ITU-R BS 1194-2 SPANISH-1998 SYSTEMS FOR MULTIPLEXING FREQUENCY MODULATION (FM) SOUND BROADCASTING WITH A SUB-CARRIER DATA CHANNEL HAVING A RELATIVELY LARGE TRANSMISSION CAPACITY F.pdf

1、 Rec. UIT-R BS.1194-2 1 RECOMENDACIN UIT-R BS.1194-2 SISTEMAS DE MULTIPLEXACIN PARA LA RADIODIFUSIN SONORA EN MODULACIN DE FRECUENCIA CON CANAL DE DATOS EN SUBPORTADORA Y CAPACIDAD DE TRANSMISIN RELATIVAMENTE ELEVADA PARA RECEPCIN FIJA Y MVIL (Cuestin UIT-R 71/10) (1995-1998) Rec. UIT-R BS.1194-2 La

2、 Asamblea de Radiocomunicaciones de la UIT, considerando a) que muchos pases utilizan el sistema de radiocomunicaciones de datos (RDS) conforme a la Recomendacin UIT-R BS.643; b) que aunque el RDS admite muchos de los servicios de datos necesarios, la capacidad de datos es limitada; c) que es un req

3、uisito fundamental obtener la compatibilidad entre los servicios estereofnicos con modulacin de frecuencia (MF) que comprenden el RDS y cualquier nuevo sistema adicional de subportadora; d) que se puede necesitar una capacidad de datos mucho mayor para ciertas aplicaciones; e) que los sistemas de ra

4、diocanal de datos con subportadora de datos pueden ofrecer una capacidad mucho mayor que el RDS y cumplir los criterios del c) en materia de relaciones de proteccin y niveles de interferencia; f) que ya se han puesto en servicio sistemas de datos a gran velocidad; g) que la diversidad de aplicacione

5、s que se describe en la Recomendacin UIT-R BS.1350 va en contra de la conveniencia de un nico sistema para todas las aplicaciones, recomienda 1 que para la multiplexacin de la radiodifusin sonora de modulacin de frecuencia (MF) con un canal de datos de subportadora de gran capacidad relativa de tran

6、smisin se utilice uno de los sistemas que se indican a continuacin : el sistema de radiocanal de datos (Data Radio Channel (DARC) especificado en el anexo 1, que ha de ser el ms adecuado por su elevado nivel de compatibilidad con el canal principal de difusin de audio, para los servicios de transpor

7、te inteligentes; o el sistema de datos de gran velocidad (High Speed Data System (HSDS) que se especifica en el anexo 2, que es el ms adecuado por su ciclo de trabajo mnimo para el ahorro de potencia y para los servicios de radiobsqueda; o el sistema de canal de informacin de transmisin en subportad

8、ora (Subcarrier Transmission Information Channel (SITC) especificado en el anexo 3, que es el ms adecuado por su fiabilidad de mensajes largos en la transmisin multitrayecto, para los servicios de transporte inteligente, especialmente cuando se utiliza un procesamiento audio de alto nivel en el cana

9、l de audio de difusin principal. NOTA 1 La Recomendacin ITU-R BS.1350, en la que se especifican las necesidades de servicio ayudar a las empresas de radiodifusin a evaluar sus necesidades de servicio con los sistemas de datos a gran velocidad disponibles. NOTA 2 El apndice 1 ofrece una comparacin de

10、 los sistemas. El apndice 2 da los resultados de las pruebas de los tres sistemas efectuadas de forma separada por una entidad independiente de Estados Unidos. 2 Rec. UIT-R BS.1194-2 ANEXO 1 Descripcin de sistema: Sistema A, Radio Canal de Datos (DARC) El sistema DARC ofrece un equilibrio muy acepta

11、ble entre caudal, solidez y anchura de banda ocupada, para mltiples aplicaciones de una subportadora de datos normalizada. El sistema est concebido para minimizar los efectos de la transmisin multitrayecto y del desvanecimiento en el canal, en entornos fijos y mviles. La correccin de errores y la de

12、teccin tridimensional permiten una recepcin de datos prcticamente sin errores con todos los tipos de receptor. Algunas de las aplicaciones multiplexadas del DARC son: informacin visualizada en el receptor en forma de pginas mltiples de texto y grficos incluyendo, la informacin del programa de audio,

13、 noticias, deportes, informacin meteorolgica, datos de navegacin e informacin de viajes, y otras varias; actualizacin de bancos de datos de computador y transferencia de ficheros; radiobsqueda y mensajera porttiles y acceso condicional (capacidad de direccin del receptor); datos de correccin DGPS pa

14、ra receptores porttiles y mviles. El mtodo de modulacin de manipulacin de fase mnima controlada en nivel (MDMN) del sistema DARC permite llegar a realizaciones de receptor fciles y econmicas. Las especificaciones de la subportadora MF DARC figuran en la norma de la ETSI ETS 300 751. 1 Caractersticas

15、 de modulacin (capa fsica) 1.1 Frecuencia de la subportadora La frecuencia subportadora es un tono de 76 kHz, enganchado en fase con el cuarto armnico y, en el caso de la estereofona, el tono piloto. La tolerancia de frecuencia ser de 76 kHz 7,6 Hz (0,01%) y la diferencia de fase del tono piloto no

16、exceder de 5. 1.2 Mtodo de modulacin Se utiliza la modulacin por desplazamiento mnimo con control por el nivel (MDMN) con una conformacin del espectro acorde a la Figura 1. MDMN es una forma de MDM en la cual la amplitud est controlada por la diferencia entre las seales izquierda y derecha de sonido

17、 estereofnico. Se utiliza una frecuencia de 76 kHz + 4 kHz cuando el dato de entrada es 1 y 76 kHz-4 kHz cuando el dato de entrada es 0. 1.3 Velocidad binaria La velocidad binaria es de 16 kbit/s 1,6 bit/s. 1.4 Nivel de subportadora El nivel de subportadora depende del nivel de las seales izquierda-

18、derecha (L-R) estereofnicas (vase la Figura 2). Cuando la desviacin de la portadora MF principal causada por las seales L-R estereofnicas es inferior a 2,5%, la subportadora se desva 4% (3 kHz) de la portadora MF principal. Cuando la desviacin de la portadora MF principal causada por las seales L-R

19、estereofnicas es superior a 5%, la subportadora se desva hasta 10% (7,5 kHz) de la portadora principal. Entre estos lmites, la desviacin tiene una relacin lineal. Rec. UIT-R BS.1194-2 3 1194-01 80 60 40 2002050 60 70 80 90 10056 58 64 88 94 970,5 0,5FIGURA 1Filtro de conformacin del espectroFrecuenc

20、ia de banda de base (kHz)Amplitudrelativa(dB)Lmite inferiorLmite superior1194-020510012345678FIGURA 2Desviacin de subportadoraNivelde inyeccin (%)Desviacin del sonido estereofnicoizquierda-derecha (%)2 Estructura de trama (enlace de datos) 2.1 Caractersticas generales El elemento ms grande de la est

21、ructura se denomina trama y consiste normalmente en un total de 78 336 bits organizados en 190 bloques de informacin de 288 bits cada uno y 82 bloques de paridad de 288 bits cada uno. Un bloque de informacin comprende un cdigo de identificacin de bloque (BIC-block identification code) de 16 bits, in

22、formacin de 176 bits, un CRC (cyclic redundancy check) de 14 bits y una paridad de 82 bits. 4 Rec. UIT-R BS.1194-2 Un bloque de paridad comprende un BIC de 16 bits y una paridad de 272 bits. Hay cuatro tipos diferentes de BIC (vase el cuadro 1) para generar la sincronizacin de bloque y la sincroniza

23、cin de trama. Hay tres mtodos para organizar datos, a saber los mtodos A y B, que utilizan la codificacin por producto (272,190) (272,190) y un mtodo C que utiliza solamente cdigo de bloque (272,190). Los tres mtodos se identifican y distinguen mediante la secuencia de los BIC. CUADRO 1 Cdigo de ide

24、ntificacin de bloque (BIC) 2.2 Mtodo A Este mtodo limita el retardo de transmisin en el lado transmisor. En el mtodo A la trama (llamada trama A) consiste normalmente en 190 bloques de informacin seguidos por 82 bloques de paridad (vase la Figura 3), pero en los servicios con una fuerte demanda de t

25、ransmisin en tiempo real se pueden insertar 12 bloques de informacin adicionales (codificados por bloque nicamente) entre los bloques de paridad en la trama codificada por producto. 1194-03CRCParidad verticalFIGURA 3Trama conforme al mtodo A, sin insercin de bloques en tiempo realBIC3BIC2BIC1BIC460b

26、loques70bloques82bloques60bloquesInformacinInformacinInformacinParidadhorizontalLos 12 bloques insertados no forman parte de la trama codificada por producto. Estn situados en posiciones fijas, cuatro bloques a la vez en tres posiciones (vase la Figura 4). Los cuatro primeros bloques estn situados d

27、espus de 20 bloques de paridad, los cuatro siguientes despus de otros 21 bloques de paridad y los ltimos cuatro despus de otros 21 bloques de paridad. El BIC de los bloques insertados es BIC2. El receptor extrae esos bloques y los decodifica inmediatamente. BIC1 0001 0011 0101 1110 BIC2 0111 0100 10

28、10 0110 BIC3 1010 0111 1001 0001 BIC4 1100 1000 0111 0101 Rec. UIT-R BS.1194-2 5 1194-04CRCCRCCRCCRCFIGURA 4Trama conforme al mtodo A, con insercin esttica de bloquesen tiempo real82+12bloques60bloques70bloques60bloquesBIC3BIC2BIC1BIC2 ParidadBloques de informacin en tiempo realBIC2 ParidadBloques d

29、e informacin en tiempo realBIC2 ParidadBloques de informacin en tiempo realBIC4BIC4BIC4BIC4InformacinInformacinInformacinParidadhorizontalParidad verticalParidad verticalParidad verticalParidad vertical2.3 Mtodo B Para permitir una transmisin prcticamente uniforme durante toda la trama (llamada tram

30、a B), los bloques de paridad estn entrelazados con los bloques de informacin (vase la Figura 5). Este mtodo provoca un retardo (unos 5 s) en el lado transmisor. 2.4 Mtodo C El mtodo C comprende nicamente bloques de informacin de 288 bits. El BIC3 se utiliza en este mtodo que est destinado a los serv

31、icios con una fuerte demanda de transmisin en tiempo real pero un nivel inferior de proteccin contra errores, por ejemplo para servicios en tiempo real, recepcin fija o informacin repetitiva. 2.5 Cdigo de correccin de errores Un cdigo de producto (272,190) (272,190) se utiliza para la trama en los m

32、todos A y B, a fin de que el receptor/decodificador pueda detectar y corregir errores que se producen en la recepcin. Un cdigo de bloque (272,190) se utiliza para el mtodo C. El cdigo (272,190) es un cdigo cclico con lgica de mayora reducida y conjunto de diferencias decodificables. El polinomio gen

33、erador para el cdigo (272,190) viene dado por: g(x) = x82+ x77 + x76+ x71+ x67+ x66+ x56+ x52+ x48+ x40+ x36+ x34+ x24+ x22+ x18+ x10+ x4+ 1 2.6 Deteccin de errores 14 bits de verificacin por redundancia cclica (CRC-cyclic redundancy check) se utilizan para que el receptor/decodificador pueda detect

34、ar errores. A partir de los 176 bits de informacin, se calcula un CRC utilizando el polinomio generador: g(x) = x14+ x11+ x2 + 1 6 Rec. UIT-R BS.1194-2 2.7 Aleatorizacin Para evitar limitaciones del formato de entrada de datos y extender el espectro de modulacin, los datos deben aleatorizarse con la

35、 secuencia PN (pseudo-noise) especificada por: g(x) = x9+ x4+ 1 1194-05CRCCRCCRCCRCCRCCRCCRCCRCCRCCRCCRCCRCCRCCRCCRCCRCCRCCRCCRCCRCParidadFIGURA 5Trama conforme al mtodo B, con entrelazado de bloques13bloques123bloques123bloques13bloquesInformacin 1Informacin 2Informacin 12Informacin 13Informacin 14

36、Informacin 15Paridad 1Informacin 16Informacin 17Paridad 2Informacin 95Informacin 96Paridad 41Informacin 97Informacin 98Informacin 108Informacin 109Informacin 110Informacin 111Paridad 42Informacin 112Informacin 113Paridad 43Informacin 189Informacin 190Paridad 82BIC1BIC1BIC1BIC1BIC3BIC3BIC4BIC3BIC3BIC

37、4BIC3BIC3BIC4BIC2BIC2BIC2BIC2BIC3BIC3BIC4BIC3BIC3BIC4BIC3BIC3BIC4ParidadParidadParidad1194-06CRCFIGURA 6Trama conforme al mtodo C, con codificacin de bloques nicamenteBIC3 ParidadInformacinRec. UIT-R BS.1194-2 7 3 Caractersticas de explotacin del DARC 3.1 Caractersticas de transmisin 3.1.1 Pruebas d

38、e transmisin en laboratorio Se han realizado experimentos de transmisin en laboratorio para determinar la BER en funcin del ruido aleatorio y el desvanecimiento por trayectos mltiples. La Figura 7 representa la BER en funcin de la tensin de entrada al receptor. Se observa en esa figura que la correc

39、cin de errores elimina los errores binarios cuando la tensin de entrada al receptor es de 16 dBV o superior. 1194-0715 20 2510125252525252102103104105106Antes de la correccin de erroresTensin de entrada al receptor (dBV)FIGURA 7Proporcin de bits errneos en presencia de ruido aleatorioBERDespus de la

40、 correccin de erroresLa Figura 8 representa la BER en presencia de una distorsin debida al desvanecimiento. Sin correccin de errores, la tasa de errores no es inferior a aproximadamente 7 104incluso si se aumenta la tensin de entrada al receptor. La utilizacin de la correccin de errores permitir man

41、tener la tasa de errores en un nivel suficientemente bajo para tensiones de entrada superiores a 27 dBV. 3.1.2 Pruebas de transmisin en condiciones reales La Figura 9 representa los porcentajes de tiempo de recepcin adecuada en la recepcin mvil. Cuando una pgina est constituida por un paquete, puede

42、 garantizarse un porcentaje de tiempo de 90% o superior utilizando la trama C de DARC indicada en la Figura 6. Cuando una pgina est constituida por 250 paquetes (8 500 bytes), las tramas A y B de DARC garantizaran un porcentaje de tiempo de recepcin correcta de unos 85%. 8 Rec. UIT-R BS.1194-2 1194-

43、0820 30 40 501012510210310425253,3 Hz10 dB5 sFrecuencia del desvanecimiento:Dispersin por trayectos mltiples D/U:Retardo:FIGURA 8Proporcin de bits errneos en presencia de distorsindebida al desvanecimientoBERTensin de entrada al receptor (dBV)Antes de la correccin de erroresDespus de la correccin de

44、 errores1194-0902040608010011021025 2 5 2FIGURA 9Efecto del cdigo de correccin de errores enla zona de servicio MFTiempoderecepcin correcta (%)Nmero de paquetes por pginaSin codificacinTramas A y BTrama CRec. UIT-R BS.1194-2 9 3.2 Compatibilidad con la radiodifusin de sonido estereofnico 3.2.1 Cuest

45、ionario La compatibilidad con la radiodifusin de sonido estereofnico es importante para decidir el nivel de multiplexin de las seales mltiplex. Una encuesta por correo de ms de 2 000 personas se llev a cabo cambiando el nivel de multiplexin de las seales MDMN que fueron multiplexadas experimentalmen

46、te con las seales de sonido estereofnico. Esas seales eran msica de piano y voz. En el cuadro 2 se indican los resultados de un estudio en trminos del porcentaje de los receptores, con relacin al nmero total de respuestas para una degradacin de calidad de dos notas mediante 6 tipos de caractersticas

47、 de nivel de multiplexin. CUADRO 2 Nmero de receptores en los que se ha observado una degradacin de la calidad de recepcin en funcin del nivel de multiplexin y los porcentajes correspondientes Las respuestas al cuestionario han demostrado que la proporcin de receptores deteriorados puede mantenerse

48、por debajo de 0,5% si el nivel mnimo de multiplexin de MDMN es inferior a 4%. 3.2.2 Evaluacin subjetiva de la calidad del sonido El procedimiento de prueba se basaba en la Recomendacin UIT-R BS.562. Se utilizaron tres tipos de materiales de programa, a saber, msica de piano, msica pop y voz femenina. Un poco ms de un centenar de personas ms o menos expertas en calidad de sonido respondieron escuchando la transmisin de prueba en sus hogares y rellenando el correspondiente formulario de evaluacin. En la Figura 10 se indican los principal