6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
2.3.4. Phạm vi tối ưu của SFN
Mặc dù SFN trong các máy phát cần truyền tín hiệu với thời gian rất chính xác, nhưng không phải lúc nào chúng cũng cần được đồng bộ thời gian chính xác và trong một số hoàn cảnh thuận lợi để bù đắp thời gian của các máy phát cụ thể bằng các phần đáng kể của khoảng thời gian bảo vệ. Đặc biệt đúng ở các vùng phủ sóng, hoặc nơi các máy phát công suất thấp được sử dụng để lấp đầy các khoảng trống trong vùng phủ được cung cấp chủ yếu bởi các máy phát công suất cao. Thời gian phát thay đổi trong thiết kế mạng, được sử dụng kết hợp với công suất máy phát và các mẫu bức xạ định hướng để tối ưu hóa vùng phủ của mạng.
2.3.4.1. Thu hẹp phạm vi sử dụng bộ đệm
MFN thông thường được sử dụng để phát sóng FM, các khoảng cách vùng phủ sóng được đóng lại với các máy phát phụ nên cần được ấn định tần số riêng. Trường hợp này để đảm bảo nhiễu đến và đi được quản lý chính xác thì hiệu quả phổ tần số giảm. Tuy nhiên, SFN cho phép lấp đầy (gap filler) tương đối đơn giản các khu vực không được thu tín hiệu tốt tư các máy phát, đó là các khoảng trống trong vùng phủ sóng, bằng cách lắp đặt các bộ lặp kênh trên kênh công suất thấp nằm bên trong vùng phủ sóng hoạt động cùng tần số với phần còn lại của SFN. Các khu vực thu tín hiệu kém gồm các khu vực bị che khuất bởi các vật cản tự nhiên hoặc thung lũng, đường hầm và sau những tòa nhà cao tầng.
Hình 2.12. Ứng dụng điển hình của gap filler DAB [28]
Những máy phát với công suất vài watt được gọi là bộ đệm khoảng trống hoặc bộ lặp muốn lấp đầy khoảng trống rất đơn giản vì máy có nguồn điện tương đối nhỏ được gắn trên một tháp nhỏ hoặc trên mái của một tòa nhà. Ăngten thu
của bộ lấp đầy khoảng trống phải cao định hướng với giảm các thùy phía sau, trong khi ăngten truyền lại sẽ được điều chỉnh cho phù hợp với các đặc điểm của vùng bị che khuất. Các bộ đệm khoảng trống phải được đặt tại các điểm nơi có đủ cường độ trường tới được nơi ăngten phát, được hướng tới khu vực chưa được bao phủ của SFN.
Hình 2.14 minh họa quy tắc chi phối việc sử dụng chất độn khoảng trống trong vùng phủ sóng của một máy phát chính, trong ví dụ này được đánh giá ở mức công suất bức xạ hiệu dụng 25 kW (e.r.p.), quy tắc này có liên quan chặt chẽ đến kích thước của khoảng bảo vệ. Một ăngten phát lại đa hướng được giả định ở phần lấp đầy khoảng trống để đề phòng tình huống xấu nhất. Giả sử địa hình bằng phẳng với hệ số gồ ghề Dh 50m. Lĩnh vực hoạt động nằm dưới các đường cong. Nếu e.r.p. của bộ đệm khe hở vượt quá các giá trị được thể hiện bằng các đường cong ở một khoảng cách nhất định từ máy phát chính và đối với bộ đệm khe hở nhất định, một khu vực không được bảo vệ bắt đầu xuất hiện giữa bộ truyền chính, bộ đệm khe hở do sự hiện diện của chất phá hủy tiếng vang trong lĩnh vực này.
Hình 2.13. Miền hoạt động gap filler theo khoảng cách, HAAT và e.r.p [28]
Giải pháp thay thế cho việc lấp đầy khoảng trống là tăng công suất hoặc chiều cao ăng ten của máy phát chính. Ngoài ra sẽ làm tăng nhiễu đối với các dịch vụ đồng kênh trong các khu vực khác, hạn chế việc triển khai dịch vụ DAB công suất cao hoặc giảm hiệu quả sử dụng lại phổ. Do đó, việc sử dụng máy phát lấp đầy khoảng trống góp phần bảo tồn phổ. Các bộ đệm khoảng trống không phải được đồng bộ hóa chính xác về thời gian với các bộ truyền khác trong SFN.
Bộ đệm khoảng trống chỉ đơn giản là khuếch đại tín hiệu DAB thu được. Để đạt được hiệu suất, tín hiệu thu được chuyển đổi xuống IF hoặc thậm chí băng tần cơ sở cho điều hòa tín hiệu trước khi được đảo ngược lần nữa để khuếch đại và lọc lần cuối. Việc khử và điều chế lại để cải thiện tín hiệu không được thực hiện trong bộ đệm khoảng trống vì độ trễ xử lý có trong hệ thống DAB, nghĩa là tín hiệu được truyền lại sẽ nằm ngoài khoảng bảo vệ bất kể chế độ DAB đã chọn. Khi khoảng cách lấp đầy, phải đảm bảo các ăng ten phát và thu được tách đủ để tránh các phản hồi không mong muốn và các hiệu ứng chặn. Nói chung, sự cách ly cần thiết giữa ăngten thu và ăngten phát sẽ xác định giới hạn trên của độ lợi khuếch đại. Ở tần số cao hơn như L-Band, các tòa nhà đổ bóng lớn trong khu vực đô thị cung cấp một số sự cô lập cần thiết. Ở những khu vực sử dụng số khối DAB, giai đoạn đầu vào của chất lấp đầy khoảng trống phải được chọn lọc khối để đảm bảo chỉ tín hiệu mong muốn được khuếch đại. Cũng có thể lấp đầy khoảng trống được sử dụng để khuếch đại một số khối để che đi cùng một khoảng trống. Lọc thích hợp sẽ là cần thiết để tránh xuyên điều chế. Ở các khu vực có các chất lấp đầy khoảng trống trong mạng DAB, không thể thực hiện được 239 điểm phát sóng của bên thu sử dụng tính năng TII (Transmitter Identification Information) vì hai lý do độ trễ thời gian của máy phát được báo hiệu trong FIG 0/22 chỉ hợp lệ đối với các tín hiệu thu trực tiếp và không hợp lệ đối với các tín hiệu bị bổ sung chậm trễ do xử lý tín hiệu trong bộ đệm khoảng trống, nếu tín hiệu từ máy phát chính hoặc nhiều bộ đệm khe hở được thu đồng thời, việc phân biệt các nguồn tín hiệu khác nhau sẽ không còn khả thi vì chúng đều có cùng thu dạng TII.
2.3.4.2. Ứng dụng của tính năng TII trong SFN
DAB cho phép xác định các máy phát riêng lẻ trong SFN với tính năng TII. Tín hiệu TII được truyền đi tín hiệu rỗng khác để cho phép bên thu thực hiện phân tích trạng thái kênh trong ký hiệu rỗng mà không có tín hiệu TII. Tín hiệu TII bao gồm một số cặp sóng mang gần nhau nhất định của một ký hiệu OFDM và mẫu thực tế của các cặp sóng mang xác định từng máy phát. Việc nhận dạng mỗi máy phát được đưa ra bởi hai tham số, kiểu và số lược, còn được gọi là định
danh chính và phụ của máy phát. Tín hiệu DAB mô tả một tập hợp các tham số, trường TII, chứa tất cả thông tin cần thiết cho mô tả duy nhất của một máy phát. Các thông số này là định danh máy phát, vị trí địa lý của máy phát và thời gian bù của máy phát. Định danh chính được sử dụng để mô tả một cụm máy phát trong một vùng nhất định và mỗi máy phát trong một cụm có mã định danh phụ riêng. Mỗi số lược xác định một số cặp sóng mang trong đó chỉ một nửa được sử dụng trong một ký hiệu TII. Cặp sóng mang nào được sử dụng được xác định bởi số mẫu liên quan. Vì mỗi số lược xác định một tập hợp các cặp sóng mang duy nhất, bộ thu DAB có thể đồng thời thu được các tín hiệu của tất cả các bộ phát với cùng một số nhận dạng chính đó là số mẫu. Để phân biệt giữa các máy phát với các mã định danh chính khác nhau, mã định danh phụ phải được chọn cẩn thận để tránh nhập nhằng. Mối quan hệ chính xác giữa lược và mẫu được đưa ra trong tài liệu tham khảo [24, 10]. Tính năng TII của DAB cho phép máy thu tính toán được vị trí nếu nhận được tín hiệu từ ít nhất ba máy phát được báo hiệu trong FIC [15]. Vị trí máy thu được sử dụng để thay đổi tần số một cách thông minh khi rời khỏi vùng phủ sóng của mạng.