A Liderança Tecnológica do Grupo Elenos: Cancelamento de Eco: Você tem Gaps, nós temos respostas!

O Grupo Elenos inclui Itelco, ProTelevision, Broadcast Electronics e, claro, Elenos. O grupo tem um núcleo Grupo de P&D com mais de 20 engenheiros e técnicos dedicados ao avanço do estado da arte em tecnologia de transmissão de transmissão. Este é o primeiro de uma série de artigos que destacam os novos avanços do grupo.

Boosters de frequência ou Preenchimento de lacunas estão se tornando cada vez mais comuns na televisão digital. Eles oferecem uma maneira surpreendentemente econômica e fácil de fornecer uma boa recepção de televisão em uma área onde a cobertura da estação principal é bloqueada por terrenos ou edifícios. A única coisa sobre Gap Fillers, é que eles transmitem no mesmo canal que a estação principal. Isso é valioso porque conserva o espectro, mas também porque significa que o espectador não precisa sintonizar um canal diferente.

Mas usar o mesmo canal representa um desafio para o preenchimento de lacunas. Como está essencialmente recebendo e transmitindo no mesmo canal, o sinal forte vindo de sua antena de transmissão próxima pode distorcer o sinal recebido da estação principal e até causar uma oscilação. Isso é ilustrado abaixo:

O transmissor principal do lado esquerdo está transmitindo normalmente, mas a montanha no meio impede que o sinal seja recebido na casa do lado direito. O Gap Filler é instalado no topo da montanha, com a antena de recepção direcionada para a estação principal e a antena de transmissão para a residência. Mas, devido à proximidade, há também um sinal “Echo” da antena de transmissão que é recebido no lado da recepção. Este eco pode causar deterioração do sinal recebido. Como a potência de saída do preenchimento de espaço é proporcional ao eco, isso pode limitar a potência efetiva do preenchimento de espaço.

A principal maneira de reduzir o eco é fornecer isolamento entre as antenas de transmissão e recepção. Isso pode ser feito separando as antenas o máximo possível, colocando-as em lados opostos de uma colina ou prédio, e/ou pelo projeto adequado de cada padrão de antena e polarização. Mas mesmo que o isolamento seja de 80dB, isso limitaria a saída de energia do preenchimento de lacunas a 1/10 de watt:

Obviamente, este nível de potência não é suficiente para a maioria das aplicações. Felizmente, existe uma tecnologia que pode ajudar a resolver o problema: o cancelamento de eco. Com esta técnica, o eco é recebido e analisado para extrair apenas a porção de eco do sinal presente na saída do Gap Filler, e é invertido em fase e adicionado de volta no nível certo e na fase certa para efetivamente cancele o eco da entrada, o que pode fazer uma diferença significativa na potência de saída do preenchimento de espaço:

Neste exemplo, o sinal de eco é reduzido em 30dB, o que permite uma saída de 100 watts do preenchimento de lacunas antes que o sinal de saída sobrecarregue o sinal de entrada da estação principal.

Infelizmente, existem fatores que limitam a eficácia do cancelador de eco:

1. O sinal de eco pode ser mais de um milhão de vezes mais forte que o sinal de recepção desejado.
2. A amplitude do sinal da estação principal, bem como do sinal de eco, pode variar devido às condições climáticas ou atmosféricas.
3. A diferença de fase entre o sinal da estação principal e o sinal de eco pode variar devido a pequenas mudanças de posição nas antenas devido ao vento.
4. O ambiente de ruído do mundo real para o sinal da estação principal recebido aplica-se a outras interferências adjacentes e de co-canal, bem como a outras reflexões de multipercurso. Isto é mais evidente quando o nível do sinal da estação principal é mais baixo.
5. Em taxas de bits mais altas do sinal digital de entrada, o tempo necessário para reconhecer e isolar o eco torna-se muito curto, exigindo processamento de algoritmo de velocidade muito alta.

O conceito de cancelamento de eco não é novo, e vários fabricantes oferecem esse recurso, porém os fatores acima limitam o desempenho. O Grupo Elenos dedicou uma equipe de engenheiros e professores de uma universidade técnica à tarefa de desenvolver um algoritmo que pudesse superar essas limitações. Após vários anos de pesquisa, isso foi realizado e implementado no supercomputador RF programável da Protelevision que reside em todos os transmissores da Itelco.

O resultado? Em testes realizados por uma organização independente, o novo Itelco Gap Filler com Echo Cancellation reduziu o eco em até 10dB mesmo em taxas de dados mais altas e em níveis de sinal de entrada realistas, tornando os Gap Fillers práticos em mais ambientes do que nunca. A verdadeira inovação é difícil e cara, mas os benefícios a longo prazo são enormes, por isso o Grupo Elenos continua a investir em P&D.