Palestra de TV Digital♧ Para ser Digital tem que ser ♧             LINEAR                                   1
Palestra de TV Digital   Palestrante: Vanessa Lima        Belo Horizonte    21 de Setembro de 2007                        ...
Sumário1.    Introdução a TV Digital: Conceitos Básicos2.    Compressão de Vídeo: H.264 e Encoders3.    Modulador ISDB-TB4...
1. Introdução a TV Digital:     Conceitos Básicos                              4
Vantagens da TV DigitalMelhor qualidade de imagem (1920 x 1080)Melhor qualidade de somFormato widescreen 16:9RobustezImage...
Comparativo         Quatro por emissora         simultaneamente                               6
Monitores4:3       16:9                  7
Sistema de TX e RXTX                 RX                      8
Sistema de RX – Opção 1Tuner Integrado na TV – TV Digital                                     9
Sistema de RX – Opção 2Setop-box – TV comum                                10
MonitoresPlasma                     11
MonitoresLCD                  12
MonitoresRPTV                   13
Vídeo digitalO BásicoEntrelaçado e ProgressivoResolução                            14
Vídeo digitalHDTV 720p: 1280x720 pixels 1080i: 1920x1080 pixelsEDTV  480p  DVDSDTV 576i 480i                           15
Vídeo digitalTaxa de bits    Formato 4:2:2    10 bits(Taxa de bits) = [(4x3,375 + 2x3,375 + 2x3,375 (Mega amostras)/s] x  ...
Digitalização dos sinais de HDTV      • SMPTE 260M          – Formato 22:11:11      • Sistema de 10 bits, conclui-se:(Taxa...
Conclusões • SDTV 576i 16:9  360Mbps • ATSC, DVB e ISDB    – BW máxima = 6MHz    – Taxa máxima = 20MbpsOnde trafega um si...
Conclusões             19
20
2. Compressão de Vídeo: H.264 e          Encoders                                  21
Compressão de VídeoA banda disponível é 6MHzComprimir de 1Gbps para 20Mbps (50:1)Comprimir é reduzir taxa fazendo com que ...
Moving Pictures Expert GroupMPEG-2  Designa um grupo de padrões de compressão e  codificação de    áudio e vídeoNorma ISO/...
MPEG-2Objetivo: Eliminar redundâncias do vídeodigital  Redundância Temporal  Redundância Espacial                         ...
Redundância TemporalCompressão Multi-frame (Inter-frame)Semelhança entre quadros sucessivosQuadro completo + vetor de desl...
Redundância EspacialCompressão Intra-frameSemelhança entre pixels adjacentesDCT (Transformada Discreta de Cosseno)Realizad...
MPEG-2Áudio e Vídeo multiplexados                              27
MPEG-2MPEG-2 Transport Stream  MPEG-2 TS  TV Digital  Encapsulado  188 bytes por pacote  Taxa fixaMPEG-2 Program Stream  M...
MPEG-2 TSInformações contidas no cabeçalho dos pacotes do TStornam       possível a sincronização do aparelhoreceptorMais ...
MPEG-2 TSPID – Packet Identification CodePCR – Program Clock Reference                                      30
MPEG-2 TSPSI: Program Specific InformationConjunto de tabelas que descrevem o conteúdodo TS   Program Association Table – ...
MPEG-4Padrão Multimídia voltado para Áudio e VídeoInternet, Celular e TV DigitalGrande variação na taxa de compressãoCompr...
H.264/ MPEG-4 AVCBoa qualidade com metade do bit rateFlexibilidade  Bit rates altos e baixos (HD e SD)  Resoluções altas e...
ConteúdoCaptura em Formato HD                         Mesa de Edição HD                                             HD-SDI...
Codificação de Fonte                    Codificação de Fonte           CompressorVídeo       de Vídeo  E Empacotador P    ...
Encoders H.264Entrada HD-SDI (SMPTE-292) SD-SDI (SMPTE-259) Vídeo Analógico Áudio AnalógicoSaída Transport Stream em inter...
Encoders H.264HD  High Definition  Entrada SMPTE-292  16:9  Típico 12Mbps  12 segmentos  Áudio HE-AAC / AAC-LC  Típico 128...
Encoders H.264SD Standard Definition 4:3 2,5Mbps Multiplexado ao HD Qualidade de DVD                       38
Encoders H.264 LD  Low Definition  Baseline Profile  320 x 240  QVGA  1 segmento  1-SEG  ~400kbps (A/V/D)                 ...
3. Modulador ISDB-TB                       40
ISCHIOPC0213 – Modulador ISDB-TB                             41
Características do ISDB-TB                             42
43
Modulador ISDB-TBASI
Principais                   características✔Modulador de 3 Camadas, 100% configurável pelo usuário;✔Opera no Modo 1, Modo...
Principais                características✔Taxa útil de transmissão de até 23,234Mbps;✔Entrada de Dados no formato ASI;✔Flu...
Principais                  características✔Referência Interna de 10MHz (OCXO);✔Entrada   de   Referência   de   10MHz   e...
Codificação de Canal                       48
Conexões1. Entrada AC 90 ~ 240 Vac.         8. Entrada ASI de TS/BTS.                                    9. Saída ASI reco...
Circuitos                                    6. Conversor Digital – Analógico.1. Fonte de Alimentação Chaveada.           ...
Entrada ASI✔ Interface elétrica ASI (EN 50083-9);✔ Entrada de Transport Stream (TS) ou Broadcast  Transport Stream (BTS);✔...
Desempenho   Entrada ASI Típico:                           52
Saída ASI✔Mesmo sinal de entrada, porém equalizado.✔Pode      ser   utilizado       para   alimentar      outros equipamen...
Fonte de Alimentação✔Fonte de Alimentação Chaveada de 50W.✔Freqüência de Chaveamento de 25kHz.✔Eficiência maior que 85%.✔P...
Referência Interna de 10MHz✔ OCXO – Oven Controlled Crystal Oscillator.✔Estabilidade de Freqüência de 0,3ppm com temperatu...
Saída de FI✔Saída de FI em 16,25MHz e BW = 6MHz.✔Saída em quadratura, I e Q e nível de -20dBm cada.✔Impedância de saída de...
Interface de Comunicação                   RS485✔Interface do modulador ISDB-TB com o Sistema deGerência do Transmissor, q...
Interface de Comunicação                   RS232✔   Utilizada para comunicação local.✔   Interface com o usuário baseada e...
Interface de Comunicação                       RS232Exemplo da Interface de Parametrização da versãocompleta do modulador:...
Modulador ISDB-TB
HDTV + Recepção Móvel dentro de um canal de 6MHz
Transmissão hierárquica
Transmissão hierárquica
Codificação de Canal
Reed Solomon (204,188)Outer code204 bytes: total de bytes por pacote188 bytes: total de bytes sem redundânciaPara cada 2 b...
Dispersão de EnergiaRandomizadorObjetivo   Fazer com que a probabilidade de ocorrência de “0” e “1” seja   0,5   Faz o sin...
Codificador ConvolucionalInner CodeObjetivo  Combater erros (complementa RS)  Adiciona redundânciaTaxa-mãe ½ com ajuste de...
Codificador Convolucional – Desempenho
InterleaverÉ uma das tecnologias mais importantes nos sistemas detransmissãoOs sistemas de correção de erro são mais efeti...
Interleaver
Tipos de Interleaver e seus efeitosByte Interleaver: Fica entre o outer coder e o inner coder. Randomiza o erro emrajada n...
Time Interleaver
Frequency InterleaverMulti-percursos causam uma região de menor potência onde aonda do multi-percurso tem fase contrária à...
MapeamentoDepende da modulação
Comparação entre Modulações
Formação do Quadro OFDM
SP – Scattered PilotsUsadas para compensar as distorções em frequênciacausadas pelos multi-percursosTodas são transmitidas...
TMCCTransmission Management and Configuration Control signalParâmetros de transmissão, multiplexação, controle econfiguraç...
BST: Band Segmented TransmissionOFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing
BST: Band Segmented Transmission
OFDMMúltiplos sinais são enviados em diferentes frequênciasFDM: Rádio e TV (vários canais)Divide uma única transmissão em ...
OFDMTransmissão com portadora única                Transmissão OFDMToda informação em uma portadora          A informação ...
OFDM
OFDM
Ortogonalidade: o segredo do OFDMA área sob um período é zeroO OFDM só usa portadora senoidais e cossenoidais
Ortogonalidade: o segredo do OFDM  Suponha duas frequência inteiras de ωtf(t) = sennωt x senmωt           (Harmônicas)f(t)...
Espectro OFDMSuponha um espectro da seguinte forma:   Todas são harmônicas de c1cn = n x c1c2 = 2 x c1c3 = 3 x c1c4 = 4 x c1
Espectro OFDMTransmitir a sequência abaixo nas 4 portadoras
Espectro OFDMConversão de série para paralelo
Espectro OFDM     Sub-Portadoras ModuladasSub-carrier 1Sub-carrier 2
Espectro OFDM     Sub-Portadoras ModuladasSub-carrier 3Sub-carrier 4
Espectro OFDMSoma das Sub-Portadoras Moduladas
Espectro OFDM       IFFT: Inverse Fast Fourier Transform                                                          X(n) é D...
Espectro OFDMIFFT e FFT
Modulação OFDMModos de Transmissão  Modo 1: IFFT de 2048 pontos  Modo 2: IFFT de 4096 pontos  Modo 3: IFFT de 8192 pontos
Fading ou Desvanecimento
Fading ou Desvanecimento
Tempo de GuardaPrefixo Cíclico
Tempo de GuardaPrefixo Cíclico
Modulação em Quadratura                  FI 16MHz
Taxa final de Transmissão
Taxa final de Transmissão
4. Multiplexer ISDB-TB                         105
Multiplexador ISDB-TB                TS                                                             32,5Mbps              ...
MultiplexerPrincipais Características   Trabalha com H.264 e MPEG-2   Permite transmissão de Interatividade – GINGA   Perm...
Multiplexer              108
MultiplexerDeve ter uma interface com o usuário para dizer como atransmissão será feita  Modo, intervalo de guarda, taxa d...
MultiplexerFunções  Formar um feixe único contendo os 3 TS de entrada  Rearranjar a ordem dos pacotes segundo as tabelas d...
Configuração 13 segmentos: 1 HDTV         Encoder HD ou SDHD-SDI                                     BTS  ou              ...
Configuração 12+1: HDTV + Celular         Encoder HD ou SDHD-SDI                                             BTS  ou      ...
113
114
115
116
117
118
119
5. Transmissor ISDB-TB                         120
Visão Geral                Estúdio                              Transmissão               Antena                          ...
Canalização e AmplificaçãoEntrada                                  Amplificador   Saída de de FI        Up-Converter   Exc...
123
Principais                 características✔Up-converter diferenciado✔Gaveta de Potência de Alto ganho✔Filtros Passa-Faixa ...
Up-converter Diferenciado✔Referenciado a 10MHz: GPS + Rubídio✔Ruído de Fase segundo máscara✔Estabilidade e passos de 1Hz✔O...
Gaveta de Potência de Alto Ganho✔Reduz número de amplificadores em cascata✔Ajuste de Fase e Ganho, gaveta a gaveta✔Redução...
Filtros Passa-Faixa✔Não há mais filtro notch✔Filtro passa-faixa para atendimento às máscaras✔Deve possuir: ✔Baixa inserção...
6. Sistema de Transmissão         Completo                            128
129
130
131
STL: Studio Transmitter Link – Opção 1BTS                             BTS         Modem          Modem                    ...
STL: Studio Transmitter Link – Opção 2BTS                                 BTS         Modem          Modem         Up-link...
O que fazer para digitalizar        a emissora?                               134
Em resumoPossuir a geração em SDI, HD ou SD, e/ou receber o sinal do satéliteSe for transmitir HD, adquirir a mesa de ediç...
7. Dimensionamento de       Cobertura                        136
Cobertura13 dB na teoria10 dB na práticaTeste de campo antes de definir potência exata dotransmissor                      ...
Diferentes Layers = Diferentes CoberturasDiferença de C/N do 64QAM para QPSK  12 dBDiferentes modelos de recepção  Analisa...
Analisar o Efeito Cliff para cada tipo derecepçãoEscolher a potência que atenda o maiornúmero de casos  Não satura perto d...
Cuidado!Não se deve alterar os parâmetros detransmissão de acordo com o conteúdo!  Alteração na área de cobertura  Dimensi...
O dimensionamento de cobertura para TV Digital écomplicado se realizado de forma empíricaNão avaliamos os efeitos das inte...
8. Gap-fillers e Cancelador de              Eco                                 142
ObjetivoCobrir uma área de sombra nãoatendida pelo transmissor principal                                      143
SoluçãoUsar transmissores de baixa potência, namesma frequência transmitindo a mesma       frequência,informaçinformaçãoDe...
Cancelador de Eco                        Gap Filler                     Antena RX       Antena TXTX Principal             ...
Cancelador de Eco                    Área de Sombra                               146
Sincronismo              147
SFN – Single Frequency NetworkMUXISDB                                   148
9. Medidas do sistema de       transmissão                           149
Dois MundosMundo Analógico–Relação sinal-ruído de vídeo, DG(Differencial Gain), DP (Differencial Phase),group delay entre ...
Critérios de Medidas para          Transmissores Digitais1.   Potência de Saída2.   Emissões Espúrias3.   Modulation Error...
Potência de Saída    Valor da Potência Média (RMS)    Wattímetro de absorção ou analisador de    espectroFreqüência Centra...
PotênciaReferência Se um transmissor é capaz de fornecer 1kW de sinal analógico, se o seu excitador for trocado por um dig...
Emissões EspúriasEmissões de harmônicas, emissões parasitas,produtos de intermodulação, produtos de conversãode freqüência...
Emissões EspúriasAnalisador de espectro   Faixa dinâmica de pelo menos 70dB   Resolução (RBW) entre 1kHz e 1MHzOs parâmetr...
Emissões Espúrias                    156
Modulation Error RatioMERMedida da degradação total no sinal transmitidodevido a presença residual da portadora (aportador...
Bit Error Rate (BER)Taxa de erro é a relação do número de bitsrecebidos incorretamente em relação ao númerototal de bits e...
Medidas de MER e BERTAXA ÙTIL   OFFSET   LAYERS   MODO   IG     FEC   MODULAÇÃO   I   MER       BER 21,298      31Hz      ...
BER      MER            160
Medida de MEREstabilidade do LO melhor que 1HZReferenciado a GPS, Rubídio ou OCXO                                      161
Ruído de Fase  Pode ocorrer devido a instabilidade dos osciladoreslocais  Em processos de modulação COFDM, o ruído de fase...
Ruído de Fase                163
Máscara de Emissão  Diretamente relacionada com a intermodulação ou shoulders  A intermodulação é composta de energia espe...
Excitação            165
Máscara de Emissão                     166
Máscara de Emissão                     167
Máscara de Emissão                     168
Transmissor 2,5kW                    169
Transmissor 2,5kW                    170
Transmissor 2,5kW                    171
Transmissor 2,5kW                    172
Transmissor 2,5kW                    173
Transmissor 2,5kW                    174
Transmissor 2,5kW                    175
Transmissor 2,5kW                    176
Transmissor 2,5kW                    177
Observações Principais requisitos de um transmissorpara TV Digital              ruí    Excelente ruído de fase dos oscilad...
10. Perguntas & Respostas                            179
Palestra de TV Digital  Obrigada pela sua    participação!    participaç                         180
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AGENDA
PALESTRA: TV Digital e Analógica
DATA: 21/09/07
ORADORA: Vanessa Lima
REALIZAÇÃO: Linear Equipamentos Eletrônicos S/A

Acesse também: http://www.detel.mg.gov.br/Capacitar_servidores_nunca_e_demais+8

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  1. 1. Palestra de TV Digital♧ Para ser Digital tem que ser ♧ LINEAR 1
  2. 2. Palestra de TV Digital Palestrante: Vanessa Lima Belo Horizonte 21 de Setembro de 2007 2
  3. 3. Sumário1. Introdução a TV Digital: Conceitos Básicos2. Compressão de Vídeo: H.264 e Encoders3. Modulador ISDB-TB4. Multiplexer ISDB-TB5. Transmissor ISDB-TB6. Sistema de Transmissão Completo, incluindo STL7. Dimensionamento de Cobertura8. Gap-fillers e Cancelador de Eco9. Medidas do sistema de transmissão10. Perguntas & Respostas 3
  4. 4. 1. Introdução a TV Digital: Conceitos Básicos 4
  5. 5. Vantagens da TV DigitalMelhor qualidade de imagem (1920 x 1080)Melhor qualidade de somFormato widescreen 16:9RobustezImagem boa ou nenhuma imagemNão há fantasmas ou chuviscosVariedade de canaisRecursos interativos 5
  6. 6. Comparativo Quatro por emissora simultaneamente 6
  7. 7. Monitores4:3 16:9 7
  8. 8. Sistema de TX e RXTX RX 8
  9. 9. Sistema de RX – Opção 1Tuner Integrado na TV – TV Digital 9
  10. 10. Sistema de RX – Opção 2Setop-box – TV comum 10
  11. 11. MonitoresPlasma 11
  12. 12. MonitoresLCD 12
  13. 13. MonitoresRPTV 13
  14. 14. Vídeo digitalO BásicoEntrelaçado e ProgressivoResolução 14
  15. 15. Vídeo digitalHDTV 720p: 1280x720 pixels 1080i: 1920x1080 pixelsEDTV 480p  DVDSDTV 576i 480i 15
  16. 16. Vídeo digitalTaxa de bits Formato 4:2:2 10 bits(Taxa de bits) = [(4x3,375 + 2x3,375 + 2x3,375 (Mega amostras)/s] x 4x3,375 2x3,375) ] 10Bit/amostra ou (Taxa de bits) = 270MBit/s = 270Mbps 16
  17. 17. Digitalização dos sinais de HDTV • SMPTE 260M – Formato 22:11:11 • Sistema de 10 bits, conclui-se:(Taxa de bits) = [(22x3,375 + 11x3,375 + 11x3,375) (Msps)/s] x ] 10Bit/amostra ou (Taxa de bits) = 1,485Gbps 17
  18. 18. Conclusões • SDTV 576i 16:9  360Mbps • ATSC, DVB e ISDB – BW máxima = 6MHz – Taxa máxima = 20MbpsOnde trafega um sinal HDTV de 1,485Gbps podem trafegar 4 sinaisSDTVÉ preciso comprimir o sinal de vídeo digital para 20Mbps 18
  19. 19. Conclusões 19
  20. 20. 20
  21. 21. 2. Compressão de Vídeo: H.264 e Encoders 21
  22. 22. Compressão de VídeoA banda disponível é 6MHzComprimir de 1Gbps para 20Mbps (50:1)Comprimir é reduzir taxa fazendo com que o sinal de vídeodigital ocupe uma menor quantidade de dados sem reduzirnotavelmente a qualidade da imagemMaior a taxa de dados, melhor a qualidade de imagemHardware poderoso e grande largura de faixaBoa parte dos dados é redundantePredição de imagem 22
  23. 23. Moving Pictures Expert GroupMPEG-2 Designa um grupo de padrões de compressão e codificação de áudio e vídeoNorma ISO/IEC 13818Transmissão aberta, via satélite ou caboDVD 23
  24. 24. MPEG-2Objetivo: Eliminar redundâncias do vídeodigital Redundância Temporal Redundância Espacial 24
  25. 25. Redundância TemporalCompressão Multi-frame (Inter-frame)Semelhança entre quadros sucessivosQuadro completo + vetor de deslocamentoDiferença entre o quadro N e o N+1Não pode haver erro no NGOP: Group of Pictures 25
  26. 26. Redundância EspacialCompressão Intra-frameSemelhança entre pixels adjacentesDCT (Transformada Discreta de Cosseno)Realizada dentro de um mesmo quadro 26
  27. 27. MPEG-2Áudio e Vídeo multiplexados 27
  28. 28. MPEG-2MPEG-2 Transport Stream MPEG-2 TS TV Digital Encapsulado 188 bytes por pacote Taxa fixaMPEG-2 Program Stream MPEG-2 PS Edição Tamanho de pacote variável Taxa variável 28
  29. 29. MPEG-2 TSInformações contidas no cabeçalho dos pacotes do TStornam possível a sincronização do aparelhoreceptorMais adequados para detecção e correção de errosSimplifica a implementação dos circuitos e algoritmosAumenta a velocidade de processamentoSeqüência de pacotes de TS resultante da multiplexaçãopode ser novamente multiplexada: Multi-programação 29
  30. 30. MPEG-2 TSPID – Packet Identification CodePCR – Program Clock Reference 30
  31. 31. MPEG-2 TSPSI: Program Specific InformationConjunto de tabelas que descrevem o conteúdodo TS Program Association Table – PAT TS Program Map Table – PMT Network Information Table – NIT Conditional Access Table - CAT 31
  32. 32. MPEG-4Padrão Multimídia voltado para Áudio e VídeoInternet, Celular e TV DigitalGrande variação na taxa de compressãoCompressão muito maiorEsforço computacional muito maiorInteratividade: menus inseridos no próprio vídeoParte 10: otimização Parte 2AVC: Advanced Video Coding  H.264 32
  33. 33. H.264/ MPEG-4 AVCBoa qualidade com metade do bit rateFlexibilidade Bit rates altos e baixos (HD e SD) Resoluções altas e baixasPrecisão aumentada na estimação de movimentoe predição intraquadrosTransmissão, armazenagem em DVD, redes IP esistemas de telefoniaDiversos níveis de profilesBlu-ray e HD-DVDMantéMantém encapsulamento MPEG2 33
  34. 34. ConteúdoCaptura em Formato HD Mesa de Edição HD HD-SDI 34
  35. 35. Codificação de Fonte Codificação de Fonte CompressorVídeo de Vídeo E Empacotador P S E S TS Compressor MultiplexadorÁudio de Áudio E Empacotador P TS S E S CodificadorDados de Dados DADOS 35
  36. 36. Encoders H.264Entrada HD-SDI (SMPTE-292) SD-SDI (SMPTE-259) Vídeo Analógico Áudio AnalógicoSaída Transport Stream em interface ASI Conector BNC 75 36
  37. 37. Encoders H.264HD High Definition Entrada SMPTE-292 16:9 Típico 12Mbps 12 segmentos Áudio HE-AAC / AAC-LC Típico 128kbps 37
  38. 38. Encoders H.264SD Standard Definition 4:3 2,5Mbps Multiplexado ao HD Qualidade de DVD 38
  39. 39. Encoders H.264 LD Low Definition Baseline Profile 320 x 240 QVGA 1 segmento 1-SEG ~400kbps (A/V/D) 39
  40. 40. 3. Modulador ISDB-TB 40
  41. 41. ISCHIOPC0213 – Modulador ISDB-TB 41
  42. 42. Características do ISDB-TB 42
  43. 43. 43
  44. 44. Modulador ISDB-TBASI
  45. 45. Principais características✔Modulador de 3 Camadas, 100% configurável pelo usuário;✔Opera no Modo 1, Modo 2 e Modo 3;✔Taxa do código convolucional: ½, 2/3, ¾, 5/6 e 7/8;✔Utiliza 64QAM, 16QAM, QPSK ou DQPSK para modular as portadoras de dados;✔Tamanho do Entrelaçamento Temporal igual a 0, 2 ou 4;✔Intervalo de Guarda de ¼, 1/8, 1/16 ou 1/32 do tempo de símbolo OFDM; 45
  46. 46. Principais características✔Taxa útil de transmissão de até 23,234Mbps;✔Entrada de Dados no formato ASI;✔Fluxo de entrada BTS ou TS (Simple Remux Interno);✔Modo Contínuo (Byte) ou Rajada (Packet);✔Pacotes com 188 ou 204 bytes;✔Gera Alarme na ausência de stream na entrada ou quando a taxa de entrada é superior à especificada. 46
  47. 47. Principais características✔Referência Interna de 10MHz (OCXO);✔Entrada de Referência de 10MHz externa (comutação automática);✔Conector de Saída da Referência utilizada pelo Modulador;✔Clock principal do sistema com Ruído de Fase de -115dBc @ 10kHz;✔Fonte de Alimentação de alta eficiência e baixo ruído com entrada de 90 a 240Vac. 47
  48. 48. Codificação de Canal 48
  49. 49. Conexões1. Entrada AC 90 ~ 240 Vac. 8. Entrada ASI de TS/BTS. 9. Saída ASI reconstruída.2. Fusível 0,5A. 10. Saída de FI desfasada 90º, Q.3. Chave Liga / Desliga. 11. Saída de FI em fase, I.4. Saída de refrigeração. 12. Entrada de Referência Externa. 13. Saída de Referência de 10MHz.5. RS232 -19,2kbps, acesso local.6. RS485 – 19,2kbps, gerência. 497. Saída de Alarme, 5V/20mA.
  50. 50. Circuitos 6. Conversor Digital – Analógico.1. Fonte de Alimentação Chaveada. 7. Filtro de reconstrução.2. Processador. 8. Referência Interna de 10MHz.3. Reguladores Lineares, filtros. 9. PLL do oscilador de 130MHz.4. Entrada e saída ASI. 505. FPGA.
  51. 51. Entrada ASI✔ Interface elétrica ASI (EN 50083-9);✔ Entrada de Transport Stream (TS) ou Broadcast Transport Stream (BTS);✔ Modo Contínuo ou em Rajada, com 188 ou 204 bytes;✔ Equalizador Adaptativo de entrada para reconstrução do sinal.✔ Equaliza automaticamente qualquer tamanho de cabo coaxial, de zero a 300 metros ( 40 dB de atenuação em 200MHz, Belden 8281). 51
  52. 52. Desempenho Entrada ASI Típico: 52
  53. 53. Saída ASI✔Mesmo sinal de entrada, porém equalizado.✔Pode ser utilizado para alimentar outros equipamentos, como analisadores de transport stream, ou pode ser retransmitido para outras estações de transmissão. 53
  54. 54. Fonte de Alimentação✔Fonte de Alimentação Chaveada de 50W.✔Freqüência de Chaveamento de 25kHz.✔Eficiência maior que 85%.✔Possui proteções contra consumo excessivo, temperatura elevada e curto-circuito. 54
  55. 55. Referência Interna de 10MHz✔ OCXO – Oven Controlled Crystal Oscillator.✔Estabilidade de Freqüência de 0,3ppm com temperatura ambiente de 0 a 55 ºC.✔Nível de 6dBm de saída com impedância de 50 Ohms.✔Ruído de fase menor que -120dBc @ 10kHz.✔Desligamento e comutação automática na presença de referência externa. 55
  56. 56. Saída de FI✔Saída de FI em 16,25MHz e BW = 6MHz.✔Saída em quadratura, I e Q e nível de -20dBm cada.✔Impedância de saída de 50 Ohms.✔Nível de IMD a 3,15MHz do centro do canal menor que - 58dB. 56
  57. 57. Interface de Comunicação RS485✔Interface do modulador ISDB-TB com o Sistema deGerência do Transmissor, que pode ser acessadoremotamente usando os protocolos ModBus (canaltelefônico) ou SNMP (ethernet).✔ Permite visualização de eventos.✔ Reconfiguração de parâmetros.✔ Leitura de medidas.✔ Taxa de comunicação de até 56 kbps para canaltelefônico e 10 Mbps para ethernet. 57
  58. 58. Interface de Comunicação RS232✔ Utilizada para comunicação local.✔ Interface com o usuário baseada em Hyperterminal.✔ Taxa de 19200 bps.✔ Permite visualização de eventos.✔ Leitura de medidas.✔ Configuração dos parâmetros de modulação eanálise básica do Stream de entrada na versão maiscompleta do modulador. 58
  59. 59. Interface de Comunicação RS232Exemplo da Interface de Parametrização da versãocompleta do modulador: 59
  60. 60. Modulador ISDB-TB
  61. 61. HDTV + Recepção Móvel dentro de um canal de 6MHz
  62. 62. Transmissão hierárquica
  63. 63. Transmissão hierárquica
  64. 64. Codificação de Canal
  65. 65. Reed Solomon (204,188)Outer code204 bytes: total de bytes por pacote188 bytes: total de bytes sem redundânciaPara cada 2 bytes adicionados, pode corrigir 1 edetectar 216 bytes de redundância ou paridade Corrige até 8 bytes errados em rajada Detecta até 16 bytes errados
  66. 66. Dispersão de EnergiaRandomizadorObjetivo Fazer com que a probabilidade de ocorrência de “0” e “1” seja 0,5 Faz o sinal se parecer com o ruído branco PRBS (Pseudo Random Bit Sequence) Sinal modulado tem sempre a mesma “aparência” independente da informação de entrada
  67. 67. Codificador ConvolucionalInner CodeObjetivo Combater erros (complementa RS) Adiciona redundânciaTaxa-mãe ½ com ajuste de puncionamento para2/3, ¾, 5/6 e 7/8
  68. 68. Codificador Convolucional – Desempenho
  69. 69. InterleaverÉ uma das tecnologias mais importantes nos sistemas detransmissãoOs sistemas de correção de erro são mais efetivos quandoa natureza do ruído é randômicaO objetivo do interleaver é embaralhar o erro em rajadaque ocorre no caminho do sinal
  70. 70. Interleaver
  71. 71. Tipos de Interleaver e seus efeitosByte Interleaver: Fica entre o outer coder e o inner coder. Randomiza o erro emrajada na saída do Viterbi decoder.Bit Interleaver: Fica entre o Convolucional e o mapeamento. Randomiza o erro emsímbolos antes de entrar no Viterbi decoder.Time Interleaver: Fica na saída do Frequency Interleaver. Randomiza o erro emrajada no domínio do tempo que é causado principalmente por ruído impulsivo,fading em recepção móvel etc.Frequency Interleaver: Fica na saída do Mapeamento. Randomiza o erro em rajadano domínio da frequência que é causado principalmente por multi-percursos,interferêcia nas portadoras etc.
  72. 72. Time Interleaver
  73. 73. Frequency InterleaverMulti-percursos causam uma região de menor potência onde aonda do multi-percurso tem fase contrária à da onda principal
  74. 74. MapeamentoDepende da modulação
  75. 75. Comparação entre Modulações
  76. 76. Formação do Quadro OFDM
  77. 77. SP – Scattered PilotsUsadas para compensar as distorções em frequênciacausadas pelos multi-percursosTodas são transmitidas com amplitude iguais e de máximovalorPermitem fazer a estimação do canal antes dademodulação
  78. 78. TMCCTransmission Management and Configuration Control signalParâmetros de transmissão, multiplexação, controle econfiguraçãoSinal que carrega as informações de como o receptor deverealizar a demodulação da informação, assim comoconfigurações da transmissão hierárquica e da configuração dosparâmetros dos segmentos OFDM
  79. 79. BST: Band Segmented TransmissionOFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing
  80. 80. BST: Band Segmented Transmission
  81. 81. OFDMMúltiplos sinais são enviados em diferentes frequênciasFDM: Rádio e TV (vários canais)Divide uma única transmissão em múltiplos sinais com menor ocupaçãoespectral (dezenas ou milhares)O sinal OFDM é a soma de várias sub-portadoras ortogonais entre siCada sub-portadora é modulada individualmente e independentemente QPSK ou QAM Cada uma das milhares de portadoras carrega um pedaço da informaçãoBoa imunidade à mútiplos percursos Fantasmas na TV analógicaUtiliza a transformada de Fourier para sua geração (IFFT) Alto PAR: peak-to-average ratio Sobrecarga nos amplificadores
  82. 82. OFDMTransmissão com portadora única Transmissão OFDMToda informação em uma portadora A informação está espalhada em várias portadoras
  83. 83. OFDM
  84. 84. OFDM
  85. 85. Ortogonalidade: o segredo do OFDMA área sob um período é zeroO OFDM só usa portadora senoidais e cossenoidais
  86. 86. Ortogonalidade: o segredo do OFDM Suponha duas frequência inteiras de ωtf(t) = sennωt x senmωt (Harmônicas)f(t) = ½ cos(n-m)ωt – ½ cos(n+m)ωtf(t) = ∫ ½ cos(n-m)ωt - ∫ ½ cos(n+m)ωt (dentro de 1 período)f(t) = 0 – 0
  87. 87. Espectro OFDMSuponha um espectro da seguinte forma: Todas são harmônicas de c1cn = n x c1c2 = 2 x c1c3 = 3 x c1c4 = 4 x c1
  88. 88. Espectro OFDMTransmitir a sequência abaixo nas 4 portadoras
  89. 89. Espectro OFDMConversão de série para paralelo
  90. 90. Espectro OFDM Sub-Portadoras ModuladasSub-carrier 1Sub-carrier 2
  91. 91. Espectro OFDM Sub-Portadoras ModuladasSub-carrier 3Sub-carrier 4
  92. 92. Espectro OFDMSoma das Sub-Portadoras Moduladas
  93. 93. Espectro OFDM IFFT: Inverse Fast Fourier Transform X(n) é Domínio do tempot nx(k) coeficientes inteiros para cada frequência Dados em cada sub-carrier
  94. 94. Espectro OFDMIFFT e FFT
  95. 95. Modulação OFDMModos de Transmissão Modo 1: IFFT de 2048 pontos Modo 2: IFFT de 4096 pontos Modo 3: IFFT de 8192 pontos
  96. 96. Fading ou Desvanecimento
  97. 97. Fading ou Desvanecimento
  98. 98. Tempo de GuardaPrefixo Cíclico
  99. 99. Tempo de GuardaPrefixo Cíclico
  100. 100. Modulação em Quadratura FI 16MHz
  101. 101. Taxa final de Transmissão
  102. 102. Taxa final de Transmissão
  103. 103. 4. Multiplexer ISDB-TB 105
  104. 104. Multiplexador ISDB-TB TS 32,5Mbps Multiplexador ISDB-TB BTS TS Aplicações Parâmetros de Modulação 106 188 bytes por pacote 204 bytes por pacote
  105. 105. MultiplexerPrincipais Características Trabalha com H.264 e MPEG-2 Permite transmissão de Interatividade – GINGA Permite implementação de Gerador de Carrossel Segue as recomendações das normas brasileiras Em andamento: Seamless Switching 107
  106. 106. Multiplexer 108
  107. 107. MultiplexerDeve ter uma interface com o usuário para dizer como atransmissão será feita Modo, intervalo de guarda, taxa do convolucional, layers etc. TS 1 BTS TS 2 MUX ISDB-TB TS 3 Interatividade Usuário (IIP) 109 (Servidor)
  108. 108. MultiplexerFunções Formar um feixe único contendo os 3 TS de entrada Rearranjar a ordem dos pacotes segundo as tabelas de multiplexação Inserir as informações de configuração da transmissão Inserir pacotes nulos para manter a taxa final de 32,5Mbps Inserir dados da Interatividade 110
  109. 109. Configuração 13 segmentos: 1 HDTV Encoder HD ou SDHD-SDI BTS ou MUX ISDB-TBSD-SDI TS 111
  110. 110. Configuração 12+1: HDTV + Celular Encoder HD ou SDHD-SDI BTS ou MUX ISDB-TBSD-SDI Encoder Baseline Profile 112
  111. 111. 113
  112. 112. 114
  113. 113. 115
  114. 114. 116
  115. 115. 117
  116. 116. 118
  117. 117. 119
  118. 118. 5. Transmissor ISDB-TB 120
  119. 119. Visão Geral Estúdio Transmissão Antena Codificação Codificação Canalização, Conteúdo de Fonte de Canal Amplificação✔ Conteúdo: Vídeo, Áudio, Dados.✔ Codificação de Fonte: Reduz a redundância do conteúdo, diminuindo a taxa de transmissão.✔ Codificação de Canal: Adequa as informações ao meio de transmissão.✔ Canalização, Amplificação: Aloca um determinado canal dentro do espectro destinado a radiodifusão televisiva e aumenta a energia do sinal buscando a cobrir uma determinada área. 121
  120. 120. Canalização e AmplificaçãoEntrada Amplificador Saída de de FI Up-Converter Excitação de Canal Potência 122
  121. 121. 123
  122. 122. Principais características✔Up-converter diferenciado✔Gaveta de Potência de Alto ganho✔Filtros Passa-Faixa para atendimento das Máscaras✔Linearização dos Amplificadores 124
  123. 123. Up-converter Diferenciado✔Referenciado a 10MHz: GPS + Rubídio✔Ruído de Fase segundo máscara✔Estabilidade e passos de 1Hz✔Off-set de 1/7 MHz = 143kHz ✔Necessário para 1-SEG 125
  124. 124. Gaveta de Potência de Alto Ganho✔Reduz número de amplificadores em cascata✔Ajuste de Fase e Ganho, gaveta a gaveta✔Redução das perdas no processo de soma✔Alta linearidade ✔31 dB @ 3,15MHz, sem linearização ✔Linearização do tipo DPD – Estado da Arte 126
  125. 125. Filtros Passa-Faixa✔Não há mais filtro notch✔Filtro passa-faixa para atendimento às máscaras✔Deve possuir: ✔Baixa inserção ✔Baixo Group Delay ✔Atacar mínimo possível 127
  126. 126. 6. Sistema de Transmissão Completo 128
  127. 127. 129
  128. 128. 130
  129. 129. 131
  130. 130. STL: Studio Transmitter Link – Opção 1BTS BTS Modem Modem Modulador ISDB já está aqui dentro 132
  131. 131. STL: Studio Transmitter Link – Opção 2BTS BTS Modem Modem Up-link Down-link Modulador ISDB já está aqui dentro 133
  132. 132. O que fazer para digitalizar a emissora? 134
  133. 133. Em resumoPossuir a geração em SDI, HD ou SD, e/ou receber o sinal do satéliteSe for transmitir HD, adquirir a mesa de edição HDSe for SD, pode usar o Up-converter Digital e transmitir em HDAdquirir Encoders H.264 compatíveis com a forma de transmissãodesejadaAdquirir um Multiplexer ISDB-TB que atenda às suas necessidadesde transmissão (há multiplexers mais complexos no mercado)Conectar o estúdio com o transmissorAdquirir um transmissor ISDB-TB 135
  134. 134. 7. Dimensionamento de Cobertura 136
  135. 135. Cobertura13 dB na teoria10 dB na práticaTeste de campo antes de definir potência exata dotransmissor 137
  136. 136. Diferentes Layers = Diferentes CoberturasDiferença de C/N do 64QAM para QPSK 12 dBDiferentes modelos de recepção Analisar cobertura para Indoor Fixa Indoor Portátil – Pior caso QPSK Outdoor Portátil 64QAM 138
  137. 137. Analisar o Efeito Cliff para cada tipo derecepçãoEscolher a potência que atenda o maiornúmero de casos Não satura perto da torre Não extrapola os limite do contorno protegido Minimizar áreas de sombra QPSK3 layers 16QAM Analisar cobertura para 64QAM as 3 modulações 139
  138. 138. Cuidado!Não se deve alterar os parâmetros detransmissão de acordo com o conteúdo! Alteração na área de cobertura Dimensionar para maior taxa Completar com pacotes nulos Folga para dados e interatividade 140
  139. 139. O dimensionamento de cobertura para TV Digital écomplicado se realizado de forma empíricaNão avaliamos os efeitos das interferênciasSoftware de Predição de Cobertura ITU-R 1546 LINK 141
  140. 140. 8. Gap-fillers e Cancelador de Eco 142
  141. 141. ObjetivoCobrir uma área de sombra nãoatendida pelo transmissor principal 143
  142. 142. SoluçãoUsar transmissores de baixa potência, namesma frequência transmitindo a mesma frequência,informaçinformaçãoDe 100mW até 500WErro de frequência menor que 1Hz (GPS)O atraso do sinal principal e do sinal dogap filler deve cair dentro da margem dointervalo de guarda Pulo do Gato2 formas Recebe BTS Microondas Digital Recebe canal Cancelador de Eco 144
  143. 143. Cancelador de Eco Gap Filler Antena RX Antena TXTX Principal Área de Sombra Cancelador de Eco 145
  144. 144. Cancelador de Eco Área de Sombra 146
  145. 145. Sincronismo 147
  146. 146. SFN – Single Frequency NetworkMUXISDB 148
  147. 147. 9. Medidas do sistema de transmissão 149
  148. 148. Dois MundosMundo Analógico–Relação sinal-ruído de vídeo, DG(Differencial Gain), DP (Differencial Phase),group delay entre outras.Mundo Digital–O que devo fazer para avaliaradequadamente o sistema de transmissão? 150
  149. 149. Critérios de Medidas para Transmissores Digitais1. Potência de Saída2. Emissões Espúrias3. Modulation Error Ration (MER)4. Ruído de Fase5. Bit Error Rate (BER)6. Máscara de Emissão 151
  150. 150. Potência de Saída Valor da Potência Média (RMS) Wattímetro de absorção ou analisador de espectroFreqüência Central Sapam RBW VBW Modo de Detecção BW do CanalFreqüência do Canal 10MHz 30 kHz 300kHz Sample 6MHz 152
  151. 151. PotênciaReferência Se um transmissor é capaz de fornecer 1kW de sinal analógico, se o seu excitador for trocado por um digital ISDB-TB, este transmissor agora deverá fornecer 250W Note porém que o 1kW foi medido no pico de sincronismo e o 250W foi medido no wattímetro de absorção (RMS) Isto porque o PAR do sinal OFDM é muito maior Exige maior linearidade do transistor Sinal mais “pesado” Esta relação é apenas de potência Não está relacionada com cobertura 153
  152. 152. Emissões EspúriasEmissões de harmônicas, emissões parasitas,produtos de intermodulação, produtos de conversãode freqüência entre outros.Valores expressos em W/dBm ou dBc. Banda de Freqüência Básica Potência Média Permitida para Emissão Espúria De 70 MHz a 142 MHz ou Máximo 1 mW e, pelo menos, 60dB abaixo da potência média do canal De 144 MHz a 146 MHz De 142 MHz a 144 Máximo 1 mW e pelo menos 80 dB abaixo da potencia média do canal, MHz e de quando a freqüência do canal está entre142 MHz e 144 MHz ou entre 146 146 MHz a 162,0375 MHz e 162,0375 MHz, e potência média 60 dB abaixo quando essa freqüência MHz está em qualquer outro valor. De 162.0375 MHz a 335.4 MHz Máximo 1 mW e pelo menos 60dB abaixo da potência média do canal. Máximo 2.5 µW para equipamentos de transmissão com potencia média de 25 De 335.4 MHz a 470 W ou menor. MHz Máximo de 1mW e pelo menos 70 dB abaixo da potencia média do canal, para equipamentos de transmissão com potência de mais de 25 W. Máximo 25 µW para equipamentos de transmissão com potencia média de 25 De 470 MHz a 960 W ou menor. MHz Máximo de 20mW e, pelo menos 60dB abaixo da potencia média do canal para equipamentos de transmissão com mais de 25 W 154
  153. 153. Emissões EspúriasAnalisador de espectro Faixa dinâmica de pelo menos 70dB Resolução (RBW) entre 1kHz e 1MHzOs parâmetros de transmissão PRBS 2^23-1 8K 64QAM 7/8 IG = ¼ COFDM 155
  154. 154. Emissões Espúrias 156
  155. 155. Modulation Error RatioMERMedida da degradação total no sinal transmitidodevido a presença residual da portadora (aportadora não foi totalmente suprimida) edegradações nas respostas de amplitude/freqüênciae fase/freqüênciaUm valor de MER de pelo menos 31dB deve seralcançado na saída do transmissor  N 2  ∑ (I J + QJ2 )    j =1  MER = 10 log  N dB  ∑ (δI J + δQ J ) 2 2  j =1    157
  156. 156. Bit Error Rate (BER)Taxa de erro é a relação do número de bitsrecebidos incorretamente em relação ao númerototal de bits emitidos durante um determinadointervalo de tempoTaxa de erro na saída do transmissor = ZeroParâmetros de transmissão PRBS 2^23-1 8K 64QAM 7/8 IG = ¼ COFDM 158
  157. 157. Medidas de MER e BERTAXA ÙTIL OFFSET LAYERS MODO IG FEC MODULAÇÃO I MER BER 21,298 31Hz 1 8k 1/8 7/8 64QAM 2 42 dB 0.00 E-10 19,329 31Hz 1 8k 1/16 ¾ 64QAM 2 43 dB 0.00 E-10 17,842 31Hz 2 8k 1/16 ¾ 64QAM 2 43 dB 0.00 E-10 0,330 31Hz 8k 1/16 ½ QPSK 4 43 dB 0.00 E-10 19,660 32Hz 2 8k 1/8 7/8 64QAM 2 44 dB 0.00 E-10 0,416 32Hz 8k 1/8 2/3 QPSK 4 44 dB 0.00 E-10 21,298 31Hz 1 4k 1/8 7/8 64QAM 4 44 dB 0.00 E-10 19,329 31Hz 1 4k 1/16 ¾ 64QAM 4 44 dB 0.00 E-10 17,842 31Hz 2 4k 1/16 ¾ 64QAM 2 44 dB 0.00 E-10 0,330 31Hz 4k 1/16 ½ QPSK 4 44 dB 0.00 E-10 19,660 32Hz 2 4k 1/8 7/8 64QAM 2 44 dB 0.00 E-10 0,416 32Hz 4k 1/8 2/3 QPSK 4 44 dB 0.00 E-10 21,298 32Hz 1 2k 1/8 7/8 64QAM 4 43 dB 0.00 E-10 19,329 31Hz 1 2k 1/16 ¾ 64QAM 4 42 dB 0.00 E-10 17,842 31Hz 2 2k 1/16 ¾ 64QAM 0 44 dB 0.00 E-10 0,330 31Hz 2k 1/16 ½ QPSK 4 44 dB 0.00 E-10 19,660 31Hz 2 2k 1/8 7/8 64QAM 0 44 dB 0.00 E-10 0,416 31Hz 2k 1/8 2/3 QPSK 4 44 dB 0.00 E-10 16,851 31Hz 2 8k 1/8 ¾ 64QAM 2 44 dB 0.00 E-10 159 0,416 31Hz 8k 1/8 2/3 QPSK 4 44 dB 0.00 E-10
  158. 158. BER MER 160
  159. 159. Medida de MEREstabilidade do LO melhor que 1HZReferenciado a GPS, Rubídio ou OCXO 161
  160. 160. Ruído de Fase Pode ocorrer devido a instabilidade dos osciladoreslocais Em processos de modulação COFDM, o ruído de fasepode causar um erro de fase generalizado que afetatodas as portadoras ao mesmo tempo Giro intermitente de constelação Offset de Freqüência Nível 10 Hz -65 dBc/Hz 100 Hz -85 dBc/Hz 1 kHz -85 dBc/Hz 10 kHz -95 dBc/Hz 100 kHz -113 dBc/Hz 1 MHz -130 dBc/Hz 162
  161. 161. Ruído de Fase 163
  162. 162. Máscara de Emissão Diretamente relacionada com a intermodulação ou shoulders A intermodulação é composta de energia espectral indesejáveltanto dentro quanto fora da banda Energia espectral dentro da banda: degradação do sinaltransmitido Energia espectral fora da banda: interferência em canaisadjacentes 0 Máscara não-crítica -10 Máscara sub-crítica Máscara crítica -20 -30 c/10kHz] -40 -50 tenuação [emdB -60 -70 36dB -80 43dB 50dB A -90 -100 -110 -120 -10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 164 Desvio em relação a frequência Central do Canal [em MHz]
  163. 163. Excitação 165
  164. 164. Máscara de Emissão 166
  165. 165. Máscara de Emissão 167
  166. 166. Máscara de Emissão 168
  167. 167. Transmissor 2,5kW 169
  168. 168. Transmissor 2,5kW 170
  169. 169. Transmissor 2,5kW 171
  170. 170. Transmissor 2,5kW 172
  171. 171. Transmissor 2,5kW 173
  172. 172. Transmissor 2,5kW 174
  173. 173. Transmissor 2,5kW 175
  174. 174. Transmissor 2,5kW 176
  175. 175. Transmissor 2,5kW 177
  176. 176. Observações Principais requisitos de um transmissorpara TV Digital ruí Excelente ruído de fase dos osciladores; possí Mínima filtragem possível; Uso de técnicas de linearização. té linearização. A MER é o parâmetro que melhor sintetiza oefeito destes três parâmetros. Sua observação constante levará a um bommonitoramento do sistema. 178
  177. 177. 10. Perguntas & Respostas 179
  178. 178. Palestra de TV Digital Obrigada pela sua participação! participaç 180

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