Δίκτυα ενιαίας συχνότητας (SFN) στην ψηφιακή επίγεια εκπομπή

Εισαγωγή
Το κανάλι μετάδοσης (διαδρομή) για την επίγεια τηλεοπτική μετάδοση θεωρείται συνήθως και ορθώς ως το κανάλι χειρότερης ποιότητας. Ο επίγειος δίαυλος μετάδοσης είναι υποκείμενος σε πολλές επιρροές - θόρυβο προσθήκης και άλλα ενοχλητικά σήματα (δηλαδή σε δημοτικά και βιομηχανικά οικιστικά συγκροτήματα), ηχούς σήματος - αποκαλούμενη λήψη πολλαπλών διαδρομών. Υπάρχουν κυρίως οι πολλές ηχώ που επηρεάζουν κυρίως την ποιότητα των λαμβανόμενων σημάτων. Αυτό το φαινόμενο οδηγεί σε επιλεκτική εξασθένιση θέσης και συχνότητας. 

Μετά από μια αντανάκλαση από φυσικά και άλλα αντικείμενα, ένα ή περισσότερα διαφορετικά καθυστερημένα σήματα (ηχώ) έρχονται στην κεραία λήψης. Αυτά τα σήματα με καθυστέρηση χρόνου προκαλούν σοβαρή υποβάθμιση ενός λαμβανόμενου τηλεοπτικού σήματος και της αντίστοιχης εικόνας, ιδιαίτερα στην αναλογική τηλεόραση, όπου μετατοπίζονται πρόσθετες εικόνες στην κατεύθυνση σάρωσης - τα αποκαλούμενα "φαντάσματα". Στην ψηφιακή επίγεια τηλεοπτική μετάδοση, τα αποτελέσματα της πολλαπλής λήψης καταστράφηκαν σε μεγάλο βαθμό με την επιλογή σύνθετων μεθόδων διαφοροποίησης. Ένα από τα πολλά πλεονεκτήματα των αναδυόμενων επίγειων ψηφιακών προτύπων μετάδοσης ψηφιακού βίντεο DVB-T (Digital Video Broadcasting - Επίγεια που ορίζονται στο ETS 300744), DVB-H (Handheld), αλλά και των επόμενων υπηρεσιών - π.χ ψηφιακή μετάδοση ήχου DAB Το DRM (Digital Radio Mondial) είναι, εκτός από την υποστήριξη της κινητής λήψης, την καταστολή πολλαπλών επιπτώσεων λήψης. Στα προαναφερθέντα πρότυπα, χρησιμοποιείται η μέθοδος ψηφιακής διαμόρφωσης (Ο) OFDM (κωδικοποιημένη ορθογώνια πολυπλεξία διαίρεσης συχνότητας). Το πρώτο σύμβολο C στη συντομογραφία σημαίνει ότι η ροή δεδομένων προστατεύεται από τη διόρθωση σφαλμάτων FEC (Forward Error Correction) για την ανίχνευση και τη διόρθωση σφαλμάτων που εμφανίζονται κατά τη διάρκεια της μετάδοσης.

 Για την προστασία των συμβόλων χρησιμοποιείται ένας κωδικός μπλοκ Reed-Solomon και για την προστασία bit, χρησιμοποιείται ένας συνελικτικός κώδικας με διαφορετικούς ρυθμούς κωδικών. Διαμόρφωση (C) Το OFDM χαρακτηρίζεται από υψηλή ευρωστία έναντι της παρεμβολής μεταξύ συμβόλων (ISI), η οποία θα απειλούσε το ληφθέν σήμα και θα αυξήσει τους ρυθμούς σφάλματος λόγω της πολλαπλής λήψης. Η ψηφιακή μετάδοση στα προαναφερθέντα πρότυπα μπορεί να εκτελεστεί στο λεγόμενο δίκτυο ενιαίας συχνότητας SFN (Single Frequency Network). Η λήψη περισσότερων καθυστερημένων σημάτων από διάφορους πομπούς που λειτουργούν στο δίκτυο μίας μόνο συχνότητας μπορεί να χρησιμοποιηθεί ακόμη και για τη βελτίωση της απόδοσης ισχύος των πομπών.


Σημείωση:
Η εφαρμογή της (C) OFDM διαμόρφωσης είναι ένα αποτελεσματικό, πιο συχνά χρησιμοποιούμενο αλλά μόνο δυνατό εργαλείο για την εξάλειψη των επιπτώσεων της πολλαπλής λήψης. Μια διαφορετική προσέγγιση είναι για παράδειγμα η λήψη πολλαπλών αισθητήρων με το γωνιακά προσανατολισμένο σύστημα κεραίων λήψης και η επακόλουθη πολύπλοκη επεξεργασία σήματος που περιλαμβάνει το φιλτράρισμα, τη δειγματοληψία, τη μετατροπή βασικής ζώνης ακολουθούμενη από τη θέση και τον διαχωρισμό διαφορετικών πηγών σημάτων (λεγόμενη επεξεργασία Array). Μια λεπτομερέστερη επισκόπηση είναι πέρα ​​από το πεδίο εφαρμογής αυτής της εργασίας και μπορεί να βρεθεί στο [4], για παράδειγμα.


Αρχή της SFN
Η κάλυψη σήματος μιας συγκεκριμένης περιοχής μπορεί να παρέχεται από έναν αριθμό πομπών, που μεταδίδουν το πολυπλέκτη ψηφιακής τηλεόρασης ή ραδιοφωνικών σημάτων στο ίδιο κανάλι συχνότητας. Οι συνεισφορές του μερικού σήματος στο σημείο λήψης όχι μόνο δεν παρεμβαίνουν, αλλά υπό ορισμένες συνθήκες βελτιώνουν ακόμη και τη λήψη. Είναι επομένως προφανές ότι τα δίκτυα μονοφωνικών συχνοτήτων των ψηφιακών πομπών μπορούν να βελτιώσουν σημαντικά τη χρήση των ζωνών και των καναλιών συχνότητας, καθώς και το ενεργειακό ισοζύγιο των ψηφιακών πομπών. Οι ψηφιακοί πομποί σε SFN μπορεί να είναι σημαντικά μικρότερης ισχύος για την κάλυψη του σήματος της δεδομένης περιοχής που επαρκεί για την ποιότητα λήψης. Οι μέθοδοι SFN δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν με την επίγεια αναλογική / τηλεοπτική εκπομπή, όπου στην πραγματικότητα όλα τα τηλεοπτικά πρότυπα του σημερινού κόσμου χρησιμοποιούν διαμόρφωση μεταβλητής πλευρικής ζώνης πλάτους και λειτουργούν σε
δίκτυα πολλαπλών συχνοτήτων ΜΕΚ (δίκτυο πολλαπλών συχνοτήτων).


Τα δίκτυα ενιαίας συχνότητας μπορούν να κατασκευαστούν μόνο σε περιορισμένη περιοχή, όχι σε ολόκληρη τη χώρα - ακόμη και τόσο μικρή όσο η Τσεχική Δημοκρατία. Με ποιον τρόπο το μέγεθος SFN επηρεάζεται πραγματικά; Ας υποθέσουμε ότι στην περιοχή SFN που αναλύθηκε:
• λειτουργούν πολλοί πομποί DVB-T,
• Όλοι οι πομποί λειτουργούν με την ίδια συχνότητα,
• Αυτοί οι πομποί λειτουργούν με το ίδιο και ακριβές συγχρονισμένο ψηφιακό ψηφιακό δεδομένα,
• Το επίπεδο των ληφθέντων σημάτων οπουδήποτε στην περιοχή SFN φθάνει τουλάχιστον την οριακή τιμή κατωφλίου (το επίπεδο, το οποίο ο δέκτης DVB-T πρέπει να είναι σε θέση να αποδιαμορφώστε και αποκωδικοποιήστε σωστά το σήμα). 



Συγχρονισμός χρόνου εκπομπών στο SFN
Σε ένα μόνο δίκτυο συχνότητας όλοι οι μεμονωμένοι πομποί πρέπει να συγχρονίζονται ακριβώς με το χρόνο. Κάθε πομπός πρέπει να μεταδίδει ταυτοχρόνως απολύτως πανομοιότυπο σύμβολο OFDM. Η διαμόρφωση DVB-T είναι δομημένη σε πλαίσια, ένα πλαίσιο αποτελείται από σύμβολα 68 OFDM. Τέσσερα πλαίσια αποτελούν ένα λεγόμενο σούπερ-καρέ και δύο σούπερ-καρέ αποτελούν το λεγόμενο mega-frame (στο 2k mode τέσσερα σούπερ-καρέ). Όσον αφορά τα διαφορετικά η διάρκεια του συμβόλου OFDM, η οποία εξαρτάται από τις παραμέτρους της χρησιμοποιούμενης διαμόρφωσης και κωδικοποίησης (τρόπος π.χ. αριθμός φορέων, ρυθμός κωδικού, διάστημα προστασίας κλπ.), η χρονική διάρκεια του ενιαίου πλαισίου μπορεί επίσης να είναι διαφορετική. 

Ο συγχρονισμός χρόνου όλων των μεταδιδόμενων πακέτων στο ρεύμα μεταφοράς του τελικού πολυπλέκτη δεδομένων εξασφαλίζεται από το χρονικό σήμα 1 pps (παλμός ανά δευτερόλεπτο), το οποίο αποκτάται από το σύστημα GPS. Αυτό το σήμα ελέγχει την χρονική συγχρονική εισαγωγή του ειδικού πακέτου MIP (Megaframe Initialization Packet) στο ρεύμα μεταφοράς στην αρχή κάθε mega-frame. Το ρεύμα μεταφοράς MPEG2, που παράγεται για παράδειγμα στο κέντρο αναπαραγωγής (στούντιο τηλεόρασης), μπορεί να μεταφερθεί στους μεμονωμένους πομπούς από τις ποικίλες δίκτυα διανομής (μέσω δορυφόρου, γραμμής μικροκυμάτων, οπτικών ινών, δικτύων ATM) με διαφορετικές χρονικές καθυστερήσεις. Επομένως, ο συγχρονισμός του χρόνου από το σήμα GPS εκτελείται ξανά σε κάθε πομπό. Το αποτέλεσμα αυτής της λειτουργίας είναι η κατάσταση, όπου κάθε πομπός DVB-T εκπέμπει ταυτόσημα σύμβολα OFDM ακριβώς την ίδια στιγμή. 


SFN κέρδος
Οι συνεισφορές ενέργειας από τους μεμονωμένους πομπούς που λειτουργούν στο δίκτυο ενιαίας συχνότητας προσθέτουν. Επομένως το δίκτυο ενιαίας συχνότητας εμφανίζει το αποκαλούμενο κέρδος SFN. Αυτό το κέρδος μπορεί απλά να διατυπωθεί ως εξής: - δύο πομποί DVBT με την ισχύ εκπομπής Pv εξασφαλίζουν στις ίδιες συνθήκες (την ίδια κατευθυντικότητα και κέρδος κεραίας) καλύτερη κάλυψη σήματος (μεγαλύτερες τιμές της έντασης του πεδίου) στη θέση δέκτη από έναν απλό πομπό με τη διπλή ισχύ εκπομπής 2Pv. Η ποσοτική έκφραση του κέρδους SFN, που εξαρτάται από τη θέση του δέκτη και από πολλούς άλλους παράγοντες, είναι πέρα ​​από το πεδίο εφαρμογής του παρόντος εγγράφου. 

Εάν θέλετε να δημιουργήσετε έναν ραδιοφωνικό σταθμό, ενισχύστε τον πομπό ραδιοφώνου FM ή χρειάζεστε άλλο Εξοπλισμός FM, Παρακαλώ μη διστάσετε να επικοινωνήσετε μαζί μας: [προστασία μέσω email].

Αφήστε μήνυμα 

Όνομα *

Ηλεκτρονική Διεύθυνση (Email) *

Τηλέφωνο Επικοινωνίας

Διεύθυνση

Κώδικας

Μήνυμα

 

Λίστα μηνυμάτων