Цифровое радио — это использование цифровой технологии для передачи или приема по всему радиоспектру . Цифровая передача по радиоволнам включает цифровое вещание и, в частности, цифровые аудиорадиоуслуги .
В системах цифрового вещания аналоговый аудиосигнал оцифровывается , сжимается с использованием формата аудиокодирования , такого как AAC+ ( MDCT ) [1] или MP2 , и передается с использованием схемы цифровой модуляции . Цель состоит в том, чтобы увеличить количество радиопрограмм в заданном спектре, улучшить качество звука, устранить проблемы затухания в мобильных средах, разрешить дополнительные услуги по передаче данных и уменьшить мощность передачи или количество передатчиков, необходимых для покрытия региона. Однако аналоговое радио (AM и FM) по-прежнему более популярно, и прослушивание радио по IP ( интернет-протокол ) становится все более популярным.
В 2012 году Международный союз электросвязи признал четыре системы цифровой беспроводной радиосвязи : две европейские системы Digital Audio Broadcasting (DAB) и Digital Radio Mondiale (DRM), японскую ISDB-T и внутриполосную технологию на канале, используемую в США и арабских странах под торговой маркой HD Radio .
Более старое определение, которое все еще используется в литературе по технике связи, — это беспроводные цифровые технологии передачи , то есть стандарты микроволновой и радиочастотной связи , в которых аналоговые информационные сигналы, а также цифровые данные переносятся цифровым сигналом с помощью метода цифровой модуляции. Это определение включает в себя системы вещания, такие как цифровое телевидение и цифровое радиовещание, а также двусторонние цифровые радиостандарты, такие как сотовые телефоны второго поколения ( 2G ) и более поздние, связь на короткие расстояния, например, цифровые беспроводные телефоны , беспроводные компьютерные сети , цифровые микроволновые радиолинии, системы связи в дальнем космосе, такие как связь между двумя космическими зондами Voyager и т. д.
Стандарты услуг цифрового аудиорадио могут предоставлять наземное или спутниковое радио . Системы цифрового радиовещания обычно разрабатываются для портативных мобильных устройств, таких как системы мобильного телевидения , и в отличие от других систем цифрового телевидения , которым обычно требуется фиксированная направленная антенна. Некоторые системы цифрового радио предоставляют внутриполосные решения на канале (IBOC), которые могут сосуществовать или одновременно передаваться с аналоговыми передачами AM или FM, в то время как другие разработаны для выделенных диапазонов радиочастот. Последнее позволяет одному широкополосному радиосигналу переносить мультиплекс из нескольких радиоканалов с различными скоростями передачи данных, а также услуги передачи данных и другие формы медиа. Некоторые системы цифрового вещания допускают одночастотную сеть (SFN), где все наземные передатчики в регионе, отправляющие один и тот же мультиплекс радиопрограмм, могут использовать один и тот же частотный канал без проблем с собственными помехами , что дополнительно повышает спектральную эффективность системы .
Хотя цифровое вещание предлагает множество потенциальных преимуществ, его внедрение сдерживается отсутствием глобального соглашения по стандартам и многими недостатками. Стандарт DAB Eureka 147 для цифрового радио координируется Всемирным форумом DMB . Этот стандарт технологии цифрового радио был определен в конце 1980-х годов и в настоящее время внедряется в некоторых европейских странах. Коммерческие приемники DAB начали продаваться в 1999 году, и к 2006 году в зоне покрытия вещания DAB находилось 500 миллионов человек, хотя к этому времени продажи взлетели только в Великобритании и Дании . В 2006 году работало около 1000 станций DAB. [2] Стандарт Eureka 147 подвергся критике, поэтому был введен новый стандарт « DAB+ ».
Стандарт DRM использовался в течение нескольких лет для цифрового вещания на частотах ниже 30 МГц (короткие волны, средние волны и длинные волны). Также теперь существует расширенный стандарт DRM+, который предназначен для диапазонов VHF. [3] Тесты DRM+ проводились в таких странах, как Бразилия, Германия, Франция, Индия, Шри-Ланка, Великобритания, Словакия, Италия (включая Ватикан), а также Швеция. [4]
DRM+ рассматривается [ кем? ] как более прозрачный и менее затратный стандарт, чем DAB+, и, таким образом, является лучшим выбором для местных радиостанций [ нужна цитата ] ; коммерческих или общественных вещателей. Хотя DAB+ был введен в Австралии, правительство пришло к выводу в 2011 году, что предпочтение DRM и DRM+ над HD Radio может быть использовано для дополнения услуг DAB+ в (некоторых) местных и региональных областях. [ нужна цитата ]
На сегодняшний день определены следующие стандарты для односторонней цифровой радиосвязи:
См. также программное радио для обсуждения радиостанций, использующих цифровую обработку сигнала .
Цифровое аудиовещание (DAB), также известное как Eureka 147, было принято примерно в 20 странах мира. Оно основано на формате кодирования звука MPEG-1 Audio Layer II и координируется WorldDMB .
WorldDMB объявил в ноябре 2006 года, что DAB примет формат аудиокодирования HE-AACv 2, также известный как eAAC+ . Также принимаются формат MPEG Surround и более сильное кодирование с исправлением ошибок, называемое кодированием Рида–Соломона . [5] Обновление получило название DAB+ . Ресиверы, поддерживающие новый стандарт DAB, начали выпускаться в 2007 году, а для некоторых старых ресиверов были доступны обновленные прошивки.
DAB и DAB+ не могут использоваться для мобильного телевидения, поскольку они не включают никаких видеокодеков. Стандарты, связанные с DAB, Digital Multimedia Broadcasting (DMB) и DAB-IP подходят для мобильного радио и телевидения, поскольку они имеют форматы кодирования видео MPEG 4 AVC и WMV9 соответственно . Однако видеоподканал DMB может быть легко добавлен к любой передаче DAB, поскольку DMB изначально был разработан для передачи по подканалу DAB. Трансляции DMB в Корее предоставляют обычные аудиоуслуги MPEG 1 Layer II DAB наряду с видеоуслугами DMB.
Австралия начала регулярное цифровое аудиовещание с использованием стандарта DAB+ 4 мая 2009 года [6] после многих лет испытаний альтернативных систем. Обычные радиослужбы работают в диапазонах AM и FM, а также четыре станции (ABC и SBS) на цифровых телеканалах. Службы в настоящее время работают в пяти столицах штатов: Аделаиде , Брисбене , Мельбурне , Перте и Сиднее , и проходят испытания в Канберре и Дарвине . [7]
Канада начала разрешать экспериментальные вещания HD Radio в декабре 2012 года и цифровые аудиоподканалы на индивидуальной основе, при этом первыми станциями в стране стали CFRM-FM в Литл-Карренте , CING-FM в Гамильтоне и CJSA-FM в Торонто (четвертая станция, CFMS-FM в пригороде Торонто Маркхэм, подала заявку на эксплуатацию технологии HD Radio), все в провинции Онтарио. [8] [9]
В 2020 году сигналы DAB+ охватывают более 90% территории Германии. Национальный мультиплекс содержит три общественные станции Deutschlandfunk и 12 коммерческих станций. В большинстве областей доступны дополнительные мультиплексы с общественными вещателями и региональными коммерческими станциями.
Первая сеть станций DAB была развернута в Баварии с 17 октября 1995 года до полного покрытия в 1999 году. Другие земли финансировали сеть станций, но отсутствие успеха заставило их отказаться от финансирования - MDR отключился уже в 1998 году, а Бранденбург объявил о провале в 2004 году. Вместо этого Берлин/Бранденбург начал переходить на цифровое радио на основе аудио-только режима DVB-T, учитывая успех стандарта DVB-T в регионе, когда ранее аналоговое телевидение было отключено в августе 2003 года (будучи первым регионом, перешедшим в Германии). В то время вариант DVB-H семейства DVB был выпущен для передачи на мобильные приемники в 2004 году. В 2005 году большинство радиостанций покинули сеть DAB, и только один ансамбль общественного вещателя остался в теперь полностью финансируемой государством сети станций. Наконец, 15 июля 2009 года Комиссия по определению финансовых потребностей вещателей (KEF [ de ] ) заблокировала федеральное финансирование до тех пор, пока не будет доказана экономическая жизнеспособность вещания DAB, и указала на DVB-T как на жизнеспособную альтернативу.
Цифровое радио было перезапущено в 2011 году — совместная комиссия государственных и частных радиовещателей приняла решение о «DAB+» в качестве нового национального стандарта в декабре 2010 года. Новая сеть станций начала работу, как и планировалось, 1 августа 2011 года с 27 станциями по 10 кВт каждая, что обеспечивало покрытие 70% по всей стране. Единый «Bundesmux» («fed-mux»: сокращение от «federal multiplex») был создан на диапазоне 5C как одночастотная сеть на канале 5C (см. [1]). С первоначальным рыночным успехом DAB+ подрядчики приняли решение о расширении сети цифровых радиостанций в ноябре 2012 года.
1 декабря 2005 года Южная Корея запустила свою службу T-DMB , которая включает как телевизионные, так и радиостанции. T-DMB является производной от DAB со спецификациями, опубликованными ETSI . Только за один месяц 2005 года было продано более 110 000 приемников.
Гонконг заменил DAB на DVB-T2 Lite.
Норвегия стала первой страной, где в 2017 году было отключено аналоговое FM-радио и заменено общенациональным распространением DAB+.
Местные станции могут продолжать вещание в диапазоне FM.
Поскольку DAB доступен в Бельгии, Нидерландах, Швейцарии, Дании, Норвегии и Северной Италии, хорошее покрытие по всей европейской магистральной зоне (см. страны, использующие DAB/DMB ) указывает на достаточный импульс на рынке. Франция, Испания, Швеция и Польша используют DAB+ только в крупных городах.
Португалия и Финляндия отказались от DAB. Финляндия просит ЕС обязать автопроизводителей поддерживать FM аналогично DAB.
Япония начала наземное звуковое вещание с использованием ISDB-Tsb и MobaHO! 2,6 ГГц спутниковое звуковое цифровое вещание
В Соединенном Королевстве 44,3% населения теперь имеют цифровые радиоприемники DAB, а 34,4% слушают на различных цифровых платформах. Из-за раннего успеха старого стандарта DAB переход на более эффективный DAB+ занимает больше времени. Если бы DAB был отключен, старые приемники стали бы бесполезными. В 2020 году около половины станций в Великобритании используют DAB+.
По данным RAJAR за первый квартал 2013 года, 26 миллионов человек, или 39,6% от населения в 65,64 миллиона, теперь каждую неделю слушают цифровое радио, что на 2,6 миллиона больше, чем в предыдущем году. Но прослушивание FM увеличилось до 61%, а DAB сократилось до 21%. Слушатели DAB также могут использовать AM и FM. [10]
В настоящее время в Великобритании действует крупнейшая в мире цифровая радиосеть, насчитывающая около 500 передатчиков, два общенациональных ансамбля DAB и 48 местных и региональных ансамблей DAB, транслирующих более 250 коммерческих и 34 радиостанции BBC; в Лондоне можно принимать около 100 станций . На цифровом радио DAB большинство слушателей могут принимать около 30 дополнительных станций.
Цифровые радиостанции также распространяются на цифровых телевизионных платформах, таких как Sky, Virgin Media и Freeview, а также в виде интернет-радио .
Правительство примет решение о переключении радио в зависимости от соответствия критериям прослушивания и покрытия. Переключение на цифровое радио сохранит FM как платформу, в то же время переведя некоторые службы на распространение только DAB .
Устройства DAB+ в Великобритании стали доступны широкой публике к 2010 году.
Соединенные Штаты выбрали фирменную технологию HD Radio , тип технологии in-band on-channel (IBOC). Согласно iBiquity , «HD Radio» — это торговое название компании для ее фирменной цифровой радиосистемы, но название не подразумевает ни высокой четкости, ни «гибридной цифровой», как это часто неправильно называют.
Передачи используют ортогональное частотное мультиплексирование , метод, который также используется для европейского наземного цифрового телевещания ( DVB-T ). Технология HD Radio была разработана и лицензирована корпорацией iBiquity Digital. Широко распространено мнение [ кем? ] , что основной причиной технологии HD Radio является предложение некоторых ограниченных услуг цифрового радио при сохранении относительной «стоимости стержня» задействованных станций и обеспечение того, чтобы новые услуги программирования контролировались существующими лицензиатами.
Цифровые схемы FM в США обеспечивают аудио на скоростях от 96 до 128 килобит в секунду (кбит/с) с вспомогательными "поднесущими" передачами со скоростью до 64 кбит/с. Цифровые схемы AM имеют скорость передачи данных около 48 кбит/с, а вспомогательные услуги предоставляются на гораздо более низкой скорости передачи данных. Как схемы FM, так и схемы AM используют методы сжатия с потерями для наилучшего использования ограниченной полосы пропускания .
Lucent Digital Radio, USA Digital Radio (USADR) и Digital Radio Express начали испытания своих различных схем цифрового вещания в 1999 году, ожидая, что они сообщат о своих результатах Национальному комитету по радиосистемам (NRSC) в декабре 1999 года. [11] Результаты этих испытаний остаются неясными, что в целом характеризует состояние наземного цифрового радиовещания в Северной Америке .
В то время как традиционные наземные радиовещатели пытаются «перейти на цифровое вещание», большинство крупных американских автопроизводителей продвигают цифровое спутниковое радио . Технология HD Radio также проникла в автомобильный сектор с заводскими опциями, о которых объявили BMW, Ford, Hyundai, Jaguar, Lincoln, Mercedes, MINI и Volvo. [12]
Спутниковое радио отличается своей свободой от цензуры FCC в Соединенных Штатах , относительным отсутствием рекламы и возможностью слушать те же станции в дороге в любом месте страны. В настоящее время слушатели должны платить ежегодную или ежемесячную абонентскую плату, чтобы получить доступ к услуге.
Sirius Satellite Radio запустила созвездие из трех спутников Sirius в течение 2000 года. Спутники были построены Space Systems/Loral и запущены российскими ракетами-носителями Proton . Как и в случае с XM Satellite Radio, Sirius внедрила ряд наземных ретрансляторов, где спутниковый сигнал в противном случае блокировался бы крупными структурами, включая естественные структуры и высотные здания.
XM Satellite Radio имеет созвездие из трех спутников, два из которых были запущены весной 2001 года, а один — позже в 2005 году. Спутники — это Boeing 702 comsats, и были выведены на орбиту с помощью ускорителей Sea Launch . Резервные наземные передатчики ( ретрансляторы ) будут построены в городах, где спутниковые сигналы могут блокироваться большими зданиями.
19 февраля 2007 года Sirius Satellite Radio и XM Satellite Radio объединились, образовав Sirius XM Radio .
Федеральная комиссия по связи ( FCC ) выставила на аукцион полосы пропускания для спутникового вещания в диапазоне S , около 2,3 ГГц.
Наземное вещание имеет преимущества в том, что оно бесплатное и локальное. Спутниковое радио не относится ни к тому, ни к другому; однако в начале 21-го века оно выросло, предоставляя нецензурированный контент (в частности, переход Говарда Стерна с наземного радио на спутниковое) и некоммерческие, полностью цифровые музыкальные каналы, которые предлагают похожие радиоформаты для местных станций.
Сигнал "HD Radio" радиостанции FM-вещания в США имеет ограниченное расстояние прослушивания от места расположения вышки. В настоящее время правила FCC ограничивают мощность цифровой части передачи станции до 10% от существующей аналоговой мощности, разрешенной станции. Даже при таком уровне мощности наличие цифрового сигнала прямо рядом с аналоговым сигналом станции может привести к тому, что старые радиоприемники будут улавливать шум из-за проблем с подавлением соседнего цифрового сигнала. "Все еще существуют некоторые опасения, что HD Radio на FM увеличит помехи между различными станциями, даже несмотря на то, что HD Radio на уровне мощности 10% соответствует спектральной маске FCC". HD Radio HD Radio#cite note-14 .
"HD Radio" позволяет каждой существующей вещательной станции добавлять дополнительные "каналы" в США, передавая цифровой сигнал по обе стороны своего канала, сразу за их существующим аналоговым сигналом частотной модуляции. Сигнал HD Radio занимает 0,1 МГц, который начинается на 0,1 МГц выше и ниже несущей частоты станции. Например, если несущая частота аналогового сигнала станции составляет 93,3 МГц, цифровой сигнал заполнит 93,1–93,2 МГц и 93,4–93,5 МГц в диапазоне FM-вещания. Несколько цифровых аудиопотоков, или "подканалов", могут передаваться в этом едином цифровом потоке данных, с количеством аудио подканалов и распределением полосы пропускания по выбору станции. На радиотюнере они будут отображаться как (в приведенном выше случае) "93.3-2", "93.3-3" и т. д. Используемые частоты не меняются по мере добавления новых каналов к одной радиостанции (93,3 МГц в приведенном выше примере). Вместо этого фиксированный общий объем полосы пропускания просто перераспределяется между аудиопотоками таким образом, что каждый из них теперь получает меньшую полосу пропускания и, следовательно, более низкое качество звука, чем раньше.
Нет федерального предписания о переходе на HD Radio для FM и AM станций. Однако 27 октября 2020 года FCC одобрила добровольную полностью цифровую эксплуатацию AM по всей стране. [13]
Цифровое радио теперь предоставляется развивающимся странам. Компания спутниковой связи WorldSpace создавала сеть из трех спутников, включая «AfriStar», «AsiaStar» и «AmeriStar», для предоставления услуг цифровой аудиоинформации в Африке , Азии и Латинской Америке . AfriStar и AsiaStar находятся на орбите. AmeriStar не может быть запущен из Соединенных Штатов , поскольку Worldspace передает в L-диапазоне и будет мешать военным США, как упоминалось выше. [ требуется ссылка ] . в период своего расцвета предоставляла услуги более чем 170 000 абонентам в восточной и южной Африке, на Ближнем Востоке и большей части Азии, 96% из которых приходилось на Индию. Timbre Media вместе с Saregama India планируют возродить компанию. По состоянию на 2013 год Worldspace прекратила свое существование, но на орбите находятся два спутника, которые все еще имеют несколько каналов. См. основную статью WorldSpace .
Каждый спутник обеспечивает три луча передачи, каждый из которых может поддерживать 50 каналов, несущих новости, музыку, развлечения и образование, а также компьютерный мультимедийный сервис. Местные, региональные и международные вещатели работали с WorldStar для предоставления услуг.
Консорциум вещателей и производителей оборудования также работает над тем, чтобы привнести преимущества цифрового вещания в радиоспектр, который в настоящее время используется для наземного AM-радиовещания , включая международные передачи на коротких волнах . Более семидесяти вещателей теперь передают программы с использованием нового стандарта, известного как Digital Radio Mondiale (DRM), и / доступны коммерческие приемники DRM (хотя на веб-сайте DRM представлено несколько моделей, а некоторые из них сняты с производства). Система DRM использует стандарт aacPlus на основе MPEG-4 для кодирования музыки и CELP или HVXC для речевых программ. Однако в настоящее время они стоят слишком дорого, чтобы быть доступными для многих в третьем мире. Распространение DRM было незначительным, и многие традиционные коротковолновые вещатели теперь транслируют только через Интернет, используют фиксированные спутники (телевизионные приставки) или местные аналоговые FM-реле, чтобы сэкономить на расходах. Доступно очень мало (дорогих) радиоприемников DRM, и некоторые вещатели (RTE в Ирландии на 252 кГц) прекратили испытания, не запустив службу.
Недорогие радиоприемники DAB теперь доступны от различных японских производителей, и WorldSpace сотрудничает с Thomson Broadcast, чтобы представить центр связи в деревне, известный как Telekiosk, чтобы принести услуги связи в сельские районы. Telekiosk являются автономными и доступны как стационарные или мобильные устройства
Ключевым прорывом или ключевой особенностью в цифровых системах радиопередачи является то, что они позволяют снизить мощность передачи, они могут обеспечить устойчивость к шуму и перекрестным помехам и другим формам помех, и, таким образом, позволяют повторно использовать одну и ту же радиочастоту на более коротком расстоянии. Следовательно, спектральная эффективность (количество телефонных звонков на МГц и базовую станцию, или количество бит/с на Гц и передатчик и т. д.) может быть достаточно увеличена. Цифровая радиопередача также может переносить любую информацию — так же, как если бы она была выражена в цифровом виде . Ранние системы радиосвязи должны были быть созданы специально для заданной формы связи: например , телефона , телеграфа или телевидения . Все виды цифровой связи могут быть мультиплексированы или зашифрованы по желанию.
{{cite web}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )