Maapealse digitaalringhäälingu ühe sagedusega võrgud (SFN)

Sissejuhatus
Maapealse teleülekande edastuskanalit (teed) peetakse tavaliselt ja õigustatult halvima kvaliteediga kanaliks. Maapealne edastuskanal on mõjutatud paljudest mõjutustest - lisamürast ja muudest häirivatest signaalidest (nimelt munitsipaal- ja tööstuslikes linnastutes), signaalide kajasignaalidest - nn mitmerealine vastuvõtt. Peamiselt on palju kaja, mis mõjutavad enamasti vastuvõetud signaalide kvaliteeti. See efekt põhjustab asukoha- ja sagedusevaliku tuhmumise. 

Pärast looduslike ja muude objektide peegeldumist jõuab vastuvõtuantenni üks või mitu erinevalt viivitatud signaali (kaja). Need ajaliselt viivitatud signaalid põhjustavad vastuvõetud televisioonisignaali ja vastava pildi tõsist halvenemist, eriti analoogtelevisiooni puhul, kus täiendavad pildid kuvatakse skaneerimise suunas nihkes - nn "kummitused". Maapealse digitaalse televisiooniringhäälingu puhul pärsiti mitmerealise vastuvõtu mõju keerukate modulatsioonimeetodite valimisega. Tekkivate maapealsete digitaalvideo edastusstandardite, näiteks DVB-T (digitaalne videoülekanne - maapealne määratletud ETS 300744-is), DVB-H (pihuarvuti), paljudest eelistest, aga ka järgmistest teenustest - nt digitaalne heliülekanne DAB (digitaalne heliülekanne) või DRM (Digital Radio Mondial) on lisaks mobiilse vastuvõtu tugi ka mitmerealise vastuvõtu löökide summutamine. Kõigis nimetatud standardites kasutatakse digitaalse modulatsiooni meetodit (C) OFDM (Coded Orthogonal Frequency Division Multiplex). Esimene lühend C tähendab lühendatult seda, et andmevoog on kaitstud vigade parandamise kodeeringuga FEC (Forward Error Correction), et tuvastada ja parandada edastamise ajal ilmnenud vigu.

 Sümbolikaitse jaoks kasutatakse plokki Reed-Saalomoni kood ja bitikaitseks kasutatakse konversioonikoodi, millel on erinevad koodikiirused. Modulatsiooni (C) OFDM-i iseloomustab suur robustsus sümbolitevaheliste häirete (ISI) vastu, mis ohustaks vastuvõetud signaali ja suurendaks nende mitmeastmelise vastuvõtu tõttu nende veamäärasid. Ülalnimetatud standardite kohaselt saab digitaalset leviedastust teostada niinimetatud ühesagedusvõrgus SFN (Single Frequency Network). Hilisemate signaalide vastuvõtmist mitmelt sagedusvõrgus töötavast saatjast saab kasutada isegi saatjate energiatõhususe parandamiseks.


Märge:
(C) OFDM-modulatsiooni rakendamine on tõhus, kõige sagedamini kasutatav, kuid ainuvõimalik vahend mitme rajaga vastuvõtu mõjude kõrvaldamiseks. Erinev lähenemisviis on näiteks mitme anduri vastuvõtt vastuvõtuantennide nurga all orienteeritud süsteemiga ja sellest tulenev kompleksne signaalitöötlus, sealhulgas filtreerimine, proovivõtmine, baasriba muundamine, millele järgneb erinevate signaaliallikate asukoht ja eraldamine (nn massiivi töötlemine). Üksikasjalikum ülevaade on väljaspool selle töö ulatust ja selle leiate näiteks [4] -ist.


SFN põhimõte
Teatud piirkonna signaali katvust võivad pakkuda mitmed saatjad, mis edastavad digitaaltelevisiooni või raadiosignaalide multipleksi identses sageduskanalis. Nende osaline signaalivõrk vastuvõtupunktis mitte ainult ei häiri, teatud tingimustel parandab see isegi vastuvõttu. Seega on ilmne, et digitaalsete saatjate ühe sagedusega võrgud võivad märkimisväärselt parandada sagedusribade ja kanalite kasutamist ning digitaalsaatjate energiatasakaalu. SFN-i digitaalsed saatjad võivad antud piirkonna signaali katmiseks olla märkimisväärselt väiksema võimsusega, mis on piisav kvaliteetse vastuvõtu jaoks. SFN-i meetodeid ei saa kasutada maapealse analoogringhäälingu teleülekande puhul, kus tegelikult kõik tänapäevase maailma televisioonistandardid kasutavad amplituudiga vestigiaalse külgriba modulatsiooni ja töötavad
mitme sagedusega võrgud MFN (Multi Frequency Network).


Ühtse sagedusega võrke saab ehitada ainult piiratud alal, mitte terves riigis - isegi nii väikesed kui Tšehhi Vabariik. Kuidas SFN suurust tegelikult mõjutatakse? Oletagem, et analüüsitud SFN-i piirkonnas:
• töötab mitu DVB-T saatjat,
• kõik saatjad töötavad samal sagedusel,
• need saatjad töötavad sama ja täpse kellaajaga sünkroonse digitaalse andme multipleksiga,
• vastuvõetud signaalide tase kusagil SFN-i piirkonnas jõuab vähimini läviväärtuseni (tasemeni, mida DVB-T vastuvõtja peab suutma demoduleerige ja dekodeerige signaal korralikult). 



Saatjate ajaline sünkroniseerimine aastal SFN-is
Ühes sagedusvõrgus peavad kõik üksikud saatjad olema täpselt ajasünkroniseeritud. Iga saatja peab samal ajal edastama absoluutselt identset OFDM sümbolit. DVB-T modulatsioon on üles ehitatud kaadritesse, millest üks kaabel koosneb 68 OFDM sümbolitest. Neli kaadrit moodustavad ühe niinimetatud superraami ja kaks superraami moodustavad nn megakaadri (režiimis 2k neli superkaadrit). Seoses erinevatega OFDM sümboli ajaline kestus, mis sõltub kasutatud modulatsiooni ja kodeerimise parameetritest (režiim st kandjate arv, koodikiirus, valve intervall jne), ka ühe kaadri ajaline kestus võib olla erinev. 

Kõigi edastatud pakettide ajaline sünkroniseerimine lõpliku andme multipleksi transpordivoolus tagatakse GPS-süsteemilt hangitud aja signaaliga 1 pps (impulss sekundis). See signaal kontrollib spetsiaalse paketi MIP (Megaframe Initialization Packet) sünkroonset sisestamist transpordivoogu iga megakaadri alguses. Transpordivoog MPEG2, mis on loodud näiteks mängukeskuses (telestuudios), saab erinevate saatjate kaudu edastada erinevatele saatjatele jaotusvõrgud (satelliidi, mikrolaineliinide, optiliste kiudude, ATM-võrkude kaudu), millel on erinevad viivitused. Seetõttu toimub GPS-signaali abil aja sünkroniseerimine kõigis saatjates uuesti. Selle toimingu tulemuseks on olek, kus iga DVB-T-saatja edastab identsed OFDM-i sümbolid täpselt samal ajal. 


SFN-i kasum
Ühes sagedusvõrgus töötavate üksikute saatjate toiteallikad lisavad. Seetõttu näitab ühtne sagedusvõrk nn SFN võimendust. Selle võimenduse saab lihtsalt sõnastada järgmiselt - kaks DVBT-saatjat Pv-saatevõimsusega tagavad samades tingimustes (sama suuna ja antenni võimenduse) vastuvõtja positsioonis parema signaali leviala (suuremad välja intensiivsuse väärtused) kui üks saatja koos topelt leviedastusvõimsus 2Pv. SFN-i võimenduse kvantitatiivne väljendamine, mis sõltub vastuvõtja positsioonist ja paljudest muudest teguritest, jääb käesoleva töö ulatusest välja. 

Kui soovite raadiojaama ehitada, täiustage oma FM-raadiosaatjat või vajate mõnda muud FM-seadmed, palun võtke meiega ühendust: [meiliga kaitstud].

Jäta sõnum 

Nimi *

E-POST *

TELEFON

AADRESS

kood

Sõnum

 

Sõnumite nimekiri