NAB 2016 - "LA VISIÓN DE LOS ESPECIALISTAS EN ESCENARIO"Puede que tenga curiosidad acerca de la nueva versión de ATSC (Advanced Television System Committee) 3.0.¿Qué hay de nuevo?Puedo decir que ATSC 3.0 utiliza una de las técnicas más modernas de codificación, modulación y multiplexación de canales.Usando un canal de TV con un ancho de banda de 6 MHz, es posible transmitir datos a una tasa de bits entre 0,83 y 57 Mbps.La figura 1 muestra el diagrama de bloques del modulador ATSC 3.0 presentado por Luke Fay, ingeniero sénior de sistemas de SW en Sony Electronics, Inc.en su charla sobre ATSC 3.0 Phy – Configuraciones/Cobertura (juntando esto).Similar a DVB-T2, ATSC 3.0 puede funcionar con varios PLP (Physical Layer Pipes) que deben estar en formato de compresión y encapsulación ATL (ATSC Link Layer Protocol).En un canal de TV (6, 7 u 8 MHz) se pueden transmitir de 1 a 64 PLP.En recepción es posible decodificar simultáneamente hasta 4 PLPs de la misma trama.Figura 1. Diagrama de bloques de la capa física de ATSC 3.0 Fuente: Adaptado de ATSC 3.0 Phy – Configuraciones/Cobertura (juntando esto)Luego, la codificación y modulación del canal se realiza en BICM (Bit Interleaved Coding and Modulation) que está formado por codificadores robustos LDPC (Low-Density Parity Check) y BCH (Bose, Chaudhuri, Hocquenghem).Esta estructura es similar a la BICM utilizada en DVB-T2, pero tiene modificaciones y nuevos ratios FEC (Forward Error Correction): 2/15, 3/15, 4/15, 5/15, 6/15, 7/15 , 15/8, 15/9, 15/10, 15/11, 15/12 y 15/13.En este mismo bloque, el mapeo se realiza utilizando la constelación no uniforme (NUC – Non Uniform Constellation).En la NUC, el espaciado entre símbolos se ajusta en función de la FEC.La Figura 2 muestra la comparación de la constelación NUC 64-QAM.Puede verse que la distancia entre los símbolos de la constelación se modifica en función de la FEC.Esta nueva técnica tiene una ganancia de 1 dB en comparación con la constelación uniforme tradicional (espaciado fijo entre símbolos).ATSC 3.0 permite operar con modulaciones QPSK y NUC QAM con órdenes de 16, 64, 256, 1024 y 4096. Después del mapeo, ATSC 3.0 utiliza un innovador método de multiplexación llamado LDM (Layered Division Multiplexing).LDM se basa en Cloud Transmission que fue creado por CRC (Centro de Investigación de Comunicaciones de Canadá) y ETRI (Instituto de Investigación de Electrónica y Telecomunicaciones) en 2012. Para entender qué es LDM, revisemos los métodos de multiplexación más utilizados: FDM (Multiplexación por División de Frecuencia) y TDM (multiplexación por división de tiempo).En FDM, las señales se transmiten a diferentes frecuencias durante cualquier período de tiempo.En TDM, las señales se transmiten en la misma frecuencia, pero en diferentes intervalos de tiempo.En LDM, las señales se transmiten a la misma frecuencia y tiempo, pero con diferentes niveles de potencia.También es posible realizar una combinación de métodos de multiplexado en frecuencia, tiempo y potencia.Figura 2. Constelación no uniforme para diferentes valores de FEC.(a) NUC MAQ-64, FEC: 5/15, (b) NUC MAQ-64, FEC: 8/15 y (c) NUC MAQ-64, FEC: 10/15.Fuente.Preparado por el autor.En el caso de ATSC 3.0, LDM funciona multiplexando múltiples capas y tiene una eficiencia espectral superior a otros métodos de multiplexación.Las señales son multiplexadas por capa y separadas por un nivel de potencia llamado IL (Injection Level).En este caso, la capa de mayor potencia se denomina CL (Core Layer) y la otra EL (Enhanced Layer).La Figura 4 muestra un ejemplo de la constelación uniforme QPSK, NUC 64-QAM y la constelación resultante de LDM con IL=4dB a 7dB.Al variar IL, se realiza la distribución de potencia entre CL y EL.Se puede ver que el resultado de LDM es la suma de NUC y QPSK.En la recepción, la CL (QPSK) debe demodularse primero porque la EL se considera ruido y no interfiere con la CL.El CL es la capa más robusta y opera con una CNR (Relación Portadora a Ruido) negativa.Para demodular el EL, la señal CL demodulada cancela la señal EL que interfiere y luego se demodula.Por esta razón se considera un proceso de decodificación en dos etapas.ATSC 3.0 también utiliza intercaladores de bits, tiempo y frecuencia y funciona de manera similar a DVB-T2.Utiliza modulación OFDM (multiplexación de frecuencia ortogonal) con tamaño iFFT de 8K, 16K o 32K y hasta 12 valores de intervalo de guarda.ATSC 3.0 puede operar con MISO (Multiple Input Single Output), es decir, dos antenas transmisoras e incorpora técnicas PAPR (Peak-to-Average Power Ratio).Noticia presentada en el congreso y feria Winston Caldwell, de FOX Networks Group, mostró un estudio para el uso de ATSC 3.0 en SFN (Single Frequency Network).Hizo una comparación con la cantidad de transmisores actuales utilizados en ATSC 1.0 y dijo que debido al uso del Intervalo de Guardia de la modulación OFDM es posible reducir la cantidad de Gap-Fillers en ATSC 3.0.También dijo que tendrá mayor flexibilidad para elegir dónde instalar los repetidores y podrá operar a potencias más altas.Se sorprendieron por las ventajas de la modulación OFDM en comparación con la modulación 8-VSB utilizada en ATSC 1.0/2.0.Wayne Luplow, VP – Zenith R&D Lab – LG Electronics USA, Inc., mostró los resultados de las pruebas de campo realizadas en los Estados Unidos utilizando tres configuraciones de ATSC 3.0 (A: 23,1 Mbps, B: 19,0 Mbps y C: 3,2 Mbps).Los resultados mostraron que las configuraciones A y B funcionaron peor que ATSC 1.0.Comentó que no se pudo realizar la comparación directa ya que usaron un prototipo de FPGA y que el sintonizador tenía un rechazo de canal adyacente bajo.También mostró el cronograma de implementación de ATSC 3.0 en Corea del Sur, que se espera que se complete en febrero de 2018 para los Juegos Olímpicos de Invierno.Figura 3. Ejemplos de métodos de multiplexación.(a) FDM, (b) TDM y (c) LDM.Fuente.Preparado por el autor.Yiyan Wu, científico investigador principal del Centro de Investigación de Comunicaciones de Canadá y uno de los inventores de LDM, explicó cómo se realiza la transmisión SFN de ATSC 3.0 con contenido local.En SFN todos los transmisores están sincronizados en tiempo y frecuencia en el CL.En la EL, cada transmisor de la red transmite un contenido local diferente.Al ajustar IL, la emisora ​​puede distribuir la potencia entre CL y EL y determinar el área de cobertura prioritaria.Figura 4. LDM.(a) CL QPSK, 4/15, (b) EL NUC 64-QAM, 10/15, (c) LDM IL=4dB, (d) LDM IL=5dB, (e) LDM IL=6dB y (f) LDM IL=7dBLa Figura 5 muestra el equipo utilizado para demostrar el SFN con distribución local.El receptor y el transmisor se implementaron con SDR (Software Defined Radio) y solo se transmitieron imágenes estáticas.Cuando el receptor estaba dentro del área de cobertura de los dos transmisores, era posible elegir el programa local (Imagen de TX1 o TX2) o contenido del transmisor con mejor calidad de señal.Al mismo tiempo, se recibió la imagen de Marilyn Monroe independientemente de la señal recibida (TX1 o TX2).También en “NAB Futures Parks” fue posible ver una demostración de ATSC 3.0 trabajando con TDM.Mientras que un PLP transmitía música utilizando LTDM (multiplexación por división de tiempo en capas) con una velocidad de 220 kbps y un CNR requerido de -2,9 dB, el CL transmitía un video HDTV codificado en HEVC con una velocidad de 3,7 Mbps y un CNR requerido de 5,1 dB.El EL también fue codificado en HEVC y transmitió video UHD a una velocidad de 20,5 Mbps con un CNR requerido de 18,4 dB.Los televisores con receptores integrados y diversas soluciones de equipos se exhibieron en el "Pabellón de transmisión ATSC 3.0" y "NAB Futures Parks".Lo que podemos concluir es que finalmente el ATSC tiene un buen sistema y pronto será difundido en América del Norte y Corea del Sur.Cristiano Akamine es coordinador del Laboratorio de TV Digital y profesor del curso de Ingeniería Eléctrica y del Programa de Posgrado en Ingeniería Eléctrica e Informática (PPGEEC) de la Universidade Presbiteriana Mackenzie.También es profesor participante del Programa de Posgrado de la Facultad de Ingeniería Eléctrica e Informática (FEEC) de la Unicamp.Contacto: [correo electrónico protegido]