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Si disponemos de un Portátil con un Sintonizador DVB-T y tenemos el SW adecuado instalado, podremos realizar mediciones de la señal DVB-T



- DVB-T
- Medición de la señal DVB-T
- SW para realizar mediciones de la señal DVB-T con sintonizadores PCI y USB
- TSReader: Analizador del Transport Stream (DVB-T)
- Comprobación de la señal DVB-T: Antena / Cable / Derivador / Repartidor / Tomas / Conectores
DVB-T


DVB-T (Digital Video Broadcasting – Terrestrial = Difusión de Video Digital - Terrestre) es el estándar para la transmisión de "televisión digital terrestre" (TDT es como se denomina en España) creado por la organización europea DVB. Este sistema transmite audio, video y otros datos a través de un flujo MPEG-2 y MPEG-4, usando una modulación COFDM.

COFDM (Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing) es una técnica compleja de modulación de banda ancha utilizada para transmitir información digital a través de un canal de comunicaciones, que combina potentes métodos de codificación más el entrelazado para la corrección de errores en el receptor. COFDM modula la información en múltiples frecuencias portadoras ortogonales donde cada una está modulada en amplitud y fase (Modulación QAM) y lleva una tasa de símbolos muy baja además de tener una alta eficiencia espectral. Se obtiene una modulación específicamente diseñada para combatir los efectos multitrayectoria y otros tipos de interferencias que afectan a los receptores. COFDM es un tipo de modulación OFDM especialmente apropiado para las necesidades de los canales de difusión terrestre.

QAM (Quadrature amplitude modulation = Modulación de amplitud en cuadratura) es una técnica que transporta datos, mediante la modulación de la señal portadora, tanto en amplitud como en fase. La norma europea de televisión digital terrestre DVB-T utiliza las modulaciones QAM-16 y QAM-64, mientras que la modulación QAM-256 se utliza en la DVB-T2 (nueva versión de la DVB-T con un mayor ancho de banda)


El sistema DVB-T es muy flexible, disponiéndose de una serie de opciones que definen la capacidad de la modulación final:
- modos de transmisión: 2k (1.705 portadoras); 8k (6.817 portadoras) etc.
- esquemas de modulación: QPSK; QAM16; QAM64 etc.
- relaciones de codificación para protección interna de errores: 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8.
- longitudes para el intervalo de guarda: 1/4, 1/8, 1/16, 1/32

CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DE LA RED TDT EN ESPAÑA

En todos los casos, la imagen, sonido y datos asociados a una emisión de TDT se codifican digitalmente en formato MPEG-2 o MPEG-4 (esta última para emisiones en HD), y el flujo binario resultante de la codificación se transmite mediante una modulación de espectro digital COFDM (Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing), que divide el flujo de datos binarios en varios miles de sub-flujos.
La norma DVB-T permite canales de 6, 7 u 8 MHz de ancho de banda, define tres modos de trabajo para el sistema de modulación COFDM, uno basado en 2048 frecuencias ortogonales, denominado 2k, otro con 4096 frecuencias, denominado 4k, y el tercero con 8192 frecuencias, denominado 8k. Cada modo dispone de un número de portadoras, unas para pilotos y señalización y otras para transportar información. Las portadoras pueden modularse en QPSK (4-QAM), o en 16-QAM o en 64-QAM. Y, a su vez, cada símbolo tiene una duración fija en tiempo, y se separa del siguiente símbolo por un intervalo de guarda, que puede ser 1/4, 1/8, 1/16 ó 1/32 de la longitud de símbolo.

De acuerdo con el actual Plan Técnico nacional de la TDT, en España se utiliza la banda de frecuencias de UHF (470 – 862 MHz) con 8 MHz de ancho de banda, y el modo de trabajo 8k (con 6817 portadoras totales, de las cuales 6048 son portadoras de datos).
El resto de características técnicas utilizadas por los operadores de las redes de difusión son las siguientes:
- Modulación: 64-QAM,
- Intervalo de guarda: 1/4 de la longitud del símbolo, lo que resulta en que cada portadora está separada en 1116 Hz y la duración del símbolo, más el intervalo de guarda, es de 1120 microsegundos (símbolo útil de 896 microsegundos e intervalo de guarda de 224 microsegundos)
- FEC (Forward Error Correction): 2/3, es decir, 2 bits son útiles y 1 bit es de redundancia para corregir, en recepción, los errores que se producen durante la transmisión.

Con estos parámetros, el bit rate resultante es de 19,91Mbps.



MEDICIÓN DE LA SEÑAL DVB-T


DIAGRAMA DE BLOQUES DE UN RECEPTOR DVB-T

Medidas de errores de la señal DVB-T

- BER (Bit Error Rate): Permite definir la calidad de una señal digital.
Existen dos medidas de BER: CBER, que es la Medida del BER de la señal digital antes de la corrección de errores mediante el Algoritmo de Viterbi (Corrector de Viterbi) y VBER, que es la Medida del BER de la señal digital después de la corrección de errores mediante el Algoritmo de Viterbi

- CBER = errores a la entrada del Receptor o Decodificador = Errores Corregibles
CBER es la tasa de error antes del Corrector de Viterbi.
La medida ideal del CBER es del orden de 1.0E-4 (1bit erroneo por cada 10.000bits) pero se admite 1 bit erroneo por cada 100 bits recibidos (un valor límite de 1.0E-2).

- VBER = errores a la salida del Corrector de Viterbi = Errores NO corregibles
Se admite un límite VBER del orden de 2.0E-4 (2-bits de error por cada 10.000bits)
El valor ideal del VBER es del orden de 1.0E-7
Una señal con un VBER de 2.0E-4 (2 bit erróneos por cada 10.000 bits) se define como cuasi-libre de errores (=QEF = Quasi Error Free)

- MER (Modulation Error Ratio o Relación de Error de la Modulación) es el vector que define el desplazamiento entre los puntos “ideales” en un diagrama de constelación y los reales, es decir, la relación entre la medida de la potencia de la señal DVB y la potencia del "ruido" presente en la constelación. En el MER se incluye todo tipo de deterioro de la señal como ruido, error de fase, error de cuadratura, etc. Se expresa como un valor promedio en dB.


* En DVB-T (QAM64) el MER, en Antena, debe estar por encima de 23dB
* En DVB-T (QAM64) el MER, en las Tomas, debe estar por encima de 20dB
* En DVB-T2 (QAM256) el MER, en las Tomas, debe estar por encima de 28dB

- SNR (Signal to Noise Ratio o Relación Señal a Ruido): La diferencia con el MER reside en que no todas las perturbaciones de la señal recibida son incluidas en el cómputo del SNR



Muchos medidores DVB-T indican SNR (Signal Noise Relation= Relación Señal Ruido), en ese caso, se toma esa medida como un "valor aproximado o equivalente" al MER.


En DVB-T no cambia el tipo de modulación QAM ("constelación") entre emisiones SD y HD, que en España es QAM64, con lo cual, las medidas son igual de válidas para una emisión SD que para una emisión HD.

Potencia;MER;CBER;VBER;Constelación QAM 64

- NM (MR) (Noise Margin o Margen de Ruido) es la tolerancia o margen de dB´s que excede respecto al mínimo de calidad aceptable del MER. El MER tiene los dB´s de margen que indique la medida del NM o MR, y si se producen pérdidas superiores a ese margen la señal no podrá visualizarse.


Corrector Viterbi / Corrector Reed-Solomon

Corrector Viterbi
El decodificador de Viterbi es el primer bloque decodificador en el Receptor, y prácticamente es el responsable de minimizar los errores para las siguientes etapas de decodificación. Forma parte de los códigos de corrección de errores hacia adelante (FEC = Forward Error Correction)
El algoritmo de Viterbi es un decodificador corrector de errores que se aplica en el Receptor para decodificar los códigos internos convolucionales (bits no redundantes) que se usan en la codificación de la señal. La información se degrada en su transmisión por un canal RF, debido entre otras cosas, a la baja relación Señal/Ruido (el SNR de una señal DVB-T se puede tomar como equivalente al MER) El algoritmo de Viterbi puede corregir los errrores de la señal y "encontrar" la secuencia original de bits en los paquetes de datos hasta un límite, a partir del cual estos se vuelven Errores no corregibles (VBER)


Corrector Reed-Solomon
Es un algoritmo que se utiliza para codificar y posteriormente corregir los errores en las transmisiones digitales DVB. Forma parte de los códigos de corrección de errores hacia adelante (FEC = Forward Error Correction) El algoritmo utiliza bits de redundancia, introducidos previamente en la Codificación, para corregir los errores. Como en el proceso de codificación externa (Codificación Reed-Solomon) a los mensajes se les "carga" con información redundante, entonces, se puede realizar una corrección de errores en la Decodificación que se realiza en el Receptor. La codificación Reed-Solomon, es una codificación externa porque al "tren de bits" (TS = Transport Stream) de la señal se le añaden en el Codificador una serie de bits. En DVB-T se añaden 16 Bytes en cada "paquete elemental del flujo de transporte" (PES = 188Bytes + 16Bytes =204 Bytes), esto permite corregir en el Decodificador un máximo de 8 Bytes de error de cada paquete elemental (PES) mediante el algoritmo corrector Reed-Solomon.

- Calidad de la señal DVB-T

Las medidas fundamentales que nos van a dar una buena referencia sobre la calidad de la señal DVB-T son las del CBER, VBER y el MER

Se considera que una señal DVB-T tiene una calidad aceptable cuando no se sobrepasa el QEF (Quasi-Error-Free) que corresponde a una tasa de error, después del Corrector de Viterbi, de 2.0E-4 (2x10-4), es decir, 2 bits erróneos de cada 10.000 bits recibidos.
Si la cantidad de bits erróneos sobrepasa un determinado número por unidad de tiempo, el receptor será incapaz de corregirlos, puesto que los algoritmos que permiten la corrección de errores serán incapaces de corregir todos los errores en un corto espacio de tiempo. A su vez, el MER debe estar, en las Tomas, por encima de los 20dB para garantizar una buena calidad de imagen (El mínimo MER aceptable está sobre 23dB en la antena)

- Nivel de la señal DVB-T
Cada Medidor mide un Nivel de señal diferente dependiendo del filtro de resolución RBW que utilice: La medida del "Nivel de la señal" es relativa, no lo podemos usar de referencia, ya que cada Medidor nos dará un nivel de señal diferente dependiendo del "filtro de resolución RBW" que utilice. Lo mismo ocurre cuando utilizamos una tarjeta o stick USB Sintonizador DVB-T: dependiendo del HW y del SW utilizado, nos dará un valor de Nivel de señal u otro.

En la práctica, para una señal que tenga una Potencia dada en un punto, la medida tomada del Nivel de la Señal en ese punto "varía de unos Medidores a otros", con lo cual, ese valor no es significativo, simplemente nos vale de referencia, siempre y cuando usemos el mismo aparato de medida (mismo filtro de resolución) Lo mas importante es la medida de la calidad de la señal, ya que nos indica la posible degradación de la señal (errores CBER, VBER y MER)

Mediciones que realiza un Medidor de Campo profesional:


- La Constelación / Modulación QAM


QAM Analyzer: Analizador de la Constelación para QAM, donde se aprecia la representación correcta de una constelación QAM64, junto con las medidas del MER y del Level (Nivel de la señal)

Varias capturas de Constelaciones QAM64 en un Medidor de campo profesional:

RESUMEN PRÁCTICO

COMPARATIVA ENTRE DOS CANALES DVB-T 64QAM : CONSTELACIÓN, MER, CBER, VBER
Fuente: Abacantodigital.com (Espectrograma_y_Merograma.pdf)

SOFTWARE PARA MEDIR LA SEÑAL DVB-T

1.- Es necesario tener instalada una tarjeta sintonizadora DVB-T (compatible con drivers BDA) tipo PCI, o Stick USB [El Prog Finder también mide señales de Satelite: DVB-S]

2.- Prog Finder detecta automáticamente el tipo de señal, DVB-T o DVB-S, pero debemos seleccionar en Options nuestro dispositivo:

3.- Hay que seleccionar: Region = País ; City = Ciudad
El Prog Finder automáticamente te ofrece los MUX disponibles para el país seleccionado (con el ancho de Banda utilizado: 8Mhz = 8000Khz para España)

4.- Seleccionamos el MUX (si alguno en concreto no está, entonces, podemos poner la frecuencia del MUX en Khz en Frequency

5.- Picando en Lock aparece la gráfica del Nivel de la señal (Level) y el porcetaje de calidad (Quality) Podemos activar un pitido [picando en el icono de audio] o activar una voz que nos indica el valor de la medición [picando en el icono de la silueta) Es válido para cuando estamos ajustando o dirigiendo una antena y así no tenemos que estar mirando la pantalla.

6.- Si picamos en la Lupa, nos Scanea el MUX mostrándonos sus "emisoras"

7.- En Options, además de seleccionar nuestro Dispositivo, también podemos modificar el tiempo del intervalo de las medidas de Nivel de señal y Calidad de la señal.

Imágenes de mediciones realizadas con el programa Prog Finder:

Se debe tener en cuenta que el Nivel de la señal es una medida relativa, ya que depende del filtro de resolución RBW del medidor, en este caso de la tarjeta o stick USB Sintonizador DVB-T y del SW utilizado. Además, como se puede comprobar, el Nivel de la señal disminuye con el aumento de la frecuencia debido a que la señal transmitida por un cable coaxial sufre un aumento de atenuación cuanto más alta es su frecuencia, etc. Los MUX de las frecuencias más elevadas de la Banda UHF dan unas medidas de Nivel o Intensidad de señal más bajas. En cualquier caso, la medición más importante es la de Quality, que es la Calidad de la señal, y debe ser del 100% o estar muy próxima a ese valor para tener una imagen sin artefactos.

Señal del MUX del Canal 33 (570Mhz=570000KHz): Aunque el Nivel es del 100%, la Calidad es del 99%, lo que indica que se producen algunos errores, pero debido a su baja tasa no afectan a la imagen.

4.- Seleccionamos el MUX (si alguno en concreto no está, entonces, podemos poner la frecuencia del MUX en Khz en Frequency

5.- Picando en Lock aparece la gráfica del Nivel de la señal (Level) y el porcetaje de calidad (Quality) Podemos activar un pitido [picando en el icono de audio] o activar una voz que nos indica el valor de la medición [picando en el icono de la silueta) Es válido para cuando estamos ajustando o dirigiendo una antena y así no tenemos que estar mirando la pantalla.

6.- Si picamos en la Lupa, nos Scanea el MUX mostrándonos sus "emisoras"

7.- En Options, además de seleccionar nuestro Dispositivo, también podemos modificar el tiempo del intervalo de las medidas de Nivel de señal y Calidad de la señal.

Imágenes de mediciones realizadas con el programa Prog Finder:

Se debe tener en cuenta que el Nivel de la señal es una medida relativa, ya que depende del filtro de resolución RBW del medidor, en este caso de la tarjeta o stick USB Sintonizador DVB-T y del SW utilizado. Además, como se puede comprobar, el Nivel de la señal disminuye con el aumento de la frecuencia debido a que la señal transmitida por un cable coaxial sufre un aumento de atenuación cuanto más alta es su frecuencia, etc. Los MUX de las frecuencias más elevadas de la Banda UHF dan unas medidas de Nivel o Intensidad de señal más bajas. En cualquier caso, la medición más importante es la de Quality, que es la Calidad de la señal, y debe ser del 100% o estar muy próxima a ese valor para tener una imagen sin artefactos.

Señal del MUX del Canal 33 (570Mhz=570000KHz): Aunque el Nivel es del 100%, la Calidad es del 99%, lo que indica que se producen algunos errores, pero debido a su baja tasa no afectan a la imagen.

Señal del MUX Canal 59 (778Mhz=778000KHz): El Nivel de señal es de 75, mientras que la Calidad es del 100% = No hay errores.


Señal del MUX Canal 67 (842Mhz=842000KHz): El Nivel de señal es de 66, mientras que la Calidad es del 100% = No hay errores.

señal del MUX Canal 68 (850MHz=850000KHz) el Nivel de la señal es de 61, mientras que la calidad es del 100% = No hay errores.

Señal del MUX Canal 69 (858MHz=858000KHz) Con un Nivel de 55, pero la calidad es del 100%=No hay errores, la imagen es correcta.


- WinTV Digital Signal Strength Monitor



Es necesario tener instalado un Sintonizador DVB-T de Hauppauge (Tarjeta o Stick USB) compatible con el programa WinTV 7 o WinTV 6 y, después, instalar como complemento el programa Signal Strength Monitor de Hauppauge

Capturas de medidas obtenidas con el programa Signal Strength Monitor:

SNR verde=Señal óptima / amarillo=señal aceptable / naranja=señal mala / rojo=sin señal
CBER = Recieved Errors = Correctable Errors
VBER = Uncorrectable Errors


-Signal Strength:

En el programa Signal Strength Monitor de Hauppauge,que se puede instalar como complemento al programa WinTV 7, la medida que aparece como Signal Strength, realmente, nos indica el valor SNR
En la versiónWinTV 6aparece gráficamente representada la medida SNR en el mismo lugar donde aparece representada gráficamente la medidaSignal Strengthen la nueva versiónWinTV 7de Hauppauge. Además, los valores que nos da enSignal Strength, con el programa Signal Strength Monitor paraWinTV 7, aparecen comoSNRen otros programas (DigiTVetc.)

Para tener una señal de calidad DVB-T QAM64, el MER (o SNR) debe estar por encima de 23dB en la Antena y de 20dB en las Tomas


-Correctable Errors = Errores corregibles:CBER. Errores antes de su "posible" corrección. Si se producen muchos errores CBER por unidad de tiempo, puede suceder que no se puedan corregir todos los errores.

-Uncorrectable Errors = Errores no corregibles:VBER. Errores después del corrector de Viterbi. Si hay errores VBER, dependiendo de su tasa, apreciaremos artefactos en la imagen (pixelaciones, congelaciones) e incluso, pérdidas de señal etc...



Nota: Con algunos de los sintonizadores DVB-T Hauppauge utilizados, y en función de la versión WinTV (WinTV 6 o 7) instalada, no se activan todos los indicadores de estado. En las capturas de la izquierda: no tienen el estado FEC Lock en verde, por lo que no da la medida de la tasa de "errores corregibles" (= CBER)

[No da Tasa CBER al no tener Status FEC Lock] [Da Tasa CBER al tener Status FEC Lock]