В рубрику "Оборудование и технологии" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
НС ЦРВ вне зависимости от типа должны работать и в традиционных “радиовещательных" (РВ) диапазонах частот. Однако эти диапазоны давно поделены между различными службами, и даже если новая услуга оказывается востребованной, то трудно рассчитывать на выделение полос частот, существенно превышающих те, что используются при аналоговом вещании. Поэтому при анализе НС ЦРВ в основном ограничимся системами, работающими в РВ-диапазонах ОВЧ в совмещенной полосе, то есть системами, не требующими выделения отдельного частотного диапазона или полос частотного канала, свободных от других радиослужб.
Международными организациями (ITU и ETSI) стандартизовано значительное число форматов ЦРВ, однако особый интерес для России представляет система DRM (Digital Radio Mondiale) - детище одноименного консорциума.
Перспективы внедрения этого стандарта в России широко обсуждались в научно-технических изданиях уже около 10 лет [1, 5-11 и др.]. И как итог, в сентябре 2009 года была утверждена Федеральная целевая программа “Развитие телерадиовещания в РФ на 2009-2015 годы”, предусматривающая развитие НС ЦРВ на базе формата DRM.
Стандарт DRM претерпел за последние годы существенное развитие - от первой редакции стандарта 2001-го. [2], усовершенствованного в 2005-м. [3], до третьей редакции [4], принятой в прошлом году. Первые две версии стандарта DRM предусматривают вещание в AM вещательных диапазонах, го есть на частотах до 30 МГц (вариант DRM30). В соответствии с последней редакцией стандарта DRM область рабочих частот расширяется до 174 МГц, охватывая I (65,9...74,0 МГц) и II (87,5...108,0 МГц) радиовещательные диапазоны ОВЧ. Именно эта часть расширения формата DRM обозначается как DRM+. В ряду существующих форматов ЦРВ, предлагаемых для вещания в ОВЧ-диапазоне, в том числе T-DAB, HD-Radio, FMeXtra, российский стандарт РАВИС, одним из основных претендентов является DRM+.
Одно из главных достоинств системы DRM заключается в том, что для ее повсеместного внедрения не требуется нового частотного спектра, поскольку она приспособлена в том числе и для существующих полос вещания. Система пригодна как для регионального, гак и для национального вещания и вещания на зарубежные страны. По мнению многих специалистов, DRM - оптимальный формат, который позволяет достичь высокого качества вещания при минимальных затратах, как финансовых, так и энергетических.
Впервые сигнал из России в формате DRM прозвучал в Европе 14 ноября 2000 года, вещание было организовано на базе Талдомского радиоцентра, прием сигнала осуществлялся в Париже. Окончательно мировое сообщество поверило в DRM после тестирования 13-14 декабря 2000 года в Токио двух стандартов - IBOC и DRM. В формате DRM на Токио вещал российский передатчик из Иркутска. В обоих случаях сигнал после DRM-формирователя усиливался высокочастотным усилителем мощности ОБП-передатчика российского производства. Такой вариант использования имеющихся передатчиков, предложенный А.Н. Иванчиным, применяется и в настоящее время, в том числе и за рубежом. Регулярное вещание в формате DRM осуществляется с территории России силами ФГУП РТРС с 2003 года.
Информация, прозвучавшая 2008 году на международном симпозиуме, организованном ГРК “Голос России", относительно разработки соответствующего оборудования и опытного вещания в стандарте DRM+, делают необходимым анализ ситуации с вещанием в ОВЧ-диапазоне, частотный ресурс которого вкупе с возможностями цифровых технологий открывает новые возможности по развитию высококачественного радиовещания в стране и рациональному использованию частотного ресурса. Эта задача тем более актуальна в связи с информацией из вышеупомянутой Федеральной целевой программы о том, что “...стереофоническим УКВ ЧМ-вещанием охвачено всего немногим более 1% территории Российской Федерации - города и крупные населенные пункты, общая численность населения которых составляет менее 70% городского населения страны”.
Как известно [12], в каждом из частотных диапазонов ОВЧ, выделенных для радиовещания в России, можно организовать в масштабах страны аналоговые сети четырехпрограммного вещания, причем лишь две из них могут быть стереофоническими. Несмотря на го что каждый аналоговый канал занимает в эфире полосу около 165 кГц для систем с полярной модуляцией и 190 кГц для систем с пилот-тоном, из-за сильного взаимного влияния сигналов соседних каналов их приходится разносить, увеличивая используемую полосу частотного канала. ОВЧ ЧМ-передатчики, будучи аналоговыми и работая по принципу “одна частота - одна программа", не способствуют рациональному использованию частотного спектра как национального общероссийского ресурса [1].
Как отмечалось выше, система DRM+ представляет собой расширение ранее принятых стандартов [2, 3] в части рабочего диапазона частот - в редакции [4] это отражено включением пятого режима помехоустойчивости (“робастности"). В то же время сохранились неизменными варианты кодирования источника (аудиокодеки), схемы многоуровневого кодирования канала, согласованного с тремя вариантами иерархической QAM-модуляции, схемы мультиплексирования и сигнализации, структура OFDM-сигналов.
Однако использование для вещания метрового диапазона волн привело к существенным изменениям характеристик OFDM-модема. В частности, изменения коснулись величин скорости передачи данных, ширины полосы радиочастотного (РЧ) сигнала, частотного разноса между несущими и их количества. Для сравнения в табл. 1 приведены основные характеристики OFDM-модема систем DRM и DRM+, а рис. 1 иллюстрирует соотношение скорости передачи данных, кратности QAM-модуляции и кодовой скорости в системе DRM+. Более подробный перевод стандарта [4] в части DRM+ опубликован в журнале в начале года [13].
Прокомментируем некоторые достаточно очевидные возможности нового стандарта. В системе обеспечивается скорость передачи данных от приблизительно 37 кбит/с (при использовании 4-QAM и скорости корректирующего кода R = 0,25) до 186 кбит/с (16-QAM, R = 0,625). Это позволит предоставлять на мобильные устройства абонентов в одном пакете значительный объем услуг - вплоть до видеопотоков или четырех стереопрограмм. Возможные варианты совмещенной передачи DRM+ и ЧМ-сигналов представлены на рис. 2 и 3 соответственно для одной и двух ЧМ-станций [4].
На рис. 2 и 3 фактически представлены спектры аналогового радиовещательного ЧМ-сигнала, а в качестве спектра сигнала DRM+ - OFDM-сигнал, то есть группа из К (под)несущих.
Для того чтобы гарантировать необходимый уровень защиты и качество ЧМ-сигнала, необходимо правильно выбрать разнос несущих частот (Af), a также разницу между уровнями мощности сигналов (АР) ЧМ и DRM+. При этом возможны два варианта излучения сигнала в эфир: аналоговый и цифровой сигналы могут быть объединены и переданы в эфир через одну антенну, либо эти сигналы могут излучаться разными антеннами.
Рассматривая вопросы внедрения системы DRM+ в качестве НС ЦРВ, следует оценить параметры предлагаемых форматов потенциальных “игроков" на этом поле. К их числу можно отнести американские разработки, выполненные по технологии in-band on-channel (IBOC), что означает - “внутриполосная, передаваемая в том же канале”. Согласно материалам ITU [14], известны три варианта такой системы: USADR FM-1; USADR FM-2 (USA Digital Radio, Inc.), относящиеся к первому поколению таких систем, и IBOC/FM - разработка фирм AT&T, Lucent Technologies и Amati - для использования в диапазоне частот 88-108 МГц в канале, совмещенном с каналом аналогового ЧМ-вещания. По классификации ITU-R - это цифровая система С (VHF FM IBOC) [15], известная в настоящее время как HD-Radio [16]. Система может работать как в гибридном (аналого-цифровом -simulcast), так и в цифровом режиме, занимая в эфире полосу 400 кГц. В гибридном режиме спектр РЧ-сигнала располагается в двух полосах частот шириной около 70 кГц каждая симметрично относительно несущей ЧМ-сигнала на удалении от последней на величину половины аналоговой части FM-сигнала - 129,36 кГц.
Конкурентом системы DRM+ выступает также и российская разработка: система мобильного узкополосного мультимедийного вещания AVIS (или RAVIS) - аудиовизуальная информационная система реального времени [17], которая по характеристикам радиоинтерфейса близка к системе DRM+ с расширенной в 2 (2,5) раза РЧ-полосой. По утверждению разработчиков, система AVIS позволяет передавать в одном канале либо до 15 стереофонических программ высокого качества, либо изображение размера CIF (352*288) с соответствующим стереофоническим сопровождением. Однако эта система в настоящее время не отвечает требованию работы в совмещенной полосе.
Заметим, что НС ЦРВ, работающие в совмещенной полосе, должны отвечать по крайней мере двум основным потребительским требованиям, а именно:
Очевидно, что объективно установить соответствие конкретных систем указанным выше требованиям можно лишь в условиях лабораторных и полевых испытаний. Известно [14, 18], что подобные испытания проводились в США в 1995-1996 годах для ряда систем ЦРВ, включая НС ЦРВ типа IBOC-FM. В частности, испытания выявили снижение качества приема ведущих ЧМ-станций (а также ЧМ-радиостанций, вещающих в первом или втором соседних каналах) вследствие влияния цифрового IBOC-сигнала на аналоговые ЧМ-сигналы. При ухудшении условий приема в случае многолучевого распространения радиосигналов IBOC-системы продемонстрировали крайне плохие характеристики, полную неспособность устойчиво работать в многолучевом канале. Известно также об успешных полевых испытаниях системы DRM+ в диапазоне II (87,6 МГц) в 2008 и 2009 году (ФРГ, г. Кайзер-слаутерн), подтвердивших декларированные характеристики.
В 2009 году в Москве на частоте 66,86 МГц проводились испытания системы AVIS, которые продемонстрировали:
Таким образом, при неплохих начальных параметрах, показанных системой AVIS на первом этапе испытаний, очевидна необходимость продолжения работы по дальнейшему исследованию ее в разных режимах.
Руководствуясь материалами [4, 16, 17], проведем сравнительный анализ систем DRM+, IBOC-FM (в версии HD-Radio) и AVIS, делая упор на характеристики радиоинтерфейса и на потребительские свойства. Наиболее важные характеристики этих систем представлены в табл. 2.
Анализируя представленные данные, можно, в частности, сделать следующие выводы:
Из сказанного выше следует, что по характеристикам радиоинтерфейса предпочтение следует отдать системам DRM+ и AVIS. При выборе между этими системами ключевыми могут оказаться такие требования, как возможность совмещенной передачи (режим simulcast) - работа в совмещенной полосе частот, а также возможность автоматического выбора между аналоговым и цифровым сигналом. Поэтому при выборе системы для модернизации сети радиовещания РФ приоритет может оказаться у системы DRM+, в частности вследствие простой интеграции в ОВЧ-диапазон, развитого мультимедиаприложения, свободного доступа к технической документации и авторитета разработчика, наличия разработанного оборудования, возможности межгосударственного развития сетей радиовещания на базе единого стандарта и достаточно длительной опытной эксплуатации. Все это делает систему DRM+ весьма привлекательной для локального вещания.
Литература
Опубликовано: Журнал "Broadcasting. Телевидение и радиовещание" #7, 2010
Посещений: 16181
Статьи по теме
Автор
| |||
Автор
| |||
Автор
| |||
В рубрику "Оборудование и технологии" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
