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Red de frecuencia única
La Red de Frecuencia Única (SFN o Single Frequency Network) es un tipo de radiodifusión donde distintos transmisores emiten la misma señal en el mismo canal de frecuencia.
Análogamente con los sistemas de radiodifusión de FM y de AM, los sistemas de radiodifusión digital también pueden operar de este modo.
La Televisión Digital Terrestre (TDT o DVB-T y ISDB-T) usa este concepto con el propósito de conseguir un mejor provecho del espectro en las bandas de televisión en comparación con las que se usan en televisión analógica, que era con Red de Frecuencia Múltiple (MFN o Multiple Frequency Network).
Contenido
Funcionamiento básico
Imaginemos que estamos con un receptor de TDT en los límites de cobertura de un transmisor. La situación más habitual que nos podemos encontrar es que el receptor capture señales procedentes de otros transmisores próximos que emitan el mismo programa en el mismo canal.
Aunque sincronizáramos los transmisores, las señales procedentes de cada uno nos llegarían con distintos retardos. Además no se pueden interpretar como señales de eco, ya que todas ellas tienen la misma modulación.
Las señales de los transmisores más lejanos pueden llegar con un retardo mayor del permitido por el intervalo de guarda. Evidentemente, como más lejos está, más interferencia produce. A pesar de esto, la interferencia producida por la propia red de frecuencia única debido a transmisores lejanos se puede mantener dentro de unos márgenes suficientemente pequeños como para no perturbar demasiado la señal. Debido a esto, la potencia total recibida puede verse incrementada en las localizaciones que estén a medio camino entre distintos transmisores.
Existe la posibilidad de cubrir las zonas “muertas” mediante estaciones de poca potencia utilizando la misma frecuencia, por lo que la posibilidad de que quede una zona de sombra (sin cobertura) es muy baja.
Hay que comentar que si los contenidos de los programas son distintos, las redes de frecuencia única ya no son útiles y se produciría interferencia.
Cuando un canal de televisión quiere emitir distintos contenidos en distintas partes del territorio recorre a las redes de frecuencia múltiple a través de las desconexiones.
Ventajas
- Menor potencia de transmisión debido a la ganancia interna.
- Alta probabilidad de localización.
- Facilidad de ofrecer cobertura a las zonas de sombra con la reutilización de frecuencias.
Desventajas
- La red no se puede dividir.
- No se pueden usar determinados canales prohibidos.
- Es necesaria una sincronización entre los emisores.
Descripción técnica
Los esquemas de las redes de frecuencia única son de algún modo análogos a los sistemas de comunicación sin cables tales como la telefonía móvil o los sistemas Wifi. Se les suele nombrar como sistemas que transmiten con macrodiversidad, con CDMA “soft handoff” o redes de frecuencia única dinámica.
La transmisión con redes de frecuencia única se puede considerar como una forma de propagación multicamino. Los receptores reciben los ecos de la misma señal, de modo que pueden formar interferencia constructiva o destructiva que pueden producir desvanecimientos o “fading”. Esta problemática es especialmente sensible en las comunicaciones de banda ancha y las comunicaciones digitales de alta velocidad ya que los desvanecimientos son selectivos en frecuencia. También cabe tener en cuenta la llamada Interferencia Intersimbólica (ISI) debida a los ecos. Tanto los desvanecimientos como la ISI se pueden solucionar con esquemas de diversidad y filtros ecualizadores.
En radiodifusión digital de banda ancha, la cancelación de las interferencias resulta más simple gracias a los métodos de modulación OFDM o COFDM. OFDM usa un gran número de moduladores de poco ancho de banda en lugar de un solo modulador con un gran ancho de banda. Cada modulador tiene su propio subcanal y su propia subportadora. Gracias a esto se puede introducir un intervalo de guarda entre símbolos que después nos permitirá eliminar la Interferencia Intersimbólica. Aunque los desvanecimientos sean selectivos en frecuencia, los podemos considerar llanos ya que las subportadoras que se usan son mucho más estrechas (banda estrechas). En este contexto se introducen los filtros ecualizadores y adicionalmente el sistema de corrección de errores FEC (Forward Error Correction) por si la mayoría de subportadoras se ven afectadas por los desvanecimientos y se ve comprometida la demodulación de forma correcta.
La modulación OFDM es usada en la televisión digital terrestre (TDT) y en otros muchos sistemas de radiodifusión digital como el DAB, el HD Radio o el T-DMB. Todos ellos utilizan las redes de frecuencia única. Existen distintas alternativas a la modulación OFDM que utilizan las redes de frecuencia única y cancelan las interferencias con otros métodos:
- Receptores Rake en CDMA
- Canals MIMO (Ex: Arrays con antenas en fase)
- Modulaciones con una sola portadora con la combinación de intervalos de guarda y ecualización en el dominio frecuencial.
En las redes de frecuencia única, los transmisores y los receptores normalmente están sincronizados con los otros mediante GPS o una señal emitida por la estación base principal o por un reloj de referencia.
Para sincronizar los transmisores, la información de sincronización se introduce mediante un adaptador de SFN. Estos adaptadores introducen la información de sincronización en el stream de transporte de MPEG-2. Según que estándar que se use, tenemos:
- Paquetes SHIP (en DVB-SH)
Fuentes
http://www.asenmac.com/tvdigital2/sfn.htm
http://en.wikipedia.org/wiki/Single-frequency_network
http://www.video-over-ip-gateway.com/Publications/MFN-and-SFN-over-IP.html
Categoría: Radiodifusión
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