Системы и сети цифрового радиовещания (3000,00 руб.)

Стр.2

Стр.443

Стр.444

Стр.445

Стр.446

Стр.447

УДК 654.19:621.396.97 ББК 32.884.8 Р55 Р е ц е н з е н т ы : доктор техн. наук, профессор Ю. А. Ковалгин; доктор техн. наук, профессор С. Л. Мишенков Рихтер С. Г. Р55 линия − Телеком, 2017. − 448 с.: ил. ISBN 978-5-9912-0626-6 Системы и сети цифрового радиовещания. − М.: Горячая Рассмотрены перспективные системы цифрового радиовещания (ЦРВ), основанные на представлении и передаче звуковых сигналов в цифровой форме во всех звеньях вещательного тракта – от студии до абонентского приемника и способные удовлетворить высокие требования слушателей к качеству передачи звука при различных условиях приема. Систематизированы сведения по основам технологии, системам и сетям ЦРВ. Рассмотрены вопросы компактного представления звуковых сигналов; методы передачи аудиоданных по цифровому каналу связи и обработки сигналов с целью их адаптации к каналу передачи; уделено внимание радиоприёму в движении. Дано описание стандартизованных систем ЦРВ, рассмотрены вопросы организации и проектирования спутниковых систем ЦРВ. Представлена информация об организации радиовещания на заданной территории, основах технологии одночастотных вещательных сетей, технических основах планирования наземных сетей. Приведены соображения по выбору системы ЦРВ для России. Представлен краткий анализ услуг и сетевых аспектов радиовещания с учётом современных реалий и обсуждаются перспективы альянса «ЦРВ + IP-радио». В основу монографии положены результаты научных исследований и лекции, которые автор читает в Московском техническом университете связи и информатики (МТУСИ) более двадцати лет. Для широкого круга читателей интересующихся проблематикой ЦРВ – специалистов, преподавателей, аспирантов и студентов. ББК 32.884.8 Научное издание Рихтер Сергей Георгиевич Системы и сети цифрового радиовещания Монография 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 Тиражирование книги начато в 2017 г. Все права защищены.

Стр.2

Оглавление Предисловие ...... .......... .......... .......... ......... 3 Введение ...... .......... .......... .......... ......... ... 5 Часть I. ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ .... .......... ........ 15 А. Основы компактного представления звуковых сигналов 15 1.1. Звуковые сигналы: основные свойства, цифровое представление и требования к качеству передачи ...... ...... 15 Требования к качеству передачи .... .......... ....... 21 Цифровое представление звуковых вещательных сигналов .. .......... .......... .......... .......... ......... 25 Влияние цифрового тракта на качество передачи звуковых сигналов . ......... .......... .......... ......... 35 1.2. Восприятие звука и основы компактного представления звуковых вещательных сигналов (кодирование источника) 38 Восприятие звука ...... .......... .......... ......... .. 38 Введение в технологию компактного представления ЗВС....... .......... ......... .......... .......... ..... 44 О задачах, решаемых психоакустической моделью .... 51 1.3. Стандартизация систем компрессии цифровых аудиоданных. Кодеки MPEG и оценка их качества ....... ......... 56 Стандартизация систем компрессии цифровых аудиоданных .......... .......... ......... .......... ........ 56 Структура кодера для компрессии цифровых аудиоданных . ...... .......... .......... .......... .......... . 60 Кодеки стандарта MPEG-1 ISO/IEC11172-3 ...... .... 62 Контроль качества алгоритмов кодирования с компрессией цифровых аудиоданных .... ......... .......... ... 68 1.4. Особенности кодирования речевого сигнала ..... ........ 73 Речь и речевой сигнал. Классификация методов кодирования речи ...... .......... .......... .......... ..... 73 Основные принципы параметрического кодирования речи .......... .......... .......... .......... ......... . 78 Особенности кодирование речи в гибридных кодерах . 83 Качество передачи и разборчивость речи . .......... . 90

Стр.443

444 Оглавление Б. Цифровой канал связииметоды передачиаудиоданных 94 1.5. Основные характеристики цифрового канала связи ..... . 94 Модель цифрового канала связи ...... .......... ..... 94 Базовые модели дискретного канала .......... ....... 97 Методы модуляции, применяемые в системах ЦРВ ... 101 Спектральная и энергетическая эффективность модуляции .......... .......... .......... .......... ........ 114 1.6. Условия приема и искажения сигнала в радиоканалах ЦРВ 118 Типовые условия приема сигнала в системах ЦРВ ... 118 Характерные искажения сигнала в радиоканалах при разных вариантах приема ......... .......... .......... 121 Модель непрерывного канала ... ......... .......... ... 131 Неустранимые ошибки и ограничения на скорость передачи сигнала ... ......... .......... .......... ....... 135 1.7. Методы цифровой передачи аудиоданных по каналам связи 139 Последовательная передача аудиоданных по каналам связи ........ .......... .......... ......... .......... .. 139 Параллельная передача сигналами с ортогональным частотным разделением (OFDM) ..... .......... ...... 142 Сравнительный анализ последовательной и параллельной систем передачи ....... ......... .......... ....... 155 В. Обработка сигналов с целью адаптации к каналу передачи ....... .......... ......... .......... .......... ....... 157 1.8. Защита от ошибок в цифровом вещательном канале .... 157 Ошибки и методы защиты от них в цифровом вещательном канале ..... .......... .......... .......... .... 158 Основные принципы помехоустойчивого кодирования (кодирования канала) ........ .......... .......... ........ 164 Свёрточные коды и их основные характеристики ..... 167 Назначение и выбор характеристик перемежения по времени и частоте ....... .......... .......... ......... 175 Каскадное кодирование: назначение и основные характеристики ... .......... ......... .......... .......... .. 179 1.9. Демодуляция/декодирование и помехоустойчивость приема ........ .......... ......... .......... .......... .... 181 Демодуляция и достоверность приема цифровых данных ...... .......... .......... .......... .......... ..... 181 Прием в целом и субоптимальное декодирование ... .. 189 Основные принципы декодирования ... ......... ...... 191 Декодирование сверточных кодов и алгоритм Витерби 194

Стр.444

Оглавление 445 Помехоустойчивость радиоприема и критерий деградации качества услуги вещания .......... .......... ..... 198 1.10. Радиоприём в движении: базовые сведения и характеристики . .......... .......... .......... .......... ......... ... 201 Эффект Доплера и его влияние на характеристики цифровой системы передачи ......... .......... .......... . 201 Эмпирические правила оценки скорости Vmax, принятые в стандартах ЦТРВ ...... .......... .......... .... 206 Показатель устойчивости системы ЦТРВ к доплеровскому сдвигу . .......... .......... .......... ......... .. 211 Литература к части I ..... .......... .......... .......... . 216 Часть II. СИСТЕМЫ ...... .......... .......... .......... . 221 2.1. Общие требования и варианты технической реализации систем ЦРВ ... ......... .......... .......... .......... ... 221 Общие требования к цифровому радиовещанию ...... 221 Варианты технической реализации систем цифрового радиовещания .. .......... .......... .......... ........ 222 Стандартизованные системы ЦРВ и их основные характеристики ... .......... ......... .......... .......... .. 233 2.2. Наземные системы ЦРВ на основе радиовещательной платформы DAB ..... .......... .......... ......... ....... 239 О радиовещательной платформе DAB . .......... ..... 239 Система Eureka 147/DAB: базовые сведения и характеристики ...... .......... .......... ......... .......... . 241 Особенности систем DAB+ и DMB ........ .......... 252 Распространение технологии DAB в мире ..... ....... 257 2.3. Цифровое радиовещание на частотах ниже 30 МГц. Система DRM30 ..... .......... .......... .......... .......... 262 Об использовании диапазона частот до 30 МГц .... .. 263 Краткие сведения о радиоканалах ВЧ диапазона ..... 265 Система DRM30: структурная схема передающей части, режимы передачи, оборудование .... .......... .... 271 Системы, работающие в совмещенном режиме на частотах до 30 МГц ....... .......... .......... .......... 279 Анализ технических аспектов вещания в формате DRM30 ... .......... .......... .......... .......... .... 283 2.4. Системы ОВЧ диапазона, работающие в совмещенном режиме .......... ......... .......... .......... .......... ... 286 О гибридном радиовещании в ОВЧ диапазоне ... ..... 286 Формат IBOC HD RADIO FM: история развития и основные характеристики .... .......... .......... ....... 288

Стр.445

446 Оглавление Основные характеристики системы DRM+ ... ........ 291 Сравнительный анализ систем гибридного радиовещания IBOC HD RADIO FM и DRM+ .......... ......... 296 2.5. Системы спутникового цифрового радиовещания .... .... 299 Варианты организации спутникового вещания ........ 299 Концепция системы MediaStar с многолучевой антенной ........ .......... .......... .......... .......... ... 303 Комбинированные (гибридные) спутниково-наземные системы (СНС) ЦРВ .... ......... .......... .......... 305 Сравнительный анализ трёх вариантов реализации СНС ЦРВ .. .......... .......... .......... .......... ........ 321 2.6. Основы проектирования спутниковых систем ЦРВ .... ... 324 Общие вопросы проектирования .......... ......... ... 325 Анализ исходных данных и определение основных системных параметров ......... .......... .......... ...... 327 Расчет помехоустойчивости цифровых СЛС .. ........ 335 Энергетический расчет (определение бюджета) СЛС . 337 Примеры бюджетов линий систем S-DAB и WS ... ... 342 Литература к части II ........ .......... .......... ........ 345 Часть III. СЕТИ ......... .......... ......... .......... ... 349 3.1. Организация радиовещания на заданной территории . ... 349 Система радиовещания и задача покрытия территории вещанием ...... .......... .......... .......... ......... 349 Построение сети наземного цифрового радиовещания 356 О выборе системы радиовещания для России ........ 362 3.2. Основы технологии одночастотных вещательных сетей .. 368 Принцип построения и функционирования ...... ...... 368 Обеспечение работоспособности одночастотных сетей 373 Модель радиоприема и сетевой выигрыш в одночастотной сети .. .......... .......... ......... .......... ..... 375 3.3. Сети цифрового радиовещания и основы их частотного планирования .......... .......... .......... .......... .... 386 Параметры, используемые для планирования сетей цифрового вещания ..... .......... .......... ......... 386 Технические основы планирования наземных сетей ... 391 Принципы частотного планирования сетей цифрового вещания . .......... .......... ......... .......... ...... 398 О частотном планировании одночастотных сетей .. ... 401 3.4. Радиовещание в XXI веке: сетевые аспекты ... .......... 407 Услуги современного радиовещания .. ......... ....... 408

Стр.446

Оглавление 447 О развитии техники доставки и приема вещательного сигнала ......... .......... .......... ......... ......... 410 Широкополосные и вещательные сети .... .......... .. 421 Топология Tower Overlay ..... .......... ......... ..... 425 Литература к части III ...... ......... .......... .......... 426 Заключение .... .......... .......... .......... .......... . 430 Основные сокращения и определения .. .......... ....... 435

Стр.447