Contribuciones a los algoritmos de estimación de canal y cancelación de ICI en sistemas DVH-H y DVB-SH

Resumen

La Televisión Digital Móvil es hoy en día una realidad gracias al desarrollo de nuevos estándares técnicos, como por ejemplo DVB-H (Digital Video Broadcasting for Handheld terminals) y DVB-SH (Digital Video Broadcasting Satellite Services to Handheld devices), desarrollados por el consorcio DVB (Digital Video Broadcasting) y aprobados por la ETSI (European Telecommunications Standards Institute) en el año 2004 y 2008, respectivamente. Ambos estándares presentan una tecnología eficiente y robusta para la radiodifusión de contenidos o servicios audiovisuales a terminales receptores de televisión no convencionales, como son los teléfonos móviles, PDAs, ordenadores portátiles, etc. Y ambos definen como esquema de modulación la técnica multiportadora OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing), eficiente espectralmente y capaz de combatir las condiciones adversas que se dan en los canales radioeléctricos. Sin embargo, la movilidad intrínseca de un terminal móvil, provoca mayor hostilidad en las condiciones de propagación, ya que a diferencia de los escenarios de propagación estacionarios, donde sólo existen desvanecimientos frecuenciales, aparecen también desvanecimientos selectivos en el tiempo. Esto provoca que el bloque de estimación de canal presente en cualquier receptor OFDM coherente, como lo son los sistemas DVB-H y DVB-SH, lleve a cabo una tarea de estimación bidimensional, detectando las variaciones del canal tanto en el tiempo como en la frecuencia. Una de las técnicas aplicables a los sistemas que se estudian en esta Tesis doctoral, es el método de estimación de canal basado en pilotos, ya que la estructura de la señal DVB-H y DVB-SH incluye la transmisión de portadoras de referencia o pilotos para la realización de dicha tarea. Este método requiere del diseño de filtros interpoladores adaptados a las condiciones del canal de propagación, cuya implementación en tiempo real es inviable por su alto coste computacional. Por tanto, los métodos de estimación de canal basado en pilotos adaptativos no son válidos en los sistemas DVB-H y DVB-SH, ya que implica una complejidad muy elevada. En la presente Tesis, se propone un algoritmo de estimación de canal adaptativo, tanto en la dimensión temporal como frecuencial, que apenas incrementan los recursos hardware necesarios respecto a un estimador de canal basado en pilotos no adaptativo, mejorando sustancialmente las prestaciones de un receptor DVB-H y DVB-SH. Otro de los problemas que presentan los canales radioeléctricos móviles, es el fenómeno de dispersión Doppler, que provoca en la señal recibida un término de interferencia denominado ICI (Intercarrier Interference), que reduce significativamente las prestaciones de un receptor, además de limitar la velocidad a la que se pueden recibir los servicios de televisión. Esto implica implementar en la cadena de recepción algoritmos capaces de combatir los efectos de la dispersión Doppler. Por otra parte, la implementación de cualquier algoritmo de procesamiento de señal en un receptor DVB-H o DVB-SH, supone un indudable desafío técnico, ya que la arquitectura hardware de cualquier algoritmo que se implemente debe permitir el diseño de receptores integrados baratos, de bajo consumo y de elevadas prestaciones. Por este motivo, en la presente Tesis, se propone un esquema de cancelación de ICI de reducida complejidad hardware que permite optimizar el área de silicio necesario y el consumo de batería, con prestaciones muy similares o incluso idénticas a las obtenidas con otras técnicas de cancelación de ICI propuestas en la literatura, cuya complejidad hardware es prohibitiva para su implementación en un receptor DVB-H y DVB-SH. Como resultado de esta Tesis doctoral, aparte de las publicaciones realizadas en congresos y revistas de reconocido prestigio internacional, cabe destacar que las aportaciones descritas en este documento han sido implementadas en un receptor de DVB-T/H distribuido comercialmente por la empresa madrileña SIDSA. Dicho receptor es hasta el día de hoy el más robusto frente a dispersión Doppler, llegando casi a duplicar las prestaciones en velocidad máxima de recepción de su competidor más cercano.