Loading article…
単一周波数ネットワーク（SFN）とは、複数の送信機が同じ周波数チャネル上で同じ信号を同時に送信する放送ネットワークのことである。
アナログAMおよびFMラジオ放送ネットワーク、ならびにデジタル放送ネットワークは、この方式で動作可能です。SFNは、同一信号のエコーによるゴースト現象が発生するため、一般的にアナログテレビ放送とは互換性がありません。
SFNの簡略化された形式は、ギャップフィラー送信機として利用される低電力の同一チャネル中継器、ブースター、または放送中継器によって実現できる。
SFN（単一周波数ネットワーク）の目的は、無線スペクトルを効率的に利用し、従来のMFN（多周波ネットワーク）伝送に比べてより多くのラジオ番組やテレビ番組を放送できるようにすることです。また、SFNは、受信信号強度が送信機の中間地点まで増加する可能性があるため、MFNに比べてカバレッジエリアを拡大し、通信途絶の可能性を低減できる可能性があります。
SFN方式は、例えばセルラーネットワークや無線コンピュータネットワークといった非放送無線通信における、送信機マクロダイバーシティ、CDMAソフトハンドオフ、および動的単一周波数ネットワーク（DSFN）と呼ばれるものとある程度類似している。
SFN伝送は、深刻なマルチパス伝搬の一種とみなすことができます。無線受信機は同じ信号の複数のエコーを受信し、これらのエコー間の建設的または破壊的干渉（自己干渉とも呼ばれる）によってフェージングが発生する可能性があります。これは、特に広帯域通信や高速データレートのデジタル通信において問題となります。なぜなら、この場合のフェージングは周波数選択性があり（フラットフェージングとは対照的）、エコーの時間的広がりによって符号間干渉（ISI）が発生する可能性があるからです。フェージングとISIは、ダイバーシティ方式と等化フィルタを用いることで回避できます。
SFN（単一周波数ネットワーク）の一部である送信機は、信号の最小値または最大値の方向が送信機の方向と異なる可能性があるため、方向探知による航法には使用すべきではありません。
広帯域デジタル放送では、OFDMまたはCOFDM変調方式によって自己干渉除去が容易になります。OFDMは、1つの高速広帯域変調器の代わりに、多数の低速低帯域幅変調器を使用します。各変調器は、それぞれ独自の周波数サブチャネルとサブキャリア周波数を持ちます。各変調器は非常に低速であるため、シンボル間にガードインターバルを挿入することができ、ISIを排除できます。フェージングは周波数チャネル全体で周波数選択性がありますが、狭帯域サブチャネル内ではフラットとみなすことができます。したがって、高度な等化フィルタは不要です。前方誤り訂正符号（FEC）は、一部のサブキャリアがフェージングを受けすぎて正しく復調できないという問題を解消できます。
OFDMは、地上デジタルテレビ放送システム であるDVB-T（ヨーロッパなどで使用）、ISDB-T（日本、ブラジル、フィリピンなどで使用）、およびATSC 3.0で利用されています。また、OFDMはDAB、HD Radio、T-DMBなどのデジタルラジオシステムでも広く使用されています。そのため、これらのシステムはSFN（単一周波数ネットワーク）運用に適しています。
DVB-Tでは、SFN機能は実装ガイドでシステムとして説明されています。[ 1 ]これにより、再送信機、ギャップフィラー送信機（基本的に低電力同期送信機）、および主送信塔間のSFNの使用が可能になります。
DVB-T SFN は、COFDM 信号のガード インターバルがさまざまな長さのパス エコーの発生を許容するという事実を利用しており、これは同じ周波数で同じ信号を送信する複数の送信機の場合と変わりません。重要なパラメータは、それがほぼ同じ時間、同じ周波数で発生する必要があることです。GPS 受信機 (ここでは PPS と 10 MHz 信号を提供すると想定) やその他の同様のシステムなどの時間転送システムの汎用性により、 送信機間で位相と周波数の調整が可能になります。ガード インターバルによりタイミング バジェットが確保され、そのうち数マイクロ秒は使用する時間転送システムの時間エラーに割り当てられます。[ 1 ] GPS 受信機の最悪シナリオでは、± 1 μs の時間を提供でき、これは典型的な構成の DVB-T SFN のシステム要件を十分に満たしています。
すべての送信機で同じ送信時間を実現するには、送信機への伝送を提供するネットワークにおける伝送遅延を考慮する必要があります。発信元サイトから送信機までの遅延は変動するため、信号が送信機に同時に到達するように出力側に遅延を追加するシステムが必要です。これは、メガフレームを形成するMPEG-2トランスポートストリーム内の特別なマーカーを使用して挿入されるメガフレーム初期化パケット（MIP）と呼ばれる特別な情報をデータストリームに挿入することで実現されます。MIPは、PPS信号を基準として測定され、100ナノ秒ステップ（10MHzの周期時間 ）でカウントされ、SFNアダプタにプログラムされた最大遅延とともに、SFNアダプタでタイムスタンプが付けられます。SYNCアダプタは、10MHzを使用して実際のネットワーク遅延を測定し、MIPパケットをローカルのPPSと比較して 、最大遅延に達するまでパケットを保留します。詳細はETSI TR 101 190 [ 1 ]に、メガフレームの詳細はETSI TS 101 191 [ 2 ]に記載されています。
メガフレームフォーマットの解像度は100ナノ秒刻みであるのに対し、精度要件は1～5マイクロ秒の範囲であることを理解しておく必要があります。解像度は必要な精度に対して十分です。これはネットワーク計画の側面であり、ガードインターバルはシステム時間誤差とパス時間誤差に分けられるため、精度制限を厳密に定める必要はありません。100ナノ秒刻みは30メートルの差に相当し、1マイクロ秒刻みは300メートルの差に相当します。これらの距離は、送信塔と反射波間の最悪の場合の距離と比較する必要があります。また、受信機は地理的に遠く離れた送信塔からの信号を受信することは想定されていないため、これらの塔間には精度要件はありません。そのため、時間精度はSFNドメイン内の近隣の塔に関連しています。
いわゆるGPSフリーソリューションが存在し、これは基本的にGPSをタイミング配信システムとして置き換えるものです。このようなシステムは、MPEG-2トランスポートストリームの伝送システムとの統合において利点をもたらす可能性があります。基本的な要件は満たされるため、SFNシステムの他の側面は変更されません。
オンチャンネルリピーターを念頭に置いて設計されたものではないが、北米のデジタルテレビで使用されている8VSB変調方式は、ゴーストキャンセルに比較的優れている。WPSU -TVでの初期の実験により、SFN のATSC 規格である A/110 が制定された。ATSC SFN は、プエルトリコや南カリフォルニアなどの山岳地帯で最も広く使用されているが、より緩やかな地形でも使用されているか、計画されている。[ 3 ]
初期のATSCチューナーはマルチパス伝搬の処理があまり得意ではなかったが、後のシステムでは大幅に改善された。[ 4 ]
仮想チャンネル番号付けを用いることで、マルチ周波数ネットワーク（MFN）をATSCの視聴者にはSFNのように見せることができる。
SFNの自己干渉除去においてOFDM変調を使用する代替案としては、以下のものが挙げられます。