Nella radiodiffusione il termine isofrequenza indica la diffusione dello stesso contenuto (programma radiofonico o televisivo) da più trasmettitori che operano in modo coordinato sullo stesso canale di radiofrequenza. In ambito tecnico la configurazione è nota come single-frequency network (SFN), in italiano «rete a frequenza unica».

Lo scopo è mantenere la continuità di ricezione nell’area servita senza cambiare sintonia sul radioricevitore (o sul televisore) e ridurre l’uso di spettro rispetto a una multiple-frequency network (MFN), cioè una rete a frequenze multiple nella quale siti diversi trasmettono lo stesso contenuto su canali differenti.

Principio di funzionamento In una rete in isofrequenza il segnale può raggiungere il ricevitore da più siti con percorsi e distanze differenti; di conseguenza arriva con ritardi diversi (distorsione multi-percorso). Nei sistemi digitali basati su OFDM tali ritardi possono essere tollerati entro un intervallo di guardia (guard interval): se i contributi rientrano in tale intervallo possono sommarsi in modo utile, altrimenti producono auto-interferenza (self-interference).

Per questo una SFN richiede: sincronizzazione in frequenza (riferimento comune degli oscillatori); sincronizzazione temporale (istante di emissione controllato e/o ritardi intenzionali pianificati, spesso mediante riferimenti di tempo/posizione come GNSS); pianificazione delle aree di sovrapposizione (overlap), delle potenze e dei diagrammi d’irradiazione.

Sincronizzazione e distribuzione del segnale Nelle reti televisive DVB si impiegano meccanismi specifici per distribuire ai siti trasmittenti informazioni di sincronismo e parametri operativi di rete: nel DVB-T è previsto il Mega-frame Initialization Packet (MIP) per la sincronizzazione delle SFN; nel DVB-T2 è definita l’interfaccia T2-MI tra gateway e modulatore, utilizzabile sia in MFN sia in SFN e rilevante anche per ripetitori rigenerativi over-the-air.

Impiego nelle trasmissioni digitali

Televisione digitale terrestre Negli standard DVB-T e DVB-T2 l’uso di SFN è previsto a livello di specifica. La scelta dell’intervallo di guardia e degli altri parametri OFDM influenza la massima estensione geometrica della rete e la capacità trasmissiva utile: in generale, un intervallo di guardia più lungo aumenta la robustezza in SFN estese ma riduce l’efficienza spettrale.

Radio digitale Nei sistemi di radio digitale come il DAB/DAB+ la pianificazione di rete contempla l’uso di SFN e di ripetitori a bassa potenza (gap filler) per estendere o uniformare la copertura sullo stesso blocco di frequenze.

La normativa ITU-R sulla radiodiffusione sonora digitale evidenzia che la scelta delle modalità di trasmissione e dei parametri (inclusi gli intervalli di guardia) incide sulle distanze ammissibili tra trasmettitori in SFN.

Impiego nelle trasmissioni analogiche Reti in isofrequenza sono realizzabili anche in FM, ma le aree di sovrapposizione risultano più critiche: la qualità percepita dipende dai ritardi relativi e dal rapporto tra segnali co-canale, con effetti più sensibili in stereofonia.

Per la televisione analogica terrestre, invece, l’esercizio in isofrequenza non è generalmente praticabile su larga scala, poiché la coesistenza sullo stesso canale di segnali utili multipli porta a disturbi tipici della ricezione analogica in multi-percorso (ad esempio immagini fantasma).

Applicazioni affini Concetti analoghi alla SFN sono impiegati anche nelle reti cellulari per la diffusione broadcast/multicast: nell’LTE/eMBMS è definito il concetto di MBSFN (multicast-broadcast single-frequency network), cioè la trasmissione sincrona di forme d’onda identiche da un insieme di celle su un’area geografica. Documenti ETSI/3GPP descrivono inoltre l’evoluzione verso il broadcast terrestre basato su LTE (LTE-based 5G terrestrial broadcast).

Vantaggi e limiti I principali vantaggi sono: continuità di ricezione senza risintonizzazione; maggiore efficienza spettrale, perché un singolo canale può coprire aree ampie con più siti coordinati; nei sistemi OFDM, possibilità di trasformare parte del multi-percorso in contributo utile entro l’intervallo di guardia.

Tra i limiti rientrano: maggiore complessità di progetto e gestione (sincronizzazione e pianificazione); rischio di auto-interferenza nelle aree di overlap; nei sistemi OFDM, l’aumento dell’intervallo di guardia per reti più estese riduce la capacità utile del multiplex.

Note

Bibliografia

Voci correlate DVB-T DVB-T2 DAB OFDM MBMS

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