set-norte 2003 simulação de uma transmissão de tv usando as várias tecnologias existentes na...

SET-NORTE 2003

● Simulação de uma transmissão de TV usando as várias tecnologias existentes na atualidade, para avaliar a necessidade de potência de transmissor.

● Palestra elaborada para a SET-Norte 2003● Autor dos estudos Tarcisio José D' Avila● Bibliografia consultada:

EN 300 744 v1.1.2 ( 1997-08) European Standard (DVB) ATSC Standard (www.atsc.org) ISDB-T Standard (www.dibeg.org) Reference Data for Engineers SAMS publishing 1995 NAB engineering handbook 9th edition 1999 . (www.nab.org)

● Manaus 07 novembro 2003

TV Digital

● Suponha uma estação transmitindo em UHF e um receptor à 10 Km de distância.

● Suponha que não há atenuação por obstrução da zona de Fresnel.

● Suponha a transmissão e a recepção feitas com dipolo simples. GT e GR=0 dB.

● Calculemos a potência dos transmissores para Analógico, digital ATSC e digital DVB-T ou ISDB-T

● Suponha uma estação transmitindo em UHF e um receptor à 10 Km de distância.

● Suponha que não há atenuação por obstrução da zona de Fresnel.

● Suponha a transmissão e a recepção feitas com dipolo simples. GT e GR=0 dB.

● Calculemos a potência dos transmissores para Analógico, digital ATSC e digital DVB-T ou ISDB-T

Definindo o modêlo matemático

PATCH

Atenuação do espaço livreAtt. = 36,6 + 20 log f + 20 log d

com f = 600 MHZ e d =10 Km ou 6,215 milhasAtenuação = -108 dB

Ruido térmico = KTBcom T = 300 ºK e B = 6MHz

K = 1,38 exp -23 Joule/ºK . HzRuido = -106 dBm

UHF-analógico

Para uma boa imagem, a relação sinal /ruido deve ser de 51 dBportanto :

Sinal na antena = -106 dBm + 51 dB = -55 dBm.

Para conceguirmos vencer a atenuação do espaço livre:Sinal transmitido = -55 dBm + 108 dB = 53 dBm

Convertendo para Watts53 dBm – 30 dB = 23 dBW = 200W

Modulação 8-VSB

Digital ATSC

Lembrando que o menor sinal de bit, para perfeita demodulação deve ter uma relação potência / ruido de 7 dB então:

Sinal na antena = -106 dBm + 7 dB = - 99 dBm

A modulação usada é 8VSB com niveis de +7, +5, +3, +1, -1, -3, -5 e -7 sem portadora, portanto o menor sinal é igual a 1 e neste caso:

Potência a transmitir = -99 dBm + 108 dB = +9 dBm (8 mW mínimo)

A relação potência maxima (+7) / potência mínima (+1) é:20 log ( 7 / 1) = 16,9 dB (49 vezes)

entãoPotência do transmissor = +9 dBm + 16,9 dB = +25,9 dBm = 389 mW

ou 0,389 Watts

Digital DVB-T ou ISDB-T

● DVB-T oferece opção de 2000 portadoras ou 8000 portadoras.

● ISDB-T oferece opção de 1405, 2809 e 5617 portadoras.

● Ambos usam:QPSK, 16 QAM e 64 QAM.

● Com QPSK podemos transmitir em 6 Mhz, 5,59 Mbps.

● Quando se junta duas ou mais portadoras de frequências diferentes à entrada de um amplificador, as tensões e as correntes se somam vetorialmente.

● Em nenhuma hipotese as somas das tensões e das correntes poderá saturar o amplificador.

● Caso isto ocorra, haverá intermodulação entre as portadoras e no caso de sinais digitais, interferência inter-simbólica.

● Portanto o SSPA terá que suportar o número de portadoras ao quadrado vezes a potência de uma portadora.


Para fins práticos vamos considerar o ISDB-t como 1000 portadoras.

Cada portadora terá +9 dBm (8mW lembra do ATSC ?)

A potência a transmitir será :

1000 X 8 mW = 8 Watts

Para suportar 8 W sem causar INTERMODULAÇÃO

devemos ter um SSPA de:

1000 x 8 W = 8 KW

Se quizermos transmitir HDTV teremos que modular 64 QAM que

equivale à 8-vsb portanto:

49 x 8 KW = 392 KW

para uma potência efetiva de

49 x 8W = 392 W


Conclusão

Conclusãotemos que desenvolver o Sistema Brasileiro de TV Digital

( S B T V D )

Melhorando o COFDM

● Os cálculos apresentados sôbre os sistemas DVB-T e ISDB-T foram elaborados para uma banda de 6MHz, mas conforme forem desenvolvidos os filtros , a situação pode mudar .

● Vamos analizar o extremo oposto com filtros prefeitos, conforme o esquema ao lado.

● O carrier spacing para 6 Mhz com 1000 portadoras é 6 KHz ou seja ( Pn+1 – Pn) = 6 Khz

● O clock dos bits, para um “ guard interval” de ¼ será de 6 / 1,25 = 4,8Kbps.

● A frequência máxima do sinal será: 4,8 / 2 = 2,4 KHz (bandas superior e inferior)

● O bit-stream será; 4,8 x 2 x 1000 = 9,6 Mbps

● O carrier spacing para 6 Mhz com 1000 portadoras é 6 KHz ou seja ( Pn+1 – Pn) = 6 Khz

● O clock dos bits, para um “ guard interval” de ¼ será de 6 / 1,25 = 4,8Kbps.

● A frequência máxima do sinal será: 4,8 / 2 = 2,4 KHz (bandas superior e inferior)

● O bit-stream será; 4,8 x 2 x 1000 = 9,6 Mbps


Cálculo do ruido para uma banda de 6KHz

Ruido = 1,38 10 exp -23 x 300 x 6000 = -166 dBw ou – 136 dBm

o sinal na antena deverá ser 7 dB acima

Sinal recebido = -136 dBm +7 dB = - 129 dBm

Potência a transmitir por portadora

Potência por portadora = -129 dBm + 108 dB = -21 dBm

Potência para 1000 portadoras = -21 dBm + 30 dB = +9 dBm ou 8 mW

Potência do SSPA = 1000 x +9 dBm = +39 dBm ou 8 W

Potência para 1000 portadoras em 64 QAM = 49x 8mW = 392 mW

Potência do SSPA para 64 QAM = 49 x 8W = 392 W

Melhorando o COFDM


( S B T V D )

S/F

ILT

RO

C/F

ILT

RO


( S B T V D )

● Comparação dos sistemas digitais para transmissão HDTV● Lembrar de acrescentar a atenuação de Fresnel nos cálculos

reais, pois aqui foi descartado para facilitar a explanação.● Para fins práticos, como atenuação por obstrução da zona de

Fresnel pode ser adotado um valor entre -10 e – 20 dB, conforme “Radio propagation Fundamentals.” Bell System Tech.J., Vol. 36 No 3 Fig. 8 (1957)ATT Co.

Rede Amazonica de Radio e TV

● Questões para serem resolvidas

● Qual o número de portadoras ideal ????● Qual a largura do filtro ideal ????● Qual acombinação de filtros e número de

portadoras para atingirmos o ÓTIMO ECONOMICO do Sistema Brasileiro de TV Digital ???

● Haverá outra solução para o efeito multi-

patch, do que o COFDM ?????


● Questões para serem resolvidas

● Qual o tipo de modulação usaremos ????● Mudando-se o tipo de modulação, muda-

se a área de cobertura para uma mesma potência de transmissor.

● O ideal é usarmos 64 QAM como padrão.● Com isto o receptor torna-se mais barato.

Proposta para o SBTVD


É só por hoje. Agradeço sua atenção Ano que vem tem mais

Não esqueça de visitar (http://www.scam.com.br/tjdavila)

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