Antenas para Televisión Digital

Últimamente he visto en Facebook que muchos gañanes ofrecen en venta antenas "mágicas" para Televisión que logran captar "más de 40 canales en calidad digital", y encima las ofrecen a precios ridículos. Yo no soy quien para oponerme a negocios ajenos, la estafa es tan vieja como la misma sociedad, pero francamente me duele a los ojos leer tanta basura y mentiras sobre electrónica que nada tienen que ver con la realidad. Por eso posteo esta información para quién le sea útil cuando esté buscando antenas para su TV y no se dejen estafar por supuestas cualidades que no existen.

Número de canales: El número de canales que la antena mágica puede captar está obviamente limitado al número de canales que se emiten en el lugar donde tu vives. Ninguna antena de TV te permitirá capturar canales que se emitan en otra ciudad (salvo claro, que la distancia sea apropiada). Esto es porque las antenas repetidoras se ubican en puntos estratégicos en las ciudades y pueblos, por lo tanto tu TV va a recibir solamente canales de repetidoras que estén cerca. Las señales de TV, incluso la TDT (Televisión Digital Terrestre) se emiten en ondas de radio, la diferencia con la TV "analógica" es la modulación, amplitud y frecuencias que una y otra utilizan, no la tecnología. La TDT no usa señales de satélite como algunos creen. Así que no esperes que una antena va a recibir de pronto canales de otros lugares, en el caso de los que vivimos en la frontera con EU recibimos muchos canales porque muchos se emiten en aquel país, no porque la antena sea especial. Ninguna antena comercial puede lograr que recibas canales de paga o privados, porque tu TV no podría decodificar dichas señales.


Calidad: Es cierto que la TDT se ve mejor que la analógica, pero no es verdad que nunca sufra problemas de calidad. La calidad de la señal depende del emisor, no sólo del receptor. Puede que tengas una antena muy "buena" (o al menos así te la vendieron), pero si no te ubicas en una zona cercana a las repetidoras no vas a tener una señal de calidad. Los problemas que te pueden causar pérdida de señal en una antena casera son muy obvios: cables rotos, conectores quebrados o antenas caídas. De ahí en fuera, el lugar donde la coloques puede influir un poco pero nada más. La antena no hará que recibas canales si antes no los recibias, la solución para eso es que te cambies de casa. Lo mismo con las pérdidas de señal, la TDT no sufre la "lluvia" o borrosidad de la analógica, pero si sufre de imágenes congeladas, señal pixelada, señales interrumpidas, mal audio, etc. Incluso, en días de mucha lluvia o viento fuerte, la señal también se puede perder sin importar que tan costosa haya sido tu antena.

El tamaño NO importa. Mucha gente gasta fortunas en comprar antenas gigantes que en teoría van a recibir más y mejor los canales. Lamento decirles que no es tan fácil: teóricamente una antena tiene más capacidad de percibir señales entre más grande sea... pero en el caso de señales como las de TV, que son difundidas y no son dirigidas a una zona en particular, el tamaño no influye tanto como se esperaría. De nuevo, importa la zona donde vives y no el tamaño de la antena, no vale la pena comprar una antena gigante salvo que vivas muy alejado y la señal sea muy pobre, quizá una antena grande pueda mejorar un poco. Hay toda una ciencia en el diseño y optimización de las antenas, pero esto es cuando la comunicación es dirigida, de esta forma el diseño de la antena permite que la transmisión y recepción sea mejor. En comunicación difundida, las repetidoras emiten señales y todo aquel que se encuentre alrededor puede recibirlas, así que no importa mucho el diseño y tamaño de la antena receptora, lo que importa es la potencia del emisor.

Cableado. Este punto extra. Los cables usados para TV como los HDMI por ejemplo, no importa su "calidad" o la forma en que están construidos. Hay mucha gente que compra cables carísimos pensando que de esa forma sus películas bajadas de Internet se van a ver mejor. El HDMI no depende de la calidad del cable, es un estándar precisamente para evitar que la calidad dependa del cable. No importa que tenga puntas de oro, la mejora de la señal es insignificante entre un cable de 5 dlls, uno de 10 y uno de 100 superprofesional. Cuidado con esto, porque muchos vendedores acostumbran poner palabras como "High Performance", o "Professional" o poner el número de la revisión del estándar (Optimizado para 1.4... etc) cuando ninguno de estos datos tiene nada que ver con el desempeño medible del producto que te están vendiendo.

En resumen, en cuestión de electrónica opta sin dudas por lo más barato. Bueno, no tan barato como para que se destruya en 15 días, pero no creas que una configuración con cables con punta de oro, antenas gigantes y demás chucherías va a mejorar tu experiencia audiovisual. La calidad depende de la calidad de aparatos que uses y de la señal que estás recibiendo.

Introducción a la tecnología 4G-LTE

Traducción. Artículo original en la revista Electronic Design
http://electronicdesign.com/4g/introduction-lte-advanced-real-4g

La nueva tecnología publicitada es la red 4G, la verdadera banda ancha móvil, la tecnología que permite transferir datos casi tan rápido como las infraestructuras cableadas... los nuevos modelos de smartphones incorporan ya el LTE 4G, pero ¿que es?, ¿de que se trata?

LTE significa Long Term Evolution, es una tecnología para transmitir datos de forma inalámbica. Actualmente, convive con CDMA y GSM, las tecnologías actuales, pero se espera que desplace a estándares anteriores como 2G y 3G, debido a la posibilidad de trabajar con tasas de datos muy superiores, ofreciendo verdadera velocidad. Hasta hace unos años el LTE era inviable, hoy en dia la fabricación de circuitos integrados permite que se puedan instalar radiobases con soporte para LTE sin costes extratosféricos para los operadores.

LTE tardará un par de años en establecerse y se seguirá trabajando con otras tecnologías como las mencionadas, pero su ventaja es que es una tecnología que recién implementada ofrece prestaciones muy superiores y aún podría optimizarse.

Las bandas de operación. 4G-LTE opera en distintas bandas, tanto en algunas frecuencias ya usadas para comunicación celular, como otras nuevas recién asignadas. Cada operador utiliza bandas distintas de acuerdo a la licitación que posean y del país donde operen. La mayoría de los teléfonos que ejecutan LTE usan 2 bandas y difiere para cada compañía operadora. La mayoría de las bandas están habilitadas para Duplexado por división de frecuencia (FDD), el cual usa dos bandas separadas, una para enlace de subida de datos, y la otra para enlace de descarga. Esta tecnología utiliza canales amplios para lograr tasas de datos muy altas y dar soporte a muchos usuarios. El estandar está configurado para permitir anchos de banda de 1.4, 3, 5, 10, 15 y 20 MHz. El operador elige el ancho de banda dependiendo de la licitación que tiene disponible y el servicio que pretende ofrecer, principalmente datos a alta velocidad de transferencia. Las anchuras de 5 y 10 MHz son las más comunes.

La Modulación. LTE utiliza el esquema de modulación multiplexado ortogonal por división de frecuencia, el OFDM. Este provee un uso eficiente del espectro radioeléctrico que permita las tasas de datos altas y el uso compartido de canales comunes. OFDM divide un determinado canal en muchas sub-portadoras, cada sub portadora está separada de otra gracias a que existen "bandas guardián", es decir, anchos de banda que no se utilizan para evitar que las sub-portadoras se interfieran. Cada sub-portadora posee un número entero de ciclos sinusoidales cuya sumatoria después de la demodulación sumará cero.

Cuando se transmiten los datos, por ejemplo, en un canal de 5 MHz, se pueden utilizar cerca de 333 sub portadoras y se puede utilizar distintas técnicas en cada una para demodulación, como QPSK, o 64QAM, dependiendo de las necesidades de velocidad. Por cada sub portadora la información a transmitir es enviada en símbolos secuenciales, cada símbolo representa un gruo de bits. Entre más sofisticada sea la modulación, mayores tasas de datos se pueden alcanzar. Un canal de 20 MHz podría usar hasta 1024 sub portadoras.

En otras palabras, el logro de LTE 4G es que su técnica de transmisión de datos consiste en separar la información y enviarla de manera "paralela", la información a transmitir se separa y se utiliza para modular diferentes portadoras dentro de un mismo canal asignado. Los datos se separan en Resource Blocks, RB's, el cual es el tamaño mínimo de paquete a enviar. Este RB se envia a través de 12 sub portadoras ocupando un ancho de 180 KHz.

Se utilizó OFDM en LTE porque es poco sensible a los efectos de las multirutas. Cuando se envían distintas señales al mismo receptor al mismo tiempo, éstas pueden interferirse, rebotar, disminuirse o distorsionarse. Como la fase, la amplitud, o la combinación amplitud-fase representan bits, que la señal se distorsione origina errores de bits. Estos pueden ser detectados por software o utilizando un ecualizador, pero hacer uso de ellos le genera un costo extra al proceso y vuelve complicado implementarlo. Transmitir usando múltiples sub portadoras en un canal amplio reduce estos problemas. LTE añade también un prefijo cíclico, CP, para cada secuencia de bits transmitida. Un bit se genera en el proceso DSP y se copia al principio del paquete. Este bit permite al receptor reconocer cuando el tiempo de dispersión es más corto que el prefijo cíclico, es decir, compara diferencias entre el ciclo de la señal en teoría y el ciclo real, sin hacer uso de ecualizador.

MIMO. Otra de las características sello de 4G-LTE es el uso de múltiples antenas, Multiple In, Multiple Out, o MIMO. Se utilizan dos o más antenas para aprovechar mejor los canales. El arreglo más utilizado es 2x2, 2 para transmitir, y 2 para recibir, en ese orden. El standar de LTE permite arreglos de 4x4 antenas. Como se explicó, el objetivo es enviar las series de datos a través de distintas rutas sobre un mismo canal. El uso de antenas aisladas y específicas permite que se cumpla mejor este objetivo.
El problema de MIMO es la dificultad de implementarlo en terminales como los teléfonos móviles, los cuales ya implementan antenas para otros estándares como WiFi, sumado al poco espacio en un móvil. La optimización de antenas ha permitido configuraciones de 2x2 en móviles, mientras que las radiobases si pueden implementar fácilmente arreglos de antenas múltiples. Para una radiobase, un arreglo 4x2 resulta suficiente considerando que requieren más capacidad para transmitir que para recibir. 

Las prestaciones de 4G-LTE. En cuanto a transferencia de datos, LTE permite alcanzar velocidades hasta de 300 Mbits/s. Para que se de este desempeño, se necesitan condiciones óptimas como baja interferencia, dia despejado, energía suficente en receptor y transmisor, etc. Sin embargo, no deja de llamar la atención que LTE en promedio, puede alcanzar velocidades de 5 a 15 Mbits/s lo cual supera a algunas conexiones cableadas. Sobre Voz en 4G-LTE, aún no funciona. LTE es una red basada en paquetes de datos IP. Actualmente, los teléfonos celulares utilizan una especie de "switching", cambian de protocolo cuando requieren transmitir voz o datos, según sea el caso, y el uso de 4G se puede desactivar sin perder el uso de voz. Sin embargo se espera que se implemente pronto.

Sobre el futuro de 4G, la predicción es que este protocolo domine por lo menos la siguiente década. La nueva investigación sobre un posible 5G, sería simplemente optimizar en la modulación y el uso de frecuencias más altas para lograr con un estándar parecido, una velocidad superior.