Universidade Estadual de Campinas UNICAMP Faculdade de Engenharia

Universidade Estadual de Campinas – UNICAMP Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação – FEEC Projeto: “Canal de Interatividade do Sistema Brasileiro de TV Digital” Consórcio de pesquisa coordenado pela Unicamp. Participantes: UNICAMP-FEEC, IECOM, UFRJ, FITec, Linear, Samsung e Telefonica. Uma Proposta de Canal de Interatividade para o SBTVD através de Comunicação sem fio em RF Intrabanda Lucas M. J. Barbosa, Jaqueline V. Gonçalves, Edmilson Morais, Lesnir F. Porto, Amaury K. Budri e Luís Geraldo P. Meloni mais próxima da estação base. Os limites para a utilização das outras modulações também definiriam círculos concêntricos em torno da base (Figura 3). Resumo O Brasil está em fase de definição de seu sistema de TV digital por difusão terrestre, denominado SBTVD - Sistema Brasileiro de Televisão Digital. Além de melhorias de qualidade e eficiência, espera-se que o SBTVD represente uma proposta de inclusão digital, proporcionando acesso ao mundo da informação para grande parcela da população ainda desprovida dessas facilidades. Com este propósito, novas alternativas de canal de retorno da TV digital são exploradas. Este estudo propõe-se um modelo de canal de retorno sem fio utilizando faixas de freqüência de UHF atualmente alocadas para TV. O modelo considera a definição de um perfil do padrão IEEE 802. 16 (Wi. Max) ao redor de 700 MHz, requer uma infraestrutura celular de estações rádio base e representa uma possibilidade complementar e coexistente para o canal de interatividade das demais tecnologias. 1. Modelo do Canal de Interatividade Uma representação esquemática geral de um sistema de televisão digital pode ser vista na Fig. 1, onde são representados três módulos principais: o subsistema de difusão e acesso, o subsistema do terminal de acesso e o subsistema de canal de interatividade. A figura ainda mostra o posicionamento de um subsistema genérico de canal de interatividade dentro do sistema de televisão digital que permite a interação do usuário com os aplicativos e serviços disponibilizados. Na solução proposta é considerada uma outra representação esquemática para o canal de retorno, conforme o exposto na Fig. 2. Inicialmente, é importante notar que o canal de interatividade proposto é composto por uma comunicação bidirecional e provê uma conexão com a Internet. O canal de interatividade não consiste apenas em um canal de retorno, mas sim em um sistema de telecomunicações conectado à Internet, e portanto a serviços interativos através de outros servidores que não estão necessariamente localizados no subsistema de difusão e acesso. Fig. 1: Representação Geral de um Sistema de TV Digital Fig. 2: Modelo para o Canal de Interatividade 2. Utilização do 802. 16 para Canal de Interatividade Para a operação do Wireless. MAN-OFDM no modo licenciado o padrão define perfis que utilizam as faixas de 1. 75, 3, 3. 5, 5. 5, 7 e 10 MHz. No Wireless. MAN-OFDM é utilizado um sistema baseado em OFDM que utiliza uma FFT de 256 pontos. É o uso da técnica OFDM que mostra que o sistema continuará funcional e eficiente quando operando em freqüências na casa dos 700 MHz, onde o canal apresenta condições mais severas de multipercurso. 2. 1 Setorização e Reuso de Freqüências A Tabela 1 mostra o número de canais de TV a serem desalocados considerando o caso do emprego do 802. 16 como canal de retorno em UHF, considerando-se o esquema TDD. No caso do FDD o número de canais é o dobro do apresentado na tabela. Fig. 3: Utilização da Modulação Adaptativa Considerando uma distribuição uniforme de usuários, pode-se obter uma distribuição das modulações e taxas de codificação de canal utilizadas (Tabela 3). A Tabela 3 também mostra a estimativa da eficiência espectral média do sistema, já descontada a codificação de canal para um decaimento com coeficiente = 3. Tabela 3: Estimativa de Distribuição de Usuários e Eficiência Espectral. Tabela 1: Número de Canais de TV Necessários para o Sistema. 2. 2 Análise de Desempenho O sistema 802. 16 utiliza uma técnica de modulação adaptativa onde a modulação e a codificação selecionadas de acordo com as condições do canal. Considerando a eficiência espectral média (tabela 3), pode-se aproximar a vazão do sistema e a taxa média de bits para cada usuário. A Tabela 4 mostra esses resultados, tendo sido utilizado para o cálculo uma razão de tempo de guarda de 1/16. Além da vazão do sistema, são mostradas as taxas de bits médias para os casos de 400 e de 50 usuários simultâneos. Tabela 4: Taxas de bits Estimadas (G = 1/16). A Tabela 2 traz um exemplo de sensibilidade para um equipamento 802. 16. Ela mostra a potência necessária do sinal recebido (em d. Bm) para cada um dos diversos modos de operação de sistema. Tabela 2: Exemplo de Tabela de Sensibilidade para um Equipamento 802. 16. A vazão total do sistema depende, portanto, da distribuição dos modos de operação utilizados. Para fins de obter uma estimativa inicial de desempenho do sistema, essa distribuição pode ser aproximada considerando-se a modulação utilizada como uma função da distância entre o terminal e a base. Considerando a potência como uma função exponencial (negativa) da distância, os usuários com a modulação 64 QAM estariam em uma região definida por uma circunferência 3. Conclusões e Perspectivas Futuras O padrão 802. 16 é apresentado como base para a tecnologia de comunicação sem fio da solução proposta. A adaptação dessa tecnologia para as freqüências na casa dos 600 ou 700 MHz mostra-se bastante promissora, dadas as características do sistema. A utilização do 802. 16 seria feita em uma banda dedicada exclusivamente para canal de retorno, desalocando alguns canais de TV em UHF, faixa que vem sendo subutilizada no caso brasileiro. Tal solução tem as características básicas de ser facilmente implantada, de alcançar sem problemas locais difíceis e de apresentar um baixo custo para o usuário. 4. Agradecimentos Os autores agradecem ao grupo gestor do SBTVD e à FINEP pelo apoio financeiro recebido no projeto. Laboratório de Processamento Digital de Sinais de Multimídia em Tempo Real – M RT DSP DECOM-FEE-UNICAMP Av. Albert Einstein, 400 – Cx. Postal 6101, 13083 -852, Campinas-SP