¿Es posible mejorar la eficiencia espectral?

La Unión Europea de Radiodifusión durante la vigésima Conferencia Forecast celebrada en Ginebra debatió sobre la evolución de los medios y tecnologías de distribución de contenidos, la gestión del espectro, el nuevo Código Europeo de Comunicaciones y el desarrollo de modelos sostenibles de convivencia 5G y OTT.

Durante los días 23 y 24 de noviembre pasado se celebró en la sede de la Unión Europea de Radiodifusión (УЭР) en Ginebra la vigésima Conferencia Forecast, con un rotundo éxito de asistencia y contando con un panel de expertos excepcionales a nivel internacional.

Entre los temas tratados en dicha conferencia se incluían en su Sección 1: Technology Horizon, la evolución de los medios y tecnologías de distribución de contenidos tanto en la plataforma TDT (que se analizará más abajo), como en las plataformas de redes del servicio móvil, cable, IPTV y OTT, y especialmente las tecnologías avanzadas de satélite.

La Sección 2 de la conferencia, Spectrum Landscape, se dedicaba a los aspectos del espectro como la liberación de la Banda de 700 MHz, y asuntos relativos al uso futuro de la TDT en la banda 470-694 MHz por debajo de 700 MHz, así como a los asuntos incluidos en el orden del día de las próximas Conferencias Mundiales de Radiocomunicaciones a celebrar en el año 2019 y en el 2023.

En la Sesión 3, Regulating Media Industry, la conferencia se ocupaba del nuevo Código Europeo de Comunicaciones Electrónicas, y de cómo la UIT considera las necesidades exponenciales de espectro del servicio móvil.

Por último, la sesión 4 titulada Changing Distribution Models analizaba los modelos sostenibles, y de la adaptación de los radiodifusores a los nuevos modelos de distribución 5G y OTT. Estas últimas sesiones se analizarán en esta tribuna en la próxima ocasión que se nos brinde.

La evolución de las tecnologías TDT y de las tecnologías de radiodifusión de banda ancha en movilidad, se incluyeron bajo el título: Next generation of DTT Technologies, where are we going? que fue presentado por Javier Morgade, Ph.D. del Instituto para la Radiodifusión de Alemania (Institut für Rundfunktechnik, IRT), diferenciando entre el estado de la evolución de la TDT clásica y el de la radiodifusión de banda ancha en movilidad.

Javier Morgade inició la presentación partiendo de la evolución de la TDT clásica, comparando para ello el bit rate (Mbit/s), la eficiencia espectral (bit/s/Hz), y el ancho de banda requerido (MHz) de los sistemas actuales: DVB-T SDTV + MPEG-2, DVB-T2 HDTV+H.264 y ATSC 3.0 UHDTV + H.265 y la posibilidad de mejorar la eficiencia espectral de los mismos.

Aunque ya de por sí los últimos sistemas cuentan con muy alta eficiencia espectral: para DVB-T2 con la constelación 256QAM aproximadamente 6.4 bits/s/Hz, y para ATSC 3.0 con la constelación 4096QAM unos 10.8 bits/s/Hz, que se encuentran muy próximas al límite teórico de capacidad Shannon, con lo cual en esa área queda muy pequeño margen para su mejora.

La necesidad de mejorar la eficiencia espectral viene justificada por la escasez del ancho de banda, y por tanto la limitación del número máximo de múltiples que quedarán para los programas que hagan uso de la plataforma TDT, en la banda inferior a 700 MHz: 470-694 MHz, sobre todo si se quiere evolucionar de la calidad que se obtiene con la definición estándar (SD) a sistemas de superior calidad como la Alta Definición (HD) o la Ultra Alta Definición (UHD).

La escasez del ancho de banda para la plataforma TDT viene originada por los procesos de liberación de las Bandas de 800 y 700 MHz de la banda de UHF, conocidos como primer y segundo dividendo digital, cuyo fin es llevar cabo respectivamente en dichas bandas los desarrollos del 4G y del 5G.

La posibilidad de mejora de la eficiencia espectral podría realizarse, según Morgade, a costa de trasferir la complejidad de la tecnología hacia el lado de recepción, mediante la utilización de las siguientes tecnologías:

1. Nuevos esquemas de codificación como el “bit-interleaved coded modulation” (BICM) en la segunda generación de estándares DVB, con constelaciones no uniformes.

2. Modificar el acceso de radio: ¿multiplexación por división de capa, con acceso no ortogonal?

3. Reducir el factor de reutilización de frecuencia ¿con el nuevo concepto: ¿sistema Wideband Broadcasting (WiB) para la televisión digital terrestre?

4. Modificar la topología de la red, ¿evolucionando hacia la convergencia de redes?

TDT en dispositivos móviles

Con respecto a la evolución de las tecnologías para la radiodifusión de banda ancha en movilidad, el objetivo que se persigue es como conseguir que la plataforma TDT llegue a todos los dispositivos móviles, introduciendo los requisitos que se consideran necesarios para la radiodifusión de contenidos en la normalización del 5G que está llevando a cabo el 3GPP, actualmente incluidos mayoritariamente en la Release 14: eMBMS for Television Video Service (junio 2017), en el documento 3GPP TR 22.826 TV Services in 3GPP, que mejora el servicio de TV; y con la evolución futura para mejorar el sistema Multimedia Broadcast Multicast Services (MBMS) que se pretende alcanzar con los proyectos financiados por la Unión Europea.

La evolución del sistema MBMS se está realizando a través de diversos proyectos en este campo, dentro del alcance del 5G en el 3GPP se encuentran los siguientes:

– IMB5 (eMBMS/SFN, para pruebas de campo en Munich y Erlangen hasta mayo de 2016, Pre-Release 14)

– 5G X-Cast in 5G-PPP (junio 2017-mayo 2019), para explorar la convergencia Unicast/Multicast/Broadcast + Fijo/Móvil, para verticales 5G de Media y Entretenimiento.

– 5G Today (julio 2017-octubre 2019) para pruebas de campo FeMBMS incluyendo redes High-Power/High-Tower.