STARONE-CELPLAN-teste de...

Teste de Interferência de equipamentos WiMax em recepção de satélite banda C

CelPlan - Av. Dr. Moraes Sales, 711 - 6º Andar - CEP:13010-001 – Campinas - SP 14/32

6. Resultado dos testes:

6.1. Verificação da distância em que cada tipo de LNBF é interferido causando degradação nos canais de TV

Este teste foi feito com o sistema WiMax com largura de banda de 10 MHz centralizado na frequência de 3590 MHz.

Distância Latitude Longitude LNBF Gardiner LNBF Greatek Com filtro

P50m 22°48'42.96"S 47° 2'30.90"W

TV Câmara Fora do ar TV Câmara limiar de interferência TV Ceará Fora do ar TV Ceará limiar de interferência

P100m 22°48'46.04"S 47° 2'30.72"W

TV Câmara Fora do ar TV Câmara OK TV Ceará Fora do ar TV Ceará OK

P160m 22°48'48.12"S 47° 2'30.33"W

TV Câmara Fora do ar TV Câmara OK TV Ceará Fora do ar TV Ceará OK

P250m 22°48'50.66"S 47° 2'29.76"W

TV Câmara Fora do ar TV Câmara OK TV Ceará OK TV Ceará OK

P300m 22°48'52.06"S 47° 2'29.10"W

TV Câmara Limiar funcionamento TV Câmara OK TV Ceará OK TV Ceará OK

P360m 22°48'54.16"S 47° 2'28.82"W

TV Câmara Limiar de interferência TV Câmara OK TV Ceará OK TV Ceará OK

P430m 22°48'56.70"S 47° 2'27.98"W

TV Câmara Limiar de interferência TV Câmara OK TV Ceará OK TV Ceará OK

P460m 22°48'57.66"S 47° 2'27.73"W

TV Câmara OK TV Câmara OK

TV Ceará OK TV Ceará OK

Interferência do sinal WiMax em função da distancia

Observa-se na tabela acima, que a interferência do sinal WiMax na recepção de TV é diminuída em função da distância. A partir de 250 metros, somente a TV Câmara que é o primeiro canal da Banda C é afetado. A 300 metros a TV Câmara não saia do ar, mas a imagem estava granulada com frequentes congelamentos rápidos de imagem. A 430 metros, a TV Câmara estava com alguma granulação, mas sem congelamento de imagem.

Observa-se também que os canais de TV que estão no centro da faixa da Banda C são menos interferidos que os do início da faixa.



Para estas distâncias foram medidos e calculados e preditos os seguintes níveis de sinais:

Distância

Potência WiMax medida em uma

antena de referência de 18 dBi

Valor teórico calculado pelo FSPL considerando uma antena

com ganho 14 dBi, mas sem nulos (irradiação isotrópica)

Valor de predição do CelPlanner Considerando

ganho de 14 dBi e o diagrama da antena do WiMax

P100m -33 dBm -32.9 dBm -32.7 dBm

P160m -34 dBm -36.5 dBm -36.1 dBm

P250m -29 dBm -40.9 dBm -28.9 dBm

P300m -30 dBm -42.5 dBm -29.0 dBm

P360m -34 dBm -44.1 dBm -30.1 dBm

P430m -36 dBm -45.6 dBm -31.2 dBm

P460m -40 dBm -46.2 dBm -31.9 dBm

Nível de sinal nos vários pontos de teste

Sinal WiMax medido com antena 18dBi a 50 metros da antena WiMax

O valor lido no analisador de espectro tem que ser corrigido devido ao RBW utilizado, e devido as perdas de cabos ganho de antena etc. para poder ser interpretado corretamente e comparado com os valores teóricos obtidos pelo cálculo do espaço livre e pelos valores obtidos pela ferramenta de predição CelPlanner.

A correção de medida no analisador de espectro em função do RBW

= 10log (10 MHz / 30 kHz) = 25 dB

Potência lida no analisador: -62 dBm



Valor real da potência: -62 dBm + 25 dB = -37 dBm

Perda no cabo 18 dB

Valor do sinal na saída da antena de referência = -37 dBm + 18 dB = -19 dBm

Ganho lateral da antena parabólica 3.1 dBi

Nível de sinal teórico na entrada da antena parabólica -22.1 dBm

O valor teórico da potência foi calculado com a seguinte equação:

Potência = EIRP – Perda espaço livre + ganho lateral da antena parabólica

EIRP = 47.5 dBm

Ganho lateral da antena = Ganho – relação frente costa ou frente lateral = 33.14 dBi - 30 dB = 3.14 dBi

Perda espaço livre é calculado pela fórmula de Friss FSPL:

FSPL = 32.45 + 20 log (Freq) + 20 log (distância)

Freq. em MHz

Distância em km

O cálculo da potência utilizando fórmulas, não considera o diagrama da antena, portanto diverge significativamente onde existem os nulos no diagrama vertical da antena.

Predição de sinal pelo CelPlanner para sistemas WiMax com 2 X 2 Watts na configuração Matriz A

Os níveis de sinal preditos pela ferramenta CelPlanner, consideram o diagrama da antena de transmissão fornecida pelo fabricante.



Nas distâncias muito próximas da BTS WiMax (zero a aproximadamente 160 metros) os nulos dos diagramas da antena não são muito confiáveis devido as reflexões no solo, na torre ou em outros objetos.

A predição considera o tilt elétrico de 3 graus e mecânico de 1 grau da antena. Esta configuração é típica em ambientes urbanos para poder fazer reuso de frequências.

Os níveis calculados medidos ou preditos acima são os valores na entrada do LNBF já considerando o ganho da antena parabólica. Os resultados mostram que os valores medidos, valores calculados e valores preditos pela ferramenta CelPlanner são muito próximos e dentro das margens esperadas de erro.



6.2. Verificação da frequência de operação do WiMax para cada tipo de LNBF que causa degradação nos canais de TV.

Teste realizado no ponto P100m.

Localização da antena parabólica para o teste de variação de frequência

Frequência central do

WiMax (MHz)

Frequência saída LNBF

(MHz) LNBF Gardiner sem filtro LNBF Greatek com filtro

3595 1555 não testado TV OK

3590 1560

LNBF Saturado TV Câmara e TV Ceará sem recepção

ou com muita interferência resultando

em sucessivos congelamentos de

imagem. Observou-se na saída do LNBF sinal

WiMax 35 dB mais forte que sinal de satélite

TV OK

3580 1570 TV OK

3570 1580 TV OK

3560 1590 TV OK

3550 1600 TV OK

3500 1650 TV OK

3450 1700 TV OK

3425 1725 TV OK

3415 1735 TV OK

3410 1740 TV OK

3405 1745 TV OK TV OK Interferência em função da frequência central do sinal WiMax

CelPlan - Av. Dr. Moraes Sales, 711 - 6º Andar -

Características:

Azimute da antena parabólica q Frequência de saída do LNBF pa

O nível de sinal mostrado no analisado

Na figura abaixo, pode-se observar o MHz que corresponde a frequência cen

Sinal WiMax medido

Sinal WiMax medido n

Teste de Interferência de equipamentos WiMax em recep

- CEP:13010-001 – Campinas - SP

quase perpendicular ao azimute da antena WiMara a TV Câmara 1522 MHz

or de espectro abaixo é da saída do LNBF ou en

sinal da TV Câmara em 1522 MHz e o sinal ntral do WiMax em 3595 MHz.

na saída do LNBF Greatek após o down converter.

na saída do LNBF Gardiner após o down converter.

pção de satélite banda C

19/32

Max

ntrada do receiver.

WiMax em 1555



Os valores das potências lidos nas duas figuras anteriores, devem ser corrigidos em função do RBW (Receiver Band Width) de 10 KHz.

Fator de correção = 10 log (10 MHz/10KHz) = 30 dB

Neste caso o sinal de saída lido no analisador como -48 dBm possui o valor correto de -18 dBm na entrada do analisador de espectro. O valor na saída do LNBF da Greatek deve ser corrigido em função da perda de 18 dB do cabo. Neste caso, a potência na saída do LNBF é zero dBm. Segundo o fabricante, o ponto de saturação 1 dB é + 5 dBm. Com isso, havia uma margem de 5 dB para que o LNBF da Greatek não saturasse.

Observa-se que para o LNBF da Gardiner que a potência de saída do LNBF é 7 dBm ou seja, 7 dB maior comparado ao LNBF da Greatek. Observa-se também que os sinais de vídeo estão distorcidos o que configura saturação do sistema. A Gardiner não informa a potência de saturação 1 dB, mas o teste de saturação do LNBF Gardiner constatou que ele satura com aproximadamente +2 dBm.

Um dos motivos que fazem o LNBF da Greatek não saturar nesta faixa de frequências, é a atenuação do filtro de entrada que é de aproximadamente 8 dB nesta faixa de frequências, e um menor ganho do LNBF.

O resultado dos testes mostra que a 100 metros o equipamento WiMax com antena apontada na direção da antena parabólica interfere na recepção de TV digital em praticamente toda a banda, para o caso do LNBF Gardiner que não possui filtro. A única frequência do espectro que não foi interferida é no início da banda que vai de 3400 MHz a 3410 MHz e que esta reservada ao serviço SLP para as prefeituras. O resultado mostra também que um LNBF da Greatek com filtro de entrada não é afetado em nenhuma faixa de frequência.

Na monitoração do sinal na saída do LNBF durante os testes, mostrou que o sinal interferente WiMax esta sempre presente junto com o os sinais de TV, mas a intensidade do sinal diminui nas partes mais baixas do espectro, devido a resposta do LNBF e devido a resposta do filtro quando este existe.



6.3. Caracterização da antena Parabólica A antena parabólica foi caracterizada em relação ao diagrama de irradiação ou de recepção.

O teste foi realizado em condições não ideais, ou seja, não se utilizou uma câmara aneicóica ou um campo de testes isento de reflexões. Mas os valores obtidos não devem divergir significativamente dos valores reais de uma antena típica, portanto podem ser utilizados como referência de cálculo neste trabalho.

Setup de testes de caracterização da antena e LNBF

A caracterização foi feita de grau em grau utilizando-se um sinal transmitido por uma antena diretiva na frequência de 3600 MHz. O sinal foi medido na saída do LNBF. Para este teste a antena não estava apontada para o satélite e sua inclinação foi variada de um em um grau medido com um inclinômetro digital.

O diagrama da antena esta ilustrado na figura abaixo.

Diagrama de irradiação da antena parabólica Elsys

As principais características da antena Elsys estão relacionadas abaixo:

a. Ganho 33 dBi b. Abertura 4 graus c. Relação frente costas 28 dB d. Relação Frente lateral 10 a 30 dB

Observa-se no diagrama da antena Elsys, que a rejeição a sinais vindos em direção diferente da direção do foco da antena não é tão boa, podendo captar facilmente sinais vindos de outras fontes.



6.4. Caracterização da resposta em frequência do LNBF

Como não foi encontrado na internet o diagrama de resposta dos LNBF, optou-se por obter a resposta do filtro através de medidas de caracterização. A resposta do LNBF foi feita conjuntamente com a antena parabólica acoplada.

O setup de testes consistiu da emissão de um sinal CW (Continuous Wave) a 10 metros da antena parabólica em diferentes frequências, e a medição do nível de recepção deste sinal após o down converter. O down converter translada a frequência de 4000 MHz para 1150 MHz e a frequência de 3000 MHz para a frequência de 2150 MHz, por isso, no analisador de espectro observa-se a diferença das frequências e não a frequência real transmitida.

Observam-se mais uma vez, que estas medições não foram realizadas em câmara aneicóica por isso, são condições não ideais com possíveis reflexões do sinal.

6.4.1. Caracterização da resposta em frequência do LNBF da Gardiner

A curva de resposta do LNBF esta mostrada na figura abaixo.

Resposta em frequência do LNBF Gardiner normalizado para ganho máximo em 3.7 GHz

Resposta em frequência do LNBF Gardiner entre 3300MHz e 3800 MHz

-80

-60

-40

-20

0

3000 3100 3200 3300 3400 3500 3600 3700 3800 3900 4000

LNB Gardiner Responce

LNB Gardiner …



O LNBF da Gardiner teoricamente não possui um filtro de entrada, mas o amplificador tem uma resposta em frequência que cai aproximadamente 10 dB a cada 100 MHz. Observa-se na curva de resposta pequenas oscilações que podem ser devido as condições não ideais de caracterização do conjunto antena e LNBF. A curva de resposta do LNBF da Gardiner foi feita com o transmissor transmitindo -30 dBm a 10 metros da antena parabólica.

6.4.2. Caracterização da resposta em frequência do LNBF da Greatek A resposta em frequência do LNBF Greatek está mostrado na figura abaixo:

Resposta em frequência do LNBF Greatek entre 3300MHz e 3800 MHz

O LNBF da Greatek possui um filtro de entrada, que cai aproximadamente 20 dB a cada 100 MHz. Na figura acima, o piso de ruído estava -66 dBm por isso , não é mostrado que o sinal continua sendo atenuado a partir de 3420 MHz. A curva de resposta do LNBF da Greatek foi feita com o transmissor transmitindo -20 dBm a 10 metros da antena parabólica.

STARONE-CELPLAN-teste de...

Documents

Transcript of STARONE-CELPLAN-teste de...