Digitální rozhlasové vysílání: ve stopách televize
15.8.2011, Pavel Zubatý, článek
Digitalizace TV vysílání v ČR je dávno v plném proudu a DVB-T příjem si dopřává už značná část obyvatel. Horší je to s digitalizací rozhlasu, o které se jen máloco ví, a proto přicházíme s přehledem technologií používaných u „digitálního rádia“.
Kapitoly článku:
Eureka 147 DAB může operovat jak na vlnách VHF, tak UHF, a funguje i v obtížných vícecestných podmínkách, např. v husté městské zástavbě. Tento systém využívá kódování MP2 (MPEG-1 Audio Layer II), jenž je souborem na dobu svého vzniku flexibilních, všeobecně využitelných, integrovaných služeb digitálního vysílání. MP2 otevřel široké spektrum jak doprovodných a nezávislých datových služeb, tak i možností kódování kanálu a zdroje. Revolucí bylo využití jednoho kmitočtu více stanicemi sdružených do multiplexu (např. 9 stanic, každá s datovým tokem 126 kb/s).
Počet stanic v rámci jednoho multiplexu (souboru) závisí na kompromisu mezi kódovaným bitovým tokem audio programu, ochranou kanálu vůči chybám vznikajících přenosem a datovou kapacitou potřebnou pro různé doprovodné i nezávislé datové služby tohoto souboru. Standard DAB k přenosu používá přenosovou techniku zvanou Kódovaný ortogonální multiplex s kmitočtovým dělením (Coded orthogonal frequency division multiplex, COFDM) .
Celý multiplex je pomocí COFDM přenášen v několika stech až tisících na sebe natěsnaných nosných rádiových vlnách, které dohromady zabírají vlnový rozsah 1,5 MHz, neboli jeden frekvenční blok. Každá z těchto nosných rádiových vln přenáší pouze malý zlomek celkových dat tvořících soubor. Ve výsledku tak tyto vlny tvoří různorodý příjem. Technika COFDM takto v podstatě eliminuje vícesměrný příjem.
Přijímač mobilní TV DMB firmy PURE.
Případné opožděné odrazy signálu (tj. pasivní echo) se pak sčítají s již přijatým přímým signálem (díky nízkému datovému toku každé nosné vlny). Děje se tak zpravidla v konstruktivním smyslu. Výjimku tvoří situace, kdy má pasivní echo prodlevu mnohem vyšší, než je ochranný časový interval signálu DAB (přes 300 μs v případě pásma VHF), což je velkou vzácností.
Příklad uplatnění DAB u dokovacích zařízení.
Na zdrojové úrovni je nejdřív každý signál služby systému DAB individuálně zakódován, tj. včetně ochrany vůči chybám a časového proložení. Tyto služby následně prochází multiplexerem Hlavního kanálu služeb (Main Service Channel, MSC). Tento kanál je časově prokládaný datový kanál, dále rozdělený na další sub-kanály. Každý sub-kanál je konvolučně zakódován a opatřen ochranou proti chybám (ať už rovnoměrně, nebo nerovnoměrně). K tomu může nést jednu nebo více zvukových/datových komponent služby.
Blokové schema vysílače DAB.
Zpracování multiplexerem probíhá podle předem určené, ale nastavitelné, konfigurace multiplexu. K výstupu se přidávají ovládací informace multiplexu a informace služby. Ty putují po Rychlém informačním kanálu (Fast Information Channel, FIC). Tento kanál není časově prokládaný a obsahuje fixní rovnoměrnou ochranu proti chybám. FIC s výstupem multiplexeru putují do Přenosového multiplexeru, aby vytvořily přenosové snímky výsledného kanálu. Poslední částí před samotným vysílačem je COFDM. Takto upravený datový tok je posunut na příslušný kmitočet, zesílen a konečně odvysílán.
Blokové schema přijímače DAB.
Příjem DAB začíná výběrem příslušného souboru DAB v analogovém tuneru, jehož číslicový výstup je poslán do demodulátoru COFDM a kanálového dekodéru pro odstranění přenosových chyb. Informace z FIC se pak zobrazí na obrazovce přístroje k výběru služby a správnému nastavení přijímače. Data MSC jsou navíc zpracována buď datovým dekodérem, nebo audio-dekodérem pro odlišení pravého a levého zvukového kanálu.
Počet stanic v rámci jednoho multiplexu (souboru) závisí na kompromisu mezi kódovaným bitovým tokem audio programu, ochranou kanálu vůči chybám vznikajících přenosem a datovou kapacitou potřebnou pro různé doprovodné i nezávislé datové služby tohoto souboru. Standard DAB k přenosu používá přenosovou techniku zvanou Kódovaný ortogonální multiplex s kmitočtovým dělením (Coded orthogonal frequency division multiplex, COFDM) .
Celý multiplex je pomocí COFDM přenášen v několika stech až tisících na sebe natěsnaných nosných rádiových vlnách, které dohromady zabírají vlnový rozsah 1,5 MHz, neboli jeden frekvenční blok. Každá z těchto nosných rádiových vln přenáší pouze malý zlomek celkových dat tvořících soubor. Ve výsledku tak tyto vlny tvoří různorodý příjem. Technika COFDM takto v podstatě eliminuje vícesměrný příjem.
Přijímač mobilní TV DMB firmy PURE.
Případné opožděné odrazy signálu (tj. pasivní echo) se pak sčítají s již přijatým přímým signálem (díky nízkému datovému toku každé nosné vlny). Děje se tak zpravidla v konstruktivním smyslu. Výjimku tvoří situace, kdy má pasivní echo prodlevu mnohem vyšší, než je ochranný časový interval signálu DAB (přes 300 μs v případě pásma VHF), což je velkou vzácností.
Příklad uplatnění DAB u dokovacích zařízení.
Na zdrojové úrovni je nejdřív každý signál služby systému DAB individuálně zakódován, tj. včetně ochrany vůči chybám a časového proložení. Tyto služby následně prochází multiplexerem Hlavního kanálu služeb (Main Service Channel, MSC). Tento kanál je časově prokládaný datový kanál, dále rozdělený na další sub-kanály. Každý sub-kanál je konvolučně zakódován a opatřen ochranou proti chybám (ať už rovnoměrně, nebo nerovnoměrně). K tomu může nést jednu nebo více zvukových/datových komponent služby.
Blokové schema vysílače DAB.
Zpracování multiplexerem probíhá podle předem určené, ale nastavitelné, konfigurace multiplexu. K výstupu se přidávají ovládací informace multiplexu a informace služby. Ty putují po Rychlém informačním kanálu (Fast Information Channel, FIC). Tento kanál není časově prokládaný a obsahuje fixní rovnoměrnou ochranu proti chybám. FIC s výstupem multiplexeru putují do Přenosového multiplexeru, aby vytvořily přenosové snímky výsledného kanálu. Poslední částí před samotným vysílačem je COFDM. Takto upravený datový tok je posunut na příslušný kmitočet, zesílen a konečně odvysílán.
Blokové schema přijímače DAB.
Příjem DAB začíná výběrem příslušného souboru DAB v analogovém tuneru, jehož číslicový výstup je poslán do demodulátoru COFDM a kanálového dekodéru pro odstranění přenosových chyb. Informace z FIC se pak zobrazí na obrazovce přístroje k výběru služby a správnému nastavení přijímače. Data MSC jsou navíc zpracována buď datovým dekodérem, nebo audio-dekodérem pro odlišení pravého a levého zvukového kanálu.
