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Capítulo III – Descrição geral dos testes de campo
A) Teste de Campo de Cobertura para Comparação de Desempenho dosSistemas ATSC, DVB-T e ISDB-T
A1. Objetivo
Este teste tem como objetivo comparar o desempenho dos sistemas DVB-T,ATSC, ISDB-T.
Para esse teste foi utilizado um transmissor digital no canal 34 com potênciamédia de 5 kW, operando com 2.5 kW, com possibilidade, através dechaveamento, de operar com moduladores dos três sistemas. Foi utilizado,também, um transmissor PAL-M, de 1 kW de potência de pico, operando nomesmo canal que o transmissor digital, com a finalidade de servir como referênciapara identificação de possíveis problemas com a imagem em cada ponto.
Para enriquecer a avaliação de cobertura, em todos os pontos foram feitasmedidas de intensidade de campo através do analisador de espectro, bem como aobservação qualitativa da imagem dos seguintes canais analógicos em operação:§ VHF baixo: TV Cultura canal 2 instalada no mesmo local.§ VHF alto: TV Bandeirantes canal 13 ( ponto próximo).§ UHF: MTV canal 32, ponto próximo com potência alta.
A2. Escolha dos pontos de medidas
Para o teste de campo, realizado em São Paulo, a estação transmissora foiinstalada na Torre da TV Cultura canal 2, localizada no Sumaré.
Foi utilizado um sistema diretivo, através de uma antena “Slot”, queapresenta o zero grau do diagrama de irradiação voltado para 117o Nv.
Foram feitas medidas nos pontos de interseção entre círculos de 3 a 40 km,com radiais de abertura de 15 em 15 graus nos 220 graus de abertura dodiagrama de irradiação da antena. Em cada radial, o passo foi de 3 km , para d≤15km, de 5 km para 15< d ≤ 30 km e de 10 km para 30<d≤40 km
O mapa ilustra os pontos onde foram feitas as medidas (anexo 2). Porocasião dos testes, o número de pontos foi reduzido sempre que constatadarepetição das medidas, bem como impossibilidade de acesso.
As medidas foram feitas utilizando-se um veículo especialmente equipado (ver item 6.2 ).
As estimativas de nível de sinal (cálculo teórico, sem prédios) foram feitasmediante a metodologia da Portaria 53.
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A3. Características dos parâmetros básicos
§ Intensidade de campo (dBµ V/m)§ Margem de erro relativa (dB)§ Potência de ruído na banda do receptor (dBm).§ Relação Sinal/Ruído (C/N) dB
A4. Descrição geral da medida
Estando a antena do veículo de teste orientada conforme o melhor nível desinal e menor degradação por multipercurso, ajustar o atenuador existente noveículo para que o nível de potência na entrada do receptor seja –30 dBm(“média” para os receptores DVB-T, ATSC e ISDB-T). Note-se que, senão forconseguido o valor de -30 dBm na entrada do receptor, poderão ser usadosvalores menores porém nunca inferiores a -50 dBm, para minimizar as influênciasda figura de ruído do sistema de amplificação e atenuação bem como dosreceptores. A seguir, registrar o campo elétrico existente na posição da antenaatravés de sua medida indireta na entrada do receptor.
No caso do receptor PAL M, analisar a qualidade da imagem: presença deruído branco, ruídos interferentes, fantasma, efeito Doppler, ruído impulsivo,registrando na coluna de observações da planilha.
Para os receptores DVB-T, ATSC ou ISDB-T, injetar “ruído branco” até que aimagem atinja o LOP (limite de perceptibilidade). Anotar a “quantidade de ruídoinjetada” em dB: ela será a “margem de erro relativa ".
Avaliar subjetivamente a recepção do sistema analógico.Também avaliar o desempenho dos canais:2,13 e 32.
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A5. Instrumentos utilizadosA 5.1 – Estação transmissora- Transmissor Harris – canal 34 com moduladores para os três sistemas compotência média 5 kW, operando com 2,5 kW.- Transmissor Linear canal 34 com modulação em PAL-M, potência de pico de 1kW.- Antena "Slot" da Transtel padrão Q, cobertura de 220 graus modelo TTSLUQ.- Carga de 10 kW, de 50 Ohms, acoplada à chave coaxial.- Um medidor de potência “Bird”- Chave Coaxial automática.- 3 Kits de aterramento.- 130 metros de linha 1’ 5/8” com conectores EIA.- Abraçadeiras.- MTS 210 "stream player" com imagem "Zone Plate".- Network analyser.- Gerador de sinais de vídeo "color bar" PAL-M.
A 5.2 – Viatura de Medidas:
- Carro modelo Sprinter.- Antena receptora padrão da Rohde & Schwarz no modelo CBL 6111C.- Sistema de Amplificadores e Atenuadores da Zenith.- Gerador de ruídos HP NCT6110.- Amplificador HP 8447E- Analisador de espectro R&S FSEB30.- Analisador de espectro R&S U3641.- Decoder MPEG2 Mitsubishi MH1000D.- Conversor SPI(LVDS) – TTL Nucomm GA Interface.- TV PAL-M.Philips.- Divisor 2:1 simétrico.- Receptor DVB-T NDS System 3000.- Receptor ATSC.Zenith.- Receptor ISDB-T NEC.- Monitor HDTV Barco HDM 5049.- GPS. Garmin.- "Trunking" NEXTEL.- Conversor YPbPr - RGB CVC100.- Antena receptora doméstica para UHF.- Receptor doméstico NOKIA DVB.
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A6. “Lay out" básico das medidas
A 6.1.– Esquema de interligação de RF para testes de comparação dos sinaisdigitais.
TX DIGITALHARRIS
5 kWCH 34
TX ANALÓGICOLINEAR
1 kWCH 34
CARGA 10 kW
MEDIDOR DEPOTÊNCIA BIRD
ANTENASLOT
CHAVE COAXIAL (TRANSTEL)
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A 6.2.– “Lay out” de viatura
GPS
RÁDIO
ANALISADORESPECTRO
R & S FSEB 30
CONVERSORY Pb Pr/RGB
BARCOHDM5049
SISTEMAPRÉ-
AMPLIFICADORERRO
HP NCT6110GERADOR DE
RUIDOS
RECEPTORDOMÉSTICOPAL-M
ANALISADOR DEESPECTRO
R&S U3641
CONVERSORLVDS - TTL
BARCOHDM5049
RXATSC
RXISDB-T
RXDVB-T
DECODERMPEG2
MitsubishiMH1000D
MONITOR
CVC100
RX DVB-TDOMÉSTICO
CONVERSORPAL-B / PAL-M
AO TVDOMÉSTICO
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A 6.2 a- Esquema da caixa de amplificação / atenuação
3dB
20dB
3dB3dB
28dBRF
PONTO DE INSERÇÃO DERUÍDO
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A7 – Procedimento de aferições, testes e medidas
A 7.1 – Procedimentos necessários no sistema de recepção antes do início dafase de testes de campo.
Calcular e medir todas as perdas e ganhos que estejam no caminho do sinal deRF ( antena, cabos, atenuadores, filtros etc...) . Particularmente, estabelecer oslimites permitidos para a operação do sistema de amplificadores e atenuadores daZenith, avaliando estabilidade e níveis que causam distorção por intermodulação(ponto de compressão de 1 dB).
A 7.2 – Calibração a ser feita todos os dias pela manhã ( com o veículo próximo àestação transmissora)
A7.2.1 – Medir a potência de saída dos transmissores (Analógico e Digital emtodas as modulações).
A7.2.2 – Para cada sistema, atuar nos atenuadores do veículo para obter o nívelde –30 dBm na entrada dos respectivos receptores (valor de referência). Anotar asleituras.
A7.2.3 – Medir as características do ruído gerado pelo veículo através doanalisador de espectro na banda de interesse.
A7.2.4 – Salvar o resultado da análise do espectro de cada sistema .
A 7.3 – Procedimentos gerais a serem feitos em todos os pontos, antes do iníciodas medições.
A7.3.1 – Elevar a antena a 10m de altura, evitando obstruções: árvores, prédios,fios de distribuição de energia elétrica, etc.
A7.3.2 – Se as localização não for satisfatória, mover o veículo para o local maispróximo aceitável.
A7.3.3 – Orientar a antena receptora para obter o maior nível de sinal e sinalmenos degradado por multipercurso possível.
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A7.3.4 – Com os transmissores desligados, e os atenuadores do sistema deamplificação e atenuação na posição para obter –30dBm na entrada dosreceptores, verificar os sinais interferentes na banda do canal.
A7.3.5 - Ligar os transmissores.
A 7.4 – Procedimentos de medidas feitos em cada ponto.
Sempre que foi notada uma instabilidade do nível de sinal, deverá ser registradovalor mínimo, máximo e médio e o desvio padrão correspondente a um intervalode tempo de 10 minutos.
A 7.4.1 – Medidas para canal PAL M (34)
A7.4.1.1 - Na estação transmissora, acionar a chave coaxial para a transmissãodo sinal PAL M – canal 34.
A7.4.1.2 – Fazer a análise subjetiva do vídeo e do áudio usando doisobservadores, particularmente observando a presença de ruído branco (chuvisco),ruídos interferentes, fantasmas e efeito Doppler. Quando necessário, descrever oproblema com detalhes. Anotar na planilha de resultados de campo a nota daavaliação subjetiva.
A7.4.1.3 – Medir o nível de sinal analógico no “pico” da portadora de vídeo.
A7.4.1.4 – Repetir tal procedimento para todos os canais analógicos que estãosendo avaliados.
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A7.4.1.6 – Na estação transmissora, tirar o canal PAL M do ar.
A 7.4.2 – Medidas para o canal 34 – ATSC
A7.4.2.1 - Na estação transmissora, acionar a chave coaxial para a transmissãodo sinal digital no canal 34. Além disto, no transmissor digital, mudar a modulaçãopara o sistema ATSC.
A7.4.2.2 - Ajustar os atenuadores e ou os amplificadores de modo que o nível depotência média seja –30 dBm na entrada do receptor ATSC. A medida de potênciadeve ser feita no analisador de espectro.
A7.4.2.3 - Registrar as leituras de atenuadores do item A 7.4.2.2, e calcular aintensidade de campo em dBµ V/m, e o nível de sinal em dBm na entrada do caboconectado à antena.
A7.4.2.4 – Salvar o espectro do sinal ATSC usando o analisador de espectro.Fazer esta análise dentro de uma banda de 20 MHz observando a existência desinais interferentes nas vizinhanças, com escala de 10 dB/divisão.
A7.4.2.5 – Salvar o espectro do sinal ATSC dentro de uma banda de 6 MHz comescala de 1 dB/divisão.
A7.4.2.6 – Adicionar ruído branco em passos de 0,1 dB até alcançar o limite deperceptibilidade (LOP). Anotar o nível do ruído branco adicionado em 6 MHz, emdBm. Este número servirá para calcular a relação sinal/ruído (C/N)dB no limiar deperceptibilidade, nas condições do ponto.
A7.4.2.7 – Na estação transmissora tirar o canal digital ATSC do ar.
A7.4.2.8 – Medir o ruído do sistema nas condições A 7.4.2.7 através do analisadorde espectro. Registrar a potência média de ruído na banda do canal.
A7.4.2.9 - Calcular a relação sinal/ruído (C/N) do ponto subtraindo o resultadoobtido no item A 7.4.2.8 de (-30 dBm). Registrar.
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A 7.4.3 – Medidas para o canal 34 – DVB-T
Repetir todos os procedimentos anteriores já descritos, dos itens A7.4.2.1 atéA7.4.2.9.
Os testes devem ser realizados na seguinte configuração do DVB-T:-Modulação : 64QAM-No de portadoras : 2K-FEC : 3/4-Intervalo de Guarda : 1/16-Taxa de Bits resultante: 19,75Mbps
Caso o sistema DVB-T não funcione com esta configuração, deve ser testada umaconfiguração mais robusta:
-Modulação : 64QAM-No de portadoras : 8K-FEC : 2/3-Intervalo de Guarda : 1/32-Taxa de Bits resultante: 18,09Mbps
A 7.4.3 – Medidas para o canal 34 – ISDB-T
Repetir todos os procedimentos anteriores já descritos, dos itens A7.4.2.1 atéA7.4.2.9.
Os testes devem ser realizados na seguinte configuração do ISDB-T:-Modulação : 64QAM-No de portadoras : 4K-FEC : 3/4-Intervalo de Guarda : 1/16-Interliver : 0,1s-Taxa de Bits resultante: 19,3Mbps
Caso o sistema ISDB-T não funcione com esta configuração, deve ser testadauma configuração mais robusta:
-Modulação : 64QAM-No de portadoras : 8K-FEC : 2/3-Intervalo de Guarda : 1/32-Interliver : 0,1s-Taxa de Bits resultante: 17,7Mbps
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A8 – Resultados dos testes
A8.1 - Pela distribuição de pontos de medição sugerida no item A2, foramdemarcados 152 localidades para visita da unidade móvel de campo. Com olevantamento teórico da cobertura utilizando um software de geoprocessamentocom uma base de dados de relevo da cidade de São Paulo, foi possível eliminar28 pontos onde o campo irradiado era inferior a 45 dBµ V/m.
40Km
30Km
25Km
20Km
15Km12Km
9Km6Km
3Km
357o 12o
27o
42o
57o
72o
87o
102o
117o
132o
147o
162o
177o192o
207o
222o
237o
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A8.2 – O gráfico abaixo indica a porcentagem de pontos com êxito de cada umdos sistemas, ou seja, pontos onde a recepção do sistema foi satisfatória, peladistância em relação a torre da TV Cultura.
A8.3 – O levantamento estatístico dos problemas encontrados no campo nosmostra a seguinte realidade:
Problema Encontrado Porcentagem de PontosMultipercurso 100%Ruído Impulsivo 23%Doppler 2%Flutuação de Sinal 2%Nível Baixo de Sinal 15%
Percentual Cumulativo de Recepção em Função da Distância
60%
65%
70%
75%
80%
85%
90%
95%
100%
3 6 9 12 15 20 25 30
Distância em Km
Per
cen
tual DVB-T 2K
DVB-T 8K
ATSC 1 (Zenith)
ISDB-T 4K