Sistema de amplificación de canales de televisión.

Sistema de amplificación de canales de televisión que comprende medios (1) de recepción de una señal de entradaanalógica sobre la que se multiplexan una pluralidad de canales de televisión con una pluralidad de potencias,

caracterizado porque además comprende:

- un divisor (2) de potencia configurado para transmitir la señal de entrada analógica a una pluralidad de módulostransceptores;

- la pluralidad de módulos transceptores (3), comprendiendo a su vez cada uno de dichos módulos:

- medios de conversión configurados para convertir la señal de entrada analógica en una señal de entradadigital;

- medios de filtrado adecuados para seleccionar un número entero M de canales de televisión multiplexados enla señal de entrada digital;

- y medios (18) de control de ganancia configurados para igualar las potencias de la pluralidad de canales detelevisión seleccionados;

- y medios de combinación configurados para combinar en una señal de salida los canales de televisión cuya potencia esigualada por la pluralidad de módulos transceptores.

Sistema de amplificación de canales de televisión Campo de la invención La presente invención se aplica al campo de las telecomunicaciones y, más específicamente, a la difusión de vídeo digital (DVB) .

Antecedentes de la invención En los sistemas de difusión de canales de televisión (TV) , ya sean analógicos o digitales, en los que existe multiplexación en canales de frecuencia, es frecuente recibir dichos canales de frecuencia con diferentes niveles de potencia. Esto se debe a que no todos los canales son transmitidos por las mismas antenas, lo que da lugar a distintas pérdidas por espacio libre, debido a la direccionalidad de las antenas emisoras y receptoras, etc. No obstante, para la correcta visualización de dichos canales de televisión, es necesario disponer de una potencia mínima de señal, normalmente establecida por normativa, lo que hace necesaria la inclusión de etapas amplificadoras que eleven la potencia de los canales de televisión recibidos.

Una primera opción es amplificar por igual toda la banda en la que se transmiten dichos canales, habitualmente la banda UHF (Frecuencia Ultra Alta, entre 470 y 862 MHz) pero, dado que existen diferencias notables entre las potencias con las que se recibe cada canal, esta modalidad de amplificación no sólo resulta ineficaz, sino que puede dar lugar a canales con potencias excesivamente altas, y que no sean válidas para su visualización.

Existe por tanto la necesidad de sistemas transceptores multicanal que amplifiquen individualmente cada canal de frecuencia, por ejemplo, en los sistemas de distribución de televisión cercanos al usuario final, tales como las cabeceras de televisión de comunidades vecinales. Otro caso en el que dichos transceptores son necesarios son los repetidores de TV (también denominados rellenadores de brechas) , donde es necesario filtrar y amplificar cada uno de los canales de TV recibidos desde la red primaria para transmitirlos por la red secundaria, en la misma frecuencia para redes de monofrecuencia (SFN) y en frecuencias distintas para redes multifrecuencia (MFN) . El documento US 5.535.240 presenta un ejemplo de transceptor multicanal, en concreto, que utiliza canalizador y combinador basado en la Transformada Rápida de Fourier (FFT) . El documento EP1912348 revela un sistema de retransmisión de señales de difusión de TV que incluye varias cadenas de amplificación analógica en paralelo y, en una realización distinguida, una única cadena que incluye convertidores digitales. El documento US 5.812.605 presenta también un transceptor digital que, en este caso, emplea una pluralidad de antenas receptoras.

Adicionalmente, los estándares de TV (analógicos y digitales) imponen restricciones a la separación entre canales. Por ejemplo, la configuración de difusión de vídeo digital terrestre (DVB-T) utilizada en España está fijada en una separación entre canales de 8 MHz, para anchos de banda de cada canal de 7, 61 MHz. Esto quiere decir que la separación entre un canal y el adyacente es de apenas 380 KHz, que es mucho menor que el ancho de banda de un canal. Si a esto le añadimos que, según el estándar DVB-T, el ratio de potencia a canal adyacente (ACPR) debe ser como mínimo de 50 dB, se puede concluir que, para filtrar individualmente canales de televisión, es necesario contar con filtros con una alta selectividad y, por lo tanto, de orden alto. Los filtros analógicos tradicionales, realizados con componentes discretos, tienen poca flexibilidad, y no suelen emplearse para órdenes elevados, por lo que es necesario recurrir a filtros analógicos de onda acústica de superficie (SAW) o a filtros digitales.

Los sistemas basados en filtros SAW están basados en un receptor / transmisor heterodino con paso a una Frecuencia Intermedia (IF) , habitualmente de 36 MHz. El filtrado y amplificación se realiza, por tanto, analógicamente y canal por canal. La elevada selectividad requerida es proporcionada por los filtros SAW mediante componentes industrializables sobre un circuito impreso.

Existen también sistemas monocanales basados en el procesamiento digital de la señal donde se realiza el filtrado selectivo del canal por medio de un filtro de respuesta de impulso finito (FIR) , habitualmente de unos 100 pesos (también denominados “espitas”) . Estos filtros se generan mediante dispositivos de lógica programable, presentan una mayor linealidad que los filtros analógicos y permiten una flexibilidad mayor a la hora de migrar los sistemas a otras configuraciones u otros estándares de radiodifusión. El documento US 5.299.192 presenta un ejemplo de demultiplexador digital con filtros monocanal.

Tanto las soluciones basadas en filtros SAW analógicos como aquellas basadas en filtros digitales operan canal por canal, siguiendo una estructura en cascada y, por lo tanto, no son flexibles ni ajustables a escala frente a cambios en los planes de radiodifusión. Conviene señalar que dichos planes no están cerrados, sino que permiten la incorporación de nuevos canales de frecuencia una vez un operador ha conseguido la licencia correspondiente. Por lo tanto, o bien se instala el número máximo posible de filtros y amplificadores monocanales desde el principio, lo cual supone un claro desperdicio de recursos, dado que muchos de dichos canales no están siendo utilizados, o bien, por cada nuevo canal de frecuencia utilizado, se requiere la asistencia de un técnico encargado de reconfigurar o añadir los módulos monocanal correspondientes.

Además de estos problemas, el coste, el consumo y la complejidad de las soluciones descritas en el estado de la técnica 2

aumentan linealmente con el número M de canales.

Sigue existiendo, por tanto, la necesidad, en el estado de la técnica, de sistemas que permitan amplificar la potencia de cada canal de frecuencia individualmente de manera eficaz y ajustable a escala, que optimice el consumo y la complejidad del sistema.

Sumario de la invención La presente invención soluciona los problemas anteriormente descritos mediante un sistema de amplificación de canales de televisión en el que dicha amplificación se realiza digitalmente mediante módulos transceptores, cada uno de los cuales opera sobre un subconjunto de canales de televisión. El sistema opera sobre una señal de entrada analógica que recibe a través de medios de recepción, como pueden ser una antena, o simplemente una conexión de entrada desde otro dispositivo de un sistema de comunicaciones del que forma parte. La señal de entrada analógica comprende una pluralidad de canales de televisión analógica multiplexados, habitualmente en la banda de UHF.

El sistema comprende un divisor de potencia que hace llegar la señal de entrada analógica a todos los módulos transceptores y, preferiblemente, un amplificador de bajo ruido antes de dicho divisor de potencia, para elevar la potencia de la señal de entrada minimizando el ruido introducido, dado que las primeras etapas de amplificación son más críticas para la relación entre señal y ruido resultante. Las salidas de los módulos transceptores, cuyo funcionamiento se detalla a continuación, se combinan en una señal de salida, que es preferiblemente amplificada mediante un amplificador situado a la salida del sistema.

Dado que la amplificación se realiza digitalmente en banda base, cada módulo transceptor comprende medios de conversión que permiten digitalizar la señal de entrada, así como al menos un filtro mediante el cual se selecciona un subconjunto de M canales sobre los que opera dicho módulo (se supone que el número M es constante para todos los módulos transceptores, incluso aunque el sistema pueda diseñarse igualmente utilizando distintos valores para distintos módulos) . Una vez que se dispone de los canales seleccionados y digitalizados, su potencia es igualada a una potencia objetivo mediante medios de control de ganancia.

Preferiblemente, dichos medios de ganancia, también denominados en el presente documento control automático de ganancia (AGC) , comprenden a su vez medios para estimar la potencia de cada canal, compararla con una potencia objetivo y amplificar cada canal para alcanzar dicha potencia objetivo. Obsérvese que la amplificación de todos los canales del subconjunto se realiza simultáneamente mediante un mismo amplificador del módulo transceptor, gracias al multiplexado temporal de los canales. Para ello, más preferiblemente, los medios de amplificación comprenden medios de retardo que retrasan la aplicación de la ganancia necesaria para obtener la potencia objetivo durante los intervalos en los que están multiplexados otros canales.

También preferiblemente, el filtrado del subconjunto de M canales se realiza mediante un filtro polifásico y, de forma equivalente,... [Seguir leyendo]

1. Sistema de amplificación de canales de televisión que comprende medios (1) de recepción de una señal de entrada analógica sobre la que se multiplexan una pluralidad de canales de televisión con una pluralidad de potencias, caracterizado porque además comprende:

-un divisor (2) de potencia configurado para transmitir la señal de entrada analógica a una pluralidad de módulos transceptores;

-la pluralidad de módulos transceptores (3) , comprendiendo a su vez cada uno de dichos módulos:

-medios de conversión configurados para convertir la señal de entrada analógica en una señal de entrada digital;

-medios de filtrado adecuados para seleccionar un número entero M de canales de televisión multiplexados en la señal de entrada digital;

-y medios (18) de control de ganancia configurados para igualar las potencias de la pluralidad de canales de televisión seleccionados;

-y medios de combinación configurados para combinar en una señal de salida los canales de televisión cuya potencia es igualada por la pluralidad de módulos transceptores.

2. Sistema de amplificación según la reivindicación 1, caracterizado porque los medios de filtrado comprenden a su vez un filtro polifásico (16) de un número M de canales y porque cada módulo transceptor (3) comprende a su vez un combinador polifásico (20) de dicho número M de canales.

3. Sistema de amplificación según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende un amplificador (8) de bajo ruido adecuado para amplificar la señal de entrada.

4. Sistema de amplificación según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende un amplificador (26) de potencia adecuado para amplificar la señal de salida.

5. Sistema de amplificación según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los medios de conversión comprenden a su vez: -medios de mezclado configurados para convertir la señal analógica a una frecuencia intermedia;

- medios (14) de digitalización configurados para trabajar en dicha frecuencia intermedia; y porque cada módulo transceptor (3) comprende un demodulador (21) digital en cuadratura de fase

6. Sistema de amplificación según la reivindicación 5, caracterizado porque los medios de mezclado comprenden a su vez: -un oscilador (11) configurado para generar la frecuencia intermedia;

- un convertidor (10) configurado para mezclar la señal analógica con la frecuencia intermedia generada por el oscilador; -y un filtro (12) de paso bajo configurado para dejar pasar la frecuencia intermedia.

7. Sistema de amplificación según la reivindicación 6, caracterizado porque los medios de mezclado comprenden además medios (13) de control automático de ganancia en la frecuencia intermedia.

8. Sistema de amplificación según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque los medios de conversión comprenden a su vez:

-un mezclador (28) analógico en cuadratura de fase configurado para generar dos componentes de la señal de entrada en banda base;

-dos convertidores (32) de analógico a digital configurados para digitalizar desde dicha banda base los dos componentes generados.

9. Sistema de amplificación según la reivindicación 8, caracterizado porque los medios de conversión comprenden además:

- dos filtros (30) de paso bajo configurados para dejar pasar los dos componentes en banda base; -dos medios (31) de control automático de ganancia en banda base.

10. Sistema de amplificación según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque los medios de conversión comprenden a su vez un convertidor (39) de analógico a digital de alta velocidad, configurado para operar en la frecuencia de los canales de televisión en la señal analógica de entrada.

11. Sistema de amplificación según la reivindicación 10, caracterizado porque cada módulo transceptor (3) comprende 5 además:

-un filtro (37) de paso de banda en la frecuencia de los canales de televisión en la señal analógica de entrada;

-y un amplificador en dicha frecuencia de los canales (38) de televisión.

12. Sistema de amplificación según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los medios (18) de control de ganancia comprenden a su vez:

-medios de estimación configurados para estimar una potencia de cada canal de televisión;

-medios (56) de comparación configurados para determinar una ganancia necesaria para obtener una potencia objetivo a partir de la potencia de cada canal;

-medios (57) de amplificación configurados para aplicar dicha ganancia necesaria a cada canal de televisión;

13. Sistema de amplificación según la reivindicación 12, caracterizado porque dichos medios (57) de amplificación comprenden medios de retardo configurados para retrasar la aplicación de la ganancia un número M-1 de ranuras de tiempo de una señal multiplexada temporalmente.

14. Sistema de amplificación según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque cada módulo transceptor (3) comprende medios (19) locales de control de canales, configurados para trasladar, en términos de frecuencia, al menos un canal de televisión dentro de un rango de frecuencias operado por dicho módulo transceptor (3) .

15. Sistema de amplificación según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el sistema comprende además medios (4) globales de control de canales, configurados para extraer de un primer módulo transceptor al menos un canal de televisión multiplexado en una primera frecuencia, y multiplexar dicho al menos un canal de televisión en un segundo módulo transceptor en una segunda frecuencia.