Transmissão de TV Digital

Transmissão de TV Digital Modulações Digitais Padrão ISDB Modulador Estrutura Sistema TV Cultura Laboratório de RF

Modulações Digitais Laboratório de RF

Modulações Digitais Amplitude Freqüência Fase Amplitude e Fase Uma portadora modulada de forma digital poderá ser alterada nos seguintes parâmetros: Amplitude Freqüência Fase Amplitude e Fase Laboratório de RF

Modulações Digitais Amplitude - ASK – Amplitude Shift Key Freqüência - FSK - Frequency Shift Key Fase - PSK - Phase Shift Key Amplitude / Fase - QAM - Quadrature Amplitude Modulation Laboratório de RF

Modulação ASK A modulação ASK está baseada na variação de amplitude do sinal de portadora em função do símbolo de entrada. Se trabalhamos com um bit por símbolo, teremos duas amplitudes, sendo uma representando o nível lógico “0” e outra o nível lógico “1”. Laboratório de RF

Modulação ASK Laboratório de RF

Modulação FSK A modulação FSK é bastante próxima da modulação FM, no entanto a alteração de freqüência ocorre de forma mais abrupta. Para cada símbolo teremos um valor de freqüência diferente. Laboratório de RF

Modulação FSK Laboratório de RF

Modulação PSK A modulação PSK é baseada na alteração de fase da portadora em função do símbolo aplicado a entrada da estrutura. Para cada símbolo teremos um valor de fase diferente Laboratório de RF

Modulação PSK Laboratório de RF

Modulação PSK Diagrama de Constelação 1 Fase 180° Fase 0° Fase 180° Fase 0° Laboratório de RF

Modulação QPSK Neste tipo de modulação estaremos modulando a portadora com 4 símbolos diferentes o que fará com que a fase da portadora cada instante esteja em um quadrante diferente Símbolo 1 00 Símbolo 2 01 Símbolo 3 11 Símbolo 4 10 Laboratório de RF

Modulação QPSK Diagrama de Constelação 01 00 135° 45° 225° 315° 11 10 Laboratório de RF

Modulação QAM A modulação QAM trabalha com variações de fase acompanhadas de variações de amplitude. Laboratório de RF

Modulação 16 QAM 1000 1010 0010 0000 1001 1011 0011 0001 1101 1111 0111 0101 1100 1011 0110 0100 Laboratório de RF

Modulação 64 QAM 100000 100010 101010 101000 001000 001010 000010 000000 100001 100011 101011 101001 001001 001011 000011 000001 100101 100111 101111 101101 001101 001110 000111 000101 100100 100110 101110 101100 001100 001110 000110 000100 110100 110110 111110 111100 011100 011110 010110 010100 110101 110111 111111 111101 011101 011111 010111 010101 110001 110011 111011 111001 011001 011011 010011 010001 110000 110010 111010 111000 011000 011010 010010 010000 Laboratório de RF

Modulação 64 QAM Os pontos, que em um sistema com baixo ruído devem acumular mais no centro das fronteiras de decisão, quando perturbado por um ruído aleatório eles passam a espalhar, sendo que, em alguns casos pode-se ter, inclusive pontos que geram erros. Laboratório de RF

Modulação 64 QAM Laboratório de RF

Modulação OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplex Laboratório de RF

Modulação OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplex 21 O sinal OFDM é a soma de várias sub-portadoras ortogonais entre si Divide uma única transmissão em múltiplos sinais Cada sub-portadora é modulada individualmente e independentemente QPSK ou QAM Cada uma das milhares portadoras carrega um pedaço da informação OFDM, do inglês Orthogonal frequency-division multiplexing, também conhecido como discrete multitone modulation (DMT), é uma técnica de modulação baseada na idéia de multiplexação por divisão de frequência (FDM) onde múltiplos sinais são enviados em diferentes frequências. Muitos são familiarizados com FDM pelo uso de aparelhos de rádio e televisão: normalmente, cada estação é associada a uma determinada frequência (ou canal) e deve utilizá-la para realizar suas transmissões. OFDM parte deste conceito mas vai além, pois divide uma única transmissão em múltiplos sinais com menor ocupação espectral (dezenas ou milhares). Isto adicionado com o uso de técnicas avançadas de modulação em cada componente, resulta em um sinal com grande resistência à interferência. OFDM é quase sempre utilizado juntamente com codificação de canal (técnica de correção de erro), resultando no chamado COFDM. É uma tecnologia de alto grau de complexidade em sua implementação, mas é amplamente utilizada em telecomunicações, usando sistemas digitais para facilitar o processo de codificação e decodificação dos sinais. Sua aplicação é encontrada em tecnologias de broadcasting e também em algumas formas de redes de computadores. Sua principal característica quanto ao desempenho é o fato de apresentar boa imunidade a multi-percursos, geradores dos famosos "fantasmas" presenciados nas televisões analógicas. Um sinal OFDM em banda base é a soma de várias sub- portadoras ortogonais, com os dados de cada sub-portadora sendo independentemente modulados usando alguma forma de QAM ou PSK. Este sinal em banda base é usado para modular uma portadora principal, usada para transmissão via rádio frequência. As vantagens da utilização do OFDM são várias, incluindo elevada eficiência espectral, imunidade contra multi- percursos e filtragem de ruído simples. A modulação e demodulação OFDM são típicamente feitas usando a transformada rápida de Fourier (FFT). Alguns sistemas OFDM usam algumas sub-portadoras para carregarem sinais piloto, que são usados para sincronismo. Entretanto, OFDM obre com canais variantes no tempo ou com a presença de offset de frequência de alguma portadora. Além disso, devido à aplicação da FFT (Fast Fourier Transform) no transmissor, o sinal tende a ter altas taxas de peaks-to-average. COFDM : Coded OFDM (quando tem Convolucional) Laboratório de RF 21

Modulação OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplex Em um sistema OFDM, as portadoras são arranjadas de tal forma que as bandas laterais de cada sub-portadora não sobreponham a sub-portadora adjacente. Assim o espectro possui um nulo no centro da frequencia de cada uma das sub-portadoras. Laboratório de RF

Modulação OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplex Em um sistema OFDM, as portadoras são arranjadas de tal forma que as bandas laterais de cada sub-portadora não sobreponham a sub-portadora adjacente. Assim o espectro possui um nulo no centro da freqüência de cada uma das sub-portadoras. Laboratório de RF

A informação está espalhada em várias portadoras Modulação OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplex Transmissão OFDM A informação está espalhada em várias portadoras Transmissão com portadora única Toda informação em uma portadora Se eu colocar a mão sob o fluxo da torneira, eu consigo obstruí- lo, mas não consigo fazer o mesmo com o chuveiro, pois o fluxo está mais espalhado. Assim, uma mesma interferência afeta muito mais o sinal com portadora única do que o sinal ODFM. Ou, se eu fizer uma analogia com uma carga que tem que ser transportada, se eu coloco tudo em um único caminhão e ocorre um acidente eu perco toda a carga. Se eu espalhar a carga em vários caminhões e houver um acidente, eu perco só ¼ da carga. Cada um destes caminhões pode ser visto como uma das portadoras, e estas devem ser ortogonais entre si para uma não “ver” a outra. Como agora cada portadora carrega uma quantidade de informação menor, podem-se usar modulações mais robustas como QPSK e 16QAM. Laboratório de RF 24

Modulação OFDM O principio desta modulação consiste em repartir aleatoriamente os símbolos sobre um numero elevado de diferentes portadoras moduladas. O COFDM reparte o canal em células conforme o eixo dos tempos e das frequências. Laboratório de RF

Modulação OFDM A cada célula de frequência/tempo é atribuída uma portadora dedicada. Iremos repartir a informação a transmitir por uma mistura de portadoras. Um símbolo COFDM corresponde a mistura da informação contida em várias portadoras num instante t. Cada portadora é ortogonal as precedentes. Laboratório de RF

Modulação OFDM Para reduzir o efeito dos ecos, entre cada símbolo transmitido, é inserida a chamada zona de guarda. A duração útil de cada símbolo será escolhida de forma a evitar os ecos. Esta precauções vai limitar a interferência inter simbólica. Laboratório de RF

Modulação OFDM Existem também portadoras piloto de sincronização (de amplitude superior aos dados a úteis) são inseridas para facilitar o trabalho do receptor. Laboratório de RF

Modulação OFDM O padrão ISDB possui três modos de multiportadoras: O modo 2K (1405 portadoras por canal) O modo 4K (2809 portadoras por canal) O modo 8K (5617 portadoras por canal) Laboratório de RF

Modulação OFDM  TU Ts Laboratório de RF

Modulação OFDM Intervalo de Guarda: Na prática, para manter a ortogonalidade entre as portadoras, a banda de guarda é preenchida com uma cópia da parte final do símbolo OFDM t ∆ Tu Ts Laboratório de RF

SISTEMA ISDB-T "Integrated Services Digital Broadcasting Terrestrial" Serviço Integrado de Transmissão Digital Terrestre Laboratório de RF

SISTEMA ISDB-Tb A banda de transmissão consiste de 13 segmentos OFDMs • Transmissão Hierárquica. Cada “Layer” consiste de um ou mais segmentos OFDMs. Pode funcionar com até 3 “Layers”. • Recepção parcial. O segmento para recepção parcial é considerado um “layer” hierárquico. • Modos: 3 modos com espaçamento entre portadoras de aproximadamente 4kHz, 2kHz e 1kHz nos modos 1, 2 e 3 respectivamente. Laboratório de RF

SISTEMA ISDB-Tb Largura de faixa de cada seguimento: Seg = 6 MHz / 14 Seg = 428,57 KHz Largura de faixa do canal: Canal BW = 428,57 x 13 Canal BW = 5.571,41MHz Laboratório de RF

SISTEMA ISDB-Tb HDTV / SDTV 13 SEGMENTOS LARGURA DE FAIXA DE 6MHz Laboratório de RF

SISTEMA ISDB-Tb Transmissão Hierárquica Laboratório de RF

SISTEMA ISDB-Tb Diferentes Layers (3) = Diferentes Coberturas Diferentes modelos de recepção Indoor Fixa Indoor Portátil – Pior caso Outdoor Portátil Escolher a potência Correta Não saturar perto da torre Minimizar áreas de sombra Não extrapolar o contorno protegido QPSK 16QAM Mackenzie: 1,5kW cobre São Paulo com 95% de satisfação. Se fizer backoff do analógico, pode aumentar a área de cobertura ou saturar. No Brasil, acreditamos que mais que 5kW não será necessário no digital. 64QAM Laboratório de RF 37

SISTEMA ISDB-Tb Laboratório de RF

A TRANSMISSÃO ISDB-Tb Laboratório de RF

A Transmissão da TV Digital SISTEMA ISDB-Tb A Transmissão da TV Digital Em TV Digital, muitas vezes o aumento de potência não representa a solução do problema. Em vários casos, não adianta aumentar a potência, visto que o Sinal está chegando ao local, mas sem qualidade. Se aumentarmos muito o nível de sinal (potência) poderemos ter casos em que invadiremos o espaço de outras emissoras, sem resolver o problema, podendo até saturar receptores nas proximidades do transmissor. Agora, além de aumentar a potência, temos que cuidar também da qualidade do sinal. Explicar MER e BER e a necessidade do sinal chegar agora e chegar bem ao SET TOP BOX. Explicar os FECs e mostrar que motores ou prédios podem degradar o sinal em um ponto específico. Laboratório de RF 40

SISTEMA ISDB-Tb Sinal se degrada drasticamente com uma pequena mudança na condição Alta Digital Margem Analógico Qualidade do sinal Explicar MER e BER e a necessidade do sinal chegar agora e chegar bem ao SET TOP BOX. Explicar os FECs e mostrar que motores ou prédios podem degradar o sinal em um ponto específico. Baixa Condição de recepção Boa Ruim Laboratório de RF 41

SISTEMA ISDB-Tb Sinal se degrada drasticamente com uma pequena mudança na condição Alta Digital Margem MER (dB) Qualidade do sinal Explicar MER e BER e a necessidade do sinal chegar agora e chegar bem ao SET TOP BOX. Explicar os FECs e mostrar que motores ou prédios podem degradar o sinal em um ponto específico. Baixa Raio de cobertura do sinal Condição de recepção Boa Ruim Laboratório de RF 42

Efeitos do Ruído em um Sistema Analógico SISTEMA ISDB-Tb Efeitos do Ruído em um Sistema Analógico (Queda Gradual da C/N) 45 dB C/N 35 dB C/N 25 dB C/N 20 dB C/N Laboratório de RF

SISTEMA ISDB-Tb Efeitos do Ruído em um Sistema Digital (Queda Gradativa da MER) 34 dB MER 23 dB MER 22.5 dB MER 22 dB MER Laboratório de RF

SFN (Single Frequence Network) SISTEMA ISDB-Tb SFN (Single Frequence Network) Rede de transmissores de pequena potência, operando no mesmo canal, transmitindo o mesmo conteúdo O relógio dos transmissores é sincronizado através de um satélite (mesma base de tempo). O COFDM é capaz de lidar com os ecos usando o recurso do intervalo de guarda e, portanto, permite a recepção de sinais de uma rede SFN. A modulação COFDM (tanto no DVB como no ISDB) apresenta a característica de possibilitar a construção de redes com freqüência única (SFN – Single Frequency Network). Neste caso, em vez de se ter uma única antena transmissora de grande potência cobrindo uma vasta região (ou áreas metropolitanas como o Rio de Janeiro), ter-se-ia uma rede de transmissoras de pequena potência, operando no mesmo canal, transmitindo o mesmo conteúdo, o mais sincronizadamente possível. A distribuição das programações entre as transmissoras pode ser feita através de qualquer meio, como por exemplo através de uma rede pública ATM, SDH ou mesmo PDH. A sincronização da transmissão das antenas é obtida com o empacotamento das informações em mega-quadros e o uso de rótulos de tempo para sincronizar o início de transmissão dos mesmos. O relógio dos transmissores é sincronizado através de um satélite. Do lado da recepção, os sinais provenientes das diferentes antenas transmissoras provavelmente chegarão com uma pequena defasagem entre si e com diferentes amplitudes. Com isso, é como se um sinal fosse o eco de outro. O COFDM, como foi visto, é capaz de lidar com os ecos usando o recurso do intervalo de guarda e, portanto, permite a recepção de sinais de uma rede SFN. Laboratório de RF

SFN (Single Frequence Network) SISTEMA ISDB-Tb SFN (Single Frequence Network) Menor potência localizada Serviço mais confiável, no caso de recepção móvel Permite a adoção de uma freqüência única, com abrangência nacional, para cada rede de emissoras Recepção móvel contínua de uma determinada programação, sem a necessidade de alterar a sintonia do receptor ao longo do itinerário As vantagens e desvantagens de uma configuração desse tipo ainda não estão totalmente exploradas. Como pontos positivos, verifica-se a necessidade de menor potência localizada; uma melhor cobertura, particularmente em regiões com muitos acidentes geográficos, como na cidade do Rio de Janeiro; e a possibilidade de um serviço mais confiável, no caso de recepção móvel, ao minimizar as lacunas de cobertura. Idealmente, esse método permitiria a adoção de uma freqüência única, com abrangência nacional, para cada rede de emissoras, trazendo, como vantagens, o estabelecimento de uma disposição de canais uniforme para todas as localidades (por exemplo, o canal 4 teria a mesma programação básica em todas as cidades); bem como a recepção móvel contínua de uma determinada programação, sem a necessidade de alterar a sintonia do receptor ao longo do itinerário. Ainda em termos de pontos positivos do SFN, se for estabelecido um canal de retorno próprio, a mesma rede que suporta as antenas transmissoras pode ser utilizada para suportar as antenas receptoras da emissora. Como pontos negativos, a implantação de uma rede de antenas transmissoras pode tornar-se economicamente mais onerosa e tecnicamente mais complexa do que um sistema com antena centralizada. Laboratório de RF

SISTEMA ISDB-Tb Topologias de Rede 47 Além da economia de espectro, temos um impacto ambiental de poder reduzir as potências de transmissão operando com o conceito de células, assim como na telefonia celular. Laboratório de RF 47

SISTEMA ISDB-Tb Além da economia de espectro, temos um impacto ambiental de poder reduzir as potências de transmissão operando com o conceito de células, assim como na telefonia celular. Laboratório de RF 48

SISTEMA ISDB-Tb Além da economia de espectro, temos um impacto ambiental de poder reduzir as potências de transmissão operando com o conceito de células, assim como na telefonia celular. Laboratório de RF 49

SISTEMA ISDB-Tb Além da economia de espectro, temos um impacto ambiental de poder reduzir as potências de transmissão operando com o conceito de células, assim como na telefonia celular. Laboratório de RF 50

Local com ausência de qualidade do sinal SISTEMA ISDB-Tb Gap Filler Local com ausência de qualidade do sinal Em TV Analógica na área a direita teríamos sinal fraco ou com chiados e fantasmas. Em TV Digital seria uma ausência total de sinal. Laboratório de RF 51

SISTEMA ISDB-Tb Gap Filler 52 Área 1 Área 2 Se apenas aumentarmos a potência não resolveremos o problema da qualidade de sinal, tendo ainda o inconveniente de invadir o espaço de outras emissoras ultrapassando o contorno protegido. Área 1 Antena TX 1 Mostrar que apenas aumentando o sinal irradiado pela antena não resolveremos o problema do ruído implusivo e ainda teremos o problema de atingir uma área vizinha. Dar nesse momento o exemplo de emissoras de SP que estão atingindo Jundiaí, Campinas, São José dos Campos, etc Área 2 Laboratório de RF 52

SISTEMA ISDB-Tb Gap Filler 53 Área 1 Área 2 Com os Gap Fillers, pequenos transmissores no mesmo canal, e antenas diretivas, conseguimos resolver os problemas de qualidade sem afetar o contorno protegido. G 2 Área 1 G 1 Antena TX 1 Mostrar que apenas aumentando o sinal irradiado pela antena não resolveremos o problema do ruído implusivo e ainda teremos o problema de atingir uma área vizinha. Dar nesse momento o exemplo de emissoras de SP que estão atingindo Jundiaí, Campinas, São José dos Campos, etc Área 2 G 3 G 4 Laboratório de RF 53

SISTEMA ISDB-Tb ENCODER HD ENCODER SD ENCODER LD APLICAÇÕES Modulador MUX TS ENCODER HD TS ENCODER SD Modulador Transmissor TS ENCODER LD BTS FI Falar superficialmente dos encoder´s e falar das entradas e saídas do MUX. APLICAÇÕES Laboratório de RF

MULTIPLEXADOR TS 1 BTS TS 2 MUX ISDB-TB TS 3 TS EPG 55 Gerador de Carrossel Exemplificando o gerador de carrosel. EPG Laboratório de RF 55

MULTIPLEXADOR Uma das principais características da TV Digital será a Multiprogramação, ou seja, uma mesma emissora oferecendo ao mesmo tempo, mais de uma opção de programação para seu usuário. Para isto será necessária a acomodação dos vários sinais diferentes para serem transmitidos juntos. O grande responsável por isto na TV Digital é o Mux. Na sua entrada são conectados os TS – Transport Streams dos diversos sinais de áudio e vídeo, assim como os dados de EPG, interatividade, controle e middleware. Falar muito do multiplex. Bater bastante em multiprogramação, interatividade, uso dos canais para venda de mais propagandas ou canais de venda, etc. Laboratório de RF

MODULADOR O Modulador é responsável pela conversão do sinal vindo do MUX para entregar ao transmissor. Este equipamento recebe do MUX além do sinal BTS também as informações de modulação, tipo de correção de erros, interleaving,e entrega em sua saída a FI. Laboratório de RF

Diagrama em Blocos 58 Codificação externa Dispersão de energia Entrelaçador Dados Codificação Interna Modulador Transmissor Laboratório de RF 58

Dispersão de energia 59 Codificação externa Dispersão de energia Entrelaçador Dados Codificação Interna Modulador Transmissor Laboratório de RF 59

Codificação externa ( Reed Solomon) Sua função principal é permitir ao receptor detectar e corrigir erros que apareçam no sinal digital demodulado e regenerado. Ele é um Forward Error Corretion Code ( FEC ) pertencente a familia dos Bloc Codes. Para cada 188 Bytes ele acrescenta 16 Bytes de redundância Devido a presença dos Bytes de paridade, este Bloco aumenta em aproximadamente, 1.0851 vezes ( 204/188) a taxa de bits do sinal de entrada. 1 Byte Sinc Dados 187 Bytes 1 Byte Sinc Dados 187 Bytes Paridade 16 Bytes 204 Bytes Laboratório de RF

Codificação externa 61 Codificação externa Dispersão de energia Entrelaçador Dados Codificação Interna Modulador Transmissor Laboratório de RF 61

Sua função é tornar o feixe de entrada ( pacotes MPEG-2) Dispersão de energia Sua função é tornar o feixe de entrada ( pacotes MPEG-2) Aleatório, espalhando os dados para evitar a concentração de energia no espectro, eliminando seqüências repetidas de zeros e uns. O Aleatorizador produz um espectro semelhante ao Ruído Branco e é constituído basicamente por um gerador de Pseudo Random Bynary Sequency ( PBRS ), somado ao sinal útil de dados. Laboratório de RF

Dispersão de energia Dispersor de energia / Randomizador / aleatorizador de dados Sinal modulado tem sempre a mesma “aparência” independente da informação de entrada Diminui a probabilidade de sequencias de “0” e “1” Faz o sinal se parecer com o ruído branco Multiplica a sequência de entrada bit a bit por uma PRBS, gerada segundo um polinômio gerador, para obter o efeito de espalhar a informação para que ela se pareça com o ruído branco. Este polinômio é determinado segundo a teoria de Galois, da teoria de códigos. A sua principal função é tornar aleatória a distribuição dos bytes dentro de cada pacote de dados. Esta aleatorização dos bytes é necessária para evitar que, devido à repetição de padrões de dados, o espectro de freqüências do sinal modulado possa conter energia concentrada em determinadas freqüências deste espectro. Se isso acontecesse, poderia comprometer a imunidade às interferências do sinal transmitido de HDTV e aumentaria a possibilidade de interferência em outros canais de TV, principalmente nos de TV analógica. O aleatorizador produz um espectro semelhante ao ruído branco e é constituído basicamente por um gerador de Pseudo Random Bynary Sequence (PRBS) somado com um somador módulo 2 ao sinal útil de dados. Com objetivo de espalhar os dados entrantes do codificador MPEG-2 e eliminar seqüências repetidas de zeros e uns que poderiam gerar um nível DC causando uma interferência intersimbólica, os dados são serializados e somados a uma seqüência binária pseudo-aleatória PRBS formada pelo gerador polinomial 1 + x14 + x15. Os registradores de deslocamento desse gerador PRBS são carregados com uma seqüência inicial “100101010000000”. O tamanho da seqüência do aleatorizador de dados é de 215 – 1 = 32767. Laboratório de RF 63

Entrelaçador 64 Codificação externa Dispersão de energia Entrelaçador Dados Codificação Interna Modulador Transmissor Laboratório de RF 64

Entrelaçador Sua função é espalhar os pacotes provenientes do Reed Solomon e do aleatorizador ( dispersor de energia) para aumentar sua efeciência perante erros de bloco. É uma das tecnologias mais importantes nos sistemas de transmissão Os sistemas de correção de erro são mais efetivos quando a natureza do ruído é aleatória (randômica) O objetivo do interleaver é embaralhar o erro em rajada que ocorre no caminho do sinal Codificação Externa Byte Interleave Codificação Interna Bit Interleave Mapping Frequency Interleave Time Interleave Laboratório de RF

Byte Interleave 66 Erro em rajada o FEC não funciona bem X X X X Erro aleatório o FEC funciona bem X X X X Laboratório de RF 66

Byte Interleave 67 Antes da transmissão do Interleave Depois da transmissão com Interleave X X X X Ruido Impulsivo Recepção antes do De-Interleave X X X X Recepção depois do De-Interleave X X X X Laboratório de RF 67

Frequency Interleave Multi-percursos causam uma região de menor potência onde a onda do multi-percurso tem fase contrária à da onda principal Laboratório de RF 68

Codificação interna 69 Codificação externa Dispersão de energia Entrelaçador Dados Codificação Interna Modulador Transmissor Laboratório de RF 69

Codificação interna Formado por um codificador convolucional FEC ( Forward Error Corretion Code ). Tem a função de acrescentar bits para aumentar a capacidade de correção ( adiciona redundancia). Ele é constituído por um código de taxa-mãe ½ , ou seja, para cada Bit de entrada saem dois na saida. O codificador Interno trabalha com code rate de : 1/2 2/3 3/4 5/6 7/8 Laboratório de RF

Modulador 71 Dispersão de energia Codificação externa Entrelaçador Dados Codificação Interna Modulador Transmissor Laboratório de RF 71

Modulador ISDB-TB O estágio de codificação é dividido por um bloco de codificação externa e interna. O estágio de codificação externa é fixo, formado por um aleatorizador de dados e um codificador Reed Solomon com entrelaçador de bytes. O estágio de codificação interna é flexível, formado pelo codificador convolucional de taxa-mãe 1/2 com ajuste de puncionamento para 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8 com entrelaçamento de bits e símbolos. O primeiro estágio de modulação é formado por uma modulação primária que pode ser escolhida entre QPSK, 16-QAM ou 64-QAM. As camadas A, B e C são combinadas e entrelaçadas no tempo (100, 200 ou 400ms) e em freqüência por um algoritmo aleatorizador. Uma estrutura de sincronismo é adicionada com a inserção de pilotos de referência, sinalização e controle. O segundo estágio de modulação é formado por um modulador OFDM que opera com IFFT de tamanho 2k, 4k ou 8k. Na saída do modulador OFDM é adicionado um prefixo cíclico que garante a robustez do sistema contra interferência intersimbólica. Os sinais são convertidos para analógico em banda básica de 6MHz na freqüência central de 20MHz. Laboratório de RF 72

Modulador ISDB-TB O estágio de codificação é dividido por um bloco de codificação externa e interna. O estágio de codificação externa é fixo, formado por um aleatorizador de dados e um codificador Reed Solomon com entrelaçador de bytes. O estágio de codificação interna é flexível, formado pelo codificador convolucional de taxa-mãe 1/2 com ajuste de puncionamento para 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8 com entrelaçamento de bits e símbolos. O primeiro estágio de modulação é formado por uma modulação primária que pode ser escolhida entre QPSK, 16-QAM ou 64-QAM. As camadas A, B e C são combinadas e entrelaçadas no tempo (100, 200 ou 400ms) e em freqüência por um algoritmo aleatorizador. Uma estrutura de sincronismo é adicionada com a inserção de pilotos de referência, sinalização e controle. O segundo estágio de modulação é formado por um modulador OFDM que opera com IFFT de tamanho 2k, 4k ou 8k. Na saída do modulador OFDM é adicionado um prefixo cíclico que garante a robustez do sistema contra interferência intersimbólica. Os sinais são convertidos para analógico em banda básica de 6MHz na freqüência central de 20MHz. Laboratório de RF 73

Modulador O sistema ISDB possui 3 métodos de portadoras: Modo 1 (2K) 1405 portadoras Modo 2 (4K) 2809 portadoras Modo 3 (8K) 5617 portadoras Obtidas por DSP ( Digital Signal Processing ) pelo uso de uma IFFT ( Inverse Fast Fourier Transform) O sistema ISDB pode ser programado para modulações: QPSK  2 Feixes Digitais 16 QAM  4 Feixes Digitais 64 QAM  6 Feixes Digitais Laboratório de RF

Modulador No Mapeador, os Feixes Digitais ( 2, 4 ou 6, conforme a modulação escolhida) são destinados consecutivamente às portadoras: Modo 1 (2K) 1405 portadoras Modo 2 (4K) 2809 portadoras Modo 3 (8K) 5617 portadoras Laboratório de RF

Modulador A transmissão do sinal é organizada em quadros ( Frame). Cada quadro possui duração Tf com 204 símbolos OFDM. Cada símbolo OFDM com 13 seguimentos de banda é constituído por um numero K de portadoras conforme o modo escolhido, que são transmitidas com duração Ts Ts é composto de duas partes: TU  Duração de tempo das portadoras ∆  Duração do Intervalo de Guarda Um símbolo OFDM com 13 seguimentos ocupa uma banda de 5,571 MHz Laboratório de RF

Modulador Modo 8K  5617 portadoras IG  1 / 4 Ts ∆ Tu 1008 µs ∆ 252 µs Ts = 1008 + 252 = 1260 µs Frame = 1260 µs x 204 = 257,04 ms Laboratório de RF

Modulador 204 símbolos OFDM 257,04 ms 5617 Portadoras 13 Seguimentos Tu ∆ Ts 1260 µs 1008 µs 252 µs Laboratório de RF

Modulador ISDB-TB O estágio de codificação é dividido por um bloco de codificação externa e interna. O estágio de codificação externa é fixo, formado por um aleatorizador de dados e um codificador Reed Solomon com entrelaçador de bytes. O estágio de codificação interna é flexível, formado pelo codificador convolucional de taxa-mãe 1/2 com ajuste de puncionamento para 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8 com entrelaçamento de bits e símbolos. O primeiro estágio de modulação é formado por uma modulação primária que pode ser escolhida entre QPSK, 16-QAM ou 64-QAM. As camadas A, B e C são combinadas e entrelaçadas no tempo (100, 200 ou 400ms) e em freqüência por um algoritmo aleatorizador. Uma estrutura de sincronismo é adicionada com a inserção de pilotos de referência, sinalização e controle. O segundo estágio de modulação é formado por um modulador OFDM que opera com IFFT de tamanho 2k, 4k ou 8k. Na saída do modulador OFDM é adicionado um prefixo cíclico que garante a robustez do sistema contra interferência intersimbólica. Os sinais são convertidos para analógico em banda básica de 6MHz na freqüência central de 20MHz. Laboratório de RF 79

Modulador ISDB-TB 80 Layer A Layer B Layer C Layer A Layer B Layer C O estágio de codificação é dividido por um bloco de codificação externa e interna. O estágio de codificação externa é fixo, formado por um aleatorizador de dados e um codificador Reed Solomon com entrelaçador de bytes. O estágio de codificação interna é flexível, formado pelo codificador convolucional de taxa-mãe 1/2 com ajuste de puncionamento para 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8 com entrelaçamento de bits e símbolos. O primeiro estágio de modulação é formado por uma modulação primária que pode ser escolhida entre QPSK, 16-QAM ou 64-QAM. As camadas A, B e C são combinadas e entrelaçadas no tempo (100, 200 ou 400ms) e em freqüência por um algoritmo aleatorizador. Uma estrutura de sincronismo é adicionada com a inserção de pilotos de referência, sinalização e controle. O segundo estágio de modulação é formado por um modulador OFDM que opera com IFFT de tamanho 2k, 4k ou 8k. Na saída do modulador OFDM é adicionado um prefixo cíclico que garante a robustez do sistema contra interferência intersimbólica. Os sinais são convertidos para analógico em banda básica de 6MHz na freqüência central de 20MHz. Layer C Laboratório de RF 80

Modulador ISDB-TB 81 Layer A Layer B Layer C Layer A Layer B Layer C O estágio de codificação é dividido por um bloco de codificação externa e interna. O estágio de codificação externa é fixo, formado por um aleatorizador de dados e um codificador Reed Solomon com entrelaçador de bytes. O estágio de codificação interna é flexível, formado pelo codificador convolucional de taxa-mãe 1/2 com ajuste de puncionamento para 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8 com entrelaçamento de bits e símbolos. O primeiro estágio de modulação é formado por uma modulação primária que pode ser escolhida entre QPSK, 16-QAM ou 64-QAM. As camadas A, B e C são combinadas e entrelaçadas no tempo (100, 200 ou 400ms) e em freqüência por um algoritmo aleatorizador. Uma estrutura de sincronismo é adicionada com a inserção de pilotos de referência, sinalização e controle. O segundo estágio de modulação é formado por um modulador OFDM que opera com IFFT de tamanho 2k, 4k ou 8k. Na saída do modulador OFDM é adicionado um prefixo cíclico que garante a robustez do sistema contra interferência intersimbólica. Os sinais são convertidos para analógico em banda básica de 6MHz na freqüência central de 20MHz. Layer C DQPSK, QPSK 16 QAM 64 QAM Laboratório de RF 81

Modulador ISDB-TB 82 Layer A Layer B Layer C Layer A Layer B Layer C O estágio de codificação é dividido por um bloco de codificação externa e interna. O estágio de codificação externa é fixo, formado por um aleatorizador de dados e um codificador Reed Solomon com entrelaçador de bytes. O estágio de codificação interna é flexível, formado pelo codificador convolucional de taxa-mãe 1/2 com ajuste de puncionamento para 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8 com entrelaçamento de bits e símbolos. O primeiro estágio de modulação é formado por uma modulação primária que pode ser escolhida entre QPSK, 16-QAM ou 64-QAM. As camadas A, B e C são combinadas e entrelaçadas no tempo (100, 200 ou 400ms) e em freqüência por um algoritmo aleatorizador. Uma estrutura de sincronismo é adicionada com a inserção de pilotos de referência, sinalização e controle. O segundo estágio de modulação é formado por um modulador OFDM que opera com IFFT de tamanho 2k, 4k ou 8k. Na saída do modulador OFDM é adicionado um prefixo cíclico que garante a robustez do sistema contra interferência intersimbólica. Os sinais são convertidos para analógico em banda básica de 6MHz na freqüência central de 20MHz. Layer C DQPSK, QPSK 16 QAM 64 QAM BPSK Laboratório de RF 82

Modulador ISDB-TB 83 Layer A Layer B Layer C Layer A Layer B Layer C O estágio de codificação é dividido por um bloco de codificação externa e interna. O estágio de codificação externa é fixo, formado por um aleatorizador de dados e um codificador Reed Solomon com entrelaçador de bytes. O estágio de codificação interna é flexível, formado pelo codificador convolucional de taxa-mãe 1/2 com ajuste de puncionamento para 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8 com entrelaçamento de bits e símbolos. O primeiro estágio de modulação é formado por uma modulação primária que pode ser escolhida entre QPSK, 16-QAM ou 64-QAM. As camadas A, B e C são combinadas e entrelaçadas no tempo (100, 200 ou 400ms) e em freqüência por um algoritmo aleatorizador. Uma estrutura de sincronismo é adicionada com a inserção de pilotos de referência, sinalização e controle. O segundo estágio de modulação é formado por um modulador OFDM que opera com IFFT de tamanho 2k, 4k ou 8k. Na saída do modulador OFDM é adicionado um prefixo cíclico que garante a robustez do sistema contra interferência intersimbólica. Os sinais são convertidos para analógico em banda básica de 6MHz na freqüência central de 20MHz. Layer C DQPSK, QPSK 16 QAM 64 QAM BPSK ¼ 1/8 1/16 1/32 Laboratório de RF 83

Modulador ISDB-TB 84 Layer A Layer B Layer C Layer A Layer B Layer C Entrelaçadores Entrelaçadores Entrelaçadores Layer A Layer B O estágio de codificação é dividido por um bloco de codificação externa e interna. O estágio de codificação externa é fixo, formado por um aleatorizador de dados e um codificador Reed Solomon com entrelaçador de bytes. O estágio de codificação interna é flexível, formado pelo codificador convolucional de taxa-mãe 1/2 com ajuste de puncionamento para 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8 com entrelaçamento de bits e símbolos. O primeiro estágio de modulação é formado por uma modulação primária que pode ser escolhida entre QPSK, 16-QAM ou 64-QAM. As camadas A, B e C são combinadas e entrelaçadas no tempo (100, 200 ou 400ms) e em freqüência por um algoritmo aleatorizador. Uma estrutura de sincronismo é adicionada com a inserção de pilotos de referência, sinalização e controle. O segundo estágio de modulação é formado por um modulador OFDM que opera com IFFT de tamanho 2k, 4k ou 8k. Na saída do modulador OFDM é adicionado um prefixo cíclico que garante a robustez do sistema contra interferência intersimbólica. Os sinais são convertidos para analógico em banda básica de 6MHz na freqüência central de 20MHz. Layer C DQPSK, QPSK 16 QAM 64 QAM BPSK ¼ 1/8 1/16 1/32 Laboratório de RF 84

Modulador ISDB-TB 85 Layer A Layer B Layer C Layer A Layer B Layer C Inner Code ½ 2/3 ¾ 5/6 7/8 Modulador ISDB-TB Layer A Layer B Layer C Entrelaçadores Entrelaçadores Entrelaçadores Layer A Layer B O estágio de codificação é dividido por um bloco de codificação externa e interna. O estágio de codificação externa é fixo, formado por um aleatorizador de dados e um codificador Reed Solomon com entrelaçador de bytes. O estágio de codificação interna é flexível, formado pelo codificador convolucional de taxa-mãe 1/2 com ajuste de puncionamento para 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8 com entrelaçamento de bits e símbolos. O primeiro estágio de modulação é formado por uma modulação primária que pode ser escolhida entre QPSK, 16-QAM ou 64-QAM. As camadas A, B e C são combinadas e entrelaçadas no tempo (100, 200 ou 400ms) e em freqüência por um algoritmo aleatorizador. Uma estrutura de sincronismo é adicionada com a inserção de pilotos de referência, sinalização e controle. O segundo estágio de modulação é formado por um modulador OFDM que opera com IFFT de tamanho 2k, 4k ou 8k. Na saída do modulador OFDM é adicionado um prefixo cíclico que garante a robustez do sistema contra interferência intersimbólica. Os sinais são convertidos para analógico em banda básica de 6MHz na freqüência central de 20MHz. Layer C DQPSK, QPSK 16 QAM 64 QAM BPSK ¼ 1/8 1/16 1/32 Laboratório de RF 85

Modulador ISDB-TB 86 Layer A Layer B Layer C Layer A Layer B Layer C Inner Code ½ 2/3 ¾ 5/6 7/8 Modulador ISDB-TB Aleatorizador Layer A Layer B Layer C Entrelaçadores Entrelaçadores Entrelaçadores Layer A Layer B O estágio de codificação é dividido por um bloco de codificação externa e interna. O estágio de codificação externa é fixo, formado por um aleatorizador de dados e um codificador Reed Solomon com entrelaçador de bytes. O estágio de codificação interna é flexível, formado pelo codificador convolucional de taxa-mãe 1/2 com ajuste de puncionamento para 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8 com entrelaçamento de bits e símbolos. O primeiro estágio de modulação é formado por uma modulação primária que pode ser escolhida entre QPSK, 16-QAM ou 64-QAM. As camadas A, B e C são combinadas e entrelaçadas no tempo (100, 200 ou 400ms) e em freqüência por um algoritmo aleatorizador. Uma estrutura de sincronismo é adicionada com a inserção de pilotos de referência, sinalização e controle. O segundo estágio de modulação é formado por um modulador OFDM que opera com IFFT de tamanho 2k, 4k ou 8k. Na saída do modulador OFDM é adicionado um prefixo cíclico que garante a robustez do sistema contra interferência intersimbólica. Os sinais são convertidos para analógico em banda básica de 6MHz na freqüência central de 20MHz. Layer C DQPSK, QPSK 16 QAM 64 QAM BPSK ¼ 1/8 1/16 1/32 Laboratório de RF 86

Modulador ISDB-TB 87 Layer A Layer B Layer C Layer A Layer B Layer C Inner Code ½ 2/3 ¾ 5/6 7/8 Modulador ISDB-TB Aleatorizador Layer A Codificador Externo Layer B Layer C Entrelaçadores Entrelaçadores Entrelaçadores Layer A Layer B O estágio de codificação é dividido por um bloco de codificação externa e interna. O estágio de codificação externa é fixo, formado por um aleatorizador de dados e um codificador Reed Solomon com entrelaçador de bytes. O estágio de codificação interna é flexível, formado pelo codificador convolucional de taxa-mãe 1/2 com ajuste de puncionamento para 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8 com entrelaçamento de bits e símbolos. O primeiro estágio de modulação é formado por uma modulação primária que pode ser escolhida entre QPSK, 16-QAM ou 64-QAM. As camadas A, B e C são combinadas e entrelaçadas no tempo (100, 200 ou 400ms) e em freqüência por um algoritmo aleatorizador. Uma estrutura de sincronismo é adicionada com a inserção de pilotos de referência, sinalização e controle. O segundo estágio de modulação é formado por um modulador OFDM que opera com IFFT de tamanho 2k, 4k ou 8k. Na saída do modulador OFDM é adicionado um prefixo cíclico que garante a robustez do sistema contra interferência intersimbólica. Os sinais são convertidos para analógico em banda básica de 6MHz na freqüência central de 20MHz. Layer C DQPSK, QPSK 16 QAM 64 QAM BPSK ¼ 1/8 1/16 1/32 Laboratório de RF 87

5617 ÷ = x + O estágio de codificação é dividido por um bloco de codificação externa e interna. O estágio de codificação externa é fixo, formado por um aleatorizador de dados e um codificador Reed Solomon com entrelaçador de bytes. O estágio de codificação interna é flexível, formado pelo codificador convolucional de taxa-mãe 1/2 com ajuste de puncionamento para 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8 com entrelaçamento de bits e símbolos. O primeiro estágio de modulação é formado por uma modulação primária que pode ser escolhida entre QPSK, 16-QAM ou 64-QAM. As camadas A, B e C são combinadas e entrelaçadas no tempo (100, 200 ou 400ms) e em freqüência por um algoritmo aleatorizador. Uma estrutura de sincronismo é adicionada com a inserção de pilotos de referência, sinalização e controle. O segundo estágio de modulação é formado por um modulador OFDM que opera com IFFT de tamanho 2k, 4k ou 8k. Na saída do modulador OFDM é adicionado um prefixo cíclico que garante a robustez do sistema contra interferência intersimbólica. Os sinais são convertidos para analógico em banda básica de 6MHz na freqüência central de 20MHz. = Laboratório de RF 88

Taxa final de Transmissão Laboratório de RF 89

Medidas de RF Laboratório de RF

As Medidas Potência de Saída Emissões Espúrias Bit Error Rate (BER) Modulation Error Ration (MER) Ruído de fase Máscara de Emissão Laboratório de RF

As Medidas Potência de Saída Emissões Espúrias Bit Error Rate (BER) Modulation Error Ration (MER) Ruído de fase Máscara de Emissão Laboratório de RF

Potência de saída A potência de saída é o primeiro parâmetro a ser medido quando se estiver verificando parâmetros de desempenho ou realizando verificações de conformidade. Para um sinal digital com modulação OFDM, a potência é uniformemente distribuída através do canal de transmissão. Portanto, ao se fazer medidas neste tipo de sinais, a largura de faixa total do sinal modulado deve ser levada em consideração. No caso de sinais digitais, o valor da potência média é o mais apropriado para o tipo de modulação utilizada Laboratório de RF

Potência de saída Especificação: Método de Medição É aceitável uma variação de +/- 2% do valor nominal especificado pelo fabricante do transmissor Método de Medição A potência de saída pode ser medida utilizando um Wattímetro de absorção ou um analisador de espectro que possua este recurso. Laboratório de RF

Potência de saída A Configuração do analisador de espectro deve ser. Freqüência Central Span RBW VBW Modo de Detecção BW do canal Freqüência do Canal 10 MHz 30 kHz 300 kHz Sample 5,7 MHz Laboratório de RF

As Medidas Potência de Saída Emissões Espúrias Bit Error Rate (BER) Modulation Error Ration (MER) Ruído de fase Máscara de Emissão Laboratório de RF

Banda de Freqüência Básica Emissões espúrias Especificação: Emissões espúrias são emissões em freqüências que estão fora da largura de faixa do canal. São consideradas emissões espúrias as emissões de harmônicas, emissões parasitas, produtos de intermodulação, produtos de conversão de freqüência Banda de Freqüência Básica Potência Média Permitida para Emissão Espúria De 70 MHz a 142 MHz ou de 144 MHz a 146 MHz Máximo 1 mW e pelo menos 60 dB abaixo da potência média do canal De 142 MHz a 144 MHz e de 146 a 162,0375 MHz Máximo 1 mW e pelo menos 80 dB abaixo da potência média do canal, quando a freqüência do canal está entre 142 MHz e 144 MHz ou entre 146 MHZ e 162,0375 MHz, e potência média 60 dB abaixo quando essa freqüência está em qualquer outro valor. De 162,0375 MHz a 335,4 MHz De 335,4 MHz a 470 MHz Máximo 2,5 uW pra equipamentos de transmissão com potência média de 25 W ou menor. Máximo de 1 mW e pelo menos 70 dB abaixo da potência média do canal, para equipamentos de transmissão com potência de mais de 25 W. De 470 MHz a 960 MHz Máximo 25 uW para equipamentos de transmissão com potência média de 25 W ou menor. Máximo de 20 mW e pelo menos 60 dB abaixo da potência média do canal para equipamentos de transmissão com mais de 25 W. Laboratório de RF

As Medidas Potência de Saída Emissões Espúrias Bit Error Rate (BER) Modulation Error Ration (MER) Ruído de fase Máscara de Emissão Laboratório de RF

Bit Error Ratio - BER Especificação: É a relação do número de bits recebidos incorretamente em relação ao número total de bits emitidos durante um determinado intervalo de tempo Taxa de erro na saída do transmissor = Zero Laboratório de RF

As Medidas Potência de Saída Emissões Espúrias Bit Error Rate (BER) Modulation Error Ration (MER) Ruído de fase Máscara de Emissão Laboratório de RF

Modulation Error Ratio - MER Especificação: o valor de MER deve ser determinado com o uso de um receptor com o menor fator de ruído possível, com o objetivo de evitar a inserção de distorção. Um valor de MER de pelo menos 30 dB deve ser alcançado Laboratório de RF

Modulation Error Ratio - MER Diagrama de constelação: Laboratório de RF

Modulation Error Ratio - MER Laboratório de RF

Modulation Error Ratio - MER Diagrama de constelação: Erro de amplitude - Saturação Laboratório de RF

Modulation Error Ratio - MER Diagrama de constelação: Erro de fase Laboratório de RF

Modulation Error Ratio - MER Diagrama de constelação: Ganho diferente entre I e Q Laboratório de RF

As Medidas Potência de Saída Emissões Espúrias Bit Error Rate (BER) Modulation Error Ration (MER) Ruído de fase Máscara de Emissão Laboratório de RF

Ruído de Fase Pode ocorrer devido a instabilidade dos osciladores locais O ruído de fase pode causar um erro de fase que afeta todas as portadoras ao mesmo tempo. Giro intermitente de constelação Laboratório de RF

As Medidas Potência de Saída Emissões Espúrias Bit Error Rate (BER) Modulation Error Ration (MER) Ruído de fase Máscara de Emissão Laboratório de RF

Mascara de emissão Especificação: Diretamente relacionada com a intermodulação A intermodulação é composta de energia espectral indesejável tanto dentro quanto fora da banda. Energia espectral dentro da banda: degradação do sinal transmitido Energia espectral fora da banda: interferência em canais adjacentes Laboratório de RF

Mascara de emissão 36 dB 43 dB 50 dB Laboratório de RF

Mascara de emissão Laboratório de RF

Sala São Paulo, 02-12-07 Laboratório de RF

Inauguração TV Digital no Brasil Sala São Paulo 02/12/2007 Inauguração TV Digital no Brasil Laboratório de RF

Obrigado !!! ivonjr@tvcultura.com.br Agosto de 2008 Laboratório de RF