Die Technologieführerschaft der Elenos-Gruppe: Echokompensation: Sie haben Lücken, wir haben Antworten!

Zur Elenos-Gruppe gehören Itelco, ProTelevision, Broadcast Electronics und natürlich Elenos. Die Gruppe hat einen Kern Forschungs- und Entwicklungsgruppe mit über 20 Ingenieuren und Technikern, die sich der Weiterentwicklung des Stands der Technik in der Rundfunkübertragungstechnologie verschrieben haben. Dies ist der erste einer Reihe von Artikeln, die neue Fortschritte der Gruppe hervorheben.

On-Frequenz-Booster bzw Lückenfüller werden im digitalen Fernsehen immer häufiger. Sie bieten eine überraschend kostengünstige und einfache Möglichkeit, in einem Gebiet, in dem die Abdeckung des Hauptbahnhofs durch Gelände oder Gebäude blockiert ist, für guten Fernsehempfang zu sorgen. Das Einzigartige an Gap Fillern ist, dass sie auf demselben Kanal wie die Hauptstation senden. Dies ist wertvoll, weil es Spektrum spart, aber auch, weil es bedeutet, dass der Zuschauer nicht auf einen anderen Kanal umschalten muss.

Aber die Nutzung des gleichen Kanals stellt den Lückenfüller vor eine Herausforderung. Da es im Wesentlichen auf demselben Kanal empfängt und sendet, kann das starke Signal, das von seiner nahe gelegenen Sendeantenne kommt, das empfangene Signal der Hauptstation verzerren und sogar eine Oszillation verursachen. Dies ist unten dargestellt:

Der Hauptsender auf der linken Seite sendet normal, aber der Berg in der Mitte verhindert, dass dieses Signal im Haus auf der rechten Seite empfangen wird. Der Lückenfüller wird auf dem Gipfel des Berges installiert, wobei die Empfangsantenne auf die Hauptstation und die Sendeantenne auf das Haus gerichtet ist. Aufgrund der Nähe gibt es aber auch ein „Echo“-Signal von der Sendeantenne, das auf der Empfangsseite empfangen wird. Dieses Echo kann eine Verschlechterung des Empfangssignals verursachen. Da die Ausgangsleistung des Gap-Fillers proportional zum Echo ist, kann dies die Wirkleistung des Gap-Fillers begrenzen.

Die Hauptmethode zur Reduzierung des Echos besteht darin, eine Isolierung zwischen den Sende- und Empfangsantennen bereitzustellen. Dies kann erreicht werden, indem die Antennen so weit wie möglich getrennt werden, sie auf gegenüberliegenden Seiten eines Hügels oder Gebäudes platziert werden und/oder indem jedes Antennenmuster und jede Polarisation richtig ausgelegt werden. Aber selbst wenn die Isolation 80 dB beträgt, würde dies die Ausgangsleistung des Lückenfüllers auf 1/10 Watt begrenzen:

Offensichtlich ist dieser Leistungspegel für die meisten Anwendungen nicht ausreichend. Glücklicherweise gibt es eine Technologie, die helfen kann, das Problem zu lösen: Echo Cancellation. Mit dieser Technik wird das Echo empfangen und analysiert, um nur den Echoanteil des am Ausgang des Gap Fillers vorhandenen Signals zu extrahieren, und es wird in der Phase invertiert und mit genau dem richtigen Pegel und genau der richtigen Phase wieder hinzugefügt, um effektiv zu sein Löschen Sie das Echo vom Eingang, was einen erheblichen Unterschied in der Ausgangsleistung des Lückenfüllers ausmachen kann:

In diesem Beispiel wird das Echosignal um 30 dB reduziert, was eine 100-Watt-Leistung des Lückenfüllers ermöglicht, bevor das Ausgangssignal das Eingangssignal von der Hauptstation überwältigt.

Leider gibt es Faktoren, die die Wirksamkeit des Echokompensators einschränken:

1. Das Echosignal kann mehr als eine Million Mal stärker sein als das gewünschte Empfangssignal.
2. Die Amplitude des Hauptbahnhofsignals sowie des Echosignals kann aufgrund von Wetter- oder atmosphärischen Bedingungen variieren.
3. Die Phasendifferenz zwischen dem Signal der Hauptstation und dem Echosignal kann aufgrund kleiner Positionsänderungen der Antennen aufgrund von Wind variieren.
4. Die reale Rauschumgebung für das empfangene Hauptstationssignal gilt mit anderen Nachbar- und Gleichkanalstörungen sowie anderen Mehrwegreflexionen. Dies wird deutlicher, wenn der Signalpegel der Hauptstation niedriger ist.
5. Bei höheren Bitraten des digitalen Eingangssignals wird die zum Erkennen und Isolieren des Echos benötigte Zeit sehr kurz, was eine Algorithmusverarbeitung mit sehr hoher Geschwindigkeit erfordert.

Das Konzept der Echounterdrückung ist nicht neu, und mehrere Hersteller bieten diese Funktion an, jedoch schränken die oben genannten Faktoren die Leistung ein. Die Elenos-Gruppe widmete ein Team aus Ingenieuren und Professoren einer technischen Universität der Aufgabe, einen Algorithmus zu entwickeln, der diese Einschränkungen überwinden könnte. Nach mehreren Jahren der Forschung wurde dies erreicht und auf dem programmierbaren HF-Supercomputer von Protelevision implementiert, der in jedem Itelco-Sender lebt.

Das Ergebnis? In Tests einer unabhängigen Organisation reduzierte der neue Itelco Gap Filler mit Echokompensation das Echo selbst bei höheren Datenraten und realistischen Eingangssignalpegeln um bis zu 10 dB, wodurch Gap Filler in mehr Umgebungen als je zuvor praktisch sind. Echte Innovation ist sowohl hart als auch teuer, aber die langfristigen Vorteile sind enorm, weshalb die Elenos-Gruppe weiterhin in Forschung und Entwicklung investiert.