Книжная полка Сохранить
Размер шрифта:
А
А
А
|  Шрифт:
Arial
Times
|  Интервал:
Стандартный
Средний
Большой
|  Цвет сайта:
Ц
Ц
Ц
Ц
Ц

Цифровое радиовещание

Покупка
Артикул: 049364.05.99
Цифровое радиовещание (ЦРВ) - информационная технология, в основе которой представление и передача звукового сигнала в цифровой форме во всех звеньях ве- щательного тракта - от студии до мобильного приемника. В монографии в доступной форме анализируется понятие «услуга ЦРВ», излагаются базовые процедуры обработки звукового вещательного сигнала и основы технологии циф- рового радиовещания, достаточно подробно рассказывает- ся о перспективных системах Eureka 147/DAB и DRM. Рас- сматриваются основы проектирования систем и сетей ЦРВ, обсуждаются перспективы и некоторые проблемы внедре- ния цифровых технологий на сетях радиовещания России. Для широкого круга читателей, в той или иной мере связанных с проблематикой цифрового звукового вещания: руководителей разного уровня, специалистов электросвязи и вещания, преподавателей, аспирантов и студентов.
Рихтер, С. Г. Цифровое радиовещание: Учебное пособие / Рихтер С.Г., - 2-е изд., стереотип. - Москва :Гор. линия-Телеком, 2015. - 352 с.ISBN 978-5-9912-0248-0. - Текст : электронный. - URL: https://znanium.com/catalog/product/896364 (дата обращения: 21.07.2024). – Режим доступа: по подписке.
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов. Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в ридер.
2-е издание, стереотипное

УДК 654.19:621.396.97 
ББК 32.884 
     Р55 

   Рихтер С. Г. 
Р55         Цифровое радиовещание. − 2-е изд., стереотип. −  
М.: Горячая линия − Телеком, 2015. − 352 с.: ил. 
ISBN 978-5-9912-0248-0. 
Цифровое радиовещание (ЦРВ) – информационная 
технология, в основе которой представление и передача 
звукового сигнала в цифровой форме во всех звеньях вещательного тракта – от студии до мобильного приемника. 
В монографии в доступной форме анализируется понятие 
«услуга ЦРВ», излагаются базовые процедуры обработки 
звукового вещательного сигнала и основы технологии цифрового радиовещания, достаточно подробно рассказывается о перспективных системах Eureka 147/DAB и DRM. Рассматриваются основы проектирования систем и сетей ЦРВ, 
обсуждаются перспективы и некоторые проблемы внедрения цифровых технологий на сетях радиовещания России. 
Для широкого круга читателей, в той или иной мере 
связанных с проблематикой цифрового звукового вещания: 
руководителей разного уровня, специалистов электросвязи 
и вещания, преподавателей, аспирантов и студентов. 
ББК 32.884 

Адрес издательства в Интернет www.techbook.ru  

Рихтер Сергей Георгиевич 
ЦИФРОВОЕ РАДИОВЕЩАНИЕ 

2-е издание, стереотипное 

Все права защищены.
Любая часть этого издания не может быть воспроизведена в какой бы то ни было форме 
и какими бы то ни было средствами без письменного разрешения правообладателя
© ООО «Научно-техническое издательство «Горячая линия – Телеком»
www.techbook.ru
©  С. Г. Рихтер 

 
Да, да, отцы! На это дело крепко 
надеюсь я. 

Из трагедии А.К. Толстого 

 “Царь Федор Иоаннович” 

ОТ АВТОРА 

Этими словами Андрея Шуйского хочу выразить свое отно
шение к теме книги, хотя еще 15 лет назад, работая в ИПК руководящих работников и специалистов связи, даже словосочетание 
“цифровое радиовещание” мне как-то не попадалось на глаза… 
Все изменилось в 1989 г., когда на кафедре, куда я перешел работать, появился сборник статей [106], подготовленный в Европейском союзе радиовещания (EBU). Это были работы профессионалов из Германии и Франции – создателей “Эврики-147” – 
первой и до сих пор не превзойденной по качественным характеристикам системы ЦРВ.  

Преобразовывать аналоговый звуковой сигнал в цифровой 

связисты начали еще в середине прошлого века. Так, почему понадобилось еще почти полвека, чтобы в эфирное радиовещание 
наконец “пришла цифра“? Именно этот вопрос поставил я перед 
собой, задумывая книгу.  

Ответ на этот вопрос может базироваться на “железных” 

(так хочется их считать абсолютными!) доводах – их я и привожу 
в своей аргументации в пользу “цифры”. Однако здесь присутствует еще один аспект проблемы – не рациональный – эмоциональный, на уровне Веры! Типа: не верю в эти цифровые технологии, хочу “живой” звук и виниловую пластинку! Хотелось бы извиниться перед приверженцами “живого” звука (из хрипящего радиоприемника) за этот свой труд и предупредить… Но лучше 
воспользуюсь извинениями Роберта А. Уилсона (правда, высказанными по несколько другому поводу) из его книги “Новая инквизиция”: “Истинные Верующие всех мастей должны бежать от этой 
книги, "как черт от ладана". Это предостережение. Не жалуйтесь, 
если потом окажется, что в этой книге, как на скотобойне, забивают ваших любимых священных коров, а от всего, что раньше 
казалось простым и правильным, вам станет немного не по себе”. 
На самом деле не все так страшно и категорично. Просто пришло 

время…вспомнить слова Виктора Гюго: “Меняйте ваши мнения, 
сохраняйте ваши принципы: меняйте листья, сохраняйте корни”. 

Хочу поделиться информацией со всеми, кому это может 

быть интересно. Полагаю, что и руководители разного ранга, и 
специалисты разного профиля деятельности, и преподаватели, 
аспиранты и студенты найдут для себя что-то полезное и интересное. Потому что я попытался взглянуть на проблему ЦРВ с 
разных сторон – и с позиций концептуальных (“Как нам обустроить Россию?”), и с целью объяснения сути цифрового вещания с пояснением всех обязательных процедур преобразования 
исходного вещательного сигнала, и с крамольной мыслью (ведь 
это не учебное пособие!) подучить того, кто с этой проблематикой 
раньше не сталкивался. В целом я руководствовался постулатом 
Вергилия: “Мы должны стремиться не к тому, чтобы нас всякий 
понимал, а к тому, чтобы нас нельзя было не понять”. Решение 
этой задачи и определило стиль изложения, отбор материала и 
максимальную доступность изложения, по существу, весьма не 
простых вещей. А суть технологии радиовещания XXI века и не 
может быть простой. По определению.  
Основу монографии составляет материал лекций, которые 
автор читает на факультете РВТ МТУСИ в течение последних 
десяти лет. В работе использованы учебная литература и научнотехнические публикации, ссылки на которые даны по ходу изложения; в книгу включены также результаты исследований, выполненных автором лично или с его прямым участием. 

Материал книги представлен в семи тематических разде
лах, охватывающих основные (по мнению автора) проблемы 
цифрового радиовещания. Читатель, не удовлетворенный объемом полученной информации в полной мере, может найти дополнительные сведения по интересующему его вопросу в литературе, указанной в конце каждого раздела. Автор, однако, рассчитывает, что читатель имеет базовые знания в области радиовещания, владеет основами цифрового представления звуковых сигналов и знаком с общей теорией передачи дискретных сообщений по каналам связи. 

Считаю своей приятной обязанностью поблагодарить 

В.А. Абрамова, С.В. Глубокова, А.Н. Иванчина, О.Б. Попова, 
С.А. Литвина за полезные дискуссии по теме работы, а также 
И.В. Караваева и Е.А. Хрянина за помощь в подготовке иллюстраций к рукописи. 

Россия – страна пространственная и 
малопонятная… 

Н. Гоголь 

Историю цивилизации можно выразить в шести словах: чем больше 
знаешь, тем больше можешь. 

Эдмон Абу (фр. писатель) 

ВВЕДЕНИЕ 

Настоятельная необходимость перехода от аналогового 
вещания к цифровому обусловлена нарастающим процессом 
объединения средств вещания, связи, информационных служб и 
компьютерных систем в единую интерактивную сеть, что стало 
возможным благодаря стремительному мировому прогрессу в 
области цифровых технологий. Эти интеграционные процессы 
обуславливают все возрастающий интерес к проблемам повышения эффективности использования радиочастотного спектра 
(РЧС) и повышения качества и количества услуг в электросвязи. 

В настоящее время проблема повышения эффективности 

использования РЧС в радиосвязи выходит во всем мире на передний план, диктуя необходимость развития цифровых методов 
вещания и связи. Помимо этого, необходимость внедрения систем цифрового радиовещания объясняется следующими двумя 
факторами. Первый из них определяет требование к качеству 
передачи и связан с широким распространением у населения 
компакт-дисков (CD) и, как следствие – появлением в связи с 
этим потребности в высококачественном звучании, которое становится общепринятым стандартом. Второй фактор – требование сохранения этого качества в условиях подвижного (мобильного) приема. Исследования показали, что в рамках существующих (аналоговых) систем эфирного радиовещания одновременное удовлетворение этих требований практически невозможно. 

Существует еще одна грань проблемы – крайне неравно
мерное распределение населения по территории нашей страны. 
Это требует новых подходов к стратегии развития систем радиовещания в XXI веке.  

В соответствии с мировым опытом, задача перспективного 
развития звукового вещания (ЗВ) решается путем создания абсолютно новых систем вещания, спроектированных таким образом, 
чтобы удовлетворить высоким требованиям слушателей к качеству звучания программ при различных условиях приема. Этим 
требованиям отвечает цифровое радиовещание – новая информационная технология, в основе которой представление и 
передача звукового сигнала в цифровой форме во всех звеньях 
вещательного тракта – от студии до мобильного приемника. 

По сравнению с аналоговым цифровое радиовещание име
ет ряд существенных технических преимуществ, среди которых: 
большая эффективность использования радиочастотного спектра, меньшие мощности передатчиков при той же зоне обслуживания, меньшая чувствительность к помехам. 
Цифровое радиовещание получило известность в 1995 г., 
когда было начато опытное вещание в диапазоне ОВЧ в Великобритании и Скандинавских странах в стандарте T-DAB. Это новый 
вид услуги эфирного радиовещания, гарантирующей прием в 
движущемся автомобиле до 6 стереофонических программ с качеством, близким к качеству CD-проигрывателя, плюс значительный объем дополнительной информации. Система утверждена 
EBU в качестве общеевропейской и рекомендована Международным Союзом Электросвязи (МСЭ) для внедрения во всем мире 
как наземная система цифрового звукового радиовещания.  
Тем не менее, система T-DAB обладает рядом недостатков, 
среди которых фиксированный состав звуковых программ в излучаемом наборе (”пакете”) и относительно низкая эффективность 
использования частотного ресурса. Кроме того, относительно 
ОВЧ ЧМ радиовещания качество вещания в формате DAB улучшается незначительно.  
Принципиально иное решение цифрового радиовещания 
предусматривается в концепции DRM. Вещание в стандарте DRM 
(телекоммуникационный стандарт – техническая спецификация 
ETSI TS 101 980) осуществляется на частотах ниже 30 МГц (реально в диапазонах СЧ и ВЧ) с использованием радиопередатчиков с амплитудной модуляцией (АМ); с 2002 г. началось опытное 
вещание, а регулярное вещание планируется открыть с мая 2003 г.  
Главная цель, которую преследуют разработчики идеологии 
DRM, – резко улучшить качество вещания по сравнению с традиционным аналоговым радиовещанием в диапазонах средних и 

особенно коротких волн, что позволит перевести вещательный КВ 
канал из разряда чисто информационных в разряд художественно-информационных. Консорциум DRM считает, что для достижения коммерческого успеха цифровой системы вещания в диапазонах с АМ она должна удовлетворять следующим требованиям: 
более высокие качество звука и надежность приема, чем у АМ 
вещания; совместимость с существующим частотным планом АМ 
вещания, возможность дальнейшего развития; обеспечение постепенного перехода от аналогового к полностью цифровому радиовещанию; максимально возможное использование существующего передающего оборудования; возможность производства 
дешевых радиоприемников. 

Стратегия проведения национальной технической политики 

в области связи определена Постановлением правительства 
Российской Федерации (от 26 мая 2000 г. № 413). В Постановлении, в частности, определено, что при внедрении перспективных 
радиотехнологий в России приоритетом обладают технологии общеевропейских стандартов. 
Ввиду очевидной перспективности европейских проектов 
Eureka 147/DАВ и DRM для внедрения в России (соответственно 
в диапазонах ОВЧ и УВЧ и на частотах ниже 30 МГц) изложение в 
книге ориентировано на изучение именно этих передовых систем, 
вобравших в себя последние достижения технологии цифрового 
звукового вещания. 

Весь материал настоящей книги – это попытка аргументи
рованного анализа существующих на сегодняшний день вариантов решения проблемы обеспечения высококачественным звуковым вещанием всего населения России. Для понимания логики и 
тенденций развития радиовещания в нашей стране полезно 
знать, что в Российской Федерации: 

  90 городов, число жителей в которых превышает 200 тыс.; 

 всего насчитывается 140 тыс. населенных пунктов; 

 свыше 55% населения проживает вне крупных городов; 

 средняя плотность населения составляет 9 чел/км2, причем 

если в Московской области 1000 жителей приходятся на 7 км2, то 
в Якутии – на 333 км2; 

 вечная мерзлота занимает почти 65% территории страны… 

Основное правило: любое объяснение лучше его отсутствия… Вопрос 
«почему?» задается не из праздного 
любопытства, а ради получения определенного ответа, который успокаивает и приносит облегчение. 

Ницше, «Сумерки богов» 

Ни одна вещь не возникает беспричинно, но все возникает на какомнибудь основании и в силу необходимости.  
Демокрит  

1. ПОЧЕМУ РАДИОВЕЩАНИЕ В XXI ВЕКЕ ДОЛЖНО  
СТАТЬ ЦИФРОВЫМ? 

Аналоговое вещание или цифровое, “цифра” или “аналог”? 
По реакции на этот вопрос всех заинтересованных слушателей, 
видимо, можно поделить на “прагматиков” и “эстетов”. Первые 
считают, что чем больше звуковых программ (хотя бы и в цифровом формате) доступно человеку, тем лучше, эстеты же предъявляют к звуку (точнее – к звуковоспроизведению) особые требования, находя в “цифровом звуке” существенные недостатки. Вот 
отзыв экспертов журнала “High End Review” о звучании CDсистемы – в сравнении со звучанием аналогового тракта 
Zarathustra [105]: ”Тембрально все сбалансировано, но звучит 
плоско и одинаково, сквозь мутную непрозрачную взвесь…От упругого рельефного звука контрабаса остаются лишь щипки за 
струны, само же звучание, размытое и неопределенное, предстает в виде аморфного гула. Звучание фортепиано становится каким-то ватным, неживым. Исполнительская манера беспардонно 
нивелируется: расслышать нюансы игры музыканта в схематически изображенном звуке практически невозможно. Игра медных 
духовых приобретает “ресторанный” оттенок, будто через дешевый микрофон: звук упрощенный, скомпрессированный его грубой 
мембраной”.  
Тем не менее, ясно одно: будущее, как бы не противились 
тому многие, останется за “цифрой”. Как в звукозаписи, так и в 
эфирном радиовещании по ряду чрезвычайно важных причин выбор сделан в пользу применения цифровых форматов. В радиовещании для такого выбора оказалось достаточным наличие 

лишь двух неустранимых недостатков аналогового радиовещания: “расточительного” использования частотного ресурса, по определению ограниченного, и неспособностью противостоять многообразным помехам, а также замираниям сигнала в многолучевом канале, в частности при приеме на подвижном объекте. 
Отвечая на вопрос, возможен ли “аналоговый” ренессанс, 
можно лишь выразить надежду (для некоторого успокоения современных лириков!), что ренессанс “аналогового” качества звука 
воплотится в “цифре” – в новых цифровых форматах. 

1.1. Состояние аналогового радиовещания и ресурсы    
повышения его качества  

Несмотря на бурное развитие телевидения – на сегодняшний 
день важнейшего электронного средства массовой информации, 
эфирное радиовещание во всем мире продолжает оставаться основным источником информации для населения. Для эфирного радиовещания в мире используется несколько служб, различающихся 
целями, техническими параметрами и зонами обслуживания. Основные характеристики существующих систем эфирного радиовещания приведены в табл. 1.1, где для сравнения указаны планируемые параметры цифрового радиовещания. Эти системы условно 
можно разделить на три класса: 
1) системы с амплитудной модуляцией (АМ), использующие диапазоны КМВ, ГМВ и ДКМВ (т.е.частоты ниже 30 МГц), что по 
терминологии “Регламента радиосвязи” (в дальнейшем – РР 
[78]) соответствует диапазонам НЧ, СЧ и ВЧ; 
2) МВ (УКВ) ЧМ системы, использующие метровые волны, 
т.е.работающие на частотах 30…300 МГц в диапазоне ОВЧ; 
3) cистемы непосредственного спутникового радиовещания (DSR, 
ADR, World Space, Digital System E и ряд других), работающие в 
диапазонах УВЧ и СВЧ. 
Напомним тем, кто давно не заглядывал в РР, что в диапазоне КМВ организуется всего 15 радиоканалов, в диапазоне ГМВ – 
120; разнос между несущими частотами в этих диапазонах принят 
равным 9 кГц, а необходимая ширина полосы (и следовательно, 
значение верхней модулирующей частоты Fв) выбирается Администрацией связи в пределах от 9 (Fв = 4,5 кГц) до 20 (Fв = 10 кГц) кГц; 

в диапазоне ДКМВ, как правило, разнос несущих частот составляет 
10 кГц, а ширина полосы частот радиоканала – 9 кГц. 
Вещание на частотах ниже 30 МГц характеризуется уникальными возможностями в части распространения радиоволн, 
что обеспечивает большие зоны охвата и мобильный прием с относительно небольшим ослаблением; ВЧ диапазон единственно 
пригоден для реализации международного радиовещания. 
Однако АМ радиовещание характеризуется использованием аналоговых методов и ограниченным качеством вещания. Последнее в значительной степени объясняется интерференцией в 
результате специфических механизмов распространения радиоволн, которые преобладают в этой части частотного спектра. 
Состояние передающей сети АМ вещания в настоящее 
время оставляет желать лучшего из-за несоответствия передающих устройств современным требованиям ввиду [28]: 
 

Т а б л и ц а 1.1. Основные характеристики существующих систем 
эфирного радиовещания 

Диапазон волн 
/ служба 
Вещательные 
зоны 

Число 
звуковых
программ 

Полоса 
 звуковых частот, кГц 

Отношение 
сигнал/несу
щая, дБ 

Моно/ 
стерео

Фиксированная, 
подвижная 

КМВ 

Национальное 
вещание, 
смежные государства 
3… 5 
4,5…5,
0 
20 
М 
Ф + П 

ГМВ 
То же 
8 
4,5…5,
0 
20 
М 
Ф + П 

ДКМВ 
Весь мир 
? 
4,5…5,
0 
0 
М 
Ф(П) 

МВ/УКВ 
Региональное и 
местное вещание 
5…10 
15 
50 
М/С 
Ф(П) 

DSR, 
ADR 

Национальное 
вещание, 
смежные государства 
16 
15 
70 
М/С 
Ф 

ЦРВ 
(наземное) 

Региональное и 
местное вещание 
6 
>15 
70 
С 
Ф+П 

ЦРВ 
(спутниковое) 

Национальное 
вещание, 
смежные государства 
? 
>15 
70 
С 
Ф+П