Para a implementa¸c˜ao do SDR, existe uma ferramenta de desenvolvimento de software que ´e o GRC, licenciado pela General Public License (GPL). Este programa ´e utilizado por ser uma biblioteca de software aberta. Qualquer r´adio pode ser implementado utilizando processamento de sinais digitais e fluxo de dados, sendo que os blocos de processamento de sinais digitais s˜ao escritos na linguagem C++ e a linguagem Python ´e utilizada para criar uma rede para ligar os blocos entre si. O GRC ´e executado em um sistema baseado em Linux, por exemplo, o Ubuntu (KATZ; FLYNN, 2009).
O GRC funciona por meio do conceito de flow graph, ou seja, ´e projetado um fluxo- grama utilizando os blocos de processamento nativos e os criados em C++ ou Python e por ele ocorre todo o fluxo de dados. Cada bloco, que comp˜oe o flow graph em quest˜ao, ´e processado individualmente, fazendo com que o sistema seja modular e flex´ıvel, al´em de realizar o processamento em tempo real (BRAUN, 2017) (HILBURN, 2016).
Para a cria¸c˜ao dos fluxogramas podem ser utilizados apenas os blocos nativos do GRC, bem como uma mescla dos blocos nativos com os blocos criados pelo usu´ario para a realiza¸c˜ao de diversos tipos de processamento. ´E poss´ıvel utilizar diferentes tipos de sinais como, por exemplo, sinais reais e complexos. Al´em disso, pode-se trabalhar com diferentes configura¸c˜oes nas entradas e sa´ıdas do fluxograma como, por exemplo, utilizando vetores ou amostras (RONDEAU, 2017).
Figura 2: Exemplo de flow graph criado no GRC.
Dentro do ambiente do GRC ´e poss´ıvel realizar simula¸c˜oes como, por exemplo, a transmiss˜ao e recep¸c˜ao de um sinal digital. Por´em, com a utiliza¸c˜ao de um computador conectado a um SDR como a placa USRP B210 da empresa Ettus, ilustrada na Figura 3, ´e poss´ıvel converter o sinal digital, gerado no GRC, para um sinal anal´ogico, tornando poss´ıvel sua irradia¸c˜ao para o ar e, posteriormente, sua recep¸c˜ao por outra placa, conec- tada a outro computador, que realiza o processo inverso.
Figura 3: Placa USRP B210 conectada ao computador.
Fonte: Autoria pr´opria (2017).
A placa mostrada na Figura 3 tem a capacidade de realizar transmiss˜oes e recep¸c˜oes em tempo real, consegue operar com frequˆencias de 70 MHz a 6 GHz e com larguras de banda de at´e 56 MHz. Essa capacidade ´e conseguida, pois ela possui uma Field Programmable
Gate Array (FPGA) Spartan 6 e um chip AD9361, que realiza a recep¸c˜ao de sinais de RF (ANALOG DEVICES, 2014) (ETTUS RESEARCH, 2014). O funcionamento do chip AD9361 pode ser observado no diagrama de blocos mostrado na Figura 4.
Figura 4: Diagrama de blocos do chip AD9361.
Pr oce ss ame n to em b an d a b ase Filtro FIR 𝐴𝑛𝑡𝑒𝑛𝑎 Oscilador Local -90° FPB FPB Conversor A/D Conversor A/D Decimador Decimador Filtro FIR
Fonte: Modificado e trad. de Analog Devices (2014).
Como ´e mostrado na Figura 4, o sinal anal´ogico recebido passa por um m´odulo de Controle Autom´atico de Ganho (CAG) e, em seguida, por meio de uma demodula¸c˜ao em quadratura, ´e convertido para banda base. Para tanto, um Filtro Passa Baixa (FPB) ´e utilizado para reduzir a interferˆencia de canal adjacente e filtrar as r´eplicas espectrais geradas na demodula¸c˜ao (AKAMINE, 2011). O sinal em banda base, passa por um conversor anal´ogico/digital e depois por um filtro de decima¸c˜ao e um filtro de resposta ao impulso finita, do inglˆes Finite Impulse Response (FIR). Ap´os estas etapas, o sinal resultante ´e enviado para o est´agio de processamento (ANALOG DEVICES, 2014).
3
TELEVIS ˜AO DIGITAL
3.1
Sistema Brasileiro de TV Digital
Os conceitos vistos nas se¸c˜oes 1 e 2, s˜ao utilizados para o desenvolvimento de sis- temas de comunica¸c˜ao, como, por exemplo, a transmiss˜ao e recep¸c˜ao de sinais de TV digital. A televis˜ao ´e um meio de comunica¸c˜ao que informa, educa e diverte o p´ublico em geral em todo o mundo. O seu receptor ´e certamente o dispositivo mais popular entre os eletroeletrˆonicos. A televis˜ao digital oferece sinais de v´ıdeo e ´audio sem distor¸c˜oes e interferˆencias, bem como consegue uma melhor eficiˆencia no espectro de frequˆencias, quando comparada com a televis˜ao anal´ogica. Al´em disso, tem a capacidade de interagir com outros sistemas de comunica¸c˜ao, permitindo a difus˜ao de dados entre eles (WU et al., 2006).
No inicio do desenvolvimento destes sistemas de High Definition Television (HDTV) foram criados alguns modelos diferentes, resultando em conjuntos de padr˜oes de TV digi- tal como, por exemplo, o Comitˆe de Sistemas Avan¸cados de Televis˜ao, do inglˆes Advanced Television Systems Committee (ATSC) que ´e o padr˜ao americano. Existe tamb´em, o padr˜ao europeu, conhecido como Digital Video Broadcasting (DVB), e as normas Integra- ted Services Digital Broadcasting (ISDB), que definiram o padr˜ao japonˆes de TV digital (WU et al., 2006). Este ´ultimo foi utilizado como base para o desenvolvimento do Sistema Brasileiro de Televis˜ao Digital (SBTVD).
No Brasil, o Governo Federal criou o Sistema Brasileiro de Televis˜ao Digital Terrestre (SBTVD-T), por meio do Decreto n´umero 5.820, de 29 de junho de 2006, que estabeleceu as diretrizes para migra¸c˜ao do sistema anal´ogico para o digital. Este sistema utilizado no Brasil foi fruto de uma parceria com o governo japonˆes e tamb´em foi adotado em outros pa´ıses da ´Africa e da Am´erica Latina. A migra¸c˜ao do sistema anal´ogico para o digital come¸cou em 2016 e vai at´e 2023. Ap´os este processo, os canais utilizados para transmiss˜ao anal´ogica ser˜ao devolvidos `a Uni˜ao e utilizados na expans˜ao do servi¸co de telefonia Quarta Gera¸c˜ao de telefonia m´ovel (4G) (MINIST´ERIO DAS COMUNICAC¸ ˜OES, 2014).