UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE ENGENHARIA ELÉTRICA. Eduardo Santos Bueno

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1 UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA Eduardo Santos Bueno ANÁLISE COMPARATIVA DO COMPORTAMENTO DE RECEPÇÃO DO SISTEMA ISDB-T B NAS BANDAS VHF E UHF São Paulo 2013

2 UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA Eduardo Santos Bueno ANÁLISE COMPARATIVA DO COMPORTAMENTO DE RECEPÇÃO DO SISTEMA ISDB-T B 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 título de Mestre em Engenharia Elétrica. Orientador: Prof. Dr. Gunnar Bedicks Junior São Paulo 2013

3 B928a Bueno, Eduardo Santos Análise comparativa do comportamento de recepção do sistema ISDB-T B nas bandas VHF e UHF. / Eduardo Santos Bueno São Paulo, f.: il.; 30 cm. Dissertação (Programa de Pós-Graduação (Stricto Sensu) em Engenharia Elétrica) - Universidade Presbiteriana Mackenzie - São Paulo, Orientador: Prof. Dr. Gunnar Bedicks Junior Bibliografia: f ISDB-T B. 2. Bandas VHF e UHF. 3. Teste de campo. 4. Ambiente interno. I. Título. CDD

4 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!

5 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-T B ) 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 características do espectro do sinal, o nível de potência, a relação sinal-ruído (C/N) e a análise da qualidade da imagem decodificada. Com os resultados obtidos será possível verificar as condições de recepção no meio de comunicação em diferentes condições de interferência tais como ruído impulsivo e efeito doppler nas bandas VHF e UHF. Palavras-chave: ISDB-T B, bandas VHF e UHF, teste de campo, ambiente interno.

6 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 (ISDB- TB), 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-T B, VHF and UHF bands, field test, indoor environment.

7 Lista de Figuras 1 TV digital no mundo (em inglês) Sistema de transmissão Diagrama em blocos da codificação de canal Largura de banda de 6 MHz Exemplo da divisão do espectro de transmissão para cada camada hierárquica Diagrama simplificado do up converter Canal de comunicação Perda na presença do corpo humano Onda refletida por obstruções fixas Medida do comprimento do lóbulo de 500 KHz resultando no atraso de 2 µs Onda refletida por obstruções móveis Efeito doppler Antena de transmissão (VHF e UHF) Composição das antenas Diagrama de radiação para a frequência de 750 MHz Antena Monopolo Característica do filtro passa-alta Configuração de um receptor ISDB-T B Front end do receptor Sintonizador de silício Padrão de vídeo para teste Visão externa à Gaiola de Faraday Visão interna à Gaiola de Faraday

8 24 Montagem de teste para avaliar a sensibilidade de sinal Montagem de teste para avaliar a relação sinal-ruído (C/N) Montagem de teste de interferência de canal adjacente e co-canal digital Montagem de teste de interferência de canal adjacente e co-canal digital Montagem de teste com a presença de multipercurso Gráfico do resultado do teste com multipercurso Potência em (dbm) medida na saída do transmissor do canal Potência em (dbm) medida na saída do transmissor do canal Mapa da cidade de São Paulo dividido em subprefeituras Imagem referente a nota da qualidade de recepção: (a) nota 0, (b) nota 1 (c) nota 3 e (d) nota Configuração de teste Curva de atenuação do cabo coaxial RG Locais críticos em torno da torre de transmissão dos canais 12 e Atenuação do sinal devido ao fator de urbanização de 100% Atenuação do sinal no espaço livre Diagrama de irradiação da antena de transmissão do canal Diagrama de irradiação da antena de transmissão do canal Predição de cobertura de sinal para o canal 12 VHF em ambiente externo Predição de cobertura de sinal para o canal 60 UHF em ambiente externo Predição de cobertura de sinal para o canal 12 VHF em ambiente interno Predição de cobertura de sinal para o canal 60 UHF em ambiente interno Espectro de frequência do canal 12 com o transmissor desligado Espectro de frequência do canal 60 com o transmissor desligado Locais de teste na subprefeitura Sé

9 48 Locais de teste e a área de cobertura do canal Locais de teste e a área de cobertura do canal Locais de teste e a área de cobertura do canal 12 à 500 m da torre Locais de teste e a área de cobertura do canal 60 à 500 m da torre Espectro do sinal do canal 12 em condições normais no local H Espectro do sinal do canal 12 com ruído impulsivo no local H Espectro do sinal do canal 60 em condições normais no local H Espectro do sinal do canal 60 com ruído impulsivo no local H Locais de teste e a área de cobertura do canal 12 à sudoeste 700 m da torre Locais de teste e a área de cobertura do canal 60 à sudoeste 700 m da torre Espectro do sinal do canal 12 em condições normais no local I Espectro do sinal do canal 12 com ruído impulsivo no local I Locais de teste e a área de cobertura do canal 12 ao norte 900 m da torre Locais de teste e a área de cobertura do canal 60 ao norte 900 m da torre Espectro do sinal do canal 12 em condições normais no local J Espectro do sinal do canal 12 com ruído impulsivo no local J Espectro do sinal do canal 60 em condições normais no local J Espectro do sinal do canal 60 com ruído impulsivo no local J Locais de teste e a área de cobertura do canal 12 à oeste 1400 m da torre Locais de teste e a área de cobertura do canal 60 à oeste 1400 m da torre Locais de teste e a área de cobertura do canal 12 à noroeste 2100 m da torre Locais de teste e a área de cobertura do canal 60 à noroeste 2100 m da torre Locais de teste e a área de cobertura do canal 12 à leste 2100 m da torre Locais de teste e a área de cobertura do canal 60 à leste 2100 m da torre.. 113

10 72 Locais de teste e a área de cobertura do canal 12 à sudeste 2700 m da torre Locais de teste e a área de cobertura do canal 60 à sudeste 2700 m da torre Locais de teste e a área de cobertura do canal 12 ao norte 3200 m da torre Locais de teste e a área de cobertura do canal 60 ao norte 3200 m da torre Potência de sinal em ambiente interno para cada local de teste Potência de sinal em ambiente externo para cada local de teste Perda de penetração em edifícios para cada local de teste Relação sinal-ruído em ambiente interno Relação sinal-ruído em ambiente externo Relação sinal-ruído em condições normais e com ruído impulsivo Constelação do canal 12: (a) em condições normais e (b) com ruído impulsivo Constelação do canal 60: (a) em condições normais e (b) com ruído impulsivo.123

11 Lista de Tabelas 1 Países que utilizam o sistema ISDB-T Taxa de bits de um único segmento Perda de penetração Ganho da antena monopolo Sensibilidade na entrada do receptor Relação de proteção Parâmetros ISDB-T B Especificações do sistema de transmissão Distribuição de domicílios em áreas urbana e rural Escala de qualidade Ponto 1-1 km a Leste Ponto 2-1 km a Suldoeste Ponto 3-3 km a Oeste Ponto 4-3 km a Noroeste Ponto 5-3 km a Sudeste Subprefeituras com intensidade de sinal em ambiente interno Locais de teste na subprefeitura Sé Local de teste A Local de teste B Local de teste C Local de teste D Local de teste E Local de teste F

12 24 Local de teste G Local de teste H Local de teste I Local de teste L Local de teste J Local de teste K Local de teste M Local de teste N Local de teste O Local de teste P Local de teste Q Disponibilidade de serviço

13 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 Estatística ICI Inter Carrier Interference IFFT Inverse Fast Fourier Transform ISDB-T Integrated Services Digital Broadcasting - Terrestrial ISDB-T B Integrated Services Digital Broadcasting - Terrestrial (version B) ITU International Telecommunication Union LDTV Low Definition Television LNA Low Noise Amplifier

14 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

15 Sumário 1 TRANSIÇÃO DA TRANSMISSÃO ANALÓGICA PARA DIGITAL OBJETIVO OBJETIVO ESPECÍFICO HIPÓTESE JUSTIFICATIVA METODOLOGIA SISTEMA ISDB-T B E O MEIO DE COMUNICAÇÃO TRASMISSÃO DO SISTEMA ISDB-T B Codificação Multiplexação e re-multiplexação Modulação Conversor de canal, amplificação e antena Cálculo da cobertura da estação CANAL DE COMUNICAÇÃO Propagação Atenuação no espaço livre: Reflexão e refração: Difração: Perda por obstáculos: Perda de penetração em edifício: Perda devido ao corpo humano no local: Interferências Ruído impulsivo:

16 Multipercurso: Efeito Doppler: PROCEDIMENTO DE TESTE ESPECIFICAÇÕES Especificações das antenas transmissora e receptora Arquitetura do receptor Característica do receptor DESCRIÇÃO DO PROCEDIMENTO Definição do sistema de transmissão Definição dos locais de teste Método para definição do estado da recepção Configuração de teste para a recepção fixa em ambiente interno Etapas do procedimento de teste TESTE DE CAMPO E DADOS COLETADOS INTERFERÊNCIA DO FM SIMULAÇÃO DE COBERTURA Simulação da área de cobertura em ambiente externo Simulação da área de cobertura em ambiente interno TESTE DE CAMPO EM AMBIENTE INTERNO CONCLUSÕES ANÁLISE COMPARATIVA NAS BANDAS VHF E UHF TRABALHOS FUTUROS REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 133

17 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 Estatística (IBGE), em 2010, o número de domicílios que possuem televisores é de 95% (IBGE, 2010b). Todavia, nem todos os brasileiros recebem a transmissão analógica em seus domicílios 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 RECOMMEN- DATION ITU-R BT (ITU-R BT , 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

18 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 ruído 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-T B ). As principais diferenças entre os sistemas adotados nos dois países são a codificação de áudio/vídeo, middleware e a alocação de canal (ABNT NBR 15601, 2008)(ABNT NBR , 2008)(ABNT NBR , 2008)(ABNT NBR , 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 domicílios estavam cobertos pela transmissão de sinal digital na cidade de São Paulo. E 31,3 milhões de domicílios, em 480 municípios 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

19 em dezembro de 2007 (DIBEG, 2013). Com as vantagens tecnológicas apresentadas, vários países estão adotando a modulação ISDB-T como a modulação padrão de televisão digital. Os países 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 país, os testes de campo em ambiente externo e interno são necessários. A situação atual dos países que adotaram o ISDB-T está de acordo com a tabela 1. Tabela 1: Países que utilizam o sistema ISDB-T. Países ISDB-T adotado operação comercial 1 Japão Dez Brasil Jun Dez Peru Abr Mar. 30, Argentina Ago Abr. 28, Chile Set Venezuela Out Equador Mar Costa Rica Mai Paraguai Jun Ago. 15, Filipinas Jun Bolívia Jul Uruguai Dez República das Maldivas Out Botswana Fev Guatemala Mai Honduras Set Fonte: Adaptado de (DIBEG, 2013, não paginado). Na figura 1 é possível ver a distribuição dos países e sistemas de transmissão de televisão digital. Além dos sistemas de transmissão de televisão digital terrestre, ATSC, DVB-T e ISDB- T, 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 disponíveis para televisão digital, mas os principais são cabo, satélite e terrestre. Na figura 1, percebe-se que entre 13 países da América do Sul, 9 já utilizam a modulação ISDB-T e outros 2 países estão em fase de adoção. Alguns países do continente africano estão em fase de testes dos sistemas de televisão digital terrestre. 18

20 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 vídeo 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 vídeo, 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 vídeo de alta 19

21 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 vídeo (ETSI EN , 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, vídeo 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 , 2009). O sistema ISDB-T foi desenvolvido no Japão e entrou em operação em 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 STD- B31, 2005). Isso significa que é possível 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 país vem adotando um sistema de televisão digital terrestre distinto. A maioria dos países 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

22 1.1 OBJETIVO O objetivo desta dissertação é medir o desempenho de recepção do sistema ISDB-T B 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 característico de ambas. 1.2 OBJETIVO ESPECÍFICO O objetivo específico deste trabalho é medir as bandas VHF alta e UHF do sinal ISDB- T B no meio de comunicação na cidade de São Paulo e apresentar uma análise comparativa de ambas. 1.3 HIPÓTESE É possível 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

23 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 específica para interferências, pois ocorrem simultaneamente e de modo descontrolado. Situações como estas complicam a decodificação do sinal pelo receptor, o que torna esse ambiente propício para verificação do comportamento do sistema de TV digital. Assim, com as medições do campo, é possível estimar melhor o comportamento do ISDB-T B 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, ruído impulsivo e flutuação do sinal, que estão presentes na recepção, além disso, o sinal pode ter baixo nível 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 características do local em teste e as perdas de propagação. Com os resultados é possível 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

24 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 imprescindível que o sintonizador do receptor de televisão esteja adequado às características 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 características 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-T B nas bandas VHF e UHF na cidade de São Paulo; Conclusão. Esta dissertação consiste em cinco capítulos de acordo com a descrição a seguir: O Capítulo 1 apresenta a introdução, objetivo, justificativa e metodologia. O Capítulo 2 apresenta o contexto da transmissão e recepção do sistema de TV digital ISDB-T B e suas características, tais como codificação, multiplexação, modulação e o 23

25 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 Capítulo 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 característica do receptor que será utilizado para coleta dos dados do sinal de TV digital. O Capítulo 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 Capítulo 5 apresenta os resultados obtidos com a solução proposta nesta dissertação. Por fim, serão apresentadas as propostas para desenvolvimentos futuros. 24

26 2 SISTEMA ISDB-T B 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 possível recepção móvel e portátil. O ISDB-T B 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 vídeo e áudio, o middleware, que é o software responsável pelas aplicações de interatividade e a alocação de canal (ABNT NBR 15601, 2008)(ABNT NBR , 2008)(ABNT NBR , 2008)(ABNT NBR 15606, 2008). Em relação ao padrão de codificação de vídeo, o ISDB-T B substituiu o padrão utilizado no Japão de compressão de vídeo, MPEG-2, para o H.264 AVC, Advanced Video Coding, (ABNT NBR , 2008)(ISO/IEC , 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 substituído para H.264/HE-AAC, High - Efficiency Advanced Audio Coding, (ABNT NBR , 2008)(ISO/IEC , 2006). No ISDB-T B foi inserido o middleware chamado DTVi, sistema que permite a interação do usuário com o televisor por aplicativos, como acesso a internet, , guia, previsões do tempo, jogos, entre outros(abnt NBR 15606, 2008). A alocação de canal do sistema ISDB-T B difere do sistema ISDB-T. O ISDB-T B 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

27 2.1 TRASMISSÃO DO SISTEMA ISDB-T B A arte da transmissão da televisão digital terrestre de radiodifusão é dividida em codificação do sinal da fonte de vídeo 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 vídeo e o áudio digital são transportados utilizando dois tipos de interfaces: a interface chamada Serial Digital Interface (SDI) para um sinal de vídeo padrão SDTV e a interface chamada High Definition - Serial Digital Interface (HD-SDI) para um sinal de vídeo 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 vídeo em HDTV é inviável e por esse motivo o sinal deve ser codificado. Os codificadores recebem o sinal de vídeo e áudio, comprimindo-os - ou seja, reduzindo o número de bits. Depois, o sinal MPEG-2 Transport Stream (TS) com 26

28 pacotes de 188 bytes comprimido e reduzido é encaminhado ao multiplexador pela interface chamada de Asynchronous Serial Interface (ASI) (EN , 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 (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 Codificação Os sinais de vídeo e áudio devem passar por um processo de codificação para serem transmitidos, devido as informações existentes no vídeo. A resolução do vídeo 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 vídeo. Com o aumento do número de elementos de imagem em um quadro, é possível atribuir mais detalhes à imagem (BUENO et al., 2010). Para manter a qualidade do vídeo original é necessário realizar a transmissão de todos os elementos de imagem. Entretanto, a largura de banda requerida para transmitir um vídeo de alta definição seria inviável e, por esse motivo, a codificação do vídeo é necessária. A função da codificação é a redução da taxa de bits do vídeo, ou seja, comprimir a informação para a possível transmissão. A compressão de vídeo oferece a possibilidade de codificar e decodificar sucessivas imagens, permitindo a transmissão eficiente e armazenamento de informação. As normas ABNT NBR e ABNT NBR definem as técnicas de codificação de vídeo e áudio para o ISDB-T B. O sistema utiliza o H.264 como técnica de compressão de vídeo e áudio. 27

29 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 vídeo 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 (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 C S, relacionadas diretamente com a largura de banda útil BW e o número total de portadoras N CS 1 e, em seguida, obtém-se o tamanho do símbolo efetivo T U utilizando 2, logo, a taxa de bits R B na entrada do modulador deve ser quatro vezes a frequência de amostragem da IFFT, onde N é o tamanho da IFFT 3. C S = BW N CS 1 (1) T U = 1 C S (2) R B = 4 IF F T = 4 N T U (3) Onde: BW : banda útil 5,57 MHz; N CS : 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

30 A equação 3 resulta na taxa de bits de aproximadamente 32,5079 Mb/s para a largura de bande de 6 MHz 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

31 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 ruídos; 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 constituída 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 ruídos em rajada, como o ruído impulsivo. O entrelaçador temporal (time interleaving) embaralha os símbolos de dados. No momento da transmissão, caso ocorra um ruído em rajada, causará erros sequenciais de bits nos símbolos. Entretanto, na decodificação esse erro se espalha, porque ele desembaralha os símbolos. 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 símbolos. 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 (N CS ) de 1405 no modo 1 (2K), 2809 no modo 2 (4K) ou 5617 no modo 3 (8K) (ABNT NBR 15601, 2008). Na saída do modulador OFDM é adicionado um prefixo cíclico, um trecho de tempo de informação 30

32 redundante da última porção de um símbolo, 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 (R BU ) pode ser calculada utilizando a equação 4 (AKAMINE, 2011). D CS é o número de portadoras de dados: 96 no modo 1, 192 no modo 2 ou 384 no modo 3. N B é o número de bits por símbolo: 2 para QPSK, 4 para 16-QAM ou 6 para 64-QAM. RS é a razão do codificador Reed Solomon = 188/204. N SEG corresponde ao número de segmentos. R BU = 1 T U D CS N B R RS IG N SEG (4) IG = 1 IG + 1 (5) A taxa de bits por segmento é apresentada na tabela 2. Tabela 2: Taxa de bits de um único segmento. Modulação Código N o de TSP Taxa de dados [Kb/s] da convolucional transmitidos IG IG IG IG portadora 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/ ,95 832,17 881,12 907,82 16QAM 3/4 36/72/ ,57 936,19 991, ,30 5/6 40/80/ , , , ,78 7/8 42/84/ , , , ,52 1/2 36/72/ ,57 936,19 991, ,30 2/3 48/96/ , , , ,74 64QAM 3/4 54/108/ , , , ,95 5/6 60/120/ , , , ,17 7/8 63/126/ , , , ,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). 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

33 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 ISDB- T 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

34 Figura 5: Exemplo da divisão do espectro de transmissão para cada camada hierárquica. Fonte: Adaptado de (ARIB STD-B31, 2005, p. 11) 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

35 Figura 6: Diagrama simplificado do up converter. Fonte: Adaptado de (YAMADA et al., 2004, p. 32) Cálculo da cobertura da estação Amplificadores de radiofrequência são necessários para conseguir níveis 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 características 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. ERP MAX (dbm) = P t(dbm) + Gt(dBi) At(dB) (6) Onde: ERP MAX (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 saída do transmissor, multiplicada pelo 34

36 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

37 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 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 possíveis 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 físicas, o nível 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 superfície do solo, em elevações e em obstáculos; difração em obstáculos e na superfície 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 físicas. 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). ( ) 4 π d(km) At(dB) = 20log γ(km) (7) 36

38 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 logarítmica, 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(mhz) (9) Reflexão e refração: O fenômeno reflexão e refração ocorre quando a onda eletromagnética incide em uma superfície que separa dois meios, logo, uma parte da energia é transferida pela superfície, 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 características 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

39 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, edifícios e árvores. Se na recepção parte da onda fica obstruída, então ocorre a atenuação do sinal. Perda de penetração em edifício: Ocorre devido a presença de uma parede do edifício, 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 níveis de sinal externa e interna do edifício, considerando a mesma altura. Para um edifício de construção uniforme, a perda de entrada de edifício é independente da altura (ITU-R P , 2012)(ITU-R P , 2007)(ITU-R P , 2001)(ITU-R P , 2012). Para a recepção em ambiente interno, dois fatores importantes devem ser considerados. O primeiro é a perda de penetração em edifícios e o segundo é a variação da perda devido a diferentes materiais de construção. A norma ETSI EN (2009) apresenta os valores de perda de penetração de edifícios 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 , 2009, p. 58). Na tabela 3, o desvio padrão leva em conta as diversas construções, mas não considera a variabilidade local em diferentes edifícios. A recomendação ITU-R P (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 , 2007). A figura 8 apresenta o gráfico da perda devido a presença do corpo humano em quatro frequências, tanto para o nível da cintura quanto para o nível 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

40 Figura 8: Perda na presença do corpo humano. Fonte: Adaptado de (ITU-R P , 2007, p. 9) do sinal na região do nível da cintura é maior que na região do nível da cabeça, isso ocorre para todas as frequências Interferências Interferências degradam o sinal. Por isso, esta seção identifica os principais fatores que influenciam na recepção. Devido à quantidade de edifícios espalhados na cidade, ao excessivo número de veículos 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

41 Nesta seção, as interferências foram selecionadas de acordo com a característica física que representa o ambiente de campo. Ruído impulsivo: O ruído impulsivo é caracterizado por rajadas de pulsos eletromagnéticos com uma curta duração e ocorrem aleatoriamente. O ruído impulsivo está presente no ambiente de campo, gerado por equipamentos elétricos, ignição de veículos e por redes de alta tensão. Esse ruído 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 físicos fixos. O multipercurso ocorre quando há espalhamento do feixe do sinal direto combinado com um sinal refletido nos obstáculos físicos 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

42 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 físicos 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 físico 41

43 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 f T (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 = f T v cosα (10) c Portanto, em um movimento relativo entre o transmissor e o receptor ocorrerá um desvio na frequência, ou seja, o efeito doppler. 42

44 3 PROCEDIMENTO DE TESTE O objetivo deste capítulo 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 característica do receptor de acordo com a norma ABNT NBR (2007). O segundo objetivo foi analisar a qualidade de vídeo 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 ruído 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 , 2009) (ITU-R BT , 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-T B para a decodificação do sinal digital de TV. O analisador de sinal Anritsu MS8911B foi utilizado para mensurar o nível de intensidade do sinal e para analisar as características do sinal. 43

45 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 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 nível 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

46 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

47 Tabela 4: Ganho da antena monopolo. Frequência Ganho [MHz] [dbi] 400 1, , , , , , , , , , , , , , , , , ,39 Incerteza de medida [db] = 1,23 Fonte: (INPE, 2009, não paginado). A estrutura da antena monopolo é constituída de uma haste cilíndrica de alumínio com altura de 10 centímetros. A base da antena é um disco cilíndrico de metal com diâmetro de 12 centímetros, 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

48 Figura 16: Antena Monopolo. Figura 17: Característica do filtro passa-alta. 47

49 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-T B. Figura 18: Configuração de um receptor ISDB-T B. 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 vídeo ao monitor. O receptor utilizado nos testes utiliza a tecnologia de silicon tuner, sintonizador de silício. Os sintonizadores de silício 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 silício 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

50 20. Um exemplo de um sintonizador de silício é mostrado no diagrama de blocos na figura Figura 20: Sintonizador de silício. Fonte: (MICROTUNER, 2014, não paginado). Este sintonizador de silício 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) (MI- CROTUNER, 2014) Característica 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 índices 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 (2007). 49

51 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 vídeo de referência utilizado nos testes é dynamic zone plate, apresentado na figura 21, no qual os círculos da imagem vão se fechando no centro continuamente. Figura 21: Padrão de vídeo 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 físicas. O ruído 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 edifícios espalhados na cidade. Por esses motivos, o receptor testado em campo deve atender às especificações da norma ABNT NBR (2007). E para analisar a característica do receptor foi utilizado um método de medida da qualidade de imagem QEF conforme NORDIG (2008) e o 50

52 procedimento utilizado foi QMP2. O vídeo 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

53 O teste realizado dentro da Gaiola de Faraday, como apresentado nas figuras 22 e 23, foi o mínimo e máximo nível de sinal necessário na entrada de Radio Frequency (RF) do receptor e a relação sinal-ruído e, assim, a possibilidade de verificar se o receptor decodifica a imagem sem erros. O máximo nível 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 mínimo e o máximo nível de sinal na entrada do receptor é apresentado no diagrama da figura 24 e a relação sinal-ruído 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

54 para atingir o mínimo e máximo nível de sinal na entrada do receptor em teste: O sinal de vídeo 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 mínimo quanto para o máximo nível de sinal; Com o analisador de sinal, a potência foi medida e do valor resultante foi subtraído 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-ruído: O sinal de vídeo 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 ruído branco gaussiano gerado pelo TAS 420 Wide Band foi adicionado ao sinal; Atuando sobre o atenuador, do ramo do ruído branco gaussiano, foi atenuado para a máxima atenuação; 53

55 Figura 25: Montagem de teste para avaliar a relação sinal-ruído (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 ruído 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

56 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 característica do receptor para os canais 12 VHF (207,143 MHz) e 60 UHF (749,143 MHz). Tabela 5: Sensibilidade na entrada do receptor. Norma Frequência [MHz] Sensibilidade ABNT NBR VHF UHF , , 143 P min [dbm] ,1-84,1 P max [dbm] ,4-14,8 (C/N) [db] 19,0 17,4 17,9 Fonte: Adaptado 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 (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 mínimo 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 vídeo 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

57 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

58 máxima atenuação. O receptor foi sintonizado no canal desejado; Atuando sobre o atenuador, do ramo do sinal interferente (I D ), 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/I D (db) = D(dBm) I D (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 vídeo 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 vídeo do canal interferente foi gerado pelo Color Bars Generator, com barras coloridas em vertical e modulado pelo Barco Modulator TV com modulação de vídeo PAL-M e de áudio FM stereo, com tom de 1 KHz e desvio de frequência de 50 KHz; 57

59 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 (I A ), 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 (I A ) é ajustada para -36 dbm; 58

60 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/I A (db) = D(dBm) I A (dbm) (13) O procedimento foi repetido para o canal 60 (749,143 MHz). A tabela 6 apresenta os valores especificados pela norma e a característica 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 Receptor [db] [db] Co-canal VHF ,2 UHF ,7 Transmissão Digital Canal adjacente inferior VHF ,8 UHF ,8 Canal adjacente superior VHF ,4 UHF ,0 Co-canal VHF +18-5,2 UHF +18-4,8 Transmissão Analógica Canal adjacente inferior VHF ,3 UHF ,1 Canal adjacente superior VHF ,5 UHF ,3 Fonte: Adaptado de (ABNT NBR 15604, 2007, p. 16). 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

61 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

62 O sinal de vídeo 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 (2007). O gráfico da figura 29 apresenta a característica 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

63 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 vídeo percebida QEF (NORDIG, 2008). O desempenho da recepção em campo foi medido utilizando uma análise subjetiva de recepção (ITU-R BT , 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 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

64 Tabela 7: Parâmetros ISDB-T B. 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] Taxa de Bits [Mbps] 0,440 17,840 Os dois transmissores foram configurados para ter aproximadamente a mesma ERP máxima irradiada na saída da antena. As medidas são apresentadas nas figuras 30 e 31, canal 12 e 60 respectivamente. Figura 30: Potência em (dbm) medida na saída do transmissor do canal 12. Para medir a potência na saída 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 saída do transmissor do canal 12. O mesmo foi realizado para o canal 60. A potência de 0,9 dbm foi obtida na saída do transmissor, a figura 31 apresenta esse resultado. Logo, resulta em uma potência de 26,9 63

65 Figura 31: Potência em (dbm) medida na saída do transmissor do canal 60. dbw na saída 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 saída 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 60 UHF Frequência Central [MHz] Potência do Transmissor [kw] 1,318 0,49 Potência do Transmissor [dbk] 1,2-3,10 Potência do Transmissor [dbw] 31,2 26,90 Cabo coaxial LCF 7/8 [m] Atenuação do Cabo coaxial LCF 7/8 [db] 0,4 1,57 Atenuação dos conectores [db] 0,25 0,25 Atenuação Linha de Transmissão e Conectores [db] 0,65 1,82 Ganho da Antena [dbi] 4,14 10,15 Altura do centro da antena em relação a altitude do relevo [m] 50,25 51,8 Orientação [ o Nv] ERPmax irradiada [dbw] 34,70 35,23 ERPmax irradiada [kw] 2,95 3,34 64

66 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 possível obter dados referentes aos domicílios 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

67 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). Onde: n: espaço amostral; n z2 p (1 p) e 2 = 96, 04 (14) 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 mínimo 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 domicílios presentes nas regiões onde serão realizados os testes, conforme a equação 15. P orcentagem = n = 0, 0032% (15) T otal de domicilios 66

68 Definida a porcentagem, obtém-se o número de testes necessários para cada subprefeitura. A tabela 9 corresponde ao número de domicílios por distritos municipais e o número mínimo de pontos necessários para a realização dos testes por subprefeituras da cidade de São Paulo. Na tabela 9, o N o de Pontos corresponde ao número mínimo de teste para cada subprefeitura calculada pelo Total de Domicílios vezes a Porcentagem apresentada na equação 15. Tabela 9: Distribuição de domicílios em áreas urbana e rural. Unidades Territoriais Total Domicílios N o de Pontos MSP Aricanduva/Formosa/Carrão Butantã Campo Limpo Capela do Socorro Casa Verde/Cachoeirinha Cidade Ademar Cidade Tiradentes Ermelino Matarazzo Freguesia/Brasilândia Guaianases Ipiranga Itaim Paulista Itaquera Jabaquara Jaçanã/Tremembé Lapa M Boi Mirim Mooca Parelheiros Penha Perus Pinheiros Pirituba Santana/Tucuruvi Santo Amaro São Mateus São Miguel Sé Vila Maria/Vila Guilherme Vila Mariana Vila Prudente/Sapopemba Fonte: Adaptado de (IBGE, 2010a, não paginado). 67

69 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 Município 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 Método para definição do estado da recepção O método para a definição do estado da recepção foi definido pela avaliação subjetiva da qualidade de vídeo, adaptada com a ITU-R BT (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

70 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 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

71 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 (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 nível e as características do sinal. O cabo coaxial RG-6 foi utilizado para conectar a antena aos equipamentos de medida. A característica 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

72 Figura 35: Curva de atenuação do cabo coaxial RG Etapas do procedimento de teste A metodologia de medição foi executada conforme as normas ETSI EN (2009), ITU-R BT (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 características do local foram registradas: tempo, coordenadas, localização, densidade urbana e rota de tráfego. O propósito é caracterizar o local de teste, com referência aos edifícios e ao tráfego rodoviário, que podem causar efeitos indesejáveis na recepção do sinal; 71

73 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 nível 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 ruído 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

74 4 TESTE DE CAMPO E DADOS COLETADOS Neste capítulo 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 críticos em torno da torre de transmissão dos canais 12 e 60. Fonte: Adaptado de (BEDICKS et al., 2012, p. 5). 73

75 Na figura 36, o círculo 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 nível do mar com uma altura da torre de 45 metros acima do solo. E os círculos em amarelo são os locais críticos 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 extensível 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 críticos, 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 níveis: (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 críticos, a recepção na banda do VHF alta é mais suscetível 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

76 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 característica do filtro pode ser vista na figura 17 apresentada no Capítulo 3. 75

77 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 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 ruído de urbanização e a atenuação no espaço livre. O cálculo de atenuação pelo ruído 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 características de cada cidade (LONGLEY, 1978). ( ) f(mhz) F U(dB) = 16, log 0, 12 d(km) (16) 100 Onde: FU (db): fator de urbanização; f (MHz): frequência; 76

78 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 Capítulo 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

79 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 Capítulo 3, que foram configurados para manter a mesma ERP máxima irradiada na saída da antena. A torre de transmissão localiza-se na região central da cidade de São Paulo, a 771 metros acima do nível 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

80 Figura 39: Diagrama de irradiação da antena de transmissão do canal 12. Figura 40: Diagrama de irradiação da antena de transmissão do canal

81 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

82 Devido às características 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 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 edifícios. A perda de penetração apresentada na tabela 3 do Capítulo 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 , 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 Capítulo 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 características 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

83 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

84 em campo. A tabela 16 apresenta as subprefeituras com intensidade de sinal. Tabela 16: Subprefeituras com intensidade de sinal em ambiente interno. Unidades Territoriais Total domicílios Casa Verde/Cachoeirinha Mooca Santana/Tucuruvi Sé Vila Maria/Vila Guilherme 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 ruído 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 Capítulo 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 características que requerem uma exigente avaliação no desempenho do sistema de transmissão, isso ocorre devido à densidade demográfica populacional com a existência de muitos edifícios, geração de ruído impulsivo e ignição de veículos. 83

85 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

86 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, nível de potência insuficiente para interferir no canal 60. A coleta dos dados de campo foi realizada com o auxílio de uma unidade móvel equipada com os recursos necessários para a realização do procedimento de teste apresentado no Capítulo 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

87 Tabela 17: Locais de teste na subprefeitura Sé. Local Endereço Bairro A R. Itambé Consolação B R. Maria Antônia Consolação C R. Maria Antônia Consolação D R. Maria Antônia Consolação E R. Piauí Consolação F R. Major Sertório Vila Buarque G R. Maria Antônia Consolação H R. Maria Borba Consolação I R. Itacolomi Higienopolis J R. Dona Veridiana Higienopolis K R. do Arouche República L R. da Consolação Consolação M Praça Charles Miller Consolação N R. Lopes Chave Santa Cecília O R. Roberto Simonsen Sé P R. Vergueiro Paraíso Q R. Neves de Carvalho Bom Retiro Local Coordenadas Latitude [S] Longitude [O] A , ,7 B , ,5 C , ,3 D , E , ,1 F , ,8 G , ,5 H , I , ,7 J , ,2 K , L , M , ,8 N , O , ,6 P , ,1 Q , ,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 ruído impulsivo e o efeito doppler. Os resultados foram divididos em ambientes interno e externo e para cada ambiente 86

88 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 Ruído Impulsivo (RI) gerado por um aparelho eletrodoméstico e com Efeito Doppler (ED) gerado pela movimentação de pessoas no local. 87

89 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

90 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/ Parede Distância da torre [m] Zoneamento Tráfego Clima Altura Alvenaria 110 Centralidade Intenso Ensolarado Ambiente Interno ,143-35,6 25, ,143-44,7 24, m Ambiente Externo ,143-33,2 23, ,143-42,4 21, Ambiente Interno ,143-35,6 27, ,143-40,5 23, m Ambiente Externo ,143-33,1 28, ,143-37,9 26, N: Normal - RI: Ruído 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

91 Tabela 19: Local de teste B. Andar/ Parede Distância da torre [m] Zoneamento Tráfego Clima Altura Alvenaria 156 Centralidade Intenso Ensolarado Ambiente Interno ,143-41,8 27, Térreo ,143-43,6 27, m Ambiente Externo ,143-35,6 23, ,143-35,7 28, Ambiente Interno ,143-41,4 26, ,143-44,4 26, m Ambiente Externo ,143-35,6 25, ,143-31,5 27, Ambiente Interno ,143-37,9 25, ,143-45,0 26, m Ambiente Externo ,143-27,6 21, ,143-34,4 27, N: Normal - RI: Ruído 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

92 Tabela 20: Local de teste C. Andar/ Parede Distância da torre [m] Zoneamento Tráfego Clima Altura Alvenaria 118 Centralidade Intenso Ensolarado Ambiente Interno ,143-38,3 23, ,143-42,0 27, m Ambiente Externo ,143-29,5 24, ,143-38,6 26, Ambiente Interno ,143-38,7 26, ,143-37,3 28, m Ambiente Externo ,143-33,5 23, ,143-37,1 22, Ambiente Interno ,143-28,6 23, ,143-36,2 27, m Ambiente Externo ,143-20,6 25, ,143-36,0 23, N: Normal - RI: Ruído 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 sensível a interferência. No local D, três testes foram realizados. A tabela 21 apresenta os testes. 91

93 Tabela 21: Local de teste D. Andar/ Parede Distância da torre [m] Zoneamento Tráfego Clima Altura Alvenaria 120 Centralidade Intenso Ensolarado Ambiente Interno ,143-30,2 28, ,143-37,9 26, m Ambiente Externo ,143-28,4 25, ,143-37,0 25, Ambiente Interno ,143-31,2 24, ,143-40,2 25, m Ambiente Externo ,143-16,1 30, ,143-37,8 25, Ambiente Interno ,143-36,6 30, ,143-45,9 24, m Ambiente Externo ,143-15, ,143-22,6 24, N: Normal - RI: Ruído 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

94 Tabela 22: Local de teste E. Andar/ Parede Distância da torre [m] Zoneamento Tráfego Clima Altura Alvenaria 115 Centralidade Intenso Ensolarado Ambiente Interno ,143-40,9 23, ,143-48,0 24, m Ambiente Externo ,143-30,6 28, ,143-39,4 26, Ambiente Interno ,143-20,4 28, ,143-36,5 26, m Ambiente Externo ,143-26,3 26, ,143-36,5 21, Ambiente Interno ,143-37,2 21, ,143-43,3 23, m Ambiente Externo ,143-14, ,143-24,7 22, N: Normal - RI: Ruído 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

95 Tabela 23: Local de teste F. Andar/ Parede Distância da torre [m] Zoneamento Tráfego Clima Altura Alvenaria 256 Mista Alta Intenso Ensolarado Ambiente Interno ,143-44,0 21, ,143-50,0 23, m Ambiente Externo ,143-40,3 24, ,143-49,8 23, Ambiente Interno ,143-42,0 22, ,143-45,5 23, m Ambiente Externo ,143-36,8 26, ,143-42,0 25, N: Normal - RI: Ruído 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

96 Tabela 24: Local de teste G. Andar/ Parede Distância da torre [m] Zoneamento Tráfego Clima Altura Alvenaria 279 Centralidade Intenso Ensolarado Ambiente Interno ,143-47,0 27, Térreo ,143-40,4 28, m Ambiente Externo ,143-35,5 29, ,143-39,6 26, Ambiente Interno ,143-29,9 24, ,143-34,1 23, m Ambiente Externo ,143-24,5 25, ,143-29,0 25, N: Normal - RI: Ruído 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 ruído 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 ruído impulsivo, com nota 3. 95

97 Tabela 25: Local de teste H. Andar/ Parede Distância da torre [m] Zoneamento Tráfego Clima Altura Alvenaria 436 Mista Alta Intenso Ensolarado Ambiente Interno ,143-58,9 20, ,143-59,5 21, m Ambiente Externo ,143-51,3 18, ,143-54,0 21, Ambiente Interno ,143-58,6 19, ,143-53,2 24, m Ambiente Externo ,143-54,3 17, ,143-52,6 22, Ambiente Interno ,143-58,0 18, ,143-55,3 23, m Ambiente Externo ,143-55,0 18, ,143-54,2 22, N: Normal - RI: Ruído Impulsivo - ED: Efeito Doppler A figura 52 mostra o espectro do sinal do canal 12 em condições normais e a figura 53 com ruído impulsivo. Como pode ser visto nas figuras 52 e 53, o nível do ruído sobe ao gerar o ruído 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

98 Figura 52: Espectro do sinal do canal 12 em condições normais no local H. Figura 53: Espectro do sinal do canal 12 com ruído impulsivo no local H. A figura 54 mostra o espectro do sinal do canal 60 em condições normais e a figura 55 com ruído impulsivo. Como pode ser visto nas figuras 54 e 55, diferente do canal 12, para o canal 60 o nível 97

99 Figura 54: Espectro do sinal do canal 60 em condições normais no local H. Figura 55: Espectro do sinal do canal 60 com ruído impulsivo no local H. do ruído não sobe ao gerar o ruído impulsivo no ambiente, destacado em amarelo, logo, o valor C/N de 21,1 db se manteve. 98

100 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

101 Tabela 26: Local de teste I. Andar/ Parede Distância da torre [m] Zoneamento Tráfego Clima Altura Alvenaria 488 Mista Alta Intenso Ensolarado Ambiente Interno ,143-79,6 4, ,143-72,4 19, m Ambiente Externo ,143-74,7 11, ,143-67,3 24, Ambiente Interno ,143-65,2 19, ,143-67,4 21, m Ambiente Externo ,143-48,4 24, ,143-61,1 21, Ambiente Interno ,143-62,6 17, ,143-64,7 21, m Ambiente Externo ,143-45,6 27, ,143-58,0 21, N: Normal - RI: Ruído 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 vídeo, diferente do canal 60 que obteve uma qualidade de recepção adequada em ambientes interno e externo. No décimo andar, ao gerar ruído 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

102 59 com ruído 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 ruído impulsivo no local I. Ao gerar ruído impulsivo em ambiente interno, gerou-se interferência no sinal do canal 101

103 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 nível do ruído sobe ao gerar-se o ruído 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/ Parede Distância da torre [m] Zoneamento Tráfego Clima Altura Alvenaria 662 Centralidade Intenso Ensolarado Ambiente Interno ,143-73,9 11, Térreo ,143-66,6 17, m Ambiente Externo ,143-63,5 18, ,143-56,7 17, N: Normal - RI: Ruído 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 ruído local e, ao gerar ruído impulsivo, perdeu o sinal. Em ambiente externo, o canal 12 só não recebeu uma recepção de sinal adequada ao gerar ruído 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

104 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

105 Tabela 28: Local de teste J. Andar/ Parede Distância da torre [m] Zoneamento Tráfego Clima Altura Alvenaria 851 Mista Alta Intenso Nublado Ambiente Interno ,143-64,3 18, ,143-65,2 20, m Ambiente Externo ,143-63,3 15, ,143-64,5 20, Ambiente Interno ,143-65,6 11, ,143-59,4 19, m Ambiente Externo ,143-61,4 18, ,143-50,6 23, Ambiente Interno ,143-65,8 10, ,143-64,0 21, m Ambiente Externo ,143-61,8 20, ,143-61,4 20, N: Normal - RI: Ruído 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 ruído 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

106 sinal com valor C/N de 10,7 db. Em ambiente externo, o canal 12 obteve uma recepção de sinal adequada, mas ao gerar ruído 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 ruído 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 nível do ruído sobe ao gerar-se o ruído 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

107 Figura 63: Espectro do sinal do canal 12 com ruído impulsivo no local J. A figura 64 mostra o espectro do sinal do canal 60 em condições normais e a figura 65 com ruído impulsivo. Como pode ser visto nas figuras 64 e 65, diferente do canal 12, no canal 60 o nível do ruído sobe 1,5 db ao gerar-se o ruído 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

108 Figura 64: Espectro do sinal do canal 60 em condições normais no local J. Figura 65: Espectro do sinal do canal 60 com ruído impulsivo no local J. 107

109 No local K, dois testes foram realizados. A tabela 29 apresenta os testes. Tabela 29: Local de teste K. Andar/ Parede Distância da torre [m] Zoneamento Tráfego Clima Altura Alvenaria 852 Centralidade Intenso Ensolarado Ambiente Interno ,143-70,0 14, ,143-65,2 19, m Ambiente Externo ,143-59,0 21, ,143-57,7 20, Ambiente Interno ,143-69,0 15, ,143-65,4 19, m Ambiente Externo ,143-58,4 21, ,143-57,6 21, N: Normal - RI: Ruído 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

110 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

111 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/ Parede Distância da torre [m] Zoneamento Tráfego Clima Altura Alvenaria 1317 Residencial Alta Intenso Nublado Ambiente Interno ,143-85,3 3, ,143-82,0 4, m Ambiente Externo ,143-79,2 10, ,143-78,6 10, N: Normal - RI: Ruído 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

112 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

113 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/ Parede Distância da torre [m] Zoneamento Tráfego Clima Altura Alvenaria 2060 Centralidade Intenso Ensolarado Ambiente Interno ,143-71,7 11, ,143-70,6 12, m Ambiente Externo ,143-67,7 14, ,143-70,4 14, Ambiente Interno ,143-69,5 13, ,143-68,0 13, m Ambiente Externo ,143-67,5 16, ,143-66,7 14, N: Normal - RI: Ruído 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

114 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

115 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/ Parede Distância da torre [m] Zoneamento Tráfego Clima Altura Alvenaria 2050 Centralidade Leve Ensolarado Ambiente Interno ,143-99,9 0, Térreo ,143-99,9 0, m Ambiente Externo ,143-81,8 7, ,143-86,7 3, N: Normal - RI: Ruído 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

116 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

117 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/ Parede Distância da torre [m] Zoneamento Tráfego Clima Altura Alvenaria 2650 Centralidade Intenso Ensolarado Ambiente Interno ,143-85,0 2, Térreo ,143-85,7 3, m Ambiente Externo ,143-76,8 12, ,143-77,2 13, N: Normal - RI: Ruído 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

118 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

119 No local Q, um teste foi realizado. A tabela 34 apresenta o teste. Tabela 34: Local de teste Q. Andar/ Parede Distância da torre [m] Zoneamento Tráfego Clima Altura Alvenaria 3182 Centralidade Sem Tráfego Ensolarado Ambiente Interno ,143-85,4 2, Térreo ,143-86,2 2, m Ambiente Externo ,143-79,6 9, ,143-83,1 4, N: Normal - RI: Ruído 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 possível calcular a disponibilidade de serviço para a banda VHF e UHF, equação 17. V S(%) = Nt Ni Nt 100 (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, ruído 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 sensível as interferências e a penetração de 118

120 Tabela 35: Disponibilidade de serviço. VHF UHF Condição Interno Externo Condição Interno Externo Normal 66,67% 77,78% Normal 83,33% 83,33% Ruído Impulsivo 52,78% 66,67% Ruído Impulsivo 83,33% 83,33% Efeito Doppler 55,56% 77,78% Efeito Doppler 83,33% 83,33% sinal em edifícios. 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 nível 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 edifícios, como apresentado no gráfico da figura