Цифровое телевидение

 Формат характеризуется гибкими параметрами передачи, позволяющими использовать его во всех диапазонах ниже 30 МГц. Одновременно он может использоваться и для диапазона УКВ. Первые системы DRM будут вещать в стандартной полосе радиоканала, составляющей 9/10 кГц. Впоследствии можно формировать и более широкие потоки, повышая качество передачи сигнала. Для внедрения новой системы можно модернизировать существующие АМ-передатчики, что снимет ряд проблем переходного периода.

Основные преимущества следующие:

• Улучшение приема и качества звучания
• Возможность использования во всех диапазонах
• Возможна совместная передача данных и аудиосигнала
• Есть выбор режимов для оптимизации пропускной способности/качества и надежности/устойчивости приема
• Очень высокая эффективность использования спектра: от 3 до 4 бит/Гц/с;

Система открыта для последующего улучшения, новых методов компрессии и процессов кодирования. Для  РЧ каналов для радиовещания ниже 30 MHz в настоящее время используют ширину полосы 9 или 10 кГц.

DRM система может использоваться:

• в пределах номинальной ширины полосы, в соответствии с настоящей планировкой;
• в пределах каналов с шириной полосы кратной 4.5 кГц (половина 9 кГц) или 5 кГц (половина 10 кГц), для того, чтобы была возможность совместного вещания с аналоговым АМ сигналом или для обеспечения большей пропускной способности передачи, если в будущем это будет разрешено.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ СТАНДАРТА DRM

В отличие от стандарта DAB, использующего MPEG II, в DRM применяется более современный  вариант компрессии MPEG-4. Он включает адаптивный механизм компрессии сигнала AAC (Advanced Audio Coding) в моно и стереовариантах, а также CELP (Code-exited Linear Prediction) для высококачественного кодирования речи и шумоподобных сигналов. В MPEG-4 долговременное предсказание проводится не во временной, а в спектральной плоскости. Кодер делает предсказание, а затем кодирует либо разницу между реальным и предсказанным сигналом, либо сам входной сигнал, если его значение можно закодировать более компактно, чем разницу. Кроме того, кодер поддерживает несколько новых механизмов, связанных со способностью потока адаптироваться к изменениям параметров канала. Любой из вариантов может дополняться техникой SBR (Spectral Band Replicatoin), предназначенной для повышения качества передачи верхних частот. При передаче на частотах ниже 30 МГц все форматы, кроме стереофонического, используют полосу 9/10 МГц. Использование техники SBR требует более широкой полосы.

Помимо аудиосигналов, в цифровом потоке могут передаваться данные. Мультиплексированный поток  аудио- и данных формируют основной сервисный канал Main Service Channel (MSC). В MSC передается до 4 потоков, каждый из которых  переносит или аудио или данные. Информация канала MSC разбивается на логические кадры по 400 мс каждый. Дополнительно к MSC формируются еще два дополнительных канала. Основной и сервисные каналы определенным образом мультиплексируются, в результате чего образуются транспортные суперкадры длительностью 1200 мс.

 Первый дополнительный канал, Fast Access Channel - FAC (канал скоростного доступа), переносит данные о параметрах радиочастотного сигнала и информацию, позволяющую выделять отдельные услуги. К параметрам сигнала относятся идентификатор потока, ширина занимаемой полосы, тип модуляции, тип кодирования, индекс глубины перемежения, количество передаваемых услуг. Эти параметры передаются в каждом FAC кадре. К параметрам, характеризующим услуги, относится указание типа сервиса (аудио/данные), флаг условного доступа, указатель языка и некоторые другие. Они передаются последовательно - в одном кадре параметры, относящиеся к одному сервису.  
Второй дополнительный канал, Service Description Channel - SDC (канал описания услуг), содержит информацию, относящуюся к условному доступу, программу передач, информацию об авторских правах, вспомогательную информацию для некоторых приложений, а также ссылки на альтернативные частоты, на которых передается тот же канал. Информация SDC размещается в начале каждого суперкадра и начинается с ссылок на альтернативные частоты. Это позволяет автоматически выбрать канал, принимаемый в данный момент наилучшим образом.

В DRM, как  и в DAB, применяется система модуляции  СOFDM. Эта система весьма эффективна для передачи сигналов по радиоканалу  с многолучевым распространением радиоволн  и селективным замиранием сигнала, характерным для коротких волн. Для  компенсации помех многолучевого распространения используется защитный интервал. Он не должен превышать 20% от общей длительности символа, чтобы не снизить пропускную способность канала. Количество несущих, размещаемых в полосе частот канала, ограничивается Допплеровским смещением частоты сигнала, возникающим в режиме мобильного приема. С учетом этих факторов в полосе 9/10 кГц используется около 200 несущих. Их точное количество, равно как и длительность символа и защитного интервала, зависит от характера распространения радиоволн (поверхностные или пространственные), предположительной дальности передачи и требуемой достоверности.  
Каналы, входящие в MSC, разделяются на 2 части, различающиеся по значимости информации для правильного декодирования. Они подвергаются раздельному помехоустойчивому кодированию, характеризующемуся разной степенью помехозащищенности. В качестве помехоустойчивого кодирования применяется перемежение данных и сверточное кодирование со скоростями кода от 0.5 до 0.8. Перемежение данных в системах COFDM реализуется и по времени, и по частоте, что позволяет восстанавливать сигнал при высоком уровне селективного замирания в радиоканале. Кроме того, для борьбы с этим явлением в поток вводятся пилотные сигналы, позволяющие приемнику оценить степень затухания сигналов на каждой несущей частоте. Уровень налагаемой защиты также зависит от диапазона и предполагаемой дальности распространения сигнала. В частности, при передаче на коротких волнах глубина перемежения составляет 2.4 с, а на длинных и средних волнах - 0.8 с. Кроме того, на коротких волнах используется сверточное кодирование с более низкими скоростями кода и вводится большее количество пилотных сигналов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Построение сетей ЦФР

СТРУКТУРА ТИПИЧНОЙ СЕТИ ЦФР

Типичная сеть ЦФР состоит из трех основных звеньев:

• Передающая станция (Uplink)
• Спутник-ретранслятор
• Одна или несколько приемных станций

Чаще всего сеть цифрового вещания обеспечивает трансляцию одного сигнала от одной передающей станции множеству приемных станций. Структура такой сети показана на рис. 1

 

 

Рис.1 Структура  типичной сети ЦФР

 

 

 

На передающей станции сигналы  одного или нескольких каналов звука, служебные данные и команды управления объединяются в единый цифровой поток и передаются на спутник. Передающая станция обычно содержит следующие функциональные узлы:

• Кодер/мультиплексор
• Цифровой спутниковый модем
• Сверхвысокочастотный приемопередающий блок
• Передающая антенна
• Дополнительно передающая станция может быть оборудована системой поддержки сетевого администрирования на базе компьютера с соответствующим программным обеспечением
• Дополнительно на передающей станции может быть установлено оборудование для контроля и диагностики удаленных приемников по телефонным линиям.

Спутниковое звено сети представляет собой коммерческий спутник-ретранслятор, находящийся на геостационарной орбите. Для спутникового вещания используются, как правило, частотные диапaзоны C-band (3,7 – 4,2 ГГц) и Kuband (10,7 – 12,75ГГц).

Третье звено  – приемная станция  - включает в себя:

• Приемную спутниковую антену с понижающим конвертером
• Соединительный радиочастотный кабель
• Цифровой спутниковый приемник звуковой частоты

На передающей станции используются кодек/мультиплексор ComStream DAC700 и спутниковый модем ComStreamCM701 со сверхвысокочастотным приемопередающим блокомю Для передачи стереофонического сигнала только одной радиостанции может использоваться наземная приемопередающая станция CjmStream DT 7000 (4 ГГц или 11 ГГц) или DT 8000(11 ГГц), совмещающая в себе спутниковый модем и наружный СВЧ блок. В качестве приемных станций используются цифровые спутниковые приемники звуковой частоты ABR200 с соответствующим сверхвысокочастотным оборудованием (антенна и понижающий конвертер).

 

 

 

Заключение

 

Необходимо признать, что цифровое вещание превосходит по качеству и возможностям аналоговое. Однако не всегда качественное превосходство переходит в количественное, как это получилось с DAB - стандартом. Поэтому цифровое вещание полностью заменит аналоговое еще очень не скоро, и об исчезновении традиционного радио говорить пока рано. Ожидалось, что практически во всех развитых странах Европы с 1997-98 гг. начнется регулярное DAB-вещание, а к 2006 году будет завершен охват вещанием 80% населения Европы. Однако реальные темпы охвата заметно ниже прогнозов. Производители не торопятся наращивать выпуск соответствующих приемников, потому что не уверены в рынке сбыта. А рынок не готов принять новые приемники, поскольку большинство слушателей удовлетворено качеством аналогового вещания на УКВ и пока не видит возможностей нового формата. Существует также реальная конкуренция со стороны компаний звукозаписи, заинтересованных в том, чтобы в автомашинах слушали не радио, а записи - доходы от продаж заметно превышают авторские отчисления радиостанций.

 

Первоначальная ошибка была в том, что DAB рассматривался только как технический стандарт. Однако история техники наглядно демонстрирует, что одни только технические преимущества еще не являются для массового потребителя решающим аргументом при выборе товара, должны еще быть какие-то иные достоинства. Угадать, что будет востребовано рынком - задача неразрешимая. Достаточно вспомнить такие форматы звукозаписи, как DAT, DCC или минидиск, так и не вытеснивший компакт-кассету и отступающий под натиском твердотельной памяти.

 

  При разработке DAB возможность передачи дополнительной информации была заложена изначально, однако концепция вещания поначалу сохранилась: тот же принцип построения передач, та же назойливая реклама. Существующие сегодня широковещательные программы в основном рассчитаны на безликого среднего слушателя и обращаются к общенациональной аудитории. При таком подходе нельзя учесть региональные особенности аудитории, местные интересы и традиции, и т.д. Стандарт DAB рассчитан на локальное, региональное вещание и вполне отвечает интересам коммерческого радио, но в целом смена стратегии идет достаточно медленно. Чтобы заинтересовать потребителя, а, тем самым, стимулировать и производителя, BBC первой создала новую программу для цифрового формата, ее примеру последовали и другие радиовещательные компании.  
DAB-радио планируется использовать не только для трансляции традиционных радиопрограмм (свободных и закодированных), но и для передачи деловой информации. Она будет выводиться на дисплей DAB-приемника или на монитор компьютера в виде телетекста. Такая возможность существует благодаря использованию протокола MOT (Multimedia Object Transfer), разработанного для приведения разнородных данных к стандартному формату телетекста. Кроме того, предполагается использовать DAB-службы для передачи шифрованной информации, предназначенной для узкого круга абонентов. Этой службой могут пользоваться банки, страховые конторы и другие организации для распространения информации между филиалами.  
Еще одной службой, которую предполагается развить в рамках национальных DAB-проектов, является предоставление информации о состоянии на дорогах. Это особенно актуально ввиду того, что DAB-радио в сильной степени ориентировано на мобильный прием. Помимо предоставления широкого спектра сопутствующей информации цифровое вещание предполагает возможность организации передач по запросу и других интерактивных служб. В мобильных приемниках в качестве обратного канала предполагается использовать сети GSM.

 

На будущее положение DAB на рынке может негативно повлиять широкое распространение приемников спутникового телевизионного вещания DVB, которым отдают явное предпочтение и промышленность, и радиостанции. Ввод в эксплуатацию цифрового мультиплексного  радио dRadio обеспечил трансляцию через спутник HotBird-5 в одном единственном канале DVB до 40 некодированных радиопрограмм в формате MPEG-2. Спасение DAB пока в том, что для DVB разработаны только стационарные приемники, рассчитанные на эксплуатацию в одном из трех режимов: DVB-S (прием сигнала со спутника), DVB-C (через кабель) и DVB-T (наземно). Однако новые системы прямого спутникового вещания позволяют принимать программы и в движущемся автомобиле.

 

В конце 2001 года в Америке начали регулярную работу две национальных сети спутникового непосредственного  цифрового радиовещания - Sirius Satellite Radio и XM Satellite Radio. В эфире сразу  появились десятки новых высококачественных радиопрограмм. Специалисты отмечают не только принципиально иную бизнес-модель спутникового радиовещания, которое может существовать и без традиционной радиорекламы, на деньги подписчиков, но и ожидаемые революционные изменения в программировании и в выборе содержания прослушиваемых передач, которые станут доступными самим радиослушателям. Весь этот спектр удовольствий стоит слушателю 9 долларов 95 центов в месяц. Компании уверены, что, как и в случае с кабельным телевидением, аудитория захочет платить за то, что непосредственно удовлетворяет ее интересы и не содержит ненавистную многим рекламу. Sirius Satellite Radio и XM Satellite Radio полны оптимизма, а стоимость приемников уже сопоставима со стоимостью существующей автомобильной радиоаппаратуры. Учитывая, что за год в США продается около 24 миллионов автомобильных приемников, по прогнозам к 2007 году 15 процентов всех машин будут оснащены аппаратурой приема спутникового вещания.

Три спутника Sirius Satellite Radio охватывают цифровым сигналом всю территорию США. Прием ведется на антенну размером 20-30 см. В дополнение к спутникам компания развернула сеть из 100 наземных передатчиков-ретрансляторов. Со спутников транслируются 100 каналов в формате MPEG-2.  
XM Satellite Radio Holdings Inc. предлагает радиослушателям 71 музыкальный канал, их репертуар охватывает массу музыкальных направлений от классической музыки до рока. Кроме того, вниманию радиослушателей предлагаются новостные каналы, материалы для которых предоставляют CNBC, CNN Headline News, USA Today и C-SPAN, а также ряд других агентств. Через спутники транслируются спортивные и развлекательные передачи, ток-шоу и программы для детей. В космическом сегменте системы спутникового цифрового радиовещания работают два спутника связи под кодовым названием Rock и Roll. Сигнал принимается со спутников непосредственно на радиоприемники, а в городских районах с многоэтажной застройкой для трансляции сигнала дополнительно будут использоваться наземные ретрансляторы.