Cambiamo il punto di vista: dal riferimento assoluto al riferimento relativo

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1 Roma, 26 maggio 2011 DISTRIBUZIONE DEL SEGNALE DI SINCRONIZZAZIONE PER LE RETI DIGITALI TERRESTRI OPERANTI IN SFN ATTRAVERSO MODALITÀ ALTERNATIVE AL GPS Cambiamo il punto di vista: dal riferimento assoluto al riferimento relativo Davide Moro

2 IL RIFERIMENTO ASSOLUTO Il sistema DVB-T, è progettato per consentire la ricezione anche in presenza di echi, e quindi prevede anche il funzionamento in rete a singola frequenza. È però necessario che tutti gli echi al di sopra di un determinato livello raggiungano il ricevitore entro un ritardo massimo prefissato rispetto al segnale principale. Per ottenere questo risultato, si è finora cercato il modo di fornire a tutti i trasmettitori di una rete un riferimento comune di tempo e di frequenza. La soluzione ad oggi più utilizzata prevede l impiego del sistema GPS come fonte del riferimento assoluto

3 IL RIFERIMENTO ASSOLUTO In sostanza in Italia tutti i trasmettitori sono come orchestrali guidati dal loro Direttore. Questo consente di soddisfare i requisiti per il funzionamento in rete SFN. Ma non è necessario. Sarebbe sufficiente assicurare che tutti gli echi raggiungano il ricevitore entro un ritardo massimo prefissato

4 VORREMMO MIGLIORARE UNA SOLUZIONE ATTUALE : possiamo utilizzare il PENSIERO VERTICALE: Cercare un modo complessivamente MIGLIORE (più affidabile, più economico, più efficiente, ) di attuare la STESSA SOLUZIONE oppure il PENSIERO LATERALE: Cercare un modo DIVERSO per ottenere il risultato atteso

5 Due treni partono allo stesso istante dalle stazioni di Torino e di Bari. DINAMICA DEI SOLIDI Il primo è diretto a Venezia. Il secondo è diretto a Napoli. I.G. Se i due treni viaggiano a velocità costante: - a che ora arriveranno a destinazione? - arriveranno INTERI a destinazione? SI se i vagoni sono bene agganciati alla motrice

6 DINAMICA DEI SOLIDI Immaginiamo che ciascun treno sia composto da un trasmettitore principale (la locomotiva) e da alcuni trasmettitori che servono la medesima zona (i vagoni) Considerando la risposta all impulso che otterrò in un generico punto dell area di servizio, se i vagoni sono bene agganciati alla motrice (arrivano cioè con un ritardo costante rispetto al trasmettitore principale) i requisiti di base per il funzionamento SFN sono sicuramente soddisfatti. SISTEMA DI RIFERIMENTO RELATIVO: impongo a ciascun trasmettitore di avere un ritardo costante rispetto ad un trasmettitore di riferimento I.G.

7 TRASMETTITORI IN RETE SFN d 21 T1 T2 d 31 Dalla pianificazione di rete: T1 trasmettitore principale (la locomotiva) d 23 T r1 = 100 T r2 = 120 T3 T r3 = 130 T 21 = T r2 -T r1 = = 20 T (d21) = 2

8 SITO TRASMITTENTE T2 verso T1 TX 2 CALCOLO IL RITARDO FRA T1 E T2 (nel sito di T2): T 21(atteso) = T 21(rete) - T d(21) = 20 2 = 18 T 21(misurato) =. SE: T 21(misurato) T 21(atteso) T 21 = 20 T d(21) = 2 AGISCO SUL MODULATORE DI TX2 FINO A RIALLINEARE LO SFASAMENTO DEI DUE TRASMETTITORI

9 1 CATENE COMPLESSE Due possibilità. 1. TX1 è capocatena 2. Il capocatena è un trasmettitore intermedio IN TEORIA NON CI SONO LIMITI AL NUMERO DEI TRASMETTITORI IN CATENA

10 TRASMETTITORI NON IN VISIBILITÀ 1a T1 T2 MUX K MUX K MUX W T99

11 TRASMETTITORI NON IN VISIBILITÀ 1b T99 T2 Ricevo il segnale emesso da T99 Demodulo ed esamino il TS Individuo i pacchetti MIP [ 1 MIP per megaframe] MEGA FRAME TS PACKET #1 TS PACKET #2 TS PACKET #3 M I P LAST TS PACKET Estraggo le informazioni dal MIP: STS (Synchronization Time Stamp): impulsi di clock a 10 MHz trascorsi dall ultimo PPS ricevuto (risoluzione: 100 ns) POINTER: numero di pacchetti che mancano all inizio del prossimo MEGAFRAME Da queste informazioni posso ricostruire un clock virtuale a 1PPS con una precisione vicina a quella che mi offrirebbe il segnale 1PPS del GPS Svantaggio: eventuali anomalie ad una rete si propagano ad una rete differente

12 TRASMETTITORI NON IN VISIBILITÀ 2a SE T1 E T2 SONO IMPIANTI PLATINUM T1 T2 t

13 TRASMETTITORI NON IN VISIBILITÀ 2b DUPLICE VANTAGGIO: T1 T2 1. Ridondanza per il sistema principale di sincronizzazione 2. Monitoring IN AREA DI SERVIZIO della ricevibilità del segnale Condizioni standard: Se il GPS o l SFN ADAPTER di T2 vanno in deriva: t > I.G. SENZA CHE L OPERATORE RICEVA ALCUN ALLARME

14 IL SISTEMA SFN RICHIEDE: Riferimento di tempo Riferimento di frequenza

15 RIFERIMENTO DI FREQUENZA IL TRASMETTITORE RICEVE IL RIFERIMENTO 10 MHz DAL GPS DEVO QUINDI COSTRUIRE UN RIFERIMENTO 10 MHz CHE FACCIA A MENO DEL GPS GPS 1PPS OSCILLATORE CONTROLLATO 10 MHz SUPER-SISTEMA DI CONTROLLO (SENZA RIFERIMENTI ESTERNI)

16 SISTEMA DI CONTROLLO FREQUENZA A LINEA DI RITARDO Lancio un impulso, lo faccio transitare per una linea di ritardo, formo un gate. Conto gli impulsi generati dall oscillatore all interno del gate, e ricavo la frequenza. SE STABILIZZO LA LINEA DI RITARDO, STABILIZZO IL SISTEMA Tipo semplice di linea di ritardo: linea a filo. Il rame, però, ha un coefficiente di dilatazione lineare di 18 ppm/k 10-5 /K Precisione richiesta 10-9

17 SISTEMA DI CONTROLLO A LINEA DI RITARDO - 1 Il ritardo introdotto da una linea di ritardo dipende: Dalla lunghezza della linea Dalla costante dielettrica r del materiale Entrambe variano con la temperatura L1 Realizzo una linea di lunghezza L1 accoppiando fra loro ad es. rame e un dielettrico A, in modo tale che si abbia una variazione negativa di ra in funzione della temperatura. In particolare, posso scegliere il dielettrico A in modo tale che, accoppiato al rame, per la linea L1 si abbia: 0 < r1 < r Cu

18 SISTEMA DI CONTROLLO A LINEA DI RITARDO - 2 Il ritardo introdotto da una linea di ritardo dipende: Dalla lunghezza della linea Dalla costante dielettrica r del materiale Entrambe variano con la temperatura L1 L2 Realizzo una seconda linea di lunghezza L2 accoppiando fra loro rame e un dielettrico B, con rb tale da ottenere per la linea L2: r2 < 0 L1 * r1 + L2 * r2 = 0 L2 = L1 * r1 / abs( r2) Le due linee sono alla stessa temperatura: termostatando con precisione di 0,1 K la precisione del ritardo migliora di un fattore 10

19 IL SISTEMA SFN RICHIEDE: Riferimento di tempo Riferimento di frequenza

20 Roma, 26 maggio 2011 Cambiamo il punto di vista: dal riferimento assoluto al riferimento relativo Grazie. Onetastic Via Ghislandi BRESCIA Davide Moro