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Analisi degli echi dinamici

La Televisione Digitale Terrestre impiega un sistema di trasmissione fondato sulla norma DVB-T. Il cuore di questa norma riguarda l'uso di un sistema di modulazione COFDM, concepito appositamente per risolvere le problematiche legate alla radiodiffusione dei segnali televisivi digitali, in particolare, le riflessioni.

Esistono situazioni in cui la medesima frequenza viene utilizzata da varie stazioni emittenti per la copertura di una determinata area geografica. Queste configurazioni sono denominate reti a frequenza singola o SFN. La modulazione COFDM integra altresì meccanismi atti a preservare la qualità del segnale in tali reti SFN, tenendo in considerazione che, oltre alle riflessioni proprie della trasmissione terrestre, si verificherà la ricezione simultanea del segnale da molteplici punti di emissione.

Le reti in cui non si riscontra coincidenza o riutilizzo delle frequenze nella medesima area geografica sono identificate come reti a frequenze multiple MFN.

L'intervallo di guardia

La modulazione COFDM si basa sull'emissione delle informazioni in forma pulsata, alternando successivamente tempi di attività e tempi di pausa. Il ciclo totale, noto come tempo di simbolo, dura un millisecondo (1 ms). I tempi di pausa sono noti come intervalli di guardia (GI).

Sapendo che si produrranno riflessioni (echi) nella trasmissione, l'obiettivo è che i tempi di pausa consentano a questi echi di estinguersi e di non compromettere la ricezione. Per fare un paragone con il suono, sarebbe come suonare le note di un pianoforte, fermandosi dopo ciascuna nota e prima di suonare la successiva, in modo che il suono tra di esse non si sovrapponga.

Nella televisione digitale terrestre è comune l'uso di un intervallo di guardia di 224 µs., GI=1/4. In generale, possiamo affermare che gli echi che arrivano entro l'intervallo di guardia non influenzeranno la ricezione, a differenza di quelli che arrivano al di fuori di esso.

Al fine di incrementare la capacità di trasmissione delle informazioni e di compensare la perdita dovuta alla lentezza dei simboli e ai cicli di pausa, il COFDM trasmette i dati in “parallelo”, impiegando migliaia di piccole sottoportanti all'interno del canale. Per continuare con la similitudine precedente, sarebbe paragonabile a suonare accordi anziché singole note.

Gli echi nella televisione digitale terrestre

Ogni ricevitore all'interno dell'area di copertura di un trasmettitore riceve il segnale primario, accompagnato da eventuali riflessioni o echi generati durante il percorso.

Il diagramma degli echi mostra il tempo di arrivo dei vari segnali su una scala temporale. Il segnale primario è una linea verticale di livello 0, posizionata all'inizio dell'intervallo di guardia.

Gli echi a loro volta saranno rappresentati con linee verticali situate a una certa distanza dall'eco principale secondo il ritardo e l'attenuazione relativa con cui sono ricevuti.

Considerando che gli echi derivano dalla differenza dei percorsi che i segnali compiono nello spazio e che viaggiano a 300.000 km/s, si potrebbe definire una scala equivalente al ritardo in "tempo", corrispondente al ritardo in "distanza". Per semplificare, 100 µs equivalgono a 30 km.

Echi in reti MFN

In questo tipo di reti, un singolo trasmettitore utilizza una frequenza in una zona specifica. Di conseguenza, ogni riverbero ricevuto è il risultato di riflessioni multiple del segnale principale. Pertanto, di solito, il riverbero più forte sarà quello del percorso diretto, che è anche il più breve. Tutti gli altri saranno più deboli e arriveranno in ritardo, e quindi saranno considerati POST-ECHI. La situazione è illustrata nella figura seguente:

Gli echi che permangono nell'intervallo di guardia non compromettono la ricezione corretta del segnale, a meno che non siano eccezionalmente intensi, oltre -5 dBc, evento raro.

Echi in reti SFN

Tipicamente, le reti SFN presentano la maggiore incidenza di problemi legati agli echi. Un ricevitore posizionato nell'area di copertura di trasmettitori operanti in SFN riceverà segnali simultanei da tutti, che verranno interpretati come un segnale affetto da echi multipli.

I decoder COFDM presenti nei televisori e nei decoder del digitale terrestre, sapendo che il segnale ricevuto può avere degli echi e potendo correggerli, trovano l'eco più forte e lo considerano il segnale principale. Gli altri echi sono più deboli e possono arrivare in ritardo (POST ECHI) o in anticipo (PRE ECHI) rispetto al segnale principale.

Dopo aver trovato l'eco principale e gli altri echi, il decoder calcola la posizione migliore dell'intervallo di guardia per includere il maggior numero possibile di echi e ridurre al minimo il loro effetto sulla ricezione del segnale. Questo processo viene ripetuto continuamente.

Ci sono differenze tra i ricevitori, i modelli e le marche, nel modo in cui ricalcolano la posizione migliore dell'intervallo di guardia. In una situazione critica, questo può causare comportamenti molto diversi.

Di nuovo, gli echi che restano dentro l'intervallo di guardia non compromettono la ricezione del segnale, a meno che non siano molto forti e vicini ai bordi di quell'intervallo.

I micro-echi

Più comuni nelle reti SFN, possono presentarsi anche nelle MFN. Si tratta di echi di brevissima durata, talmente ravvicinati da impedire al sistema ricevente di distinguere il segnale principale dall'eco.

Nelle reti SFN, questo fenomeno si verifica tipicamente quando il ricevitore si trova in una zona equidistante dai trasmettitori. Se gli echi sono sufficientemente vicini e arrivano con livelli di potenza simili, la ricezione può risultare compromessa. Questo effetto, difficile da individuare, varia notevolmente a seconda del ricevitore.

Considerazioni finali

Esistono numerose situazioni in cui la presenza di echi può compromettere o impedire la ricezione del segnale della televisione digitale terrestre. In tali circostanze, l'installatore può unicamente agire sulla posizione e l'orientamento delle antenne, con l'obiettivo di ridurre al minimo l'effetto negativo degli echi sulla ricezione del segnale.

Le antenne comunemente impiegate negli impianti di ricezione televisiva sono di tipo YAGI e presentano un diagramma di radiazione simile a quello illustrato nella figura.


Il diagramma rappresenta il guadagno con cui l'antenna riceve un segnale, a seconda dell'angolo di provenienza. Nella parte frontale, l'antenna mostra il suo guadagno maggiore, mentre sui lati e nella parte posteriore il guadagno diminuisce.

Di conseguenza, l'analisi degli echi, realizzata con i misuratori di campo PROMAX, si rivela oggi uno strumento indispensabile.

PROMAX è un produttore leader di sistemi di test e misura, impianti di distribuzione di segnale broadcast e TV. Le nostre linee di prodotto includono strumenti di misura per TV via cavo, TV satellitare, reti ottiche broadcast, wireless e fibra, gli analizzatori di FTTH e GPON. Modulatori DVB-T, stelle filanti IP o IP convertitori (ASI, DVB-T) sono tra i più recenti sviluppi della società.