Enofrekvenčna omrežja v digitalni prizemni radiodifuziji

Predstavitev
Prenosni kanal (pot) za prizemno televizijsko oddajanje običajno in upravičeno velja za kanal najslabše kakovosti. Kopenski prenosni kanal je podvržen številnim vplivom - dodatnemu hrupu in drugim motečim signalom (in sicer v občinskih in industrijskih aglomeracijah), signalnim odmevom - tako imenovanemu večpasovnemu sprejemu. V glavnem je veliko odmevov, ki večinoma vplivajo na kakovost sprejetih signalov. Ta učinek vodi do selektivnega bledenja lokacije in frekvence. 

Po odboju naravnih in drugih predmetov pride do sprejemne antene en ali več različnih zapoznelih signalov (odmevi). Ti časovno zapozneli signali povzročijo hudo poslabšanje sprejetega televizijskega signala in ustrezne slike, zlasti na analogni televiziji, kjer se pojavijo dodatne slike, premaknjene v smeri skeniranja - tako imenovani "duhovi". V digitalnem prizemnem televizijskem oddajanju so učinki večpasovnega sprejema v veliki meri zatrli z izbiro prefinjenih modulacijskih metod. Ena od številnih prednosti nastajajočih prizemnih digitalnih standardov za digitalno video oddajanje DVB-T (Digital Video Broadcasting - prizemni je opredeljen v ETS 300744), DVB-H (Handheld), pa tudi naslednje storitve - npr. Digitalno avdio oddajanje DAB (Digital Audio Broadcasting) oz. DRM (Digital Radio Mondial) je poleg podpore za mobilni sprejem zaviranje vplivov na večpasovni sprejem. V vseh omenjenih standardih se uporablja metoda digitalne modulacije (C) OFDM (Multiplex kodiranega ortogonalnega frekvenčnega oddelka). Prvi simbol C v okrajšavi pomeni, da je podatkovni tok zaščiten s kodiranjem FEC (Forward Error Correction), ki odkriva in odpravlja napake, ki se pojavijo med prenosom.

 Za zaščito simbolov se uporablja blokovna koda Reed-Solomon, za zaščito bitov pa se uporablja konvolucionarna koda z različnimi hitrostmi kod. Za modulacijo (C) OFDM je značilna visoka robustnost pred inter-simbolnimi motnjami (ISI), ki bi ogrozila prejeti signal in povečala stopnjo napak zaradi večpasovnega sprejema. Digitalno oddajanje v zgoraj omenjenih standardih se lahko izvaja v tako imenovanem enofrekvenčnem omrežju SFN (Single Frequency Network). Sprejem več zapoznelih signalov iz več oddajnikov, ki delujejo v enotnem frekvenčnem omrežju, je mogoče uporabiti tudi za izboljšanje učinkovitosti porabe oddajnikov.


Opomba:
Uporaba (C) OFDM modulacije je učinkovito, najpogosteje uporabljeno, vendar edino možno orodje za odpravo vplivov večkratnega sprejema. Drugačen pristop je na primer več senzorski sprejem s kotno usmerjenim sistemom sprejemnih anten in posledično kompleksno obdelavo signala, vključno s filtriranjem, vzorčenjem, pretvorbo v osnovnem pasu, ki mu sledi lokacija in ločitev različnih virov signala (tako imenovana Array Processing). Podrobnejši pregled je zunaj obsega tega prispevka in ga najdete na primer v [4].


Načelo SFN
Pokrivanje signala določenega območja lahko zagotavlja več oddajnikov, ki oddajajo multipleks digitalne televizije ali radijskih signalov v identičnem frekvenčnem kanalu. Njihovi delni prispevki signala v sprejemni točki ne samo, da v določenih okoliščinah potem celo sprejemajo. Zato je očitno, da lahko enofrekvenčna omrežja digitalnih oddajnikov znatno izboljšajo uporabo frekvenčnih pasov in kanalov ter energijsko bilanco digitalnih oddajnikov. Digitalni oddajniki v SFN bi lahko bili znatno manjši za pokrivanje signala danega območja, ki je dovolj za kvaliteten sprejem. Metode SFN ni mogoče uporabiti pri prizemni analogni / televizijski radiodifuziji, kjer dejansko vsi današnji svetovni televizijski standardi uporabljajo amplitudno vestigijsko modulacijo stranskih pasov in delujejo v
večfrekvenčna omrežja MFN (večfrekvenčno omrežje).


Enofrekvenčna omrežja je mogoče graditi le na omejenem območju, ne pa v celotni državi - tudi tako majhna kot Češka. S čim dejansko vpliva velikost SFN? Predpostavimo, da na analiziranem območju SFN:
• delujejo številni oddajniki DVB-T,
• vsi oddajniki delujejo z isto frekvenco,
• ti oddajniki delujejo z istim in natančnim časovnim sinhronim digitalnim podatkovnim multipleksom,
• raven sprejetih signalov kjer koli v območju SFN doseže najmanj mejno vrednost praga (raven, ki jo mora imeti DVB-T sprejemnik pravilno demodulirajte in dekodirate signal). 



Časovna sinhronizacija oddajnikov v SFN
V posameznem frekvenčnem omrežju morajo biti vsi posamezni oddajniki točno časovno sinhronizirani. Vsak oddajnik mora hkrati oddajati popolnoma enak simbol OFDM. Modulacija DVB-T je strukturirana v okvirih, en okvir je sestavljen iz 68 OFDM simbolov. Štirje okvirji sestavljajo en tako imenovani super-okvir, dva super-okvirja pa tako imenovani mega-frame (v načinu 2k štirje super-okviri). Glede različnih časovno trajanje simbola OFDM, ki je odvisno od parametrov uporabljene modulacije in kodiranja (način, tj. število nosilcev, hitrost kode, zaščitni interval itd.), časovno trajanje posameznega kadra je lahko tudi drugačno. 

Časovna sinhronizacija vseh oddanih paketov v transportnem toku končnega multipleksa podatkov je zagotovljena s časovnim signalom 1 pps (impulz na sekundo), ki je pridobljen iz sistema GPS. Ta signal nadzoruje časovno sinhrono vstavitev posebnega paketa MIP (Megaframe Initialization Packet) v transportni tok na začetku vsakega mega okvira. Transportni tok MPEG2, ustvarjen na primer v predvajalnem centru (TV studio), lahko na posamezne oddajnike prepelje različne distribucijska omrežja (prek satelita, mikrovalovne linije, optičnih vlaken, ATM omrežij) z različnimi časovnimi zamiki. Zato se časovna sinhronizacija s signalom GPS ponovno izvede v vsakem od oddajnikov. Rezultat te operacije je stanje, pri katerem vsak oddajnik DVB-T oddaja identične simbole OFDM točno v istem času. 


SFN Dobiček
Prispevajo moči posameznih oddajnikov, ki delujejo v enotnem frekvenčnem omrežju. Zato enofrekvenčno omrežje kaže tako imenovano ojačanje SFN. Ta dobiček lahko preprosto formuliramo na naslednji način - dva oddajnika DVBT z oddajno močjo Pv zagotavljata v enakih pogojih (enaka usmeritev in ojačanje antene) boljšo pokritost signala (večje vrednosti jakosti polja) v položaju sprejemnika kot en oddajnik z dvojna moč oddajanja 2Pv. Kvantitativno izražanje dobička SFN, ki je odvisno od položaja sprejemnika in od mnogih drugih dejavnikov, je zunaj obsega tega prispevka. 

Če želite zgraditi radijsko postajo, ojačajte svoj FM radijski oddajnik ali potrebujete katerega koli drugega FM oprema, vas prosimo, da nas kontaktirate: [e-pošta zaščitena].

Pustite sporočilo 

Ime *

E-pošta *

Telefon

Naslov:

Koda

Sporočilo

 

Seznam sporočilo