Codificación de Canal y Modulación en Sistemas DVB

Transmisión de Señales

Codificación de Canal

La codificación de canal es un proceso posterior a la codificación de fuente que se diseña pensando en el canal de transmisión. Su objetivo es garantizar una tasa de error de bit (BER) en banda base inferior a 10^-11, lo que equivale a un fallo a la hora para un flujo de 27 Mbps.

Los canales normales no cumplen este requisito, por lo que se deben tomar medidas para conseguirlo mediante la corrección de errores hacia adelante (FEC) con intercalado. En la entrada del corrector, bastaría con una tasa de error de 2*10^-4.

Se intenta que la codificación de canal sea similar para cable, satélite y terrestre con el fin de facilitar la transmodulación.

Codificador Convolucional

Las protecciones anteriores se denominan exteriores y son suficientes para transmisiones por cable, pero no para satélite y terrestre.

Para mejorar la protección, se introduce una redundancia adicional mediante codificación convolucional en base a bits, que debe decodificarse con el algoritmo de máxima probabilidad (Viterbi).

El CodeRate (bits de entrada/bits de salida) determina la redundancia. Por ejemplo, un CodeRate de 1/2 reduce a la mitad la eficiencia espectral del canal pero aumenta su protección.

Codificador Convolucional "Madre"

Por cada bit de entrada, el codificador convolucional "madre" genera dos bits de salida (X e Y). El codificador tiene 64 estados diferentes.

Modulación DVB

Modulación DVB-Satélite

En la modulación DVB-Satélite, los bits X e Y no se serializan, sino que se introducen directamente al modulador en cuadratura.

Se utiliza modulación QPSK, que asigna dos bits a cada símbolo. Se realiza modelado de canal en coseno alzado con un valor ALPHA de 0,35.

Modulación DVB-Cable

En la modulación DVB-Cable, no se utiliza el codificador convolucional.

Se utilizan los canales existentes de 8 MHz en UHF y se modula en 16-QAM, 32-QAM o 64-QAM (con codificación diferencial de los bits más significativos en el "bit to symbol mapping").

Se realiza modelado de canal en coseno alzado con un valor ALPHA de 0,15.

Modulación DVB-T

En la modulación DVB-T, se utiliza una modulación OFDM:

• No hay modelado de coseno alzado.
• Se utilizan 8k portadoras.
• Se implementa digitalmente mediante una IFFT.
• Se utilizan canales UHF existentes para difusión, de 8 MHz.
• Cada portadora corresponde a una modulación BPSK, QPSK, 16QAM o 64QAM, con los correspondientes bits/símbolo.
• El espaciado entre portadoras es de 1116 Hz.
• De las 8k portadoras, solo se utilizan 6817, y de ellas 769 se utilizan para señales piloto (para permitir la ecualización automática) y TPS (señalización de parámetros de transmisión), y solo 6048 llevan datos.
• La señal resultante tiene aspecto de ruido, ya que cada símbolo tiene la forma de onda de la mezcla de casi 7000 portadoras.
• El espectro es plano, tipo ruido blanco, y ocupa 7,61 MHz.

Intervalo de guarda:

El bajo régimen de símbolos permite establecer entre cada dos símbolos un intervalo de guarda al inicio de cada uno.

Este intervalo permite recibir dos señales iguales retardadas hasta una cierta cantidad (por multitrayecto o por emisoras SFN), sin que ese retardo provoque interferencia entre símbolos. Sí existe una interferencia intra-símbolo.

Cada símbolo total tiene una parte de intervalo de guarda y una parte de símbolo útil. La duración del símbolo útil es fija: 896 us.

Encriptado DVB

El algoritmo de encriptado DVB es único, pero solo se distribuye a los fabricantes que firman un acuerdo y obtienen la licencia para explotar sistemas de "Acceso Condicional".

Se basa en un pseudoaleatorizador similar al utilizado para el código de canal, pero la semilla no es conocida salvo para el que genera el encriptado y tampoco se conoce cuando se reinicia la PRBS.

La circuitería del desencriptador se implementa en una PCCard y todo equipo DVB llevará un interfaz para PC-Card ("interfaz común para acceso condicional").

La PC-Card también incorpora un lector de tarjeta de abonado.

El difusor que incorpora encriptado debe incluir en el TS enviado unos paquetes con información de dos tipos:

• ECM: Mensajes de control de encriptación
• EMM: Mensajes de gestión de encriptación

Los EMM permiten validar la información de usuario que la PC-Card lee de la tarjeta de abonado y se activa el desencriptador.

Los ECM contienen información de la semilla y los momentos de inicialización. Los datos de los ECM van a su vez encriptados con un algoritmo que no es estándar de DVB sino propietario de la empresa de acceso condicional y cuyo circuito también está en la PC-Card. La tarjeta de abonado suele llevar datos para dicho desencriptador propietario.