de transmisión de TV digital (canal NTSC). Figura 1.1: Set de transmisión de TV digital (canal DTMB). La señal a la salida de cada uno de los moduladores de forma independiente se observa en las figuras 2 y 2.1. Figura 2: Espectro de la señal de salida del modulador NTSC. 1 Technical specification for digital terrestrial television baseline receiver requirements

3 Entrelazado 720 símbolos 720 símbolos Cabecera 420 símbolos 420 símbolos Mínimo nivel de señal necesaria a la entrada del STB. -47 dbm -57 dbm Como muestra la tabla, para una transmisión con una constelación 64 QAM la recepción de la señal digital es posible con nivel -47dBm a la entrada el receptor. En la configuración 2, debido a la robustez de la constelación 4 QAM, con 10 db menos de potencia se recibe la señal DTMB. Es por ello que se decidió realizar las mediciones manteniendo la segunda configuración del canal digital. Figura 2.1: Espectro de la señal de salida del modulador DTMB. Para realizar la transmisión simultánea y las mediciones propuestas se utilizaron los instrumentos y accesorios que se relacionan a continuación: Video VHS: Sharp VC-A545 Codificador MPEG-2: Compunicate E202 Modulador DMB-T: UBS DMM5000. Modulador NTSC : DMT TVTX V&S Atenuador variable: Arra Inc. Mod: Atenuador variable: TF-2163S Combinador de 4 puertos: LACETEL. Analizador de espectro: Advantest U3741 Combinador 4 puertos: LACETEL STB (8MHz):Haier HDVB-3000/C TV Sony Triniton KV-29V75M (2) Parámetros de configuración El modulador DTMB se caracterizó con las dos configuraciones que se presenta a continuación. Tabla 1: Modos de configuración del transmisor DTMB Parámetros Configuaración1 Configuaracion2 portadoras Constelación 64 QAM 4 QAM FEC Set de transmisión Para la transmisión simultánea de ambas señales se preparó del esquema de conexión que se expone en la siguiente figura. Figura 1 Esquema del set de transmisión/medición. 2. Resultados de las mediciones Los epígrafes a continuación describen los experimentos realizados. 2.1 Interferencia entre canales adyacentes Para la primera medición los canales fueron ubicados en las siguientes frecuencias: F canal analógico=509mhz F canal digital= 502MHz

4 Primeramente se evaluaron ambas señales en el umbral de recepción 2. La señal analógica al mismo nivel que el umbral de la señal digital se recibe con llovizna. El canal NTSC recupera la señal nítida, sin interferencia, con -45 dbm. Este comportamiento evidencia una de las ventajas de la TV digital en relación a la TV analógica: requiere un nivel de potencia menor para la recepción de la señal. Es importante tener en cuenta que los niveles analizados y las características cualitativas del canal digital dependen de la configuración de transmisión, el medio de propagación y de la las características del receptor tales como sensibilidad, selectividad, fidelidad y AGC (control automático de ganancia). Estos parámetros no son iguales en todos los receptores, es por ello que los resultados obtenidos en estas mediciones se corresponden con el modelo de STB utilizado. La afectación de la señal de TVA se manifiesta gradualmente como llovizna, colores deficientes, sombra y sonido de baja calidad hasta perder la señal. En el caso de la TVD la afectación provoca que sea posible o no la decodificación de la señal, lo que se traduce en que la misma se vea o no, con un nivel de pixelación intermedio de 1 db de diferencia Canal DTMB interferido por canal NTSC. Manteniendo el canal digital en el umbral de recepción (-57 dbm), el nivel de potencia del canal analógico necesario para provocar la pixelación la imagen del canal digital es -21dBm y con -20 dbm el STB no recibe ninguna señal Canal NTSC interferido por canal DTMB. Con un nivel de señal del canal analógico de -44 dbm, la señal digital adyacente con -22dBm provoca la pérdida de sincronismo del canal NTSC. La tabla a continuación muestra los resultados generales de este experimento. El valor absoluto de de los resultados presentados representa el nivel necesario de la señal interferente para interferir la 2 Mínimo nivel de señal necesario para la recepción de la señal en condiciones normales. señal deseada. Los mismos cumplen con el comportamiento cualitativo de receptores para la norma DTMB planteado en la especificación HKTA 1108, demostrando la mejor resistencia frente interferencias de la TVD. Tabla 2: Interferencia entre canales adyacentes (canal DTMB por debajo de NTSC) Relación de interferencia NTSC interferido por DTM -37 db -22dB Para la segunda medición se ubicó el canal analógico por encima del digital. Fcanal analógico=509mhz Fcanal digital= 516MHz Intercambiando la posición relativa de las señales de TVA y TVD (canal digital por debajo de canal analógico) se realizaron las mismas pruebas; obteniéndose resultados similares a los expuestos en el experimento anterior. Tabla 3: Interferencia entre canales adyacentes (canal NTSC por debajo de canal DTMB) Relación de interferencia NTSC interferido por DTMB -39 db -23dB Tabla 4: Valores de las mediciones del nivel potencia necesario del canal adyacente para interferir DTMB / NTSC. Interferencia entre canales adyacentes DTMB=-57dBm DTMB pixelado DTMB no signal NTSC=-44 dbm NTSC=-21 dbm NTSC=-20dBm NTSC interferido por DTMB NTSC con llovizna DTMB= -40dBm NTSC (pérdida de sincronismo DTMB= -22dBm

5 2.1.3 Interferencia co-canal La tercera medición se realizó con el objetivo de caracterizar la interferencia entre canales ubicados en la misma frecuencia (figura 3). señal digital y del sincronismo en el caso de NTSC. Cada una de las situaciones modeladas corrobora la robustez de la señal DTMB frente a interferencia co-canal y entre canales adyacentes en comparación con la señal de TV analógica. En el canal digital no hay una degradación gradual de la señal, la imagen se ve o no en dependencia vulnerabilidad frente a la señal no deseada. Otros aspectos que se tuvieron en cuenta no detallados en las mediciones como la relación S/N, el resto de las posibles configuraciones del transmisor, intermodulación entre otras, influyen en los datos obtenidos y son objeto de actuales mediciones. 4. Referencias Bibliográficas Figure 2: Canales DTMB y NTSC en la misma frecuencia La transmisión de ambas señales superpuestas y con el mismo nivel de potencia (-50dBm) arroja como resultado la imposibilidad de recepción de la señal analógica. El canal DTMB se recibe con buena calidad. Aumentando la potencia del canal NTSC a -43 dbm, donde aún se observa la imagen con llovizna, el Set Top Box DTMB pierde la señal. Sin ser posible la recepción de la señal DTMB en el STB, el canal analógico recibe la influencia de la señal digital pues a medida que aumenta el nivel de potencia de DTMB se degrada la señal NTSC. Con un nivel de -62 dbm el canal digital y -55dBm el analógico ninguna de las dos señales se ve. El canal DTMB recupera la señal con -57 dbm. Tabla 1 Diferencia de nivel entre canal interferido y canal interferente Relación de interferencia NTSC interferido por DTMB 3. Conclusiones -7 db 2 db En las pruebas realizadas, las diferencias numéricas evaluadas se corresponden con la pérdida de la 1. Rodríguez Briso, C; Sánchez Renedo, M; Alonso Montes, J y Pérez Martínez, Félix. Los problemas de las interferencias entre canales en la implantación de la tv digital terrenal en España. 2. Jiménez, M. Medidas de Potencia en Canal y Canal Adyacente. 3. P. Vera Castejón, J. S. Gómez-Díaz, F. D. Quesada-Pereira, F. J. Pérez-Soler, J. Pascual-García, D. Cañete-Rebenaque, M. Martínez-Mendoza, J. L. Gómez-Tornero, y A. Álvarez-Melcón. Medidas Sobre Canales Analógicos y Digitales de Televisión y su Interpretación para la Correcta Planificación de Sistemas de Recepción. 4. Pérez Vega, Constantino. Introducción a los Sistemas Transmisores de Televisión. Las referencias a continuación se utilizaron como guías para las mediciones: 5. Application Note: Doc.A/74 ATSC receiver performance tests made easy with the R&S SFU Broadcast Test System and the R&S SFE Broadcast Tester. 6. Recomendación UIT-R S Nivel máximo admisible de la interferencia causada en un canal de televisión de una red de satélites geoestacionarios del servicio fijo por satélite con modulación de frecuencia, por otras redes de este servicio.

6 7. OFTA, HKTA1108, Technical Specification for Digital Terrestrial Television Baseline Receiver Requirements. 8. ANATEL, Brazil. Brazilian Efforts in Choosing a Standard for Earth-Bound Digital Television. 5. Datos del autor Tamara Guerra Miller: Ingeniera en Telecomunicaciones y Electrónica, graduada del Instituto Superior Politécnico José Antonio Echeverría, CUJAE en el año Labora desde el 2010 como investigadora del departamento de I+D de LACETEL en el desarrollo de sistemas digitales. Cursa actualmente la maestría de Sistemas Digitales de la CUJAE. tamara@lacetel.cu