Цифрове радіо - технологія бездротової передачі цифрової інформації за допомогою електромагнітних хвиль радіодіапазону.
Позначення
Ц3Р, ЦЗРВ - цифрове звукове радіомовлення
ЦРВ - цифрове радіомовлення
Переваги
- Більш висока якість звуку в порівнянні з FM (ЧМ) -радіовещаніем.
- Крім звуку можуть передаватися тексти, картинки та інші дані (Більше, ніж в RDS).
- Слабкі радіоперешкоди ніяк не змінюють звук.
- Більш економічне використання частотного простору за допомогою передачі сигналів.
- Потужність передавача може бути скорочена в 10 - 100 разів.
Недоліки
- У разі недостатньої потужності сигналу в аналоговому мовленні з'являються перешкоди, в цифровому трансляція пропадає зовсім (На даний момент у багатьох країнах світу проводяться «польові випробування».).
Стандарти DAB і DRM
Digital Audio Broadcasting (DAB)
Комплекс стандартів DAB визначає способи передачі інформації, області займаних частот, набір сервісних послуг і методи їх надання і т.д. Системне побудова і технічні характеристики системи регламентовані в прийнятому в 1995 р і доповненому в 1997 р європейському телекомунікаційному стандарті ETS 300 401.
Принцип транслювання DAB-радіопрограм принципово відрізняється від розглянутих систем радіомовлення. Вже не одна, а кілька різних програм об'єднуються в єдиний блок, званий ансамблем (ENSEMBLE, або MULTIPLEX) і передаються на одній частоті. Кожен ансамбль може складатися з 6 основних програм, а також додаткових даних, пов'язаних з програмами.
Для передачі цифрової ефірної інформації визначено використання системи COFDM (Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing). Ця система передбачає дискретизацію аналогового потоку не тільки за часом, але і по частоті. Отримані елементи оцифровуються, певним чином перемішуються і потім модулюють сукупність несучих, кількість яких визначається потужністю переданого інформаційного потоку (у стандарті DAB може використовуватися від 192 до 1536 несучих). Відстань між несучими вибирається таким чином, щоб перетин спектрів сусідніх несучих не створював перешкод при демодуляції, тобто щоб виконувалася умова їх ортогональності.
Додаткова дискретизація за частотою дозволяє застосовувати перемішування і згорткові коди, що підвищують стійкість інформації до перешкод. Ще однією істотною особливістю системи COFDM є використання захисного інтервалу між передачею окремих символів. Цей інтервал перекриває передбачуваний час появи відбитого сигналу символу, що знижує чутливість до перешкод, викликаним багатопроменевим поширенням радіохвиль.
Кількість несучих, відстань між ними, довжина захисного інтервалу і значення FEC (ступеня захисту за рахунок застосування сверточного кодування) є змінними величинами. Використання такої системи передачі забезпечує можливість чистого прийому в місцях щільної міської забудови. Ще одним важливим плюсом застосування COFDM є висока якість мобільного прийому, однією з основних проблем якого є складність адаптації приймача до постійної зміни потужності сигналу через зміну конфігурації відбитих сигналів.
Специфіка компонування і передачі цифрового матеріалу дозволяє пересилати в загальному потоці будь-які види оцифрованої інформації, за умови, що вони не вимагають широкої смуги частот. Це може бути текст, графіка або навіть рухомі картинки.
Система Еврика-147 / DAB піддавалася лабораторним і польовим випробуванням при роботі в діапазоні частот 1452-1492 МГц (L-діапазон). При випробуваннях застосовувався режим II, що відповідає наявності 384 несучих в переданому радіосигналі. Кодування цифрових звукових сигналів в даній системі вироблялося кодерами MUSICAM при швидкостях цифрових потоків на виходах кодеров від 192 кбіт / с до 256 кбіт / с на один стереосигнал. Система перевірялася на здатність передавати п'ять стереоканалов: один - зі швидкістю 256 кбіт / с, два - зі швидкістю 224 кбіт / с, два - зі швидкістю 192 кбіт / с. Була можливість, на додаток до п'яти сереоканалам, передати один моноканал зі швидкістю 64 кбіт / с і два канали даних зі швидкостями 64 і 24 кбіт / с, відповідно.
DAB сигнал, перш ніж вступити на передавач, проходить кілька стадій обробки. Структура передавального тракту така:
Сигнали окремих каналів надходять на входи кодеров, де відбувається оцифровка і стиснення інформації за стандартами MPEG1 або MPEG2.
Сигнали з кодеров каналів надходять на груповий мультиплексор, який формує послідовний потік бітів з тимчасовим мультиплексуванням, що складається з кадрів тривалістю 24, 48 або 96 мс (моделі DAB I, II, III, IV). В цей потік включаються дані швидкісного каналу інформації (FIC), які використовуються приймачем для ідентифікації каналів.
Сигнал з виходу мультиплексора поступає на вхід СОFDM-модулятора, який додає інформацію для корекції помилок, захисні інтервали і дані, що ідентифікують передавач.
Після цього здійснюється швидке перетворення Фур'є і кодування I / Q символів. Кодовані дані надходять на високошвидкісний цифро-аналоговий перетворювач, який формує модульований сигнал ПЧ.
Частота сигналу ПЧ конвертується в частоту, присвоєну каналу, і сигнал посилюється до необхідного для трансляції рівня потужності.
Digital Radio Mondiale (DRM)
На відміну від стандарту DAB, що використовує MPEG II, в DRM застосовується більш сучасний варіант компресії MPEG-4. Він включає адаптивний механізм компресії сигналу AAC (Advanced Audio Coding) в моно і стереоваріантах, а також CELP (Code-exited Linear Prediction) для високоякісного кодування мови і шумоподібних сигналів. У MPEG-4 довготривале пророкування проводиться не в тимчасовій, а в спектральної площині. Кодер робить прогноз, а потім кодує або різницю між реальним і передвіщеним сигналом, або сам вхідний сигнал, якщо його значення можна закодувати більш компактно, ніж різницю. Крім того, кодер підтримує кілька нових механізмів, пов'язаних зі здатністю потоку адаптуватися до змін параметрів каналу. Будь-який з варіантів може доповнюватися технікою SBR (Spectral Band Replicatoin), призначеної для підвищення якості передачі верхніх частот. При передачі на частотах нижче 30 МГц всі формати, крім стереофонічного, використовують смугу 9/10 МГц. Використання техніки SBR вимагає більш широкої смуги.
Крім аудіосигналів, в цифровому потоці можуть передаватися дані. Мультиплексованих потік аудіо- і даних формують основний сервісний канал Main Service Channel (MSC). У MSC передається до 4 потоків, кожен з яких переносить або аудіо чи дані. Інформація каналу MSC розбивається на логічні кадри по 400 мс кожен. Додатково до MSC формуються ще два додаткових каналу. Основний та сервісні канали певним чином мультиплексируются, в результаті чого утворюються транспортні суперкадрі тривалістю 1200 мс.
Перший додатковий канал, Fast Access Channel - FAC (канал швидкісного доступу), переносить дані про параметри радіочастотного сигналу і інформацію, що дозволяє виділяти окремі послуги. До параметрів сигналу відносяться ідентифікатор потоку, ширина займаної смуги, тип модуляції, тип кодування, індекс глибини перемежения, кількість переданих послуг. Ці параметри передаються в кожному FAC кадрі. До параметрами, які характеризують послуги, відноситься вказівка типу сервісу (аудіо / дані), прапор умовного доступу, покажчик мови і деякі інші. Вони передаються послідовно - в одному кадрі параметри, що відносяться до одного сервісу.
Другий додатковий канал, Service Description Channel - SDC (канал опису послуг), містить інформацію, що відноситься до умовного доступу, програму передач, інформацію про авторські права, допоміжну інформацію для деяких додатків, а також посилання на альтернативні частоти, на яких передається той же канал . Інформація SDC розміщується на початку кожного суперкадра і починається з посилань на альтернативні частоти. Це дозволяє автоматично вибрати канал, який приймається в даний момент найкращим чином.
В DRM, як і в DAB, застосовується система модуляції СOFDM. Ця система дуже ефективна для передачі сигналів по радіоканалу з багатопроменевим поширенням радіохвиль і селективним завмиранням сигналу, характерним для коротких хвиль. Для компенсації перешкод багатопроменевого поширення використовується захисний інтервал. Він не повинен перевищувати 20% від загальної тривалості символу, щоб не знизити пропускну здатність каналу. Кількість несучих, що розміщуються в смузі частот каналу, обмежується допплерівського зміщенням частоти сигналу, що виникають в режимі мобільного прийому. З урахуванням цих факторів в смузі 9/10 кГц використовується близько 200 несучих. Їх точна кількість, так само як і тривалість символу і захисного інтервалу, залежить від характеру поширення радіохвиль (поверхневі або просторові), імовірною дальності передачі і необхідної достовірності.
Канали, що входять до MSC, поділяються на 2 частини, що розрізняються за значимістю інформації для правильного декодування. Вони піддаються роздільного помехоустойчивому кодування, що характеризується різним ступенем перешкодозахищеності. В якості завадостійкого кодування застосовується перемеженіє даних і сверточное кодування зі швидкостями коду від 0.5 до 0.8. Перемеженіє даних в системах COFDM реалізується і за часом, і за частотою, що дозволяє відновлювати сигнал при високому рівні селективного завмирання в радіоканалі. Крім того, для боротьби з цим явищем в потік вводяться пілотні сигнали, що дозволяють приймачу оцінити ступінь загасання сигналів на кожній несучої частоті. Рівень накладається захисту також залежить від діапазону і передбачуваної дальності поширення сигналу. Зокрема, при передачі на коротких хвилях глибина перемежения становить 2.4 с, а на довгих і середніх хвилях - 0.8 с. Крім того, на коротких хвилях використовується сверточное кодування з більш низькими швидкостями коду і вводиться більшу кількість пілотних сигналів.
Цифрове радіомовлення може також здійснюватись в мультиплексах цифрового ефірного телебачення DVB-T2.
Джерела:
- - цифрове радіо;
- - цифрове радіомовлення DAB і DRM.