- кандидат технічних наук, доцент кафедри (військових телекомунікаційних транспортних систем та технічного забезпечення зв’язку) Військового інституту телекомунікацій та інформатизації Національного технічного університету України „Київський політехнічний інститут”, м. Полтава;
ЧОМУ РАДІОМОВЛЕННЯ В XXI СТОЛІТТІ ПОВИННО СТАТИ ЦИФРОВИМ?
В статті розглянуто основні переваги цифрового радіомовлення перед аналоговим. Запровадженням сучасних технологій цифрового мовлення істотно розширює перелік сервісних послуг та можливостей забезпечення національного покриття.
Цифрове радіомовлення, цифровий та аналоговий радіозв’язок
Стан аналогового радіомовлення і ресурси підвищення його якості. Не дивлячись на бурхливий розвиток телебачення – на сьогоднішній день найважливішого електронного засобу масової інформації, ефірне радіомовлення у всьому світі продовжує залишатися основним джерелом інформації для населення. Для ефірного радіомовлення в світі використовується декілька служб, що відрізняються цілями, технічними параметрами і зонами обслуговування. Основні характеристики існуючих систем ефірного радіомовлення наведено в табл. 1.
Таблиця 1.
Основні характеристики існуючих систем ефірного радіомовлення
Діапазон хвиль /
служба
Діапазон
частот кГц
Мовні зони
Число
звукових програм
Смуга
звукових
частот, кГц
Відношення
сигнал/
несуча, дБ
Моно /
стерео
Фіксована, мобільна
КМХ
30-300
Національне
мовлення,
сусідні держави
3...5
4,5... 5,0
20
М
Ф + П
ГМХ
300-30000
Те ж
8
4,5... 5,0
20
М
Ф + П
ДКМХ
3000-30000
Увесь світ
?
4,5... 5,0
0
М
Ф(П)
МХ/УКХ
30000-3000000
Регіональне і
місцеве мовлення
5.. .10
15
50
М/С
Ф(П)
ЦРМ
(наземне)
3000000
Регіональне і
місцеве мовлення
>6
>15
70
С
Ф+П
ЦРМ
(супутникове)
3000000
Регіональне і
місцеве мовлення
>16
>15
70
С
Ф+П
Аналіз табл. 1 показує, що мовлення на частотах нижче 30 МГц характеризується унікальними можливостями в розповсюдженні радіохвиль, що забезпечує велику зону покриття і придатний для реалізації міжнародного радіомовлення [1]. Проте аналогове (АМ) радіомовлення характеризується використанням аналогових методів з обмеженою якістю мовлення. Останнє в значній мірі пояснюється інтерференцією в результаті специфічних механізмів розповсюдження радіохвиль, які переважають в цій частині частотного спектру. Стан мережі АМ мовлення в даний час залишає бажати кращого із-за невідповідності характеристик передавачів сучасним вимогам зважаючи на [2]: відсутність режиму односмугової передачі; неможливість регулювання рівня несучого коливання, що поліпшило б умови електромагнітної сумісності (ЕМС) і зменшило енергоспоживання; відсутність пристроїв автоматичного обслуговування; низький коефіцієнт корисної дії; відсутність режиму передачі цифрових сигналів.
Лише заміною методу формування сигналу з аналоговою на цифрову дозволить понизити потужності випромінювання та споживання приблизно на порядок [3]. Дещо підняти суб'єктивну якість радіоприйому в діапазоні декаметрових хвиль вдається шляхом використання спеціальної обробки мовного сигналу на вході АМ модулятора передавача. З цією метою використовуються аудіопроцесори різних типів.
Єдиним видом існуючого аналогового радіомовлення, здатного передавати сигнали з високою якістю, – є частотномодульоване (ЧМ) радіомовлення в діапазоні метрових хвиль. Проте збільшення числа стереофонічних програм без збільшення взаємних перешкод при їх прийомі стає неможливим [4]. Висока якість досягається за рахунок широкої смуги частотних каналів та частотної модуляції. Підвищення вимог до якості ЧМ мовлення веде до істотного подорожчання апаратури.
Доцільність застосування цифрових технологій в радіомовленні. При аналоговому радіомовленні перед передачею до ефіру сигнал від цифрового програвача, (магнітофона) перетвориться в звичайний аналоговий і... все залишається як раніше. Подальше поліпшення якості відтворення аналогового радіоприймача пов'язане з великими труднощами – як технічними, так і економічними. Як можливе рішення проблеми є перехід до цифрового стандарту передачі інформації. Проте перехід до простих методів цифрової передачі інформації недостатньо, оскільки на сигнал високої якості негативно впливають умови прийому, що змінюються. Це потребує своєчасного прогнозування оптимальних робочих частот та складання частотно-почасового розкладу роботи [5, 6]
Вибір цифрової технології в ефірному радіомовленні є фундаментальним [7]. Так, критерієм вибору цієї радіотехнологій умовно виражається коефіцієнтом:
де NB1 – об’єм переданої інформації, ∆F – задіяна смуга частот, ∆T – час передачі повідомлення, ∆C показник капіталовкладень.
До найбільш ефективних методів цифрової обробки і передачі сигналів відноситься: перетворення і кодування (кодуванняджерела), що дозволяють ефективно усунути надмірність в сигналах, завдяки чому зменшити швидкість передачі цифрового потоку в порівнянні з методами ІКМ; завадостійке кодування каналу – кодування з виправленням помилок; методи цифрової модуляції дозволяють підвищити ефективність використання РЧС в порівнянні з аналоговими методами; застосування цифрових методів для синхронізації передачі повідомлень; цифрові системи дозволяють відносно легко реалізовувати архітектуру з гнучко змінною ширини смуги частот як у радіочастотному діапазоні, так і в діапазоні звукових частот; цифрова технологія дозволяє вводити нові послуги, які не підтримуються аналоговими системами мовлення.
Завдяки застосуванню ефективних методів цифрової обробки і передачі мовних сигналів досягається додаткові переваги: можливість корекції спотворень, що виникають в тракті передачі; можливість прийому сигналу в умовах селективних як по частоті, так і за часом завмирань, обумовлених багатопроменевим характером розповсюдження радіохвиль; економічне використання радіочастотного спектру. На частотах нижче 30 МГц можлива передача цифрового сигналу із смугою до 10 кГц і більш, одночасно з каналом аналогового радіомовлення; передача на малій потужності, що дозволяє ефективно декодувати сигнал при відношенні несучого коливання до шуму (Н/Ш) порядка 5 дб. Для порівняння задовільний прийом в ЧМ системі реалізується при Н/Ш не менше 40 дб. На рис. 1 показана залежність якості радіоприйому (за суб'єктивною оцінкою слухачів) від відношення несуча/шум; висока технологічність радіоприймачів і іншого цифрового устаткування.
Рис. 1. Залежність оцінки якості радіоприйому від відношення Н/Ш
До системних переваг цифрового радіомовлення (ЦРМ) слід також віднести: можливість оперативно змінювати параметри мультиплексування (ущільнення) багатоканального сигналу; можливість інтеграції з комп'ютерами за допомогою РС-карти, що є важливим елементом технології мультимедіа [8]; можливість побудови одночастотної мережі мовлення [9]; принципову можливість інтеграції з системами глобального позиціонування (GPS), що забезпечують швидке і точне визначення координат користувача за допомогою приймача сигналів ЦРМ [9]; технологічність виготовлення побутового приймача[9].
Перспективна послуга цифрового радіомовлення. Систем ЦРМ з DRM (DigitalRadioMondiale) на частотах нижче 30 МГц передбачається можливість одночасного прийому однієї програми в цифровому і аналоговому форматах, що передаються в одному каналі. Смуга звукових частот, що значною мірою характеризує якість мовної передачі, в аналоговому форматі складає близько 5 кГц, а в цифровому – може досягати 15 кГц. Надійність цифрового радіо підвищена внаслідок використання мікрокомп'ютеру, який здатний відновлювати спотворений сигнал. Користувач послуги цифрового радіомовлення крім високоякісного прийому декількох програм – має можливість додатково приймати (одночасно із звуковими сигналами) буквено-цифрову і/або графічну інформацію, довідкову, комерційну, зокрема конфіденційну. Розроблений стандарт включає два канали для передачі даних. Додаткова інформація виводиться на рідкокришталевий дисплей приймача, а при необхідності і на зовнішній пристрій типу персонального комп'ютера. Текстова інформація може призначатися, наприклад: для ідентифікації програм, сигнали пейджінгового зв'язку [9].
Радіоприймач дозволяє широкі експлуатаційні можливості: простоту без пошукову настройку – бажана станція задається набором букв або вибирається з назв станцій або радіопередач, показаних на дисплеї приймача; індикацію характеру програми та найменування; здатність приймача контролювати силу сигналу; можливість запрограмувати радіоприймач, а також встановлювати індивідуальні рівні гучності і динамічний діапазон для кожної програми.
Чим привабливе цифрове радіомовлення для України? Цифрове радіомовлення є областю, до якої в даний час підвищена увага практично в усіх промислово розвинених країнах світу. Для України впровадження цифрового радіо особливе актуально, оскільки воно забезпечить не лише підвищення якості і кількості програм і додаткових послуг населенню, але і ефективніше використання РЧС, зниження енергоспоживання радіопередавачів. Проте достоїнства цього стандарту зможуть повною мірою оцінити в кращому разі лише близько 45% населення країни – адже саме стільки живе в сільській місцевості. В Україні інтенсивно розвивається комерційний сектор радіомовлення з використанням ЧМ-мовлення, проте завдання обхвату багатопрограмним радіомовленням всього населення країни навіть не наблизилося до свого рішення.
Висновки
На основі проведеного аналізу [2, 3, 4, 8, 9] можна впевнено стверджувати про перспективність впровадження в Україні для цивільних та військових систем декаметрового радіозв’язку (мовлення) цифрові методи передачі та обробки інформації. Одночасно це дає можливість створити перспективну комплексну мережу пейджингового радіозв'язку [9] для всебічного призначення з національним покриттям створивши істотну конкуренцію існуючим операторам стільникового зв’язку.
Література
1. Долуханов М.П. Распространение радиоволн: Учебник для вузов. – М.: Связь, 1972. – 336 с.
2. Зелевич Е.П. Мамаев Н. Состояние и перспективы развития радиовещания в России в начале ХХI веке // Звукорежиссер, 2001. – №5. – С.70 – 73.
3. Хлебников В. Телерадиосеть: модернизация либо деградация // Broadcasting. Телевидение и радиовещание, №4 (24) июнь-июль 2002. – С.8 – 14 и №5 (25) август 2002. – С.20 – 24.
4. Звуковое вещание / А.В. Выходец и др.; под ред. Ю.А. Ковалгина: Справочник. – М.: Радио и связь, 1993. – 464 с.
5. Козубцов І.М., Пилипенко А.А. Методика складання оптимального частотно-годинного розкладу роботи радіостанції короткохвильового діапазону з урахуванням міжстанційних завад в прогнозованому іоносферному каналі // Труды 7-мой международной научно-практической конференции „Современные информационные и электронные технологии” (СИЭТ-2006). (22-26 травня 2006). – Том 1. – Одесса, Україна, 2006. – С. 199.
6. Козубцов І.М. Метод підвищення надійності цифрового і аналогового декаметрового радіомовлення // Сб. тез. Харківський національний університет радіоелектроніки 10-й ювілейний міжнародний молодіжний форум «Радиоэлектроника и молодежь в XXI веке» (10-12 квітня 2007 р). – Х.: ХНУРЕ, 2007. – С. 37.
7. Гепко И.А. Комплементарные и спектрально-эффективные коды в радиотехнологиях четвертого поколения. – К.: «Зв’язок», 2008. – 224 с.
9. Козубцов І.М., Козубцов М.М., Висоцька Т.М. Перспективна комплексна мережа пейджингового радіозв'язку в декаметровому діапазоні у форматі DRM // 12-й міжнародний молодіжний форум «Радиоэлектроника и молодежь в XXI веке»: Збірник матеріалів форуму Ч.1. – Харків.: ХНУРЕ, 2008. – С. 114.
Библиографическая ссылка
Козубцов І.М. Чому радіомовлення в XXI столітті повинно стати цифровим? // Научный электронный архив.
URL: http://econf.rae.ru/article/6305 (дата обращения: 23.12.2024).
Прочитать публикацию в формате PDF
