Una red de frecuencia única o SFN es una red de transmisión donde varios transmisores envían simultáneamente la misma señal a través del mismo canal de frecuencia .
Las redes de transmisión de radio analógica AM y FM , así como las redes de transmisión digital, pueden funcionar de esta manera. Los SFN generalmente no son compatibles con la transmisión de televisión analógica , ya que los SFN generan imágenes fantasma debido a los ecos de la misma señal.
Se puede lograr una forma simplificada de SFN mediante un repetidor , amplificador o traductor de transmisión cocanal de baja potencia , que se utiliza como transmisor de relleno de espacios.
El objetivo de las SFN es la utilización eficiente del espectro radioeléctrico , permitiendo un mayor número de programas de radio y televisión en comparación con la transmisión tradicional por red multifrecuencia (MFN). Una SFN también puede aumentar el área de cobertura y disminuir la probabilidad de interrupción en comparación con una MFN, ya que la intensidad total de la señal recibida puede aumentar hasta posiciones intermedias entre los transmisores.
Los esquemas SFN son algo análogos a lo que en las comunicaciones inalámbricas sin transmisión , por ejemplo en redes celulares y redes informáticas inalámbricas, se llama macrodiversidad del transmisor , transferencia suave CDMA y redes dinámicas de frecuencia única (DSFN).
Se puede considerar que la transmisión SFN crea una forma grave de propagación por trayectos múltiples . El receptor de radio recibe varios ecos de la misma señal y la interferencia constructiva o destructiva entre estos ecos (también conocida como autointerferencia ) puede provocar un desvanecimiento . Esto es problemático especialmente en comunicaciones de banda ancha y comunicaciones digitales de alta velocidad de datos, ya que el desvanecimiento en ese caso es selectivo en frecuencia (a diferencia del desvanecimiento plano), y dado que la dispersión temporal de los ecos puede resultar en interferencia entre símbolos (ISI). El desvanecimiento y el ISI se pueden evitar mediante esquemas de diversidad y filtros de ecualización .
Los transmisores, que forman parte de una SFN, no deben utilizarse para la navegación mediante radiogoniometría, ya que la dirección de los mínimos o máximos de la señal puede diferir de la dirección hacia el transmisor.
En la radiodifusión digital de banda ancha , la cancelación de autointerferencias se facilita mediante el método de modulación OFDM o COFDM . OFDM utiliza una gran cantidad de moduladores lentos de bajo ancho de banda en lugar de un modulador rápido de banda ancha. Cada modulador tiene su propio subcanal de frecuencia y frecuencia subportadora. Dado que cada modulador es muy lento, uno puede darse el lujo de insertar un intervalo de guarda entre los símbolos y así eliminar el ISI. Aunque el desvanecimiento es selectivo en función de la frecuencia en todo el canal de frecuencia, puede considerarse plano dentro del subcanal de banda estrecha. De este modo, se pueden evitar los filtros de ecualización avanzados. Un código de corrección de errores directos (FEC) puede contrarrestar que algunas de las subportadoras estén expuestas a demasiado desvanecimiento para poder demodularse correctamente.
OFDM se utiliza en el sistema de transmisión de televisión digital terrestre DVB-T (usado en Europa y otras regiones), ISDB-T (usado en Japón , Brasil y Filipinas ) y en ATSC 3.0 . OFDM también se usa ampliamente en sistemas de radio digitales , incluidos DAB , HD Radio y T-DMB . Por lo tanto, estos sistemas se adaptan bien al funcionamiento SFN.
En DVB-T, una funcionalidad SFN se describe como un sistema en la guía de implementación. [1] Permite retransmisores, transmisores de relleno de huecos (esencialmente un transmisor síncrono de baja potencia) y el uso de SFN entre las torres transmisoras principales.
El DVB-T SFN aprovecha el hecho de que el intervalo de guarda de la señal COFDM permite que se produzcan ecos de varias longitudes de ruta y no es diferente del de varios transmisores que transmiten la misma señal en la misma frecuencia. El parámetro crítico es que debe ocurrir aproximadamente al mismo tiempo y con la misma frecuencia. La versatilidad de los sistemas de transferencia de tiempo, como los receptores GPS (aquí se supone que proporcionan señales PPS y de 10 MHz), así como otros sistemas similares, permite la coordinación de fase y frecuencia entre los transmisores. El intervalo de guarda permite un presupuesto de tiempo, del cual se pueden asignar varios microsegundos a errores de tiempo del sistema de transferencia de tiempo utilizado. [1] Un receptor GPS en el peor de los casos es capaz de proporcionar un tiempo de +/- 1 μs, dentro de las necesidades del sistema de DVB-T SFN en una configuración típica.
Para lograr el mismo tiempo de transmisión en todos los transmisores, es necesario considerar el retraso de transmisión en la red que proporciona el transporte a los transmisores. Dado que el retraso desde el sitio de origen hasta el transmisor varía, se necesita un sistema para agregar retraso en el lado de salida de modo que la señal llegue a los transmisores al mismo tiempo. Esto se logra mediante el uso de información especial insertada en el flujo de datos llamado Paquete de inicialización de megatrama (MIP), que se inserta utilizando un marcador especial en el flujo de transporte MPEG-2 formando una megatrama. El MIP tiene una marca de tiempo en el adaptador SFN, medido en relación con la señal PPS y contado en pasos de 100 ns (período de tiempo de 10 MHz) con el retraso máximo (programado en el adaptador SFN) al lado. El adaptador SYNC mide el paquete MIP contra su variante local de PPS usando 10 MHz para medir el retraso real de la red y luego reteniendo los paquetes hasta que se alcance el retraso máximo. Los detalles se encuentran en ETSI TR 101 190 [1] y los detalles de mega-frame en ETSI TS 101 191. [2]
Debe entenderse que la resolución del formato de megacuadro está en pasos de 100 ns, mientras que las necesidades de precisión pueden estar en el rango de 1 a 5 μs. La resolución es suficiente para la precisión necesaria. No existe una necesidad estricta de un límite de precisión, ya que se trata de un aspecto de planificación de la red, en el que el intervalo de guardia se separa en error de tiempo del sistema y error de tiempo de ruta. Un paso de 100 ns representa una diferencia de 30 m, mientras que 1 μs representa una diferencia de 300 m. Estas distancias deben compararse con la distancia en el peor de los casos entre las torres transmisoras y las reflexiones. Además, la precisión del tiempo se relaciona con torres cercanas en un dominio SFN, ya que no se espera que un receptor vea la señal de las torres de transmisión que están geográficamente alejadas, por lo que no hay requisitos de precisión entre estas torres.
Existen las llamadas soluciones sin GPS, que esencialmente reemplazan al GPS como sistema de distribución de cronometraje. Dicho sistema puede proporcionar beneficios en la integración con el sistema de transmisión para el flujo de transporte MPEG-2. No cambia ningún otro aspecto del sistema SFN ya que se pueden cumplir los requisitos básicos.
Si bien no está diseñado teniendo en cuenta los repetidores de canal, el método de modulación 8VSB utilizado en Norteamérica para la televisión digital es relativamente bueno para la cancelación de fantasmas . Los primeros experimentos en WPSU-TV condujeron a un estándar ATSC para SFN, A/110. Los ATSC SFN han tenido un uso más amplio en áreas montañosas como Puerto Rico y el sur de California , pero también están en uso o planificados en terrenos más suaves. [3]
Los primeros sintonizadores ATSC no eran muy buenos manejando la propagación multitrayecto, pero los sistemas posteriores han experimentado mejoras significativas. [4]
Mediante el uso de numeración de canales virtuales , una red multifrecuencia (MFN) puede aparecer como SFN para el espectador en ATSC.
Las alternativas al uso de la modulación OFDM en la cancelación de autointerferencia SFN serían: