Televisão Digital Terrestre
Tecnologia
O sistema DVB-T é composto por vários módulos e toda a cadeia de difusão encontra-se especificada pelo DVB. Os principais módulos especificados são: • Compressão do Sinal • Codificação do Canal • Modulação do Sinal
Compressão do Sinal
Todos os sinais de áudio e vídeo têm de ser comprimidos antes de serem transmitidos, caso contrário a sua dimensão seria excessiva para a sua transmissão, exigindo um débito binário bastante elevado, não permitindo enviar simultaneamente vários canais de televisão.
Sinal de Vídeo
De acordo com a norma DVB-T, são utilizadas duas normas de compressão do sinal de vídeo para TDT: MPEG-2 e MPEG-4/H.264 [4]. Na maior parte dos países da Europa, o sinal de vídeo é codificado através da norma MPEG-2, mas no caso português, optou-se pela norma MPEG-4/H.264. Esta situação origina alguns problemas, pois os descodificadores para MPEG-2 não podem receber sinais de vídeo codificados em MPEG-4/H.264 e vice-versa. Como a maior parte dos países europeus adoptou a norma MPEG-2 para codificação do sinal de vídeo, as televisões que já vêm com um descodificador integrado não funcionam em Portugal. Para tal, é preciso que os utilizadores adquiram um descodificador para MPEG-4/H.264 externo, de modo a conseguirem receber o sinal de vídeo. Actualmente a grande maioria televisões no mercado já estão equipadas com descodificador integrado MPEG-4/H.264, sendo que esses televisores apresentam o símbolo português da TDT (Figura 4).
Sinal de Audio
Na TDT, o sinal de áudio pode ser transmitido em mono, stereo ou multi-canal. Contudo, apenas será disponibilizado o fluxo de melhor qualidade com o objectivo de optimizar o espectro disponível. Os sinais de áudio são codificados através das normas MPEG. A secção de áudio da norma MPEG-2, definida na parte 3, aumenta a secção de áudio da norma MPEG-1 permitindo a codificação de programas de áudio com mais de dois canais, até 5.1 multicanal. Este método é compatível com versões anteriores (também conhecida como MPEG-2 BC), permitindo que os descodificadores de áudio MPEG-1 possam descodificar os dois principais componentes de stereo da apresentação. A MPEG- 2 parte 3 também define taxas de bits e taxas de amostragem adicionais para as layers I, II e III de áudio da MPEG-1. A parte 7 da norma MPEG-2 não é compatível com versões anteriores de áudio (também conhecida como MPEG-2 NBC)[6]. É conhecida como MPEG-2 AAC e é mais eficiente que as anteriores normas de áudio MPEG. A AAC também é definida na parte 3 da norma MPEG-4. Em Portugal é utilizada esta norma para codificação de áudio.
Codificação do Canal
A partir do momento que o sinal é transmitido pela atmosfera (meio ruidoso), há que tomar precauções para diminuir a taxa de erros por símbolo, através da codificação do canal de transmissão. Numa primeira fase, adiciona-se redundância no emissor, ao sinal a transmitir de modo a ser possível detectar e corrigir erros de transmissão (símbolos FEC – Forward Error Correction). No entanto, a introdução desta redundância irá aumentar o débito binário e originará um atraso maior na recepção do sinal. Depois, segundo a norma DVB-T, a codificação do canal é feita de acordo com a seguinte figura [7].
Tal como indicado na Figura 5, 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 número limite de bits errados. No DVB-T é utilizado o código RS (204,188), o que significa que em 204 bytes transmitidos 188 são de informação e 16 são de redundância. Por cada bloco de bytes transmitido, 8% dos mesmos são informação para correcção de erros. Este código tem capacidade para corrigir até 8 bytes por cada pacote de 188 bytes. • Interleaver – Nesta fase os dados são reordenados 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 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 [7].
Codificação do Sinal
Após ter sido codificado, torna-se necessário modular o sinal de forma a podermos transmiti-lo pela atmosfera. É necessário ter em conta vários factores de forma a escolher o modulador mais adequado, tais como: • 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”: O receptor recebe tanto o sinal principal, como réplicas devido às impurezas no ar, ondas reflectidas pelo meio ambiente, sinais recebidos por outras emissoras mais distantes, etc., sendo que todas estas réplicas terão atrasos diferentes do sinal principal. Por essa razão, é bastante importante que a modulação escolhida possua um método de recuperar o sinal principal com ou sem a ocorrência deste efeito. Na norma 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. A modulação de cada uma das sub-portadoras pode ser realizada com QPSK, 16-QAM ou 64-QAM [7]. 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 equi-espaçadas na frequência de modo a que as restantes sub-portadoras sejam iguais a zero na posição central de cada uma das sub-portadoras [8].
Para ultrapassar o efeito das réplicas, 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 [9].
Canal de Transmissão
O sinal digital é convertido num sinal analógico através de um conversor digital-analógico (DAC) e posteriormente modulado para radiofrequência (VHF, UHF) pelo front-end RF (emissor de radiofrequência). Assim, para os actuais utilizadores da emissão analógica terrestre que já disponham de uma antena de recepção UHF ou VHF, e a respectiva cablagem até ao televisor, apenas necessitam de adquirir a caixa descodificadora ou ter uma televisão com descodificador interno, com a norma MPEG-2 ou MPEG-4, conforme a opção utilizada no respectivo país. Depois de transmitido o sinal, é efectuado todo o processo inverso (desmodulação, descodificação de canal, descodificação MPEG) nos receptores de DVB-T (televisores ou caixas descodificadoras)[4][5].