آموزش افزایش برد بیسیم ,

کنترل تأخیر دینامیکی در سیستم های پخش همزمان FM

تأخیر دقیق و قابل کنترل کلید بهترین عملکرد است

پخش همزمان FM همزمان با عنوان شبیه سازی نیز شناخته می‌شود. همه در مورد آن شنیده اند افراد زیادی این کار را انجام می‌دهند. اما همه افراد ظرافت هایی را که در گرفتن درست آن وجود دارد درک نمی‌کنند.

بیایید به یک جنبه مهم اما غفلت از شبیه سازی موثر بپردازیم: کنترل تأخیر پویا.

در این زمینه، شبیه سازی استفاده از فرستنده های متعدد با پوشش همپوشانی است که با همان فرکانس کار می‌کنند تا یک بازار واحد را پوشش دهند.

دلایل زیادی وجود دارد که ممکن است بخواهیم این کار را انجام دهیم. یکی پر کردن شکافهای پوشش ناشی از انسداد طبیعی یا دست ساز مانند تپه ها یا خوشه های ساختمان های بلند. دلیل دیگر اشباع بازار شهری بدون هزینه فرستنده در مرکز شهر است. برخی از پخش کنندگان با خرید ایستگاه های حومه ای نسبتاً ارزان قیمت در اطراف یک شهر و هدایت آنتن های خود برای پوشش دادن کلان شهر در مرکز، به خوبی عمل کرده اند. فرستنده چند سیم کارته در بعضی از مکان ها برای پوشش راهروهای مسافرتی مانند بزرگراه ها استفاده می‌شود. به طور کلی، پخش کنندگان FM ایالات متحده مجاز به تقویت کننده هایی هستند که حداکثر 20 درصد از سطح ERP فرستنده اصلی آنها را برای هر نوع اهداف مناسب در نظر بگیرند.

چالش

Simulcasting به وضوح مزایای عملکردی و مالی را ارائه می‌دهد، اما گرفتن یک سیستم شبیه سازی برای کار در بهترین حالت، تعدادی از چالش های فنی را ارائه می‌دهد. این به این دلیل است که گیرنده رادیویی شنونده در مناطقی با سیگنال های متعدد با همان فرکانس پاسخ می‌دهد.

شکل 1: برق در مقابل فاصله گیرنده هنگامی که شنونده به اندازه کافی نزدیک به یک فرستنده یا دیگری باشد، یک سیگنال را به طور پاک ضبط می‌کند. با این حال، گیرنده ممکن است بین دو سیگنال در منطقه همپوشانی متناوب باشد و هرگونه تغییر بین این دو در فرکانس، فاز، دامنه یا زمان رسیدن می‌تواند باعث تداخل شود. این امر باعث می‌شود سیگنال دریافتی به طرز ناخوشایند و یا حتی غیرقابل کنترل باشد (شکل 1).

فرکانس و تراز فاز را می‌توان با استفاده از ساعتهای GPS برای همگام سازی ورودی های فرستنده های مختلف در سیستم کنترل کرد. تغییرات دامنه را می‌توان با استفاده از یک زنجیره هوایی تمام دیجیتال کنترل کرد. می‌توان با استفاده از تاخیرهای دیجیتالی قابل تنظیم، کنترل زمان ورود را کنترل کرد، اما تعیین زمان رسیدن صحیح در هر فرستنده بسیار مشکل تر است و جنبه ای مهم برای شبیه سازی است. برای درک دلیل، بیایید ببینیم چه چیزی برای بهینه سازی نصب شبیه سازی لازم است.

هیچ سیستم Simulcast FM نمی‌تواند 100٪ پوشش کامل را در کل منطقه بین دو فرستنده مجاور فراهم کند. اما یک سیستم با طراحی مناسب می‌تواند میزان تداخل های نامطلوب را به حداقل برساند و همچنین به مهندسان این امکان را می‌دهد که عملکرد سیستم را در مهمترین مناطق تحت پوشش (بزرگراههای شلوغ، مناطق مسکونی شلوغ) به حداکثر رسانده و مناطق مداخله ای باقیمانده را به مناطق کم جمعیت تر منتقل کنند. .

شکل 2: فرستنده های مساوی ERP شکل 2 منطقه ای را نشان می‌دهد که باید در مورد تداخل بین دو فرستنده همپوشانی ERP مساوی در زمینهای نسبتاً مسطح و ساده نگران باشیم. اگر دقیقاً تأخیر استودیو را با هر دو برج مساوی کنیم، پوشش را در منطقه همپوشانی بهینه می‌کنیم.

چه اتفاقی می‌افتد اگر منطقه ای که ما عمدتا علاقه مند به پوشش آن هستیم، بین دو فرستنده مرکز مرده نباشد؟ شکل 3 این سناریو را نشان می‌دهد، و در این حالت ما می‌خواهیم سیگنال رسیدن به فرستنده شماره 2 را بیش از آنکه وارد فرستنده شماره 1 می‌شود به تأخیر بیاندازیم. این اجازه می‌دهد تا هر دو سیگنال به طور همزمان در منطقه مترو که می‌خواهیم آن را بپوشانیم وارد شوند.

سناریوی دیگر این است که در هنگام استفاده از فرستنده های ERP متفاوت اتفاق می‌افتد، همانطور که معمولاً هنگام استفاده از یک فرستنده به عنوان اصلی و دیگری به عنوان تقویت کننده یا پرکننده شکاف معمولی است (شکل 4). چالش ها در این وضعیت افزایش می‌یابد زیرا خط تأخیر برابر بین دو فرستنده نمی‌تواند دقیقاً مطابق با سطح سیگنال مساوی باشد. این واقعیت را به این واقعیت اضافه کنید که اکثر پروژه های شبیه سازی در دنیای واقعی شامل مسائل مربوط به زمین نیز می‌شوند، و می‌بینیم که تصمیم گیری درباره میزان صحیح تأخیر در هر STL برای بهینه سازی عملکرد کلی سیستم، یک مهارت پیچیده است - اساساً، ترکیبی. هنر و علم.

شکل 3: منطقه خارج از مرکز پوشش نهایی نکته اصلی این است که برای حفظ مقدار دقیق تأخیر که مهندسان سیستم روی هر پیوند دارند، بسیار مهم است.

دینامیک تاخیر

در یک سیستم شبیه سازی، مهندسان با اندازه گیری اولین تاخیر واقعی ذاتی در STL، تأخیر مورد نظر را در هر لینک STL قرار می‌دهند. سپس مقدار مناسب تأخیر اضافی برای جمع آوری کل به مقدار دلخواه اضافه می‌شود.

این کنترل تأخیر چقدر دقیق است؟ رادیو با سرعت 3.33 میکرومتر در هر کیلومتر گسترش می‌یابد، بنابراین سیستمی که امکان کنترل از 200 نانومتر را فراهم می‌کند، به مهندسان این امکان را می‌دهد تا مناطق تحت پوشش را با کمی افزایش 30 متری تنظیم کنند. با این حال، تمام دقت در جهان نمی‌تواند کمک کند وقتی که تأخیر مطلق تغییر کند. اینجاست که کنترل تأخیر پویا به مرحله اجرا در می‌آید.

تأخیر واقعی در مدار STL می‌تواند با گذشت زمان تغییر کند. مدارهای T1 تمایل به ویژگی تأخیر نسبتاً پایدار دارند. با این حال، شبکه های عمومی در معرض تجدید نظر هستند. این بدان معنی است که شرکت تلفن یا ارائه دهنده خدمات می‌تواند داده ها را در صورت بروز خطای سخت افزاری یا احتقان بیش از حد، داده ها را به مسیر شبکه فیزیکی دیگری تغییر دهد. مسیریابی مجدد می‌تواند باعث ایجاد تغییر ناگهانی و چشمگیر در تأخیر در مدار شود و می‌تواند هر روز چند بار بدون اخطار اتفاق بیفتد.

شکل 4: نابرابر ERP فرستنده شبکه های بسته IP حتی بیشتر مستعد به تأخیر تغییرات در T1 هستند، به شکل جی تی اس به دلیل مسیریابی بسته ها و بافر شدن. حتی پیوندهای مایکروویو نقطه به نقطه می‌توانند در نتیجه بافر داده در مودم یا سایر تجهیزات در معرض تاخیر متغیر باشند. به عنوان مثال، طیف گسترده ای و انواع دیگر رادیوها می‌توانند به گونه ای طراحی شوند که در صورت برخورداری از مقادیر زیاد تداخل، به صورت تمیز کار کنند، اما مکانیسم هایی که به آنها امکان انجام این کار را می‌دهند می‌توانند بر تأخیر توان تأثیر بگذارند.

این بدان معنی است که یکی از عوامل اصلی در عملکرد موفقیت آمیز یک سیستم شبیه ساز، مکانیزمی است که کنترل تأخیر پویا را ارائه می‌دهد - "پویا" با اشاره به این واقعیت که این سیستم بطور فعال تأثیر تاخیر واقعی بر روی مدار STL را کنترل می‌کند. مقدار تأخیر اضافه شده تنظیم می‌شود هر زمان که تغییری را تشخیص داد تا بتواند تعداد مطلوب را در هر لینک حفظ کند.

به طور معمول، این شامل اضافه کردن یک مهر زمان GPS شده به سیگنالی است که از استودیو خارج می‌شود، و سپس مقایسه این نشانگر زمان بندی با ساعت GPS در سایت فرستنده. سیستم پس از آن باید از هوش لازم برای نظارت بر تأخیر STL برای تغییرات برخوردار باشد و مقدار تأخیر را در صورت لزوم اضافه کند تا در صورت لزوم برای حفظ کل با دقت قابل قبولی حفظ شود. فقط سیستم هایی که قادر به دستیابی به این درجه بسیار دقیق کنترل تاخیر پویا هستند می‌توانند نوع قابلیت اطمینان را فراهم کنند که آنها را برای برنامه های پخش در دنیای واقعی مناسب سازد.

منابع:
جونیوس کیم، "RF Simulcasting از طریق شبکه های IP"، مجموعه مقالات انجمن ملی پخش کنندگان، کنفرانس مهندسی پخش، آوریل 2008

بیل گولد و جی یو، "استفاده از فرستنده های هماهنگ برای پوشش گسترده در پخش FM"، هریس Broadcast Communications Paper