Tal como o nome indica, na TDT os sons e imagens dos diferentes canais de TV tem de ser digitalizados, comprimidos e codificados antes de serem transmitidos. Após a passagem pelos canais de transmissão, os sinais recebidos pelas antenas terão de ser descodificados novamente para som e imagem. Esta conversão será realizada por descodificadores que poderão estar integrados nos televisores (nos modelos mais recentes) ou em hardware independente.
Na animação seguinte estão representados esquematicamente os passos desde a emissão até à recepção do sinal na TDT:
Se os sinais de áudio e vídeo fossem transmitidos sem qualquer tipo de compressão, estes seriam muito grandes e era impossível transmiti-los pela atmosfera pois seria necessário um débito binário muito grande (ter também em conta que se pretendem enviar vários canais de televisão simultaneamente). Por estas razões é fundamental comprimir o sinal antes de ser enviado.
1.1 – Sinal de Vídeo
Para a compressão de sinais de vídeo para TDT são utilizados duas normas de compressão de acordo com o padrão DVB-T: MPEG-2 e MPEG-4/H.264.
Em Portugal, o sinal é codificado através da norma MPEG-4/H.264. No resto da Europa é mais comum a utilização da norma MPEG-2. O facto de serem utilizadas duas normas para compressão de áudio e vídeo traz um problema – um descodificador de MPEG-2 não permite receber sinais codificados em MPEG-4. Como na maior parte dos países é utilizada a norma MPEG-2, quase todos os televisores comercializados em Portugal que já incluem descodificador de TDT utilizam esta norma logo não funcionarão no nosso país. Deste modo, se o televisor não suportar MPEG-4, terá de ser adquirido um descodificador externo para ser ligado ao televisor.
1.2 – Sinal de Áudio
De acordo com as normas de sinalização para a TDT em Portugal, o sinal de áudio pode ser transmitido em mono, estéreo ou em multi-canal. No entanto, para optimizar o espectro disponível apenas será disponibilizado o fluxo de melhor qualidade.
Para a codificação dos sinais de áudio em mono ou estéreo, é utilizado o MPEG Layer2. Caso o sinal a ser transmitido seja multi-canal (5.1), a codificação utilizada é o Dolby Digital AC-3
Dado que a atmosfera se trata de um meio ruidoso, o canal de transmissão terá de ser codificado de modo a diminuir a taxa de erros por símbolo.
Numa primeira fase, é adicionada no emissor redundância ao sinal a transmitir de modo a ser possível detectar e corrigir erros de transmissão (símbolos FEC – Forward Error Correction). Notar que a sua introdução irá traduzir-se num aumento do débito binário e consequentemente num maior atraso de recepção do sinal. Segundo a norma DVB-T, após o adicionamento da redundância a codificação do canal é feita pelos passos indicados na figura seguinte.
Diagrama de blocos do codificador de canal
Tal como indicado na figura, segundo a norma DVB-T a codificação do canal é realizada em 4 etapas:
- RS – Reed Solomon – Consiste num código que permite detectar e corrigir erros de transmissão (até um certo numero limite de bits errados, como é óbvio). No DVB-T é utilizado o código RS(204,188), que significa que em 204 bits transmitidos 188 são de informação. Por outras palavras, em cada bloco de bits transmitido, 16/188=8% dos mesmos é informação para correcção de erros.
- Interleaver – Esta técnica consiste em reordenar os dados de uma maneira não contígua de forma a facilitar a recuperação de erros de burst, sendo usado em conjunto com o código Reed Solomon.
- Codificação Convolucional e Puncturing - Na codificação convolucional, é introduzida 100% de redundância nos dados de entrada, aumentando o débito de binário para o dobro, reduzindo o code rate para metade. No entanto, como não é necessária a máxima robustez, são descartados alguns dos bits produzidos pelo codificador convolucional.
O sinal de áudio e vídeo da TDT após compressão terá de ser modulado de modo a poder ser transmitido pela atmosfera. Vários factores terão de ser tomados em conta de modo a escolher um modulador mais adequado, entre eles:
- Características do canal;
- Eficiência espectral;
- Robustez à distorção do canal;
- Tolerância a imperfeições no emissor/receptor;
Um dos factores mais importantes a ter em conta é o efeito “multipath”: No receptor, para além do sinal principal, serão também recebidas réplicas devidas a impurezas presentes na atmosfera, ondas reflectidas pelo meio ambiente, sinais recebidos por outras emissoras mais distantes… E todas estas réplicas terão atrasos diferentes do sinal principal. Portanto, é bastante importante que a modulação escolhida possua um método de recuperar o sinal principal com ou sem a ocorrência deste efeito.
Tendo em conta todos os factores antes referidos, no padrão DVB-T é utilizada a modulação OFDM (Orthogonal frequency-division multiplexing).
Neste tipo de modulação, as frequências são divididas e multiplexadas de modo a poderem ser transmitidas em sub-portadoras.
Para a informação poder ser recebida sem haver interferência entre os dados das várias sub-portadoras, recorre-se ao princípio de ortogonalidade. Segundo este princípio, as sub-portadoras dizem-se ortogonais se estas estiverem equiespaçadas na frequência de modo a que as outras sub-portadoras sejam iguais a zero na posição central das outras sub-portadoras.
Exemplo de sub-portadoras utilizadas em OFDM.
Como já foi antes referido, devido ao efeito “multipath”, na recepção é recebido o sinal original assim como as suas réplicas atrasadas. Para ultrapassar este efeito, na modulação OFDM em cada símbolo recebido existe um intervalo de tempo que não é considerado – intervalo de guarda – de modo a que seja criado um intervalo de tempo livre de interferências. O comprimento do intervalo de guarda deverá ser igual ou superior ao maior atraso existente nos sinais que interferem com o original.
Diagrama temporal do Intervalo de guarda.
A modulação de cada uma das sub-portadoras pode ser realizada com QPSK, 16-QAM ou 64-QAM. |