Eduardo Jáuregui Cantón - Recepción y distribución de señales de radiodifusión. ELES0108

Una vez codificadas las muestras, se genera una trama de bits en serie cuya frecuencia depende del número de bits por muestra y de la frecuencia de muestreo.

Transmisión de datos

La transmisión de datos puede ser representada como una secuencia seriada de 1 y 0 lógicos, representados por niveles de tensión +V y –V, respectivamente.

El esquema general de un sistema de conversión analógico/digital será el de la siguiente imagen.

Esquema general conversión A/D

Una señal codificada se caracteriza básicamente por la cantidad de muestras por unidad de tiempo obtenidas de la señal anterior para su posterior codificación y por la cantidad de información obtenida de cada muestra. Todo ello define la calidad de la imagen. Cuanta más información recogida de cada muestra y mayor número de muestras, mayor cantidad de información se obtendrá y, finalmente, más calidad tendrá una imagen. Por ello, se definen los siguientes parámetros:

Frecuencia de muestreo (fm)

Determina el tiempo transcurrido entre cada muestra.

Numero de bits por muestra (n)

Determina la cantidad de información recogida en cada muestra. En función del número de bits por muestra, se obtendrá una cuantificación u otra. Así, si la cuantificación se realiza con un byte (8 bits, por ejemplo 11111111) el número de valores que puede tener el nivel muestreado será de 28, es decir, 256 valores. La elección de la cuantificación depende del tipo de señal y de la calidad deseada, ya que este proceso aporta ruido (denominado ruido de cuantificación).

Paso de cuantificación (Δ)

En el proceso de cuantificación, las muestras toman el valor más próximo dentro el rango de niveles establecidos. Así, se denomina paso de cuantificación a la diferencia que se tendrá entre dos niveles consecutivos.

Donde n es el número de bits por muestra y A la amplitud de la señal.

Nota

El paso de cuantificación es el intervalo de separación que en la retícula de muestreo corresponde al eje vertical.

Tasa binaria (Rb)

Una vez codificadas las muestras, se genera una trama de bits en serie cuya frecuencia depende del número de bits por muestra y de la frecuencia de muestreo. La cantidad de bits por segundo generados viene representada por la tasa binaria, donde fm es la frecuencia de muestreo y n el número de bits por muestra.

El estándar básico del CCIR (recomendación 601) define que, para conseguir una calidad convencional PAL muestreando la imagen, cada línea tiene que cuantificarse con 720 píxeles. Como el número de líneas activas es de 576 (625 líneas menos líneas de borrado y sobre-exploración), la densidad de muestreo de un cuadro es de 720 x 576.

Para lograr esta cuantificación, se debe muestrear la línea con una frecuencia igual a:

1 Número de píxeles por línea = 720 píxeles.

2 Duración de la línea útil = 54μs.

El muestreo elegido para el estándar de la TV digital es el submuestreo 4:2:0, que quiere decir que, por cada 4 muestras de luminosidad, se toman 2 muestras de U y ninguna de V. En la siguiente línea, se sustituyen las muestras y se toman dos muestras de V y ninguna de U. Esto es así porque el ojo humano no es capaz de identificar una resolución de color mayor.

Las señales analógicas RGB, una vez combinadas para obtener Y, V y U, son filtradas con filtros de paso bajo. Las señales resultantes del proceso de filtrado son muestreadas a una velocidad de 13,5 MHz para luminancia y de 6,75 MHz para las señales diferencia de color.

Si cada muestra se cuantifica con 8 bits, la cantidad de información enviada en cada segundo será:

1 13,5 x 8 bits = 108.

2 6,75 x 8 bits = 54.

3 Total de 162 Mbps (megabits por segundo).

Una vez traducida la señal analógica al sistema binario, es importante la compresión de los datos obtenidos, ya que no es práctica tanta cantidad de datos durante la transmisión y el almacenamiento de la señal digital de vídeo.

Para reducir la cantidad de información, se aplican dos diferentes codificaciones que la comprimen

1 La codificación estadística.

2 La codificación MPEG.

Codificación estadística

Esta codificación, previa a la codificación MPEG, se puede realizar debido al funcionamiento y definición del estándar para la televisión, donde los sincronismos de cuadro, los sincronismos de línea y los pórticos de sincronismo son claramente predecibles.

Estos pueden codificarse de forma sencilla, de tal manera que no suponen un incremento apreciable de ancho de banda.

Codificación MPEG

Normalmente, cuando se habla de televisión digital, se refiere al estándar MPEG-2, que es la continuación del MPEG-1.

MPEG-2 es adaptable a diferentes técnicas de almacenamiento o medios de transmisión. La tarea básica de MPEG es tomar las señales de audio y de vídeo y convertirlas en paquetes de información digital, de forma que puedan ser transportadas en redes de comunicaciones con mayor eficiencia.

Nota

MPEG comprime las señales de audio y video, desechando gran parte de la información redundante de las mismas, consumiendo menos ancho de banda y manteniendo la calidad de transmisión, desde la generación de la señal hasta la decodificación y presentación de la misma.

Por modulación se entiende el conjunto de técnicas para transportar información sobre una onda portadora. Estas técnicas permiten un mejor aprovechamiento del canal de comunicación, lo que posibilita transmitir más información en forma simultánea, además de mejorar la resistencia contra posibles ruidos e interferencias.

Nota

Básicamente, la modulación consiste en hacer que un parámetro de la onda portadora cambie de valor de acuerdo con las variaciones de la señal moduladora, que es la información que se quiere transmitir.

Dependiendo del parámetro sobre el que se actúe, existen distintos tipos de modulación. Los tipos de modulación que más interesan en radiodifusión son las modulaciones analógicas (AM y FM) y las modulaciones digitales (QPSK, QAM, COFDM)

Modulaciones analógicas

Las dos modulaciones analógicas utilizadas en la transmisión de TV y radio son AM y FM.

Modulación en amplitud (AM)

En un sistema de modulación en amplitud, la señal senoidal portadora producida por un oscilador ve variada su amplitud de forma proporcional a la amplitud de la señal moduladora o información a transmitir.