Разделы: Телекоммуникации
Размещена 04.03.2014. Последняя правка: 04.03.2014.
Просмотров - 10259

Синхронизация передатчиков в одночастотной сети

Лагутин Илья Анатольевич

Бакалавр Радиотехники

инженер-стажер филиала ЗАО «Энвижн Груп» Энвижн-Сибирь

Магистрант СибГУТИ

Консультант: Калачиков Александр Александрович, доцент кафедры Радиотехнические системы (РТС) СибГУТИ

УДК 001.8

Для построения эффективно работающей одночастотной сети требуется выполнение нескольких условий:

1. Требуется синхронизации передатчиков одночастотной сети по частоте. Требуемая точность частоты зависит от частотного интервала между смежными несущими, для режима модуляции 8k стабильность частоты должна быть не менее 1,1 Гц, для режима 32k — примерно 0,25 Гц. Такая высокая стабильность достигается за счет использования синхронизации передатчиков от внешнего генератора с привязкой к синхросигналам GPS. Источник  сигнала с высокой стабильностью по частоте – GPS приемник, подключенный к измерительному прибору.
2. Максимальное расстояние между передатчиками ограничено длительностью защитного интервала. При превышении определенного расстояния между передатчиками, происходит выход из защитного интервала сигналов передатчиков, т.е. передатчики будут создавать помехи друг другу. В системе Т в режиме 8к максимальное  расстояние между передатчиками 67 км, в системе Т2 при 32 к – 159.6 км.
3. Требуется временная синхронизация группы передатчиков одночастотной сети для одновременного излучения сигнала. Для синхронизации передатчиков используется глобальная система позиционирования – GPS. Через спутниковый канал от T2 шлюза по интерфейсу Т2-МI на вход каждого передатчика поступает временная метка по которой выполняется привязка к сигналу GPS и каждый передатчик вычисляет время излучения, что приводит к их совместной временной синхронизации. 

 

 

Рисунок 1 - Схема распределения DVB-T с использованием SFN адаптации.

 

Система синхронизации обеспечивает синхронность излучения в эфир сигналов передатчиков. Это обеспечивается привязкой излучения к сигналам 1 PPS (Pulse Per Second), получаемым из сети GPS.

DVB-T модулятор должен обеспечивать фиксированную задержку обработки сигнала, от входа, до его излучения. Информация, имеющаяся в MIP (modulator information packet), может быть использована для прямого управления работой передатчика (например, задержка излучения, уровень мощности передатчика, смещение рабочей частоты и т.д.).

Основное требование к модуляторам – все излучаемые сигналы различных передатчиков должны совпадать с точностью до бита.

 

  

Рисунок 2 - Принцип временной синхронизации передатчиков 

Интервал времени между последним импульсом 1 PPS , который предшествовал началу мегафрейма M+1 и временем действительного начала мегафрейма M+1 (первый бит первого пакета), называется STS (synchronization timestamp). Его величина записывается в MIP мегафрейма.

Максимальная задержка – это время между началом мегафрейма на входе SFN-адаптера и началом его излучения в антенне передатчика. Величина максимальной задержки должна быть больше суммы

«наибольшая задержка в распределительной сети +

+ задержка на обработку сигналов в модуляторе +

+ время прохождения ВЧ сигнала через усилитель мощности +

+ время прохождения сигнала в антенном фидере».

Максимальная задержка, допустимая в сети SFN не должна превышать 1 сек. Максимальная задержка задается дискретно с шагом 100 нс.

Одновременное начало излучения передатчиков в эфир не является необходимым для сетей SFN. Главное чтобы эти излучения происходили синхронно! Поэтому в каждом передатчике заложена возможность менять время начала излучения сигнала индивидуально. Величина этой задержки обозначается td. Она также изменяется дискретно 100 нс. Использование возможности менять индивидуально начало излучения сигналов передатчиков позволяет варьировать геометрию областей приема.

 Механизм доставки синхроинформации для DVB-T2 передатчиков несколько отличается от предшествующего стандарта. Здесь, для синхронизации применяется специальный пакет DVB-T2 timestamp. Для пояснения приводится структура  T2-MIпакета на рисунке 3

 

Рисунок 3 - Формат Т2-MI пакета 

Первый байт указывает на тип пакета.  Например, если указан тип 20 Н, значит DVB-T2 метка времени. 

Рисунок 4 - Структура пакета DVB-T2 timestamp

 

rfu (4 bits)- бит зарезервирован для будущего использования и должны все быть установлены в 0₂

bw (4 bits)- указывает полосу пропускания системы

seconds_since_2000 (40 bits)-  счетчик количества секунд, прошедших с 2000-01-01 00:00:00UTC

subseconds (27 bits) – определяет количество оцифрованных блоков в секунду

T2_timestamp: взятые вместе seconds_since_2000 и subseconds определяют время передачи сигнала DVB-T2 передатчиками.

Когдаseconds_since_2000 не равно нулю, время передачи равно seconds_since_2000 + subseconds  × Tsub.

В подтверждение теоретическим данным был измерен поток Т2-MI, записанный с выхода спутникового приемника при помощи анализатора DEKTEC DTU-245 (Рисунок 5). Пакеты Т2-MI с заголовком х20 действительно содержат временные метки, используемые для синхронизации одночастотной сети.

Рисунок 5 - Результаты записи Т2-MI потока

 

1. Digital Video Broadcasting (DVB); Frame structure channel coding and modulation for a second generation digital terrestrial television broadcasting system (DVB-T2): ETSI EN 302 755 v1.1.1. ETSI, 2009. – 167 с
2. Digital Video Broadcasting (DVB); Modulator Interface (T2-MI) for a second generation digital terrestrial television broadcasting system (DVB-T2): ETSI TS 102 773 v.1.1.1, 2009. – 36 с.

Рецензии:

7.03.2014, 23:25 Карякин Дмитрий Владимирович
Рецензия: РЕЦЕНЗИЯ на статью «Синхронизация передатчиков в одночастотной сети». Автор И.А. Лагутин Статья посвящена рассмотрению основных принципов синхронизации передатчиков одночастотных сетей в сетях эфирного цифрового телерадиовещания первого и второго поколений. Тема статьи, безусловно, актуальна, поскольку в настоящее время в РФ активно реализуется Федеральная целевая программа «Развитие телерадиовещания в Российской Федерации на 2009-2015 годы». Большая часть работы посвящена принципам синхронизации сетей первого поколения. В завершении статьи отмечается: «…Механизм доставки синхроинформации для DVB-T2 передатчиков несколько отличается от предшествующего стандарта…». Рассматривается формат пакета T2-MI и скриншот результатов записи T2-MI потока при помощи анализатора DEKTEC DTU-245. Приводятся ссылки на первые версии стандарта и технической спецификации 2009 г. Замечания 1.​ В статье нет постановки задачи, обсуждения результатов исследования и выводов. 2.​ Отсутствие ссылок на последнюю версию стандарта и технической спецификации 2012 года, а также на известные работы отечественных и зарубежных авторов, посвященные решению проблем синхронизации, снижает ценность работы. Содержание статьи в целом тривиально. 3.​ Фраза автора статьи о том, что механизм обеспечения синхронизации «несколько отличается» в первом и втором поколениях может ввести читателя в заблуждение. Следует отметить, что механизм, обеспечивающий идентичность информационного сигнала, излучаемого передатчиками синхронной сети, примененный в стандарте DVB-T2, отличается от механизма, примененного в DVB-T и специфицированного в TR 101 191. В DVB-T2 отсутствуют SFN-адаптер и пакеты инициализации суперкадра MIP – Mega-frame Initialization Packet. В этой связи методики измерений в синхронной сети, описанные в TR 101 290, неприемлемы для DVB-T2. Здесь необходимо обратить внимание на то, что аббревиатура MIP в первом и втором поколениях DVB образована начальными буквами различных слов и, соответственно, имеет различный физический смысл. 4.​ В завершение работы «…В подтверждение теоретическим данным…» приводится с очень низким качеством рисунок 5 без дополнительных объяснений и комментариев. Заключение На наш взгляд, работа не представляет интереса для широкого круга читателей электронного журнала «SCI-ARTICLE.RU», поскольку не имеет практической и научной новизны. Рецензент: д.т.н., профессор Карякин Владимир Леодидович, vl@karyakin.ru



Комментарии пользователей:

Оставить комментарий