Versione 6.04 (002)

Ottimizzazione del collegamento tra mezzi di ripresa aerei e regia mobile

Progetto completato

Le riprese mobili di eventi sportivi (ad esempio corse ciclistiche o maratone) prevedono che i segnali provenienti dai mezzi mobili, tipicamente motociclette, convergano verso il cosiddetto velivolo-ponte. A bordo del velivolo i vari contributi vengono uniti in un unico flusso e poi inviati verso la Regia Mobile. In quest’ultima si “confeziona”, in base alle esigenze del momento e alla disponibilità dei singoli contributi provenienti dai mezzi mobili, il segnale che verrà inviato alla stazione satellite per l’invio verso il centro di messa in onda per la successiva diffusione televisiva.
In passato è già stato analizzato e ottimizzato il collegamento fra mezzi mobili e velivolo-ponte mentre l’attività qui brevemente descritta riguarda invece il collegamento fra il velivolo ponte
e la regia mobile.

Attualmente il sistema utilizzata una modulazione DVB-S. A bordo del mezzo mobile può essere utilizzata un’antenna omnidirezionale (aereo) oppure un’antenna direttiva auto puntante (elicotteri). La stazione ricevente è equipaggiata con un sistema che include un’antenna a riflettore parabolico ad alto guadagno con puntamento a inseguimento automatico mediante telemetria GPS.

Al fine di valutare l’efficienza del sistema attualmente utilizzato è stata effettuata una serie di test di laboratorio.

In primo luogo si sono calcolate per via teorica le prestazioni del sistema di trasmissione in condizioni ideali: si è individuato il valore di rapporto segnale rumore (C/N) necessario per la corretta ricezione e la sensibilità del ricevitore. Sono quindi stati allestiti i vari banchi di misura necessari per la valutazione della sensibilità e del C/N alla soglia di ricezione.
Questa prima fase di test di laboratorio ha consentito di individuare alcune pesanti criticità presenti nel sistema di ricezione, quantificabili in 3dB di deterioramento rispetto alle prestazioni attese, che equivale ad avere una distanza operativa pari al 70% delle potenzialità. La ditta fornitrice del sistema, interpellata al riguardo, ha provveduto a risolvere i problemi individuati: un’ulteriore sessione di laboratorio ha permesso di verificare le prestazioni che sono risultate perfettamente in linea con i risultati teorici attesi.

Un’altra misura ha permesso di valutare l’impatto delle vibrazioni generate a bordo dei velivoli: in base ai dati in nostro possesso desunti da analisi tramite accelerometro, la modulazione Doppler che viene generata sul segnale trasmesso risulta essere accettato dal demodulatore senza apprezzabili degradamenti delle prestazioni. L’equalizzatore presente nei demodulatori  attualmente in uso si è dimostrato molto efficace in presenza di fading, a differenza degli apparati DVB-S “classici”, sprovvisti di equalizzazione, che pur in assenza di rumore perdevano il  segnale con fading di pochi dB.

In un’ulteriore sessione di laboratorio sono stati rilevati i guadagni effettivi delle antenne riceventi a riflettore parabolico, trovando degli scostamenti significativi rispetto a quanto atteso, probabilmente a causa dell’usura della superficie delle antenne. Infine, l’ottimizzazione dell’unità esterna (sostituzione dell’LNA con uno allo stato dell’arte) ha permesso di migliorare nettamente la cifra di rumore del ricevitore.

Dai calcoli di Link Budget, confermati dai test sugli apparati dopo aver risolto le problematiche iniziali riscontrate, si evidenza che in condizioni libere, con le attuali antenne omnidirezionali e con i parametri di trasmissione fino ad oggi utilizzati, l’aereo ha un limite operativo con margine sufficiente, ben oltre i 100 km in linea d’aria dal sistema ricevente. I calcoli geometrici  evidenziano inoltre che particolare attenzione va posta all’utilizzo del sistema in funzione del posizionamento delle antenne e delle virate.
In particolare con il sistema utilizzato da Rai fino ad oggi per una copertura a distanze superiori ai 100 km occorre, ove fattibile, limitare gli angoli di virata o utilizzare in modo alternativo l’antenna posizionata sotto l’aereo e quella sull’ala. In base alle prove effettuate sulle configurazioni disponibili di modulazioni/codifica di canale che permettano di ottenere la capacità richiesta, è stato possibile identificare dei set di parametri di modulazione che meglio si adattano alle esigenze operative. Risulta quindi possibile estendere la distanza operativa dei mezzi  aerei, oppure aumentare la capacità totale dei segnali trasmessi.

Ulteriori informazioni

Autori: Andrea Bertella, Andrea Cafasso, Bruno Sacco, Mirto Tabone