Единични честотни мрежи (SFN) в цифровото наземно излъчване

Въведение
Предавателният канал (път) за наземно телевизионно излъчване обикновено и с право се счита за канал с най-лошо качество. Наземният предавателен канал е обект на много влияния - добавъчен шум и други смущаващи сигнали (а именно в общинските и промишлени агломерации), сигнални ехо - така нареченото многопътно приемане. Има главно многото ехота, които най-вече влияят върху качеството на приетите сигнали. Този ефект води до избледняване на местоположението и честотата. 

След отражение от естествени и други обекти, един или повече различни забавени сигнали (ехо) стигат до приемащата антена. Тези забавени във времето сигнали предизвикват силно влошаване на приетия телевизионен сигнал и съответното изображение, особено в аналоговата телевизия, където се появяват допълнителни изображения, изместени в посока на сканиране - така наречените „призраци“. В цифровото наземно телевизионно излъчване ефектите от многопътното приемане до голяма степен бяха потиснати чрез избора на сложни методи на модулация. Едно от многото предимства на възникващите наземни стандарти за цифрово видео излъчване DVB-T (Digital Video Broadcasting - наземно, дефинирано в ETS 300744), DVB-H (Handheld), но също така и на следващите услуги - например цифрово аудио излъчване DAB (Digital Audio Broadcasting) или DRM (Digital Radio Mondial) освен поддръжката за мобилно приемане е потискането на въздействията на многостъпалното приемане. Във всички споменати стандарти се използва метод за дигитална модулация (C) OFDM (Кодиран ортогонален честотен мултиплекс). Първият символ С в съкращението означава, че потокът от данни е защитен от кодиране на грешки, кодиращо FEC (Forward Error Correction) за откриване и коригиране на грешки, възникващи по време на предаването.

 За защита на символите се използва блоков код на Рийд-Соломон, а за битова защита се използва конволюционен код с различни скорости на кодове. Модулацията (C) OFDM се характеризира с висока здравина срещу интер-символни смущения (ISI), което би застрашило получения сигнал и повиши степента на грешки поради многопътния прием. Цифровото излъчване в гореспоменатите стандарти може да се извършва в така наречената едночестотна мрежа SFN (Single Frequency Network). Приемането на по-забавени сигнали от няколко предавателя, работещи в едночестотната мрежа, може да се използва дори за подобряване на енергийната ефективност на предавателите.


Забележка:
Прилагането на (C) OFDM модулация е ефективен, най-често използван, но единствено възможен инструмент за елиминиране на въздействията от многопътния прием. Друг подход е например мултисензорното приемане с ъглово ориентирана система от приемни антени и последваща сложна обработка на сигнали, включваща филтриране, вземане на проби, преобразуване на базовата лента, последвано от местоположение и разделяне на различни източници на сигнал (т. Нар. Обработка на масив). По-подробният преглед е извън обхвата на този документ и може да бъде намерен например в [4].


Принцип на SFN
Покритието на сигнала на определена зона може да бъде осигурено от редица предаватели, предаващи множеството цифрови телевизионни или радиосигнали в идентичния честотен канал. Техният частичен принос на сигнали в приемателния пункт не само не пречи, при определени обстоятелства дори и подобрява приемането. Следователно е очевидно, че едночестотните мрежи на цифровите предаватели могат значително да подобрят използването на честотни ленти и канали, както и енергийния баланс на цифровите предаватели. Цифровите предаватели в SFN може да имат значително по-малка мощност за покриване на сигнала на дадената област, достатъчна за качествено приемане. Методите на SFN не могат да се използват с наземно аналогово / телевизионно излъчване, където всъщност всички съвременни световни стандарти за телевизия използват амплитудна вестигиална модулация на страничната лента и работят в
многочестотни мрежи MFN (многочестотна мрежа).


Единичните честотни мрежи могат да бъдат изградени само в ограничена зона, а не в цяла държава - дори толкова малка, колкото Чешката република. С какво всъщност е засегнат размерът на SFN? Нека приемем, че в анализираната зона на SFN:
• работят редица предаватели DVB-T,
• всички предаватели работят с една и съща честота,
• тези предаватели работят с един и същ и точно синхроничен цифров мултиплекс за време,
• нивото на приетите сигнали навсякъде в зоната на SFN достига най-малко граничната стойност на прага (нивото, на което DVB-T приемникът трябва да може демодулирайте и декодирайте правилно сигнала). 



Синхронизация на времето на предаватели в SFN
В една честотна мрежа всички отделни предаватели трябва да бъдат точно синхронизирани във времето. Всеки предавател трябва да излъчва абсолютно идентичен OFDM символ едновременно. Модулацията DVB-T е структурирана в рамки, като един кадър е съставен от 68 OFDM символи. Четири кадъра съставляват един така наречен супер кадър, а два супер кадъра съставляват така наречената мегакадър (в режим 2k четири суперкадри). По отношение на различни времевата продължителност на символа OFDM, която зависи от параметрите на използваната модулация и кодиране (режим т.е. брой носители, скорост на кода, интервал на защита и т.н.), продължителността на времето за единичен кадър също може да бъде различна. 

Синхронизацията на времето на всички предадени пакети в транспортния поток на крайния мултиплекс от данни се осигурява от сигнала за време 1 pps (импулс в секунда), който се получава от GPS системата. Този сигнал контролира синхронното време за вмъкване на специалния пакет MIP (Megaframe Initialization Packet) в транспортния поток в началото на всеки мегакадър. Транспортният поток MPEG2, генериран например в центъра за възпроизвеждане (телевизионно студио), може да бъде пренесен до отделните предаватели от различни дистрибуторски мрежи (чрез сателитна, микровълнова линия, оптични влакна, ATM мрежи) с различни времеви закъснения. Следователно синхронизацията на времето с GPS сигнал се извършва отново във всеки от предавателите. Резултат от тази операция е състоянието, при което всеки DVB-T предавател излъчва идентични OFDM символи точно по едно и също време. 


SFN печалба
Приносът на мощността от отделните предаватели, работещи в единичната честотна мрежа, добавя. Следователно единичната честотна мрежа показва така нареченото усилване на SFN. Тази печалба може да бъде формулирана по следния начин - два DVBT предавателя с излъчваща мощност Pv осигуряват при същите условия (една и съща насоченост и усилване на антената) по-добро покритие на сигнала (по-големи стойности на интензивността на полето) в положение на приемника, отколкото един предавател с двойната мощност на излъчване 2Pv. Количественото изразяване на печалбата на SFN, което зависи от позицията на приемника и от много други фактори, е извън обхвата на настоящия документ. 

Ако искате да изградите радиостанция, усилете вашия FM радиопредавател или се нуждаете от друг FM оборудване, моля не се колебайте да се свържете с нас: [имейл защитен].

Остави съобщение 

Име *

Имейл *

Телефон

Адрес

код

Събщение

 

Списък на ЛС