ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЙ ЦИФРОВОЙ КАНАЛ В ТРАКТЕ ПЕРЕДАТЧИКОВ ОВЧ ЧМ РАДИОВЕЩАНИЯ

Полезная модель относится к области техники радиовещания, конкретно к области цифрового вещания, а именно радиовещания в режиме цифровой модуляции звукового сигнала с возможностью передачи дополнительной информации. Известно в практике радиовещания системы цифровой модуляции звукового сигнала. Так, в Европейском радиовещательном союзе разработана система цифрового радиовещания DAB, которая используется в радиовещании в диапазоне ОВЧ. Разработан стандарт цифрового звукового радиовещания DRM [4], [6], предназначенный для внедрения в радиовещательных системах диапазона частот 3-30 МГц. Система цифрового радиовещания имеет ряд существенных преимуществ по сравнению с аналоговыми системами [5], [7]. Основными преимуществами являются следующие:
-достижение высокого качества программ вещания;
-увеличение числа передаваемых программ в отведенных полосах частот;
-передача дополнительной информации справочного характера, позволяющая предоставить радиослушателям широкий круг новых услуг.
Имеются проблемы и некоторые недостатки при внедрении систем цифрового звукового вещания. Основные из них следующие:
-стандарт DAB применим в диапазонах частот ОВЧ и выше, поскольку необходима широкая полоса частот для одного многопрограммного канала. Несовместима с существующей сетью ОВЧ ЧМ радиовещания.
-стандарт DRM предназначен для использования в диапазоне частот 3-30 МГц в силу параметров системы. Ведутся разработки по обеспечению возможности применения системы DRM в полосах частот выше 30 МГц, вплоть до ОВЧ диапазона.
Представляется возможность уже в настоящее время создать цифровой канал вещания стандарта DRM в трактах передатчиков ОВЧ ЧМ вещания.
Для реализации указанной возможности предлагается использовать дополнительный канал, создаваемый в трактах передатчиков ОВЧ ЧМ вещания путем частотного уплотнения спектра модулирующего сигнала.
Системы, позволяющие организовать дополнительные каналы в трактах передатчиков ОВЧ ЧМ вещания известны и используются в настоящее время для передачи программ звукового вещания или цифровой информации. Для передачи монофонических программ звукового вещания по дополнительному каналу разработана система АУВК-2, параметры которой представлены в Государственном Стандарте ГОСТ Р 50758-95 [2]. Система АУВК-2 используется в практике радиовещания. Системы передачи цифровой информации по дополнительным каналам также используются в практике работы систем радиовещания, особенно в диапазоне ОВЧ. Однако, такие системы звукового вещания по дополнительному каналу не обладают высоким качеством и не превосходят по качеству канал первого класса имеющегося стандарата.
Существующие системы передачи цифровой информации по дополнительным каналам имеют относительно небольшую скорость передачи, поскольку не может быть использована вся частотная полоса канала. Не предусмотрено также одновременная передача звуковой и справочной информации по дополнительному каналу.
Предлагается для повышения эффективности использования частотного ресурса применить цифровую систему стандарта DRM для передачи вещательных программ по дополнительному каналу ОВЧ ЧМ передатчиков. При этом обеспечивается одновременная передача в цифровом режиме звуковой и справочной (дополнительной) информации. Возможность применения системы DRM обеспечивается тем, что ширина частотной полосы дополнительного канала в тракте ОВЧ ЧМ передатчика составляет ±10 кГц, что достаточно для прохождения цифровых сигналов, создаваемых системой DRM. Известно, что при применении системы DRM в полосе
частот 3-30 МГц, используется полоса частот каналов шириной в 9 кГц. Реализацией предложения достигаются следующие технические результаты:
1. возможность создания каналов цифровой системы DRM в ОВЧ диапазоне без изменения формата сигналов, применяемого в полосе частот 3-30 МГц.
2. обеспечивается возможность передачи основной программы (моно или стерео) в аналоговом формате и дополнительной программы в цифровом режиме высокого качества звучания в режиме «моно» или «стерео».
3. обеспечивается возможность передач различного назначения дополнительной справочной информации для предоставления новых услуг населению и организациям.
Основным существенным преимуществом предлагаемой системы цифрового вещания стандарта DRM по дополнительному каналу в тракте ОВЧ ЧМ передатчика по сравнению с прототипом (система АУВК-2) состоит в том, что по каналу частотного уплотнения, организованного на поднесущей частоте 78,125 кГц, имеющего полосу ±10 кГц от поднесущей частоты, можно организовать передачу одной стереофонической программы высокого качества и несколько дополнительных информационных программ.
На фиг.1 представлена блок-схема системы АУВК-2 (прототипа), иллюстрирующая порядок передачи (А) и приема (Б) дополнительной монофонической программы одновременно с основной стереофонической программой. На фиг.1 обозначены:
1 - усилитель стереосигналов основного канала;
2 - усилитель моносигналов дополнительного канала;
3 - формирователь частотно-модулированного сигнала поднесущей;
поднесущей
4 - полосовой фильтр с полосой пропускания (F ±10) кГц;
5 - схема сложения сигналов основного канала и частотно-модулированного сигнала поднесущей;
6 - передатчик ОВЧ ЧМ;
7 - ВЧ-ПЧ тракт приемника;
8 - частотный детектор для демодуляции суммарного сигнала;
9 - фильтр низких частот и стереодекодер выделяющий и декодирующий сигнал основного канала из суммарного сигнала;
10 - полосовой фильтр, выделяющий сигнал ЧМ поднесущей из суммарного сигнала;
11 - частотный детектор для демодуляции сигналов дополнительного канала;
12 - усилитель низкой частоты приемника.
На фиг.2 представлена блок-схема передающей(А) и приемной (Б) части предлагаемого цифрового канала в тракте передатчика звукового вещания в диапазоне ОВЧ.
1 - усилитель стереосигналов основного канала;
2 - аналого-цифровой преобразователь стереосигналов дополнительного канала;
3 - аналого-цифровой преобразователь информационного канала;
4 - устройство цифрового кодирования стереосигналов дополнительного канала и сигналов информационного канала в формате DRM;
5 - полосовой фильтр;
6 - схема сложения стереофонических сигналов основного канала и цифрового потока в формате DRM стереофонического сигнала дополнительного канала и сигналов информационного канала;
7 - передатчик ОВЧ ЧМ;
8 - ВЧ-ПЧ тракт приемника;
9 - частотный детектор для демодуляции суммарного сигнала;
10 - фильтр низких частот, выделяющий сигналы основного канала из суммарного сигнала и стереодекодер;
11 - полосовой фильтр, выделяющий цифровой поток в формате DRM;
12 - декодирующее устройство цифровых сигналов в формате DRM;
13 - усилитель низкой частоты приемника.
14 - устройство отображения информации справочного характера.
Предлагаемая система передачи и приема программ, передаваемвх в стандарте DRM по дополнительному каналу в тракте передатчика ОВЧ ЧМ вешания функционирует следующим образом.
На передающей стороне системы низкочастотные сигналы дополнительного канала и информационные сигналы проходят через аналого-цифровые преобразователи (2 и 3) и поступают на устройство (4) кодирования по формату DRM (кодер OFDM) и через полосовой фильтр (5) подаются на схему сложения (6) с сигналом НЧ основного канала. После сложения аналогового основного сигнала с цифровыми сигналами дополнительного канала и информационными сигналами суммарный (сложный) сигнал поступает на частотный модулятор (7) ОВЧ ЧМ передатчика и излучаются через антенну в эфир.
На приемном конце сигнал проходит через ВЧ-ПЧ тракт приемника (8) на частотный детектор (9), где посредством двух фильтров разделяется на аналоговый сигнал основного канала через граничный фильтр НЧ и стереодекодер (10) и на цифровой сигнал через полосовой фильтр (11). Основной сигнал после фильтра и стереодекодера (10) подводится к переключателю для подключения к усилителю низкой частоты (13). Цифровой сигнал после полосового фильтра (11) поступает на устройство декодирования сигнала OFDM (12), где разделяется на сигнал дополнительного канала и информационный сигнал. Сигнал дополнительного канала подводится к переключателю УНЧ (13) для выбора сигнала дополнительного канала или основного сигнала. Информационный сигнал далее поступает на схему отображения этого сигнала. Устройство может быть изготовлено на заводах-изготовителях передатчиков и приемников ОВЧ ЧМ вещания, а также в радиомастерских, имеющих необходимое оборудование и специалистов необходимой квалификации.
Устройство (полезная модель) может быть широко использовано в радиовещательной сети для создания дополнительного вещательного канала в режиме моно или стерео и одновременной передачи информации
справочного характера. Внедрение предлагаемого устройства позволяет более эффективно использовать частотный ресурс и передатчики ОВЧ ЧМ вещания. Эксплуатация Устройства обеспечивает создание новых видов услуг для радиослушателей и организаций в диапазоне ОВЧ вещания. В итоге повышается также экономическая эффективность сети вещания.
Литература
1. Передатчики радиовещательные ОВЧ диапазона, работающие в режиме частотного уплотнения ОСТ 45.125-99.
2. Система частотного уплотнения канала звукового сопровождения вещательного телевидения. Основные параметры. ГОСТ Р 50758-95.
3. Техническое обеспечение цифровой обработки сигналов (справочник). Куприянов М.С., Матюшкин Б.Д., и др. С-Пб, Наука и техника, 2000 г.
4. Кацнельсон Л.Н. Система цифрового радиовещания DRM. С-Пб, ГУТ, 2003 г.
5. Рихтер С.Г. Цифровое радиовещание, М, Горячая линия - Телеком, 2004 г.
6. Стандарт DRM. Digital Radio Mondale (DRM)) System Specification ETSI ES 201980 V2.2.1 (2005-10).
7. Петер Зенгер. Стандарт DRM: особенности, возможности, преимущество. Broadcasting №5, 2006 г.