On the Required Accuracy of Equipment Time-Synchronization at DRM Reception

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Relevance. Currently in Russia and in the world there is an active transition from analog to digital technologies. This process is also fully applicable to radio broadcasting. In Russia, experimental digital radio broadcasting (DRB) is authorized in the VHF band in three formats: DRM, DAB, and RAVIS. However, the Government has not yet decided to choose one of these formats as the national standard, which is explained primarily by the insufficient completeness of the information required for the production and operation of equipment related primarily to the DRM system, the only DRB system recommended by ITU-R for being used in all frequency bands allocated for terrestrial radio broadcasting. This paper fills this gap as it relates to the development of receiving equipment. Purpose of this work: estimation of the required accuracy of the start moment of the direct discrete Fourier transform with respect to the beginning of the useful part of the OFDM symbols, where the error signal for the DRM system, while operating in the E stability mode, does not exceed the values required by the ITU-R standard and recommendation BS.1660-8 (06/2019).Methods. As a basis to execute this research, the simulation model of the DRM system transceiver path for the stability mode E, was chosen. It is supplemented with modules that allow, for different types of modulation and protection levels, to change the time shift in the receiver between the start of the direct discrete Fourier transform and the beginning of the useful part of the OFDM-symbol, as well as to evaluate, at each value of the time shift, quality of the signal received by the DRM-receiver. Results. The modulation error rate (MER) and bit error rate (BER) were chosen as the criteria for evaluating the quality of the received OFDM signal. It is shown that, in order to maintain conditions of a comfortable reception, the maximum allowable time mismatch between the start of the direct discrete Fourier transform and the beginning of the useful part of the OFDM-symbol, at modulation of subcarrier frequencies QAM-4, should not exceed 1,8 - 2,3 μs; at modulation QAM-16 this value should not exceed 0,8-1,3 μs. The range of values obtained is determined by the protection level PL. The main impact on the required accuracy of time synchronization of a DRM-receiver, while operating in the stability mode E, has the order of modulation QAM; significantly less influence has the level of protection PL if the probability of bit errors does not exceed 10-4. For BER≤10-4, the influence of the chosen level of protection PL can be neglected. The obtained results are new for the DRM system while operating in the E stability mode (VHF band).Theoretical / Practical significance. The method of estimation of the acceptable time mismatch of OFDM-signal at DRM-reception is proposed. The results are necessary for the development of the time synchronization unit of digital radio broadcasting DRM-receivers.

About the authors

O. A. Guminsky

The Bonch-Bruevich Saint Petersburg State University of Telecommunications

Email: guminskii.oa@sut.ru

Yu. A. Kovalgin

The Bonch-Bruevich Saint Petersburg State University of Telecommunications

Email: kowalgin@sut.ru

References

  1. Бакулин М.Г., Крейнделин В.Б., Шлома А.М., Шумов А.П. Технология OFDM: учебное пособие для вузов. М.: Горячая линия – Телеком, 2016. 352 с.
  2. Гуминский О.А., Мышьянов С.В. Разработка алгоритма синхронизации сигнала для радиоприемного устройства стандарта DRM mode // XI Международная научно-техническая и научно-методическая конференция «Актуальные проблемы инфотелекоммуникаций в науке и образовании» (АПИНО 2022, Санкт-Петербург, Российская Федерация, 15–16 февраля 2022 г.). СПб.: СПбГУТ, 2022. С. 178‒183. EDN:USFELI
  3. Keller T., Hanzo L. Orthogonal frequency division multiplex synchronization techniques for wireless local area networks // Proceedings of the 7th International Symposium on Personal, Indoor, and Mobile Communications (PIMRC '96, Taipei, Taiwan, 18 October 1996). IЕЕЕ, 1996. PP. 963‒967. doi: 10.1109/PIMRC.1996.568424
  4. Sandell M., Van De Beek J.J., Borjesson P.O. Timing and frequency synchronization in OFDM systems using the cyclic prefix // Proceedings of the International Symposium on Synchronization (Essen, Germany, 14‒15 December 1995). 1995. PP. 16‒19.
  5. Chevillat P.R., Maiwald D., Ungerboeck G. Rapid Training of a Voiceband Data-Modem Receiver Employing an Equalizer with Fractional-T Spaced Coefficients // IEEE Transactions on Communications. 1987. Vol. 35. Iss. 9. PP. 869‒876. doi: 10.1109/TCOM.1987.1096887
  6. Van de Beek J.J., Sandell M., Isaksson M., Borjesson P.O. Low-complex frame synchronization in OFDM systems // Proceedings of the 4th International Conference on Universal Personal Communications (ICUPS 95, Tokyo, Japan, 06‒10 November 1995). IEEE, 1995. doi: 10.1109/ICUPC.1995.497156
  7. Moose P.H. A Technique for orthogonal frequency division multiplexing frequency offset correction // IEEE Transactions on Communications. 1994. Vol. 42. Iss. 10. PP. 2908–2914. IEEE,1994. doi: 10.1109/26.328961
  8. ETSI ES 201 980 V2.2.1 (2005-10) V4.2.1 (2021-01). Digital Radio Mondiale (DRM); System Specification.
  9. Рекомендация МСЭ-R BS.1660-8 (06/2019). Техническая основа для планирования наземного цифрового звукового радиовещания в полосе ОВЧ. С. 33‒49.
  10. Гуминский О.А. Модель приёмо-передающего тракта системы цифрового радиовещания DRM+. URL: https://cloud.mail.ru/public/AxE9/9nJmYeYHv (дата обращения 24.03.2025)
  11. Дубов М.А., Полянин Ю.В., Стоянов Д.Д., Брюханов Ю.А. Оценка вероятности битовой ошибки приема сигналов с квадратурной модуляцией неэталонными методами // DSPA: Вопросы применения цифровой обработки сигналов. 2012. Т. 2. № 2. С. 173‒177. EDN:ZHJHRT
  12. ETSI EN 302 245-1 V1.1.1 (2005-01). Electromagnetic compatibility and Radio spectrum Matters (ERM); Transmitting equipment for the Digital Radio Mondiale (DRM) broadcasting service; Part 1: Technical characteristics and test methods.
  13. ETSI EN 302 245 V2.2.1 (2022-05). Transmitting equipment for the Digital Radio Mondiale (DRM) service; Harmonised Standard for access to radio spectrum.
  14. Gu Q. RF System Design of Transceivers for Wireless Communications. Springer, 2005. 467 p.
  15. Дубов М.А., Приоров А.Л. Методика неэталонной оценки отношения сигнал/шум и вероятности битовой ошибки для сигналов с квадратурной модуляцией // Цифровая обработка сигналов. 2012. № 4. С. 37‒43. EDN:PXXBYD
  16. Ковалгин Ю.А. Цифровое радиовещание: системы и технологии. М.: Горячая линия ‒ Телеком, 2021. 580 с.
  17. Соколов С.А., Мышьянов С.В., Ковалгин Ю.А. Исследование аналого-цифровой DRM/ ЧМ-зоны радиовещания в полосе частот 87,5–108 МГц // Электросвязь. 2021. № 4. С. 23‒29. doi: 10.34832/ELSV.2021.17.4.003. EDN:OBGGGA
  18. Ковалгин Ю.А., Соколов С.А., Мышьянов С.В. и др. Построение опытной аналого-цифровой зоны радиовещания DRM+/УКВ ЧМ в диапазоне 87,5–108 МГц: отчет о НИР. Дигитон Системс, 2019. 223 с.
  19. Гуминский О.А., Ковалгин Ю.А. Исследование и оценка требуемой точности временной синхронизации приемного оборудования в системе цифрового радиовещания DRM mode E // XIII Международная научно-техническая и научно-методическая конференция «Актуальные проблемы инфотелекоммуникаций в науке и образовании» (АПИНО 2022, Санкт-Петербург, Российская Федерация, 27–28 февраля 2024 г.). СПб.: СПбГУТ, 2024. С.201‒205. EDN:WDRCWV

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».