Více

Digitální rozhlasový systém DRM+: rok ve znamení testů

Rozšíření digitálního rozhlasového standardu DRM (Digital Radio Mondial) o mód E, nazývané zjednodušeně DRM+, oslavilo v létě dva roky od schválení standardizačním institutem ETSI. Konsorcium DRM zaštiťující vývoj, podmínky pro praktické uplatnění a propagaci systému od té doby seznamuje s tímto standardem odbornou veřejnost po celém světě a snaží se o formální zařazení systému DRM+ mezi standardy oficiálně doporučené pro šíření digitálního rozhlasového vysílání.

Kde se zatím DRM+ prezentovalo

Nedílnou součástí obou těchto směrů je testování vlastností a schopností tohoto nového systému. Tento článek přináší přehledové informace související s testy konanými v uplynulém roce. Zástupci konsorcia prezentují systém DRM+ především na konferencích sdružení vysílacích společností, odborných konferencích i veletrzích zabývajících se spotřební elektronikou. Namátkou zmiňuji například tyto akce:

  • ABU (Asia-Pacific Broadcasting Union) Tokio, Japonsko
  • ITU (International Telecommunications Union) Ženeva, Švýcarsko
  • EBU – (European Broadcasting Union) Belfast, Irsko
  • IBC (Internationa Broadcasting Convention) Amsterdam, Holandsko
  • IFA – veletrh spotřební elektroniky, Berlín, SRN

Více o systému DRM+ naleznete v článku Jak funguje DRM+, nový digitální rozhlasový systém pro pásmo VKV?

Přijímače pro DRM+

Pro rozšíření přijímačů DRM+ je potřeba jednat s výrobci specializovaných integrovaných obvodů, tzv. „chipsetů“. Ve chvíli, kdy je připraven chipset schopný zpracovávat signál DRM+ (velmi pravděpodobně zároveň také signál VKV-FM a T-DAB+), nastává čas pro masovou produkci levných integrovaných obvodů. Chipset je jedinou součástkou, která obstará mnoho funkcí zpracování radiového signálu. Stojí při dostatečné produkci pár dolarů a mohou ji využít vývojáři konkrétních komerčních elektronických zařízení po celém světě. DRM+ se tak na vás může za několik let smát z nového mobilu, mp3 přehrávače, věže, autorádia nebo přenosného přijímače.

Před fází dostupného chipsetu je potřeba používat různé formy drahých analogově-digitálních převodníků (dále jsou nazývání vstupním dílem), které umožňují zpracování přijatého signálu specializovanými programy v PC.

Dostupné přijímače pro DRM+

Profesionální testovací DRM+ test přijímač nabízí firma RF Mondial. Byl použit u většiny dále uvedených testů DRM+ vysílání. Skládá se ze vstupního dílu (A-D převodník) a PC programu softwarového přijímače. Velmi zajímavě vypadají produkty firmy MSWAY. Vyjma profesionálního testovacího přijímače MDR-M200 prezentuje firma také první USB přijímač pro DRM+ o velikosti větší USB „klíčenky“ s označením MDR-U100. Obdobně jako u produktu firmy RFmondial je nutné použít PC software a dodatečné zařízení umožňující hardwarové předzpracování přijímaného signálu.

Na DRM+ přijímače použitelné bez nutnosti zpracování PC softwarem se zatím v návaznosti na přípravu specializovaných integrovaných obvodů čeká.

Vysílače pro systém DRM+

Konsorcium DRM spolupracuje s firmami zabývajícími se komerční výrobou vysílačů. Prvním výrobcem nabízejícím komerční vysílače pro systém DRM+ je firma Nautel. Nabízí DRM+ vysílače o výkonech 300 W až 88 kW. Firma prezentuje dvě produktové řady vysílačů:

DRM+ - Natuel vysílač VS series

Vysílače série VS pro výkon 300 W – 2,5 kW

DRM+ - Natuel vysílač NV serie

Vysílače série NV pro 3,5 – 88 kW

Vysílací řetězec sytému DRM+ obsahuje tři bloky.

Všechna požadovaná audio a textová data koncentruje DRM Content server, který vytváří DRM MDI signál (Multiplex Distribution Interface). V testech byly použity produkty firmy Fraunhofer. MDI signál může být distribuován prostřednictvím IP sítí. MDI signál napájí další blok nazývající se DRM+ modulátor, pro testy byly použity produkty firmy RFmondial.

Po modulaci je potřeba DRM+ signál přivést do vysílače a signál lineárně zesílit. K tomu slouží budič a koncový stupeň – například z produkce již zmíněné firmy Nautel. Všechny tři zmíněné firmy spolupracují, DRM+ vysílací řetězec je tedy výsledkem týmové práce více firem.

DRM+ systém doporučený ITU-R

DRM konsorcium věnuje hodně sil rovněž snaze o vložení standardu DRM+ do dokumentu ITU-R BS.1660 – o doporučených systémech pro digitální rozhlasové vysílání nad 30 MHz. Nyní je DRM+ již v dokumentu uvedeno a čeká se na schválení členy ITU (viz ITU-R).

Testování DRM+

Následující řádky přinášejí krátké představení technických parametrů a shrnutí výsledků několika trialů uskutečněných v uplynulém roce. Úplné zprávy z testování je možné najít na stránkách konsorcia DRM (http://www.drm­.org). Reporty z testování nemají jednotnou strukturu, způsob a délka měření a testování jsou v některých případech značně odlišné, proto některé závěry mohou působit poněkud nekonzistentně. Testy uvádím za sebou řazeny dle času, kdy se uskutečnily.

U většiny trialů (pokud není uvedeno jinak) byly použity dva režimy vysílání – jeden robustní pro přenos radiovým kanálem s nižším datovým tokem a druhý méně odolný, avšak s výrazně vyšším datovým tokem. Radiové parametry jsou následující:

  • režim „odolný“ používá pro MSC datové nosné systému OFDM modulaci 4-QAM a kódový poměr 0,33, dostupná datová rychlost je v tomto případě 49,7 kbit/s
  • režim „kapacitní“ pro MSC datové nosné využívá modulaci 16-QAM a kódový poměr 0,5, dostupná datová rychlost je 149 kbit/s

Na vysílací straně byly zpravidla využity stávající anténní systémy pro rozhlas VKV-FM. Ověření příjmu se provádělo prostřednictvím měřicích přijímačů ve vozidlech s definovanou prutovou anténou magneticky přichycenou na střechu vozidla. Měřicí systémy zaznamenávaly GPS souřadnice, dostupnost audio rámců, úroveň signálu, bitovou chybovost a další. Pro měření na systému DRM je definován formát souboru informací o stavu přijímače nazvaný RSCI (Receiver Status and Control Interface), který umožňuje záznam a pozdější analýzu chyb synchronizace, chyby kontrolních součtů (CRC) jednotlivých logických kanálů a záznam chyb v audio signálu.

Colombo, Srí Lanka

Na Srí Lance byl krátkodobě vypnut VKV-FM vysílač stanice CityFM na frekvenci 87,6 MHz s výkonem 2 kW. Na této frekvenci se DRM+ vysílalo v módu „odolném“ výkonem 47 W. Později byla kvůli kriketovému zápasu na CityFM a nutnosti obnovit provoz této komerční stanice použita frekvence 95,6 MHz ovšem v módu „kapacitním“ – pro zajištění demonstrace příjmu prostorového zvuku ve Světovém obchodním centru. Trial proběhl na přelomu listopadu a prosince 2010.

Příjem v odolném módu byl možný ještě 9 km od vysílače. Příjem prostorového zvuku ve 4 km vzdáleném Světovém obchodním centru byl rovněž možný bez potíží.

Turín, Itálie

Vysílač byl umístěn na kopci východně od Turína v místě zvaném Villa Gualino. V tomto případě byla použita všesměrová anténa na vrcholu radiokomunikačního stožáru. Od ledna do dubna 2011 se vysílalo na frekvenci 55,8 MHz výkonem 40 W ERP (Efective Radiated Power). Přenášena byla rozhlasová stanice Radio Maria. Modulace datových nosných byly 4-QAM, kódový poměr byl 0,25.

DRM+ vysílání bylo možné přijímat do vzdálenosti zhruba 30 kilometrů od vysílače.

Edinburgh, Skotsko, Velká Británie

Asi nejzajímavější testovací vysílání proběhlo od ledna do května 2011 poblíž Skotského města Edinburgh. DRM+ vysílání hostilo vysílací středisko Craigkelly vzdálené přibližně patnáct kilometrů od centra Edinburghu.

Edinburgh - mapa

Umístění testovacího vysílače v Edimburghu

Provozuje jej firma Arquiva pro komerční vysílání rozhlasových a televizních stanic. Vysílá odtud několik VKV-FM stanic s výkony 5–10 kW ERP. Vysílání DRM+ proběhlo na zkoordinovaném kmitočtu 107,0 MHz výkonem 1 kW ERP. Vysílán byl program BBC Gaelic language service, který je z vysílače šířen také analogově. Testování probíhalo v obou režimech (odolný/kapacitní). Měření trvalo čtyři týdny a měřicím vozem bylo najeto více než 1500 mil. Následující obrázky přibližují výsledky měření pro oba režimy vysílání. Barevní „hadi“ signalizují možnost příjmu DRM+ signálu v okolí města Edinburgh:

  • zelená barva: více než 99 % audio super rámců bylo přijato bez chyb ⇒ nerušený příjem
  • žlutá barva: 70 až 99 % audio super rámců bylo přijato bezchybně
  • oranžová: 50 – 70 % rámců je přijato v pořádku
  • červená: méně než 50 % rámců je přijato bez problému ⇒ velké výpadky
Test DRM+ v Edinburghu - 4-QAM

Měření DRM+ příjmu v okolí Edinburghu – odolný mód: 4-QAM

Test DRM+ v Edinburghu - 16-QAM

Měření DRM+ příjmu v okolí Edinburghu – kapacitní mód: 16-QAM

Test DRM+ v Edinburghu - E 4-QAM

Měření DRM+ příjmu ve městě Edinburghu – odolný mód: E 4-QAM

Test DRM+ v Edinburghu - E 16-QAM

Měření DRM+ příjmu ve městě Edinburghu – kapacitní mód: E 16-QAM

Velmi členité území Edinburghu způsobuje velmi silné úniky přijímaného signálu. Výsledkem trialu je konstatování, že DRM+ je schopné zajistit excelentní pokrytí v dobré kvalitě i při sníženém výkonu vysílače v porovnání s VKV-FM vysíláním. Pokrytí v městském pokrytí bylo lepší na VKV-FM, speciálně v odolném módu. Malý počet krátkých výpadků audio signálu byl subjektivně vnímán lépe než šum a zvukové projevy v případě špatného signálu VKV-FM vysílání. Rozdíl požadované kvality signálu pro bezchybný příjem mezi odolným a kapacitním módem byl přibližně o 8 dB lepší odstup SNR (Signal to Noise Ratio) pro kapacitní mód.

New Delhi, Indie

Pod taktovkou All India Radio (AIR) a DRM konsorcia se uskutečnilo trialové vysílání 23 – 27. května 2011. Pokusné vysílání bylo součástí týdenního workshopu o DRM technologii. Vysílalo se z ústředí AIR v centru města New Delhi, z anténního systému ve výšce 74 metrů nad terénem na frekvenci 100,1 MHz výkonem přibližně 500 W ERP. Testovaly se oba režimy vysílání. DRM+ multiplex v obou případech přenášel program rozhlasových stanic FM Gold a FM Rainbow a multimediální doplňkové informace nazývané v DRM Journaline. V režimu odolném měla každá stanice datový tok přibližně 23 kbit/s, v kapacitním režimu pak stanice disponovaly datovým tokem cca 70 kbit/s, zbytek datového toku byl k dispozici pro Journaline.

V odolném režimu byl příjem možný až do vzdálenosti 28 kilometrů (v případě nejlepších podmínek pro šíření). Několik výpadků příjmu bylo způsobeno přítomností silných signálů VKV-FM vysílačů s výkonem v řádu kW. Při porovnávacím měření se v jiné trase podařilo „dovézt“ DRM+ signál vysílaný v odolném režimu do vzdálenosti 23 kilometrů, v případě kapacitního režimu se jednalo o dosah přibližně 16 km.

SFN trial – Hannover, Německo

Srovnání významu využití jednofrekvenční sítě (SFN – Single Frequency Network) více DRM+ vysílačů zkoumali kolegové na Univerzitě v Hannoveru. Dva vysílače na kmitočtu 95,2 MHz s výkonem 1 resp. 2 Watty byly vzdáleny 9,2 km. Jeden byl umístěn na Univerzitě Hannover s anténami ve výšce 70 m, druhý vysílač byl na budově centrály Hannoverského výstaviště ve výšce 100 metrů nad terénem. Dosah a parametry příjmů byly testovány jednak pro jednotlivé vysílače spuštěné solitérně vždy s výkonem 2 Watty, poté se testoval dosah vysílání v jednofrekvenční síti – oba vysílače spuštěné výkonem 1 Watt.

Použitím dvou vysílačů v SFN síti se ve zkoumané oblasti snížila hodnota BER (Bit Error Rate) i četnost audio chyb v přijímaného signálu přibližně desetkrát oproti případu, kdy byl použit pouze jeden nebo druhý vysílač.

DRM+ vysílání se chystá otestovat i Slovenský rozhlas.

Výsledky trialů zde uvedené jsou velmi zjednodušené, přesto je zřejmé, že se konsorciu DRM daří demonstrovat schopnosti a výhody nového systému a tím zároveň získávat i politické body pro budoucnost systému DRM+.

Masivní nástup vysílání v DRM+ bude samozřejmě odvislý od dostupnosti přijímačů. Nebude to ani za rok, ani za dva, ani za tři… S příchodem nových DRM+ chipsetů si však může systém postupně krok po kroku budovat pozici pro možné budoucí přepnutí VKV-FM vysílání do systému DRM+. Relativně rychle se tak může dít v mobilních telefonech, autorádiích a dalších multimediálních prostředcích, které posluchači přirozeně obměňují v relativně krátké periodě. Pomaleji pak v domácích audio zařízeních.

Autor spolupracuje s Katedrou radioelektroniky ČVUT-FEL v Praze

Anketa

Uvítali byste testy DRM+ i v České republice?

10 názorů Vstoupit do diskuse
poslední názor přidán 3. 11. 2011 10:13

Sledujte DigiZone.cz

Facebook Google+