ITU-R INFORME BO 2008-1 SPANISH-1998 DIGITAL MULTIPROGRAMME BROADCASTING BY SATELLITE《卫星数码多项目广播》.pdf

1、I. UIT-R BO.2008-1 1INFORME UIT-R BO.2008-1RADIODIFUSIN DIGITAL DE MLTIPLES PROGRAMAS POR SATLITE(Cuestin UIT-R 217/11)(1995-1998)I. UIT-R BO.2008-11 IntroduccinEn respuesta a la Cuestin UIT-R 217/11, en este Informe se consignan los antecedentes de informacin acopiadosdurante la preparacin a las Re

2、comendaciones UIT-R BO.1211 y UIT-R BO.1294.Estas Recomendaciones se refieren a la radiodifusin de televisin directa desde satlites a pequeas antenas tales comolas utilizadas en los sistemas directo al hogar (DTH, direct-to-home), los sistemas de televisin de antena principal porsatlite (SMATV, sate

3、llite master antenna television) o los sistemas directo-cabecera de cable. No obstante, se hantenido en cuenta otras Cuestiones conexas tales como las de la compatibilidad con las velocidades binarias, lacodificacin del canal y las tcnicas de modulacin utilizadas por los sistemas terrenales, SMATV y

4、 de distribucin porcable.En la Fig. 1 se indica de manera resumida la forma en que se han organizado los estudios.En el 9 figura la lista de acrnimos utilizadas en el presente Informe.2 Codificacin en la fuente y multiplexacinEs de esperar que los sistemas de radiodifusin digital de seales de vdeo (

5、DVB, digital video broadcasting)por satlite se adapten a la evolucin constante de las Normas tales como: codificacin de imagen: Norma Internacional ISO/CEI 13812-2; codificacin audio: Recomendacin UIT-R BS.1196; multiplexacin: Norma Internacional ISO/CEI 13818-1.Los suministradores de servicios de t

6、elevisin digital multiprogramas que vayan a recibirse tambin en instalacionesSMATV deben estar al tanto de la compatibilidad de las velocidades binarias que requieren dichos sistemas(Doc. 10-11S/68).2.1 Arquitectura de compresin de imagen MPEG-2La norma de compresin de imagen MPEG-2, Norma ISO/CEI 1

7、3818-2, define una sintaxis o lenguaje que debeentender un decodificador compatible MPEG-2. Un flujo de datos MPEG-2 describe exactamente qu acciones debeefectuar el decodificador compatible MPEG-2 para reconstruir la secuencia de imgenes original.La arquitectura y la sintaxis generales MPEG-2 se di

8、searon de tal forma que un decodificador MPEG-2 sea undispositivo mucho ms simple que un codificador MPEG-2. Esto reviste gran importancia en las aplicaciones deradiodifusin donde es tpico que haya un codificador por muchos miles o millones de decodificadores. Este tipo dearquitectura reduce en gran

9、 medida el coste total del sistema.Para una aplicacin dada, pueden seleccionarse ciertos parmetros MPEG-2 fundamentales que determinan lascaractersticas de resolucin esttica, tiempo de adquisicin, utilizacin de tramas B y otros aspectos bsicos. La gamade parmetros utilizados en un sistema determinar

10、 los requisitos de cumplimiento obligado para los decodificadores delsistema.Cualquier secuencia de imgenes puede codificarse de diferentes formas utilizando distintos algoritmos de compresinen flujos de datos conformes con la sintaxis MPEG-2. Los flujos de datos conformes con la sintaxis MPEG-2 dif

11、ierenentre s y, sin embargo, cuando se presentan a un decodificador conforme con MPEG-2 todos ellos pueden redundar ensecuencias de salida de imgenes similares a la secuencia original de entrada en el codificador.2 I. UIT-R BO.2008-1FIGURA 1Organizacin de los trabajosCuestin UIT-R 217/11Transmisin d

12、igital de mltiples programas de televisin por un transpondedor de satliteCules son: la velocidad binaria mnima por programa, los requisitos de calidad de funcionamiento, las tcnicas de modulacin ycodificacin, la estructura de multiplexacin, la capacidad general del enlace, la sensibilidad a la inter

13、ferencia.?Informe UIT-R BO.2008Radiodifusin digital de mltiples programas por satliteContiene informacin sobre: Codificacin en la fuente y multiplexacin Codificacin del canal Modulacin Acceso al canal del satlite Elementos comunes con otros medios Ejemplo de sistemas de radiodifusin digital demltipl

14、es programas por satlite Viabilidad de los requisitos funcionales comunes para larecepcin de mltiples programas de televisin porsatliteRecomendacin UIT-R BO.1211Sistemas de transmisin digital multiprograma enservicios de televisin, sonido y datos mediante satlitesque funcionan en la gama de frecuenc

15、ias 11/12 GHzRecomienda que se considere que la estructura de tramaDVB-S, y los mtodos de codificacin y modulacin decanal especificados convergen a una norma mundial para laintroduccin de servicios de televisin digitalmultiprograma desde satlites que funcionan en la gama defrecuencias de 11/12 GHz p

16、ara el enlace descendenteRelator Especial Analizar los factores comunes de los sistemas existentes Definir y describir las funciones de un modelo desistema genrico Identificar los procesos y el conjunto mnimo deparmetros de los diferentes subsistemas Definir las interfaces internas entre los mdulos

17、delsistema genrico y las interfaces externas del sistemaAnexo 1 al Informe UIT-R BO.2008Viabilidad de los requisitos funcionales comunes para larecepcin de mltiples programas de televisin por satlite.Arquitectura y estimaciones de coste Modelo de referencia genrico para los requisitosfuncionales com

18、unes de un IRD por satlite Elementos universales de un IRD por satlite Estimaciones de coste Caractersticas resumidas de los sistemas de televisindigital multiprogramas por satliteRecomendacin UIT-R BO.1294Requisitos funcionales comunes para la recepcin deemisiones de televisin digital multiprograma

19、 por satlitesque funcionan en la gama de frecuencias 11/12 GHzrecomienda que se seleccione uno de los sistemas de transmisindescritos cuando se implementen servicios de televisindigital multiprograma va satlite; que los elementos universales de los requisitosfuncionales comunes de un receptor-decodi

20、ficadorintegrado (IRD, integrated receiver-decoder) porsatlite sirva de base para la implementacin de losservicios en las zonal en las que coexistan o puedancoexistir ms de un sistema en el futuro, que se lleven a cabo ulteriores estudios para considerarlas ventajas de la inclusin de otras funciones

21、 IRDesenciales por satlite que no se especifican en estaRecomendacin.I. UIT-R BO.2008-1 3Un punto importante es que cuanto ms eficaces sean los algoritmos de codificacin mejor ser la calidad de imagen a lasalida, y ello con menos bits por secuencia que los algoritmos menos eficaces. Esto quiere deci

22、r que cualquier secuenciade imgenes puede comprimirse para formar un tren de bits conforme con la sintaxis MPEG-2 de distintas formas, unasms eficaces que otras.Los codificadores MPEG-2 son dispositivos bastante complejos y los algoritmos de codificacin utilizados en dichosdispositivos son objeto de

23、 constante perfeccionamiento y mejora. Se espera que en el futuro inmediato se siganefectuando dichas mejoras.Los decodificadores MPEG-2 que se estn desplegando actualmente en muchos sistemas digitales multiprogramasoperacionales estn diseados para que puedan decodificar adecuadamente cualquier fluj

24、o de datos conforme con lasintaxis MPEG-2. En consecuencia, estos decodificadores no se hacen obsoletos ya que los decodificadores se mejoranrutinariamente con nuevos algoritmos de codificacin ms eficaces.Los codificadores de imagen MPEG-2 pueden mejorarse con el tiempo sin necesidad de introducir m

25、ejoramientos deequipo o soporte lgico en el decodificador. Esto es una caracterstica muy til de la arquitectura vdeo MPEG-2, ya quepermitir en el futuro mejorar tcnicamente la eficacia de la compresin de imagen MPEG-2 sin necesidad de cambiosen los decodificadores MPEG-2.2.2 Mtodos de multiplexacin

26、estadsticaLa industria de equipos de radiodifusin ha desarrollado tcnicas para mejorar el funcionamiento de los codificadoresMPEG-2 a velocidades binarias variables. Esta tcnica aprovecha la naturaleza estadstica de las secuencias de imgenes,asignando ms capacidad de canal a las secuencias difciles

27、y menos capacidad de canal a las ms fciles.Aunque los algoritmos mltiplex estadsticos son operacionales en muchos sistemas, se considera que es posible haceravances tcnicos significativos en este campo.2.3 Nmero de programas por transpondedorEl nmero de programas que pueden transportarse en un trans

28、pondedor es una funcin del nmero de parmetros. Estosparmetros incluyen la velocidad de transmisin de la informacin disponible, el tipo de formato de la fuente de vdeoque se est utilizando (componente o compuesto), la calidad global del material fuente de vdeo, la resolucin de imagen,el grado de impo

29、rtancia del material de vdeo, ya que guarda relacin con el algoritmo de compresin (esto es, el tipo dematerial de programa) y la calidad de imagen deseada.A la vista del estado actual de la tecnologa de compresin de imgenes, en el Cuadro 1 se indican las gamas develocidades binarias de transmisin de

30、 la informacin por programa idneas para proporcionar calidad de televisin dedefinicin convencional (TVDC).CUADRO 1Ejemplos de velocidades binarias por programa para TVDCEl nmero de programas que pueden transportarse en un transpondedor puede estimarse, distribuyendo la velocidadbinaria total de tran

31、smisin de la informacin del transpondedor entre los servicios vdeo y audio que se seleccionen.Asimismo, debe reservarse capacidad para los canales de informacin de programa y de datos de acceso condicional.Se espera que los futuros avances en la tecnologa de compresin, los mtodos de multiplexacin es

32、tadstica y lacodificacin de transmisin puedan aumentar significativamente el nmero de programas actualmente transportados enun determinado transpondedor.Pelculas 2,5-4 Mbit/sMaterial educativo 2,0-4 Mbit/sMaterial general 3-7 Mbit/sDeportes 5-11 Mbit/sAudio conexo (dos canalesestereofnicos)(1)64-256

33、 kbit/s(1)Se requeriran velocidades binarias apreciablemente ms elevadaspara la ambiofona multicanal.4 I. UIT-R BO.2008-12.4 Definicin de una estrategia para distinguir los flujos de transporte MPEG-2 entre lasaplicacionesEn los sistemas MPEG-2 las partes privadas pueden definirse individualmente co

34、n arreglo a cada aplicacin. Elcontexto de la recomendacin sobre datos de servicio y de informacin de programa para sistemas de radiodifusindigital que utilizan las partes privadas fue formulada por el Grupo de Trabajo 11D en 1994. Ahora bien, en los sistemasDVB u otros sistemas se incorporan diferen

35、tes partes privadas. Asimismo, un Relator Especial de la Comisin deEstudio 9 de Normalizacin de las Telecomunicaciones inici estudios sobre guas de programas e instrumentos denavegacin.Si no se realiza un examen unificado se producir en el receptor interferencia entre las partes definidas privadamen

36、te.Este problema se evitar si se da la posibilidad de identificar los sistemas especficos en el contexto del flujo detransporte.Se piensa que este punto es esencial para realizar el interfuncionamiento de los sistemas de radiodifusin digital. Enconsecuencia, la Comisin de Estudio 11 de Radiocomunica

37、ciones debe efectuar estudios en cooperacin con lasComisiones de Estudio, Grupos de Trabajo y Grupos de Tareas Especiales afines en el marco del UIT-R, el UIT-T eISO/CEI, para realizar una estrategia unificada.3 Codificacin del canalLa codificacin del canal incluye la dispersin de energa, la codific

38、acin exterior, el entrelazado, la codificacin interiory la conformacin de la banda de base.Conviene llegar a un esquema comn de codificacin del canal que permita una mayor compatibilidad entre los distintossistemas, como se explica en el Anexo 1.4 ModulacinHay varios tipos de tcnicas de modulacin de

39、l canal adecuados para la transmisin por satlite. La tcnica que utiliza lamayora de los sistemas actualmente planificados o realizados es la de modulacin MDP-4. Esta modulacin ofrece unequilibrio razonable entre potencia y anchura de banda en el satlite, posibilidad de funcionamiento frente a las no

40、linealidades asociadas a los transpondedores de satlite y simplicidad de realizacin del receptor-decodificador integrado(IRD, integrated receiver decoder).Los estudios tambin han abarcado la compatibilidad de la modulacin en el satlite con las tcnicas de modulacinutilizadas para los sistemas de radi

41、odifusin por cable y terrenales. La utilizacin de la misma tcnica de modulacindesde el satlite sera un medio para lograr la compatibilidad mxima de las emisiones digitales.Tambin se estn investigando actualmente la multiplexacin por divisin de frecuencia ortogonal (OFDM) y la MAQde portadora nica o

42、la banda lateral residual (BLR) para la radiodifusin terrenal de la seal de vdeo digital. En otrasinvestigaciones Cominetti y otros, 1993 y en el Doc. 10-11S/136 se demuestra que con la OFDM no se explotan deforma ptima los recursos de potencia del satlite. Adems, estas tcnicas de modulacin exigen u

43、na mayor potencia deltranspondedor y presentan una gran sensibilidad a las distorsiones no lineales del amplificador de tubo de ondasprogresivas (ATOP).Hay que sealar que estas conclusiones preliminares para la OFDM se aplican nicamente a la recepcin fija con antenasdirectas en las que no se prevn p

44、ropagacin por trayectos mltiples y desvanecimientos selectivos. En el caso derecepcin porttil o mvil de televisin, las ventajas de la OFDM en trminos de mrgenes de desvanecimiento selectivopueden compensar las prdidas debidas a los requisitos de potencia adicional y a situaciones no lineales del ATO

45、P. Noobstante, tambin se estn investigando las tcnicas de igualacin para compensar con la modulacin MDP-4 las sealesprocedentes de trayectos mltiples. Si se analiza la televisin mvil por satlite, las tcnicas OFDM y MDP-4 conigualacin requieren nuevas investigaciones.5 Acceso al canal de satliteLas d

46、os tcnicas utilizadas para dar cabida a mltiples programas de televisin en un solo transpondedor de satlite sonel acceso mltiple por divisin en el tiempo (AMDT) y el acceso mltiple por divisin de frecuencia (AMDF).I. UIT-R BO.2008-1 5En el caso del AMDT, los programas digitalizados de TV se multiple

47、xan en el tiempo en una sola portadora, mientrasque en el AMDF los programas de TV van en N portadoras distintas independientes, compartiendo la anchura de bandadel transpondedor. En el Doc. 10-11S/135 se efecta una comparacin de estas dos tcnicas. En el estudio se supone lamodulacin MDP-4 con veloc

48、idad de cdigo convolucional 3/4 y velocidades binarias tiles totales comprendidas entre34 y 45 Mbit/s, con un transpondedor de 36 MHz. Tambin pueden entrar velocidades similares en anchuras de banda detranspondedor comprendidas entre 24 y 33 MHz, modificando consecuentemente la velocidad de codificacin. Losresultados muestran que la prdida de relacin C/N del sistema AMDF es significativa. Por ejemplo, con el mtodoAMDF se necesitan 2,3 dB (dos portadoras por transpondedor) y 5,8 dB (cuatro portadoras) de C/N adicional respecto aun solo AMDT, para u