Capítulo II - Descrição geral dos testes de laboratório

Capítulo II - Descrição geral dos testes de laboratório II-1) Identificação e classificação dos testes 1) Introdução Os testes foram agrupados em famílias, caracterizadas pela sua funcionalidade e numerados de 1 a 6. Assim, temos as famílias funcionais e os testes que correspondem a cada família a saber: 2) Comportamento com interferência 2.1 - Interferência do sistema digital no sistema PAL-M. 2.2 - Interferência do sistema PAL-M no sistema digital. 2.3 - Interferência entre dois canais de TV digital. 2.4 - Interferência de onda contínua (CW). 2.5 - Robustez dos sistemas COFDM e 8VSB perante o ruído impulsivo. 2.6 - Interferência simultânea de canal digital e ruído em canal analógico PAL-M. 2.7 - Interferência simultânea de canal analógico PAL-M e ruído em canal digital. 2.8 - Interferência simultânea de canal digital e ruído em canal digital. 3) Robustez do sistema digital a interferências 3.1 - Interferências por multipercursos sem a presença de ruído interferente. 3.2 - Interferências por multipercursos com a presença de ruído interferente. 3.3 - Interferências por multipercursos - Simulação de canais com múltiplos ecos. 4) Características de desempenho de recepção 4.1 - Limiar de relação portadora/ruído (C/N para uma dada taxa de erro). 4.2 - Mínimo nível de sinal de entrada (para uma dada taxa de erro). 4.3 - "Taxa de erro" vs. "Nível de sinal". 4.4 - "Taxa de erro" vs. "Relação portadora de ruído". 4.5 - "Limiar de "Relação portadora/ruído" vs. "Nível de sinal". Página 5 de 13

5) Características de desempenho de transmissão 5.1 - Calibração dos transmissores e análise espectral dos sinais transmitidos. 5.2 - Desempenho de compreensão dos transmissores. 5.3 - Emissão de sinais fora da banda nas adjacências do canal. 6) Características dos sistemas de TV digital para recepção móvel (Efeito Doppler) II-2) Descrição geral do Set-up. O set-up geral dos testes de laboratório se divide em três segmentos, a saber: 1 - Sala dos transmissores 2 - Sala de recepção 3 - Interconexão II-2.1) Sala dos transmissores Localização física: a sala dos transmissores localiza-se no subsolo do edifício João Calvino, situado na Rua da Consolação, 896, que pertence ao Instituto Presbiteriano Mackenzie. Dimensões: a sala dos transmissores é composta de 2 dependências contíguas. A maior delas ocupa uma área de 15m 2 (4,2 X 3,6m) e abriga os transmissores de potência. A menor delas ocupa uma área de 3m 2 (aproximadamente 2 X 1,5m) e abriga o sistema de refrigeração a ar dos transmissores ("blower"). Equipamentos: são os seguintes os principais equipamentos que compõem a sala dos transmissores: a) Geração de sinal PAL-M: a1) Vídeo Programmable Generator TSG1001, Tektronix Digital Variacomb Coder V4238, Vistek Modulador Pulsar, Barco Transmissor de pot~encia 1Kw, UHF, canal 34, Linear Página 6 de 13

a2) Som Programmable Generator TSG 95, Tektronix Stereo generator MTS, LeamingIndustries BTSC SAP Generator b) Geração de sinal digital para HDTV b1) Vídeo Programmable generator TSG1001, Tektronix Encoder MPEG2, MH1000, Mitsubishi + Gerador de RF, Rohde & Schwarz - SMY-02 Modulador 8VSB NEC ou Modulador COFDM NEC ou Modulador ISDB NEC OFM2000-02-07 TS Multiplexer MPEG2, NEC Transmissor de HDTV, 1 Kw, UHF, canal 35 com moduladores chaveados para 8VSB, COFDM ou ISDB Monitor Plasmasync 4200W, NEC b2) Som do HDTV Programmable generator TSG95, Tektronix 2 CH AD Converter AD2X Yamaha ZX Resound Audio Encoder (AC3 Dolby), Zapex Encoder MPEG2 - MH1000, Mitsubishi II-2.2) Sala de recepção Localização Física: a sala de recepção localiza-se no 1 o. Andar do edifício João Calvino, sito a Rua da Consolação, 896, pertencente ao Instituto Presbiteriano Mackenzie. Dimensões: a sala de recepção ocupa uma área de 24,80m 2 (3,6 X 6,9m) e abriga os equipamentos e o instrumental de recepção. Gaiola de Faraday: o principal componente da sala de recepção é uma "Gaiola de Faraday" construída pelo ITM (Instituto Tecnológico Mackenzie) e que tem por objetivo evitar que campos eletromagnéticos externos possam perturbar as medidas sobre os equipamentos de recepção. Esta gaiola ocupa uma área de 7m 2 (2,0 X 3,5m) e abriga praticamente, todos os instrumentos e equipamentos de recepção. Página 7 de 13

Parte externa da Gaiola: na parte externa da gaiola existe um "Patch Pannel" que dá terminação e passagens aos sinais trafegados pelos cabos coaxiais de interconexão entre a sala de recepção e a sala de transmissão. Este "Patch Pannel" está acoplado à gaiola e permite que os sinais de alta-freqüência entrem e saiam da gaiola sem prejudicar a sua isolação eletromagnética. A capacidade deste "Patch Pannel" é terminar em ambas as faces (face externa e interna da gaiola) 4 cabos coaxiais RG213, através de conectores tipo N e 8 cabos coaxiais RG58, através de conectores tipo N e 8 cabos coaxiais RG58, através de conectores BNC. Os cabos RG213 são utilizados para interconexão de sinais entre a sala de transmissão e recepção e os cabos RG58 são usados, geralmente para a conexão de instrumental que fica fora da gaiola. Parte Interna da Gaiola: os principais equipamentos e instrumentos utilizados na parte interna da gaiola foram: a) Equipamentos de recepção: 1 receptor ATSC da Zenith modelo: Prodemod 1 receptor NDS system 3000 para o DVB 1 receptor ISDB (protótipo) 1 decoder SDTV-NEC240 3 receptores comerciais de vídeo analógico PAL-M 1 decoder dolby AC3 Harman-Kardon Interfaces paralelo/serial b) Equipamento de medidas: 1 analisador de sinal HP89441V 1 gerador de ruído da TAS modelo TAS420 1 medidor de taxa de erro, Tektronix PB200 1 Digital Transmission Analyser 3764 da HP (para ISDB) 1 TAS - RF Channel Emulator TAS 4500 2 Filtros TELONIC 12Mhz TT600 1 Analisador de espectro Advantest U3641 1 Amplificador HP, modelo HP8347A 1 Atenuador Rohde & Schwarz 0-110dB, 0,1dB modelo RSP Página 8 de 13

2 Atenuadores HP, 0-120dB, modelo 355D 2 Atenuadores HP, 0-12dB, modelo 355C 2 Circuitos combinador HP, modelo HP0955-0751 2 Divisor de sinal da HP, modelo HP0955-0751 2 Mixer da Mini-circuit modelo ZLW186MH 2 Gerador de RF da R&S, modelo SMY02 1 Gerador de RF da R&S, modelo SMH 1 Osciloscópio Tektronix 4 canais, modelo TDS754D Medidor de freqüência Advantest modelo 5361B 1 Chave coaxial de RF, 1 polo 2 posições II-2.3) Interconexão A interconexão entre a sala dos transmissores e a sala de recepção é realizada por cabos coaxiais de aproximadamente 80 metros de comprimento. São ao todo 5 cabos coaxiais tipo RG213 cuja função é a seguinte: Cabo 1: cabo coaxial com terminação tipo N nas duas extremidades, transportando o sinal de dados (TX data) constituído por uma sequência PRBS 2 15-1. Esta sequência é gerada pela circuito gerador de dados de medidas de taxa de erro PB200 da Tektronix e inserido no cabo coaxial através de um circuito "line-driver". Na outra extremidade do cabo coaxial, a sequência mencionada é inserida num conversor série/paralelo, cujos dados paralelizados são convertidos do modo TTL para LVDS por uma interface apropriada, antes de serem injetados no modulador ATSC ou DVB. Nota: no caso do padrão ISDB o próprio modulador gera internamente a sequência PRBS 2 23-1 utilizada no teste. Cabo 2: cabo coaxial com terminações tipo N nas duas extremidades, transpondo o sinal de "clock" (Tx clock) ao qual está sincronizando o sinal de TX DATA. Este sinal "clock" é gerado pelo PB200 e inserido no cabo coaxial através de um circuito "line driver". Na outra extremidade do cabo coaxial o sinal TX Clock é inserido no conversor série/paralelo cuja saída de clock paralelizada é convertida do modo TTL para LVDS antes de ser injetado no modulador ATSC ou DVB. Cabo 3: Cabo coaxial com terminação tipo N nas duas extremidades transportando o sinal "synch" (TX Synch). Este sinal de "synch" é gerado pelo PB200 e tem por função indicar o começo do pacote de transporte pela indicação da posição de byte de sincronismo. Este sinal é inserido no cabo Página 9 de 13

coaxial através de um circuito "line driver". Na outra extremidade do cabo coaxial, o sinal TX Synch é inserido no modulador ATSC ou DVB através do conversor série/paralelo e do conversor TTL/LVDS. Cabo 4: Cabo coaxial com terminação tipo N nas duas extremidades transportando o sinal digital proveniente de uma "pesca" localizada na saída de potência do transmissor digital. Na outra extremidade do cabo coaxial, o sinal digital é inserido no "Patch Pannel" da gaiola de Faraday e daí vai para o "setup" de recepção. Cabo 5: Cabo coaxial com terminação tipo N nas duas extremidades transportando o sinal analógico proveniente de uma "pesca" na carga de RF do transmissor analógico PAL-M. Na outra extremidade do cabo coaxial, o sinal analógico é inserido no "Patch \pannel" da gaiola de Faraday e daí vai para o "set-up" de recepção. II-3) Calibração do Set-up de Medidas II-3.1) Medições dos cabos de interconexão Nas bancadas de medidas nas salas de transmissão e recepção, todos os cabos de interconexão foram construídos e medidos quanto a suas características de atenuação e perda de retorno. Para cada experiência, pode-se identificar o conjunto de cabo que foi utilizado. II-3.2) Medições de Mixers e Combinadores Nos combinadores e derivadores utilizados nos testes, foram medidas as perdas de atenuação e de retorno. Nos mixers, além das medidas de atenuação e perda de retorno, foi avaliada a curva de resposta de amplitude, com a identificação da região de saturação. II-3.3) Medições de potência do sinal PAL-M A medida da potência do sinal PAL-M é feita no pico de sincronismo, pelo uso do Vector Signal Analyser da HP - modelo 89441V, que permite a leitura direta desta potência. Página 10 de 13

II-3.4) Medições de potência do sinal digital e potência do ruído gaussiano Ambas as potências foram medidas pelo Vector Signal Analyser da HP - modelo 89441V, que mede diretamente a potência média dos sinais dentro da banda de 6MHz. II-4) Equipamentos Auxiliares projetados e desenvolvidos Para sanar os problemas de interface entre os equipamentos de modulação e recepção e os equipamentos de medidas, foi necessário projetar e desenvolver os seguintes equipamentos: 1) Interface serial/paralela: inserida entre a geração da sequência PRBS pelo instrumento PB200 da Tektronix e a entrada do modulador de ATSC ou DVB. 2) Interface paralela/serial: inserida entre a saída do receptor DVB da NDS e a entrada do sinal PRBS no PB200. 3) Line Driver: inseridos na sala de recepção entre as saídas de sinais do instrumento PB200 e os cabos coaxiais (3) que levam estes sinais até a sala dos transmissores. II-5) Padrões adotados Vários padrões de imagem, som e sequências digitais foram utilizados durante os testes. São os seguintes: II-5.1) Padrões de imagem Para os testes de interferência do sistema digital no analógico, a imagem interferida usada nos receptores PAL-M foi a de "Colour-bar" com 8 barras. Para os testes de interferência do sistema analógico no digital foi usada, no sistema analógico interferente, a imagem do tipo "Zone Plate". II-5.2) Padrões de som Para a geração do canal de som do sistema PAL-M, foi utilizado um gerador de áudio de varredura de 20 Hz a 20kHz, provocando desvios máximos, para a frequência de modulação de 12,5kHz de: Mono: 25kHz Estéreo: 55khz Estéreo + SAP: 75kHz Página 11 de 13

II-5.3) Padrões de sequências digitais e de taxa de erro Para a sequência digital de transmissão, foi utilizada uma sequência pseudo aleatória (PRBS) de 2 15-1 bits para o padrão ISDB. O fato de não se ter utilizado o padrão 2 23-1 para o ATSC e DVB se deve a dificuldade do instrumento PB200da Tektronix de se sincronizar a esta longa sequência. Como o ISDB utilizou outro instrumento de medição de taxa de erro, não houve dificuldade para o uso da sequência 2 23-1. Para a utilização da sequência 2 15-1, foi feita uma investigação meticulosa para verificar das diferenças em relação ao uso desta sequência mais curta, em relação à mais longa, de 2 23-1. Não foi constatado qualquer problema significativo no uso da sequência mais curta. Limiar de taxa de erro: foi utilizada para todos os padrões a mesma referência de limiar de taxa de erro, ou seja, 3X10-6, medida na saída de sinal (data output) dos receptores. II-6) Descrição das interfaces As interfaces dos equipamentos receptores são, para os testes de laboratório, as mais significativas, pois definem as interfaces dos principais equipamentos de medidas. De forma resumida, estas interfaces possuem as seguintes características: II-6.1) Receptor Zenith para padrão ATSC Saída paralela de dados, 208 bytes, saída tipo LVDS, conector DB25. Esta saída é conectada ao adaptador de interfaces LVDS/TTL da Nucom, cuja saída, por sua vez, é conectada ao decoder MPEG-2 da Mitsubishi. Saída serial de dados/clock, padrão TTL, conector BNC. Esta saída é conectada diretamente à entrada de dados do medidor de taxa de erro PB200 da Tektronix. Interface RS232 para configuração do receptor II-6.2) Receptor NDS para padrão DVB Saída paralela (204 bytes de dados) padrão DVB SPI (saída LVDS, conector DB25). Esta saída é conectada ao adaptador de interfaces LVDS/TTL da Nucom cuja saída, por sua vez, é conectada ao Decoder MPEG-2 da Mitsubishi. Para medida da taxa de erro, esta saída paralela é conectada à entrada serial de dados do medidor de taxa de erro PB200 da Tektronix. Página 12 de 13

Interface RS232 para configuração do receptor. II-6.3) Receptor NEC para padrão ISDB Saída paralela (204 bytes de dados) padrão DVB SPI (saída LVDS, conector DB25). Esta saída é conectada ao adaptador de interfaces LVDS/TTL da Nucom, cuja saída, por sua vez, é conectada ao Decoder MPEG-2 da Mitsubishi II-7) Comentários Finais Para a realização dos testes de laboratório, todos os cuidados foram tomados para garantir a confiabilidade dos resultados. Nos problemas encontrados durante os testes, os dois maiores se prenderam à medição de taxa de erro e ao interfaceamento entre os receptores e o medidor de taxa de erro e o demodulador MPEG-2, problemas estes já comentados em itens anteriores. Temos absoluta certeza de que os resultados espelham, com a maior fidelidade possível, o desempenho dos vários parâmetros analisados, o que permitirá uma correta comparação entre os três padrões considerados. Página 13 de 13