LDM: Lurreko Telebista Digitalak bizirauteko teknologia berria, EHUren eskutik

Aireko errepide ikusezina: espektro elektromagnetikoa eta auto-ilarak

Informazioaren gizartea da gurea. Aro honetan, ezinbestekoa den informazio-fluxua alde batetik bestera garraiatzen duten milaka irrati uhinez inguratuta gaude une oro, giza begirako ikusezinak izan arren. Anabasa horri ordena bat emateko, erakunde publikoek zehaztutako araudiaren arabera antolatzen dira haririk gabeko komunikazio guztiak, eta, besteak beste, espektro erradioelektrikoaren tarte bat egokitzen zaio bakoitzari.

Era sinplean azalduta, egunero gure sakelako telefonoetara edo telebista-antenetara informazioa daramaten garraiobide ikusezinak dira uhin elektromagnetikoak, zeinak espazioan zehar hedatzen baitira eta osagai elektriko eta magnetiko elkarrekiko perpendikularrak baitituzte. Adibide batekin ulertzeko, kostaldean ikus ditzakegun itsasoko uhinen oso antzekoa da uhinen hedapena, baina hedabidea ura izan beharrean airea izanik. Anplitudeaz eta uhin-luzeraz gain, maiztasuna ere bada uhin erradioelektrikoen berezko magnitudea. Labur esanda, uhin baten frekuentziak edo maiztasunak adierazten du uhina bera segundoan zenbat aldiz errepikatzen den; horrenbestez, edozein uhin elektromagnetiko transmititzeko denbora-tarte bat libre izateaz aparte, dagokion frekuentzia-multzoak ere libre egon beharko luke interferentziarik ez egoteko. Fenomeno horren azalpen grafikoa 2. irudian ikus daiteke.

2. irudia. Uhin baten irudikapena denboraren eta frekuentziaren eremuan.

Hala, hotzean, arrotz egin dakigukeen arren, egunerokotasunean sarritan egiten dugu topo maiztasunaren kontzeptu horrekin. Nork ez du buruan, esaterako, bere irrati gogokoenaren frekuentzia zein den, gustuko duen programa sintonizatzeko orduan (100.1 MHz, kasu)? Edota, nork ez du azkenengo urte edo hilabeteetan telebista-seinalea berriz sintonizatu behar izan? Funtsean, galdera horren gakoa seinaleen antolaketa espektralean datza.

Orobat, uhinen ezaugarri horren ezagutza —maiztasunarena, alegia— ezinbesteko tresna bilakatu da belaunaldi berriko teknologiak garatzeko. Ezaugarri horri esker, esate baterako, posible da aldi berean (denbora-tarte berean) antena bakar batetik hainbat telebista-saio aireratzea, bakoitzari espektro frekuentzialaren zati bat egokituz.

Jar dezagun adibide praktiko bat: haririk gabeko transmisioa egungo garraio-sistemarekin pareka daiteke (ikusi 3. irudia). Demagun informazio-iturri ezberdinek, zeinak irudian kamioi gisa adierazi baititugu, Bilbotik (antena igorletik) Donostiara (hargailura) bidaiatu behar dutela. Lehengo aukeran (1. kasuan: TDM (Time Division Multiplexing)), errei bakarreko errepide nazionala baliatuz bidal genitzake (kostaldeko bidetik, adibidez), bakoitzari denbora-tarte bat esleituz, kamioi bakoitza bata bestearen atzetik jarriz. Argi dago irtenbide hori ez dela oso eraginkorra auto-ilara handiak sor daitezkeelako, eta, horrenbestez, “informazio-jarioa” moteldu daitekeelako. Zein da, bada, irtenbidea? Aukeretako bat litzateke espazio bera erabiliz kamioi edo informazio-seinale bakoitzaren maiztasuna baliatu eta informazio-jarioa errei (espektroaren atal) ezberdinetan kokatzea. Hala, errei bakarreko errepidea errei anitzeko autobide bilakatu dugu, bidearen edukiera handituz (2. kasua: FDM). Liburu teknikoetan bilatuz gero, fenomeno horren atzean Frequency Division Multiplexing (FDM) edo Multiplexazio Frekuentziala dagoela ohar gaitezke. Oso teknika erabilia da, besteak beste, egunero etxean jasotzen ditugun telebista-seinaleak horrela antolatzen baitira.

LDM multiplexazio-sistema berria: auto-ilara gehiagorik ez

3. irudia. Multiplexazio-sistema ezberdinen adibide grafikoa.

EHUn garatu den LDM multiplexazio-sistema berrian (Kanadako Communication Research Centre eta Koreako Electronics and Telecommunications Research Institute taldeekin lankidetzan), esleitutako denbora-tartean eta maiztasun osoa aprobetxatuz banatzen da transmititutako potentzia, maiztasuna edo denbora partekatu beharrean. Funtzionamendua sinplea da: informazio-fluxuak bata bestearen gainean kokatzen dira, eta bakoitzari potentziaren tarte bat egokitzen zaio. Egitura horri esker, seinaleak transmititzeko eskura dituzten baliabideak ehuneko ehunean erabiltzen dituzte igorleek, bai denboraren eremuan bai frekuentziaren eremuan. Argiago ikusteko, har dezagun garraioen adibidea. LDM teknikak proposatzen duena zera da: eraginkortasuna handitzeko bi edo hiru solairuko ibilgailuak erabiltzea; hau da, kamioi arruntak eraman beharrean, kotxeak eramango lituzketen kamioiak erabiltzea, edota autobus normalak erabili beharrean, espazio berbera hartuta informazioa garraiatzeko ahalmena bikoiztuko luketen bi solairuko autobusak baliatzea (3. kasua).

Teknologia hau ezinbestekoa izango da etorkizuneko LTDarentzat. Izan ere, espektro erradioelektrikoaren erabilerari dagokionez, informazio-hedabide guztien artean azken urteotan eztabaidarik handiena sortu da telebista digitalak duen frekuentzia-tartearen esleipenaren inguruan. Aditu askoren arabera, telebistak ez ditu modu eraginkorrean kudeatzen hari esleitzen zaizkion baliabideak; hori dela eta, espektroaz arduratzen diren erakundeek zenbait proposamen jaso izan dituzte, telebistaren digitalizazioaren ondorioz libre geratu diren frekuentzia-tarteak beste zerbitzu eraginkorrago batzuei eskaintzeko, telefonia mugikorrari, adibidez.

Horrez gain, telebista digitalaren lehenengo belaunaldiari, TDTari alegia, zerbitzu mugikorrak eskaintzeko gaitasunik eza leporatzen diote. Arazo hori biziki kritikoa da; izan ere, azkenengo ikerketen arabera, datu mugikorren trafikoa hamaika aldiz handituko da 2015 eta 2018 bitartean; areago, epe horren bukaera aldera, trafiko osoaren bi heren bideo-streaming-ari egokituko zaizkio. Horrenbestez, datozen belaunaldietako irrati bidezko hedapen-sistementzat, ezinbesteko baldintza izango da edonon ikusi ahal izatea bereizmen handiko telebista-hargailu mugikorren bidez.

Arazo horiei aurre egin diezaioketen teknologien artean, adituak begi onez ari dira ikusten LDMa. Izan ere, sistema eraginkorragoa izateaz gain, egungo teknologiarekin guztiz bateragarria den soluzioa da, eta, berez, gaur egun dagoen teknologiari aldaketa gutxi batzuk egitea baino ez litzateke beharko. Azpimarragarria da, halaber, eraginkortasun horri esker zerbitzu mugikorrei baliabide gehiago eskaintzeko aukera dagoenez, multiplexazio-sistema honekin zerbitzu mugikorren estaldura bikoiztu edo hirukoiztuko litzatekeela ohiko multiplexazio-sistemekin alderatuz gero.

Hala, Ipar Amerikako ATSC 3.0 Lurreko Telebista Digitalaren Standard berriaren talde teknikoak LDM teknologia aukeratu du bere hurrengo telebista belaunaldirako irtenbide teknologiko gisa. Horrenbestez, litekeena da etorkizun batean, besteak beste, Ipar Ameriketan eta Hego Korean salduko diren telebista-hargailu gehienek Euskal Herriko Unibertsitateak beste talde batzuekin batera garatutako teknologia horren inplementazio bat izatea.

EHU-ko TSR taldearen ekarpenak LDM-aren arloan

EHUko Seinalearen Tratamenduaren eta Irrati-komunikazioen Taldea (TSR) —Manuel Velez Elordi eta Pablo Angueira irakasleen gidaritzapean— LDMaren hastapenetan egon zen, eta, horrenbestez, hasieratik ideia garatuko zuten taldeekin elkarlan estuan aritu zen. Are gehiago, multiplexazio-sistema berri honen lehenengo garapen teoriko/praktikoek TSR taldea izan zuten aitzindari; izan ere, hargailua diseinatzeko funtsezkoak ziren algoritmoak Jon Montalban Sanchezek EHUn defendatutako doktore-tesiaren barruan garatu ziren. TSR taldean garatutako algoritmoek frekuentzia-kanal bakoitzean, edo autobus bakoitzean, bidalitako informazio-iturriak ezberdintzeko mekanismoak garatu zituzten. Sistema oso bat proposatu ez arren, etorkizun hurbilean LTDak aurre egin behar izango dien bi erronka nagusiei irtenbide zuzena eman diezaiekeen teknologia zehatza planteatzen du, hots, arestian aipatutako espektro erradioelektrikoaren erabilera eraginkorra eta zerbitzu mugikorren eskaintza bermatuko lukeen multiplexazio-sistema berri bat.

Bukatzeko, aipatzekoa da TSR taldean hainbat ikerketa teoriko eta praktiko gauzatu direla proposamen horren baliagarritasuna frogatzeko. Aipatzekoa da, halaber, horretarako mundu mailan garatu den lehen LDM hargailua erabili izan dela. Gerora, Euskal Herriko Unibertsitatearen izena nazioarteko hainbat erakusketetara eraman du hargailu horrek, LDMaren onurak erakustera, besteak beste, Las Vegaseko NABSHOWra 2015ean, non sektoreko 100.000 profesional baino gehiago batzen diren. Horrez gain, aurretiaz aipatutako tesian oinarritutako argitalpenek ekarpen onenaren saria eskuratu zuten 2014an Pekinen (Txinan) eta 2015ean Ganten (Belgikan) ospatu ziren IEEE Broadband Multimedia Systems and Broadcasting nazioarteko biltzarretan.

Bibliografia