UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM
ENGENHARIA ELÉTRICA
Eduardo Santos Bueno
ANÁLISE COMPARATIVA DO COMPORTAMENTO DE
RECEPÇÃO DO SISTEMA ISDB-TB NAS BANDAS VHF E
UHF
São Paulo
2013
UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM
ENGENHARIA ELÉTRICA
Eduardo Santos Bueno
ANÁLISE COMPARATIVA DO COMPORTAMENTO DE
RECEPÇÃO DO SISTEMA ISDB-TB NAS BANDAS VHF E
UHF
Dissertação de Mestrado apresentada ao
Programa de Pós-Graduação em Engenharia
Elétrica
da
Universidade
Presbiteriana
Mackenzie como parte dos requisitos para a
obtenção do tı́tulo de Mestre em Engenharia
Elétrica.
Orientador: Prof. Dr. Gunnar Bedicks Junior
São Paulo
2013
B928a
Bueno, Eduardo Santos
Análise comparativa do comportamento de recepção do sistema
ISDB-TB nas bandas VHF e UHF. / Eduardo Santos Bueno – São
Paulo, 2014.
133 f.: il.; 30 cm.
Dissertação (Programa de Pós-Graduação (Stricto Sensu) em
Engenharia Elétrica) - Universidade Presbiteriana Mackenzie - São
Paulo, 2014.
Orientador: Prof. Dr. Gunnar Bedicks Junior
Bibliografia: f. 127-133
1. ISDB-TB. 2. Bandas VHF e UHF. 3. Teste de campo. 4.
Ambiente interno. I. Título.
CDD 621.382
AGRADECIMENTOS
Primeiramente agradeço a Deus que me ajudou em todos os momentos, mesmo sem
achar que precisava, me ajudou. Além de nunca ter me abandonado nesta estrada cheia
de obstáculos e desafios.
Ao Prof. Dr. Gunnar Bedicks, pela oportunidade de me ajudar através de sua orientação.
Aos meus amados pais José e Margarida, aos meus irmãos Márcio e Érica pelo imenso
apoio e incentivo.
Ao Instituto Presbiteriano Mackenzie por conceder a bolsa de estudo.
Ao RH-TVD CAPES.
Aos meus amigos e colegas do laboratório de TV digital do Mackenzie, que sempre
me ajudaram na construção deste trabalho.
E não poderia esquecer de agradecer aos outros amigos que sempre me apoiaram nesta
jornada.
A todos que me apoiaram, muito obrigado!
RESUMO
O objetivo desta dissertação é estudar e avaliar o comportamento de recepção de um sinal
de televisão digital terrestre de radiodifusão no padrão brasileiro, Terrestrial Integrated
Services Digital Broadcasting (ISDB-TB ) nas bandas Very High Frequency (VHF) e Ultra
High Frequency (UHF). O procedimento desenvolvido tem como referência alguns procedimentos de testes aplicados na avaliação de outros sistemas de transmissão de televisão
digital, assim como as recomendações e normas. São apresentados os resultados dos testes
de campo realizados em locais pré-determinados na cidade de São Paulo com o uso de
uma antena monopolo em ambiente interno, para coleta de dados, que serão analisados
e estudados. Os dados coletados em campo são: as caracterı́sticas do espectro do sinal,
o nı́vel de potência, a relação sinal-ruı́do (C/N) e a análise da qualidade da imagem decodificada. Com os resultados obtidos será possı́vel verificar as condições de recepção no
meio de comunicação em diferentes condições de interferência tais como ruı́do impulsivo
e efeito doppler nas bandas VHF e UHF.
Palavras-chave: ISDB-TB , bandas VHF e UHF, teste de campo, ambiente interno.
ABSTRACT
The aim of this essay is to study and evaluate the reception behavior of a brazilian digital
television signal broadcast, Terrestrial Integrated Services Digital Broadcasting (ISDBTB), when transmitted over Very High Frequency (VHF) and Ultra High Frequency
(UHF) bands. The developed procedure is based on different test procedures used to
evaluate other digital television transmission systems, as well as recommendations and
standards. The results from field tests, performed at previously stated locations in the
city of São Paulo with an internal monopole antenna, are presented. The results will be
analyzed and studied. The collected field data are: signal spectrum characteristics, power
level, signal to noise ratio (C/N) and the decoded image quality analysis. Therefore, it
will be possible to verify the reception conditions when the signal is interfered by impulsive noise and doppler effect on both VHF and UHF bands.
Keywords: ISDB-TB , VHF and UHF bands, field test, indoor environment.
Lista de Figuras
1
TV digital no mundo (em inglês). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2
Sistema de transmissão. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
3
Diagrama em blocos da codificação de canal. . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
4
Largura de banda de 6 MHz. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
5
Exemplo da divisão do espectro de transmissão para cada camada hierárquica. 33
6
Diagrama simplificado do up converter. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
7
Canal de comunicação. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
8
Perda na presença do corpo humano. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
9
Onda refletida por obstruções fixas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
10
Medida do comprimento do lóbulo de 500 KHz resultando no atraso de 2 µs. 41
11
Onda refletida por obstruções móveis. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
12
Efeito doppler. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
13
Antena de transmissão (VHF e UHF). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
14
Composição das antenas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
15
Diagrama de radiação para a frequência de 750 MHz. . . . . . . . . . . . . 45
16
Antena Monopolo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
17
Caracterı́stica do filtro passa-alta. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
18
Configuração de um receptor ISDB-TB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
19
Front end do receptor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
20
Sintonizador de silı́cio. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
21
Padrão de vı́deo para teste. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
22
Visão externa à Gaiola de Faraday. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
23
Visão interna à Gaiola de Faraday. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
24
Montagem de teste para avaliar a sensibilidade de sinal. . . . . . . . . . . . 52
25
Montagem de teste para avaliar a relação sinal-ruı́do (C/N). . . . . . . . . 54
26
Montagem de teste de interferência de canal adjacente e co-canal digital. . 56
27
Montagem de teste de interferência de canal adjacente e co-canal digital. . 58
28
Montagem de teste com a presença de multipercurso. . . . . . . . . . . . . 60
29
Gráfico do resultado do teste com multipercurso. . . . . . . . . . . . . . . . 62
30
Potência em (dBm) medida na saı́da do transmissor do canal 12. . . . . . . 63
31
Potência em (dBm) medida na saı́da do transmissor do canal 60. . . . . . . 64
32
Mapa da cidade de São Paulo dividido em subprefeituras. . . . . . . . . . . 65
33
Imagem referente a nota da qualidade de recepção: (a) nota 0, (b) nota 1
(c) nota 3 e (d) nota 5. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
34
Configuração de teste. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
35
Curva de atenuação do cabo coaxial RG-6. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
36
Locais crı́ticos em torno da torre de transmissão dos canais 12 e 60. . . . . 73
37
Atenuação do sinal devido ao fator de urbanização de 100%. . . . . . . . . 77
38
Atenuação do sinal no espaço livre. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
39
Diagrama de irradiação da antena de transmissão do canal 12. . . . . . . . 79
40
Diagrama de irradiação da antena de transmissão do canal 60. . . . . . . . 79
41
Predição de cobertura de sinal para o canal 12 VHF em ambiente externo.
80
42
Predição de cobertura de sinal para o canal 60 UHF em ambiente externo.
80
43
Predição de cobertura de sinal para o canal 12 VHF em ambiente interno. . 82
44
Predição de cobertura de sinal para o canal 60 UHF em ambiente interno. . 82
45
Espectro de frequência do canal 12 com o transmissor desligado. . . . . . . 84
46
Espectro de frequência do canal 60 com o transmissor desligado. . . . . . . 84
47
Locais de teste na subprefeitura Sé. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
48
Locais de teste e a área de cobertura do canal 12. . . . . . . . . . . . . . . 87
49
Locais de teste e a área de cobertura do canal 60. . . . . . . . . . . . . . . 87
50
Locais de teste e a área de cobertura do canal 12 à 500 m da torre. . . . . 88
51
Locais de teste e a área de cobertura do canal 60 à 500 m da torre. . . . . 88
52
Espectro do sinal do canal 12 em condições normais no local ”H”. . . . . . 97
53
Espectro do sinal do canal 12 com ruı́do impulsivo no local ”H”. . . . . . . 97
54
Espectro do sinal do canal 60 em condições normais no local ”H”. . . . . . 98
55
Espectro do sinal do canal 60 com ruı́do impulsivo no local ”H”. . . . . . . 98
56
Locais de teste e a área de cobertura do canal 12 à sudoeste 700 m da torre. 99
57
Locais de teste e a área de cobertura do canal 60 à sudoeste 700 m da torre. 99
58
Espectro do sinal do canal 12 em condições normais no local ”I”. . . . . . . 101
59
Espectro do sinal do canal 12 com ruı́do impulsivo no local ”I”. . . . . . . 101
60
Locais de teste e a área de cobertura do canal 12 ao norte 900 m da torre. 103
61
Locais de teste e a área de cobertura do canal 60 ao norte 900 m da torre. 103
62
Espectro do sinal do canal 12 em condições normais no local ”J”. . . . . . 105
63
Espectro do sinal do canal 12 com ruı́do impulsivo no local ”J”. . . . . . . 106
64
Espectro do sinal do canal 60 em condições normais no local ”J”. . . . . . 107
65
Espectro do sinal do canal 60 com ruı́do impulsivo no local ”J”. . . . . . . 107
66
Locais de teste e a área de cobertura do canal 12 à oeste 1400 m da torre. . 109
67
Locais de teste e a área de cobertura do canal 60 à oeste 1400 m da torre. . 109
68
Locais de teste e a área de cobertura do canal 12 à noroeste 2100 m da torre.111
69
Locais de teste e a área de cobertura do canal 60 à noroeste 2100 m da torre.111
70
Locais de teste e a área de cobertura do canal 12 à leste 2100 m da torre. . 113
71
Locais de teste e a área de cobertura do canal 60 à leste 2100 m da torre. . 113
72
Locais de teste e a área de cobertura do canal 12 à sudeste 2700 m da torre.115
73
Locais de teste e a área de cobertura do canal 60 à sudeste 2700 m da torre.115
74
Locais de teste e a área de cobertura do canal 12 ao norte 3200 m da torre. 117
75
Locais de teste e a área de cobertura do canal 60 ao norte 3200 m da torre. 117
76
Potência de sinal em ambiente interno para cada local de teste. . . . . . . . 119
77
Potência de sinal em ambiente externo para cada local de teste. . . . . . . 120
78
Perda de penetração em edifı́cios para cada local de teste. . . . . . . . . . . 120
79
Relação sinal-ruı́do em ambiente interno. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
80
Relação sinal-ruı́do em ambiente externo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
81
Relação sinal-ruı́do em condições normais e com ruı́do impulsivo. . . . . . . 122
82
Constelação do canal 12: (a) em condições normais e (b) com ruı́do impulsivo.123
83
Constelação do canal 60: (a) em condições normais e (b) com ruı́do impulsivo.123
Lista de Tabelas
1
Paı́ses que utilizam o sistema ISDB-T. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
2
Taxa de bits de um único segmento. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
3
Perda de penetração. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
4
Ganho da antena monopolo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
5
Sensibilidade na entrada do receptor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
6
Relação de proteção. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
7
Parâmetros ISDB-TB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
8
Especificações do sistema de transmissão. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
9
Distribuição de domicı́lios em áreas urbana e rural. . . . . . . . . . . . . . 67
10
Escala de qualidade. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
11
Ponto 1 - 1 km a Leste. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
12
Ponto 2 - 1 km a Suldoeste. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
13
Ponto 3 - 3 km a Oeste. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
14
Ponto 4 - 3 km a Noroeste. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
15
Ponto 5 - 3 km a Sudeste. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
16
Subprefeituras com intensidade de sinal em ambiente interno. . . . . . . . . 83
17
Locais de teste na subprefeitura Sé. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
18
Local de teste A. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
19
Local de teste B. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
20
Local de teste C. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
21
Local de teste D. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
22
Local de teste E. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
23
Local de teste F. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
24
Local de teste G. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
25
Local de teste H. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
26
Local de teste I. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
27
Local de teste L. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
28
Local de teste J. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
29
Local de teste K. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
30
Local de teste M. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
31
Local de teste N. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
32
Local de teste O. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
33
Local de teste P. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
34
Local de teste Q. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
35
Disponibilidade de serviço. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
Lista de Siglas
AAC
Advanced Audio Coding
ABERT
Associação Brasileira de Emissoras de Rádio e Televisão
ABNT
Associação Brasileira de Normas Técnicas
AC
Audio Compression
AGC
Automatic Gain Control
ANATEL
Agência Nacional de Telecomunicações
ASI
Asynchronous Serial Interface
ATSC
Advanced Television Systems Committee
AVC
Advanced Video Coding
BER
Bit Error Rate
BST-OFDM
Band Segmented Transmission - Orthogonal Frequency Division Multiplex
BTS
Broadcast Transport Stream
C/N
Carrier to Noise ratio
COFDM
Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing
DTMB
Digital Terrestrial Multimedia Broadcast
DVB-T
Digital Video Broadcasting - Terrestrial
E/C
Echo to Carrier ratio
ERP
Effective Radiated Power
FI
Frequência Intermediária
FM
Frequency Modulation
HD-SDI
High Definition - Serial Digital Interface
HDTV
High Definition Television
HE-AAC
High Efficiency - Advanced Audio Coding
IBGE
Instituto Brasileiro de Geografia e Estatı́stica
ICI
Inter Carrier Interference
IFFT
Inverse Fast Fourier Transform
ISDB-T
Integrated Services Digital Broadcasting - Terrestrial
ISDB-TB
Integrated Services Digital Broadcasting - Terrestrial (version B)
ITU
International Telecommunication Union
LDTV
Low Definition Television
LNA
Low Noise Amplifier
MER
Modulation Error Ratio
MPEG
Moving Picture Experts Group
NBR
Norma Brasileira Registrada
OFDM
Orthogonal Frequency Division Multiplexing
QAM
Quadrature Amplitude Modulation
QEF
Quasi Error Free
QMP2
Quality Measurement Procedure 2
QPSK
Quadrature Phase Shift Keying
RF
Radio Frequency
RS
Reed Solomon
SBTVD
Sistema Brasileiro de TV Digital
SDI
Serial Digital Interface
SDTV
Standard Definition Television
SET
Sociedade Brasileira de Engenharia de Televisão e Telecomunicações
SFN
Single Frequency Network
TS
Transport Stream
TV
Televisão
UHF
Ultra High Frequency
VHF
Very High Frequency
VSB
Vestigial Side Band
Sumário
1 TRANSIÇÃO DA TRANSMISSÃO ANALÓGICA PARA DIGITAL
16
1.1
OBJETIVO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
1.2
OBJETIVO ESPECÍFICO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
1.3
HIPÓTESE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
1.4
JUSTIFICATIVA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
1.5
METODOLOGIA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2 SISTEMA ISDB-TB E O MEIO DE COMUNICAÇÃO
2.1
2.2
25
TRASMISSÃO DO SISTEMA ISDB-TB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
2.1.1
Codificação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
2.1.2
Multiplexação e re-multiplexação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.1.3
Modulação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.1.4
Conversor de canal, amplificação e antena . . . . . . . . . . . . . . 33
2.1.5
Cálculo da cobertura da estação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
CANAL DE COMUNICAÇÃO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
2.2.1
Propagação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
Atenuação no espaço livre: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
Reflexão e refração: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
Difração: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
Perda por obstáculos: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
Perda de penetração em edifı́cio: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
Perda devido ao corpo humano no local: . . . . . . . . . . . . . . . 38
2.2.2
Interferências . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
Ruı́do impulsivo: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
Multipercurso: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
Efeito Doppler : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
3 PROCEDIMENTO DE TESTE
3.1
3.2
43
ESPECIFICAÇÕES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
3.1.1
Especificações das antenas transmissora e receptora . . . . . . . . . 44
3.1.2
Arquitetura do receptor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
3.1.3
Caracterı́stica do receptor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
DESCRIÇÃO DO PROCEDIMENTO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
3.2.1
Definição do sistema de transmissão . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
3.2.2
Definição dos locais de teste . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
3.2.3
Método para definição do estado da recepção . . . . . . . . . . . . . 68
3.2.4
Configuração de teste para a recepção fixa em ambiente interno . . 69
3.2.5
Etapas do procedimento de teste . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
4 TESTE DE CAMPO E DADOS COLETADOS
73
4.1
INTERFERÊNCIA DO FM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
4.2
SIMULAÇÃO DE COBERTURA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
4.3
4.2.1
Simulação da área de cobertura em ambiente externo . . . . . . . . 76
4.2.2
Simulação da área de cobertura em ambiente interno . . . . . . . . 81
TESTE DE CAMPO EM AMBIENTE INTERNO . . . . . . . . . . . . . 83
5 CONCLUSÕES
125
5.1
ANÁLISE COMPARATIVA NAS BANDAS VHF E UHF
5.2
TRABALHOS FUTUROS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
. . . . . . . . . 125
133
1
TRANSIÇÃO DA TRANSMISSÃO ANALÓGICA
PARA DIGITAL
No final do século XIX, já existiam meios de comunicação como o telégrafo e o telefone,
que enviavam sinais eletromagnéticos por meio de fios. E no século XX, a televisão
analógica (OLIVEIRA, 1997). Com o surgimento de novas tecnologias para transmissão
e recepção de sinais por meio de ondas eletromagnéticas, como a televisão analógica, em
1930, surgem vários estudos sobre o meio de transmitir e receber o sinal de radiofrequência.
No Brasil, a televisão é um dos maiores meios de entretenimento. E, de acordo
com o Instituto Brasileiro de Geografia e Estatı́stica (IBGE), em 2010, o número de
domicı́lios que possuem televisores é de 95% (IBGE, 2010b). Todavia, nem todos os
brasileiros recebem a transmissão analógica em seus domicı́lios adequadamente. Existem
muitos problemas que necessitam serem resolvidos e várias pesquisas estão surgindo para
melhorar a recepção adequada do sinal.
A transmissão analógica terrestre enfrenta diversos tipos de interferências, que impossibilitam a boa qualidade do sinal recebido por um receptor de televisão (BEDICKS,
2008). Prédios, pontes, viadutos e carros são alguns dos motivos da recepção inadequada dos sinais de radiofrequência. E, atualmente, com o adensamento populacional das
grandes cidades, os radiodifusores enfrentam com maior frequência as interferências da
recepção do sinal, que resultam em uma recepção de má qualidade de som e imagem.
Para avaliar a qualidade de imagem, a International Telecommunication Union (ITU)
utiliza métodos de avaliação subjetiva, cujos critérios resultam na norma RECOMMENDATION ITU-R BT.500-11 (ITU-R BT.500-11, 2002).
E com a necessidade de melhoria na qualidade de som e imagem na transmissão
analógica, ocorre o surgimento de novas tecnologias para transmissão e recepção de sinais
por meio de ondas eletromagnéticas. Consequentemente, surge também a transmissão da
televisão digital terrestre.
Para o sistema de televisão digital suprir as necessidades de recepção no Brasil, é
importante considerar as condições de recepção em ambiente externo e interno.
Em 1998 a Associação Brasileira de Emissoras de Rádio e Televisão (ABERT) e a
16
Sociedade Brasileira de Engenharia de Televisão e Telecomunicações (SET) firmaram um
acordo de cooperação técnica com a Universidade Presbiteriana Mackenzie, para avaliar
a evolução dos três sistemas de televisão digital: o americano Advanced Television Systems Committee (ATSC), o europeu Digital Video Broadcasting - Terrestrial (DVB-T) e
o japonês Integrated Services Digital Broadcasting - Terrestrial (ISDB-T). Em São Paulo
foram realizados testes de laboratório e testes de campo dos três sistemas. Os testes de
campo foram realizados com uma unidade móvel que analisa o desempenho do sinal transmitido com o uso de uma antena externa (ABERT; MACKENZIE; SET, 2000)(BEDICKS
et al., 2005)(BEDICKS et al., 2006)(YAMADA et al., 2004).
Com os resultados obtidos pelos testes de campo, o sistema ISDB-T apresentou superioridade em relação aos outros sistemas, por não possuir falhas na recepção com multipercursos e por não ser afetado por ruı́do impulsivo, quando submetido ao mesmo canal
de comunicação (YAMADA et al., 2004).
Em 2003 o governo brasileiro propôs diretrizes para o desenvolvimento de um sistema
de TV digital (MINISTRO DAS COMUNICAÇÕES, 2003). Ao longo dos anos de 2004 e
2006 pesquisas foram realizadas nos sistemas de TV digital (YAMADA et al., 2004). Em
junho de 2006 é estabelecido um Sistema Brasileiro de TV Digital (SBTVD) utilizando
como referência o sistema de modulação ISDB-T com algumas melhorias e o sistema
passa a ser chamado como ISDB-T versão B (ISDB-TB ). As principais diferenças entre
os sistemas adotados nos dois paı́ses são a codificação de áudio/vı́deo, middleware e a
alocação de canal (ABNT NBR 15601, 2008)(ABNT NBR 15602-1, 2008)(ABNT NBR
15602-2, 2008)(ABNT NBR 15602-3, 2008)(ABNT NBR 15606, 2008).
O Brasil fez a primeira transmissão comercial da televisão digital terrestre em dezembro de 2007 na cidade de São Paulo. Recentemente, em outubro de 2011, segundo a
Agência Nacional de Telecomunicações (ANATEL), cerca de 71,23% dos domicı́lios estavam cobertos pela transmissão de sinal digital na cidade de São Paulo. E 31,3 milhões de
domicı́lios, em 480 municı́pios no Brasil, utilizavam o serviço de televisão digital terrestre
(ANATEL, 2011).
A transmissão do sinal de televisão digital é uma tendência mundial. E o sistema
ISDB-T é o padrão mais avançado internacionalmente. A televisão digital terrestre de
radiodifusão, usando serviços ISDB-T, começou no Japão em dezembro de 2003 e no Brasil
17
em dezembro de 2007 (DIBEG, 2013). Com as vantagens tecnológicas apresentadas, vários
paı́ses estão adotando a modulação ISDB-T como a modulação padrão de televisão digital.
Os paı́ses que não adotaram um sistema de transmissão do sinal de televisão digital estão
em processo de testes para verificar o melhor sistema. Para suprir as necessidades de cada
paı́s, os testes de campo em ambiente externo e interno são necessários.
A situação atual dos paı́ses que adotaram o ISDB-T está de acordo com a tabela 1.
Tabela 1: Paı́ses que utilizam o sistema ISDB-T.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
Paı́ses
ISDB-T adotado operação comercial
Japão
——
Dez. 2003
Brasil
Jun. 2006
Dez. 2007
Peru
Abr. 2009
Mar. 30, 2010
Argentina
Ago. 2009
Abr. 28, 2010
Chile
Set. 2009
Venezuela
Out. 2009
Equador
Mar. 2010
Costa Rica
Mai. 2010
Paraguai
Jun. 2010
Ago. 15, 2011
Filipinas
Jun. 2010
Bolı́via
Jul. 2010
Uruguai
Dez. 2010
República das Maldivas
Out. 2011
Botswana
Fev. 2013
Guatemala
Mai. 2013
Honduras
Set. 2013
Fonte: Adaptado de (DIBEG, 2013, não paginado).
Na figura 1 é possı́vel ver a distribuição dos paı́ses e sistemas de transmissão de
televisão digital.
Além dos sistemas de transmissão de televisão digital terrestre, ATSC, DVB-T e ISDBT, existe também o sistema chinês Digital Terrestrial Multimedia Broadcast (DTMB) e
a segunda geração do sistema europeu DVB-T2. A televisão de radiodifusão está em
processo de migração do analógico para o digital, com as regiões ao redor do mundo em
diferentes estágios de adoção. Vários meios estão disponı́veis para televisão digital, mas
os principais são cabo, satélite e terrestre. Na figura 1, percebe-se que entre 13 paı́ses
da América do Sul, 9 já utilizam a modulação ISDB-T e outros 2 paı́ses estão em fase
de adoção. Alguns paı́ses do continente africano estão em fase de testes dos sistemas de
televisão digital terrestre.
18
Figura 1: TV digital no mundo (em inglês).
Fonte: (DIBEG, 2013, não paginado).
Cada sistema tem uma variedade de padrões e derivados que são maduros ou emergentes.
Em 1996, o governo americano adotou o sistema ATSC (ATSC, 2007). O sistema é
um padrão de televisão digital projetado para transmitir vı́deo e áudio de alta qualidade
com uma taxa de bits de 19,39 Mb/s (Mega bits por segundo) em uma banda de 6 MHz.
O sistema emprega o Moving Picture Experts Group (MPEG-2) para a codificação do
vı́deo, e o Digital Audio Compression (AC-3) para a codificação do áudio. A modulação
utiliza a informação do fluxo de dados digitais para modular o sinal transmitido. O subsistema de modulação oferece um modo para a radiodifusão terrestre, Vestigial Sideband
(8-VSB) (ATSC, 2007). Por outro lado, diferente da técnica de modulação Orthogonal
Frequency Division Multiplexing (OFDM), uma das maiores deficiências do sistema é a
baixa imunidade à interferência por efeito doppler e a multipercurso.
O sistema DVB-T de televisão digital terrestre foi desenvolvido na década de 90 pela
comunidade europeia. O sistema utiliza a modulação Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing (COFDM) de portadoras múltiplas e permite transmitir vı́deo de alta
19
definição High Definition Television (HDTV) ou em definição padrão Standard Definition
Television (SDTV), operando em uma banda de 6, 7 ou 8 MHz. O sistema emprega
o MPEG-2 ou o H.264 para a transmissão do áudio e vı́deo (ETSI EN 300 744, 2009).
O sistema DVB-T2, segunda geração, é a extensão do padrão de televisão DVB-T. O
sistema DVB-T2 apresenta diferentes tipos de modulação e técnicas de codificação de
áudio, vı́deo e serviço de dados para dispositivos portáteis e móveis. O sistema DVB-T2
fornece um número de subportadoras superior ao DVB-T. Uma nova técnica é utilizada
chamada ”constelação rotacionada”, fornece robustez adicional significativa nos canais de
TV (ETSI EN 302 755, 2009).
O sistema ISDB-T foi desenvolvido no Japão e entrou em operação em 2003. Diferente
do sistema DVB-T, o ISDB-T segmenta o espectro de frequência com o uso da modulação
Band Segmented Transmission - Orthogonal Frequency Division Multiplex (BST-OFDM),
o padrão utiliza técnica de multiportadoras, o que favorece a proteção contra multipercurso. A segmentação do espectro de frequência permite transmitir conteúdo em HDTV,
SDTV e Low Definition Television (LDTV), em uma de banda 6, 7 ou 8 MHz (ARIB STDB31, 2005). Isso significa que é possı́vel transmitir simultaneamente vários programas e
serviços em um único canal de TV.
O sistema DTMB é o padrão de televisão digital terrestre aplicado na República Popular da China, incluindo Hong Kong e Macau. O padrão desenvolvido utiliza técnicas
de monoportadora e multiportadoras, aplicado a serviços de radiodifusão com multiprogramação em HDTV e SDTV, operando em uma banda de 8 MHz (ONG, 2009).
Assim, cada paı́s vem adotando um sistema de televisão digital terrestre distinto.
A maioria dos paı́ses que adotaram a televisão digital abandonou a banda Very High
Frequency (VHF) baixa e manteve as bandas VHF alta e Ultra High Frequency (UHF).
No entanto, no Brasil, a banda VHF alta, que inclui os canais 7 ao 13 (174 MHz a 216
MHz), será mantida para a transmissão da televisão digital terrestre após o switch off da
transmissão de televisão analógica, devido a utilização de parte do espectro de frequência
da banda UHF (700 MHz a 800 MHz) para outros fins.
20
1.1
OBJETIVO
O objetivo desta dissertação é medir o desempenho de recepção do sistema ISDB-TB
de televisão digital terrestre na banda VHF alta, e apresentar uma análise dos resultados
das medições, em uma perspectiva comparada ao desempenho de recepção na banda
UHF, com o uso de uma antena monopolo em ambiente interno. Os canais analisados e
comparados estão operando em uma largura de banda de 6 MHz, com frequência central
'207,143 MHz para a banda VHF alta, canal 12, e '749,143 MHz para a banda UHF,
canal 60. Os transmissores e antenas de transmissão dos canais 12 e 60 estão situados no
mesmo local com uma altura de 45 metros acima do solo.
A recepção do sinal varia dependendo do ambiente e da propagação do sinal do transmissor ao receptor. Com a observação de diversos fatores que interferem na recepção
adequada do sinal, esta dissertação apresenta um procedimento de teste que permitirá
comparar o desempenho do sinal de televisão digital terrestre na cidade de São Paulo em
ambiente interno nas bandas de VHF e UHF. E, assim, traçar um perfil caracterı́stico de
ambas.
1.2
OBJETIVO ESPECÍFICO
O objetivo especı́fico deste trabalho é medir as bandas VHF alta e UHF do sinal ISDBTB no meio de comunicação na cidade de São Paulo e apresentar uma análise comparativa
de ambas.
1.3
HIPÓTESE
É possı́vel medir condições de recepção de sinal de televisão digital na cidade de São
Paulo para desenvolver condições alternativas para o uso do espectro de frequência na
banda VHF para a transmissão de sinal de televisão digital terrestre.
21
1.4
JUSTIFICATIVA
As emissoras de rádio e televisão, bem como os sistemas de satélites e telefonia,
possuem sua própria faixa de frequência. Com o avanço da tecnologia, as faixas de
frequência estão ficando cada vez mais restritas e necessitam ser utilizadas para outras
finalidades, tais como: sistema de comunicação aérea civil e militar, ambulâncias, controles
de segurança, telefones sem fio, telemetria, aparelhos de controle remoto, ou seja, tudo que
necessita ser transportado via frequências na forma de ondas eletromagnéticas. No Brasil,
as bandas VHF e UHF são destinadas a transmissão de rádio e televisão. Na banda VHF
encontram-se as frequências utilizadas no rádio com modulação em frequência (FM) e TV
aberta. Na banda UHF estão os canais de TV, telefonia e outros serviços. Futuramente,
alguns canais na banda UHF (700 MHz a 800 MHz) não serão mais utilizados para os
serviços de TV. Uma alternativa será transferir esses canais para a banda VHF alta após
o switch off da transmissão da televisão analógica. E este trabalho apresenta resultados
comparativos do desempenho do canal de comunicação da televisão digital nas bandas
VHF e UHF.
O ambiente de campo difere do ambiente de laboratório, demanda atenção especı́fica
para interferências, pois ocorrem simultaneamente e de modo descontrolado. Situações
como estas complicam a decodificação do sinal pelo receptor, o que torna esse ambiente
propı́cio para verificação do comportamento do sistema de TV digital. Assim, com as
medições do campo, é possı́vel estimar melhor o comportamento do ISDB-TB nas bandas
de VHF e UHF. Para uma recepção adequada do sinal de televisão digital é necessário que
não haja interferências. Contudo, o sinal de televisão digital sofre interferências, tais como
multipercurso, efeito doppler, ruı́do impulsivo e flutuação do sinal, que estão presentes na
recepção, além disso, o sinal pode ter baixo nı́vel de potência (ONO, 2008). Este trabalho
contribui com resultados da qualidade de recepção tanto para a banda VHF quanto para
a banda UHF, considerando as interferências no meio, as caracterı́sticas do local em teste
e as perdas de propagação. Com os resultados é possı́vel comparar o desempenho da
recepção nas bandas VHF e UHF e, assim, analisar a transmissão de sinal de televisão
digital em ambas.
Atualmente, no Brasil, nenhuma emissora comercial utiliza a banda VHF alta para
a transmissão da televisão digital. Este trabalho também contribui com dados relevantes
22
do desempenho do canal de comunicação referente a banda VHF, no caso da ANATEL
considerar a possibilidade de uso da banda VHF alta para a televisão digital.
É imprescindı́vel que o sintonizador do receptor de televisão esteja adequado às caracterı́sticas do sistema brasileiro de televisão digital para as bandas VHF e UHF. O uso
de sintonizadores projetados e desenvolvidos deve responder com eficiência ao sistema de
transmissão (BEDICKS, 2008).
1.5
METODOLOGIA
A metodologia proposta para a conclusão deste trabalho é:
• Pesquisa sobre as caracterı́sticas de transmissão e recepção do SBTVD;
• Estudo sobre a propagação do sinal e identificação das principais interferências do
sinal de TV digital;
• Preparação do procedimento de teste de campo em ambiente interno para avaliação
da recepção dos canais em VHF e UHF;
• Levantamento dos pontos de teste na cidade de São Paulo;
• Teste de laboratório para análise do desempenho do receptor que será utilizado em
campo;
• Realização de testes de campo em determinados locais da cidade de São Paulo para
coleta de dados, que serão analisados e estudados;
• Descrição do desempenho de recepção do sistema ISDB-TB nas bandas VHF e UHF
na cidade de São Paulo;
• Conclusão.
Esta dissertação consiste em cinco capı́tulos de acordo com a descrição a seguir:
O Capı́tulo 1 apresenta a introdução, objetivo, justificativa e metodologia.
O Capı́tulo 2 apresenta o contexto da transmissão e recepção do sistema de TV digital
ISDB-TB e suas caracterı́sticas, tais como codificação, multiplexação, modulação e o
23
sistema de proteção do ISDB-T. Além do contexto da transmissão, também apresenta
o contexto do meio de comunicação do sinal, tais como a propagação, interferências,
atenuação do sinal e mecanismo de recepção.
O Capı́tulo 3 descreve o procedimento de teste de campo para a avaliação da recepção
em ambiente interno para os canais 12 (VHF) e 60 (UHF), e a caracterı́stica do receptor
que será utilizado para coleta dos dados do sinal de TV digital.
O Capı́tulo 4 apresenta o teste de campo, os pontos de teste na cidade de São Paulo e os
dados coletados, bem como uma análise dos resultados das medições em uma perspectiva
comparada ao desempenho do receptor nas bandas VHF e UHF na cidade de São Paulo.
O Capı́tulo 5 apresenta os resultados obtidos com a solução proposta nesta dissertação.
Por fim, serão apresentadas as propostas para desenvolvimentos futuros.
24
2
SISTEMA ISDB-TB E O MEIO DE COMUNICAÇÃO
O sistema ISDB-T foi projetado para fornecer alta qualidade de som e imagem para
a recepção fixa e móvel. O sistema também foi projetado para fornecer flexibilidade,
interatividade e capacidade de expansão (TAKADA; SAITO, 2006). O ISDB-T pode
operar em serviço HDTV ou em serviços de multiprogramação no mesmo canal de TV, e
tem robustez suficiente contra interferência a multipercurso e desvanecimento para fazer
uma possı́vel recepção móvel e portátil.
O ISDB-TB é baseado no sistema japonês ISDB-T, do qual adotou a modulação, ou
seja, utiliza a mesma técnica de modulação do sistema japonês, BST-OFDM. Entretanto,
foram adotadas algumas modificações nos padrões de codificação de vı́deo e áudio, o
middleware, que é o software responsável pelas aplicações de interatividade e a alocação
de canal (ABNT NBR 15601, 2008)(ABNT NBR 15602-1, 2008)(ABNT NBR 15602-2,
2008)(ABNT NBR 15606, 2008).
Em relação ao padrão de codificação de vı́deo, o ISDB-TB substituiu o padrão utilizado
no Japão de compressão de vı́deo, MPEG-2, para o H.264 AVC, Advanced Video Coding,
(ABNT NBR 15602-1, 2008)(ISO/IEC 14496-10, 2004), por ser um sistema de compressão
mais eficiente e com uma técnica melhor de compressão adquirindo mais qualidade em
imagem, (BUENO et al., 2010). E o padrão de codificação de áudio utilizado no Japão,
MPEG-2/AAC, Advanced Audio Coding, foi substituı́do para H.264/HE-AAC, High Efficiency Advanced Audio Coding, (ABNT NBR 15602-2, 2008)(ISO/IEC 14496-3, 2006).
No ISDB-TB foi inserido o middleware chamado DTVi, sistema que permite a interação do usuário com o televisor por aplicativos, como acesso a internet, e-mail, guia,
previsões do tempo, jogos, entre outros(ABNT NBR 15606, 2008).
A alocação de canal do sistema ISDB-TB difere do sistema ISDB-T. O ISDB-TB
utiliza 6 MHz de largura de banda, tanto para as faixas de frequências VHF alta (174
MHz a 216 MHz) como para UHF (470 MHz a 806 MHz) (ABNT NBR 15601, 2008).
25
2.1
TRASMISSÃO DO SISTEMA ISDB-TB
A arte da transmissão da televisão digital terrestre de radiodifusão é dividida em codificação do sinal da fonte de vı́deo e áudio, multiplexação e re-multiplexação, modulação,
potência e antena de transmissão (ABNT NBR 15601, 2008). A figura 2 apresenta o
sistema de transmissão da TV digital terrestre.
Figura 2: Sistema de transmissão.
Na figura 2, o vı́deo e o áudio digital são transportados utilizando dois tipos de interfaces: a interface chamada Serial Digital Interface (SDI) para um sinal de vı́deo padrão
SDTV e a interface chamada High Definition - Serial Digital Interface (HD-SDI) para um
sinal de vı́deo em alta definição HDTV (POYNTON, 2012). No caso do sinal HDTV com
resolução de 1920 colunas e 1080 linhas e 8 bits na quantização, a taxa de bit necessária é
de aproximadamente 1,5 Gb/s (Giga bits por segundo). Consequentemente, a largura de
banda requerida para transmitir um vı́deo em HDTV é inviável e por esse motivo o sinal
deve ser codificado. Os codificadores recebem o sinal de vı́deo e áudio, comprimindo-os ou seja, reduzindo o número de bits. Depois, o sinal MPEG-2 Transport Stream (TS) com
26
pacotes de 188 bytes comprimido e reduzido é encaminhado ao multiplexador pela interface
chamada de Asynchronous Serial Interface (ASI) (EN 50083-9, 2002). O multiplexador
e re-multiplexador geralmente são um único equipamento. O multiplexador concatena os
serviços e gera as tabelas do sistema de acordo com a norma ABNT NBR 15603-1 (2007).
O re-multiplexador direciona os pacotes para suas respectivas camadas hierárquicas com
uma taxa de bits fixa, esse sinal é o Broadcast Transport Stream (BTS) com pacotes de
204 bytes. No multiplexador também são configurados os parâmetros de modulação. Por
fim, o sinal é modulado, amplificado e enviado à antena para a transmissão do sinal.
2.1.1
Codificação
Os sinais de vı́deo e áudio devem passar por um processo de codificação para serem
transmitidos, devido as informações existentes no vı́deo.
A resolução do vı́deo depende do número de pixels utilizados para representar uma
imagem em alta definição ou em definição padrão. O pixel, elemento de imagem, é o menor
elemento num dispositivo de exibição. A imagem é formada por um conjunto de milhares
de pixels. Em uma imagem de definição padrão SDTV existem aproximadamente 720x480
pixels em um quadro, e em alta definição HDTV existem aproximadamente 1920x1080
pixels em um quadro. A sequência de quadros forma um vı́deo. Com o aumento do
número de elementos de imagem em um quadro, é possı́vel atribuir mais detalhes à imagem
(BUENO et al., 2010).
Para manter a qualidade do vı́deo original é necessário realizar a transmissão de todos
os elementos de imagem. Entretanto, a largura de banda requerida para transmitir um
vı́deo de alta definição seria inviável e, por esse motivo, a codificação do vı́deo é necessária.
A função da codificação é a redução da taxa de bits do vı́deo, ou seja, comprimir a
informação para a possı́vel transmissão.
A compressão de vı́deo oferece a possibilidade de codificar e decodificar sucessivas
imagens, permitindo a transmissão eficiente e armazenamento de informação. As normas
ABNT NBR 15602-1 e ABNT NBR 15602-2 definem as técnicas de codificação de vı́deo
e áudio para o ISDB-TB . O sistema utiliza o H.264 como técnica de compressão de vı́deo
e áudio.
27
2.1.2
Multiplexação e re-multiplexação
Os processos de multiplexação e re-multiplexação ocorrem após a recepção dos sinais
MPEG-2 TS com pacotes de 188 bytes de vı́deo e áudio codificados. Após a multiplexação,
são inseridas as tabelas de informação para o receptor poder decodificar e ler todas as
informações transmitidas por aquele canal. As tabelas geradas estão de acordo com a
norma ABNT NBR 15603-1 (2007). Após o estágio de multiplexação, é gerado o Broadcast
Transport Stream (BTS) na re-multiplexação com todas as informações do programa. O
BTS é formado por um único TS com pacotes de 204 bytes e taxa de bits constante de
quatro vezes a frequência de amostragem da Inverse Fast Fourier Transform (IFFT) do
modulador, necessário para manter todas as camadas sincronizadas entre o sistema de
compressão e modulação (AKAMINE, 2011).
Para calcular a taxa de bits do BTS é necessário verificar o espaçamento entre
frequências portadoras CS , relacionadas diretamente com a largura de banda útil BW
e o número total de portadoras NCS 1 e, em seguida, obtém-se o tamanho do sı́mbolo
efetivo TU utilizando 2, logo, a taxa de bits RB na entrada do modulador deve ser quatro
vezes a frequência de amostragem da IFFT, onde N é o tamanho da IFFT 3.
CS =
BW
NCS − 1
(1)
1
CS
(2)
TU =
RB = 4 · IF F T = 4 ·
N
TU
(3)
Onde:
BW : banda útil 5,57 MHz;
NCS : número de portadoras total sendo 1405 no modo 1, 2809 no modo 2 ou 5617 no
modo 3;
N : tamanho da IFFT sendo 2048 no modo 1, 4096 no modo 2 ou 8192 no modo 3.
28
A equação 3 resulta na taxa de bits de aproximadamente 32,5079 Mb/s para a largura
de bande de 6 MHz.
2.1.3
Modulação
A modulação OFDM consiste em uma técnica de transmissão que utiliza múltiplas
portadoras com baixa taxa de bits por portadora que, quando combinadas paralelamente,
resultam em uma transmissão com alta taxa de bits (JOHNSON et al., 2013).
A modulação OFDM trabalha com subportadoras ortogonais entre si e quanto maior
for o número de subportadoras, menor será a distância entre elas. Consequentemente,
a probabilidade de ocorrer uma interferência entre subportadoras é maior; esse efeito é
denominado Inter Carrier Interference (ICI) (NOVAES, 2010) (ONO, 2008).
A utilização da modulação OFDM, associada a um sistema de codificação de canal
aplicado antes do sinal à ser transmitido, como apresenta a figura 3, possibilita ao receptor
corrigir erros causados por interferências do canal de comunicação.
Figura 3: Diagrama em blocos da codificação de canal.
Fonte: (ABNT NBR 15601, 2008, 12).
O sistema de codificação de canal divide a banda do canal permitindo a transmissão
29
simultânea em até 3 camadas. Cada camada pode ser ajustada independentemente. O
mapeamento de modulação, o codificador de bloco, o codificador convolucional, o entrelaçador temporal e o intervalo de guarda são parâmetros ajustados de acordo com as
necessidades de qualidade, robustez e área de cobertura.
O mapeamento da modulação pode ser definido como: Quadrature Phase Shift Keying
(QPSK), menor capacidade de transmissão e maior robustez contra ruı́dos; Quadrature
Amplitude Modulation (16-QAM), capacidade e robustez de transmissão equilibradas; e
64-QAM, maior capacidade de transmissão e menor robustez.
A codificação externa é constituı́da por um código de blocos do tipo Reed Solomon
(RS). O codificador RS tem capacidade de detectar erro em até 16 bytes e corrigir até 8
bytes em cada bloco do TS. O codificador convolucional corrige os bits de cada camada
ao inserir bit de paridade, o que aumenta a imunidade a ruı́dos em rajada, como o ruı́do
impulsivo.
O entrelaçador temporal (time interleaving) embaralha os sı́mbolos de dados. No momento da transmissão, caso ocorra um ruı́do em rajada, causará erros sequenciais de bits
nos sı́mbolos. Entretanto, na decodificação esse erro se espalha, porque ele desembaralha
os sı́mbolos. Agregar essa correção de erro torna o sistema mais robusto contra esse tipo
de interferências.
O intervalo de guarda aumenta a robustez do sinal, protegendo contra a interferência
de sinal por multipercurso.
Em geral, no modulador ISDB-T é aplicado o codificador RS com entrelaçamento
de bytes e, depois, um codificador convolucional (R) com ajuste de (1/2, 2/3, 3/4, 5/6,
7/8) com entrelaçamento de bits e sı́mbolos. Estes parâmetros podem ser selecionados de
forma independente para cada camada OFDM. Em seguida, os bits são mapeados. Esse
é o primeiro estágio de modulação, onde pode ser escolhida entre QPSK, 16-QAM ou
64-QAM. As camadas são combinadas e entrelaçadas no tempo: para 0 ms, 100 ms, 200
ms ou 400 ms de tempo (ARIB STD-B31, 2005), (ABNT NBR 15601, 2008), (TAKADA;
SAITO, 2006). O segundo estágio de modulação é formado por um modulador OFDM
que opera com a IFFT com o número de portadoras (NCS ) de 1405 no modo 1 (2K),
2809 no modo 2 (4K) ou 5617 no modo 3 (8K) (ABNT NBR 15601, 2008). Na saı́da do
modulador OFDM é adicionado um prefixo cı́clico, um trecho de tempo de informação
30
redundante da última porção de um sı́mbolo, conhecido como intervalo de guarda (IG),
que pode ser ajustado para (1/4, 1/8, 1/16 ou 1/32). Porém, o aumento da proporção
do intervalo de guarda do sinal diminui a taxa de bits de informação. A taxa de bits útil
(RBU ) pode ser calculada utilizando a equação 4 (AKAMINE, 2011). DCS é o número de
portadoras de dados: 96 no modo 1, 192 no modo 2 ou 384 no modo 3. NB é o número
de bits por sı́mbolo: 2 para QPSK, 4 para 16-QAM ou 6 para 64-QAM. RS é a razão do
codificador Reed Solomon = 188/204. NSEG corresponde ao número de segmentos.
RBU =
1
· DCS · NB · R · RS · IG0 · NSEG
TU
(4)
1
IG + 1
(5)
IG0 =
A taxa de bits por segmento é apresentada na tabela 2.
Tabela 2: Taxa de bits de um único segmento.
No de TSP
Taxa de dados [Kb/s]
transmitidos
IG
IG
IG
IG
por quadro
1/4
1/8
1/16
1/32
1/2
12/24/48
280,85
312,06
330,42
340,43
DQPSK
2/3
16/32/64
374,47
416,08
440,56
453,91
QPSK
3/4
18/36/72
421,28
468,09
495,63
510,65
5/6
20/40/80
468,09
520,10
550,70
567,39
7/8
21/42/84
491,50
546,11
578,23
595,76
1/2
24/48/96
561,71
624,13
660,84
680,87
2/3
32/64/128
748,95
832,17
881,12
907,82
16QAM
3/4
36/72/144
842,57
936,19
991,26 1 021,30
5/6
40/80/160
936,19 1 040,21 1 101,40 1 134,78
7/8
42/84/168
983,00 1 092,22 1 156,47 1 191,52
1/2
36/72/144
842,57
936,19
991,26 1 021,30
2/3
48/96/192 1 123,43 1 248,26 1 321,68 1 361,74
64QAM
3/4
54/108/216 1 263,86 1 404,29 1 486,90 1 531,95
5/6
60/120/240 1 404,29 1 560,32 1 652,11 1 702,17
7/8
63/126/252 1 474,50 1 638,34 1 734,71 1 787,28
Taxa de dados (bits) =
TSP transmitidos x 188 (bytes/TSP) x 8 (bits/bytes) x 1/comprimento do quadro.
Fonte: (ABNT NBR 15604, 2007, p. 10).
Modulação
da
portadora
Código
convolucional
A modulação ISDB-T foi desenvolvida para trabalhar com diversos serviços. Portanto,
um único canal de televisão pode ser utilizado para a recepção fixa, móvel e portátil,
31
ocupando uma largura de banda de 6, 7 ou 8 MHz. No caso do Brasil, o canal de TV ocupa
uma largura de banda de 6 MHz. A largura de banda útil ocupada pela modulação ISDBT corresponde a '5,57 MHz para 6 MHz. O ISDB-T utiliza a modulação BST-OFDM.
Essa modulação permite segmentar a largura de banda em quatorze partes ('428,57 kHz)
para 6 MHz, isso possibilita operar em multicamadas, figura 4 (ARIB STD-B31, 2005).
Figura 4: Largura de banda de 6 MHz.
A figura 4 representa a banda de 6 MHz dividida em 14 segmentos. Para manter uma
proteção em relação aos canais adjacentes, utiliza apenas treze segmentos, os quais são
combinados em até três camadas hierárquicas, ou seja, possibilita utilizar três serviços
diferentes tais como 1seg, SDTV e HDTV nas camadas A, B e C, figura 5.
A modulação BST-OFDM permite escolher o número de segmentos em cada camada,
dentro de um padrão estabelecido, de acordo com as necessidades de cada serviço. E
quanto maior o número de segmentos em cada camada, maior é a informação que se pode
transmitir, o que significa melhor qualidade de imagem. Cada camada hierárquica deve
consistir em um ou mais segmentos OFDM.
32
Figura 5: Exemplo da divisão do espectro de transmissão para cada camada hierárquica.
Fonte: Adaptado de (ARIB STD-B31, 2005, p. 11).
2.1.4
Conversor de canal, amplificação e antena
Após a modulação, o sinal OFDM é convertido em uma Frequência Intermediária
(FI), centrada em 44 MHz, para facilitar a conversão desse sinal para uma outra faixa de
frequência de um canal de televisão, figura 6 (YAMADA et al., 2004). Para isso é utilizado
um oscilador local e um mixer, misturador de frequência. Após o mixer, dois sinais em
frequência são gerados, oscilador local + FI e oscilador local - FI. Por esse motivo, o sinal
passa por um filtro passa faixa, sintonizado no canal desejado, com o objetivo de eliminar
as frequências indesejáveis geradas após o mixer.
Depois do conversor de canal, o sinal deve ser amplificado, assim, o processo para a
transmissão do sinal de radiofrequência no ar consiste em amplificadores, filtro do canal,
linha de transmissão e antena. Amplificadores são conectados em uma antena transmissora, encarregada de transformar a energia elétrica de radiofrequência do transmissor em
campo eletromagnético e irradiar para o espaço.
33
Figura 6: Diagrama simplificado do up converter.
Fonte: Adaptado de (YAMADA et al., 2004, p. 32).
2.1.5
Cálculo da cobertura da estação
Amplificadores de radiofrequência são necessários para conseguir nı́veis elevados de
potência. A área de cobertura é determinada pela intensidade do sinal em campo. Amplificadores e antenas de transmissão são responsáveis por garantir a boa cobertura na
cidade. A antena é encarregada de irradiar o sinal. A localidade e as condições de recepção
devem ser consideradas, tais como as caracterı́sticas ambientais, urbanas e topográficas.
Nas áreas urbanizadas e com diferentes obstáculos, a análise de predição de cobertura é
necessária, para que o dimensionamento não extrapole nem subestime a real necessidade
de potência a ser transmitida.
A Effective Radiated Power (ERP), máxima irradiada, é calculada de acordo com a
equação 6.
ERPM AX (dBm) = P t(dBm) + Gt(dBi) − At(dB)
(6)
Onde:
ERPM AX (dBm): máxima potência efetiva irradiada na direção considerada;
Pt (dBm): potência do transmissor;
Gt (dBi): ganho da antena transmissora na direção considerada, em função do azimute
e de elevação;
At (dB): atenuação do combinador, cabos, conectores, divisor.
A ERP é a potência nominal entregue na saı́da do transmissor, multiplicada pelo
34
ganho da antena, menos a perda que ocorre na linha de transmissão.
Os critérios da intensidade do valor do sinal em campo devem estar de acordo com a
ITU e normas ABNT.
2.2
CANAL DE COMUNICAÇÃO
O ar atmosférico é o meio de transmissão utilizado pelos sistemas de radiofrequência.
As condições atmosféricas e de relevo influenciam na propagação do sinal. O meio onde
o sinal se propaga, da estação de transmissão à recepção, sofre alterações de amplitude
e de percurso. Essas alterações causam atenuações e distorções no espectro do sinal. A
figura 7 apresenta o cenário de recepção do sinal da televisão digital terrestre.
Figura 7: Canal de comunicação.
Como apresenta a figura 7, entre uma antena transmissora e uma antena receptora
existem obstáculos que estão no trajeto da onda eletromagnética. Esses obstáculos causam
absorção, multipercurso e efeito doppler. A antena de recepção é responsável por captar
o sinal do ar e enviar ao receptor. O receptor exerce a função inversa do transmissor:
35
primeiro ocorre a sintonização do canal de interesse, a seguir a conversão da frequência do
mesmo em uma frequência intermediária, depois a demodulação e, por fim, a decodificação
do sinal, ou seja, a descompressão do sinal MPEG-2.
2.2.1
Propagação
O objetivo desta seção é estudar o comportamento da propagação do sinal no meio de
diferentes condições atmosféricas e de relevo, particularmente em enlaces de radiodifusão.
As comunicações são possı́veis porque os sinais transmitidos são transformados em sinais
elétricos e transmitidos sob a forma de ondas eletromagnéticas que se propagam no espaço,
no caso das comunicações de radiodifusão.
A transferência da energia eletromagnética entre a transmissão e recepção dá-se o
nome de propagação de onda (RIBEIRO, 2008). Na propagação entre dois pontos imersos em um meio com obstruções fı́sicas, o nı́vel do sinal recebido varia ao longo do
tempo, independente se a potência do sinal transmitido for constante ou não. No trajeto da propagação da onda eletromagnética existem reflexões, refrações e espalhamentos
(MENDONÇA, 2002). Essas alterações prejudicam o desempenho do enlace, levando ao
fenômeno do desvanecimento.
Em um enlace de radiodifusão, muitas dessas condições podem ocorrer ao mesmo
tempo devido ao ambiente. Os fenômenos mais relevantes associados à propagação são:
atenuação no espaço livre; bloqueio em obstáculos; reflexão na superfı́cie do solo, em
elevações e em obstáculos; difração em obstáculos e na superfı́cie da Terra. Todos esses
fenômenos são dependentes da frequência (MENDONÇA, 2002) (RIBEIRO, 2008).
Atenuação no espaço livre: Considera-se como espaço livre a região sem obstruções
fı́sicas. Consequentemente, atenuação é a diminuição da intensidade do sinal com a
distância. Quanto mais distante do transmissor, mais fraco é o campo eletromagnético. A
atenuação no espaço livre pode ser calculada pela equação 7, considerando o comprimento
da onda no espaço livre 8 (ITU-R P.525-2, 1994) (LONGLEY; RICE, 1968).
At(dB) = 20log ·
36
4 · π · d(km)
γ(km)
(7)
γ(m) =
c(m/s)
f (Hz)
(8)
Onde:
At(dB): atenuação no espaço livre;
d(km) = distância;
γ = comprimento da onda;
c(m/s) = velocidade da luz no vácuo;
f(Hz) = frequência.
Esta perda pode ser denominada pela equação 9 na forma logarı́tmica, utilizando a
frequência em vez do comprimento de onda (ITU-R P.525-2, 1994)(LONGLEY; RICE,
1968)(POEYS, 2004).
At(dB) = 32, 45(dB) + 20log · d(km) + 20log · f (M Hz)
(9)
Reflexão e refração: O fenômeno reflexão e refração ocorre quando a onda eletromagnética incide em uma superfı́cie que separa dois meios, logo, uma parte da energia é
transferida pela superfı́cie, formando a onda refratada, e a outra parte é refletida (INAN;
INAN, 1999)(MIGUENS, 2000) (RIBEIRO, 2008). Quando o relevo é irregular, a energia
da onda refletida espalha-se em várias direções, dificultando a recepção do sinal. Portanto o resultado da onda eletromagnética dependem das caracterı́sticas dos meios, da
frequência, do ângulo de incidência e da polarização da onda eletromagnética (RIBEIRO,
2008).
Difração: Difração é a dispersão da onda em torno de um obstáculo ou da linha do
horizonte (MIGUENS, 2000) (RIBEIRO, 2008). Em sistemas de comunicação, o relevo
do local ou um obstáculo ocasiona a interrupção de uma parte da frente de onda. Logo,
a difração muda a direção da onda eletromagnética na presença deste obstáculo, onde o
ângulo de difração depende do comprimento de onda incidente (RIBEIRO, 2008).
37
Perda por obstáculos: Em um enlace de radiodifusão, existem obstáculos no caminho
do feixe de ondas, onde não há visada direta da torre de transmissão ao local de recepção.
Isso pode ser causado por morros, edifı́cios e árvores. Se na recepção parte da onda fica
obstruı́da, então ocorre a atenuação do sinal.
Perda de penetração em edifı́cio: Ocorre devido a presença de uma parede do
edifı́cio, incluindo janelas e outros recursos, e é considerada uma perda em excesso no
meio de comunicação. A perda de penetração é definida como a diferença entre os nı́veis
de sinal externa e interna do edifı́cio, considerando a mesma altura. Para um edifı́cio
de construção uniforme, a perda de entrada de edifı́cio é independente da altura (ITU-R
P.1238-7, 2012)(ITU-R P.1406-1, 2007)(ITU-R P.1411-1, 2001)(ITU-R P.1812-2, 2012).
Para a recepção em ambiente interno, dois fatores importantes devem ser considerados.
O primeiro é a perda de penetração em edifı́cios e o segundo é a variação da perda devido
a diferentes materiais de construção. A norma ETSI EN 300 744 (2009) apresenta os
valores de perda de penetração de edifı́cios na tabela 3.
Tabela 3: Perda de penetração.
Banda Valor Médio [dB] Desvio Padrão [dB]
VHF
8
3
UHF
7
6
Fonte: Adaptado de (ETSI EN 300 744, 2009, p. 58).
Na tabela 3, o desvio padrão leva em conta as diversas construções, mas não considera
a variabilidade local em diferentes edifı́cios. A recomendação ITU-R P.1812-2 (2012)
apresenta valores similares a estes apresentados na tabela 3.
Perda devido ao corpo humano no local: A presença do corpo humano no local de
recepção pode degradar o sinal e quanto mais perto da antena estiver o corpo, maior é
a degradação (ITU-R P.1406-1, 2007). A figura 8 apresenta o gráfico da perda devido a
presença do corpo humano em quatro frequências, tanto para o nı́vel da cintura quanto
para o nı́vel da cabeça.
No gráfico da figura 3, os valores do eixo vertical representam a atenuação do sinal em
dB, enquanto as frequências em MHz são representadas no eixo horizontal. A atenuação
38
Figura 8: Perda na presença do corpo humano.
Fonte: Adaptado de (ITU-R P.1406-1, 2007, p. 9)
do sinal na região do nı́vel da cintura é maior que na região do nı́vel da cabeça, isso ocorre
para todas as frequências.
2.2.2
Interferências
Interferências degradam o sinal. Por isso, esta seção identifica os principais fatores
que influenciam na recepção. Devido à quantidade de edifı́cios espalhados na cidade, ao
excessivo número de veı́culos e à ausência de blindagem nos aparelhos eletrodomésticos,
considera-se a recepção como um ambiente com interferência ao sinal de TV (BEDICKS,
2008)(MOTOYAMA, 2010)(ONO, 2008).
39
Nesta seção, as interferências foram selecionadas de acordo com a caracterı́stica fı́sica
que representa o ambiente de campo.
Ruı́do impulsivo: O ruı́do impulsivo é caracterizado por rajadas de pulsos eletromagnéticos com uma curta duração e ocorrem aleatoriamente. O ruı́do impulsivo está
presente no ambiente de campo, gerado por equipamentos elétricos, ignição de veı́culos
e por redes de alta tensão. Esse ruı́do é facilmente encontrado no ambiente de campo
(BEDICKS, 2008)(MOTOYAMA, 2010)(ONO, 2008).
Multipercurso: A interferência por multipercurso está associada à reflexão do sinal
em obstáculos fı́sicos fixos. O multipercurso ocorre quando há espalhamento do feixe do
sinal direto combinado com um sinal refletido nos obstáculos fı́sicos fixos; a propagação
do sinal no espaço livre é refletida por um objeto, como apresenta a figura 9, fenômeno
conhecido como interferência de sinal por multipercurso provocando ecos no sinal de TV.
Figura 9: Onda refletida por obstruções fixas.
Esse efeito causa um atraso de tempo em relação ao sinal principal na antena receptora, provocando nulos no espectro do sinal de TV Digital, figura 10.
A distância espectral entre lóbulos corresponde ao atraso do sinal recebido, como
apresentado na figura 10, o que corresponde a (1/500 KHz = 2 µs) de atraso em relação
40
Figura 10: Medida do comprimento do lóbulo de 500 KHz resultando no atraso de 2 µs.
ao sinal principal.
Efeito Doppler : O efeito doppler está relacionado a reflexão do sinal em obstáculos
móveis. O efeito doppler ocorre quando um sinal é refletido nos obstáculos fı́sicos móveis
provocando um desvio na frequência do sinal, como mostrado na figura 11.
Figura 11: Onda refletida por obstruções móveis.
Quando um sinal e/ou um receptor estão em movimento, ocorre uma alteração na
frequência da onda recebida, provocando o efeito doppler - analisado em 1842 pelo fı́sico
41
Christian Doppler. Esse desvio de frequência é proporcional à velocidade de deslocamento
relativa entre o transmissor e o receptor, como apresentado na figura 12.
Figura 12: Efeito doppler.
Na figura 12, o carro percorre uma distância d (m) em uma velocidade constante v
(m/s) e recebe um sinal com frequência fT (Hz) da torre de transmissão. Logo, forma
um ângulo α entre a direção do carro com a direção de incidência do sinal recebido. Por
fim, obtêm o desvio de frequência doppler ∆f do sinal recebido, equação 10, onde c é a
velocidade da luz.
∆f = fT ·
v
· cosα
c
(10)
Portanto, em um movimento relativo entre o transmissor e o receptor ocorrerá um
desvio na frequência, ou seja, o efeito doppler.
42
3
PROCEDIMENTO DE TESTE
O objetivo deste capı́tulo é caracterizar um procedimento de teste para analisar a
qualidade de recepção do sinal digital de TV, considerando as interferências existentes no
canal de comunicação.
Antes da campanha de medição, algumas medidas de laboratório foram realizadas
com dois objetivos. O primeiro para obter a caracterı́stica do receptor de acordo com
a norma ABNT NBR 15604 (2007). O segundo objetivo foi analisar a qualidade de
vı́deo percebida, Quasi Error Free (QEF), para uma taxa de erros de 2,00E-04 após o
decodificador de Viterbi. Esta relação foi obtida para ser usada como uma referência para
a análise das medições em campo. Os testes em laboratório foram realizados em ambiente
controlado e totalmente imune às interferências externas.
As medidas de campo foram realizadas em São Paulo e os testes foram divididos
em subprefeituras. São Paulo apresenta um relevo irregular e possui uma densidade
demográfica alta, segundo o IBGE em 2010, e atualmente possui mais de 11 milhões de
habitantes. É ocupada por prédios altos e sofre um tráfego intenso. Condições de teste
de campo com interferências na recepção como o multipercurso, efeito Doppler e ruı́do
impulsivo.
O procedimento de teste desenvolvido teve como referência outros procedimentos aplicados na avaliação de outros sistemas de transmissão de TV digital, assim como as recomendações e normas. Com base em (ABNT NBR 15604, 2007) (BEDICKS et al., 2005)
(ETSI EN 300 744, 2009) (ITU-R BT.500-11, 2002) (MARTENS et al., 2009) (NORDIG,
2008) (SECRETARIA DE PLANEJAMENTO URBANO, 2004) (WU et al., 2000), foi
projetado um plano de teste e criado um sistema de medição para realizar o teste de
campo em ambiente interno.
3.1
ESPECIFICAÇÕES
Para a coleta dos dados em campo, foi utilizado um receptor ISDB-TB para a decodificação do sinal digital de TV. O analisador de sinal Anritsu MS8911B foi utilizado
para mensurar o nı́vel de intensidade do sinal e para analisar as caracterı́sticas do sinal.
43
O sistema foi calibrado e o receptor foi testado previamente para assegurar que sua sensibilidade estava de acordo com as especificações (ABNT NBR 15604, 2007). Esta seção
descreve as especificações dos equipamentos utilizados nos testes.
3.1.1
Especificações das antenas transmissora e receptora
Durante todo o processo de testes, o sinal digital de TV em VHF e UHF foi transmitido
de uma estação de transmissão localizada em São Paulo, no campus da Universidade
Presbiteriana Mackenzie, a 771 metros acima do nı́vel do mar com uma altura da torre
de 45 metros acima do solo, figuras 13 e 14. O campus da Universidade Presbiteriana
Mackenzie está localizado na área central da cidade de São Paulo.
Figura 13: Antena de transmissão (VHF e UHF).
Fonte: Adaptado de (BEDICKS et al., 2011, p. 2).
Na figura 13, a antena inferior é um superturnstyle, com ganho de 4,15 dBi, para o
canal 12 VHF e a antena superior é um superturnstyle, com ganho de 10,15 dBi para o
canal 60 UHF. E a figura 14 mostra a sua composição.
Para a recepção foi utilizada uma antena monopolo. O ganho da antena é apresentado
na tabela 4.
44
Figura 14: Composição das antenas.
Fonte: (KATHREIN, 2007, não paginado).
Um exemplo do diagrama de radiação da antena para a frequência de 750 MHz é
apresentada na figura 15.
Figura 15: Diagrama de radiação para a frequência de 750 MHz.
Fonte: (INPE, 2009, não paginado).
45
Tabela 4: Ganho da antena monopolo.
Frequência
Ganho
[dBi]
[MHz]
400
1,38
425
0,70
450
4,10
475
4,19
500
2,15
525
3,87
550
2,23
575
3,31
600
0,62
625
1,80
650
2,90
675
1,47
700
0,38
725
0,93
750
0,02
775
-0,11
800
0,39
825
1,39
Incerteza de medida [dB] = 1,23
Fonte: (INPE, 2009, não paginado).
A estrutura da antena monopolo é constituı́da de uma haste cilı́ndrica de alumı́nio
com altura de 10 centı́metros. A base da antena é um disco cilı́ndrico de metal com
diâmetro de 12 centı́metros, como apresentado na figura 16.
Para os testes, foi acoplado um filtro passa-alta eliminando a faixa de frequência do
rádio FM e do VHF baixo, devido as interferências apresentadas por Bedicks et al. (2012).
O filtro foi acoplado na parte inferior da antena, como pode ser visto na figura 16.
A curva de atenuação do filtro passa-alta é apresentada na figura 17.
O filtro passa-alta atenua a faixa de frequência do FM em 60 dB. Para o canal 12
VHF, atenua 4,45 dB e para o canal 60, atenua 2,65 dB.
46
Figura 16: Antena Monopolo.
Figura 17: Caracterı́stica do filtro passa-alta.
47
3.1.2
Arquitetura do receptor
O receptor exerce a função inversa do transmissor, a figura 18 apresenta a configuração
básica de um receptor ISDB-TB .
Figura 18: Configuração de um receptor ISDB-TB .
Fonte: (ABNT NBR 15604, 2007, p. 7).
A antena capta o sinal de radiofrequência do ar e encaminha ao receptor. O receptor
sintoniza o canal desejado e converte a frequência do mesmo para FI de 44 MHz. Depois
demodula este sinal, para a descompressão do sinal MPEG-2, processo de decodificação,
por fim envia o sinal de áudio e vı́deo ao monitor.
O receptor utilizado nos testes utiliza a tecnologia de silicon tuner, sintonizador de
silı́cio. Os sintonizadores de silı́cio são sintonizadores em que todos os processamentos de
sintonia são implementados em um circuito integrado que é montado diretamente na placa
principal do receptor. Este circuito integrado de silı́cio está blindado por uma cobertura
metálica, com o objetivo de eliminar as interferências externas. A figura 19 mostra o front
end do receptor utilizado.
Figura 19: Front end do receptor.
48
Um exemplo de um sintonizador de silı́cio é mostrado no diagrama de blocos na figura
20.
Figura 20: Sintonizador de silı́cio.
Fonte: (MICROTUNER, 2014, não paginado).
Este sintonizador de silı́cio é de dupla conversão e é capaz de receber entre a faixa
de frequência de (44 a 862) MHz. A seleção de canal é convertida para a FI de 44
MHz. Os principais processamento de sintonia são: Low Noise Amplifier (LNA) de alta
sensibilidade integrado no circuito, atenuadores de RF programáveis, sintetizadores de
frequências, misturadores, varactores para gerar as frequências do oscilador local 1 e
2, filtros pré-seletores integrados no circuito, filtros de rejeição da frequência imagem e
controle automático de ganho, Automatic Gain Control (AGC) (BEDICKS, 2008) (MICROTUNER, 2014).
3.1.3
Caracterı́stica do receptor
O objetivo deste teste é a avaliação do desempenho do receptor quando submetido a
diferentes sinais de entrada na antena de recepção.
O critério de planejamento, incluindo ı́ndices de proteção, para serviços de TV digital
terrestre foi projetado e testado (ARIB STD-B31, 2005). É recomendado que a unidade
de sintonia dos receptores e a relação de proteção satisfaçam as especificações da ABNT
NBR 15604 (2007).
49
O método usado na avaliação da qualidade de imagem nos testes são subjetivos indiretos. Esses métodos estão descritos no documento NORDIG (2008), e correspondem
a observação de erros de decodificação e degradação na tela da televisão durante um
intervalo de tempo determinado.
O procedimento de medição adotado é chamado Quality Measurement Procedure 2
(QMP2). Esse método não deve apresentar erros durante a observação da imagem em
um intervalo de sessenta segundos. A condição limite ocorre quando não se observa erro
na imagem nos primeiros sessenta segundos. Essa condição limite é definida como QEF.
Esse método de avaliação subjetivo corresponde a uma taxa de erros de 2,00E-04 após o
decodificador de Viterbi.
O vı́deo de referência utilizado nos testes é ”dynamic zone plate”, apresentado na
figura 21, no qual os cı́rculos da imagem vão se fechando no centro continuamente.
Figura 21: Padrão de vı́deo para teste.
Fonte: (Laboratório de TV Digital Mackenzie, 2014, não paginado).
A sensibilidade é um fator importante devido à baixa intensidade de sinal na recepção
em campo. O sinal se propaga desde a antena transmissora até a antena receptora,
causando a atenuação do sinal pelo meio e pelas obstruções fı́sicas. O ruı́do está sempre
presente em campo, portanto, a identificação do valor Carrier to Noise ratio (C/N) é um
fator importante para a decodificação do sinal. Outro fator importante na degradação do
sinal é a interferência devido ao multipercurso - trajetórias múltiplas do sinal causadas
pelos edifı́cios espalhados na cidade.
Por esses motivos, o receptor testado em campo deve atender às especificações da
norma ABNT NBR 15604 (2007). E para analisar a caracterı́stica do receptor foi utilizado
um método de medida da qualidade de imagem QEF conforme NORDIG (2008) e o
50
procedimento utilizado foi QMP2. O vı́deo de referência utilizado nos testes é ”dynamic
zone plate”, apresentado na figura 21.
Estes testes foram conduzidos em condições controladas de laboratório e dentro de
uma Gaiola de Faraday de forma a evitar interferências de outras fontes. Tal ambiente
de teste pode ser observado externamente na figura 22 e internamente na figura 23.
Figura 22: Visão externa à Gaiola de Faraday.
Fonte: (Laboratório de TV Digital Mackenzie, 2014, não paginado).
Figura 23: Visão interna à Gaiola de Faraday.
Fonte: (Laboratório de TV Digital Mackenzie, 2014, não paginado).
51
O teste realizado dentro da Gaiola de Faraday, como apresentado nas figuras 22 e
23, foi o mı́nimo e máximo nı́vel de sinal necessário na entrada de Radio Frequency (RF)
do receptor e a relação sinal-ruı́do e, assim, a possibilidade de verificar se o receptor
decodifica a imagem sem erros. O máximo nı́vel de sinal injetado na entrada do receptor
foi testado a fim de eliminar qualquer dano no receptor.
A sensibilidade permite verificar se a recepção inadequada do sinal em campo é devido
a falta de intensidade de sinal no local. O procedimento adotado para avaliar o mı́nimo e
o máximo nı́vel de sinal na entrada do receptor é apresentado no diagrama da figura 24
e a relação sinal-ruı́do é apresentada no diagrama da fig 25.
Figura 24: Montagem de teste para avaliar a sensibilidade de sinal.
Fonte: (Laboratório de TV Digital Mackenzie, 2014, não paginado).
A partir do diagrama apresentado na figura 24, é apresentado a seguir o procedimento
52
para atingir o mı́nimo e máximo nı́vel de sinal na entrada do receptor em teste:
• O sinal de vı́deo foi gerado pelo Digital Video Source Tektronix MTX 100 e modulado pelo Eiden OFDM Modulator 3501C. Os parâmetros requeridos para as
medições foram: modulação 64-QAM, codificador convolucional de 3/4, entrelaçador
temporal de 200 ms, IG de 1/8 e no modo 3;
• A frequência foi ajustada para o canal 12 (207,143 MHz);
• Atuando sobre o atenuador, foi ajustado para uma potência de -40 dBm, lido pelo
analisador de sinal Rohde & Schwarz FSV7;
• O receptor foi sintonizado no canal desejado;
• Atuando sobre o atenuador, foi atenuado até o receptor atingir a condição de QEF.
Tanto para o mı́nimo quanto para o máximo nı́vel de sinal;
• Com o analisador de sinal, a potência foi medida e do valor resultante foi subtraı́do
5,7 dB devido ao adaptador de impedância;
• O procedimento foi repetido para o canal 60 (749,143 MHz).
A partir do diagrama mostrado na figura 25, é apresentado a seguir o procedimento
para medir a relação sinal-ruı́do:
• O sinal de vı́deo foi gerado pelo Digital Video Source Tektronix MTX 100 e modulado pelo Eiden OFDM Modulator 3501C. Os parâmetros requeridos para as
medições foram: modulação 64-QAM, codificador convolucional de 3/4, entrelaçador
temporal de 200 ms, IG de 1/8 e no modo 3;
• A frequência foi ajustada para o canal 12 (207,143 MHz);
• Atuando sobre o atenuador, do ramo do canal de TV, foi ajustado para uma potência
de -40 dBm, lido pelo analisador de sinal Rohde & Schwarz FSV7;
• O ruı́do branco gaussiano gerado pelo TAS 420 Wide Band foi adicionado ao sinal;
• Atuando sobre o atenuador, do ramo do ruı́do branco gaussiano, foi atenuado para
a máxima atenuação;
53
Figura 25: Montagem de teste para avaliar a relação sinal-ruı́do (C/N).
Fonte: (Laboratório de TV Digital Mackenzie, 2014, não paginado).
• O receptor foi sintonizado no canal desejado;
• Atuando sobre o atenuador, do ramo do ruı́do branco gaussiano (N ), foi diminuindo
a atenuação até o receptor atingir a condição de QEF;
• Atuando sobre o atenuador, do ramo do sinal de TV, foi atenuado para a máxima
atenuação. Necessário para ler o sinal interferente no analisador;
54
• A relação de proteção foi calculada pela equação 11;
C/N (dB) = −40(dBm) − N (dBm)
(11)
• O procedimento foi repetido para o canal 60 (749,143 MHz).
A tabela 5 apresenta os valores especificados pela norma e a caracterı́stica do receptor
para os canais 12 VHF (207,143 MHz) e 60 UHF (749,143 MHz).
Tabela 5: Sensibilidade na entrada do receptor.
Norma
Sensibilidade
Pmin [dBm]
Pmax [dBm]
(C/N) [dB]
Fonte: Adaptado
Frequência
[MHz]
ABNT NBR
VHF
UHF
15604
207,143 749, 143
-77
-84,1
-84,1
-20
-15,4
-14,8
19,0
17,4
17,9
de (ABNT NBR 15604, 2007, p. 16).
Além da sensibilidade, a relação de proteção também foi mensurada e o método de
medida está de acordo com a norma ABNT NBR 15604 (2007). A proteção dos canais
interferentes deve ser considerada para assegurar um serviço livre de interferências, quando
a relação entre o sinal desejado e cada um dos sinais interferentes estiver no mı́nimo do
valor indicado pela norma, tanto para os canais em VHF quanto para os UHF. Esse
procedimento é realizado para o canal interferente digital e analógico.
O procedimento adotado para avaliar a relação de proteção para canal interferente
adjacente e co-canal digital é apresentado no diagrama da figura 26.
A partir do diagrama mostrado na figura 26, é apresentado a seguir o procedimento
para medir a relação de proteção para canal interferente digital:
• O sinal de vı́deo foi gerado pelo Digital Video Source Tektronix MTX 100 e modulado pelo Eiden OFDM Modulator 3501C. Os parâmetros requeridos para as
medições foram: modulação 64-QAM, codificador convolucional de 3/4, entrelaçador
temporal de 0 ms, IG de 1/8 e no modo 3;
• A frequência do canal desejado foi ajustada para o canal 12 (207,143 MHz);
55
Figura 26: Montagem de teste de interferência de canal adjacente e co-canal digital.
Fonte: (Laboratório de TV Digital Mackenzie, 2014, não paginado).
• Atuando sobre o atenuador, do ramo do canal desejado (D), foi ajustado para uma
potência de -61 dBm, lido pelo analisador de sinal Rohde & Schwarz FSV7;
• A frequência do canal interferente foi ajustada para o canal adjacente superior
(n+1). Observação: depois é ajustada para o canal adjacente inferior (n-1) e cocanal (n), entretanto para a medida do canal interferente co-canal a potência do
canal desejado (D) é ajustada para -36 dBm;
• Atuando sobre o atenuador, do ramo do sinal interferente, foi atenuado para a
56
máxima atenuação.
• O receptor foi sintonizado no canal desejado;
• Atuando sobre o atenuador, do ramo do sinal interferente (ID ), foi diminuindo a
atenuação até o receptor atingir a condição de QEF;
• Atuando sobre o atenuador, do ramo do sinal desejado, foi atenuado para a máxima
atenuação. Necessário para ler o sinal interferente no analisador;
• A relação de proteção foi calculada pela equação 12;
D/ID (dB) = D(dBm) − ID (dBm)
(12)
• O procedimento foi repetido para o canal 60 (749,143 MHz).
O procedimento adotado para avaliar a relação de proteção para canal interferente
adjacente e co-canal analógico é apresentado no diagrama da figura 27.
A partir do diagrama mostrado na figura 27, é apresentado a seguir o procedimento
para medir a relação de proteção para canal interferente analógico:
• O sinal de vı́deo do canal desejado foi gerado pelo Digital Video Source Tektronix
MTX 100 e modulado pelo Eiden OFDM Modulator 3501C. Os parâmetros requeridos para as medições foram: modulação 64-QAM, codificador convolucional de 3/4,
entrelaçador temporal de 0 ms, IG de 1/8 e no modo 3;
• A frequência do canal desejado foi ajustada para o canal 12 (207,143 MHz);
• Atuando sobre o atenuador, do ramo do canal desejado, foi atenuado para a máxima
atenuação;
• O sinal de vı́deo do canal interferente foi gerado pelo Color Bars Generator, com
barras coloridas em vertical e modulado pelo Barco Modulator TV com modulação
de vı́deo PAL-M e de áudio FM stereo, com tom de 1 KHz e desvio de frequência
de 50 KHz;
57
Figura 27: Montagem de teste de interferência de canal adjacente e co-canal digital.
Fonte: (Laboratório de TV Digital Mackenzie, 2014, não paginado).
• A frequência do canal interferente foi ajustada para o canal adjacente superior
(n+1). Observação: depois é ajustada para o canal adjacente inferior (n-1) e cocanal (n);
• Atuando sobre o atenuador, do ramo do sinal interferente (IA ), foi ajustado para
uma potência de -61 dBm, lido pelo analisador de sinal Rohde & Schwarz FSV7.
Observação: para a medida do canal interferente co-canal a potência do canal interferente (IA ) é ajustada para -36 dBm;
58
• Atuando sobre o atenuador, do ramo do canal desejado, foi ajustado para -41 dBm;
• O receptor foi sintonizado no canal desejado;
• Atuando sobre o atenuador, do ramo do sinal desejado, foi atenuando o sinal até o
receptor atingir a condição de QEF;
• Atuando sobre o atenuador, do ramo do sinal interferente, foi atenuado para a
máxima atenuação. Necessário para ler o sinal desejado no analisador;
• A relação de proteção foi calculada pela equação 13;
D/IA (dB) = D(dBm) − IA (dBm)
(13)
• O procedimento foi repetido para o canal 60 (749,143 MHz).
A tabela 6 apresenta os valores especificados pela norma e a caracterı́stica do receptor
para o canal 12 VHF (207,143 MHz) e 60 UHF (749,143 MHz).
Tabela 6: Relação de proteção.
Sinal Interferente
Item
ABNT NBR
15604 [dB]
Co-canal
VHF
≤ +24
UHF
≤ +24
Transmissão Digital
Canal adjacente inferior VHF
≤ -24
UHF
≤ -26
Canal adjacente superior VHF
≤ -24
UHF
≤ -29
Co-canal
VHF
≤ +18
UHF
≤ +18
Transmissão Analógica Canal adjacente inferior VHF
≤ -26
UHF
≤ -33
Canal adjacente superior VHF
≤ -26
UHF
≤ -35
Fonte: Adaptado de (ABNT NBR 15604, 2007, p. 16).
Receptor
[dB]
+17,2
+18,7
-37,8
-37,8
-38,4
-40,0
-5,2
-4,8
-42,3
-41,1
-42,5
-41,3
Multipercurso é outro fator na degradação do sinal em campo. A presença de ecos
fora do intervalo de guarda pode impossibilitar a decodificação do sinal. Para verificar
essa interferência foi realizado teste em laboratório, comparando o valor teórico com a
59
variação da intensidade do eco no tempo para, assim, analisar a tolerância do receptor
com a presença de ecos. Existem dois tipos desta interferência: pré-eco e pós-eco.
O procedimento adotado para avaliar a tolerância do receptor com a presença de ecos
é apresentado no diagrama da figura 28.
Figura 28: Montagem de teste com a presença de multipercurso.
Fonte: (Laboratório de TV Digital Mackenzie, 2014, não paginado).
A partir do diagrama mostrado na figura 28, é apresentado a seguir o procedimento
para caracterizar o receptor quando submetido a interferência de multipercurso:
60
• O sinal de vı́deo foi gerado pelo Digital Video Source Tektronix MTX 100 e modulado pelo Eiden OFDM Modulator 3501C. Os parâmetros requeridos para as
medições foram: modulação 64-QAM, codificador convolucional de 3/4, entrelaçador
temporal de 200 ms, IG de 1/8 e no modo 3;
• A frequência do canal desejado foi ajustada para o canal 12 (207,143 MHz);
• Atuando sobre o atenuador, do ramo do canal desejado, foi ajustado para uma
potência de -46 dBm, lido pelo analisador de sinal Rohde & Schwarz FSV7;
• O receptor foi sintonizado no canal desejado;
• Atuando sobre o simulador de eco / doppler foi ajustado para o atraso de 0 µs;
• Diminuindo a atenuação do simulador de eco / doppler até o receptor atingir a
condição de QEF;
• O procedimento foi repetido para diferentes atrasos, tanto para pós-eco quanto para
pré-eco;
• O mesmo foi realizado para o canal 60 (749,143 MHz).
Para a configuração adotada, o valor teórico é de 63 µs de acordo com a norma
ABNT NBR 15604 (2007). O gráfico da figura 29 apresenta a caracterı́stica do receptor
em relação ao eco em um determinado valor de atraso para os canais 12 VHF (207,143
MHz), curva em azul, e 60 UHF (749,143 MHz), curva em verde.
No gráfico da figura 29, os valores do eixo vertical representam a relação da intensidade
do sinal principal com a intensidade do eco, Echo to Carrier ratio (E/C), enquanto os
intervalos de atrasos são representados no eixo horizontal. O valor teórico é representado
pela reta pontilhada em vermelho.
Com os resultados obtidos em laboratório, conclui-se que o receptor está dentro das
especificações para a realização dos testes em campo.
61
Figura 29: Gráfico do resultado do teste com multipercurso.
3.2
DESCRIÇÃO DO PROCEDIMENTO
Uma das principais tarefas do teste de campo foi comparar as faixas de frequência em
VHF e UHF, canais 12 (207,143 MHz) e 60 (749,143 MHz), respectivamente. As medições
registradas representam a potência média do sinal em uma banda de 6 MHz, relação C/N,
a localização e qualidade de vı́deo percebida QEF (NORDIG, 2008). O desempenho da
recepção em campo foi medido utilizando uma análise subjetiva de recepção (ITU-R
BT.500-11, 2002). Os testes foram realizados em São Paulo. Além disso, as medições de
recepção foram realizadas por uma antena monopolo. A seguir é detalhado a configuração
e o procedimento de teste.
3.2.1
Definição do sistema de transmissão
Os parâmetros de transmissão foram configurados de acordo com as normas (ABNT
NBR 15601, 2008) (ARIB STD-B31, 2005). A informação sobre os parâmetros de modulação pode ser vista na tabela 7. Foi utilizada a mesma configuração para os canais 12
VHF e 60 UHF com largura de banda de 6 MHz.
62
Tabela 7: Parâmetros ISDB-TB .
Largura de Banda
6 MHz
Modo
3 (8K)
Intervalo de Guarda
1/16
Camada
A
B
Segmentos
1
12
Modulação
QPSK 64-QAM
Codificador Convolucional
2/3
3/4
Entrelaçador Temporal [ms] ≈200
≈400
Taxa de Bits [Mbps]
0,440
17,840
Os dois transmissores foram configurados para ter aproximadamente a mesma ERP
máxima irradiada na saı́da da antena. As medidas são apresentadas nas figuras 30 e 31,
canal 12 e 60 respectivamente.
Figura 30: Potência em (dBm) medida na saı́da do transmissor do canal 12.
Para medir a potência na saı́da do transmissor do canal 12, foi utilizado um analisador
de sinal Anritsu MS8911B e um atenuador de RF de 56 dB. Assim, com essa montagem,
foi obtida uma potência de 5,2 dBm, a figura 30 apresenta esse resultado. Logo, resulta
em uma potência de 31,2 dBw na saı́da do transmissor do canal 12.
O mesmo foi realizado para o canal 60. A potência de 0,9 dBm foi obtida na saı́da do
transmissor, a figura 31 apresenta esse resultado. Logo, resulta em uma potência de 26,9
63
Figura 31: Potência em (dBm) medida na saı́da do transmissor do canal 60.
dBw na saı́da do transmissor do canal 60.
Considerando a potência do Transmissor, a atenuação na linha de transmissão e o
ganho da antena, foi obtido aproximadamente a mesma ERP máxima irradiada de 35
dBw na saı́da da antena para ambos os transmissores. As especificações do sistema de
transmissão estão descritas na tabela 8.
Tabela 8: Especificações do sistema de transmissão.
Canal
12 VHF
Frequência Central [MHz]
207.143
Potência do Transmissor [kw]
1,318
Potência do Transmissor [dBk]
1,2
Potência do Transmissor [dBw]
31,2
Cabo coaxial LCF 7/8 [m]
40
Atenuação do Cabo coaxial LCF 7/8 [dB]
0,4
Atenuação dos conectores [dB]
0,25
Atenuação Linha de Transmissão e Conectores [dB]
0,65
Ganho da Antena [dBi]
4,14
Altura do centro da antena em relação a altitude do relevo [m]
50,25
o
Orientação [ Nv]
40
ERPmax irradiada [dBw]
34,70
ERPmax irradiada [kw]
2,95
64
60 UHF
749.143
0,49
-3,10
26,90
40
1,57
0,25
1,82
10,15
51,8
40
35,23
3,34
3.2.2
Definição dos locais de teste
As regiões e os pontos de teste foram selecionados na cidade de São Paulo. Os testes
foram divididos em subprefeituras de acordo com a figura 32.
Figura 32: Mapa da cidade de São Paulo dividido em subprefeituras.
Fonte: (PREFEITURA DE SÃO PAULO, 2013, não paginado).
A partir do Censo Demográfico do IBGE, é possı́vel obter dados referentes aos domicı́lios por distritos municipais que estão discriminados na tabela 9. Esta informação é
necessária para definir o número de testes em cada região.
Por ser uma cidade grande, tanto em relação à densidade populacional quanto ao
espaço geográfico, é necessário que se defina um espaço amostral confiável. Uma amostra
não representa perfeitamente uma população e a utilização dessa amostra implica na
65
aceitação de uma margem de erro (LEVIN, 1987).
Para definir a quantidade de testes em cada local é necessário calcular o espaço amostral utilizando a equação 14 (LEVINE; BERENSON; STEPHAN, 2000)(FUSCO; TAIRA,
Trabalho de Graduação Interdisciplinar - Universidade Presbiteriana Mackenzie. 2009).
n≥
z 2 · p · (1 − p)
= 96, 04
e2
(14)
Onde:
n: espaço amostral;
z : valor que corresponde ao grau de confiança desejado;
p: proporção amostral;
e: erro da proporção amostral;
O erro amostral é inversamente proporcional ao tamanho da amostra. Foram adotados
10% de erro respeitando o grau de confiança e 1,96 para a variável z. Tomando-se como
base a curva de Gauss, o pior caso se dá com a porcentagem de 50%, por esse motivo
p·(1-p) = (0,5)2 (LEVINE; BERENSON; STEPHAN, 2000) (FUSCO; TAIRA, Trabalho
de Graduação Interdisciplinar - Universidade Presbiteriana Mackenzie. 2009).
O cálculo do tamanho da amostra resulta em um número mı́nimo de 97 medições
para a cidade de São Paulo. Adicionalmente, é necessário determinar uma porcentagem
que irá definir o número de pontos para a realização dos testes em cada subprefeitura.
Entretanto, não será realizado teste de campo em todas as subprefeituras, tendo em vista
que o relevo da cidade de São Paulo é irregular e que existem locais de sombra onde não há
cobertura adequada de sinal, portanto não há sentido em fazer testes em tais localizações.
Para definir esta porcentagem, o tamanho da amostra n, calculada na equação 14,
será dividido pelo total de domicı́lios presentes nas regiões onde serão realizados os testes,
conforme a equação 15.
P orcentagem =
n
= 0, 0032%
T otal de domicilios
66
(15)
Definida a porcentagem, obtém-se o número de testes necessários para cada subprefeitura. A tabela 9 corresponde ao número de domicı́lios por distritos municipais e o número
mı́nimo de pontos necessários para a realização dos testes por subprefeituras da cidade de
São Paulo. Na tabela 9, o ”No de Pontos”corresponde ao número mı́nimo de teste para
cada subprefeitura calculada pelo Total de Domicı́lios vezes a Porcentagem apresentada
na equação 15.
Tabela 9: Distribuição de domicı́lios em áreas urbana e rural.
Unidades Territoriais
Total Domicı́lios No de Pontos
MSP
3.039.104
Aricanduva/Formosa/Carrão
77.846
3
Butantã
108.676
4
Campo Limpo
138.795
5
Capela do Socorro
150.214
5
Casa Verde/Cachoeirinha
88.292
3
Cidade Ademar
100.121
4
Cidade Tiradentes
49.84
2
Ermelino Matarazzo
57.076
2
Freguesia/Brasilândia
108.031
4
Guaianases
66.344
3
Ipiranga
128.668
5
Itaim Paulista
94.063
3
Itaquera
131.122
5
Jabaquara
63.338
2
Jaçanã/Tremembé
70.455
3
Lapa
90.793
3
M’Boi Mirim
131.935
5
Mooca
101.095
4
Parelheiros
28.399
1
Penha
138.237
5
Perus
28.938
1
Pinheiros
100.945
4
Pirituba
109.712
4
Santana/Tucuruvi
107.708
4
Santo Amaro
69.067
3
São Mateus
101.292
4
São Miguel
101.004
4
Sé
147.975
5
Vila Maria/Vila Guilherme
88.648
3
Vila Mariana
111.462
4
Vila Prudente/Sapopemba
149.013
5
Fonte: Adaptado de (IBGE, 2010a, não paginado).
67
Para cada ponto de teste foi caracterizado o uso e a ocupação do solo mediante as
diferentes situações regionais existentes numa cidade de 11 milhões de habitantes como
São Paulo. A lei dos Planos Regionais Estratégicos das Subprefeituras e da Disciplina do
Uso e Ocupação do Solo do Municı́pio de São Paulo, elaborada pela prefeitura, aprovada
pela câmara municipal, compunha o chamado ”zoneamento”da cidade (SECRETARIA
DE PLANEJAMENTO URBANO, 2004).
A legenda ”zoneamento”divide a cidade em zonas e indica o uso e ocupação do solo
segundo a prefeitura de São Paulo para a cidade de São Paulo.
As zonas de uso:
• Residencial - zona exclusivamente residencial;
• Mista - zona mista de residências e comércios;
• Industrial - zona predominante industrial;
• Centralidade - zona exclusivamente comercial;
• Proteção Ambiental - zona mista de proteção ambiental;
As zonas residencial, mista e centralidade estão classificadas em densidade demográfica:
baixa, média ou alta. A divisão por zonas foi utilizada porque auxilia na caracterização
da cidade, o que reflete em regiões com interferências semelhantes.
3.2.3
Método para definição do estado da recepção
O método para a definição do estado da recepção foi definido pela avaliação subjetiva
da qualidade de vı́deo, adaptada com a ITU-R BT.500-11 (2002) de 4 notas, tabela 10.
Notas ”1”e ”3”indicam uma recepção intermitente, onde ”3”não incomoda o telespectador
e ”1”incomoda. Para definir o estado da recepção foi utilizado o método de medida da
qualidade de imagem QEF. A figura 33 mostra um exemplo de como é a degradação da
imagem em relação a cada nota de qualidade de imagem.
Durante o teste, o estado de recepção é graduado em 4 notas conforme a degradação
apresentada na figura 33:
68
Tabela 10: Escala de qualidade.
Nota
Imagem
5
Sem erro
3
Incomoda muito pouco
1
Incomoda muito
0
Sem sinal
• (a) nota 0 - sem sinal;
• (b) nota 1 - intermitência constante;
• (c) nota 3 - intermitência em um curto intervalo de segundos;
• (d) nota 5 - sem erros.
Figura 33: Imagem referente a nota da qualidade de recepção: (a) nota 0, (b) nota 1 (c)
nota 3 e (d) nota 5.
3.2.4
Configuração de teste para a recepção fixa em ambiente interno
A recepção do sinal por uma antena em ambiente interno, na prática, ocorre em uma
variedade de condições. É de se esperar que haja uma variação significativa das condições
69
de recepção em ambiente interno, dependendo do andar, da variação de construção e do
ambiente em que se encontra. Outro fator importante é o posicionamento da antena
em ambiente interno. E conforme a norma ETSI EN 300 744 (2009) foi montada uma
configuração de teste para a recepção fixa em ambiente interno.
A configuração adotada foi fixar a antena monopolo no tripé a 1,5 metros acima do
solo em um ambiente com uma janela em uma parede externa. O tripé é posicionado
próximo a parede externa. A figura 34 mostra a configuração utilizada na campanha dos
testes de campo para a recepção fixa em ambiente interno.
Figura 34: Configuração de teste.
O receptor utilizado foi previamente avaliado em laboratório. O analisador de sinais
Anritsu é utilizado para medir o nı́vel e as caracterı́sticas do sinal. O cabo coaxial RG-6
foi utilizado para conectar a antena aos equipamentos de medida. A caracterı́stica do
cabo é apresentada no gráfico da figura 35.
No gráfico da figura 35, o cabo coaxial atenua 0,35 dB para o canal 12 e 1,51 dB para
o canal 60. Uma diferença de 1,16 dB.
Além da configuração de teste em ambiente interno, também foi necessário fixar a
antena no lado externo, para medir a diferença da recepção de sinal em ambos os locais.
70
Figura 35: Curva de atenuação do cabo coaxial RG-6.
3.2.5
Etapas do procedimento de teste
A metodologia de medição foi executada conforme as normas ETSI EN 300 744 (2009),
ITU-R BT.500-11 (2002) e NORDIG (2008) e por outros procedimentos de testes aplicados
na avaliação de outros sistemas de transmissão de TV digital (BEDICKS et al., 2005)
(MARTENS et al., 2009) (WU et al., 2000). Durante o procedimento de teste é importante
que aconteça a movimentação de pessoas no ambiente, para analisar as perturbações da
onda eletromagnética ao receber o sinal (MARTENS et al., 2009).
O procedimento é apresentado a seguir:
• A unidade móvel foi ao local de teste escolhido;
• As principais caracterı́sticas do local foram registradas: tempo, coordenadas, localização, densidade urbana e rota de tráfego. O propósito é caracterizar o local de
teste, com referência aos edifı́cios e ao tráfego rodoviário, que podem causar efeitos
indesejáveis na recepção do sinal;
71
• A antena foi fixada no tripé a 1,5 metros acima do solo dentro de um ambiente com
uma janela em uma parede externa;
• Para o canal 12 (207,143 MHz), foram registrados o nı́vel de potência e C/N. A
antena monopolo é omnidirecional e não há necessidade de ajustar no azimute de
máxima intensidade de sinal;
• Pelo receptor foi executada uma busca manual para o canal 12 (207,143 MHz);
• A qualidade de recepção foi medida utilizando o método de medida da qualidade de
imagem QEF, aplicando o método de medida subjetiva indireta. E o procedimento
utilizado foi o QMP2, que consiste em analisar a imagem por sessenta segundos
e graduado conforme a tabela 10. Durante a análise de imagem foi necessário a
movimentação de pessoas e a utilização de um aparelho eletrodoméstico no ambiente,
para a geração do efeito doppler e do ruı́do impulsivo.
• Após a medição em ambiente interno, foi necessário fixar a antena no lado externo,
logo, as mesmas medidas foram realizadas.
• O procedimento foi repetido para o canal 60 (749,143 MHz).
72
4
TESTE DE CAMPO E DADOS COLETADOS
Neste capı́tulo serão apresentados testes de interferência do FM no VHF e UHF,
testes de campo em ambiente interno utilizando uma antena monopolo com filtro de FM
e simulação da área de cobertura por software Radio Mobile. Todos os testes tem como
objetivo mostrar o comportamento de recepção para a faixa de frequência VHF e UHF.
4.1
INTERFERÊNCIA DO FM
A interferência do FM na TV digital foi estudada e analisada por Bedicks et al. (2012).
Esse projeto de pesquisa mostrou que o sinal de FM interfere no sinal de TV digital na
faixa de frequência do VHF e UHF, canal 12 e canal 60. Além destes canais, outros canais
foram analisados: canais 17, 18, 28, 31 e 63. Entretanto, este trabalho de pesquisa está
direcionado somente para os canais 12 e 60 e, por esse motivo, são apresentados apenas
os resultados dos testes de FM para estes canais. A figura 36 apresenta os locais de testes
de FM realizados por Bedicks et al. (2012).
Figura 36: Locais crı́ticos em torno da torre de transmissão dos canais 12 e 60.
Fonte: Adaptado de (BEDICKS et al., 2012, p. 5).
73
Na figura 36, o cı́rculo em vermelho é a torre de transmissão dos canais 12 e 60,
localizada em São Paulo, no campus da Universidade Presbiteriana Mackenzie, a 771
metros acima do nı́vel do mar com uma altura da torre de 45 metros acima do solo. E os
cı́rculos em amarelo são os locais crı́ticos de interferência do FM. Cada vértice do octógono
da figura 36 corresponde a uma coordenada: norte (N), nordeste (NE), leste (L), sudeste
(SE), sul (S), sudoeste (SO), oeste (O) e noroeste (NO).
Nos testes foi utilizada uma antena BiLog para recepção fixa, com ganho de 5 dB
Bedicks et al. (2012). Esta antena foi fixada no topo da unidade móvel em um mastro
extensı́vel para analisar os resultados. Em cada ponto de teste, a antena foi elevada
até 10 m. A direção da antena foi ajustada para a máxima intensidade do sinal de TV
digital. Em cada um dos pontos crı́ticos, o sinal da antena foi compartilhado para quatro
diferentes receptores de TV digital (A, B, C e D) e submetidos a dois tipos de experiências:
primeiro, ligar diretamente o sinal da antena ao receptor e, em seguida, a inserção de um
filtro de FM na entrada do receptor. A qualidade da recepção foi analisada e registrada
em três nı́veis: (S) - boa qualidade de sinal, (I) - sinal intermitente e (N) - sem sinal
(BEDICKS et al., 2012).
As tabelas 11 e 12 mostram os resultados dos testes com e sem filtro de FM utilizando
quatro receptores (A, B, C e D) a 1 km de distância da torre de transmissão. Nas tabelas
13 a 15 temos os mesmos resultados, mas a 3 km de distância da torre de transmissão. O
receptor C é o mesmo utilizado nos testes deste trabalho de pesquisa.
Tabela 11: Ponto 1 - 1 km a Leste.
Canal
12 VHF
60 UHF
Receptor Com
Sem
Com
Sem
de TV
Filtro Filtro Filtro Filtro
em Teste de FM de FM de FM de FM
A
S
S
S
S
B
S
S
S
S
C
S
N
S
N
D
S
N
S
N
Fonte: Adaptado de (BEDICKS et al., 2012, p. 5).
Os resultados mostram que nos testes de campo em locais crı́ticos, a recepção na banda
do VHF alta é mais suscetı́vel a interferências de FM que em UHF. Pode-se concluir que o
desempenho dos receptores pode ser melhorado com o uso de um filtro de FM na entrada
74
Tabela 12: Ponto 2 - 1 km a Suldoeste.
Canal
12 VHF
60 UHF
Receptor Com
Sem
Com
Sem
de TV
Filtro Filtro Filtro Filtro
em Teste de FM de FM de FM de FM
A
S
S
S
S
B
S
S
S
S
C
S
N
S
S
D
S
N
S
S
Fonte: Adaptado de (BEDICKS et al., 2012, p. 5).
Tabela 13: Ponto 3 - 3 km a Oeste.
Canal
12 VHF
60 UHF
Receptor Com
Sem
Com
Sem
de TV
Filtro Filtro Filtro Filtro
em Teste de FM de FM de FM de FM
A
S
I
S
S
B
N
N
S
N
C
N
N
N
N
D
N
N
N
N
Fonte: Adaptado de (BEDICKS et al., 2012, p. 6).
Tabela 14: Ponto 4 - 3 km a Noroeste.
Canal
12 VHF
60 UHF
Receptor Com
Sem
Com
Sem
de TV
Filtro Filtro Filtro Filtro
em Teste de FM de FM de FM de FM
A
S
S
S
S
B
N
N
S
S
C
N
N
N
N
D
N
N
N
N
Fonte: Adaptado de (BEDICKS et al., 2012, p. 6).
da antena. Por esse motivo, foi acoplado um filtro passa-alta na parte inferior da antena,
eliminando a faixa de frequência do rádio FM e do VHF baixo, para a realização dos testes
em ambiente interno. A caracterı́stica do filtro pode ser vista na figura 17 apresentada
no Capı́tulo 3.
75
Tabela 15: Ponto 5 - 3 km a Sudeste.
Canal
12 VHF
60 UHF
Receptor Com
Sem
Com
Sem
de TV
Filtro Filtro Filtro Filtro
em Teste de FM de FM de FM de FM
A
S
S
S
S
B
S
N
S
S
C
S
N
N
N
D
N
N
N
N
Fonte: Adaptado de (BEDICKS et al., 2012, p. 6).
4.2
SIMULAÇÃO DE COBERTURA
Foi necessário realizar uma predição de cobertura, para assim escolher as subprefeituras da cidade de São Paulo para a realização dos testes. Os modelos de predição de
propagação são estruturados em valores médios para uma análise de cobertura. Para a
predição de cobertura deste trabalho foi utilizado o software Radio Mobile. A predição
da área de cobertura foi realizada tanto para o ambiente externo quanto para o ambiente
interno.
4.2.1
Simulação da área de cobertura em ambiente externo
No software Radio Mobile dois fatores são considerados no cálculo de predição de
cobertura no ambiente externo: a atenuação do sinal devido ao ruı́do de urbanização e a
atenuação no espaço livre. O cálculo de atenuação pelo ruı́do de urbanização, mostrado na
equação 16, refere-se ao fator de urbanização e foi formulada por Longley (1978), podendo
ser ajustada de 0 a 100 % de urbanização de acordo com as caracterı́sticas de cada cidade
(LONGLEY, 1978).
F U (dB) = 16, 5 + 15log
f (M Hz)
100
Onde:
FU (dB): fator de urbanização;
f (MHz): frequência;
76
− 0, 12 · d(km)
(16)
d (km): distância;
A figura 37 apresenta o gráfico do fator de urbanização, onde pode ser observada a
diferença de atenuação do canal 12 VHF, curva em azul, com o canal 60 UHF, curva em
verde, para a mesma distância, o que pode causar impacto nos resultados de campo.
Figura 37: Atenuação do sinal devido ao fator de urbanização de 100%.
No gráfico, os valores do eixo vertical representam a atenuação pelo fator de urbanização, enquanto as distâncias são representadas no eixo horizontal. Percebe-se uma
diferença significativa de atenuação pela frequência como, por exemplo, na distância de
10 km, onde o canal 12 VHF, curva em azul, é atenuado em 20 dB, enquanto o canal 60
UHF, curva em verde, é atenuado em 28,5 dB, uma diferença de 8,5 dB.
A figura 38 apresenta o gráfico da atenuação do sinal no espaço livre, utilizando a
equação 9, apresentada no Capı́tulo 2. A curva em azul representa o canal 12 VHF e a
curva em verde representa o canal 60 UHF.
No gráfico, os valores do eixo vertical representam a atenuação no espaço livre, enquanto as distâncias são representadas no eixo horizontal. Observa-se uma diferença de
atenuação pela frequência como, por exemplo, na distância de 10 km, onde o canal 12 é
atenuado em 99 dB, enquanto o canal 60 é atenuado em 110 dB, uma diferença de 11 dB.
77
Figura 38: Atenuação do sinal no espaço livre.
Para modelar a cobertura pelo software Radio Mobile, foram utilizados os parâmetros
da tabela 8, apresentada no Capı́tulo 3, que foram configurados para manter a mesma
ERP máxima irradiada na saı́da da antena. A torre de transmissão localiza-se na região
central da cidade de São Paulo, a 771 metros acima do nı́vel do mar com uma altura da
torre de 45 metros acima do solo. Os diagramas de irradiação das antenas de transmissão
são apresentados nas figuras 39 e 40 para os canais 12 e 60, respectivamente, os quais
foram utilizados nos cálculos de predição de cobertura.
A partir das figuras 35 e 36, observa-se que os diagramas dos painéis são similares.
E, para a recepção, foi utilizada uma antena omni com uma altura de 10 metros acima
do solo com ganho de 1,38 dBi para o canal 12 e 0,02 dBi para o canal 60.
A visualização da predição da área de cobertura para os canais 12 e 60 foi calculada
para um modelo de 100% de urbanização, devido à densidade demográfica populacional
da cidade de São Paulo.
78
Figura 39: Diagrama de irradiação da antena de transmissão do canal 12.
Figura 40: Diagrama de irradiação da antena de transmissão do canal 60.
79
A figura 41 mostra a predição da área de cobertura para o canal 12 VHF e a figura
42 mostra a predição da área de cobertura para o canal 60 UHF.
Figura 41: Predição de cobertura de sinal para o canal 12 VHF em ambiente externo.
Figura 42: Predição de cobertura de sinal para o canal 60 UHF em ambiente externo.
80
Devido às caracterı́sticas de transmissão, baixa potência do transmissor e localização
da antena de transmissão, não se obtém uma cobertura adequada na cidade de São Paulo.
Pelos mapas, observa-se a região sudoeste sem sinal, causado pelo relevo geográfico da
região. A mancha em azul escuro representa a intensidade de sinal de -77 dBm, próximo
ao limiar de recepção, a mancha em verde de (-70 a -60) dBm, a mancha em amarelo de
(-60 a -50) dBm, e a mancha em vermelho acima de -47 dBm. A predição de cobertura
do canal 12 apresentou ter uma área de cobertura melhor que o canal 60, isso ocorreu
devido à atenuação no espaço livre e da atenuação pelo fator de urbanização.
4.2.2
Simulação da área de cobertura em ambiente interno
No software Radio Mobile para a predição de cobertura no ambiente interno, outro
fator foi considerado no cálculo de atenuação do sinal: a atenuação do sinal devido a
penetração em edifı́cios. A perda de penetração apresentada na tabela 3 do Capı́tulo 2
considera uma perda de aproximadamente 8 dB para o canal 12 VHF, 207,143 MHz, e 7
dB para o canal 60 UHF, 749,143 MHz (ITU-R P.1812-2, 2012). Entretanto, a variação
de penetração do canal 12 é de 3 dB e a do canal 60 é de 6 dB. Esse desvio não será
considerado no cálculo.
Para modelar a cobertura pelo software Radio Mobile no ambiente interno, foram
utilizados os mesmos parâmetros para modelar a área de cobertura em ambiente externo
e, além deles, foram consideradas a perda por penetração e a perda do filtro de FM e do
cabo coaxial RG-6, apresentados nas figuras 17 e 35, respectivamente, vide Capı́tulo 3.
A figura 43 mostra a predição da área de cobertura para o canal 12 VHF e a figura
44 mostra a predição da área de cobertura para o canal 60 UHF em ambiente interno.
Devido às caracterı́sticas de transmissão, baixa potência do transmissor e localização
da antena de transmissão, não se obtém uma cobertura adequada na cidade de São Paulo.
Pelos mapas observa-se uma área de sombra na região sudoeste causada pelo relevo geográfico da região. A mancha em azul escuro representa a intensidade de sinal de -77
dBm, próximo ao limiar de recepção, a mancha em verde de (-70 a -60) dBm, a mancha
em amarelo de (-60 a -50) dBm, e a mancha em vermelho acima de -47 dBm. A predição
de cobertura do canal 12 apresentou ter uma área de cobertura melhor que o canal 60,
isso ocorreu devido à atenuação no espaço livre, à atenuação pelo fator de urbanização e
81
à perda de penetração.
Figura 43: Predição de cobertura de sinal para o canal 12 VHF em ambiente interno.
Figura 44: Predição de cobertura de sinal para o canal 60 UHF em ambiente interno.
Essas simulações serão comparadas na próxima seção com os resultados adquiridos
82
em campo.
A tabela 16 apresenta as subprefeituras com intensidade de sinal.
Tabela 16: Subprefeituras com intensidade de sinal em ambiente interno.
Unidades Territoriais
Casa Verde/Cachoeirinha
Mooca
Santana/Tucuruvi
Sé
Vila Maria/Vila Guilherme
Total domicı́lios
88.292
101.095
107.708
147.975
88.648
Fonte: Adaptado de (IBGE, 2010a, não paginado).
A partir da predição de cobertura de sinal apresentada nas figuras 43 e 44, a subprefeitura Sé foi a única escolhida para a realização dos testes, devido a falta de intensidade
nas outras subprefeituras. As subprefeituras Casa Verde, Santana, Vila Maria e Mooca
com intensidade de sinal de (-74 a -77) dBm não foram selecionadas, por motivo da baixa
intensidade de sinal, insuficiente para a decodificação do sinal com a adição do ruı́do
ambiente.
Os locais de testes foram selecionados de acordo com a disponibilidade da subprefeitura Sé. A dificuldade de planejamento de teste em ambiente interno é devido à autorização para a realização do teste com um espaço de acordo com o procedimento adotado.
4.3
TESTE DE CAMPO EM AMBIENTE INTERNO
A análise apresentada neste trabalho é o resultado coletado nos testes de campo efetuados para os canais 12 VHF e 60 UHF. Os canais foram configurados com programação
em duas camadas hierárquicas, especificamente para recepção fixa em HDTV com 12
segmentos e para a recepção portátil com 1 segmento, vide tabela 7 do Capı́tulo 3.
Os testes foram realizados na cidade de São Paulo na subprefeitura da Sé. O número
de testes realizados na subprefeitura da Sé foi maior que o calculado, com o intuito de
aumentar a precisão dos testes, diminuindo o erro da proporção amostral. São Paulo
possui diversas caracterı́sticas que requerem uma exigente avaliação no desempenho do
sistema de transmissão, isso ocorre devido à densidade demográfica populacional com a
existência de muitos edifı́cios, geração de ruı́do impulsivo e ignição de veı́culos.
83
Antes da coleta dos dados em campo, foi realizada uma medida do espectro de
frequência dos canais 12 e 60, próximo aos locais de teste e com o transmissor desligado. Esse medida foi necessária para análise de interferência existente no canal. Os
espectros dos canais 12 e 60 são apresentados nas figuras 45 e 46 respectivamente.
Figura 45: Espectro de frequência do canal 12 com o transmissor desligado.
Figura 46: Espectro de frequência do canal 60 com o transmissor desligado.
84
No espectro de frequência do canal 12, figura 45, não apresentou sinal de interferência,
e no espectro de frequência do canal 60, figura 46, apresentou uma portadora dentro da
banda do canal 60, destacada em amarelo. Entretanto a potência deste sinal era de
aproximadamente -90 dBm, nı́vel de potência insuficiente para interferir no canal 60.
A coleta dos dados de campo foi realizada com o auxı́lio de uma unidade móvel equipada com os recursos necessários para a realização do procedimento de teste apresentado
no Capı́tulo 3. A figura 47 mostra os dezessete locais selecionados na subprefeitura Sé, e
a tabela 17 detalha suas localizações e coordenadas.
Figura 47: Locais de teste na subprefeitura Sé.
Dentre os dezessete locais selecionados, trinta e seis testes foram realizados. A figura
48 mostra os locais de teste com a área de cobertura do canal 12 e a figura 49 para o
canal 60.
85
Tabela 17: Locais de teste na subprefeitura Sé.
Local
A
B
C
D
E
F
G
H
I
J
K
L
M
N
O
P
Q
Local
A
B
C
D
E
F
G
H
I
J
K
L
M
N
O
P
Q
Endereço
Bairro
R. Itambé
Consolação
R. Maria Antônia
Consolação
R. Maria Antônia
Consolação
R. Maria Antônia
Consolação
R. Piauı́
Consolação
R. Major Sertório
Vila Buarque
R. Maria Antônia
Consolação
R. Maria Borba
Consolação
R. Itacolomi
Higienopolis
R. Dona Veridiana
Higienopolis
R. do Arouche
República
R. da Consolação
Consolação
Praça Charles Miller
Consolação
R. Lopes Chave
Santa Cecı́lia
R. Roberto Simonsen
Sé
R. Vergueiro
Paraı́so
R. Neves de Carvalho Bom Retiro
Coordenadas
Latitude [S]
Longitude [O]
23 32’ 47,2” 46 39’
8,7”
23 32’ 46,2” 46 39’
6,5”
23 32’ 47,4” 46 39’
6,3”
23 32’ 51,9” 46 38’
59”
23 32’ 51,7” 46 39’
5,1”
23 32’ 44,30” 46 39’
2,8”
23 32’ 49,20” 46 39’
5,5”
23 32’ 52,30” 46 39’
12”
23 32’ 51,4” 46 39’
27,7”
23 32’ 23,3” 46 39’
2,2”
23 32’ 30,7” 46 38’
48”
23 33’ 4,9”
46 39’
19”
23 32’ 52,5” 46 39’
54,8”
23 31’ 48,5” 46 39’
35”
23 32’ 53,3” 46 37’
56,6”
23 34’ 6,2”
46 39’
23,1”
23 31’ 8,3”
46 39’
56,6”
Observa-se pelas figuras 48 e 49, que a área de cobertura em ambiente interno para o
canal 12 é melhor que o canal 60. Entretanto, outras interferências devem ser consideradas
para a recepção adequada do sinal, tais como o ruı́do impulsivo e o efeito doppler.
Os resultados foram divididos em ambientes interno e externo e para cada ambiente
86
Figura 48: Locais de teste e a área de cobertura do canal 12.
Figura 49: Locais de teste e a área de cobertura do canal 60.
é realizado uma condição de teste. As condições de testes são: Normal (N), com Ruı́do
Impulsivo (RI) gerado por um aparelho eletrodoméstico e com Efeito Doppler (ED) gerado
pela movimentação de pessoas no local.
87
A figura 50 mostra os locais de testes dentro de um raio de 500 metros da torre de
transmissão com a área de cobertura do canal 12 e a figura 51 para o canal 60.
Figura 50: Locais de teste e a área de cobertura do canal 12 à 500 m da torre.
Figura 51: Locais de teste e a área de cobertura do canal 60 à 500 m da torre.
88
Nas figuras 50 e 51, percebe-se que a intensidade de sinal para o canal 12 é superior
que o canal 60.
No local ”A”, dois testes foram realizados. A tabela 18 apresenta os testes.
Tabela 18: Local de teste A.
Andar/
Altura
2◦
784 m
Parede
Alvenaria
Canal
RF
12
60
Canal
RF
12
60
4◦
790 m
Canal
RF
12
60
Canal
RF
12
60
N: Normal - RI:
Distância da torre [m] Zoneamento Tráfego
Clima
110
Centralidade Intenso Ensolarado
Ambiente Interno
Freq.
Nı́vel de sinal C/N
Recepção de sinal
[MHz]
[dBm]
[dB]
N
RI
ED
207,143
-35,6
25,6
5
5
5
749,143
-44,7
24,7
5
5
5
Ambiente Externo
Freq.
Nı́vel de sinal C/N
Recepção de sinal
[MHz]
[dBm]
[dB]
N
RI
ED
207,143
-33,2
23,0
5
5
5
749,143
-42,4
21,8
5
5
5
Ambiente Interno
Freq.
Nı́vel de sinal C/N
Recepção de sinal
[MHz]
[dBm]
[dB]
N
RI
ED
207,143
-35,6
27,2
5
5
5
749,143
-40,5
23,8
5
5
5
Ambiente Externo
Freq.
Nı́vel de sinal C/N
Recepção de sinal
[MHz]
[dBm]
[dB]
N
RI
ED
207,143
-33,1
28,0
5
5
5
749,143
-37,9
26,5
5
5
5
Ruı́do Impulsivo - ED: Efeito Doppler
No local ”A”os testes foram realizados no segundo andar e no quarto andar. Estes
locais de teste, com boa qualidade de recepção, obtiveram nota ”5”para ambos os canais.
O canal 12 obteve uma potência superior ao canal 60 como apresentado no software.
No local ”B”, três testes foram realizados. A tabela 19 apresenta os testes.
89
Tabela 19: Local de teste B.
Andar/
Altura
Térreo
770 m
Parede
Alvenaria
Canal
RF
12
60
Canal
RF
12
60
1◦
776 m
Canal
RF
12
60
Canal
RF
12
60
2◦
779 m
Canal
RF
12
60
Canal
RF
12
60
N: Normal - RI:
Distância da torre [m] Zoneamento Tráfego
Clima
156
Centralidade Intenso Ensolarado
Ambiente Interno
Freq.
Nı́vel de sinal C/N
Recepção de sinal
[MHz]
[dBm]
[dB]
N
RI
ED
207,143
-41,8
27,0
5
5
5
749,143
-43,6
27,0
5
5
5
Ambiente Externo
Freq.
Nı́vel de sinal C/N
Recepção de sinal
[MHz]
[dBm]
[dB]
N
RI
ED
207,143
-35,6
23,2
5
5
5
749,143
-35,7
28,0
5
5
5
Ambiente Interno
Freq.
Nı́vel de sinal C/N
Recepção de sinal
[MHz]
[dBm]
[dB]
N
RI
ED
207,143
-41,4
26,1
5
5
5
749,143
-44,4
26,2
5
5
5
Ambiente Externo
Freq.
Nı́vel de sinal C/N
Recepção de sinal
[MHz]
[dBm]
[dB]
N
RI
ED
207,143
-35,6
25,3
5
5
5
749,143
-31,5
27,7
5
5
5
Ambiente Interno
Freq.
Nı́vel de sinal C/N
Recepção de sinal
[MHz]
[dBm]
[dB]
N
RI
ED
207,143
-37,9
25,0
5
5
5
749,143
-45,0
26,0
5
5
5
Ambiente Externo
Freq.
Nı́vel de sinal C/N
Recepção de sinal
[MHz]
[dBm]
[dB]
N
RI
ED
207,143
-27,6
21,0
5
5
5
749,143
-34,4
27,0
5
5
5
Ruı́do Impulsivo - ED: Efeito Doppler
No local ”B”os testes foram realizados no térreo, primeiro e segundo andar. Estes
locais de teste, com boa qualidade de recepção, obtiveram nota ”5”para ambos os canais.
O canal 12 obteve uma potência superior ao canal 60 como apresentado no software.
No local ”C”, três testes foram realizados. A tabela 20 apresenta os testes.
90
Tabela 20: Local de teste C.
Andar/
Altura
2◦
778 m
Parede
Alvenaria
Canal
RF
12
60
Canal
RF
12
60
3◦
781 m
Canal
RF
12
60
Canal
RF
12
60
3◦
781 m
Canal
RF
12
60
Canal
RF
12
60
N: Normal - RI:
Distância da torre [m] Zoneamento Tráfego
Clima
118
Centralidade Intenso Ensolarado
Ambiente Interno
Freq.
Nı́vel de sinal C/N
Recepção de sinal
[MHz]
[dBm]
[dB]
N
RI
ED
207,143
-38,3
23,8
5
5
5
749,143
-42,0
27,0
5
5
5
Ambiente Externo
Freq.
Nı́vel de sinal C/N
Recepção de sinal
[MHz]
[dBm]
[dB]
N
RI
ED
207,143
-29,5
24,9
5
5
5
749,143
-38,6
26,7
5
5
5
Ambiente Interno
Freq.
Nı́vel de sinal C/N
Recepção de sinal
[MHz]
[dBm]
[dB]
N
RI
ED
207,143
-38,7
26,6
5
5
5
749,143
-37,3
28,6
5
5
5
Ambiente Externo
Freq.
Nı́vel de sinal C/N
Recepção de sinal
[MHz]
[dBm]
[dB]
N
RI
ED
207,143
-33,5
23,8
5
5
5
749,143
-37,1
22,9
5
5
5
Ambiente Interno
Freq.
Nı́vel de sinal C/N
Recepção de sinal
[MHz]
[dBm]
[dB]
N
RI
ED
207,143
-28,6
23,0
5
5
3
749,143
-36,2
27,4
5
5
5
Ambiente Externo
Freq.
Nı́vel de sinal C/N
Recepção de sinal
[MHz]
[dBm]
[dB]
N
RI
ED
207,143
-20,6
25,9
5
5
5
749,143
-36,0
23,2
5
5
5
Ruı́do Impulsivo - ED: Efeito Doppler
No local ”C”os testes foram realizados no segundo e terceiro andar. Estes locais
obtiveram nota ”5- exceto o último teste realizado no terceiro andar para o canal 12 em
ambiente interno. No terceiro andar, a movimentação de pessoas no ambiente gerou o
efeito doppler, causando erro na decodificação do sinal no canal 12. Logo, o canal 12 com
potência superior ao canal 60, foi mais sensı́vel a interferência.
No local ”D”, três testes foram realizados. A tabela 21 apresenta os testes.
91
Tabela 21: Local de teste D.
Andar/
Altura
1◦
772 m
Parede
Alvenaria
Canal
RF
12
60
Canal
RF
12
60
1◦
772 m
Canal
RF
12
60
Canal
RF
12
60
3◦
778 m
Canal
RF
12
60
Canal
RF
12
60
N: Normal - RI:
Distância da torre [m] Zoneamento Tráfego
Clima
120
Centralidade Intenso Ensolarado
Ambiente Interno
Freq.
Nı́vel de sinal C/N
Recepção de sinal
[MHz]
[dBm]
[dB]
N
RI
ED
207,143
-30,2
28,9
5
5
5
749,143
-37,9
26,0
5
5
5
Ambiente Externo
Freq.
Nı́vel de sinal C/N
Recepção de sinal
[MHz]
[dBm]
[dB]
N
RI
ED
207,143
-28,4
25,6
5
5
5
749,143
-37,0
25,0
5
5
5
Ambiente Interno
Freq.
Nı́vel de sinal C/N
Recepção de sinal
[MHz]
[dBm]
[dB]
N
RI
ED
207,143
-31,2
24,7
5
5
5
749,143
-40,2
25,3
5
5
5
Ambiente Externo
Freq.
Nı́vel de sinal C/N
Recepção de sinal
[MHz]
[dBm]
[dB]
N
RI
ED
207,143
-16,1
30,0
5
5
5
749,143
-37,8
25,7
5
5
5
Ambiente Interno
Freq.
Nı́vel de sinal C/N
Recepção de sinal
[MHz]
[dBm]
[dB]
N
RI
ED
207,143
-36,6
30,0
5
5
5
749,143
-45,9
24,4
5
5
5
Ambiente Externo
Freq.
Nı́vel de sinal C/N
Recepção de sinal
[MHz]
[dBm]
[dB]
N
RI
ED
207,143
-15,8
30
5
5
5
749,143
-22,6
24,2
5
5
5
Ruı́do Impulsivo - ED: Efeito Doppler
No local ”D”os testes foram realizados no primeiro e terceiro andar. Estes locais de
teste, com boa qualidade de recepção, obtiveram nota ”5”para ambos os canais. O canal
12 obteve uma potência superior ao canal 60 como apresentado no software.
No local ”E”, três testes foram realizados. A tabela 22 apresenta os testes.
92
Tabela 22: Local de teste E.
Andar/
Altura
2◦
790 m
Parede
Alvenaria
Canal
RF
12
60
Canal
RF
12
60
3◦
793 m
Canal
RF
12
60
Canal
RF
12
60
3◦
793 m
Canal
RF
12
60
Canal
RF
12
60
N: Normal - RI:
Distância da torre [m] Zoneamento Tráfego
Clima
115
Centralidade Intenso Ensolarado
Ambiente Interno
Freq.
Nı́vel de sinal C/N
Recepção de sinal
[MHz]
[dBm]
[dB]
N
RI
ED
207,143
-40,9
23,0
5
5
5
749,143
-48,0
24,0
5
5
5
Ambiente Externo
Freq.
Nı́vel de sinal C/N
Recepção de sinal
[MHz]
[dBm]
[dB]
N
RI
ED
207,143
-30,6
28,0
5
5
5
749,143
-39,4
26,0
5
5
5
Ambiente Interno
Freq.
Nı́vel de sinal C/N
Recepção de sinal
[MHz]
[dBm]
[dB]
N
RI
ED
207,143
-20,4
28,0
5
5
5
749,143
-36,5
26,0
5
5
5
Ambiente Externo
Freq.
Nı́vel de sinal C/N
Recepção de sinal
[MHz]
[dBm]
[dB]
N
RI
ED
207,143
-26,3
26,0
5
5
5
749,143
-36,5
21,8
5
5
5
Ambiente Interno
Freq.
Nı́vel de sinal C/N
Recepção de sinal
[MHz]
[dBm]
[dB]
N
RI
ED
207,143
-37,2
21,4
5
5
5
749,143
-43,3
23,3
5
5
5
Ambiente Externo
Freq.
Nı́vel de sinal C/N
Recepção de sinal
[MHz]
[dBm]
[dB]
N
RI
ED
207,143
-14,2
28
5
5
5
749,143
-24,7
22,7
5
5
5
Ruı́do Impulsivo - ED: Efeito Doppler
No local ”E”os testes foram realizados no segundo e terceiro andar. Estes locais de
teste, com boa qualidade de recepção, obtiveram nota ”5”para ambos os canais.
No local ”F”, dois testes foram realizados. A tabela 23 apresenta os testes.
93
Tabela 23: Local de teste F.
Andar/
Altura
7◦
789 m
Parede
Alvenaria
Canal
RF
12
60
Canal
RF
12
60
10◦
798 m
Canal
RF
12
60
Canal
RF
12
60
N: Normal - RI:
Distância da torre [m] Zoneamento Tráfego
Clima
256
Mista Alta Intenso Ensolarado
Ambiente Interno
Freq.
Nı́vel de sinal C/N
Recepção de sinal
[MHz]
[dBm]
[dB]
N
RI
ED
207,143
-44,0
21,7
5
5
5
749,143
-50,0
23,4
5
5
5
Ambiente Externo
Freq.
Nı́vel de sinal C/N
Recepção de sinal
[MHz]
[dBm]
[dB]
N
RI
ED
207,143
-40,3
24,3
5
5
5
749,143
-49,8
23,4
5
5
5
Ambiente Interno
Freq.
Nı́vel de sinal C/N
Recepção de sinal
[MHz]
[dBm]
[dB]
N
RI
ED
207,143
-42,0
22,5
5
5
5
749,143
-45,5
23,3
5
5
5
Ambiente Externo
Freq.
Nı́vel de sinal C/N
Recepção de sinal
[MHz]
[dBm]
[dB]
N
RI
ED
207,143
-36,8
26,0
5
5
5
749,143
-42,0
25,3
5
5
5
Ruı́do Impulsivo - ED: Efeito Doppler
No local ”F”os testes foram realizados no sétimo e décimo andar. Estes locais de
teste, com boa qualidade de recepção, obtiveram nota ”5”para ambos os canais. O canal
12 obteve uma potência superior ao canal 60 como apresentado no software.
No local ”G”, dois testes foram realizados. A tabela 24 apresenta os testes.
94
Tabela 24: Local de teste G.
Andar/
Altura
Térreo
764 m
Parede
Alvenaria
Canal
RF
12
60
Canal
RF
12
60
4◦
779 m
Canal
RF
12
60
Canal
RF
12
60
N: Normal - RI:
Distância da torre [m] Zoneamento Tráfego
Clima
279
Centralidade Intenso Ensolarado
Ambiente Interno
Freq.
Nı́vel de sinal C/N
Recepção de sinal
[MHz]
[dBm]
[dB]
N
RI
ED
207,143
-47,0
27,7
5
5
5
749,143
-40,4
28,4
5
5
5
Ambiente Externo
Freq.
Nı́vel de sinal C/N
Recepção de sinal
[MHz]
[dBm]
[dB]
N
RI
ED
207,143
-35,5
29,5
5
5
5
749,143
-39,6
26,7
5
5
5
Ambiente Interno
Freq.
Nı́vel de sinal C/N
Recepção de sinal
[MHz]
[dBm]
[dB]
N
RI
ED
207,143
-29,9
24,2
5
5
5
749,143
-34,1
23,0
5
5
5
Ambiente Externo
Freq.
Nı́vel de sinal C/N
Recepção de sinal
[MHz]
[dBm]
[dB]
N
RI
ED
207,143
-24,5
25,8
5
5
5
749,143
-29,0
25,0
5
5
5
Ruı́do Impulsivo - ED: Efeito Doppler
No local ”G”os testes foram realizados no Térreo e quarto andar. Estes locais de
teste, com boa qualidade de recepção, obtiveram nota ”5”para ambos os canais. O canal
12 obteve uma potência superior ao canal 60 como apresentado no software.
No local ”H”, três testes foram realizados. A tabela 25 apresenta os testes.
No local ”H”os testes foram realizados no segundo e quarto andar. No segundo andar,
em condições normais, tanto em ambiente interno quanto externo, os canais 12 e 60
obtiveram uma recepção de sinal adequada. Entretanto, ao gerar ruı́do impulsivo, o canal
12 teve uma recepção intermitente com nota ”1”em ambiente interno. O mesmo ocorreu
no quarto andar e, com o efeito doppler, o canal 12 obteve nota ”3”. Ocorreu, ainda,
intermitência no sinal do canal 12 em ambiente externo ao gerar ruı́do impulsivo, com
nota ”3”.
95
Tabela 25: Local de teste H.
Andar/
Altura
2◦
766 m
Parede
Alvenaria
Canal
RF
12
60
Canal
RF
12
60
4◦
772 m
Canal
RF
12
60
Canal
RF
12
60
4◦
772 m
Canal
RF
12
60
Canal
RF
12
60
N: Normal - RI:
Distância da torre [m] Zoneamento Tráfego
Clima
436
Mista Alta Intenso Ensolarado
Ambiente Interno
Freq.
Nı́vel de sinal C/N
Recepção de sinal
[MHz]
[dBm]
[dB]
N
RI
ED
207,143
-58,9
20,2
5
1
5
749,143
-59,5
21,1
5
5
5
Ambiente Externo
Freq.
Nı́vel de sinal C/N
Recepção de sinal
[MHz]
[dBm]
[dB]
N
RI
ED
207,143
-51,3
18,5
5
5
5
749,143
-54,0
21,0
5
5
5
Ambiente Interno
Freq.
Nı́vel de sinal C/N
Recepção de sinal
[MHz]
[dBm]
[dB]
N
RI
ED
207,143
-58,6
19,2
5
1
3
749,143
-53,2
24,0
5
5
5
Ambiente Externo
Freq.
Nı́vel de sinal C/N
Recepção de sinal
[MHz]
[dBm]
[dB]
N
RI
ED
207,143
-54,3
17,9
5
3
5
749,143
-52,6
22,0
5
5
5
Ambiente Interno
Freq.
Nı́vel de sinal C/N
Recepção de sinal
[MHz]
[dBm]
[dB]
N
RI
ED
207,143
-58,0
18,6
5
1
3
749,143
-55,3
23,0
5
5
5
Ambiente Externo
Freq.
Nı́vel de sinal C/N
Recepção de sinal
[MHz]
[dBm]
[dB]
N
RI
ED
207,143
-55,0
18,2
5
3
5
749,143
-54,2
22,0
5
5
5
Ruı́do Impulsivo - ED: Efeito Doppler
A figura 52 mostra o espectro do sinal do canal 12 em condições normais e a figura
53 com ruı́do impulsivo.
Como pode ser visto nas figuras 52 e 53, o nı́vel do ruı́do sobe ao gerar o ruı́do impulsivo no ambiente, destacado em amarelo, logo, o valor C/N que era de 20,2 dB foi para
aproximadamente 13 dB, valor inferior comparado com o limiar medido em laboratório
de 17,4 dB para o canal 12.
96
Figura 52: Espectro do sinal do canal 12 em condições normais no local ”H”.
Figura 53: Espectro do sinal do canal 12 com ruı́do impulsivo no local ”H”.
A figura 54 mostra o espectro do sinal do canal 60 em condições normais e a figura
55 com ruı́do impulsivo.
Como pode ser visto nas figuras 54 e 55, diferente do canal 12, para o canal 60 o nı́vel
97
Figura 54: Espectro do sinal do canal 60 em condições normais no local ”H”.
Figura 55: Espectro do sinal do canal 60 com ruı́do impulsivo no local ”H”.
do ruı́do não sobe ao gerar o ruı́do impulsivo no ambiente, destacado em amarelo, logo, o
valor C/N de 21,1 dB se manteve.
98
A figura 56 mostra os 2 locais de teste à sudoeste dentro de um raio de 700 metros
da torre de transmissão com a área de cobertura do canal 12; a figura 57 para o canal 60.
Figura 56: Locais de teste e a área de cobertura do canal 12 à sudoeste 700 m da torre.
Figura 57: Locais de teste e a área de cobertura do canal 60 à sudoeste 700 m da torre.
No local ”I”, três testes foram realizados. A tabela 26 apresenta os testes.
99
Tabela 26: Local de teste I.
Andar/
Altura
1◦
804 m
Parede
Alvenaria
Canal
RF
12
60
Canal
RF
12
60
10◦
831 m
Canal
RF
12
60
Canal
RF
12
60
13◦
840 m
Canal
RF
12
60
Canal
RF
12
60
N: Normal - RI:
Distância da torre [m] Zoneamento Tráfego
Clima
488
Mista Alta Intenso Ensolarado
Ambiente Interno
Freq.
Nı́vel de sinal C/N
Recepção de sinal
[MHz]
[dBm]
[dB]
N
RI
ED
207,143
-79,6
4,2
1
0
1
749,143
-72,4
19,0
5
5
5
Ambiente Externo
Freq.
Nı́vel de sinal C/N
Recepção de sinal
[MHz]
[dBm]
[dB]
N
RI
ED
207,143
-74,7
11,5
1
0
1
749,143
-67,3
24,0
5
5
5
Ambiente Interno
Freq.
Nı́vel de sinal C/N
Recepção de sinal
[MHz]
[dBm]
[dB]
N
RI
ED
207,143
-65,2
19,2
5
0
5
749,143
-67,4
21,0
5
5
5
Ambiente Externo
Freq.
Nı́vel de sinal C/N
Recepção de sinal
[MHz]
[dBm]
[dB]
N
RI
ED
207,143
-48,4
24,9
5
5
5
749,143
-61,1
21,3
5
5
5
Ambiente Interno
Freq.
Nı́vel de sinal C/N
Recepção de sinal
[MHz]
[dBm]
[dB]
N
RI
ED
207,143
-62,6
17,5
5
0
5
749,143
-64,7
21,9
5
5
5
Ambiente Externo
Freq.
Nı́vel de sinal C/N
Recepção de sinal
[MHz]
[dBm]
[dB]
N
RI
ED
207,143
-45,6
27,2
5
5
5
749,143
-58,0
21,9
5
5
5
Ruı́do Impulsivo - ED: Efeito Doppler
No local ”I”os testes foram realizados no primeiro, décimo e décimo terceiro andar. No
primeiro andar, o canal 12 não recebeu intensidade de sinal suficiente para a decodificação
do vı́deo, diferente do canal 60 que obteve uma qualidade de recepção adequada em
ambientes interno e externo. No décimo andar, ao gerar ruı́do impulsivo, o canal 12 ficou
sem sinal em ambiente interno. Logo, o canal 60 obteve uma recepção adequada. E no
décimo terceiro andar ocorreu o mesmo que no décimo andar.
A figura 58 mostra o espectro do sinal do canal 12 em condições normais e a figura
100
59 com ruı́do impulsivo, ambas em ambiente externo.
Figura 58: Espectro do sinal do canal 12 em condições normais no local ”I”.
Figura 59: Espectro do sinal do canal 12 com ruı́do impulsivo no local ”I”.
Ao gerar ruı́do impulsivo em ambiente interno, gerou-se interferência no sinal do canal
101
12 quando a antena estava alocada no ambiente interno, mas, quando a antena estava em
ambiente externo, isso não ocorreu, como mostrado nas figuras 58 e 59. Para o canal 12,
o nı́vel do ruı́do sobe ao gerar-se o ruı́do impulsivo no ambiente, destacado em amarelo,
mas o receptor conseguiu decodificar a imagem corretamente. Logo, o valor C/N que
era de 27,2 dB foi para aproximadamente 22 dB, valor superior comparado com o limiar
medido em laboratório de 17,4 dB para o canal 12.
No local ”L”, um teste foi realizado. A tabela 27 apresenta o teste.
Tabela 27: Local de teste L.
Andar/
Altura
Parede
Alvenaria
Distância da torre [m] Zoneamento Tráfego
Clima
662
Centralidade Intenso Ensolarado
Ambiente Interno
Canal
Freq.
Nı́vel de sinal C/N
Recepção de sinal
RF
[MHz]
[dBm]
[dB]
N
RI
ED
12
207,143
-73,9
11,3
1
0
1
Térreo
60
749,143
-66,6
17,8
5
5
5
794 m
Ambiente Externo
Canal
Freq.
Nı́vel de sinal C/N
Recepção de sinal
RF
[MHz]
[dBm]
[dB]
N
RI
ED
12
207,143
-63,5
18,0
5
1
5
60
749,143
-56,7
17,9
5
5
5
N: Normal - RI: Ruı́do Impulsivo - ED: Efeito Doppler
No local ”L”o teste foi realizado no térreo. Em ambiente interno, o canal 12 teve
intermitência na decodificação do sinal, devido ao ruı́do local e, ao gerar ruı́do impulsivo,
perdeu o sinal. Em ambiente externo, o canal 12 só não recebeu uma recepção de sinal
adequada ao gerar ruı́do impulsivo ocorrendo intermitência na recepção do sinal. Por
outro lado, o canal 60 obteve uma recepção adequada do sinal tanto para o ambiente
interno quanto externo.
A figura 60 mostra os 2 locais de teste ao norte dentro de um raio de 900 metros da
torre de transmissão com a área de cobertura do canal 12; a figura 61 para o canal 60.
102
Figura 60: Locais de teste e a área de cobertura do canal 12 ao norte 900 m da torre.
Figura 61: Locais de teste e a área de cobertura do canal 60 ao norte 900 m da torre.
No local ”J”, três testes foram realizados. A tabela 28 apresenta os testes.
No local ”J”os testes foram realizados no nono, décimo primeiro e décimo segundo
103
Tabela 28: Local de teste J.
Andar/
Altura
9◦
774 m
Parede
Alvenaria
Canal
RF
12
60
Canal
RF
12
60
11◦
780 m
Canal
RF
12
60
Canal
RF
12
60
12◦
783 m
Canal
RF
12
60
Canal
RF
12
60
N: Normal - RI:
Distância da torre [m] Zoneamento Tráfego
Clima
851
Mista Alta Intenso Nublado
Ambiente Interno
Freq.
Nı́vel de sinal C/N
Recepção de sinal
[MHz]
[dBm]
[dB]
N
RI
ED
207,143
-64,3
18,3
5
5
3
749,143
-65,2
20,3
5
5
5
Ambiente Externo
Freq.
Nı́vel de sinal C/N
Recepção de sinal
[MHz]
[dBm]
[dB]
N
RI
ED
207,143
-63,3
15,8
3
3
3
749,143
-64,5
20,3
5
5
5
Ambiente Interno
Freq.
Nı́vel de sinal C/N
Recepção de sinal
[MHz]
[dBm]
[dB]
N
RI
ED
207,143
-65,6
11,2
0
0
0
749,143
-59,4
19,0
5
5
5
Ambiente Externo
Freq.
Nı́vel de sinal C/N
Recepção de sinal
[MHz]
[dBm]
[dB]
N
RI
ED
207,143
-61,4
18,0
5
5
5
749,143
-50,6
23,0
5
5
5
Ambiente Interno
Freq.
Nı́vel de sinal C/N
Recepção de sinal
[MHz]
[dBm]
[dB]
N
RI
ED
207,143
-65,8
10,7
1
0
1
749,143
-64,0
21,4
5
5
5
Ambiente Externo
Freq.
Nı́vel de sinal C/N
Recepção de sinal
[MHz]
[dBm]
[dB]
N
RI
ED
207,143
-61,8
20,2
5
1
5
749,143
-61,4
20,9
5
5
5
Ruı́do Impulsivo - ED: Efeito Doppler
andar. No nono andar, em ambiente interno, ao gerar efeito doppler, o canal 12 obteve
intermitência no sinal com nota ”3”e o canal 60 obteve uma recepção de sinal adequada.
Em ambiente externo, o canal 12 teve intermitência na decodificação do sinal, devido ao
ruı́do do local. No décimo primeiro andar, em ambiente interno, o canal 12 não decodificou
o sinal com o valor C/N de 11,2 dB, mas obteve uma recepção de sinal adequada em
ambiente externo. O canal 60 obteve uma recepção de sinal adequada em ambos os
ambientes. No décimo segundo andar, em ambiente interno, o canal 12 não decodificou o
104
sinal com valor C/N de 10,7 dB. Em ambiente externo, o canal 12 obteve uma recepção
de sinal adequada, mas ao gerar ruı́do impulsivo ocorreu intermitência na recepção. E o
canal 60 obteve uma recepção de sinal adequada em ambos os ambientes.
A figura 62 mostra o espectro do sinal do canal 12 em condições normais e a figura
63 com ruı́do impulsivo - ambas em ambiente externo.
Figura 62: Espectro do sinal do canal 12 em condições normais no local ”J”.
Como pode ser visto nas figuras 62 e 63, o nı́vel do ruı́do sobe ao gerar-se o ruı́do
impulsivo, destacado em amarelo, logo, o valor C/N que era de 20,2 dB foi para aproximadamente 12 dB, valor inferior comparado com o limiar medido em laboratório de 17,4
dB para o canal 12.
105
Figura 63: Espectro do sinal do canal 12 com ruı́do impulsivo no local ”J”.
A figura 64 mostra o espectro do sinal do canal 60 em condições normais e a figura
65 com ruı́do impulsivo.
Como pode ser visto nas figuras 64 e 65, diferente do canal 12, no canal 60 o nı́vel do
ruı́do sobe 1,5 dB ao gerar-se o ruı́do impulsivo, destacado em amarelo, logo, o valor C/N
que era de 20,9 dB foi para aproximadamente 19,4 dB, valor superior comparado com o
limiar medido em laboratório de 17,9 dB para o canal 60.
106
Figura 64: Espectro do sinal do canal 60 em condições normais no local ”J”.
Figura 65: Espectro do sinal do canal 60 com ruı́do impulsivo no local ”J”.
107
No local ”K”, dois testes foram realizados. A tabela 29 apresenta os testes.
Tabela 29: Local de teste K.
Andar/
Altura
2◦
752 m
Parede
Alvenaria
Canal
RF
12
60
Canal
RF
12
60
4◦
758 m
Canal
RF
12
60
Canal
RF
12
60
N: Normal - RI:
Distância da torre [m] Zoneamento Tráfego
Clima
852
Centralidade Intenso Ensolarado
Ambiente Interno
Freq.
Nı́vel de sinal C/N
Recepção de sinal
[MHz]
[dBm]
[dB]
N
RI
ED
207,143
-70,0
14,3
0
0
0
749,143
-65,2
19,8
5
5
5
Ambiente Externo
Freq.
Nı́vel de sinal C/N
Recepção de sinal
[MHz]
[dBm]
[dB]
N
RI
ED
207,143
-59,0
21,0
5
5
5
749,143
-57,7
20,3
5
5
5
Ambiente Interno
Freq.
Nı́vel de sinal C/N
Recepção de sinal
[MHz]
[dBm]
[dB]
N
RI
ED
207,143
-69,0
15,2
1
0
1
749,143
-65,4
19,8
5
5
5
Ambiente Externo
Freq.
Nı́vel de sinal C/N
Recepção de sinal
[MHz]
[dBm]
[dB]
N
RI
ED
207,143
-58,4
21,0
5
5
5
749,143
-57,6
21,5
5
5
5
Ruı́do Impulsivo - ED: Efeito Doppler
No local ”K”os testes foram realizados no segundo e quarto andar. No segundo andar,
em ambiente interno, o canal 12 não decodificou o sinal com valor de C/N de 14,3 dB, e o
canal 60 decodificou corretamente o sinal. Em ambiente externo, tanto o canal 12 quanto
o canal 60 obtiveram uma recepção de sinal adequada. No quarto andar, em ambiente
interno, o canal 12 não decodificou o sinal com valor de C/N de 15,2 dB, e o canal 60
decodificou corretamente o sinal. Em ambiente externo, tanto o canal 12 quanto o canal
60 obtiveram uma recepção de sinal adequada.
A figura 66 mostra o local de teste à oeste dentro de um raio de 1400 metros da torre
de transmissão com a área de cobertura do canal 12 e a figura 67 para o canal 60.
108
Figura 66: Locais de teste e a área de cobertura do canal 12 à oeste 1400 m da torre.
Figura 67: Locais de teste e a área de cobertura do canal 60 à oeste 1400 m da torre.
109
Nas figuras 66 e 67, percebe-se que o local M, em branco, não possui intensidade de
sinal suficiente para ambos os canais.
No local ”M”, um teste foi realizado. A tabela 30 apresenta o teste.
Tabela 30: Local de teste M.
Andar/
Altura
Parede
Alvenaria
Distância da torre [m]
Zoneamento
Tráfego
Clima
1317
Residencial Alta Intenso Nublado
Ambiente Interno
Canal
Freq.
Nı́vel de sinal C/N
Recepção de sinal
RF
[MHz]
[dBm]
[dB]
N
RI
ED
12
207,143
-85,3
3,3
0
0
0
◦
1
60
749,143
-82,0
4,8
0
0
0
752 m
Ambiente Externo
Canal
Freq.
Nı́vel de sinal C/N
Recepção de sinal
RF
[MHz]
[dBm]
[dB]
N
RI
ED
12
207,143
-79,2
10,0
0
0
0
60
749,143
-78,6
10,9
1
0
1
N: Normal - RI: Ruı́do Impulsivo - ED: Efeito Doppler
No local ”M”o teste foi realizado no primeiro andar. Ambos os canais não obtiveram
intensidade de sinal suficiente para a decodificação.
A figura 68 mostra o local de teste à noroeste dentro de um raio de 2100 metros da
torre de transmissão com a área de cobertura do canal 12 e a figura 69 para o canal 60.
110
Figura 68: Locais de teste e a área de cobertura do canal 12 à noroeste 2100 m da torre.
Figura 69: Locais de teste e a área de cobertura do canal 60 à noroeste 2100 m da torre.
111
Nas figuras 68 e 69, percebe-se que não existe intensidade de sinal suficiente para
ambos os canais.
No local ”N”, dois testes foram realizados. A tabela 31 apresenta os testes.
Tabela 31: Local de teste N.
Andar/
Altura
2◦
735 m
Parede
Alvenaria
Canal
RF
12
60
Canal
RF
12
60
4◦
741 m
Canal
RF
12
60
Canal
RF
12
60
N: Normal - RI:
Distância da torre [m] Zoneamento Tráfego
Clima
2060
Centralidade Intenso Ensolarado
Ambiente Interno
Freq.
Nı́vel de sinal C/N
Recepção de sinal
[MHz]
[dBm]
[dB]
N
RI
ED
207,143
-71,7
11,3
1
0
1
749,143
-70,6
12,8
1
1
1
Ambiente Externo
Freq.
Nı́vel de sinal C/N
Recepção de sinal
[MHz]
[dBm]
[dB]
N
RI
ED
207,143
-67,7
14,0
1
0
1
749,143
-70,4
14,9
1
1
1
Ambiente Interno
Freq.
Nı́vel de sinal C/N
Recepção de sinal
[MHz]
[dBm]
[dB]
N
RI
ED
207,143
-69,5
13,3
1
0
1
749,143
-68,0
13,8
1
1
1
Ambiente Externo
Freq.
Nı́vel de sinal C/N
Recepção de sinal
[MHz]
[dBm]
[dB]
N
RI
ED
207,143
-67,5
16,9
3
0
3
749,143
-66,7
14,9
1
1
1
Ruı́do Impulsivo - ED: Efeito Doppler
No local ”N”os testes foram realizados no segundo e no quarto andar. No segundo
andar, ambos os canais não obtiveram intensidade de sinal suficiente para a decodificação.
No quarto andar, somente em ambiente externo, o canal 12 obteve uma recepção intermitente com nota ”3”, onde o valor do C/N de 16,9 estava próximo do limiar medido em
laboratório de 17,4 dB. Logo, o canal 60 obteve nota ”1”com valor de C/N de 14,9 dB
inferior ao limiar medido em laboratório de 17,9 dB.
A figura 70 mostra o local de teste à leste dentro de um raio de 2100 metros da torre
de transmissão com a área de cobertura do canal 12 e a figura 71 para o canal 60.
112
Figura 70: Locais de teste e a área de cobertura do canal 12 à leste 2100 m da torre.
Figura 71: Locais de teste e a área de cobertura do canal 60 à leste 2100 m da torre.
113
Nas figuras 70 e 71, percebe-se que no local O, em branco, não existe intensidade de
sinal para ambos os canais.
No local ”O”, um teste foi realizado. A tabela 32 apresenta o teste.
Tabela 32: Local de teste O.
Andar/
Altura
Parede
Alvenaria
Distância da torre [m] Zoneamento Tráfego
Clima
2050
Centralidade
Leve
Ensolarado
Ambiente Interno
Canal
Freq.
Nı́vel de sinal C/N
Recepção de sinal
RF
[MHz]
[dBm]
[dB]
N
RI
ED
12
207,143
-99,9
0,0
0
0
0
Térreo
60
749,143
-99,9
0,0
0
0
0
742 m
Ambiente Externo
Canal
Freq.
Nı́vel de sinal C/N
Recepção de sinal
RF
[MHz]
[dBm]
[dB]
N
RI
ED
12
207,143
-81,8
7,0
0
0
0
60
749,143
-86,7
3,0
0
0
0
N: Normal - RI: Ruı́do Impulsivo - ED: Efeito Doppler
No local ”O”, o teste foi realizado no térreo. Não obteve intensidade de sinal para
ambos os canais, como apresentado no software.
A figura 72 mostra o local de teste à sudeste dentro de um raio de 2700 metros da
torre de transmissão com a área de cobertura do canal 12 e a figura 73 para o canal 60.
114
Figura 72: Locais de teste e a área de cobertura do canal 12 à sudeste 2700 m da torre.
Figura 73: Locais de teste e a área de cobertura do canal 60 à sudeste 2700 m da torre.
115
Nas figuras 72 e 73, percebe-se que no local P, em branco, não existe intensidade de
sinal para ambos os canais.
No local ”P”, um teste foi realizado. A tabela 33 apresenta o teste.
Tabela 33: Local de teste P.
Andar/
Altura
Parede
Alvenaria
Distância da torre [m] Zoneamento Tráfego
Clima
2650
Centralidade Intenso Ensolarado
Ambiente Interno
Canal
Freq.
Nı́vel de sinal C/N
Recepção de sinal
RF
[MHz]
[dBm]
[dB]
N
RI
ED
12
207,143
-85,0
2,0
0
0
0
Térreo
60
749,143
-85,7
3,0
0
0
0
794 m
Ambiente Externo
Canal
Freq.
Nı́vel de sinal C/N
Recepção de sinal
RF
[MHz]
[dBm]
[dB]
N
RI
ED
12
207,143
-76,8
12,0
0
0
0
60
749,143
-77,2
13,0
0
0
0
N: Normal - RI: Ruı́do Impulsivo - ED: Efeito Doppler
No local ”P”, o teste foi realizado no térreo. Não obteve intensidade de sinal para
ambos os canais, como apresentado no software.
A figura 74 mostra o local de teste ao norte dentro de um raio de 3200 metros da
torre de transmissão com a área de cobertura do canal 12 e a figura 75 para o canal 60.
116
Figura 74: Locais de teste e a área de cobertura do canal 12 ao norte 3200 m da torre.
Figura 75: Locais de teste e a área de cobertura do canal 60 ao norte 3200 m da torre.
Nas figuras 74 e 75, percebe-se que no local Q não existe intensidade de sinal suficiente
para a decodificação.
117
No local ”Q”, um teste foi realizado. A tabela 34 apresenta o teste.
Tabela 34: Local de teste Q.
Andar/
Altura
Parede
Alvenaria
Distância da torre [m] Zoneamento
Tráfego
Clima
3182
Centralidade Sem Tráfego Ensolarado
Ambiente Interno
Canal
Freq.
Nı́vel de sinal C/N
Recepção de sinal
RF
[MHz]
[dBm]
[dB]
N
RI
ED
12
207,143
-85,4
2,0
0
0
0
Térreo
60
749,143
-86,2
2,0
0
0
0
713 m
Ambiente Externo
Canal
Freq.
Nı́vel de sinal C/N
Recepção de sinal
RF
[MHz]
[dBm]
[dB]
N
RI
ED
12
207,143
-79,6
9,0
0
0
0
60
749,143
-83,1
4,0
0
0
0
N: Normal - RI: Ruı́do Impulsivo - ED: Efeito Doppler
No local ”Q”, o teste foi realizado no térreo. Não obteve intensidade de sinal para
ambos os canais.
A partir dos resultados dos testes de campo, é possı́vel calcular a disponibilidade de
serviço para a banda VHF e UHF, equação 17.
V S(%) =
Nt − Ni
· 100
Nt
(17)
Onde:
VS(%): disponibilidade de serviço;
Nt: número total de teste;
Ni: número de teste que não obteve nota ”5”, ou seja, qualidade de recepção de sinal
intermitente ou sem sinal.
A tabela 35 apresenta a disponibilidade de serviço para a banda VHF e UHF em
ambiente interno e externo com as seguintes condições de teste: normal, ruı́do impulsivo
e efeito doppler.
A banda UHF mostrou-se melhor que a banda VHF, tanto em ambiente interno quanto
externo e em qualquer condição de teste obteve disponibilidade de serviço em 83,33 %
dos locais. Além disso, a banda VHF foi mais sensı́vel as interferências e a penetração de
118
Tabela 35: Disponibilidade de serviço.
VHF
Condição
Interno
Normal
66,67%
Ruı́do Impulsivo 52,78%
Efeito Doppler 55,56%
UHF
Externo
Condição
Interno
77,78%
Normal
83,33%
66,67% Ruı́do Impulsivo 83,33%
77,78%
Efeito Doppler 83,33%
Externo
83,33%
83,33%
83,33%
sinal em edifı́cios.
A potência de sinal dos canais 12 (VHF) e 60 (UHF) são apresentados nos gráficos
das figuras 76 e 77, em ambiente interno e externo respectivamente.
Figura 76: Potência de sinal em ambiente interno para cada local de teste.
Nos gráficos das figuras 76 e 77, os valores do eixo vertical representam o nı́vel de
potência, enquanto os locais são representados no eixo horizontal. Observa-se que a
potência de sinal para o canal 12 (VHF), em azul, foi superior ao canal 60 (UHF), em
verde, para ambiente interno e externo. Entretanto, mesmo a potência do canal 12 sendo
superior ao canal 60, a disponibilidade de serviço para o canal 60 foi melhor.
Uns dos fatores para a recepção inadequada do canal 12 em ambiente interno, foi a
perda por penetração em edifı́cios, como apresentado no gráfico da figura 78.
119
Figura 77: Potência de sinal em ambiente externo para cada local de teste.
Figura 78: Perda de penetração em edifı́cios para cada local de teste.
No gráfico da figura 78, os valores do eixo vertical representam a atenuação do sinal
por penetração em edifı́cios, enquanto os locais são representados no eixo horizontal. A
perda por penetração em edifı́cios para o canal 60, em verde, foi inferior ao canal 12, em
120
azul. O valor médio da atenuação por penetração no canal 12 (VHF) foi de 7,7 dB e no
canal 60 (UHF) foi de 5,2 dB.
Outro fator para a recepção inadequada do canal 12, foi a presença de ruı́do na banda
de VHF, como apresentado nos gráficos das figuras 79 e 80, em ambiente interno e externo
respectivamente.
Figura 79: Relação sinal-ruı́do em ambiente interno.
Nos gráficos das figuras 79 e 80, os valores do eixo vertical representam o nı́vel de
potência, enquanto os valores de relação sinal-ruı́do (C/N) são representados no eixo
horizontal. A reta em vermelho representa o limiar de recepção para o mı́nimo nı́vel de
sinal medido em laboratório. O tracejado em azul representa o limiar de recepção para
a relação sinal-ruı́do no canal 12, e o tracejado em verde, no canal 60. Percebe-se uma
concentração maior de pontos em azul, canal 12, abaixo do limiar da relação sinal-ruı́do
medido em laboratório. Logo o ruı́do ambiente na banda de VHF é superior que na banda
de UHF, onde a relação sinal-ruı́do no canal 12, pontos em azul, é inferior ao canal 60,
pontos em verde.
121
Figura 80: Relação sinal-ruı́do em ambiente externo.
Nos locais de teste, onde se obteve recepção adequada de sinal, foi degradada ao gerar
ruı́do impulsivo no ambiente, como apresentado no gráfico da figura 81.
Figura 81: Relação sinal-ruı́do em condições normais e com ruı́do impulsivo.
122
No gráfico da figura 81, os pontos em azul representam o canal 12, os pontos em laranja
o canal 12 com ruı́do impulsivo, os pontos em verde o canal 60 e os pontos em vermelho
o canal 60 com ruı́do impulsivo. Percebe-se que ao gerar ruı́do impulsivo, a relação sinalruı́do do canal 12 (VHF) era degradada, atingindo valores inferiores ao limiar da relação
sinal-ruı́do medido em laboratório, enquanto no canal 60 (UHF) a relação sinal-ruı́do era
degradada em até 1,5 dB.
Além da relação sinal-ruı́do degradar para o canal 12 na geração do ruı́do impulsivo
no ambiente, observa-se também que a constelação era degradada. As figuras 82 e 83,
canais 12 e 60 respectivamente, apresentam estas condições em um dos locais de teste em
que a relação sinal-ruı́do do canal 12 era degradada.
Figura 82: Constelação do canal 12: (a) em condições normais e (b) com ruı́do impulsivo.
Figura 83: Constelação do canal 60: (a) em condições normais e (b) com ruı́do impulsivo.
Nas figuras 82 e 83, a imagem (a) representa a constelação do sinal em condições
normais do ambiente, enquanto a imagem (b) com a geração do ruı́do impulsivo no ambiente. Para o canal 12, ao gerar ruı́do impulsivo, o valor de Modulation Error Ratio
123
(MER) era de 29,1 dB foi para aproximadamente 21,3 dB, degradando a constelação,
figura 82. Logo, para o canal 60, ao gerar ruı́do impulsivo, o valor era de 31,3 dB foi para
aproximadamente 30,1 dB, causando pouca degradação na constelação, figura 83.
124
5
CONCLUSÕES
Esta dissertação apresentou o comportamento de recepção nas bandas VHF alta e
UHF do sinal ISDB-TB no meio de comunicação na cidade de São Paulo com a utilização
de uma antena monopolo, para assim obter uma análise comparativa nas bandas VHF e
UHF.
5.1
ANÁLISE COMPARATIVA NAS BANDAS VHF E UHF
Com base nos resultados obtidos por meio dos procedimentos adotados, foi possı́vel
fazer as seguintes análises:
• A partir do software Radio Mobile, foi modelada a área de cobertura nas bandas
VHF alta e UHF. Para o cálculo da área de cobertura, foram consideradas a atenuação do sinal no espaço livre, a atenuação do sinal pelo ruı́do de urbanização e
a atenuação do sinal devido a penetração em edifı́cios. Como resultado, a área de
cobertura da banda VHF apresentou ter uma área de cobertura melhor que a banda
UHF;
• A interferência do FM no sistema ISDB-TB mostrou que, em locais crı́ticos, a recepção na banda VHF alta é mais suscetı́vel a interferência de FM que no UHF. E
com os resultados, conclui-se que o uso de um filtro de FM na entrada da antena
melhora o desempenho do receptor;
• Nos testes de campo em ambiente interno, dentro de um raio de 400 metros da torre
de transmissão, a banda VHF apresentou um nı́vel de potência superior à banda
UHF e ambas com qualidade de recepção de sinal adequada. Com um raio superior
a 400 metros da torre de transmissão, a banda VHF apresentou intermitência no
sinal ao gerar ruı́do impulsivo ou efeito doppler. Logo, a banda UHF apresentou
boa qualidade de recepção mesmo com a adição destas interferências. Esse fato
ocorria porque, ao gerar o ruı́do impulsivo na banda VHF, a relação sinal-ruı́do
(C/N) era degradada, assim, o valor (C/N) muitas vezes era inferior ao limiar para
a recepção adequada de sinal. Na banda UHF esse fato não ocorria porque, ao
gerar o ruı́do impulsivo, a relação sinal-ruı́do (C/N) era degradada em até 1,5 dB.
125
Além da relação sinal-ruı́do diminuir na banda de VHF ao gerar ruı́do impulsivo,
verificou-se também a degradação da constelação na banda de VHF;
• Em um raio superior a 700 metros, a intensidade do sinal do canal 12, na maioria
dos testes, era superior à banda do UHF, porém, em condições normais, a qualidade
de recepção da banda UHF foi melhor que a banda VHF;
• Em um raio superior a 2 quilômetros, as bandas VHF e UHF não adquiriram uma
recepção adequada de sinal;
• Apesar da intensidade do sinal na banda VHF ser superior da banda UHF, ela sofreu
uma perda de penetração em edifı́cios maior que a banda UHF. A partir da norma
ETSI EN 300 744 (2009), a atenuação por penetração da banda VHF é um valor
médio de 8 dB, com um desvio de 3 dB, e para o UHF é um valor médio de 7 dB,
com um desvio de 6 dB. Neste trabalho, o valor médio da atenuação por penetração
na banda VHF é de 7,7 dB e na banda UHF é de 5,2 dB. Portanto, a perda de
penetração na banda de UHF foi inferior a banda de VHF, diferente do valor médio
especificado pela norma, mas está dentro do erro.
Por essas razões, pode-se concluir que apesar da banda VHF ter uma área de cobertura
superior a banda UHF, ela é mais suscetı́vel às interferências - sendo estas interferências
geradas em condições normais do ambiente, na geração do ruı́do impulsivo, no efeito
doppler ou rádio FM.
5.2
TRABALHOS FUTUROS
Como aprimoramento futuro e continuidade das pesquisas, existe a necessidade da
realização de mais testes de campo. Para isso, é necessário uma cobertura melhor que a
realizada neste trabalho, com o objetivo de cobrir mais subprefeituras na cidade de São
Paulo. A realização de testes de campo em outras regiões com urbanização inferior a de
São Paulo também é necessária para analisar o sinal ISDB-TB na banda VHF alta com
diferentes interferências. E, assim, obter novas análises comparativas entre elas.
126
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