ATSC 3.

Wilson Fernando Freire Vargas

freire_wilson1301@hotmail.es

Escuela Superior Politcnica de Chimborazo

1 INTRODUCCIN
RESUMEN: En este trabajo expone varios .
aspectos de ATSC 3.0, la nueva generacin de Desde hace varios aos atrs se ha tomado el tema
estndares para la radiodifusin de televisin digital del apagn analgico, tras el anuncio de que todas
incluyendo mayor capacidad de transmisin generando
servicios de televisin de ultra alta definicin y robusta
las emisiones de televisin debern ser convertidas
recepcin en equipos fijos y mviles, tanto en interiores de analgico a transmisiones digitales, debido a
como exteriores. esto se ha venido desarrollando tecnologas que se
ATSC 3.0 nos permite una interaccin directa generando orienten al mejoramiento de transmisiones de
la capacidad de personalizar de manera eficiente el informacin digital a travs de redes de
contenido que se emite, por lo que se plantea tcnicas telecomunicaciones, aprovechando el espacio
de codificacin que nos permitan aseguran la transmisin radioelctrico que se atribuye al servicio de
de manera efectiva, aportando mayor rendimiento en televisin terrestre.
cuanto a la capacidad de correccin de errores, en envi
La televisin digital se ha convertido en una
de informacin de velocidades de cdigo medias y altas,
lo que produce robustez de la seal transmitida,
revolucin en la transmisin de programas junto a
reduciendo la relacin seal a ruido obteniendo una mejor una mayor flexibilidad en los contenidos emitidos,
ganancia de cobertura. creando la posibilidad de combinar un nmero
Otra de las tcnicas usadas es BICM (modulacin determinado de canales de audio, video y adems
codificada de bits intercalados) que combina la datos en una sola seal.
codificacin de canales con modulaciones digitales lo cual La tecnologa de televisin digital busca ofrecer al
aumenta considerablemente la capacidad de transmisin. usuario canales con mejor calidad de imagen que
se puede comparar con una en formato DVD,
permitiendo adems transmitir contenido con un
PALABRAS CLAVE: ATSC 3.0, codificacin,
modulacin, BICM, CRC, NUC, LDPC.
sonido de mejor calidad, la recepcin de esta seal
puede ser percibida tanto en interiores como
ABSTRACT. This paper presents several of ATSC 3.0, exteriores e inclusive en equipos porttiles y
the new generation of standards for the broadcasting of mviles, caractersticas que en la actual televisin
digital television with the highest capacity of transmission analgica no se puede realizar.
of ultra-high definition television services and robust Por lo mencionado anteriormente nace ATSC
reception in fixed and mobile equipment, both indoors and (comit de sistemas de televisin avanzada), que se
Outside. encargan del desarrollo de estndares de televisin
ATSC 3.0 allows a direct interaction generating the ability digital en Estados Unidos, que permiti definir la
to efficiently customize the content that is broadcast, so it posibilidad de tener televisin de alta definicin con
is proposed coding techniques that do not allow the
transmission of the effective way, providing the highest
una imagen panormica con resolucin 1920*1080
performance in terms of the correction capacity Errors, in pixeles, incluyendo soporte para imgenes de
the media environment of medias and medals, which distintos tamaos, permitiendo la transmisin de
produces robustness of the transmitted signal, the seis canales virtuales de resolucin estndar en un
reduction of the ratio pointed to a better gain of coverage. solo canal de televisin de 6 MHz de ancho de
Another technique used is BICM (interleaved bit coded banda.
modulation) that combines channel coding with digital
modulations for which transmission capacity is Con la llegada de ATCS 3.0 se busca mantener el
considerably increased.
ritmo con las tendencias de nuevas tecnologas de
televisin y el contenido de 4k, despus de varios
aos de desarrollo se va a dar el siguiente paso en
la radiodifusin de televisin.

1
ATSC 3.0 es una versin principal de las normas dispositivos porttiles, pantallas de vehculos y
ATSC y fue creado por el Comit de Sistemas de receptores porttiles.
Televisin Avanzada (ATSC). ATSC 3.0 apoyar la La eficiencia del espectro tambin es un rea clave
televisin mvil, la televisin 3D y el UHD 4K. de evaluacin para hacer frente a la escasez de
espectro de radiodifusin debido a la creciente
Comparado con el estndar anterior ATSC 3.0 demanda de servicios de banda ancha inalmbrica
requiere que se proporcione al menos el 30 % de y la prxima subasta de incentivos al espectro de
aumento de la capacidad de transmisin, por lo que televisin.
debe ser significativamente ms robusto, siempre
buscando mejorar la experiencia de ver televisin, 3 CARACTERISTICAS
proporcionando una mayor calidad de audio y video,
permitiendo al usuario la capacidad de interactuar y Transmisin por el aire de la programacin de
personalizar el contenido. televisin en resolucin 4K, as como HD y SD
capacidad de difusin simultnea (digital).
2 ATSC 3.0
La inclusin de HDR y amplia gama de colores.
ATSC 3.0 es una versin principal de las normas
ATSC y fue creado por el Comit de Sistemas de Compatibilidad con capacidad para la transmisin
Televisin Avanzada (ATSC). de vdeo 120fps.
Capacidad de transmitir de inmersin de audio,
ATSC 3.0 se considera como la prxima generacin pistas en varios idiomas, y otros accesorios de
de estndares para la televisin digital que a pesar audio.
de no ser compatible con la versin anterior busca
no tener ningn tipo de restriccin, por lo que La verdadera nativa capacidad de transmisin 3D.
promete convertirse en la tecnologa terrestre de
radiodifusin de referencia en todo el mundo, Integracin de transmisin de banda ancha sobre-
aprovechando al mximo las investigaciones el-aire de programacin y contenido
recientes sobre radiodifusin digital terrestre. complementario a los dispositivos mviles y de
Internet habilitado. Esto puede dar a las emisoras la
posibilidad de aadir "segunda pantalla"
experiencias durante la visualizacin de algunos
programas de televisin.

Mejora del Sistema de Alerta de Emergencia para el

clima, los desastres naturales, u otros eventos
importantes.

4 DETALLES TCNICOS

3.1 BOOTSTRAP.

Fig.1 Visin general de un sistema de TV Digital ATSC 3.0 utiliza una seal de arranque que permite
a un receptor para descubrir e identificar las seales
Los objetivos del sistema ATSC 3.0 incluyen mayor que se estn transmitiendo. La seal de arranque
capacidad del sistema para suministrar de manera tiene una configuracin fija que puede permitir la
eficiente servicios emergentes de televisin de utilizacin de nuevos tipos de seales en el futuro.
ultra-alta definicin (UHD) y una robusta recepcin
en interiores. 3.2 SISTEMA DE CAPAS
Otro de los objetivos primordiales es proporcionar
servicios de televisin simultneamente a S32 Fsica.
receptores fijos y mviles, incluyendo televisores
tradicionales de sala de estar y dormitorio, ATSC 3.0 utiliza una capa fsica que se basa en
la modulacin ortogonal de multiplicacin por

2
 divisin de frecuencia (OFDM) con cdigos de
FEC de cdigo de paridad de baja densidad
(LDPC). Con un canal de 6 MHz la velocidad
binaria puede variar de 1 Mbit / s a 57 Mbit / s
dependiendo de los parmetros que se utilizan.
ATSC 3.0 puede tener hasta 4 tubos de capa
fsica (PLP) en un canal con diferentes niveles
de robustez utilizados para cada PLP. Un
ejemplo de cmo PLP se puede utilizar sera un
canal que ofrece vdeo de alta definicin a
travs de un PLP robusto y mejora el vdeo a
UHD con codificacin de vdeo escalable sobre
Fig. 2 Personalizacin de audio
una mayor tasa de bits PLP.
3.4 VIDEO.
S36 Seguridad
ATSC 3.0 soporta tres formatos de vdeo: Legacy
SD Video, Interlaced HD Video y Progressive Video.
Utiliza servicios y proteccin de contenido
Las velocidades de fotogramas Legacy SD Video y
Interlaced HD Video de hasta 60 fps y slo pueden
S34 Aplicacin y presentacin
utilizarse con la Rec. 709 espacio de color. Legacy
SD Video y Interlaced HD Video se incluyen para la
Se especializa en el software, imgenes y
compatibilidad con el contenido existente y no
sonido.
pueden utilizar HDR, HFR o WCG.
S33 Protocolos de gestin
3.5 LEGACY SD VIDEO.
Organiza bits dentro de los archivos y paquetes
a ser transmitidos.
Legacy SD Video admite resoluciones de hasta
720x480 y admite el perfil principal 10 de la
S31 Requisitos del sistema
codificacin de vdeo de alta eficiencia (HEVC) en
nivel principal de nivel 3.1
Casos de uso, requerimientos y administracin
general del programa.
3.6 VDEO ENTRELAZADO EN ALTA
DEFINICIN.
3.3 AUDIO.
El video entrelazado HD soporta resoluciones de
ATSC 3.0 soporta Dolby AC-4 y MPEG-H 3D Audio.
hasta 1920x1080 de video entrelazado y admite el
perfil HEVC principal.
ATSC S34-2 Es el grupo ad-hoc trabajando
actualmente en la prxima generacin de audio
3.7 VDEO PROGRESIVO.
DTV (Digital TV).
El Vdeo Progresivo soporta resoluciones de
Nos ofrece la capacidad de personalizar de manera
escaneado progresivo hasta 3840x2160 y admite el
eficiente para una experiencia de audio:
perfil HEVC 2. El Vdeo Progresivo admite
velocidades de fotogramas de hasta 120 fps y la
a. Elegir idioma
Rec. 2020 (Define varios aspectos de la UHDTV
b. Elegir comentario
tales como resolucin de la pantalla, la velocidad de
c. Reducir las degradaciones con la
fotogramas, el submuestreo de croma, la
descripcin y la inteligibilidad mejorada
profundidad de bits, y el espacio de color). El vdeo
d. Normalizar la sonoridad de todo el
progresivo admite HDR usando Hbrido Log-
contenido
Gamma (HLG) y Perceptual Quantizer (PQ).
e. Intervalo dinmico de contorno para el
usuario nico, dispositivo y entorno.

3
 3.8 MARCA DE AGUA. la codificacin de canales con modulaciones
digitales en canales de transmisin que presenta
ATSC 3.0 admite la marca de agua digital de la atenuacin.
seal de audio y seal de vdeo. La estructura del bloque BICM consiste en la
concatenacin en serie de un cdigo FEC (Forward
5 LISTADO DE NORMAS Error Correction), un intercalador de bits y un
mapeador de constelaciones. Los actuales
Normas finalizadas sistemas de TDT de ltima generacin estn
actualmente muy cerca del lmite terico de
A / 321: Sistema de Descubrimiento y sealizacin. Shannon usando cdigos de comprobacin de
A / 322: Capa Fsica Descargar. paridad de baja densidad (LDPC) e implementando
A / 326: Plan de prueba (mtodo recomendado). constelaciones QAM (Quadrature Amplitude
A / 330: Protocolo de Capa de Enlace. Modulation) uniformes hasta 256QAM.
A / 333: Servicio de Informes de uso.
A / 334: Audio Marca de agua de emisin. En particular, ATSC 3.0 ha adoptado:
A / 335: video de la filigrana de emisin.
A / 336: Recuperacin de contenido en los Cdigos LDPC con velocidades de codificacin de
escenarios de redistribucin. 2/15 hasta 13/15 para tamaos de cdigo: 16200 y
A / 342: Audio Standard (compuesta de las tres 64800 bits.
partes siguientes).
A / 342 Parte 1: Elementos de audio comunes. Constelaciones no uniformes (NUC) de 16-QAM a
A / 342 Parte 2: AC-4 Sistema. 4096-QAM, adems de QPSK.
A / 342 Parte 3: Sistema de AA MPEG-H (declar el
estndar de audio para ATSC 3.0 en Corea del Sur). Se han adoptado dos tipos diferentes de NUC: NUC
A / 343: Subttulos. bidimensionales (2D-NUC) para constelaciones de
16, 64 y 256 puntos, y NUC unidimensionales (1D-
Normas propuestas NUC) para constelaciones de 1024 y 4096 puntos,
respectivamente.
A / 325: Prctica Recomendada: Plan de pruebas
de rendimiento TG3 / S32 Lab Intercaladores de bits (BIL), optimizados para cada
A / 332: Anuncio de Servicio combinacin de velocidad de codificacin y patrn
A / 338: dispositivo compaero de constelacin.
A / 341: Estndar de vdeo (H.265, escalable HEVC
con HDR)

Normas candidatos

A / 300: ATSC 3.0

A / 324: Horario y Studio-a-transmisor de Enlace Fig. 3 Diagrama de bloques del mdulo BICM ATSC 3.0.
A / 331: Sealizacin, Entrega, sincronizacin y
proteccin contra errores La entrada al mdulo BICM es una secuencia de
A / 337: Aplicacin de Sealizacin frames en banda base que transportan datos
A / 344: entorno de ejecucin de aplicacin estndar aleatorios.
(aplicaciones para televisores avanzados)
A / 345: Personalizacin El bloque FEC se divide en un codificador externo y
A / 360: Seguridad (encriptacin para las emisoras) un codificador interno. El cdigo interno es un
A / 323: Capa Fsica de carga / descarga (enlace cdigo LDPC y su uso es obligatorio. Para el cdigo
ascendente / descendente) externo, hay varias opciones posibles. En primer
lugar, el uso del cdigo BCH (Bose Chaudhuri-
6 ATSC 3.0 BICM Hocquengham); Segundo, el uso de un CRC de 32
bits (Cyclic Redundancy Check) y el tercero que no
La modulacin codificada de bits intercalados utiliza ninguna codificacin.
(BICM) es un enfoque ms avanzado para combinar

4
7 CODIFICACIN ATCS 3.0 El entrelazado de grupo permite optimizar la
combinacin entre el cdigo FEC y la constelacin.
La FEC (Forward Error Correction) del BICM se Finalmente, el intercalador de bloques proporciona
forma mediante la concatenacin de un cdigo la asignacin final de bits a smbolos de
externo y un cdigo interno con la parte de constelacin.
informacin. El cdigo externo es un cdigo BCH
(Bose Chaudhuri- Hocquengham), una 9 Modulacin ATSC 3.0
comprobacin de redundancia cclica (CRC) o
ninguna, mientras que el cdigo interno es un ATSC 3.0 ha adoptado modulaciones de amplitud
cdigo LDPC. Tanto los cdigos FEC, BCH como en cuadratura (QAM) y para aumentar el nivel
LDPC son cdigos sistemticos, de manera que la robustez ms alto, se utiliza la modulacin por
parte de informacin est contenida dentro de la desplazamiento de fase cuaternaria (QPSK). Para
palabra de cdigo. La palabra de cdigo resultante constelaciones de orden superior con una mayor
es, por lo tanto, una concatenacin de informacin eficiencia espectral pero un nivel de robustez
o parte de carga til, paridades BCH o CRC y inferior, se definen constelaciones no uniformes
paridades LDPC. Para una mxima flexibilidad y desde 16QAM hasta 4096QAM con configuraciones
para lograr un mayor rendimiento cuando la personalizadas
capacidad de correccin de errores del cdigo Constelaciones para cada tasa de cdigo LDPC.
interno se considera suficiente, el cdigo externo
puede ser reemplazado por una comprobacin
CRC, o ningn cdigo externo en absoluto. Sin
embargo, se espera que el uso del BCH sea el de
uso comn, ya que proporciona un error adicional
de 12 bits Correccin y deteccin de errores. CRC
se proporciona para dar la opcin de mejorar la
eficiencia, sin embargo, no hay correccin de error
adicional est disponible, slo la deteccin de
errores. En cuanto al LDPC interno, se han elegido
dos estructuras diferentes. Una estructura es similar
a la utilizada en DVB-T2, que proporciona un
excelente rendimiento a velocidades de cdigo
medias y altas, y otra estructura LDPC ligeramente
diferente que mostr un excelente rendimiento a
tasas de cdigo muy bajas Fig.4 Grfica de capacidad del rendimiento BICM ATSC
3.0 en AWGN

8 INTERCALADOR DE BITS

El objetivo intercalador de bits en la cadena BICM

es coincidir con la salida de las palabras de cdigo
LDPC con las constelaciones. El intercalador de bits
afecta el rendimiento y tambin la implementacin
de HW. ATSC 3.0 ha adoptado una estructura de
intercalador de bits de 3 etapas introducida en el
perfil MIMO, que consiste en un entrelazador de
paridad seguido de un entrelazador de grupo
seguido de un intercalador de bloques.

Esta estructura permite la decodificacin paralela

de LDPC mientras que optimiza el funcionamiento
de los cdigos de FEC a cualquier constelacin. El
papel del entrelazador de paridad permite la Fig. 5 Grfica de capacidad del rendimiento BICM ATSC
decodificacin paralela. 3.0 en canal Rayleigh.

5
Las constelaciones QAM uniformes se caracterizan 11 REFERENCIAS
por una separacin uniforme entre puntos de
constelacin y forma cuadrada de las [1] J. Starzynsky, ATSC 3.0 Audio System, Broadcast televisin
constelaciones, y se usa debido a su simplicidad conference, 2016
para la codificacin y decodificacin. Sin embargo,
[2] P. Sotomayor Jacome Analisis de los estandares de
existe una brecha significativa entre la capacidad television digital terrestre (TDT) y pruebas de campo
BICM de constelaciones QAM uniformes y el lmite utilizando los equipos de comprobacion tecnica de la
terico de Shannon, que aumenta con la orden de superintendencia de telecomunicaciones ,
modulacin. Los NUC (constelaciones no
[3] M. Lachlan
uniformes) se pueden usar para proporcionar un
and D. Gomez Baquero, Modulation and coding for ATSC 3.0,
mejor rendimiento, reduciendo la SNR requerida Junio 2015
proporcionando una ganancia de cobertura.
[4] J. Whitaker, Overview for ATSC 3.0, Broadcast televisin
conference, 2016

10 Conclusiones [5] S. Chie and M. Zambrano and C. Medina Estndares de

television digital , 2015

ATSC 3.0 se convierte en un estndar que se [6] ATCS Standard: System Discovery and Signaling, marzo 2016
enfoca ms en la seguridad, por lo que utiliza
tcnicas de proteccin de servicios y contenidos.

La nueva tecnologa adoptada en ATSC 3.0

incluyendo nuevos cdigos LDPC, intercaladores
de bits y constelaciones no uniformes; Hacen de
ATSC 3.0 una tecnologa con capacidad superior y
rendimiento de cobertura en comparacin con
cualquier estndar existente de radiodifusin digital
terrestre.

La capa fisica de ATSC 3.0 ofrece mucha ms

flexibilidad, robustez y eficiencia espectral que el
estndar actual, permitiendo a las emisoras de
televisin para elegir entre una amplia variedad de
parmetros de transmisin de manera que cada
estacin puede adaptar su seal para servir mejor a
su mercado local proporcionando la combinacin de
servicios y rea de cobertura ms adecuadas para
el mercado.