Planificación de Frecuencias para Televisión Digital Terrestre (TDT) en Sudamérica

Abstract

[EN] Digital Terrestrial Television (DTT), offers greater robustness against noise and interference, more efficient use of radioelectric spectrum by the possibility of using single frequency networks (SFN) and the possibility of transmitting several television channels for the same radio channel. In addition, it is possible to provide value-added services such as HDTV and 3D. In the transition from analog to digital television, it must be perform a first stage of simulcast, where both analogue and digital signals should coexist. In this stage, a critical point is the low availability of frequencies. Therefore, first it is necessary to perform a frequency planning at regional level between the countries and internally for each country. Due to the high power that DTT transmitters normally radiate, and the locations of the transmitters at high points, frequency planning at regional level should take into account coordination areas and protection distances inside the border of each country. Finally, DTT network planning should be perform for the assigned frequencies. Additionally, the most efficient usage of the radio electric spectrum involved the introduction of the DTT, have allowed the release of certain frequency bands traditionally allocated for broadcasting. The released bands are known as Digital Dividend (DD), and correspond to the 800 MHz band (790-862 MHz) and 700 MHz (698-806 MHz) in Europe, and 700 MHz band in America. These bands have been allocated for the use of fourth generation mobile communications 4G LTE. The inclusion of LTE in the digital dividend bands, represents an additional problem for the deploy of DTT networks. Because both, DTT and LTE networks must coexist in adjacent frequency channels. Therefore, two coexistence cases must be considered. On the one hand, to the deployment of new DTT networks, must be analyzed the potential interference from LTE networks, as well the possible solutions to mitigate the interference. Moreover, for DTT networks already deployed, interference problems must be solved at the lowest possible cost and impact. This thesis deals with frequency planning for DTT networks in South America, where several DTT standards have been adopted. Most countries in the region have adopted the Japanese-Brazilian standard ISDB-Tb. However, Colombia has adopted the European second generation standard DVB-T2, with the particularity that Colombia is the first country in the world in which DVB-T2 must work with 6 MHz channelization, and must coexist with the analog TV standard NTSC. This along with the late release of the DD band in America, presents a much more complex scenario for DTT planning network in the region. First the frequency planning at the regional level for all countries of South America is studied, later the frequency planning at national level for Colombia is addressed. For this purpose, is investigated the coexistence of the European second generation standard (DVB-T2), the Japanese-Brazilian first generation standard (ISDB-Tb), the American analog TV standard NTSC and the mobile communications standard LTE working in digital dividend bands, as well as different technical solutions to mitigate interference on DTT networks. Finally, the recommendations of coexistence between analogue television networks NTSC, digital television networks ISDB-T, DVB-T2 and mobile communications networks 4G LTE are presented. These recommendations constitute a useful handbook for DTT network planning in South America.

[ES] La Televisión Digital Terrestre (TDT) con respecto a la difusión de televisión analógica ofrece, mayor robustez en la señal frente a ruido e interferencias, uso más eficiente del espectro radioeléctrico gracias a la posibilidad de utilizar redes de frecuencia única, en ingles SFNs (Single Frequency Network) y la posibilidad de transmitir varios canales de televisión por un mismo canal radioeléctrico. Además, es posible ofrecer servicios de valor añadido, tales como televisión en alta definición y programación 3D. En el proceso de transición de televisión analógica a digital, se debe llevar a cabo una primera etapa de simulcast, donde tanto señales analógicas como digitales deben convivir. En esta etapa, un punto crítico es la baja disponibilidad de frecuencias. Por tanto, en primer lugar es necesario hacer una planificación de frecuencias a nivel regional entre los países y a nivel interno de cada país. Debido a las altas potencias con que normalmente radian los transmisores de TDT, y las ubicaciones de los transmisores en puntos elevados, la planificación de frecuencias a nivel regional debe tener en cuenta zonas de coordinación y distancias de protección dentro de la frontera de cada país. Finalmente se debe planificar las redes de TDT a las frecuencias asignadas. Adicionalmente, la utilización más eficiente del espectro radioeléctrico que conlleva la introducción de la TDT, ha permitido la liberación de ciertas bandas de frecuencia asignadas tradicionalmente a radiodifusión. Las bandas liberadas son conocidas como Dividendo Digital (DD), y corresponden a la banda de 800 MHz (790-862 MHz) y 700 MHz (698-806 MHz) en Europa, y la banda de 700 MHz en América. Dichas bandas han sido asignadas para la utilización de servicios de comunicaciones móviles de cuarta generación 4G LTE. La inclusión del estándar LTE en las bandas de dividendo digital, representa un problema adicional para el despliegue de las redes de TDT. Debido a que tanto la TDT como las redes LTE deben coexistir en canales adyacentes en frecuencia. Por tanto, dos casos de convivencia deben ser considerados. Por un lado, para el despliegue de nuevas redes de TDT, se deben analizar las posibles interferencias desde las redes LTE, así como las posibles soluciones para mitigar dichas interferencias. Por otra parte para redes de TDT ya desplegadas, los problemas de interferencias deben ser resueltos con el menor impacto y costo posibles. La presente tesis aborda la planificación de frecuencias para las redes de TDT en Sudamérica, donde varios estándares de TDT han sido adoptados. La mayoría de los países de la región han adoptado el estándar Japones-Brasileño ISDB-Tb. Sin embargo, Colombia ha adoptado el estándar europeo de segunda generación DVB-T2, con la particularidad de ser el primer lugar en el mundo en que DVB-T2 debe trabajar con canalización de 6 MHz, y debe convivir con el estándar de televisión analógica NTSC. Esto junto con la tardía liberación del Dividendo Digital (DD) en América, presentan un escenario mucho más complejo para la planificación de las redes de TDT en la región. En primer lugar se estudia la planificación de frecuencias a nivel regional para todos los países de Sudamérica, para posteriormente abordar la planificación a nivel nacional para Colombia. Con tal fin, se investiga la convivencia entre el estándar de TDT europeo de segunda generación (DVB-T2), el estándar Japones-Brasileño de primera generación (ISDB-Tb), el estándar americano de televisión analógica NTSC y el estándar de comunicaciones móviles LTE en las bandas del dividendo digital, así como las diferentes soluciones técnicas para mitigar interferencias sobre las redes de TDT. Finalmente, se presentan las recomendaciones de convivencia entre redes de televisión analógica NTSC, redes de televisión digital ISDB-T, DVB-T2 y redes de comunicaciones móviles 4G LTE, que constituyen un útil manual para la pl

[CA] La Televisió Digital Terrestre (TDT) respecte a la difusió de televisió analògica oferix, major robustesa en el senyal enfront de soroll i interferències, ús més eficient de l'espectre radioelèctric gràcies a la possibilitat d'utilitzar xarxes de freqüència única, en engonals SFNs (Single Frequency Networks) i la possibilitat de transmetre uns quants canals de televisió per un mateix canal radioelèctric. A més, és possible oferir servicis de valor afegit, com ara televisió en alta definició i programació 3D. En el procés de transició de televisió analògica a digital, s'ha de dur a terme una primera etapa de simulcast, on tant senyals analògics com digitals han de conviure. En esta etapa, un punt crític és la baixa disponibilitat de freqüències. Per tant, en primer lloc és necessari fer una planificació de freqüències a nivell regional entre els països i a nivell intern de cada país. A causa de les altes potències amb què normalment radien els transmissors de TDT, i les ubicacions dels transmissors en punts elevats, la planificació de freqüències a nivell regional ha de tindre en compte zones de coordinació i distàncies de protecció dins de la frontera de cada país. Finalment s'ha de planificar la les xarxes de TDT a les freqüències assignades. Addicionalment, la utilització més eficient de l'espectre radioelèctric que comporta la introducció de la TDT, ha permés l'alliberament de certes bandes de freqüència assignades tradicionalment a radiodifusió. Les bandes alliberades són conegudes com a Dividend Digital (DD), i corresponen a la banda de 800 MHz (790-862 MHz) i 700 MHz (698-806 MHz) a Europa, i la banda de 700 MHz a Amèrica. Les dites bandes han sigut assignades per a la utilització de servicis de comunicacions mòbils de quarta generació 4G LTE. La inclusió de l'estàndard LTE en les bandes de dividend digital, representa un problema addicional per al desplegament de les xarxes de TDT. Pel fet que tant la TDT com les xarxes LTE han de coexistir en canals adjacents en freqüència. Per tant, dos casos de convivència han de ser considerats. D'una banda, per al desplegament de noves xarxes de TDT, s'han d'analitzar les possibles interferències des de les xarxes LTE, així com les possibles solucions per a mitigar les dites interferències. D'altra banda per a xarxes de TDT ja desplegades, els problemes d'interferències han de ser resolts amb el menor impacte i cost possibles. La present tesi aborda la planificació de freqüències per a les xarxes de TDT a Sud-amèrica, on diversos estàndards de TDT han sigut adoptats. La majoria dels països de la regió han adoptat l'estàndard Japones-Brasileño ISDB-Tb. Sin embargo, Colòmbia ha adoptat l'estàndard europeu de segona generació DVB-T2, amb la particularitat de ser el primer lloc en el món en què DVB-T2 ha de treballar amb canalització de 6 MHz, i ha de conviure amb l'estàndard de televisió analògica NTSC. Açò junt amb el tardà alliberament del DD a Amèrica, presenten un escenari molt més complex per a la planificació de les xarxes de TDT en la regió. En primer lloc s'estudia la planificació de freqüències a nivell regional per a tots els països de Sud-amèrica, per a posteriorment abordar la planificació a nivell nacional per a Colòmbia. Amb tal fi, s'investiga la convivència entre l'estàndard de TDT europeu de segona generació (DVB-T2), l'estàndard Japones-Brasileño de primera generació (ISDB-T), l'estàndard americà de televisió analògica NTSC i l'estàndard de comunicacions mòbils LTE en les bandes del dividend digital, així com les diferents solucions tècniques per a mitigar interferències sobre les xarxes de TDT. Finalment, es presenten les recomanacions de convivència entre xarxes de televisió analògica NTSC, xarxes de televisió digital ISDB-T, DVB-T2 i xarxes de comunicacions mòbils 4G LTE, que constituïxen un útil manual per a la planificació de les xarxes de