PPT Simples Direto e Objetivo de TV_Digital ISDB-Tb

Transmis ransmissão são de TV Digital

Transmissão de TV Digital 

Modulações Digitais Modulador Estrutura



Padrão ISDB



Sistema TV Cultura

Transmissão de TV Digital 

Modulações Digitais Modulador Estrutura



Padrão ISDB



Sistema TV Cultura



Modulações Digitais

Modulações Digitais Uma portadora modulada de forma digital poderá ser alterada nos seguintes parâmetros:

Amplitude Freqüência Fase Amplitude e Fase

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

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”.

Modulação ASK

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.

Modulação FSK

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

Modulação PSK

Modulação PSK Diagrama de Constelação

1 Fase 180°

0 Fase 0°

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 Símbolo 2 Símbolo 3 Símbolo 4

00 01 11 10

Modulação QPSK Diagrama de Constelação 01

11

00 135°

45°

225°

315° 10

Modulação QAM

A modulação QAM trabalha com variações de fase acompanhadas de variações de amplitude.

Modulação 16 QAM 1000

1010

0010

0000

1001

1011

0011

0001

1101

1111

0111

0101

1100

1011

0110

0100

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

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.

Modulação 64 QAM

Modulação OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplex

Modulação OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplex 

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

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

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

Modulação OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplex

Transmissão com portadora única Toda informação em uma portadora

Transmissão OFDM A informação está espalhada em várias portadoras

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.

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.

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.

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

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)

Modulação OFDM



TU Ts

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

∆

Ts

Tu

SISTEMA ISDB-T "I n t e g r a t e d

S e r v i c e s D i gital B ro a d c a s t i n g Terrestrial"

Serviço Integrado de Transmissão Digital Terrestre

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.

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

SISTEMA ISDB-Tb HDTV / SDTV

13 SEGMENTOS LARGURA DE FAIXA DE 6MHz

SISTEMA ISDB-Tb Transmissão Hierárquica

SISTEMA ISDB-Tb  

Diferentes Layers (3) = Diferentes Coberturas Diferentes modelos de recepção Indoor Fixa Indoor Portátil – Pior caso QPSK Outdoor Portátil 16QAM



Escolher a potência Correta 64QAM  Não saturar perto da torre  Minimizar áreas de sombra  Não extrapolar o contorno protegido

SISTEMA ISDB-Tb

A TRANSMISSÃO ISDB-Tb

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.

SISTEMA ISDB-Tb a t l A

l a n i s o d e d a d i l a u Q

Sinal se degrada drasticamente com uma pequena mudança na condição

Digital Margem

Analógico

a x i a B

Boa

Condição de recepção

Ruim

SISTEMA ISDB-Tb a t l A

Sinal se degrada drasticamente com uma pequena mudança na condição

Digital Margem

l a n i s o d e d a d i l a u Q

MER (dB)

Raio de cobertura do sinal

a x i a B

Boa

Condição de recepção

Ruim

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

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

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.

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

SISTEMA ISDB-Tb Topologias de Rede

SISTEMA ISDB-Tb CIDADE

SÃO JOSE DO RIO PRETO CARDOSO CATANDUVA ESTRELA D’OESTE FERNANDOPOLIS GENERAL SALGADO ICEM ITAJOBI JALES JOSÉ BONIFACIO MONTE APRAZÍVEL NHANDEARA NOVO HORIZONTE OLIMPIA ORINDIUVA PALESTINA PAULO DE FARIA PINDORAMA PONTES GESTAL RIOLANDIA SANTA ADELIA SANTA FE DO SUL TABAPUÃ TANABI VOTUPORANGA

ANALÓGICO ALTERAR ATUAL P/

0432 43+ 05+ 09+ 2438 55 02 31 41 20 49 29+ 20 42 24 54+ 03+ 35+ 19+ 04 06+ 3833

29 29 19

29

DIGITAL PROPOSTO P/ F.P.A. 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30


SÃO JOSE DOS CAMPOS S. J. DOS CAMPOS (S. Fco. XaV.) GUARAREMA MONTEIRO LOBATO SÃO BENTO DO SAPUCAI CAMPOS DO JORDÃO TAUBATE PARAIBUNA SÃO LUIZ DO PARAITINGA LAGOINHA GUARATINGUETÁ SILVEIRA QUELUZ AREIAS SÃO JOAQUIM DA BARRA BANANAL


27 20 55 25 34+ 2308+ 4024+ 32+ 38 10 02071120+

20

DIGITAL PROPOSTO P/ F.P.A. 50 24 50 50 50 24 24 50 50 50 50 50 50 24 50 24

PIRACAIA (PM) CRUZEIRO (PM) ATIBAIA (PM) BRAGANÇA PAULISTA (PM)

40 30

23 24


CANANEIA IPORANGA BARRA DO TURVO ELDORADO CAJATI JACUPIRANGA PARIQUERA-AÇU SETE BARRAS REGISTRO IGUAPE (ILHA COMPRIDA) JUQUIA MIRACATU JUQUITIBA PEDRO DE TOLEDO ITARIRI PERUIBE ITANHAEM MONGAGUA PRAIA GRANDE SANTOS / GUARUJA BERTIOGA


45 3120565934 44 59 2903234515+ 5336 57 38 42 20 03

CUBATÃO

40

CARAGUATATUBA UBATUBA

22+ 51

44

DIGITAL PROPOSTO P/ F.P.A. 21 21 21 21 21 21 21 21 21 21 21 21 21 21 21 43 43 43 21 21 41 21 21

SISTEMA ISDB-Tb Gap Filler Local com ausência de qualidade do sinal

SISTEMA ISDB-Tb Gap Filler

Área 1

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.

Antena TX 1

Área 2

SISTEMA ISDB-Tb Gap Filler G2

G1

Área 1

Com os Gap Fillers, pequenos transmissores no mesmo canal, e antenas diretivas, conseguimos resolver os problemas de qualidade sem afetar o contorno protegido.

Antena TX 1

Área 2 G3

G4

SISTEMA ISDB-Tb ENCODER HD

TS

TS

ENCODER SD ENCODER LD

APLICAÇÕES

TS

BTS

MUX

Modulador

FI

Transmissor

MULTIPLEXADOR TS 1 BTS

TS 2

MUX ISDB-TB

TS 3 Gerador de Carrossel

TS

EPG

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.

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.

Diagrama em Blocos

Dados

Codificação externa

Dispersão de energia

Entrelaçador

Codificação Interna

Modulador

Transmissor


Dados



Entrelaçador


Modulador

Transmissor

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 204 Bytes

Paridade 16 Bytes


Dados



Entrelaçador


Modulador

Transmissor

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.

Dispersão de energia  Dispersor Sinal

de energia / Randomizador / aleatorizador de dados

modulado tem sempre a mesma “ aparência”

independente da informação de entrada

Diminui Faz

a probabilidade de sequencias de “0” e “1”

o sinal se parecer com o ruído branco

Entrelaçador

Dados



Entrelaçador


Modulador

Transmissor

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

Byte Interleave Erro em rajada o FEC não funciona bem

XXXX

Erro aleatório o FEC funciona bem

X

X

X

X

Byte Interleave 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

Frequency Interleave 

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

Codificação interna

Dados



Entrelaçador


Modulador

Transmissor

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

Modulador

Dados



Entrelaçador


Modulador

Transmissor

Modulador ISDB-TB

Modulador ISDB-TB

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:  2 Feixes Digitais QPSK 16 QAM  4 Feixes Digitais  6 Feixes Digitais 64 QAM

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

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

Modulador Modo 8K IG

 5617  1

portadoras

/4 Ts Tu 1008 µs

Ts = 1008 + 252 = 1260 µs Frame =

1260 µs x 204 = 257,04 ms

∆

252 µs

Modulador 204 símbolos OFDM 257,04 ms

Tu ∆ Ts 1260 µs

Modulador ISDB-TB

Modulador ISDB-TB Layer A Layer B Layer C

Layer A Layer B Layer C


Layer A Layer B Layer C DQPSK, QPSK 16 QAM 64 QAM



BPSK



BPSK

¼ 1/8 1/16 1/32

Modulador ISDB-TB Layer A Layer B Layer C Entrelaçadores


BPSK

¼ 1/8 1/16 1/32

Modulador ISDB-TB

Inner Code ½ 2/3 ¾ 5/6 7/8

Layer A Layer B Layer C Entrelaçadores


BPSK

¼ 1/8 1/16 1/32

Modulador ISDB-TB Aleatorizador

Inner Code ½ 2/3 ¾ 5/6 7/8

Layer A Layer B Layer C Entrelaçadores


BPSK

¼ 1/8 1/16 1/32

Modulador ISDB-TB Aleatorizador Codificador Externo

Inner Code ½ 2/3 ¾ 5/6 7/8

Layer A Layer B Layer C

Entrelaçadores


BPSK

¼ 1/8 1/16 1/32

5617 ÷

=

x =

+

Taxa final de Transmissão

Medidas de RF

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


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

Potência de saída • Especificação: 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.

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


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 f reqüência 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

De 470 MHz a 960 MHz

Máximo 1 mW e pelo menos 60 dB abaixo da potência média do canal 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. 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.


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


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

Modulation Error Ratio - MER • Diagrama de constelação:

Modulation Error Ratio - MER

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

Modulation Error Ratio - MER • Diagrama de constelação: Erro de fase

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


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


Mascara de emissão • Especificação: •Diretamente relacionada com a intermodulação • A intermodulação é composta de energia espectral

indesejável tanto dentro quanto fora da banda. •E n e r g i a e s p e c t r a l d e n t r o d a b a n d a :

degradação do sinal transmitido •E n e r g i a

espectral fora da banda: interferência em canais adjacentes

Mascara de emissão

36 dB 43 dB 50 dB

Mascara de emissão

Sala São Paulo, 02-12-07

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

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