DAS DESCRIÇÕES DO EXPERIMENTO
A principal característica do experimento usa um dos canais de 5Rádio Frequência, que são divididos em sistemas de faixas de frequências, chamadas de
“RFs”. Cada faixa de freqüência possui um determinado número de frequência, estipulado por órgãos internacionais de telecomunicações. A utilização do sistema rádio digital PDH6, utilizando modulação em Frequência Modulada7 (FM), com banda básica de vídeo8, surgiu da necessidade de substituição de uma banda básica de vídeo de um sistema de rádio frequência analógico , que transportar os sinais a uma distância de 320 quilômetros, utilizando sete (07) sistemas de rádio visibilidade9, na faixa de 5GHZ e 6 GHZ do espectro de microondas.
3.1- CARACTERÍSTICAS DOS ENLACES DE RÁDIO
Chamaremos os enlaces10 por letras de A até H e iremos nos referir as estas como estações, conforme visto na figura 3.1.
5 Rádio Freqüência: o conjunto dos meios envolvidos para transmissão de informação via rádio num sentido (por exemplo de A para B)
7 Freqüência Modulada: Uma onda modulada em freqüência tem freqüência instantânea linearmente proporcional ao valor instantâneo do sinal modulante Como informado pelo site:
http://www.getec.cefetmt.br/~luizcarlos/Tele/FM/Modula%E7%E3o%20angular%20FM.doc:
pesquisado em 19/05/2009
8 Banda Básica de Vídeo: A banda básica venha ser, uma faixa de freqüência destinada a conter as informações provenientes do equipamento do centro de televisão. Livro de Sistemas Radiovisibilidade de Gilberto e Ovídio Barradas da pág. 135
9 Rádio Visibilidade: ligação via ondas de rádio, que opera com frequência na faixa de microondas, sendo que o sinal irradiado por uma antena é captado por outra, a qual deve sempre ser visível a partir da primeira. Livro de Sistemas Radiovisibilidade de Gilberto e Ovídio Barradas
10Enlaces: Qualquer dispositivo que faz conexão com outro.
T
X R
X F
I
F I
Estação repetidora fi
O enlace das estações A e B, utiliza um equipamento de rádio frequência na
faixa de 7GHZ no canal de rádio frequência 6GHZ, usando modulação em frequência. Essas estações são consideradas estações terminais11, pois efetuam o processo de transporte recuperando o sinal original para ser utilizado.
Os enlaces de rádio das estações: B-C, C-D, D-E, E-F e F-G, utilizam rádios nas faixas de microondas12 em 6GHZ na frequência do canal RF5, utilizando modulação em frequência. Entre as estações A, B e G possuem equipamentos que possibilitam a recuperação do sinal para ser utilizado, sendo chamadas de estações terminais. As estações: C, D, E e F, utilizam equipamentos que recuperam o sinal a ser transportado até o nível de frequência intermediária13 (FI), que não possibilitam a utilização deste sinal após ser transportados. Essas estações são chamadas de repetidores de FI.
Figura 3.2: Diagrama de repetidora FI
11 Estações terminais: estações associadas a um centro de televisão. Livro de Sistemas Radiovisibilidade de Gilberto e Ovídio Barradas
12 Microondas é uma palavra popular para as faixas de UHF (estremo superior), SHF e EHF.
A B C D E F G H
Figura 3.1: Disposição das estações.
Terminal Terminal
Repetidora FI.
Estação terminal T
X
M O D
B B T X
R X
D E M B B R X
Figura 3.3: Diagrama de estação terminal
3.2- COMPOSIÇÃO DA BANDA BÁSICA DE TV
O sinal de áudio e vídeo antes de ser inserido no equipamento rádio analógico na estação A, passa por um processo que é chamado de combinação de áudio e vídeo, que consiste em modular em frequência o sinal de áudio com uma portadora14 em 7,5 MHZ e misturando o sinal de vídeo15, resultando uma saída única, conforme mostra figura 3.4(a). O processo inverso é executado na estação H de forma inversa, quando o sinal combinado é separado com uma saída de áudio e vídeo, efetuado por um dispositivo denominado separador de som e vídeo.
Conforme mostra figura 3.4 (b).
Figura 3.4 (a) : Combinador de som e Figura 3.4 (b): Separador de som e vídeo vídeo
13 Freqüência Intermediaria: é uma portadora de freqüência mais baixa que a de microondas.
15 Sinal de vídeo: é composto e constituído pelas informações de luminância e crominonância mais os pulsos de sincronismo.
7,5 MHZ
TV + 7,5 MHZ
VÍDEO VPP
75Ώ ÁUDI O 9 Dbm 600 Ω
7,5 MHZ TV + 7,5
MHZ
VÍDEO 1 VPP
75Ώ ÁUDIO 9 Dbm 600 Ω
SEP COMB
3.3- DESCRIÇÃO DA INTERFERÊNCIA NO ENLACE DAS ESTAÇÕES G-H.
Os enlaces de ondas de rádio entre as estações G–H utiliza a faixa de 5GHZ de irradiação, usando a frequência do canal RF5 com modulação em frequência, sendo consideradas estações terminais.
O projeto se iniciou devido à dificuldade de solucionar um problema de interferência do enlace G–H que inseria ruído16 no sinal de vídeo, quando o sinal de vídeo composto era recuperado na estação terminal H, inviabilizando tecnicamente sua utilização. Outro fator que contribuiu para a viabilidade do projeto, foi a falta de equipamentos de reposição do enlace G-H, que se apresentava em fim de vida útil e a dificuldade de solucionar a interferência17, que era inserida na FI na estação G, por esta estar situado próximo aos transmissores de TV, que utilizam canais em VHF18 na mesma faixa da FI de 140 MHZ do enlace em questão. Como essa questão possui uma resolução demorada e devido a questões do órgão fiscalizador, ter que ser acionado para verificar o nível de harmônico de uma dessas emissoras, sendo descartado em principio. Tanto importante quanto à viabilidade técnica de solucionar este problema no atendimento a continuidade operacional do serviço, como também ao financeiro, que previa a compra neste caso de equipamentos na resolução do problema, sem retorno financeiro, já que este serviço possui baixo nível de utilização e remuneração.
Outra solução seria a substituição do enlace G-H por outro em outra freqüência, contudo essa possibilidade se tornava onerosa e levaria muito tempo. A proposta do projeto se tornou viável, por ter um custo baixíssimo e ter a possibilidade de logo nos primeiros testes se verificar sua viabilidade operacional.
17 Interferência: é um fenômeno que representa a superposição de duas ou mais ondas um mesmo ponto.
18 VHF: é comumente utilizada para transmissão de rádio FM e transmissões televisivas (em conjunto com a faixa de frequência VHF).
3.4- ESTRATÉGIA PARA SOLUÇÃO DA INTERFERÊNCIA
Para solucionar de forma econômica o transporte do sinal de banda básica de TV da estação A até a H, foi utilizado um sistema de rádio frequência na faixa de 5GHZ em funcionamento, que possui sete canais de frequência, sendo quatro em uma polarização e três e outra, utilizando modulação 16QAM (Quadratura Amplitude Modulation). A viabilidade foi possível devido ao canal de rádio 6 (RF6) não possuir banda básica, estando portanto vago. O sistema em questão está instalado com enlaces nas mesmas estações do sistema analógico: B-C e C-D.
Na estação D o sistema digital utiliza outro percurso geográfico utilizando as estações I e J, com enlaces: D-I, I-J, J-H, alcançando assim estação, onde o sinal de
banda básica deverá ser utilizado, conforme a fig.3.5.
Repetidora FI
Terminal
Nesta solução o sistema de rádio analógico entre as estações de B-C e G-H seriam desativados. O projeto utiliza uma rota alternativa existente para evitar a utilização da estação G, que poderia invibializar à solução devido à característica de interferência, já citado anteriormente. No enlace A-B foram utilizados os mesmos equipamentos do caminho anterior com uma modificação de ordem técnica na estação B, quando o sistema analógico em FI se interliga ao sistema rádio frequência do canal 6 na faixa frequência de 5GHZ do sistema digital, sendo descrito mais adiante. A proposta seria a utilização de um sistema rádio digital no nível de FI, que possui a mesma frequência de 70MHZ do sistema analógico, executando
A B C D E F G H
Figura 3.5: Disposição das estações (novo percurso)
Terminal
I J
Repetidora FI.
Estações não utilizadas.
apenas adequações de nível de FI, sendo descartado o modulador19 e demodulador20 do rádio digital PDH, conforme a figura 3.6, em todas as estações do sistema digital. Esses dispositivos foram descartados por serem de tecnologia incompatível com sistema analógico.
Figura 3.6: Diagrama simplificado do rádio PDH
3.4.1- PROPOSTA A SER COLOCADA EM EXECUÇÃO DO EXPERIMENTO
A ocupação dos canais de rádio frequência utiliza três diferentes planos de frequência na interligação dos centros de TV”s das estações A e H. A figura 3.7 retrata a ocupação dos canais entre as estações A e H indicando suas polarizações e canais RF’S. Nos enlaces das estações A – B e J – H, não houve inversão de
19 Modulador: é um circuito eletrônico que realiza a modulação de uma portadora de rádio freqüência por um sinal contendo uma informação (geralmente sinal de vídeo ou de áudio).
20 Demodulador: é um circuito que pega um sinal de rádio freqüência, que contém informações codificadas variando tanto a amplitude quanto a fase da onda, e converte-o em um sinal simples que pode ser processado pelo conversor analógico – digital.
T X
M O D 1 6 Q A M
P R O C D A D O S
R X D
E M 1 6 Q A M P
R O C D A D O S
RF FI FI
RF
- Estrutura de rádio digital PDH simplificada.
- Equipamentos não utilizados no projeto.
MODULADOR DEMODULADOR
polarização, pois os planos de frequência utilizado são: de 7 GHZ e 11GHZ respectivamente.
Na estação A no que se refere ao transporte do sinal do sentido A-B não houve modificação, sendo utilizado um modulador de FM de alta qualidade e transmissor21 na faixa de frequência de 7GHZ no canal RF6.
Na estação B o sinal é recuperado em nível de FI de 70 MHZ. Neste ponto na condição anterior era recuperado em nível de banda básica. Com o projeto este sinal sofre uma atenuação22 em nível para adequação, onde é inserido na unidade TX RF, da RF6 do sistema rádio digital de 5GHZ.
21 Transmissor: é um dispositivo eletrônico que, com a ajuda de uma antena, propaga um sinal eletromagnético, podendo ser de rádio, televisão, ou outras telecomunicações.
22 Atenuação ou perda de transmissão pode ser definida como a diminuição de intensidade de energia de um sinal ao propagar-se através de um meio de transmissão.
E S T A Ç Ã O B
E S T A Ç Ã O C
E S T A Ç Ã O I E
S T A Ç Ã O D
E S T A Ç Ã O H E
S T A Ç Ã O J E
S T A Ç Ã O A
RF6 H RF6’
V
RF6 RF1’
RF3’
RF5’
RF7’
RF1 RF3 RF5 RF7 H
RF2’
RF4’
RF6’
H
RF2 RF4
V
RF1’
RF3’
RF5’
RF7’
RF1 RF3 RF5 RF7 V
RF2’
RF4’
RF6’
V
RF2 RF4 H H
RF1’
RF3’
RF5’
RF7’
RF1 RF3 RF5 RF7 H
RF2’
RF4’
RF6’
H
RF2 RF4
V
RF1’
RF3’
RF5’
RF7’
RF1 RF3 RF5 RF7 V
RF2’
RF4’
RF6’
V
RF2 RF4
H
RF1’
RF3’
RF5’
RF7’
RF1 RF3 RF5 RF7 V
RF2’
RF4’
RF6’
V
RF2 RF4
H
V H H
RF6 RF6 RF6 RF6
C E N T R O
D E T V
C E N T R O
D E T V
- Plano de frequência de 7 GHZ.
- Plano de frequência de 5 GHZ.
- Plano de frequência de 11GHZ.
Figura 3.7: Diagrama de ocupação de canais de RF entre as estações A-H
O sinal recebe equalização na unidade TX FI, sendo enviado ao conversor de RF23, que converte o sinal de FI para RF no canal 6 do sistema 5GHZ. A próxima etapa é executada pelo amplificador de RF, também chamado de PA (Power Amplifier), que recebe do conversor o sinal no canal 6, com o nível de 2dBm e efetua um ganho no sinal de 32 dB. Esse sinal é inserido no sistema aéreo, sendo irradiado da estação B para a estação C no espaço livre.
Na estação C o receptor de RF recebe o sinal com nível em torno de -36 dbm efetuando ganho e conversão de RF para FI, sendo inserido uma equalização devido às perdas como resposta de frequência e retardo de grupo introduzido pelo sistema aéreo do enlace. Neste ponto ocorre mais uma modificação proposta pelo projeto. No sistema de rádio digital esse sinal seriam enviados ao demodulador de 16 QAM, que efetuaria a recuperação dos sinais digitais e interligando com o modulador digital24, contudo esses equipamentos são suprimidos do processo, por serem de tecnologia incompatível com o sinal analógico que está sendo transportada. Assim na saída da unidade RX FI da estação C, o sinal de FI de 70MHZ com um nível de -5dBm é enviado direto para a unidade TX RF, que compõe o transmissor voltado para a estação D, sendo esta outra modificação proposta pelo projeto. Essa unidade efetua a adequação do sinal de FI, sendo sua saída interligado na entrada do conversor de TX, que efetua a conversão para o canal 6 de RF com um nível de 2dBm. Esse sinal é interligado ao amplificador de RF que insere um ganho de 32 dB no sinal de RF, sendo encaminhado ao sistema aéreo para ser irradiado no sentido da estação D. Esse processo é idêntico ao efetuado pelo transmissor da estação B ao enviar para estação C. Assim esse procedimento do enlace B-C é idêntico aos enlaces C-D, D-I, I-J e J-H.
Na estação H terminal, o sinal é recuperado pelo receptor25 de forma idêntica aos enlaces anteriores, sendo disponibilizado a FI que é interligado a um demodulador analógico, tendo a função de recuperar o sinal à nível de banda básica. Este sinal ainda não pode ser disponibilizado para uso, pois possui modulação de áudio inserida na freqüência de 7,5MHz, executado pelo combinador de som e vídeo na estação A, quando na formação do sinal de banda de base. Na
24 Modulador Digital: tem como função, mapear a seqüência binária proveniente do codificador de canal em um conjunto de M valores distintos de parâmetro de um sinal elétrico.
25 Receptor: são circuitos eletrônicos dispostos de maneira a selecionar, amplificar e demodular sinais de radiofreqüência captados por uma antena.
saída do separador é disponibilizado um sinal de vídeo de 1volt pico a pico e áudio de 0 dBm com impedância de 600 ohns balanceado. Assim o transporte do sinal da estação A, até a estação H está completo e disponível para uso.
Conforme descrito neste capítulo, existe a viabilidade técnica de utilização de uma portadora analógica modulada em FM ser inserida em um sistema rádio digital PDH em nível de frequência intermediária. No capítulo a seguir será descrito como foi executada a proposta em nível prático com os embasamentos teóricos visto até agora.
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