Técnicas de diversidad para sistemas de DVB de última generación.

Abstract

Hoy en día los sistemas de comunicaciones tienen un rendimiento cercano a los límites teóricos expuestos por Claude Shannon. Esto se debe principalmente al estado de madurez de las tecnologías que emplean. Como claros ejemplos se podrían tomar estándares de la familia 802.11 (a,b,g,n), 802.16 (WiMax) o los de telefonía móvil (UMTS). Aumentar la tasa de datos en este tipo de sistemas (limitados en banda y complejidad) se convierte en un gran desafío. Pero este aumento es una necesidad real, dado que cada vez los hábitos de consumo de los usuarios se hacen más exigentes. Lejos queda el tiempo en el que las redes móviles tenían que lidiar únicamente con llamadas de voz y SMS, con la llegada de los smartphones y otros dispositivos cambiaron por completo el escenario y la demanda de capacidad por parte del usuario no hace más que aumentar. Esto también es aplicable a los sistemas tradicionales de difusión; televisión digital de alta definición (HDTV), servicios interactivos… requieren una capacidad mucho más alta que la que podía ofrecer la primera generación de televisión digital. El desarrollo de la segunda generación de televisión digital terrestre (DVB-T2) y la disponibilidad de frecuencias libres en la banda USHF tras el apagón analógico en Europa propiciaron a los operadores de televisión poder ofrecer nuevos servicios con la planificación de red del momento como pudieran ser televisión de alta definición y servicios de datos (navegación por la red, banking, etc.). Por este motivo DVB-T2 se concibió para tener una capacidad mayor que la de su predecesor DVB-T, consiguiendo un incremento de hasta un 70%. También DVB-NGH se desarrolló para dar servicio a sistemas portables y móviles superando con creces en capacidad y robustez a su predecesor DVB-H. En los dos estándares citados una de las características claves para conseguir este aumento de prestaciones es la diversidad; tiempo, frecuencia y espacio proporcionan los grados de libertad necesarios para poder aprovechar los recursos que los canales inalámbricos pueden ofrecer. En esta tesis doctoral el estudio del uso de la diversidad será la piedra angular, sus bondades e inconvenientes y cómo reducir estos últimos. Los principales puntos de interés que se desarrollan en la tesis son los siguientes:  Estudio de los antecedentes de diversidad en estándares de la familia DVB: Constelaciones Rotadas. Principales beneficios e inconvenientes, implementación en DVB-T2 y contribuciones para la reducción de la complejidad inherente a su adopción.  Estudio de técnicas MIMO propuestas para DVB-NGH: Principales ventajas e inconvenientes. Contribuciones para la reducción de complejidad asociada a esquemas de codificación MIMO. La tesis se divide en los siguientes capítulos: En el primero se realizará una introducción a la problemática abordada así como se expondrán la motivación y metodología adoptada. En el capítulo 2 se lleva a cabo un estudio del estado del arte de los principales estándares de la familia del Proyecto DVB. El capítulo 3 presenta un estudio en profundidad del precedente de diversidad más cercano, Constelaciones Rotadas de DVB-T2. Se presentarán los principios teóricos, su implementación y se estudiará la mejora en rendimiento que puede ofrecer para el sistema. Por último se proponen diversas técnicas para reducir la complejidad hardware que acarrea el uso de esta técnica. El capítulo 4 se centra en el estudio teórico de los sistemas MIMO, como justificación de su incorporación a DVB-NGH. En el capítulo 5 se estudian las técnicas de codificación MIMO propuestas para DVB-NGH, comparando la capacidad que cada una de ellas es capaz de proporcionar, concluyendo que eSM es la técnica más idónea debido a su rendimiento y relativa baja complejidad a la hora de llevar a cabo el proceso de detección. Finalmente se propone un método de reducción de la complejidad introducida por el uso de eSM y se propone un nuevo esquema basado en éste para sistemas SISO (eTFM). El capítulo 6 contiene las principales conclusiones que se pueden extraer de todo el trabajo expuesto anteriormente así como las posibles líneas futuras de investigación.