UNIVERSIDADE SÃO FRANCISCO
CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA
INSTALAÇÃO DO TRANSMISSOR DIGITAL PARA TRANSMISSÃO DO
SINAL DE TELEVISÃO PADRÃO ISDB-TB NA EPTV CAMPINAS S/A
Área de Ciências Exatas e Tecnológicas
por
Pablo Prado Virti
Débora Meyhofer Ferreira, Ms
Orientador
Campinas (SP), Novembro de 2009
UNIVERSIDADE SÃO FRANCISCO
CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA
INSTALAÇÃO DO TRANSMISSOR DIGITAL PARA TRANSMISSÃO DO
SINAL DE TELEVISÃO PADRÃO ISDB-TB NA EPTV CAMPINAS S/A
Área de Ciências Exatas e Tecnológicas
por
Pablo Prado Virti
Relatório apresentado à Banca Examinadora do
Trabalho de Conclusão do Curso de Engenharia
Elétrica para análise e aprovação.
Orientador: Débora Meyhofer Ferreira, Ms
Campinas (SP), Novembro de 2009
ii
DEDICATÓRIA
Dedico este trabalho a meus pais, a minha irmã
e a minha namorada, pela participação e
incentivo em todos os momentos da minha vida.
Aos amigos de graduação, pela longa jornada de
trabalho duro.
iii
AGRADECIMENTOS
Agradeço minha professora e orientadora Débora
Meyhofer Ferreira pela dedicada orientação para
a realização deste trabalho.
Agradeço também meus colegas de trabalho que
participaram direta ou indiretamente na
realização deste projeto.
iv
SUMÁRIO
LISTA DE ABREVIATURAS................................................................ vi
LISTA DE FIGURAS ............................................................................ vii
LISTA DE TABELAS ........................................................................... viii
RESUMO ................................................................................................. ix
ABSTRACT .............................................................................................. x
1. INTRODUÇÃO .................................................................................... 1
1.2 OBJETIVOS ....................................................................................................... 4
1.2.1 Objetivo Geral ................................................................................................. 4
1.2.2 Objetivos Específicos ....................................................................................... 4
1.3 METODOLOGIA .............................................................................................. 5
1.4 ESTRUTURA DO TRABALHO ....................................................................... 5
2. PADRÕES DE TRANSMISSÃO DA TV DIGITAL ......................... 6
2.1 CANAL DE TRANSMISSÃO ........................................................................... 6
2.2 PADRÕES DE TV DIGITAL ............................................................................ 7
3. O TRANSMISSOR DE TV DIGITAL.............................................. 10
4. PROJETO ........................................................................................... 13
4.1 TESTES DE ACEITAÇÃO EM FÁBRICA ................................................... 13
4.2 INSTALAÇÕES FÍSICAS ............................................................................... 15
4.3 INSTALAÇÃO TRANSMISSOR E PRÉ-TRANSMISSOR.......................... 16
4.3.1 Instalação Pré-TX.......................................................................................... 18
4.3.2 Instalação TX................................................................................................. 23
4.4 Instalação das Antenas. .................................................................................... 27
5. CONSIDERAÇÕES FINAIS ............................................................. 30
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................. 31
v
LISTA DE ABREVIATURAS
TCC
USF
EPTV
ISDB-T
OFDM
ATSC
DVB
ABERT
SET
OFDM
TMCC
TS
BTS
SDTV
EDTV
HDTV
LDTV
EPG
SFN
SDI
ASI
FI
FDM
BER
MER
SBTVD
SWO
TX
STC
GOP
Trabalho de Conclusão de Curso
Universidade São Francisco
Empresa Paulista de Televisão
Integrated System Digital Broadcasting – Terrestrial
Coded orthogonal frequency division multiplexing
Advanced Television System Comitee
Digital Video Broadcasting
Associação Brasileira de Rádio e Televisão
Sociedade Brasileira de Engenharia de Televisão
Orthogonal frequency-division multiplexing
Transmission and Multiplexing Configuration Control
Transport Stream
Broadcast Transport Stream
Standart Definition Television
Enhanced Definition Television
High Definition Television
Low Definition Television
Eletronic Program Guides
Single Frequency Network
Serial Digital Interface
Asynchronous Serial Interface
Freqüência intermediaria
Frequency Division Multiplexing
Bit-Error-Rate
Modulation Error Rate
Sistema Brasileiro de Televisão Digital
Switch Over Unit
Transmissor
System Time Clock
Group of Picture
vi
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 – Comparação entre a recepção indoor dos três padrões [1]................................................2
Figura 2 – Exemplos de alocação de canal na banda de 6 MHz [1]...................................................6
Figura 3 – Exemplo de Distribuição de 3 subportadoras na técnica OFDM [14]............................. 10
Figura 4 – Espectro do canal Digital X Espectro do Canal Analógico [4] ....................................... 11
Figura 5 – Diagrama básico de um transmissor de TV Digital ISDB-Tb [8] ................................... 11
Figura 6 – Mascara do espectro do Canal 42 – transmissor EPTV Campinas ................................. 15
Figura 7 – Layout da sala preparada para receber o transmissor Digital. ........................................ 16
Figura 8 – Diagrama em Blocos do Pré-TX [1]. ............................................................................. 17
Figura 9 – Diagrama em Blocos do TX [1]. ................................................................................... 17
Figura 10 – Rack de equipamentos do Pré-TX ............................................................................... 18
Figura 11 – Formato de um Bloco BTS ......................................................................................... 20
Figura 12 – Diagrama em Blocos de funcionamento do Pré-TX..................................................... 21
Figura 13 – Racks de equipamentos e monitoração do Pré-TX....................................................... 22
Figura 14 – Detalhe do MUX e Encoder’s (HD/SD e One-Seg) ..................................................... 22
Figura 15 – Filtro Passa-Faixa Canal 42......................................................................................... 24
Figura 16 – Bombas de água; Resfriamento do TX ........................................................................ 24
Figura 17 – Diagrama em Blocos de funcionamento do TX ........................................................... 25
Figura 18 – Transmissor Digital Canal 42 ...................................................................................... 26
Figura 19 – Detalhe do painel de Controle e Módulos PA .............................................................. 26
Figura 20 – Antenas (painel) Canal 42 para transmissão do Sinal Digital ....................................... 27
Figura 21– Diagrama de Instalação das Antenas ............................................................................ 28
vii
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 – Comparação entre as resoluções do sistema Analógico e do sistema Digital ...................7
Tabela 2 – Test Data do transmissor Digital da EPTV Campinas. .................................................. 14
viii
RESUMO
PRADO VIRTI, Pablo. INSTALAÇÃO DO TRANSMISSOR DIGITAL PARA
TRANSMISSÃO DO SINAL DE TELEVISÃO PADRÃO ISDB-TB NA EPTV CAMPINAS
S/A. Campinas, 2009. Trabalho de Conclusão de Curso, Universidade São Francisco, Campinas,
2009.
A TV Digital vem ocupando cada vez mais espaço perante a comunidade cientifica e tecnológica no
Brasil, devido a sua enorme gama de possibilidades para pesquisa e desenvolvimento.
Porém, não são apenas os especialistas que sentem esta mudança, a população em geral, também
sente os benefícios que esta nova tecnologia traz, dia a dia em suas casas.
Devido à TV Digital, ser uma realidade ainda em expansão no Brasil, poucas emissoras no país
oferece aos seus telespectadores este tipo de serviço.
Este trabalho apresenta como foi realizada a instalação do Transmissor Digital para TV, padrão
brasileiro ISDB-Tb na empresa EPTV Campinas S/A, a primeira afiliada da Rede Globo de
Televisão a transmitir o sinal Digital de TV no interior do país, apresentando todo o processo
realizado para a eficiente instalação de um equipamento onde o alto investimento, não admite
falhas.
Palavras-chave: TV Digital, Transmissor Digital, ISDB-Tb,
ix
ABSTRACT
The Digital TV is occupying more and more space between the scientific community and
technological in Brazil, due to enormous range of possibilities for research and development.
However, they are not just the specialists feeling this change, the population in general, also feeling
the benefits that new technology brings, day by day in their houses. Due to Digital TV, to be a
reality still in expansion in Brazil, few TV station in the country offer to their TV viewers this
service type.
This work presents how the installation of the Digital Transmitter was accomplished for TV,
Brazilian pattern ISDB-Tb in the company EPTV Campinas S/A, the first member from Rede Globo
of Television to transmit the Digital sign of TV inside the country, presenting the whole process
accomplished for the efficient installation of an equipment where the high investment, doesn't admit
failures.
Keywords: Digital TV, Digital Transmitter, ISDB-Tb.
x
1. INTRODUÇÃO
No Brasil, o sistema de televisão atinge aproximadamente 90% dos lares, isso faz com que a
televisão se torne um veículo de informação capaz de formar opiniões. Além disso, por razões
culturais ou financeiras, a televisão é uma das principais formas de entretenimento da população.
Por esta razão, é importante salientar que a migração do sistema analógico para digital ter que ser
realizada de tal maneira, que se minimizem os impactos à população, pois a televisão funciona
como um importante fator de integração social [1].
A TV Digital foi tema objeto de muitos estudos, e ainda está longe da estabilidade comercial.
Tecnicamente, a TV digital no Brasil é exemplo internacional, com funcionamento muito melhor do
que o esperado. Porém faltam incentivos para que a população compre os receptores, considerados
caros e sem atrativos para quem não tem TV de plasma ou LCD de alta definição. Resumidamente,
as discussões sobre a TV digital começaram no Brasil em 1994, quando foram feitos os primeiros
estudos sobre o tema, conduzidos pela Sociedade Brasileira de Engenharia de Televisão (SET) e a
Associação Brasileira de Emissoras de Rádio e Televisão (Abert). Desde então tem se debatido
vários aspectos tecnológicos, com foco nos padrões e sistemas internacionais que poderiam ser
adotados. Até 2000, não houve resultados concretos desses estudos. Ficaram muito mais na
suposição e na falta de vontade política de avançar.
Centrando os estudos nos três sistemas existentes (americano ATSC, europeu DVB e japonês
ISDB), a Anatel iniciou os seus estudos sobre TV digital e mercado de telecomunicações em 1998.
Além de tomar a frente nas pesquisas, a Agência avalizou a iniciativa SET/Abert, dando
continuidade ao trabalho que vinha sendo desenvolvido, porém com uma visão mais pragmática. O
objetivo inicial era escolher um dos três padrões para ser adotado pelo Brasil. O desenvolvimento
de um sistema nacional estava totalmente fora de questão.
No início de 1999 foram importados os equipamentos necessários para testar os três sistemas de
transmissão. Os testes de laboratório e de campo foram feitos em setembro daquele ano e em
janeiro de 2000, respectivamente. Também foram feitas demonstrações da tecnologia em locais
públicos, como shoppings.
Logo no início dos testes, em fevereiro de 2000, percebeu-se que a modulação 8-VSB, usada
pelo sistema norte-americano, não atendia às necessidades brasileiras, uma vez que seu desempenho
foi insatisfatório na recepção doméstica, principalmente usando antenas internas. Esse fato levou a
Anatel a descartar o padrão de modulação norte-americano, colocando em consulta pública a
1
utilização do COFDM, usado pelo DVB e ISDB. Atualmente no Brasil, quase metade (47%) dos
aparelhos de TV tem recepção apenas por antenas internas.
O relatório final dos testes de TV digital confirmou o melhor desempenho dos sistemas europeu
e japonês, além do desempenho insuficiente do ATSC (americano) nos quesitos transmissão de
sinais em áreas de sombra e para receptores móveis. Entre os dois primeiros, o ISDB (japonês) foi
considerado superior ao DVB (europeu), devido ao melhor desempenho na recepção de sinais
televisivos em ambientes fechados, e a sua flexibilidade para recepção de programas ou acesso a
serviços, através de terminais fixos ou móveis.
Em testes realizados pelo grupo ABERT/SET (Março/2000) para a recepção indoor, tipicamente
doméstica, o resultado para o sistema ATSC foi no mínimo desastroso, como se vê na figura abaixo,
mostrando desta maneira a superioridade do sistema DVB e o resultado ainda melhor do sistema
ISBD. Apontando este último como o melhor sistema a nível técnico para transmissão de televisão
digital terrestre [1].
Figura 1 – Comparação entre a recepção indoor dos três padrões [1].
Em 31 de agosto de 2000, a Anatel encerrou a discussão técnica sobre o padrão de TV
digital a ser adotado no Brasil. Esperava-se um pronunciamento oficial sobre qual tecnologia seria
adotada, mas este anúncio foi adiado para depois da posse do novo governo, que ocorreria dois anos
depois.
2
Após a posse, o então Ministro das Comunicações, Miro Teixeira, encaminhou uma carta de
intenções ao Presidente da República, onde levantou a necessidade da inclusão digital através da
TV interativa. Era o primeiro sinal de que o assunto teria outro tratamento. O passo seguinte foi o
anúncio de que o país desenvolveria um padrão próprio de transmissão, idéia que foi amplamente
defendida pelo ministro até sua saída do Ministério, um ano após tomar posse. Em maio do mesmo
ano, foi criado um grupo de estudo para analisar novamente o assunto e dar um parecer sobre os
estudos já realizados.
Os trabalhos desse grupo de estudo duraram até novembro, quando saiu o decreto Nº. 4.901,
que instituiu o Sistema Brasileiro de TV Digital (SBTVD). O decreto, além de nortear a transição
do sistema analógico para o digital, deixou claro que esse avanço tecnológico não se restringiria a
uma simples troca de equipamentos. A preocupação com a inclusão social por intermédio da TV e
com o desenvolvimento da indústria nacional estava entre os principais objetivos. O decreto deixou
claro que a TV digital seria uma ferramenta com finalidades sociais, não uma simples evolução
tecnológica que atende apenas a interesses mercadológicos ou econômicos.
O resultado final foi a opção pelo padrão OFDM-BST de modulação, integrante do sistema
japonês de TV digital, que permite transmissões para dispositivos portáteis na mesma freqüência do
canal de radiodifusão. Além disso, foram incorporadas inovações tecnológicas como o padrão de
codificação H.264 e o middleware Ginga. Este último desenvolvido nacionalmente.
A inauguração da TV digital brasileira aconteceu em dois de dezembro de 2007, em São
Paulo. Na ocasião, as principais redes de TV da cidade lançaram suas transmissões digitais,
mesclando conteúdos em alta definição com outros em definição padrão. Também foram lançadas
as transmissões One-Seg, para dispositivos portáteis, em baixa definição.
A interatividade foi postergada para um segundo momento. No entanto, vários fabricantes
de set top boxes (receptores digitais, com saída analógica, que fazem a decodificação do sinal
digital e suportam a interação do usuário) embutem softwares nos equipamentos, o que permite
algum tipo de interatividade, como o guia de programação. As informações que compõem o guia
são transmitidas multiplexadas ao fluxo de áudio e vídeo, e extraídas no momento da exibição.
Como as transmissões digitais foram iniciadas sem o middleware Ginga nos set top boxes,
atualmente o guia eletrônico de programação (EPG) é o único recurso interativo presente que
permite alguma interação entre o usuário e o receptor através de software e controle [13].
3
Desde 1998, a EPTV se prepara para a chegada da TV Digital. Há 10 anos, foi iniciada uma
intensa fase de pesquisas, estudos, treinamentos e investimentos no sistema. A emissora foi a
primeira no país a operar um sistema integrado de captação, edição e exibição de conteúdo
jornalístico totalmente digital, desenvolvido em parceria com a indústria nacional.
O início da transmissão digital em alta definição é um novo marco na história da EPTV. No
dia 03 de dezembro de 2008 a emissora, passa a ser a primeira afiliada da Rede Globo a transmitir o
sinal digital fora das capitais. [10]
Ser a primeira emissora afiliada a Rede Globo a transmitir o sinal Digital de TV exigiu de
toda a equipe de engenharia da empresa além de empenho, soluções eficazes, pois a instalação do
transmissor digital, que é o coração desta nova tecnologia, não foi uma tarefa fácil, devido ao alto
investimento e o prazo para conclusão da instalação.
1.2 OBJETIVOS
1.2.1 Objetivo Geral
O objetivo geral deste trabalho é apresentar um estudo de como foi realizado e planejado
todo o processo de instalação do Transmissor Digital padrão ISDB-Tb na EPTV Campinas S/A.
Serão abordados além dos aspectos técnicos e históricos sobre a TV Digital, os aspectos sobre os
equipamentos e as características de instalação do Transmissor.
1.2.2 Objetivos Específicos
Para atingir os objetivos deste trabalho será necessário:
•
Apresentar um pouco da história sobre o processo político é técnico para definição do
padrão brasileiro de TV digital.
•
Demonstrar os padrões existentes de TV Digital no mundo e as principais características do
padrão escolhido pelo Brasil (ISDB-T).
•
Apresentar as principais características de um transmissor Digital de sinal de TV e suas
similaridades e diferenças em relação a um Transmissor Analógico.
•
Demonstrar como foi realizado o processo de instalação física do Transmissor e as
dificuldades e soluções encontradas pela equipe de engenharia da EPTV- Campinas.
4
1.3 METODOLOGIA
Para a execução do trabalho será realizado a pesquisa sobre tecnologias e padrões existentes
para a TV Digital, além de um comparativo com o sistema analógico atual. Os procedimentos
adotados para a apresentação da instalação do Transmissor será a demonstração através de
diagramas elétricos e fotos do processo, juntamente com os conceitos teóricos envolvidos nesta
etapa que estarão baseados em leitura de manuais, apostilas e artigos referentes ao assunto.
1.4 ESTRUTURA DO TRABALHO
O Capítulo 1 deste trabalho apresenta uma visão geral dos aspectos políticos envolvidos no
processo de definição técnica e normativa do padrão brasileiro de TV Digital, juntamente com os
principais objetivos desta pesquisa. No Capítulo 2 são apresentados os padrões existentes no mundo
para Transmissão do sinal Digital de TV, dando ênfase no padrão brasileiro – ISDB-Tb, nos
formatos utilizados para alocação do canal de transmissão e padrões de definição de imagens. O
Capítulo 3 apresenta as principais diferenças entre um transmissor de sinais de TV Analógico e
Digital, demonstrando o tipo de modulação utilizado no processo de transmissão digital. No
Capítulo 4 é relatado o projeto de instalação no Transmissor Digital de TV, na EPTV Campinas
S/A, apresentando conceitos teóricos, digramas de instalação e fotos do projeto. No Capítulo 5 é
apresentando as considerações finais do trabalho.
5
2. PADRÕES DE TRANSMISSÃO DA TV DIGITAL
A fundamentação teórica deste trabalho estará baseada nos conceitos e estudos existentes
sobre o canal de transmissão, padrões de TV Digital, padrão ISDBT-b e o Transmissor de TV
Digital.
2.1 CANAL DE TRANSMISSÃO
O canal de TV Digital ocupa a mesma largura de faixa que o canal Analógico que é de 6
MHz, porém, no canal digital é possível otimizar o uso da banda de transmissão dependendo da
necessidade da empresa.
Existem 4 tipos de definição de imagem quando falamos em TV Digital:
• SDTV (Standart Definition Television): possui uma definição praticamente igual (um pouco
melhor) à obtida nos padrões analógicos, porém, com técnicas de compressão digital que ocupam
uma parcela do espectro muito menor.
• EDTV (Enhanced Definition Television): opção intermediária entre o SDTV e o HDTV. Com
isso, possui uma boa definição de imagem, porém sem ocupar toda a banda disponível. Esta
resolução não é utilizada pelo padrão japonês (ISDB).
• HDTV (High Definition Television): opção que utiliza uma resolução de imagem altíssima,
porém, desta forma ocupa quase toda a banda disponível do canal de 6 MHz.
• LDTV (Low Definition Television): opção que utiliza uma baixa resolução (menor que nos
padrões analógicos) e será utilizado na transmissão para receptores móveis (celulares etc.).
Abaixo podemos ver alguns exemplos da alocação de canal dentro da banda de 6MHz:
Figura 2 – Exemplos de alocação de canal na banda de 6 MHz [1].
O campo D representa uma parcela do espectro destinada à transmissão de dados para o
usuário.
6
Este campo permite interatividade do telespectador com a programação, ou ainda, acesso à
internet através do receptor digital. Neste último caso, o canal de retorno pode ser feito através de
uma linha telefônica convencional.
Abaixo é apresentada uma tabela de comparação entre as resoluções do sistema atual
(analógico) e do sistema digital: [1]
Tabela 1 – Comparação entre as resoluções do sistema Analógico e do sistema Digital
Fonte: [1]
Analisando a tabela acima verificamos que, mesmo quando usamos o modo SDTV, há um
considerável ganho de resolução quando comparamos ao PAL-M. Isto ocorre devido à diferença
entre o número total de linhas e o número de linhas ativas, pois, como sabemos, as primeiras e
últimas linhas do quadro são perdidas devido ao apagamento vertical, no sistema analógico [1].
2.2 PADRÕES DE TV DIGITAL
A criação da TV Digital trouxe grandes vantagens em relação à TV Analógica, em termos
de qualidade de imagem e som, interatividade com o telespectador e diversidade na programação
[2].
O Sistema de TV Digital Brasileiro oferece melhor qualidade de imagem e som, além da
possibilidade de interatividade, transmissão simultânea para recepção fixa, móvel e portátil. Os três
padrões de TV Digital mais conhecidos são: o norte-americano Advanced Television System
Committee (ATSC), utilizado pelos Estados Unidos, México, Canadá e Coréia do Sul; o Europeu,
Digital Vídeo Broadcasting (DVB), adotado por vários países Europeus; e o Japonês, Integrated
System Digital Broadcasting (ISDB), usado somente no Japão e utilizado como base para o
desenvolvimento do brasileiro.
Já o sistema Europeu (DVB) privilegiou a multiprogramação, porém a qualidade da imagem
é inferior aos demais padrões. Esse sistema também permite a mobilidade e a portabilidade [3].
7
O padrão ISDB-T foi baseado no padrão Europeu (DVB), com algumas mudanças para
permitir maior mobilidade no receptor [2].
Dentre as três, a tecnologia japonesa padrão ISDBT é a mais completa, permite a
transmissão em alta definição, mobilidade, portabilidade e interatividade [3]. O padrão ISDB-T foi
adotado em transmissões comerciais no Japão em Dezembro de 2003. Lá, o mercado é de
aproximadamente 100 milhões de aparelhos de TV. O Brasil, que utiliza o padrão PAL-M (Phase
Alternated Line - Monocromatic) adotou o sistema ISDB-T para suas transmissões digitais [1].
2.3 O PADRÃO ISDB-T
Este padrão foi desenvolvido pelo NHK STRL (NHK Science & Technical Research Laboratories).
As pesquisas tiveram início por volta de 1960, mas somente em 1973 um padrão de HDTV foi
proposto ao ITU-R (International Telecommunications Union – Radiocommunications). Na década
de 80, foi desenvolvida a câmera de TV de tubo de raios catódicos de alta definição, gravador de
vídeo, equipamentos de edição, entre vários outros dispositivos de alta definição. Em 1982 a NHK
desenvolveu o MUSE (Multiple Sub-Nyquist Sampling Encoding), o primeiro sistema de
compressão e transmissão de vídeo HDTV. Em 1987 a NHK fez uma demonstração do MUSE em
Washington. Esta demonstração foi muito bem sucedida e, em conseqüência, os Estados Unidos
desenvolveram o padrão ATSC (Advanced Television Systems Committee). Logo após, a Europa
também desenvolveu seu próprio sistema de TV digital, o DVB (Digital Video Broadcasting). O
Japão iniciou as transmissões terrestres de HDTV utilizando o padrão ISDB-T em 1 de dezembro de
2003, através da NHK e outras estações de TV [1].
Características:
• O ISDB-T pode transmitir até dois canais HDTV para receptores fixos e um canal LDTV para
receptores móveis utilizando a banda de 6 MHz;
• Pode transmitir até quatro canais SDTV ao invés de um HDTV;
• Estas combinações podem ser alteradas a qualquer momento pelo radiodifusor;
• Provê serviços de interatividade com transmissão de dados;
• Pode fornecer o EPG (Eletronic Program Guides);
• Suporta acesso à Internet através do canal de retorno;
• Pode oferecer também acesso à internet para receptores móveis;
• Trabalha com redes SFN (Single Frequency Network) permitindo assim um melhor uso do
espectro de freqüências;
8
• Suporta recepção interna com uma simples antena (sobre a TV, por exemplo);
• É um sistema robusto contra interferências por multipercurso;
• Também oferece robustez contra interferências providas do sistema analógico de transmissão (isto
é importante, pois os sistemas irão coexistir por pelo menos dez anos);
• Oferece também uma ótima qualidade de recepção em ambientes urbanos (prédios, veículos, etc.)
por ter uma boa proteção contra ruídos impulsivos (comuns na recepção móvel);
• Pode transmitir um canal HDTV para um veículo que se move a 100 Km/h, por exemplo. O
sistema DVB-T só pode transmitir um canal SDTV nesta situação, enquanto o sistema ATSC não
suporta este tipo de aplicação;
• Utiliza tecnologia 1seg (um segmento) para transmissão para receptores móveis (celulares,
notebooks, etc.) [1].
9
3. O TRANSMISSOR DE TV DIGITAL
Com o início das transmissões digitais terrestres no Brasil, uma dúvida que surge entre os
profissionais da área é - como vai ser o transmissor digital?
A principal diferença entre os transmissores está no estágio modulador. No caso do
Transmissor Analógico, o modulador gera as portadoras de vídeo e áudio moduladas em FI
(freqüência Intermediaria) na faixa de 41 a 47 MHz. Essa FI é convertida para o canal designado de
transmissão que é posteriormente amplificado até a potência nominal.
No caso do Transmissor Digital, o modulador digital também gera uma FI com freqüência
central de 37,15 MHz, porém não existe mais as portadoras de vídeo e áudio, a primeira modulando
em amplitude (AM) e a segunda modulando em freqüência (FM).
A FI produzida pelo modulador Digital utiliza a modulação OFDM (Orthogonal frequencydivision multiplexing). Trata-se de uma técnica de modulação baseada na multiplexação por divisão
de freqüência (FDM), onde múltiplos sinais são enviados em diferentes freqüências. A modulação
OFDM parte deste conceito, mas vai além, pois divide uma única transmissão em múltiplos sinais
(dezenas ou milhares) com menor ocupação espectral. Somando-se a isto técnicas avançadas de
modulação em cada componente, o resultado é um sinal com grande robustez à interferências [4].
Na técnica OFDM, divide-se a banda que será utilizada para a comunicação entre várias
subportadoras. As subportadoras são posicionadas de tal forma que os zeros de cada uma coincidam
com os das outras [14].
Figura 3 – Exemplo de Distribuição de 3 subportadoras na técnica OFDM [14]
10
Na figura abaixo, observa-se o espectro de um canal digital sobreposto ao um canal analógico.
Figura 4 – Espectro do canal Digital X Espectro do Canal Analógico [4]
Na figura 4 pode ser observado, que o transmissor digital ocupa toda a largura de banda, ao
contrário do analógico [4], isso ocorre devido às técnicas de modulações digitais associadas às
técnicas de compressão de vídeo [2]. Com isso, aliado à maior sensibilidade dos receptores digitais
há a possibilidade de ser utilizado para a mesma área de cobertura uma potência dez vezes menor
do transmissor Digital em relação ao Transmissor Analógico.
Figura 5 – Diagrama básico de um transmissor de TV Digital ISDB-Tb [8]
11
Outra característica importante será a maneira de se efetuar medidas nos dois tipos de
transmissores.
Nos transmissores analógicos, é utilizado uma série de sinais de vídeo de teste como, por
exemplo, o Stair-case, Multiburst, Red Field, Color bars, 5 Step. Com esses sinais em um
modulador analógico padrão, poderá ser avaliado a qualidade da transmissão.
No transmissor digital isso não será mais possível, uma vez que a informação estará toda em
forma de bits e a qualidade da transmissão será avaliada em termos da taxa de erro de bit (BER).
O BER (Bit-Error-Rate) ou taxa de erro de bit é uma medição onde se avalia a quantidade de
bits com erro dentro de um lote (de uma forma mais simples, é a relação entre o numero de bits
com erro e o numero de bits enviados) [12].
Outra medida muito importante observada no sinal Digital é o MER (Modulation Error
Rate), que é a medida de degradação total no sinal transmitido devido à presença residual da
portadora (a portadora não foi totalmente suprimida). [16]
A taxa de erro de modulação (MER) dever ser de no mínimo 30 dB [15]. A realização da
análise visual, anteriormente efetuada no sinal analógico, não será mais possível no sinal Digital,
pois a imagem digital será perfeita ou não existirá imagem [4]. Na TV Analógica os canais com
multipercurso criam a sobreposição de imagem, causando os chamados fantasmas, o que prejudica a
qualidade na recepção. Já na TV Digital, os canais com multipercurso introduzem a Interferência
Intersimbólica (ISI), que é a sobreposição dos bits transmitidos devido a dispersão temporal do
canal. A ISI causa o aumento na taxa de erro de bits, diminuindo o desempenho do sistema [2].
Para finalizar, os princípios básicos para a transmissão do Sinal Digital continuam iguais ao do
Analógico, pois a informação a ser transmitida é digital, porém o resultado final da modulação
digital é analógica [4].
12
4. PROJETO
Realizar a montagem de um transmissor Digital de TV é um trabalho que exige um
envolvimento e dedicação muito grande da equipe que o executa, é um processo longo onde o
estudo prévio das condições físicas e técnicas dentro da emissora devem ser criteriosamente
avaliados e as exigências em relação às características de funcionamento do equipamento devem
obedecer primeiramente às normas brasileiras e depois, as necessidades da empresa. Este projeto ira
apresentar o processo realizado pela engenharia da EPTV Campinas durante a instalação do
transmissor Digital de TV adquirido pela empresa.
4.1 TESTES DE ACEITAÇÃO EM FÁBRICA
Um item de extrema importância na aquisição de um transmissor de TV Digital é o teste de
aceitação realizado em fábrica. Durante o teste deve-se exigir do fabricante que o equipamento
adquirido esteja de acordo com as especificações técnicas exigidas pela ANATEL e que também
esteja aderente as normas do sistema brasileiro de TV digital SBTVD.
A EPTV Campinas enviou para a cidade de Gotemba/Japão em Julho de 2008 uma equipe
técnica para realizar os testes de aceitação na empresa NEC (Jabil Circuit Gotemba, K.K) afim de
assegurar se o transmissor adquirido pela EPTV estava dentro das normas pré-estabelecidas.
Abaixo seguem os dados retirados do Test Data original de fábrica:
Transmissor Digital de Televisão padrão ISDB-Tb – Campinas/Brasil
Canal: 42 (638 MHz – 644 MHz)
Potência: 2500 Watts
13
Tabela 2 – Test Data do transmissor Digital da EPTV Campinas.
Todos os valores medidos e inseridos na tabela 2 foram realizados em conjunto pela equipe
EPTV e equipe NEC. É importante salientar que todas as medidas realizadas no teste de aceitação
tem referências especificadas pela Norma Brasileira de TV Digital.
14
Outro ponto importante durante os testes de aceitação é a análise da máscara de espectro do
canal. Esta máscara deve atender também às especificações da norma do SBTVD. Abaixo temos as
medições realizadas que indicam as atenuações mínimas das emissões fora da faixa em relação à
potência média do transmissor, especificadas em função do afastamento em relação à portadora
central do sinal digital, para a máscara crítica.
A medição foi realizada levando em consideração a freqüência de afastamento da portadora
central do sinal digital em -3,15MHz onde a atenuação mínima em relação à potência média,
medida na freqüência da portadora central deve ser maior que 50 dB. [11]
Figura 6 – Mascara do espectro do Canal 42 – transmissor EPTV Campinas
4.2 INSTALAÇÕES FÍSICAS
Um ponto importante no processo de instalação de um TX Digital de TV é realizar o projeto
da sala onde será acomodado o equipamento. Para construção da sala é necessário a definição da
posição dos equipamentos e racks, para que sejam, construídas as canaletas de passagem de cabos
(terrestres e aéreas), pois, não podemos conduzir cabos de áudio, vídeo e TS junto aos cabos de
energia elétrica, devido aos riscos de interferência.O equipamento adquirido pela EPTV é
resfrigerado à água, neste caso, existe também, a importância de determinar as entradas e saídas dos
dutos de água, pois, o resfriamento é realizado externamente à sala.
Abaixo segue o layout da sala construída:
15
Figura 7 – Layout da sala preparada para receber o transmissor Digital.
4.3 INSTALAÇÃO TRANSMISSOR E PRÉ-TRANSMISSOR
O transmissor Digital de TV é dividido em duas partes, diferentemente do transmissor
analógico de TV. O TX Analógico é alimentado direto com o sinal de áudio e vídeo (para posterior
modulação) enquanto o TX Digital é alimentado por um pacote de dados, chamado Transport
Stream, devido a isso, dividimos a instalação do TX Digital em duas partes, Pré-TX, responsável
por criar o Transport Stream e o TX, responsável por Modular o pacote de dados para posterior
transmissão.
Abaixo seguem os diagramas básicos do Pré-TX e do TX:
16
Figura 8 – Diagrama em Blocos do Pré-TX [1].
Figura 9 – Diagrama em Blocos do TX [1].
17
4.3.1 Instalação Pré-TX
Os equipamentos do Pré-TX são montados em uma sala separada ao TX (recomendação da
empresa fabricante). No caso da EPTV Campinas, os equipamentos foram instalados em um prédio
próximo a sala do TX com aproximadamente 50 metros de distância (entre prédios).
Abaixo segue o layout do rack de equipamentos instalados no Pré-TX:
Figura 10 – Rack de equipamentos do Pré-TX
18
Estes equipamentos são responsáveis por realizar todo o processo de codificação dos sinais,
de áudio, vídeo e dados, criando o TS que irá alimentar o TX.
Abaixo, segue um explicativo de funcionamento dos principais equipamentos deste sistema:
Rb Gen – Gerador à Rubídio: responsável por gerar uma freqüência de referência em 10MHz e
outra em 3,58 MHz. A freqüência de 10 MHz referência vários equipamentos do sistema, enquanto
a freqüência de 3,58 MHz é referência apenas do Signal Generator .
Switich Over: responsável por comutar o gerador à Rubídio reserva, caso exista falhas no titular.
Signal Generator: responsável por gerar um sinal de vídeo tipo BlackBurst para referenciar os
equipamentos deste sistema onde são realizados o processamento de sinais de áudio e vídeo.
STC GOP: este equipamento gera sinal de sincronismo para a saída do MUX. Caso ocorra algum
tipo de problema com o MUX titular e tenha a necessidade de comutar para o MUX reserva, este
equipamento gera um sinal que sincroniza a saída TS de ambos, para que não ocorra cortes no sinal.
Frame Generator: sincroniza os “frames” na entrada do MUX , caso ocorra a comutação nas
cadeias de encoderes.
VDA/DDA: responsáveis por realizar a distribuição dos sinais de TS (VDA) e de referência (DDA)
a todos os equipamentos do sistema.
Decoder HD/SD: responsável por realizar a decodificação da TS do sinal HD ou SD (de vários
pontos do sistema- comutados a partir de uma matriz) para monitoração local.
Decoder 1seg: responsável por realizar a decodificação da TS do sinal 1seg (de vários pontos do
sistema- comutados a partir de uma matriz) para monitoração local.
System controle Lógica: central lógica de controle de todos os equipamentos do sistema.
3 x 1 Switch Over Unir: responsável por comutar o Multiplexador reserva, caso exista falhas no
titular.
19
By-pass Relay: utilizado para retirar do sistema (em caso de falhas) o 3 x 1 Switch Over Unit.
MUX: é o multiplexador do sistema. Recebe todas as informações codificadas de áudio, vídeo e
dados e cria o Broadcast Transport Stream (MPEG-2), que será enviado para posterior modulação e
transmissão
Abaixo segue o formato característico de um bloco BTS:
Figura 11 – Formato de um Bloco BTS
O BTS é transmitido do Pré-TX ao TX através de cabo coaxial blindado com impedância de
75Ω e freqüência de operação em 4,5 GHz.
Encoder HD/SD e Encoder 1seg: recebe os sinais de áudio e vídeo (multiplexados em SDI) e
codifica esses sinais no formato H264 para o vídeo e MPG-4 AAC para o áudio.
TS Analyzer: equipamento responsável por realizar a monitoração da TS do sistema (de vários
pontos do sistema - comutados a partir de uma matriz).
Durante a montagem do Pré TX não foi encontrado muitas dificuldades, uma vez que, todo o
esquema (diagrama) de montagem vem apresentado detalhadamente pelo fabricante.
20
Abaixo segue o esquema básico da montagem do pré-TX:
Figura 12 – Diagrama em Blocos de funcionamento do Pré-TX
21
Figura 13 – Racks de equipamentos e monitoração do Pré-TX
Figura 14 – Detalhe do MUX e Encoder’s (HD/SD e One-Seg)
22
4.3.2 Instalação TX
O TX é o principal elemento do sistema para transmitir o sinal de TV Digital.
Após as informações comprimidas e multiplexadas (Pré-TX), elas são enviadas ao TX para
posterior modulação e transmissão através do espaço livre.
O transmissor adquirido pela EPTV Campinas, possui a potência máxima de operação em
até 2500 W, com 12 módulos de amplificação, porém, devido à área de cobertura da empresa, o
equipamento trabalha com potência nominal em 2000 W. Este equipamento possui resfriamento à
água contínuo em todos os módulos amplificadores, fazendo com que o equipamento, dificilmente
ultrapasse a temperatura de trabalho em 30° C.
O TX é composto, basicamente pelos seguintes módulos e filtro:
• Modulador: no TX encontram-se dois moduladores (titular e reserva). Este módulo tem a
finalidade de modular a TS, proveniente do Pré-TX e converte-la em FI, na freqüência de
37,15 MHz.
• Exciter: existem dois excitadores (titular e reserva) no TX. O exciter é responsável por
receber a FI do modulador e converter esta FI na freqüência do canal a ser transmitido, neste
caso, 641,142857 MHz (freqüência central, canal 42).
• Power Amplifier: o TX é composto por 12 módulos amplificadores. Estes módulos tem por
finalidade receber o sinal de RF do exciter para posterior amplificação e transmissão. Em
cada módulo existe um sinal de entrada com nível em aproximadamente -10,5 dBm (90
mW) e na saída, após a amplificação, obtemos um valor de aproximadamente +52,2 dBm
(166 W).
• BPF (Band Pass Filter): filtro responsável por limitar a banda de transmissão (6 MHz)
dentro da freqüência de operação (fci 638 MHz e fcs 644 MHz).
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Figura 15 – Filtro Passa-Faixa Canal 42
Figura 16 – Bombas de água; Resfriamento do TX
24
Abaixo segue um diagrama básico de instalação e funcionamento do TX:
TS
Modulador
ISDB-Tb - 1
FI
37,15 MHz
EXCITER
1
RF
641,142857 MHz
EXCITER SW
Modulador
ISDB-Tb - 2
TS
FI
37,15 MHz
-10,5 dBm
D
I
V
I
S
O
R
D
I
V
I
S
O
R
-10,5 dBm
-10,5 dBm
-10,5 dBm
-10,5 dBm
-10,5 dBm
-10,5 dBm
D
I
V
I
S
O
R
PA 1
PA 2
PA 3
PA 4
PA 5
EXCITER
2
+52,2 dBm
+52,2 dBm
+52,2 dBm
+52,2 dBm
+52,2 dBm
PA 6
+52,2 dBm
PA 7
+52,2 dBm
PA 8
-10,5 dBm
PA 9
PA 10
-10,5 dBm PA 11
-10,5 dBm
S
O
M
A
D
O
R
+52,2 dBm
-10,5 dBm
-10,5 dBm
RF
641,142857 MHz
PA 12
+52,2 dBm
+52,2 dBm
+52,2 dBm
S
O
M
A
D
O
R
+52,2 dBm
Figura 17 – Diagrama em Blocos de funcionamento do TX
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S
O
M
A
D
O
R
BPF
RF OUT
ANTENA
+63 dBm/2000 W
Figura 18 – Transmissor Digital Canal 42
Figura 19 – Detalhe do painel de Controle e Módulos PA
26
4.4 Instalação das Antenas.
Na EPTV Campinas o projeto de instalação do TX Digital adotou uma solução não
habitual no sistema irradiante: a adoção de antenas em polarização circular. Este tipo de
antena é mais utilizado em transmissões na faixa de FM. Esta idéia partiu do princípio de
que a polarização circular facilita a instalação de postos retransmissores (sinal digital) e gap
fillers, pois, podemos receber o sinal proveniente de um posto retransmissor na polarização
horizontal e retransmiti-lo na posição vertical. Esta isolação na polarização é uma técnica
que melhora o funcionamento de um gap filler.
O gap filler é um TX de baixa potência que tem por finalidade cobrir uma área de
sombra não atendida pelo TX principal, na mesma faixa de freqüência e com a mesma
informação.
O sistema irradiante utilizado na emissora é composto por 32 antenas, dividas em
dois grupos (A e B) de 16 antenas e oito níveis distribuídos em quatro faces na torre. O
grupo A são as antenas superiores, que atualmente estão transmitindo o sinal digital (2000
W) para a região de cobertura da EPTV Campinas e o grupo B, são as antenas reservas.
Figura 20 – Antenas (painel) Canal 42 para transmissão do Sinal Digital
27
Abaixo segue o diagrama de instalação das antenas:
Figura 21– Diagrama de Instalação das Antenas
28
Podemos observar na figura 21 que cada antena é alimentada com dois cabos, um na
polarização Horizontal (H) e outro na Vertical (V), ambos são somados internamente na
antena para criar a polarização circular.
Outra característica do sistema irradiante adotado pela empresa é a possibilidade de
poder trabalhar com diferenças de fase e potência, o que permite variar o diagrama de
irradiação e conseqüentemente a área de cobertura da emissora. Outro ponto importante na
adoção da polarização circular foi a de resolver a questão referente à recepção móvel, pois,
independentemente da posição da antena a recepção é viável.
29
5. CONSIDERAÇÕES FINAIS
Devido aos recursos disponíveis e o avanço tecnológico, a TV Digital tem muito á oferecer
não só para os telespectadores, como para toda comunidade técnico cientifica do país. È uma
tecnologia ainda em expansão, trazendo a todos os profissionais da área, novas possibilidades e
desafios.
Este trabalho apresentou uma visão geral sobre a TV Digital no Brasil, abordando aspectos
políticos, técnicos e práticos do sistema, demonstrando as principais diferenças entre o sistema
Analógico e Digital de TV, atualmente em funcionamento no país.
O trabalho, desde o início, foi baseado no processo de instalação do transmissor Digital de
TV na empresa EPTV Campinas, onde a inovação e o desafio foi uma realidade para todos os
profissionais envolvidos diretamente e indiretamente neste projeto.
O transmissor foi instalado com sucesso, atendendo todos os critérios da norma e o
cronograma de inauguração. Desde 2008 a EPTV Campinas transmite aos seus telespectadores o
sinal Digital de TV, oferecendo a todos, gratuitamente, um sinal com alta qualidade de som e
imagem.
Em 2009, a cidade de Ribeirão Preto, onde a EPTV Campinas possui uma Geradora,
também passou a transmitir o sinal Digital de TV. O Projeto foi todo realizado em parceria com os
profissionais de Campinas e Ribeirão Preto.
O desafio ainda não terminou, pois a EPTV Campinas vai levar o sinal Digital para toda sua
área de cobertura, atendendo todas as cidades onde o sinal EPTV se faz presente.
30
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
[1] João Paulo Ribeiro. Introdução à TV digital - funcionamento do sistema e suas aplicações.
Apresentação realizada á empresas do segmento de Televisão, 2007, Santa Rita do Sapucaí. Palestra
sobre Introdução à TV Digital, Santa Rita do Sapucaí, 2007.1 CD.
[2] Luciano Leonel Mendes, Sandro Adriano Fasolo. Introdução a televisão digital. Disponível
em: http://cict.inatel.br/nova2/docentes/lucianol/Artigos/SIT2002/TV_Digital_SIT2002.pdf Acesso
em: 03 Abr. 2009.
[3] BASSETO, Everson Ricardo. TV Digital. Campinas, 2007. Trabalho de Conclusão de Curso,
Universidade São Francisco, Campinas, 2007.
[4] Lisias Serra. Diferenças e similaridades dos transmissores analógicos e digitais. Disponível
em: <http://www.vcfaz.net/viewtopic.php?t=89362&sid=2277e7235515127931b280102e7 >.
Acesso em: 03 Abr. 2009.
[5] Folha Online. TV digital. Disponível em:
<http://www.mundodatv.com.br/tecnica/tvdigital.asp> Acesso em 19 Abr. 2009
[6] Universidade federal fluminense. Projeto do sistema brasileiro de televisão digital.
Disponível em:< http://tvd.ic.uff.br/detalhada.html> Acesso em: 18 Abr. 2009.
[7] Teleco - conhecimentos em telecomunicações. Tutoriais rádio e TV. Disponível em:<
http://www.teleco.com.br/tutoriais/tutorialinteratividade/pagina_2.asp>
Acesso em: 19 Abr. 2009.
[8] Revista Mackenzie de Engenharia e Computação. Transmissor e receptor de TV
Digital.< http://www4.mackenzie.br/fileadmin/Editora/Revista_enge/transmissor.pdf> Acesso em:
27 Jul. 2009.
[9] BREVIGLIERI, Giulio Caio Junqueira. Estágio Supervisionado. Campinas, 2002. Trabalho de
estágio supervisionado, Universidade Paulista, Campinas, 2002.
[10] Site EPTV. Com. TV Digital. Disponível em:<http://eptv.globo.com/tvdigital/> - Acesso em:
02 Set. 2009
[11] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNCICAS. NBR 15601. Televisão Digital e
terrestre – Sistema de transmissão. Rio de Janeiro, 2007.
[12] WirelessBR. As siglas da TV Digital. Disponível em:<
http://br.geocities.com/tvdigitalbr/tom_artigos/siglas/siglas.01.html > Acesso em: 22 Agost. 2009.
[13] Valdecir Becker. A TV Digital no Brasil. Disponível em:<
http://imasters.uol.com.br/artigo/11658/tvdigital/a_tv_digital_no_brasil/ > Acesso em: 29 Agost.
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[14] Danilo Michalczuk Taveira. Redes PLC. Disponível em:<
http://www.gta.ufrj.br/grad/04_1/redesplc/3.html > Acesso em: 30 Agost. 2009.
[15] RESOLUÇÃO ANATEL 498. Disponível em: <
http://www.fiscosoft.com.br/indexsearch.php?PID=194315> Acesso em: 19 Novemb. 2009.
[16] Luiz Rodrigo Openheimer. Tecnologia de
transmissão de TV Digital. Apresentação realizada na EPTV Campinas, 2007, Campinas. Palestra
sobre a tecnologia da TV Digital, Campinas, 2007.1 CD.
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33
34
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