8VSB

8VSB es el método de modulación utilizado para la transmisión en el estándar de televisión digital ATSC. La modulación ATSC y 8VSB se usa principalmente en América del Norte; en cambio, el estándar DVB-T utiliza COFDM.

Un método de modulación especifica cómo fluctúa la señal de radio para transmitir información. ATSC y DVB-T especifican la modulación utilizada para la televisión digital por aire; en comparación, QAM es el método de modulación utilizado para el cable. Entonces, las especificaciones para un televisor listo para cable podrían indicar que es compatible con 8VSB (para transmisión de televisión) y QAM (para televisión por cable).

8VSB es una modulación de banda lateral vestigial de 8 niveles. En esencia, convierte un flujo binario en una representación octal mediante la modulación por desplazamiento de amplitud de una portadora sinusoidal a uno de los ocho niveles. 8VSB es capaz de transmitir tres bits (2³=8) por símbolo; en ATSC, cada símbolo incluye dos bits del flujo de transporte MPEG que se modulan en rejilla para producir una cifra de tres bits. Luego, la señal resultante se filtra con un filtro de paso de banda con un filtro de Nyquist para eliminar las redundancias en los lóbulos laterales y luego se cambia a la frecuencia de transmisión.

Técnica de modulación

La modulación de banda lateral vestigial (VSB) es un método de modulación que intenta eliminar la redundancia espectral de las señales de modulación de amplitud de pulso (PAM). La modulación de una portadora mediante una secuencia de datos de valor real da como resultado una frecuencia de suma y diferencia, lo que da como resultado dos bandas laterales de portadora simétricas. La simetría significa que una de las bandas laterales es redundante, por lo que eliminar una banda lateral aún permite la demodulación. Como no se pueden realizar filtros con un ancho de banda de transición cero, el filtrado implementado deja un vestigio de la banda lateral redundante, de ahí el nombre "VSB".

Rendimiento

En el canal de 6 MHz (megahercios) que se usa para transmitir ATSC, 8VSB transmite una velocidad de símbolos de 10,76 megabaudios, una velocidad de bits bruta de 32 Mbit/s y una velocidad de bits neta de 19,39 Mbit/s de datos utilizables. La tasa de bits neta es más baja debido a la adición de códigos de corrección de errores hacia adelante. Los ocho niveles de señal se seleccionan con el uso de un codificador trellis. También hay modulaciones similares 2VSB, 4VSB y 16VSB. 16VSB estaba especialmente diseñado para ser utilizado para cable digital ATSC, pero la modulación de amplitud en cuadratura (QAM) se ha convertido en el estándar de la industria de facto en su lugar, ya que es barata y está fácilmente disponible.

Ventajas de ahorro de energía

Una ventaja significativa de 8VSB para las emisoras es que requiere mucha menos energía para cubrir un área comparable a la del sistema NTSC anterior y, según se informa, es mejor que el sistema alternativo más común, COFDM. Parte de la ventaja es la menor relación de potencia pico a potencia media necesaria en comparación con COFDM. Un transmisor 8VSB debe tener una capacidad de potencia máxima de 6 db (cuatro veces) su potencia media. 8VSB también es más resistente al ruido de impulso. Algunas estaciones pueden cubrir la misma área mientras transmiten a una potencia radiada efectiva de aproximadamente el 25% de la potencia de transmisión analógica. Si bien NTSC y la mayoría de los demás sistemas de televisión analógica también utilizan una técnica de banda lateral vestigial, la banda lateral no deseada se filtra de manera mucho más eficaz en las transmisiones ATSC 8VSB. 8VSB usa un filtro Nyquist para lograr esto. La corrección de errores Reed-Solomon es el sistema principal que se utiliza para conservar la integridad de los datos.

En el verano de 2005, el ATSC publicó estándares para Enhanced VSB o E-VSB [1]. Usando la corrección de errores hacia adelante, el estándar E-VSB permitirá la recepción de DTV en receptores portátiles de baja potencia con antenas más pequeñas de la misma manera que lo hace DVB-H en Europa, pero aún usando la transmisión 8VSB.

Disputas sobre el uso de ATSC

Durante algún tiempo, hubo un cabildeo continuo para cambiar la modulación de ATSC a COFDM, la forma en que se transmite DVB-T en Europa e ISDB-T en Japón. Sin embargo, la FCC siempre ha sostenido que 8VSB es la mejor modulación para usar en la transmisión de televisión digital de EE. UU. En un informe de 1999, la Comisión descubrió que 8VSB tiene un mejor rendimiento de umbral o de portadora a ruido (C/N), tiene una mayor capacidad de velocidad de datos, requiere menos potencia de transmisión para una cobertura equivalente y es más resistente al ruido de impulso y de fase.. Como resultado, rechazó en 2000 una petición de reglamentación de Sinclair Broadcast Group que solicitaba que las emisoras pudieran elegir entre 8VSB o COFDM según fuera más apropiado para su área de cobertura. El informe de la FCC también reconoció que COFDM "generalmente se esperaría que funcionara mejor en situaciones donde hay trayectos múltiples dinámicos" como operación móvil o en presencia de árboles que se mueven con vientos fuertes. Sin embargo, con la introducción de los demoduladores de quinta generación en 2005 y las mejoras posteriores en las generaciones 6 y 7, el intervalo de ecualización ahora es de aproximadamente −60 a +75 microsegundos (un diferencial de 135 microsegundos) y prácticamente ha eliminado las rutas múltiples, tanto estáticas como dinámicas, en Recepción 8VSB. En comparación, el intervalo de ecualización en COFDM es de −100 a +100 microsegundos (dispersión de 200 microsegundos), pero la aplicación de este espacio de banda de protección para COFDM reduce sustancialmente su carga útil útil. De hecho, gran parte de Europa ha adoptado 1280×720p como su estándar HD para DVB-T1 debido a su capacidad de carga útil reducida. La introducción de DVB-T2 tiene como objetivo aumentar la capacidad de las transmisiones terrestres para transportar contenido de 1920 × 1080p. 1920 × 1080i siempre ha sido parte del esquema 8VSB desde su inicio, y sus demoduladores mejorados no han tenido efecto en su capacidad de carga útil innata.

Debido a la adopción continua del estándar ATSC basado en 8VSB en los EE. UU., y a una gran cantidad de receptores ATSC en crecimiento, el cambio a COFDM será un desafío. La mayoría de las transmisiones terrestres analógicas en los EE. UU. se apagaron en junio de 2009, y los sintonizadores 8VSB son comunes a todos los televisores nuevos, lo que complica aún más la futura transición a COFDM.

Sin embargo, con el desarrollo de ATSC 3.0, una versión actualizada del estándar de televisión digital estadounidense diseñado para la recepción móvil y un mejor rendimiento de la red de frecuencia única, el ATSC ha decidido cambiar a OFDM con corrección de errores LDPC (esencialmente COFDM). Como resultado, ATSC 3.0 será incompatible con todos los receptores ATSC 1.0 actuales y los espectadores necesitarán un nuevo televisor con un sintonizador compatible o una caja convertidora. A diferencia de la transición de TV digital anterior que fue ordenada por la FCC, la "transición" a ATSC 3.0 será completamente voluntario. Además, la FCC ha requerido que las emisoras que decidieron cambiar a ATSC 3.0 continúen haciendo que su canal principal esté disponible a través de un acuerdo de transmisión simultánea con otra estación en el mercado (con un área de cobertura similar) al menos hasta 2022. Sinclair anunció su intención llevar ATSC 3.0 a 40 ciudades para 2020.

8VSB frente a COFDM

El informe de la FCC citado anteriormente también encontró que COFDM tiene un mejor rendimiento en situaciones de rutas múltiples dinámicas y estáticas de alto nivel, y ofrece ventajas para redes de frecuencia única y recepción móvil. No obstante, en 2001, un informe técnico elaborado por el Grupo Técnico COFDM concluyó que COFDM no ofrecía ventajas significativas sobre 8VSB. El informe recomendó en conclusión que los receptores se conecten a antenas exteriores elevadas a aproximadamente 30 pies (9 m) de altura. Ni 8VSB ni COFDM funcionaron de manera aceptable en la mayoría de las instalaciones de prueba en interiores.

Sin embargo, había dudas sobre si el receptor COFDM seleccionado para estas pruebas (un monitor de transmisor [2] que carecía de filtrado frontal normal) coloreaba estos resultados. Las nuevas pruebas que se realizaron con los mismos receptores COFDM con la adición de un filtro de paso de banda frontal dieron resultados mucho mejores para el receptor DVB-T, pero no se realizaron más pruebas.[3]

El debate sobre la modulación 8VSB versus COFDM aún está en curso. Los defensores de COFDM argumentan que resiste múltiples caminos mucho mejor que 8VSB. Esta es una propiedad importante de la modulación para recibir HDTV en, p. vehículos en movimiento que no es posible con 8VSB. Los primeros receptores 8VSB DTV (televisión digital) a menudo tenían dificultades para recibir una señal en entornos urbanos. Sin embargo, los receptores 8VSB más nuevos son mejores para lidiar con rutas múltiples, pero un receptor en movimiento aún no puede recibir la señal. Además, la modulación 8VSB requiere menos potencia para transmitir una señal a la misma distancia. En áreas menos pobladas, 8VSB puede superar a COFDM debido a esto. Sin embargo, en algunas áreas urbanas, así como para uso móvil, COFDM puede ofrecer una mejor recepción que 8VSB. Varios "mejorados" Los sistemas VSB estaban en desarrollo, sobre todo E-VSB, A-VSB y MPH. Las deficiencias en 8VSB con respecto a la recepción de trayectos múltiples se pueden solucionar mediante el uso de códigos de corrección de errores de reenvío adicionales que disminuyen la tasa de bits útil, como la utilizada por ATSC-M/H para la recepción móvil/de mano. ATSC 3.0, el próximo gran estándar de televisión en los Estados Unidos, utilizará COFDM.

La gran mayoría de las estaciones de televisión de EE. UU. utilizan COFDM para sus estudios para transmitir enlaces y operaciones de recopilación de noticias. Estos son enlaces de comunicación punto a punto y no transmisiones de difusión.