stringtranslate.com

Система радиоданных

Логотип RDS

Система радиоданных ( RDS ) — стандарт протокола связи для внедрения небольших объемов цифровой информации в обычные радиопередачи FM . RDS стандартизирует несколько типов передаваемой информации, включая время , идентификацию станции и информацию о программе.

Стандарт начинался как проект Европейского вещательного союза (EBU), но с тех пор стал международным стандартом Международной электротехнической комиссии (IEC). Система данных радиовещания ( RBDS ) — официальное название, используемое для американской версии RDS. [1] Два стандарта лишь немного отличаются, и приемники могут работать с любой из систем лишь с небольшими несоответствиями в отображаемых данных.

Обе версии передают данные со скоростью 1187,5 бит в секунду (около 1,2 кбит/с ) на поднесущей 57  кГц , поэтому на каждый бит данных приходится ровно 48 циклов поднесущей. Поднесущая RBDS/RDS была установлена ​​на третью гармонику пилот-тона стерео FM 19 кГц, чтобы минимизировать помехи и интермодуляцию между сигналом данных, пилот-сигналом стерео и разностным сигналом стерео DSB-SC 38 кГц . (Разностный сигнал стерео расширяется до 38 кГц + 15 кГц = 53 кГц, оставляя 4 кГц для нижней боковой полосы сигнала RDS.) 

Данные отправляются с кодом исправления ошибок , но получатели могут использовать его только для обнаружения ошибок без исправления. RDS определяет множество функций, включая то, как частные (внутренние) или другие неопределенные функции могут быть «упакованы» в неиспользуемые группы программ.

RDS используется только на аналоговых станциях. Эквивалент HD Radio — Program-associated data (PAD).

Разработка

Система RDS была вдохновлена ​​разработкой Autofahrer-Rundfunk-Informationssystem (ARI) в Германии Институтом радиотехники (IRT) и производителем радио Blaupunkt . [2] ARI использовала поднесущую частоту 57 кГц для указания наличия дорожной информации в радиопередаче FM. [3]

Технический комитет EBU на своем заседании в Париже в 1974 году запустил проект по разработке технологии с аналогичными целями, что и ARI, но которая была бы более гибкой и которая позволила бы автоматическую перенастройку приемника, когда вещательная сеть передавала одну и ту же радиопрограмму на нескольких разных частотах. Система модуляции была основана на той, которая использовалась в шведской пейджинговой системе, а кодирование основной полосы было новой разработкой, в основном разработанной Британской вещательной корпорацией (BBC) и IRT. EBU выпустил первую спецификацию RDS в 1984 году. [2]

Из трех партнеров EBU по вещанию, BBC, как сообщается, с наибольшим энтузиазмом занималась применением технологии RDS и пыталась привлечь заявки от производителей на создание «аккредитованного BBC радио» с поддержкой функций RDS. Однако, не получив интереса от производителей, корпорация наняла дизайнеров из Kinneir Dufort для создания прототипа, демонстрирующего эти функции. Этот прототип, представленный в 1989 году, включал жидкокристаллический дисплей, способный отображать изображения, такие как карты погоды, сопровождаемый «световым пером, с помощью которого радио можно программировать со штрихкодов», эти штрихкоды кодировали информацию о программах, и поддерживал съемные модули, из которых были разработаны модуль кассетного проигрывателя и модуль принтера. Несмотря на нежелание разрабатывать экранную функциональность, которая могла бы сделать RDS конкурентом телевидению, полезность возможности распечатывать информацию, такую ​​как карты погоды или даже рекламу, считалась потенциально интересной как для производителей радио, так и для производителей телевизоров. [4]

В стандарт были добавлены усовершенствования функциональности альтернативных частот, и впоследствии он был опубликован как стандарт Европейского комитета по электротехнической стандартизации (CENELEC) в 1990 году. [2]

В 1992 году Национальный комитет радиосистем США выпустил североамериканскую версию стандарта RDS, названную Radio Broadcast Data System. Стандарт CENELEC был обновлен в 1992 году добавлением Traffic Message Channel и в 1998 году Open Data Applications [2] , а в 2000 году RDS был опубликован во всем мире как стандарт IEC 62106. [5]

РДС2

RDS-Forum (Женева/Швейцария) на своем ежегодном собрании (8–9 июня 2015 г.) в Глионе/Монтрё принял решение о разработке нового стандарта RDS2. Стандарт будет создан в тесном сотрудничестве с американскими коллегами из NRSC RBDS-Subcommittee и должен предложить единую платформу для FM-вещания и услуг передачи данных по всему миру.

Логотип для RDS1 и RDS2
Ключевые особенности

Содержание и реализация

Приемник системы радиоданных – канала сообщений о дорожном движении (RDS-TMC) (слева), подключенный к навигационной системе TomTom для интеграции данных о дорожном движении в режиме реального времени в навигацию. [7]
Дисплей системы радиоданных FM-радиостанции из Испании.

В данных RDS обычно содержатся следующие информационные поля:

AF ( список альтернативных частот )
Это предоставляет приемнику список частот, который позволяет приемнику перенастраиваться на другую частоту , обеспечивая ту же станцию , когда первый сигнал становится слишком слабым (например, при выходе из зоны действия). Перед выполнением переключения радио проверит наличие соответствующего кода PI, чтобы убедиться, что AF — это та же станция. Это часто используется в автомобильных стереосистемах, позволяя головному устройству автоматически настраиваться на более сильный сигнал во время движения, опционально с тем же региональным кодом (чтобы в случае национальных вещательных станций пользователь мог продолжать слушать исходную радиопрограмму).
CT (время и дата)
Может синхронизировать часы в приемнике или основные часы в автомобиле. Из-за капризов передачи CT может быть точным только в пределах 100 мс от UTC . CT обычно не передается, если у вещателя нет возможности регулярно синхронизировать часы в кодере RDS.
EON ( расширенная информация о других сетях)
Информирует приемник о других сетях или станциях, связанных с прослушиваемой, для получения динамически изменяющихся данных, таких как включение флага TA для определенной станции сети в определенный момент из-за трансляции программы о дорожном движении , и автоматически и временно позволяет радиоприемнику настроиться на эту станцию.
PI ( идентификация программы )
Это уникальный 4-значный шестнадцатеричный код, который идентифицирует станцию. Каждая станция в стране должна использовать уникальный 3-значный код с правильным префиксом страны. В США PI определяется путем применения формулы к позывному станции или случайным образом назначается NRSC FM-трансляторам (которые имеют более длинный позывной, что делает их несовместимыми с формулой). [8] Код PI является наиболее важным параметром RDS и наиболее часто передается в структуре данных RDS. Стандарт RDS для использования за пределами США определяет коды стран для всех стран, так что ни одно место с общими границами не имеет одинакового кода. Это устраняет необходимость координировать коды PI между разными странами. Любая передача, которая несет один и тот же код, рассматривается приемниками как одинаковая и может быть переключена на альтернативную частоту для улучшения приема (даже если она специально не указана как альтернативная частота). Коды PI могут быть генерически связаны. Код PI генерически связан, если первый, третий и четвертый полубайты одинаковы. Обычно общая привязка выполняется радиостанциями в разных областях, которые каким-то образом связаны. Приемники (особенно в транспортных средствах) могут иметь настройку под названием «Региональный», которая при активации позволяет радиостанции переключаться на другую общую привязку. Коды PI обычно статичны (т. е. не меняются). Однако в Великобритании некоторые сети используют динамические коды PI, в которых вторая полубайта меняется (на общий понравившийся код). Например, так делает национальный вещатель Classic FM. Цель этого — предотвратить перенастройку радио во время рекламных пауз, когда каждый передатчик передает разный набор рекламных роликов.
PS (название программы)
Это просто восьмисимвольный статический дисплей, который представляет позывные буквы или имя идентификатора станции. Большинство приемников с поддержкой RDS отображают эту информацию и, если станция сохранена в предустановках приемника, кэшируют эту информацию с кодом PI, частотой и другими данными, связанными с этой предустановкой. В некоторых странах станции используют PS для динамической отправки другой информации. Это запрещено в некоторых странах и не было его предполагаемым использованием в системе RDS.
PTY (тип программы)
Это кодирование до 31 предопределенных типов программ (например, в Европе: PTY1 News, PTY6 Drama, PTY11 Rock music) позволяет пользователям находить похожие программы по жанру. PTY31 зарезервирован для экстренных объявлений в случае стихийных бедствий или других крупных катастроф.
РЕГ (региональный)
Это в основном используется в странах, где национальные вещатели запускают "регионально-специфические" программы, такие как региональные отказы на некоторых из своих передатчиков. Эта функция позволяет пользователю "заблокировать" набор для своего текущего региона или позволить радио настроиться на другие региональные программы при перемещении в другой регион. См. описание кода идентификации программы ниже для получения дополнительной информации.
Пример RT RDS на радиостанции KFSH-FM в Лос-Анджелесе
РТ (радиотекст)
Эта функция позволяет радиостанции передавать текстовое сообщение в свободной форме длиной 64 (реже 32) символа, которое может быть как статичным (например, слоганы станции), так и синхронизированным с программой (например, название и исполнитель воспроизводимой в данный момент песни).
RT+ (радиотекст плюс)
Усовершенствование оригинального RT, позволяющее отправлять получателям данные об исполнителе, названии и некоторые другие метаданные.
TA, TP ( объявление о дорожном движении , программа о дорожном движении)
Приемник часто может быть настроен на то, чтобы уделять особое внимание этому флагу (используя связь EON, если она доступна) и, например, приостанавливать CD или перенастраиваться для получения дорожного бюллетеня. Флаг TP используется, чтобы позволить пользователю найти только те станции, которые регулярно передают дорожные бюллетени, тогда как флаг TA используется для сигнализации о фактическом движении бюллетеня, при этом радиоустройства могут выполнять другие действия, такие как приостановка CD/MP3 (чтобы можно было слышать радио) или увеличение громкости во время дорожного бюллетеня.
TMC ( канал сообщений о дорожном движении )
Цифровая кодированная информация о дорожном движении. Не все оборудование RDS поддерживает это, но часто доступно для автомобильных навигационных систем . Во многих странах транслируются только зашифрованные данные о дорожном движении, поэтому для использования данных о дорожном движении требуется соответствующий декодер, возможно, привязанный к подписной услуге. Подписка часто оплачивается производителем транспортного средства и, следовательно, прозрачна для пользователя.
Объявления переводчика FM NRSC США
Национальный комитет радиосистем ввел уникальный код идентификации программ системы радиоданных для FM-трансляторов США. Одним из типов метаданных, передаваемых поднесущей RDS, является код PI, который используется приемником для уникальной идентификации аудиопрограммы, транслируемой FM-станцией. В США код PI исторически был получен из позывного сигнала радиостанции, что может усложняться при использовании в сочетании с FM-трансляторами. Был создан новый алгоритм специально для FM-трансляторов, который назначает уникальный код PI каждому FM-транслятору. Этот алгоритм был реализован с использованием веб-инструмента и списка всех известных кодов PI для всех FM-трансляторов в США. [1]

Поддержка RDS

Что касается реализации, большинство автомобильных стереосистем поддерживают как минимум AF, EON, REG, PS и TA/TP.

Растет число реализаций RDS в портативных аудио- и навигационных устройствах благодаря недорогим и компактным решениям.

Совместимость с RDS

Поднесущая RDS на частоте 57 кГц занимает ±2 кГц составного спектра, что в теории удерживает ее выше верхней границы стереоподнесущей на частоте 53 кГц. Однако граница 53 кГц полностью зависит от производительности фильтров нижних частот 15 кГц, используемых перед стереокодером. В старом оборудовании эти фильтры были разработаны только для защиты пилот-сигнала 19 кГц и иногда не обеспечивали достаточной защиты поднесущей RDS при наличии значительного объема стереоинформации. В этой ситуации устройства улучшения стерео в сочетании с агрессивной обработкой звука могли сделать поднесущую RDS неприемлемой.

Композитные системы ограничения также могут ухудшить поднесущую RDS из-за гармоник, создаваемых ограничением. Более современные композитные системы ограничения включают фильтрацию для защиты поднесущей RDS.

Поднесущая RDS обычно использует отклонение несущей 2–4 кГц. Таким образом, отклонение, доступное для программного материала, уменьшается на эту величину, предполагая, что обычный предел отклонения в 75 кГц не превышен.

Типы программ

В следующей таблице перечислены коды типов программ (PTY) RDS и RBDS (Северная Америка) и их значения:

Коды PTY претерпели несколько расширений. Первый стандарт RDS определял только 0–15 и 31. Более поздний стандарт RBDS, реализованный в США, присвоил те же значения кодам 0, 1 и 31, но не пытался соответствовать остальной части первоначального плана RDS и создал свой собственный список для кодов 2–22 и 30, [11] включая коммерчески важные (в США) радиоформаты, такие как топ-40, религиозный, кантри, джаз и R&B, которые не были в списке RDS. Это включало несовпадающие коды для информации, спорта и рока. Более поздние стандарты RBDS добавили типы 23 (колледж) и 29 (погода), в то время как список кодов типов RDS вырос до своего текущего размера, [12] импортировав некоторые типы (например, джаз и кантри) из списка RDBS. Типы RDBS 24–26 были добавлены в апреле 2011 года. [10] [1] : 27  Несоответствия кодов представляют собой проблему в основном для людей, ввозящих или вывозящих портативные радиостанции в Северную Америку.

Технические характеристики RDS

Стандарт RDS, указанный в EN 50067:1998 [13], разделен на эти разделы в соответствии с моделью OSI . (Сетевой и транспортный уровни исключены, поскольку это стандарт однонаправленного вещания.)

  1. Канал данных (физический уровень)
  2. Кодирование основной полосы (уровень канала передачи данных)
  3. Формат сообщения (уровень сеанса и представления)

Канал данных (физический уровень)

Физический уровень в стандарте описывает, как поток битов извлекается из радиосигнала. Аппаратное обеспечение RDS сначала демодулирует сигнал поднесущей RDS 57 кГц для извлечения дифференциального манчестерского кодированного сигнала, который содержит как битовый такт, так и дифференциально кодированный поток битов. Это позволяет декодеру RDS допускать инверсию фазы своего входа.

Кодирование основной полосы (уровень канала передачи данных)

На уровне канала передачи данных 26 последовательных бит образуют "блок", состоящий из 16 бит данных, за которыми следуют 10 бит исправления ошибок. Четыре блока образуют 104-битную "группу". Биты исправления ошибок также кодируют "смещение" или номер блока в группе из 4 блоков.

Исправление ошибок выполняется с помощью 10-битного циклического избыточного кода с полиномом x 10 +x 8 +x 7 +x 5 +x 4 +x 3 +1 . [13] : 13  (Ни предустановка, ни пост-инвертирование не используются, поскольку они не нужны при фиксированном размере поля данных.) CRC также суммируется с одним из пяти «смещенных» слов, которые идентифицируют блок: A, B, C, C′ или D. Четыре последовательных блока (ABCD или ABC′D) составляют «группу» из 104 бит (64 бита данных + 40 контрольных битов). В секунду передается чуть более 11,4 групп.

Между блоками нет промежутка. Приемник синхронизируется с группами и блоками, проверяя CRC на каждом 26 бите, пока не будет достигнута синхронизация. После синхронизации (слово смещения предсказуемо) код способен исправлять до 5-битных пакетных ошибок . [13] : 60 

Эта базовая модуляция и структура блока были изначально разработаны для протокола MBS (радиопейджинг)  [fr] "мобильный поиск", с той разницей, что MBS (или североамериканский эквивалент MMBS "модифицированный MBS") не использует слово смещения. Чтобы позволить двум системам взаимодействовать (и позволить радиостанциям FM передавать данные RBDS, сохраняя при этом свои пейджерные контракты), стандарт RBDS определяет шестое слово смещения E, состоящее из всех нулей. Группы из четырех блоков E могут смешиваться с группами RBDS и игнорироваться приемниками RBDS. (Аналогично, слова смещения RBS выбираются так, чтобы они отображались как неисправимые ошибки для приемников MBS.)

Данные внутри каждого блока (и группы) передаются, начиная со старшего бита , и, таким образом, нумеруются от бита 15 (передаются первым) до бита 0 (передаются последним).

Наиболее часто передаваемая информация — это 16-битный код «идентификации программы», идентифицирующий передающую радиостанцию. Блоки A и C′ всегда включают код PI; смещение C используется, когда третий блок содержит что-то еще.

Общая структура

Блок 1 всегда содержит 16-битный идентификатор программы. Первые 11 бит (биты 15–5) блока 2 также одинаковы во всех группах.

Первые 4 бита (биты 15–11) блока 2 представляют собой «код типа группы», который описывает интерпретацию оставшихся данных. Каждый тип группы имеет варианты «A» и «B», отличающиеся пятым битом «B» (бит 10): если B=0, то группа имеет номера от 0A до 15A и содержит 5+16+16 = 37 бит данных. Если B=1, блок 2 содержит код PI (и закодирован с помощью смещенного слова C′), группа имеет номера от 0B до 15B и содержит 21 бит данных.

В блоке 1 и блоке 2 находятся структуры, которые всегда будут присутствовать в обеих версиях группы для быстрой и отзывчивой идентификации. Первый блок каждой группы всегда будет кодом идентификации программы. Второй блок выделяет первые 4 бита для типа приложения/группы.

Значение битов блока 2

Сообщение версии А
Сообщение версии B

Блок 3 используется для повторения идентификационного кода программы.

Идентификационный код программы (код PI)

Это позволяет быстро идентифицировать тип радиопрограммы на основе страны, зоны покрытия и номера ссылки программы. В то время как код страны указывается стандартом, биты с 11 по 0 указываются местными органами власти каждой страны.

Коды стран используются повторно, но только в географически удаленных друг от друга регионах за пределами диапазона вещания FM. Например, код страны F присвоен Франции , Норвегии , Беларуси и Египту . [13] : 71  Соседние страны никогда не имеют одинаковых кодов стран, что означает, что нет необходимости координировать коды PI с соседними странами.

Тип группы

Это краткий список полного типа группы. Каждый тип группы может иметь вторичную версию, доступную

Программа дорожного движения

Это можно считать дополнительным битом типа программы, и он указывает, что станция передает периодические отчеты о дорожном движении . Включая его в каждую группу, приемник может быстро найти станцию, которая включает отчеты о дорожном движении.

Другой бит, объявление о трафике (TA), отправляется в блоках типов 0A, 0B и 15B, чтобы указать, что такой отчет находится в процессе. Обычно для передатчиков, работающих в режиме симулкаста , периодические локальные отчеты о трафике настраиваются под конкретный передатчик. Бит объявления о трафике сообщает приемнику, что идет трансляция, специфичная для передатчика, и он должен избегать переключения частот во время ее выполнения.

(В блоке типа 14B имеется другая форма бита объявления о дорожном движении, которая указывает на наличие объявления о дорожном движении на другой частоте, чтобы радиоприемники могли автоматически переключаться.)

Примеры сообщений RDS

Это неполные примеры, которые охватывают только простые сообщения, такие как название станции, радиотекст и дата/время.

Тип группы 0 – Версия B – Название станции

Как мы уже описали предыдущие поля выше, эти точки ниже показывают только поля, специфичные для приложения.

Название станции и идентификационный код декодера отправляются последовательно по 4 группам, где смещение определяется битами C1 и C0.

Группа типа 2 – Радиотекст

Как мы уже описали предыдущие поля выше, эти точки ниже показывают только поля, специфичные для приложения.

Название станции и идентификационный код декодера отправляются последовательно по 4 группам, где смещение определяется битами C1 и C0.

Группа типа 4 – Версия A – Часы и дата

При использовании типа группы 4A она должна передаваться каждую минуту в соответствии с EN 50067.

Группа времени часов вставляется таким образом, чтобы минутный фронт наступал в пределах ±0,1 секунды от конца группы времени часов.

Время и дата упакованы следующим образом:

Примечание: смещение местного времени выражается в кратных получасам в диапазоне от −15,5 ч до +15,5 ч. Оно выражается в знаковой форме, причем наиболее значимый бит — это бит «Знака местного смещения» (LOS), 0 = + (к востоку от Гринвича ), 1 = −.

Пример использования RDS

Следующие изображения иллюстрируют, как RDS может использоваться на FM-радиостанции. Первые три изображения показывают дисплей на портативном радиоприемнике Sony XDR-S1 DAB/FM/MW/LW. Второе и третье изображения были сделаны, когда радио было настроено на радиостанцию ​​Nottingham Trent FM .

Типичный дисплей радио при отсутствии данных RDS
Типичный дисплей радиоприемника, отображающий поле имени PS (программной службы).
Пример использования радиотекста: в данном случае отображается название и исполнитель транслируемой песни — « Save a Prayer » группы Duran Duran — нижняя строка прокручивается, открывая остальной текст.
ПИ А206
Сервисное меню автомагнитолы
RDS на Радио C Екатеринбург 103,7 МГц

Чипсеты декодера RDS

Демодулятор RDS Sanyo LC72723

Такие компании, как ST Microelectronics , Skyworks Solutions в Остине, штат Техас , и NXP Semiconductors (ранее Philips ) предлагают однокристальные решения, которые используются в этих устройствах.

Смотрите также

Типичный спектр композитного сигнала основной полосы частот
Высокоуровневые RDS API
Связанные технологии
Похожие темы

Примечания

  1. ^ ab "NRSC-4-B United States RBDS Standard" (PDF) . Национальный комитет по радиосистемам. Апрель 2011 г. Архивировано из оригинала (PDF) 20 октября 2016 г. Получено 31 декабря 2011 г.
  2. ^ abcd "Март 2009: RDS сейчас 25 – полная история" (PDF) . Женева, Швейцария: Форум RDS. 25 марта 2009. стр. 1 . Получено 15 июня 2011 .
  3. ↑ EP 1432157, Wildhagen, Jens, «Способ разделения компонента сигнала RDS и приемника сигнала», опубликовано 23 июня 2004 г., передано Sony International (Europe) GMBH 
  4. ^ Хэнкок, Мэрион (февраль 1989). «Как радио, только больше». Дизайн . № 482. С. 28–29 . Получено 3 апреля 2022 г.
  5. ^ "IEC Webstore Publication detail: IEC 62106 Ed. 1.0 English". Женева, Швейцария: Международная электротехническая комиссия . Получено 18 мая 2009 г.
  6. ^ "3232a-1982 Отображаемый набор символов для телетекста" (PDF) . EBU Tech . Получено 4 ноября 2022 г. .
  7. ^ "Traffic Receiver". TomTom . Получено 15 июня 2014 г.
  8. ^ Jurison, Alan (28 ноября 2017 г.). "NRSC активирует коды PI для веб-ресурса FM Translators". NAB Pilot . Получено 17 сентября 2020 г.
  9. ^ "RDS PTY коды и типы". Electronics Notes . Получено 18 апреля 2019 г.
  10. ^ ab Jurison, Alan (9 декабря 2014 г.). "Новые программные коды для RBDS, HD". Radio World . Получено 18 апреля 2019 г. .
  11. ^ T. Beale; D. Kopitz (весна 1993 г.). «RDS в Европе, RBDS в США — в чем различия и как приемники могут работать с обеими системами?» (PDF) . Технический обзор EBU . стр. 5–11 . Получено 30 августа 2021 г. .
  12. ^ Райт, Скотт (январь 1998 г.). RBDS против RDS — в чем различия и как приемники могут работать с обеими системами? (PDF) (Технический отчет). Национальный комитет радиосистем . Получено 30 августа 2021 г.
  13. ^ abcd CENELEC (апрель 1998 г.). "Европейский стандарт EN 50067:1998: Спецификация системы радиоданных (RDS) для звукового вещания VHF/FM в диапазоне частот от 87,5 до 108,0 МГц" (PDF) . Получено 30 августа 2021 г. .
  14. ↑ Европейский вещательный союз; Форум RDS (22 августа 1997 г.). «SPB 490 Universal Encoder Communication Protocol (UECP) specification». версия 5.1. Архивировано из оригинала 1 марта 2000 г. Получено 8 февраля 2016 г.

Ссылки

Внешние ссылки