Digital Radio Mondiale

Dlaczego radiofonia cyfrowa poniżej 30 MHz ? Radiofonia UKF – dobra jakość, ale mały zasięg; Radiofonia AM – gorsza jakość, ale możliwość b. dużych zasięgów Radiofonia cyfrowa (< 30MHz) – dobry zasięg (?), dobra jakość (?), + informacje dodatkowe DRM = radiofonia cyfrowa na falach Dł, Śr, Kr …są informacje, że granica tej radiofonii ma być przesunięta aż do 120 MHz…

Digital Radio Mondiale IEC Digital Radio Mondiale (DRM) – Part 1: System specification ES Digital Radio Mondiale (DRM) – System specification dobra jakość dźwięku, dobry odbiór na tych samych częstotliwościach co AM, wybór stacji wg nazwy lub typu programu, wyświetlanie informacji dodatkowej, niewielka modyfikacja nadajników, możliwość odbioru międzykontynentalnego.

problem interferencji międzysymbolowych – konieczność długich symboli konieczność modulacji z grupy OFDM Modulacja COFDM – Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing ortogonalne zwielokrotnienie w dziedzinie częstotliwości z kodowaniem korekcyjnym

widmo sygnału OFDM warunek ortogonalności nośnych odstęp między nośnymi = szybkość modulacji tylko wtedy sąsiadujące widma zmodulowanych nośnych można rozdzielić w odbiorniku

W systemie DRM przewidziano 4 tryby pracy: A, B, C, D dostosowane do różnych warunków propagacji fal. Warunki łagodne – nie trzeba dużych zabezpieczeń – można uzyskać większe przepływności danych. Warunki trudne – należy poświęcić przepływność na rzecz zabezpieczeń.

standardowe szerokości pasma: 4, kHz pasma podwojone dostosowane do obecnych pasm AM pasma połówkowe liczba nośnych – zależna od trybu i pasma Dł, ŚrKrŚr, Kr

czas użyteczny przedział ochronny Tryb A – najmniej zabezpieczony; tryb D - najbardziej

znam. szerokość pasma 4,5 kHz 5 kHz 9 kHz 10 kHz 18 kHz 20 kHz l. nośn. A ( 41,67 Hz) B (46,87 Hz) C (68,18 Hz) D (107,14 Hz) liczba nośnych – zależna od trybu i pasma Rzeczywiste szerokości pasma są nieco inne; wynika to z odstępu między nośnymi i ich liczby A 9500 Hz B 9656 Hz C 9408 Hz D 9428 Hz

3 kanały logiczne MSC - Main Service Channel strumieni audio lub dane; w każdej ramce FAC - Fast Access Channel - parametry: pasmo, głębokość przeplotu, zawartość kanału MSC; w każdej superramce (co 3 ramki) SDC - Service Description Channel opisuje konfigurację MSC, zawiera dane potrzebne do dekodowania, alternatywne źródła tego samego programu

Nośne są modulowane cyfrowo modulacjami 4-QAM, 16-QAM i 64-QAM w kanale MSC (Main Service Channel) – 16QAM i 64 QAM (największa przepływność, ale najmniejsza odporność) w kanale FAC (Fast Access Channel) – 4-QAM ( mała przepływność, ale największa odporność) w kanale SDC (Service Description Channel) – 4-QAM i 16-QAM przypomnienie…

koder DRM

Minimalna dostępna przepływność bitowa w kanale MSC = 4,8 kbit/s dla 16-QAM, trybu odporności B, sprawności kodowania 0,5 i pasma 4,5 kHz, maksymalna przepływność = 72,0 kbit/s dla 64-QAM, trybu odporności A, sprawności kodowania 0,78 i pasma 20 kHz. Na potrzeby emisji długo- i średniofalowych w Polsce zakłada się, że będzie stosowany wyłącznie tryb odporności A i pasmo 9 kHz. skutek kodowania splotowego

Kodowanie źródłowe w DRM W systemie DRM przewidziano następujące kodowania źródłowe: - podzbiór MPEG-4 AAC (Advanced Audio Coding) włącznie z narzędziami podwyższającymi odporność na zakłócenia dla transmisji mono- i stereofonicznych; - podzbiór MPEG-4 CELP (Code Excited Linear Prediction) dla odpornej na zakłócenia transmisji monofonicznej mowy; - podzbiór MPEG-4 HVXC (Harmonic Vector eXcitation Coding) dla odpornej na zakłócenia transmisji monofonicznej mowy przy niewielkiej dostępnej przepływności bitowej;

AAC = Advanced Audio Coding - standardowa kompresja stratna w technice fonii cyfrowej. Pomyślana jako następca kodowania MP3. Więcej możliwych częstotliwości próbkowania – od 8 kHz do 96 kHz. Dowolne wartości przepływności i długości ramek. Mniej mocy obliczeniowej przy dekodowaniu. Uzyskuje się lepszą jakość dźwięku niż przy MP3 przy tej samej przepływności bitowej. Kodowanie używane np. w IPod-ach.

Code Excited Linear Prediction (CELP) - algorytm kodowania mowy. Posiada wiele odmian i dlatego obecnie CELP jest nazwą klasy algorytmów. Odtwarzanie zakodowanej mowy – na zasadzie jej syntezy. Oryginalny algorytm (w 1983r.) wymagał 150 s pracy superkomputera Cray I do zakodowania 1 s mowy! Harmonic Vector Excitation Coding (HVXC) - algorytm kodowania mowy ze standardu MPEG-4 - bardzo małe przepływności - 2 i 4 kbit/s.

Razem z AAC i CELP można stosować SBR (Spectral Band Replication) pozwalający na uzyskanie pełnego pasma dźwięku przy niewielkich prędkościach bitowych. Podstawową metodą kodowania dźwięku stosowaną obecnie w radiofonii jest AAC połączona z SBR. Zapewnia to uzyskanie jakości zbliżonej do UKF FM, przy przepływności rzędu kbit/s.

SBR – Signal Band Replication po stronie nadawczej po stronie odbiorczej Dźwięki mowy i muzyki zawierają harmoniczne - można je przewidzieć; konieczne jest tylko niewiele informacji o poziomie tych harmonicznych.

Koncepcja uniwersalnego odbiornika radiowego SDR – Software Defined Radio

Porównanie jakości i przepływności w różnych systemach transmisji i zapisu dźwięku

Możliwość odbioru DRM poprzez dekodowanie w komputerze

„odbiorniczek” DRM – przystawka do komputera z toru p.cz odbiornika wyjście do karty dźwiękowej

Wstępne prace studialne w Polsce pokazują możliwość pokrycia całego kraju jednym programem DRM

11 stacji nadawczych mniejszej mocy

Własne eksperymenty…