डिजिटल स्थलीय प्रसारण में एकल आवृत्ति नेटवर्क (SFN)

परिचय
स्थलीय टीवी प्रसारण के लिए ट्रांसमिशन चैनल (पथ) को आमतौर पर सबसे खराब गुणवत्ता वाला चैनल माना जाता है। स्थलीय ट्रांसमिशन चैनल कई प्रभावों के अधीन है - योगात्मक शोर और अन्य परेशान करने वाले संकेत (अर्थात् नगरपालिका और औद्योगिक समूहों में), सिग्नल गूँज - तथाकथित मल्टीपाथ रिसेप्शन। मुख्य रूप से कई प्रतिध्वनियाँ होती हैं जो अधिकतर प्राप्त संकेतों की गुणवत्ता को प्रभावित करती हैं। यह प्रभाव स्थान- और आवृत्ति-चयनात्मक लुप्तप्राय की ओर ले जाता है। 

प्राकृतिक और अन्य वस्तुओं से प्रतिबिंब के बाद, एक या अधिक विभिन्न विलंबित सिग्नल (गूँज) प्राप्तकर्ता एंटीना पर आते हैं। इस समय विलंबित सिग्नल प्राप्त टेलीविजन सिग्नल और विशेष रूप से एनालॉग टेलीविजन में संबंधित छवि के गंभीर क्षरण का कारण बनते हैं, जहां अतिरिक्त छवियां स्कैन दिशा में स्थानांतरित होती दिखाई देती हैं - तथाकथित "भूत"। डिजिटल टेरेस्ट्रियल टेलीविज़न प्रसारण में, परिष्कृत मॉड्यूलेशन विधियों को चुनकर मल्टीपाथ रिसेप्शन के प्रभावों को काफी हद तक दबा दिया गया था। उभरते स्थलीय डिजिटल वीडियो प्रसारण मानकों के कई फायदों में से एक DVB-T (डिजिटल वीडियो प्रसारण - ETS 300744 में परिभाषित स्थलीय), DVB-H (हैंडहेल्ड), लेकिन अगली सेवाएं - जैसे डिजिटल ऑडियो प्रसारण DAB (डिजिटल ऑडियो प्रसारण) या डीआरएम (डिजिटल रेडियो मोंडियल), मोबाइल रिसेप्शन समर्थन के अलावा, मल्टीपाथ रिसेप्शन प्रभावों का दमन है। उल्लिखित सभी मानकों में, डिजिटल मॉड्यूलेशन विधि (सी)ओएफडीएम (कोडेड ऑर्थोगोनल फ्रीक्वेंसी डिवीजन मल्टीप्लेक्स) का उपयोग किया जाता है। संक्षिप्त नाम में पहला प्रतीक C का अर्थ है, कि ट्रांसमिशन के दौरान होने वाली त्रुटियों का पता लगाने और उन्हें ठीक करने के लिए डेटा स्ट्रीम को त्रुटि सुधार एन्कोडिंग FEC (फॉरवर्ड एरर करेक्शन) द्वारा संरक्षित किया जाता है।

 प्रतीक सुरक्षा के लिए, एक ब्लॉक रीड-सोलोमन कोड का उपयोग किया जाता है, और बिट सुरक्षा के लिए, विभिन्न कोड दरों के साथ एक कनवल्शनल कोड नियोजित किया जाता है। मॉड्यूलेशन (सी)ओएफडीएम को अंतर-प्रतीक हस्तक्षेप (आईएसआई) के खिलाफ उच्च मजबूती की विशेषता है, जो प्राप्त सिग्नल को खतरे में डाल देगा और मल्टीपाथ रिसेप्शन के कारण उनकी त्रुटि दर में वृद्धि करेगा। उपर्युक्त मानकों में डिजिटल प्रसारण तथाकथित एकल आवृत्ति नेटवर्क एसएफएन (सिंगल फ़्रीक्वेंसी नेटवर्क) में किया जा सकता है। एकल आवृत्ति नेटवर्क में काम कर रहे कई ट्रांसमीटरों से अधिक विलंबित सिग्नल प्राप्त करने का उपयोग ट्रांसमीटरों की बिजली दक्षता में सुधार के लिए भी किया जा सकता है।


नोट:
(सी)ओएफडीएम मॉड्यूलेशन का अनुप्रयोग मल्टीपाथ रिसेप्शन के प्रभावों को खत्म करने के लिए एक प्रभावी, सबसे अधिक उपयोग किया जाने वाला, लेकिन एकमात्र संभव उपकरण है। उदाहरण के लिए एक अलग दृष्टिकोण है, रिसेप्शन एंटेना की कोणीय रूप से उन्मुख प्रणाली के साथ मल्टी-सेंसर रिसेप्शन और फ़िल्टरिंग, सैंपलिंग, बेस-बैंड रूपांतरण सहित जटिल सिग्नल प्रोसेसिंग, इसके बाद विभिन्न सिग्नल स्रोतों का स्थान और पृथक्करण (तथाकथित एरे प्रोसेसिंग)। अधिक विस्तृत अवलोकन इस पेपर के दायरे से परे है और उदाहरण के लिए, [4] में पाया जा सकता है।


एसएफएन का सिद्धांत
एक निश्चित क्षेत्र का सिग्नल कवरेज कई ट्रांसमीटरों द्वारा प्रदान किया जा सकता है, जो समान आवृत्ति चैनल में डिजिटल टेलीविजन या रेडियो सिग्नल के मल्टीप्लेक्स को प्रसारित करते हैं। रिसेप्शन बिंदु में उनका आंशिक सिग्नल योगदान न केवल हस्तक्षेप नहीं करता है, बल्कि कुछ परिस्थितियों में रिसेप्शन में सुधार भी करता है। इस प्रकार यह स्पष्ट है कि डिजिटल ट्रांसमीटरों के एकल आवृत्ति नेटवर्क आवृत्ति बैंड और चैनलों के उपयोग के साथ-साथ डिजिटल ट्रांसमीटरों के ऊर्जा संतुलन में काफी सुधार कर सकते हैं। एसएफएन में डिजिटल ट्रांसमीटर गुणवत्ता रिसेप्शन के लिए दिए गए क्षेत्र के सिग्नल कवरेज के लिए काफी कम शक्ति वाले हो सकते हैं। एसएफएन के तरीकों का उपयोग स्थलीय एनालॉग टेलीविजन प्रसारण के साथ नहीं किया जा सकता है, जहां वास्तव में दुनिया के सभी वर्तमान टेलीविजन मानक आयाम वेस्टिजियल साइडबैंड मॉड्यूलेशन का उपयोग करते हैं और संचालित होते हैं।
मल्टी-फ़्रीक्वेंसी नेटवर्क एमएफएन (मल्टी फ़्रीक्वेंसी नेटवर्क)।


एकल आवृत्ति नेटवर्क केवल एक सीमित क्षेत्र में ही बनाया जा सकता है, पूरे देश में नहीं - यहां तक ​​कि चेक गणराज्य जैसे छोटे क्षेत्र में भी। एसएफएन आकार वास्तव में किससे प्रभावित होता है? आइए मान लें कि विश्लेषित एसएफएन क्षेत्र में:
• कई ट्रांसमीटर DVB-T संचालित होते हैं,
• सभी ट्रांसमीटर एक ही आवृत्ति पर काम करते हैं,
• ये ट्रांसमीटर समान और सटीक समय तुल्यकालिक डिजिटल डेटा मल्टीप्लेक्स के साथ काम करते हैं,
• एसएफएन क्षेत्र में कहीं भी प्राप्त संकेतों का स्तर कम से कम थ्रेशोल्ड सीमा मान (वह स्तर, जिसे डीवीबी-टी रिसीवर को सक्षम करने की आवश्यकता है) तक पहुंचता है सिग्नल को ठीक से डिमोड्यूलेट और डीकोड करें)। 



ट्रांसमीटरों का समय तुल्यकालन एसएफएन में
एकल आवृत्ति नेटवर्क में सभी व्यक्तिगत ट्रांसमीटर बिल्कुल समय सिंक्रनाइज़ होने चाहिए। प्रत्येक ट्रांसमीटर को एक ही समय में बिल्कुल समान ओएफडीएम प्रतीक प्रसारित करना होगा। डीवीबी-टी मॉड्यूलेशन फ्रेम में संरचित है, एक फ्रेम 68 ओएफडीएम प्रतीकों से बना है। चार फ़्रेम एक तथाकथित सुपर-फ़्रेम बनाते हैं और दो सुपर-फ़्रेम तथाकथित मेगा-फ़्रेम बनाते हैं (मोड 2k में चार सुपर-फ़्रेम)। भिन्न के संबंध में प्रतीक ओएफडीएम की समय अवधि, जो प्रयुक्त मॉड्यूलेशन और एन्कोडिंग (मोड यानी वाहकों की संख्या, कोड दर, गार्ड अंतराल इत्यादि) के पैरामीटर पर निर्भर करती है, एकल फ्रेम की समय अवधि भी भिन्न हो सकती है। 

अंतिम डेटा मल्टीप्लेक्स के ट्रांसपोर्ट स्ट्रीम में सभी प्रेषित पैकेटों का समय सिंक्रनाइज़ेशन समय सिग्नल 1 पीपीएस (पल्स प्रति सेकंड) द्वारा सुनिश्चित किया जाता है, जो जीपीएस सिस्टम से प्राप्त किया जाता है। यह सिग्नल प्रत्येक मेगा-फ्रेम की शुरुआत में ट्रांसपोर्ट स्ट्रीम में विशेष पैकेट एमआईपी (मेगाफ्रेम इनिशियलाइज़ेशन पैकेट) के समय तुल्यकालिक सम्मिलन को नियंत्रित करता है। ट्रांसपोर्ट स्ट्रीम MPEG2, उदाहरण के लिए प्लेआउट सेंटर (टीवी स्टूडियो) में उत्पन्न, विविध ट्रांसमीटरों द्वारा अलग-अलग ट्रांसमीटरों तक ले जाया जा सकता है अलग-अलग समय विलंब के साथ वितरण नेटवर्क (उपग्रह, माइक्रोवेव लाइन, ऑप्टिकल फाइबर, एटीएम नेटवर्क के माध्यम से)। इसलिए जीपीएस सिग्नल द्वारा समय सिंक्रनाइज़ेशन प्रत्येक ट्रांसमीटर में फिर से किया जाता है। इस ऑपरेशन का परिणाम वह स्थिति है, जहां प्रत्येक डीवीबी-टी ट्रांसमीटर बिल्कुल एक ही समय में समान ओएफडीएम प्रतीकों को प्रसारित करता है। 


एसएफएन लाभ
एकल आवृत्ति नेटवर्क में काम करने वाले व्यक्तिगत ट्रांसमीटरों से बिजली का योगदान जुड़ता है। इसलिए एकल आवृत्ति नेटवर्क तथाकथित एसएफएन लाभ दिखाता है। इस लाभ को बस इस प्रकार तैयार किया जा सकता है - प्रसारण शक्ति पीवी के साथ दो डीवीबीटी ट्रांसमीटर एक ही ट्रांसमीटर की तुलना में समान परिस्थितियों (समान दिशा और एंटीना लाभ) में रिसीवर स्थिति में बेहतर सिग्नल कवरेज (क्षेत्र की तीव्रता का अधिक मान) सुनिश्चित करते हैं। डबल प्रसारण शक्ति 2Pv. एसएफएन लाभ की मात्रात्मक अभिव्यक्ति, जो प्राप्तकर्ता की स्थिति और कई अन्य कारकों पर निर्भर करती है, इस पेपर के दायरे से बाहर है। 

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