Testes com DRM+
por PY4ZBZ em 12-11-2010 rev. 19-11-2010
DRM+ é o novo sistema de transmissão digital de radiodifusão para ser usado na faixa normalmente usada por emissoras FM (88 a 108 MHz), de modo compartilhado. A figura seguinte mostra como o sinal DRM+ é situado espectralmente no meio dos sinais FM. Um sinal FM ocupa uma banda de 200 kHz e o de DRM+ ocupa 100 kHz, nominalmente. A separação de frequência (delta f) deve ser no minimo de 150 kHz e a diferença de potência (delta P) no minimo de 20 dB.:
O sinal DRM+ (ou DRM modo E) é um sinal OFDM constituído por 106 portadoras negativas mais 106 portadoras positivas, espaçadas de 1/2,25 ms = 444,444 Hz a partir da referencia 0 Hz (ou DC ou freqüência de offset ou FI), sendo cada uma modulada em 4QAM ou 16QAM, ocupando portanto uma banda total de 96 kHz (95,111 kHz). (nominalmente 98 kHz ou 100 kHz com as bandas de guarda). Mais detalhes técnicos sobre DRM e DRM+ aqui.
Como não existe nenhum transmissor DRM+ no estado de Minas Gerais (no Brasil todo, somente há uma transmissão de teste em São Paulo), resolvi gerar um sinal DRM+ com o software Spark, em banda base, gravando-o num arquivo WAV, com taxa de 192 kS/s. As duas figuras seguintes mostram o Spark durante a geração do sinal DRM+, e onde podem ser vistos mais alguns parâmetros do sinal:
Na figura acima, é possível ver que o sinal de banda base ocupa aparentemente 68 kHz. Como o offset usado era de 20 kHz (linha tracejada branca), o sinal DRM+ na verdade ocupa de -48 a +48 kHz em torno de 20 kHz (96 kHz total), ou seja, vai de 20-48=-28kHz até 20+48=+68 kHz, Como um sinal real não tem freqüência negativas, a banda abaixo de 0 Hz (de 0 a -28 kHz) acaba sendo sobreposta na parte positiva do espectro! Como o sinal OFDM mais parece um ruído branco, devido, entre outras coisas, ao embaralhamento dos dados com seqüência pseudo randômica, o sinal resultante tem nível 3 dB maior (soma de potencias) de 0 a 28 kHz, onde as duas bandas se sobrepõem, como pode ser visto na analise espectral seguinte, onde o eixo vertical é bem mais ampliado que no espectro acima:
Como são na verdade dois sinais ( I e Q ), a informação de fase contida neles permite ao software demodulador "enxergar" as freqüência negativas corretamente, como mostra a figura abaixo (espectro verde, de -28 a +68 kHz).
Em seguida demodulei o sinal DRM+ com o software SoDiRa versão 0.085, como pode ser visto na figura seguinte, onde aparece o sinal DRM+ ocupando uma banda de 96 kHz:
Fiz diversos testes com offset variando de -48 kHz, passando por zero, até+ 48 kHz (limite máximo do offset para a taxa de amostragem de 192 kS/s), todos bem sucedidos. A figura acima foi feita com +20 kHz de offset. As figuras seguintes mostram o Spark gerando um sinal DRM+ com +48 kHz de offset:
Nas figuras seguintes é possível ver os limites da banda ocupada pelo sinal DRM com offset de 48 kHz, pois as duas portadoras mais afastadas (106 + e -) estão em + e - 444,444x106=47111,11 kHz em relação ao centro do espectro (cada espectro tem largura exata de 96 kHz, pois a amostragem foi feita com 192 kS/s):
No espectro ampliado seguinte, é possível ver melhor os limites da banda e até mesmo as 212 portadoras. É perfeitamente visível também o nível maior das portadoras (multiplas de 4)+2, pois elas contém as celulas de referência de ganho, cujo nivel é 3 dB maior, sendo que as que ficam nas portadoras + e - 102 e 106 tem 6 dB de reforço:
A figura seguinte mostra a posição das celulas de referência de ganho (o) :
As figuras seguintes mostram a geração e recepção de um sinal DRM+ feitas com o limite minimo para a taxa de amostragem de 96 kS/s e offset obviamente zero (ou menor que 444 Hz):
No espectro (real) acima a banda ocupada é aparentemente de 48 kHz, isso porque as frequencias negativas (0 a -48 kHz) estão sobrepostas (espelhadas) sobre as positivas (0 a +48 kHz) ! Como o sinal é complexo (sinais I e Q) o espectro ocupado tem largura de 96 kHz (-48 a +48 kHz)
Agora só falta aparecer uma transmissão broadcast DRM+ na região de Sete lagoas MG !!!
73 de Roland.