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Acercamiento al Espectrograma y el Merograma, t�cnicas propuestas por Abacanto Digital
Todo sobre medidores
Cada vez son m�s los t�cnicos interesados en conocer qu� es el Espectrograma y para qu� sirve, pero ha surgido otro tipo de presentaci�n de datos, el Merograma y las preguntas se repiten. En este art�culo elaborado por los profesionales del Equipo de Ingenier�a de Abacanto Digital descubriremos de manera simple como funcionan los mejores medidores al servicio del profesional.
S.D.P.
En cuanto a las t�cnicas para facilitar el an�lisis y el monitoreado de las se�ales trataremos sobre el acercamiento al Espectrograma y muy concretamente descubriremos qu� es el Merograma.
Para ello comenzaremos con una breve introducci�n a los conceptos fundamentales de an�lisis espectral y las modulaciones OFDM.
El an�lisis espectral consiste en visualizar las se�ales el�ctricas y de comunicaciones desde un punto de vista distinto al que podemos analizarlas con un osciloscopio. El osciloscopio es un instrumento que permite ver las se�ales en el dominio del tiempo, de modo que podemos ver en una pantalla como evoluciona una se�al a medida que transcurre el tiempo, como ocurre con los registradores de se�ales.
En el caso de an�lisis espectral, el eje horizontal esta calibrado en valores de frecuencia y el eje vertical en valores de potencia de cada una de las sinusoides que aparecen. Dado el enorme rango din�mico que se puede analizar en un instrumento de este tipo, la escala vertical suele calibrase en dB respecto de una potencia de referencia.
Esta potencia de referencia suele ser de 1 mw y se establece este valor de referencia como 0 dB que se representa como 0 dBm, indicando la “m” el hecho de usar dicha referencia. Pero a veces suelen ser m�s interesantes otras unidades, como expresar la amplitud de la se�al respecto a 1 mV o incluso a 1 μV, de modo que 0 dbmV representa una sinusoide con un valor eficaz de 1 mV y una sinusoide de 1μV de valor eficaz tiene 0 dBμV.
En el eje horizontal del analizador de espectros podemos seleccionar la zona del espectro que se desea analizar, es decir, indicando desde la frecuencia de INICIO hasta la frecuencia de STOP, o bien seleccionando una frecuencia central CENT y un rango de frecuencia denominado SPAN que queremos cubrir.
El espectro de una se�al es variable en el tiempo y si se repiten varios barridos se puede observar que son distintos, por un lado debido al ruido y por otro lado por las propias caracter�sticas de la se�al, por lo que haciendo sucesivos barridos y compar�ndolos entre s� se puede observar c�mo evoluciona el espectro en funci�n del tiempo.
Con el DTVLINK-3
Es importante saber que el espectrograma consiste en tomar una serie de espectros sucesivos y compararlos entre s� poni�ndolos uno despu�s del otro. Para ello se puede imaginar que vemos los espectros desde arriba y codificando las respectivas amplitudes de se�al en una escala de colores, que suele ser arbitrariamente elegida por el fabricante.
De este modo el espectrograma en el DTVLINK-3 (la primera foto corresponde al DTVLink- 2b) se construye poniendo cada nuevo espectro que se analiza en la l�nea inferior del diagrama y a cada nuevo espectro que es adquirido “empuja” hacia arriba a todos los anteriores de modo que el m�s antiguo se pierde por la parte superior del diagrama. Y puede comprenderse que el eje horizontal sigue representando la frecuencia de la zona del espectro analizada y el eje vertical ya no representa la amplitud sino que representa el tiempo y as� se puede ver c�mo evoluciona el espectro a lo largo del tiempo.
Y en una modulaci�n digital de una sola portadora se puede medir el MER (Modulation Error Ratio), es decir Relaci�n de Error de Modulaci�n, que es una medida que indica si la posici�n de los vectores de la constelaci�n est� exactamente en su sitio o no. Cada punto de la constelaci�n representa un s�mbolo de datos que lleva la informaci�n correspondiente a uno o varios bits dependiendo del tipo de modulaci�n empleado.
Cuanto mayor es el MER mejor es la calidad de la se�al recibida y existe un umbral para el MER, de modo que si est� por debajo de un cierto nivel el n�mero de errores de bits es irrecuperable. Este umbral es diferente para cada modo de trabajo y para cada tipo de modulaci�n.
En el caso de la televisi�n digital por cable DVB-C2 y por v�a terrestre DVB-T/T2 hay muchas portadoras moduladas en modo QPSK o QAM por cada s�mbolo de se�al transmitida y es posible medir el MER individual de cada portadora as� como el MER conjunto de todas ellas. Cuando se eval�a la calidad recibida en un canal se valora el MER global, pero cuando se quiere analizar la causa de que dicho MER sea mejor o peor conviene analizar el MER individual de cada portadora.
Modo de modulaci�n
En el modo de modulaci�n empleado, el MER m�nimo es de unos 19 dB, por lo que ambos canales se pueden descodificar perfectamente y la imagen no se ve afectada en absoluto por esta diferencia de valor de MER medido. Puede verse, como consecuencia de la constelaci�n, que el CBER es menor que 10-5 en el canal 49 que es de tres �rdenes de magnitud� mejor que el del canal 35 con 10-2. Pero, a pesar de que hay esta diferencia, el sistema de FEC con el descodificador convolucional de Viterbi es capaz de reducir la tasa de error a 4,8 x 10-7, o menor en el canal 49, que es una tasa muy inferior al l�mite que se puede recuperar con el sistema de correcci�n de errores de Reed-Solomon.
Este l�mite es del orden de 2 x 10-4 as� que este sistema corrige todos los errores y la imagen y sonido de los diferentes servicios transmitidos en estos canales se reproducen con toda la calidad de la que se dispon�a en la cabecera del canal.
Y si ambos canales se pueden ver perfectamente, �por qu� preocuparse por la constelaci�n o el MER?, al fin y al cabo parece que todos los errores pueden corregirse. En realidad s� que importa, pues el canal 35 de este ejemplo es m�s susceptible de producir errores irrecuperables si las condiciones atmosf�ricas, o los posibles ecos e interferencias, cambian la se�al a peor. El canal 49 se comportar� de modo m�s robusto ante cualquier interferencia.
Mayor facilidad
Igualmente hay que saber que la parte superior de las pantallas representan el Merograma que se construye de una manera similar a la del espectrograma. El valor de MER se codifica en colores de modo que al peor MER (0 dB) se le asigna el color rojo y al mejor (40 dB) se le asigna el azul oscuro. Cada grupo de medidas del MER se representa en una de las l�neas horizontales que se van a�adiendo al diagrama por la parte superior (al contrario que en el espectrograma, esto solo es una decisi�n de dise�o sin mayor importancia).
En ambos diagramas se representan 70 l�neas con el MER de las portadoras y en el de la izquierda (canal35) la representaci�n del n�mero 7 es el que se muestra en la parte inferior (diagrama amarillo) mientras que en la derecha se muestra la l�nea de merograma n�mero 1, tal como se realza con los c�rculos rojos a�adidos para esta ilustraci�n.
Con este sistema de mostrar cada conjunto de medida de MER individual de cada portadora como una l�nea horizontal que al ponerlas consecutivas permite la comparaci�n entre ellas y as� se puede ver c�mo evolucionan en el tiempo.
A modo de conclusi�n valga decir que ambos modos de representaci�n de los resultados de medidas, tanto del espectro, como del MER individual de las diversas portadoras denominados espectrograma y merograma respectivamente permiten visualizar la evoluci�n temporal de los valores medidos.
Este logro es posible por la rapidez alcanzada en los procesadores de datos que permiten hacer c�lculos complejos a gran velocidad y representar gr�ficamente los resultados para facilitar el an�lisis y el monitoreado de las se�ales. Y Abacanto Digital cuenta con diferentes� medidores a la medida de los mejores profesionales del mundo de la televisi�n.
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