Tesis y Trabajos de Investigación PUCP

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    Design of a DVB-S2 compliant LDPC decoder for FPGA
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-09-22) Montaño Gamarra, Guillermo Daniel; Raffo Jara, Mario Andrés
    Low Density Parity Check codes presents itself as the dominant FEC code in terms of performance, having the nearest performance to the Shannon limit and proving its usefulness in the increasing range of applications and standards that already used it. Low power devices are not except of this rapid development, where it emerges the necessity of decoders of low power without totally sacrificing performance or resource usage. The present work details the devolopment of a LDPC decoder compliant with the DVB-S2 standard for digital television, motivated for its already established use in uplink and downlink satellite applications and its great performance at large code lengths. This research presents the study of the min-sum algorithm and the design of the elements that conform the core decoder, including both functional units (variable and check nodes), memory blocks and routing network. In the context of DVB-S2, it focused exclusively in the prototyping of the inner LDPC decoder and targets FPGA as platform. A variety of design strategies are applied in the design of the core, including the optimal selection of the architecture and the schedule policy, the design of the control unit as a Algorithmic State Machine (ASM) and the inclusion of specialized modules to reduce the number of clock cycles per decoding process, such as early stopping. The selected features for this work are code length of 64800 bits and code rate equal to 1/2. The selected architecture is partially parallel with flooding schedule and operates over binary symbols (Galois field GF(2)). For testing, it assumes a channel with AWGN and BPSK modulation, so the demodulator feeds soft decision information of each symbol based on both assumptions. The design has been validated using different verification methodologies according to complexity and predictability of each part or the whole system. Obtained results show the decoder, when configured for a maximum of 10 iterations, has a BER performance of 10-3 at a SNR of 2 dB, having an advantage of 1 dB respect to previous published Works [1]. It uses 60363 slice LUT and 23552 slice registers when synthesized in the Virtex 7 xc7vx550t FPGA from Xilinx, a reduction of 10% in resource usage from [1]. It achieves a maximum frequency operation of 194 Mhz and a throughput of 142.99 Mbps at worst case. The top energy per bit rate is 18.344 nJ/bit.
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    Diseño de una solución para mejorar el servicio ONE-SEG de la televisión digital terrestre en el Perú
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-01-18) Huerta Valdivia, Alfredo Renzo; Silva Cárdenas, Carlos Bernardino
    En esta tesis se trata de realizar un estudio sobre los estándares de Televisión Digital Terrestre, y realizar una propuesta para mejorar el servicio de Televisión Digital Terrestre para dispositivos portátiles en el Perú. Desde su despliegue, la Televisión Digital Terrestre, en sus diferentes estándares ISDB-T, ATSC, DTMB, DVB, ha mejorado la calidad de la señal de televisión, además de brindar servicios adicionales como la Guía Electrónica, servicios de alerta temprana, interactividad, entre otros. Estos estándares fueron seleccionados cuando existía un ecosistema tecnológico muy diferente al que se tiene actualmente y, al que, dentro de pocos años, vendrá. Debido a esto, los estándares estaban enfocados en cubrir las necesidades no tan exigentes de los equipos de recepción portátiles de televisión digital terrestre, como, por ejemplo, la calidad de la señal recibida en estos receptores, la cual no tenía que ser de alta definición, ya que los equipos receptores portátiles no contaban con pantallas que soportaran esa calidad. Esto provoco que los estándares, con la finalidad de hacer un uso eficiente del espectro, asignaran un ancho de banda pequeño para este servicio, por lo cual la capacidad también era muy reducida. Como consecuencia de esto, la compresión aplicada a esta señal de televisión es muy alta, lo cual genera que esta señal tenga una calidad muy baja. En la actualidad, los equipos de recepción portátil han mejorado, cuentan con mejores características, por ejemplo, ahora sus pantallas tienen una resolución muy superior a la que se tenía anteriormente, por lo cual, estos estándares también mejoraron y aparecieron los estándares de Televisión Digital Terrestre en Movilidad, ATSC 3.0, ISDB-Tmm, DVB-NHG, AT-DMB. Además, ahora, casi todos estos dispositivos cuentan con la tecnología necesaria para conectarse a internet. En este contexto, las casas radiodifusoras, tienen la oportunidad de generar nuevos servicios y dar un valor agregado a los actuales, aprovechando el acceso a internet y la señal de televisión, con el cual podrían generar nuevos modelos de negocios. También, debemos tomar en cuenta que actualmente las OTT, están brindando servicios que permite acceder a distintos contenidos audiovisuales bajo demanda, lo cual las vuelve competidoras directas de las casas radiodifusoras. Con esta mejora en los estándares y el acceso a internet con el que cuentan los dispositivos, se espera que las casas
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    Design of a DVB-S2 compliant LDPC decoder for FPGA
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-02-19) Montaño Gamarra, Guillermo Daniel; Raffo Jara, Mario Andrés
    Low Density Parity Check codes presents itself as the dominant FEC code in terms of performance, having the nearest performance to the Shannon limit and proving its usefulness in the increasing range of applications and standards that already used it. Low power devices are not except of this rapid development, where it emerges the necessity of decoders of low power without totally sacrificing performance or resource usage. The present work details research for a LDPC decoder compliant with the DVB-S2 standard for digital television, motivated for its already established use in uplink and downlink satellite applications and its great performance at large code lengths. Specifically, this research presents the study of the min-sum algorithm and the elements that conform the core decoder, including both functional units (variable and check nodes), memory blocks and routing network. In the context of DVB-S2, it is focused in the inner LDPC decoder and targets FPGA as platform. Furthermore, a variety of design strategies are considered as part of the scope of this work, including the optimal selection of the architecture and the schedule policy, the basis of the design characteristics of the control unit as a Algorithmic State Machine and the introduction of specialized modules to reduce the number of clock cycles per decoding process, such as early stopping. Under these constrains, it has been selected a set of features for a core design derived from work, such as code length of 64800 bits and code rate equal to 1/2. The proposed architecture is partially parallel with flooding schedule and operation over binary symbols (Galois field GF(2)). It takes the assumption of a channel with AWGN and BPSK modulation, so the demodulator feeds soft decision information of each symbol based on both assumptions.
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    Estudio del diseño de servicio IPTV con tecnología HFC y FTTH
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2016-05-13) Tumbalobos Cubas, Brenda Jackeline; Ocampo Zúñiga, Antonio
    En la presente tesis se estudia el diseño del servicio IPTV para brindar una solución a la digitalización de la televisión en el mundo IP. Se plantea dos propuestas de tecnología para el servicio de IPTV: HFC y FTTH, logrando así la interactividad entre la televisión y el usuario. En el capítulo 1 se detalla el origen IP, IP multicast, las aplicaciones de IP, IPTV en el mercado mundial, las aplicaciones de IPTV, comparación entre IPTV y CATV, el marco problemático y los objetivos. En el capítulo 2 se muestra el servicio de IPTV en tecnología HFC y FTTH, así como también las tecnologías FTTH y HFC con sus elementos de red. En el capítulo 3 se analiza los diseños de la cabecera IPTV y su transporte mediante tecnología HFC y FTTH. Finalmente, en el capítulo 4 se detallan los presupuestos del servicio IPTV, así como la comparación de calidad del servicio entre ambas tecnologías. Comparando los resultados de ambas tecnologías, se recomendará la mejor para el despliegue del servicio IPTV.
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    Selección de contenidos oneseg a través de canal de retorno
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2013-07-03) Vargas Romero, Diego Rodolfo; Mayorga Montoya, Marco Antonio
    En la presenta tesis se realizó la implementación de un sistema de interactividad entre un canal de televisión y el usuario a través del uso de la norma ISDB-Tb. Se planteó él envió de datos de interactividad junto al audio y video de un programa de televisión. El usuario a través de su receptor televisivo será capaz de ejecutar la aplicación interactiva y por medio del control remoto o la pantalla táctil del teléfono móvil podrá navegar por el menú de opciones de la aplicación. Se planteó un sistema de votación en el cual el usuario podrá elegir entre dos programas, el ganador será transmitido en el horario estelar. El usuario a través del envío de SMS podrá votar por su favorito. Con el uso de los SMS como canal de retorno de la aplicación se logra la inclusión de la red móvil en el diseño de la red de interactividad de los canales de televisión. El archivo Transport Stream (TS) contendrá los servicios del canal de televisión. Para la generación del TS se utilizó las herramientas OpenCaster y FFmpeg. La aplicación interactiva que será transportada por el TS fue desarrollada en lenguaje NCL-Lua y contendrá el servicio de votación. La tarjeta de transmisión TVB593 transmitirá el archivo TS bajo los parámetros del estándar ISDB-Tb. En la recepción se comprobará el correcto funcionamiento de la aplicación interactiva y la señal de audio y video del canal de televisión con el uso de los set top box EITV Developer y DigiTV. El usuario enviará un SMS con la opción de votación. El modem GSM obtendrá todos los SMS que serán almacenados en la base de datos SMS_db con el uso de la herramienta SMSEnabler. La aplicación del administrador obtendrá los resultados finales y copiará el archivo TS del programa ganador a la carpeta de producción del transmisor. Se utilizó la herramienta MPEG2 Analyzer para el análisis del archivo Transport Stream. Se utilizó el 52,7 % de la capacidad total del archivo TS para la trasmisión de los contenidos de alta definición, definición estándar y oneseg del canal. El 47,8 % restante podría ser utilizado para transmitir otros servicios o más datos de interactividad. Se realizaron pruebas de recepción de los tres servicios transmitidos por el canal de televisión. Además la aplicación interactiva fue probada en los formatos de alta definición y definición estándar para validar su correcto funcionamiento en escenarios multiplataforma.
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    Diseño e implementación de una aplicación interactiva para educación a distancia: T-learning a través de un canal TDT universitario y un canal IPTV en la ciudad de Lima
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2012-09-18) Zárate Torres, Dennis Joel; Mayorga Montoya, Marco Antonio
    El presente proyecto de tesis consiste en el diseño e implementación de una aplicación interactiva con Ginga-NCL para educación a distancia por la televisión denominado T-Learning. El primer capítulo está centrado en el estudio teórico sobre la Televisión Digital, las características de la familia MPEG en especial del protocolo de comunicación MPEG- 2, para el análisis y creación de las tramas de audio, video y datos, que forman parte, una vez multiplexados, en una trama conocida como Transport Stream(TS). En el segundo capítulo, se presenta un breve análisis actual de la Televisión Digital Terrestre en el mundo, en especial del estándar ISDB-T (norma Japonesa), así como los aportes de Brasil para el estándar ISDB-Tb (nipo-brasileña) con el middleware GINGA, para el desarrollo de aplicaciones interactivas basadas en el lenguaje de programación NCL. En el tercer capítulo, se realiza un estudio sobre la IPTV como su definición, elementos y arquitectura; también se muestra las bondades del framework de IPTV ITU-T H.760 MAFR(Multimedia Application Framework), sobretodo el uso del middleware GINGA-NCL para IPTV según la recomendación ITU-T H.761. En el cuarto capítulo, se presenta la Televisión Digital interactiva y los diferentes tipos de aplicaciones existentes para la TDT e IPTV. El caso de estudio de la tesis, es la interactividad sobre T-Learning, por ello se realiza un diagnóstico de la situación actual de la educación a distancia en el Perú y se propone un modelo de aplicación interactiva sobre los cuentos tradicionales peruanos. En el quinto capítulo, se describe el diseño de un canal de Televisión Digital Universitario en la ciudad de Lima y en los lugares sin cobertura se implementa la retransmisión IPTV para los Colegios involucrados por cobertura. Los escenarios de pruebas son: la Televisión Digital Terrestre con el estándar ISDB-Tb y una red IPTV basado en la recomendación ITU-T H.761. Por último, se presentan las conclusiones y recomendaciones, además de proponer algunos trabajos futuros que permitan complementar este proyecto de tesis.
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    Diseño de antenas fractales para televisión digital para interiores y exteriores
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2012-09-18) Chahuilco Gálvez, Víctor Hugo; López Tafur, Marcial
    El presente proyecto de tesis consiste en el diseño de antenas fractales que actúen en la banda de Televisión Digital Terrestre de Perú. El primer capítulo está centrado en dar una visión general sobre la televisión digital a nivel mundial, desde los inicios de la televisión en blanco y negro hasta llegar a los principales estándares de televisión digital, además de mostrarnos las características más resaltantes de cada una. El segundo capítulo busca sentar las bases sobre la teoría de fractales, indicándonos las características principales de un objeto fractal y sus posibles aplicaciones, haciendo un énfasis en el desarrollo de antenas para telecomunicaciones y la teoría electromagnética detrás de esta. El tercer capítulo presenta las características principales de ISDB-T en Perú, ya que este fue el estándar adoptado por Perú debido a sus mejores beneficios con respecto a las otras. Además nos brinda los parámetros necesarios para poder diseñar la antena El cuarto capítulo, por su parte, describe todo el proceso de diseño de las antenas, tanto interior como exterior, desde los algoritmos para hallar las dimensiones de las antenas, hasta las simulaciones de estas y su respectivo análisis para encontrar la más adecuada a los requerimientos. Por último, se presentan las conclusiones y recomendaciones del presente trabajo, además de proponer algunos trabajos futuros que permitan la difusión de esta teoría de fractales poco difundida en nuestro medio y que podría ser de mucha utilidad debido a sus grandes beneficios no solo en la rama de las telecomunicaciones, sino también en las matemáticas, física, medicina, etc.
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    Diseño de una red de acceso para el negocio de televisión por paga para el área rural usando la televisión digital terrestre
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2012-09-07) Matos Párraga, Diego Antonio; Mayorga Montoya, Marco Antonio
    El presente proyecto de tesis consiste en el diseño de una red de acceso para el negocio de televisión por paga usando el estándar ISDB-T, adoptado en el Perú para la Televisión Digital Terrestre (TDT) en una localidad el Territorio 04 según la división establecida por el Ministerio de Transportes y Comunicaciones en el “Plan Maestro para la Implementación de TDT en el Perú”, considerado como área rural. El primer capítulo describe la elección del estándar de la televisión analógica como antecedente, y explica la elección del estándar de TDT en el Perú. Además, se describe la oportunidad que existe para el negocio de televisión por paga. El segundo capítulo explica las características más importantes del estándar ISDB-T, los tipos de redes de difusión y las tecnologías anteriores de distribución de televisión por paga. También, se describe la propuesta de solución para la red de acceso. El tercer capítulo se centra en el diseño de la red de acceso, donde se detallan los equipos que forman parte de la Cabecera de TV y aquellos que se ubicarán en el usuario final. Adicionalmente se realiza un análisis del departamento de Moquegua, donde se propondrá el proyecto. El cuarto capítulo se evalúa el costo-beneficio de implementar esta alternativa de negocio, a través de la elaboración de un flujo de caja y sostenibilidad en el tiempo. Por último, se presentan las conclusiones y recomendaciones para que la implementación del diseño sea eficiente.
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    Diseño del sistema de transmisión satelital para el transporte de la señal ISDB-T BTS
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2012-08-02) Carhuamaca Espinoza, Andrés Erasmo
    El presente proyecto de tesis consiste en el diseño del sistema de transmisión satelital para el transporte de la señal de Televisión Digital Terrestre (TDT) a provincias de manera que éste sirva como modelo de referencia, para las empresas emisoras de contenido, que deben iniciar este tipo de transmisiones en los próximos años. El primer capítulo muestra el estado del arte de la TDT, en donde se identifican las consideraciones generales como antecedentes en el Perú, implementación en otros países y el despliegue actual en nuestro país. También se hará una evaluación de la legislación vigente sobre el desarrollo de la TDT. El segundo capítulo contempla el estudio de las tecnologías relacionadas con la TDT como el estándar Transmisión Digital Terrestre de Servicios Integrados (Integrated Services Digital Broadcasting Terrestrial – ISDB-T) y, en especial, el estándar para transmisión satelital DVB-S2. También se hará un estudio de la señal Broadcast Transport Stream (BTS) que encapsula las señales: High Definition (HD), Standard Definition (SD) y One-Seg. El tercer capítulo involucra el método que se utilizará para remultiplexar la señal ISDBT BTS de manera que se logre reducir considerablemente su elevada tasa de bits. También se mostrarán los resultados obtenidos en Brasil con el método, bajo diferentes configuraciones de prueba. En el cuarto capítulo se plasmará el diseño del sistema de transmisión satelital para transportar la señal ISDB-T BTS desde las estaciones de emisión en Lima hasta las estaciones retransmisoras en provincias. Se detallarán también todos los equipos involucrados en la solución y las consideraciones necesarias para la operación de los mismos. El quinto capítulo se enfoca en un análisis económico de la solución propuesta y se compara los costos de alquiler de espectro que las empresas emisoras de contenido tendrán que afrontar, utilizando el método de remultiplexado y sin éste.
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    Generación de una trama Broadcast Transport Stream (BTS) usando el software libre Opencaster
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2012-06-01) Venegas Picón, Luis Alberto
    La presente tesis consiste en la generación de una trama Broadcast Transport Stream (BTS) con contenido de audio, video y datos, así como, la generación de una trama con una aplicación interactiva embebida utilizando el software libre OpenCaster. Se inició con el análisis del diagnóstico del problema que motivo el desarrollo de esta tesis, buscando explicar el marco actual de la televisión digital terrestre en el Perú y una breve descripción de su problema económico debido a su infraestructura. A continuación, se describen las tecnologías involucradas en el sistema donde se estudió a detalle el funcionamiento de las tablas PSI (Program Specific Information) para su posterior diseño en software. Luego, se realizó el diseño de los inputs necesarios antes de la mutiplexación de paquetes para la generación del BTS. A continuación, se describió la arquitectura del sistema generador del BTS así como también especificaciones del software libre a usar para la multiplexación: OpenCaster. Posteriormente, se procedió con la generación de la trama BTS en 3 escenarios: con un servicio de TV digital SD, 2 servicios de TV digital SD y un servicio SD con una aplicación interactiva (GINGA) embebida. Finalmente, se realizaron las pruebas de las tramas BTS generadas por medio de un analizador de tramas. Para los servicios de TV digital SD también se hizo pruebas en un escenario IP. Además, se hicieron conclusiones de la presente tesis, algunas recomendaciones y sugerencias para trabajos futuros que permitirán profundizar el tema de investigación sobre sistemas de TV digital basados en software libre.