Борьба с многолучевым приемом

Многолучевой прием типичен для крупных городов с высотными зданиями. Сигнал к потребителю приходит разными путями: прямой и после отражения от соседних зданий. Единственная возможность борьбы – это увеличение мощности передатчика. Но одновременно растут и отраженные сигналы. Это то же самое, как бороться с эхом, если кричать громче.

Усилия ученых были направлены на борьбу с влиянием многолучевого приема. Основная идея опять же пришла на основе борьбы с эхом в горах. Оказалось, что нужно кричать не громче, а дольше. Тогда можно ввести защитный интервал: нужно начинать обработку следующего символа после того, как затихнет отраженный сигнал от предыдущего символа ( пока идут отраженные сигналы - выключить прием).

Для реализации этой идеи проводят демультиплексирование исходного сигнала, т. е. разделяют на частей, причем каждую часть можно передавать в раз дольше. Сигнал каждого из таких каналов передают на своей несущей частоте. Частотный разнос между соседними несущими f ₁, f ₂... f_n в групповом радиоспектре OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex) выбирают из условия возможности выделения в демодуляторе индивидуальных несущих. При этом возможно применение двух методов частотного разделения (демультиплексирования) несущих. Во-первых, с помощью полосовых фильтров и, во-вторых, с помощью ортогональных преобразований сигналов.

В первом случае частотный разнос между модулированными несущими выбирается таким, чтобы их соседние боковые полосы взаимно не перекрывались. Это условие будет выполнено, если величину частотного разноса выбрать равной f > 2/ T_S, где T_S - рабочий интервал информационного символа. Однако при этом эффективность использования радио спектра будет невысокой.

Напротив, стандарт OFDM характеризуется сильным перекрытием спектров соседних поднесущих, что позволяет уменьшить в два раза значение частотного разноса и во столько же раз повысить плотность передачи цифровой информации (бит/с)/Гц. Благодаря ортогональному методу демодуляции поднесущих группового спектра происходит компенсация помех от соседних частот, несмотря на то, что их боковые полосы взаимно перекрываются.

Для выполнения условий ортогональности необходимо, чтобы частотный разнос между несущими был постоянен и точно равен значению f = 1/ T_S, то есть на интервале T_S должно укладываться целое число периодов разностной частоты f ₂ - f ₁. Чтобы не было взаимных помех эти несущие должны быть ортогональными. Это возможно, если спектр сигнала на каждом из таких несущих колебаний будет иметь нули на частотах, на которых расположены остальные несущие (рис. 6). Исходя из условия ортогональности несущих, частоты должны располагаться по оси частот с шагом 1/ , где - время передачи одного символа.

где n - равен 0, 1, 2, …, .

Математически ортогональность определяется как равенство нулю интеграла от произведения спектров двух модулированных несущих за время передачи символа . Спектр сигнала DVB на многих несущих оказывается близким к прямоугольному, что повышает эффективность использования выделенного диапазона частот (рис. 7).

Группа несущих частот, которая в данный момент времени переносит биты параллельных цифровых потоков, называется "символом OFDM ". Благодаря тому, что используется большое число параллельных потоков, длительность символа в параллельных потоках оказывается существенно больше, чем в последовательном потоке данных. Это позволяет в декодере задержать оценку значений принятых символов на время, в течение которого изменения параметров радиоканала из-за действия эхо-сигналов прекратятся, и канал станет стабильным. Увеличение длительности передачи сигнала оказалось достаточным для введения защитного интервала : (см. рис. 5). В течение защитного интервала T_G оценку символа в декодере не производят, а решение о значении принятого символа принимают за время рабочего интервала символа T_S.

В стандарте DVB используют Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing (COFDM) – кодированное ортогональное частотное мультиплексирование. COFDM - это разновидность технологии OFDM, сочетающая канальное кодирование (аббревиатура C), и OFDM. COFDM хорошо зарекомендовала себя среди вещателей ТВ программ как новый метод доставки цифровых сигналов потребителю. Главным преимуществом метода передачи COFDM является использование многократных отражений излучаемых сигналов от строений, стен и т.п. с коррекцией возникающих при приеме искажений и ошибок. Европейский проект DVB принял этот метод передачи в качестве базового стандарта для непосредственного эфирного вещания ТВ и мультимедийной продукции.

Преимущества технологии COFDM:

1. Высокое качество изображения из-за использования цифровых методов обработки;

2. Высокая помехоустойчивость;

3. Обеспечение, как устойчивого приема, так и проведения трансляций в движении и т.д.

Все это послужило дополнительным импульсом для широкого внедрения новой технологии в различных областях производства телевизионной продукции.