Об уникальной возможности приема dab. Цифровое радиовещание

Привет, Geektimes.

Цифровое радиовещание постепенно внедряется в различных странах. В Европе и Австралии это стандарт DAB/DAB+ , в США HD Radio , в Китае CDR (China Digital Radio). Из плюсов для пользователя - более чистый звук за счет цифрового потока, дополнительные сервисы (например название композиции и имя исполнителя на экране приемника), и, в случае DAB, большее число станций по сравнению с FM. Приемники с поддержкой цифрового радио уже сейчас относительно недороги, их цена начинается примерно от 40$.

Россия пока официально не присоединилась ни к одному из стандартов, но если это произойдет, скорее всего, это будет DAB. Его тестовая эксплуатация уже проводилась в Москве, да и приемники европейского рынка для РФ географически более доступны, чем американские. Новые европейские авто (которых опять же, больше чем американских) часто уже оснащены приемником с DAB. Ну а пока в тестовых целях, запустить DAB у себя дома, при наличии SDR-трансивера может любой желающий.

(Image Source / Getty)

Подробности под катом (осторожно, много длинных и скучных конфигов).

Как это работает

К сожалению, разные стандарты несовместимы между собой.

Европейский DAB представляет собой MP2 или AAC поток, передаваемый с помощью ODFM в каналах c частотами от 174 до 239МГц. Максимально возможно более 30 каналов , ширина каждого около 1.5МГц, в канале может одновременно передаваться несколько станций. Согласно Википедии , использование DAB при использовании битрейта 192kbps в 3 раза эффективнее по числу станций, чем у обычного FM.

Спектр одного канала DAB на экране SDR выглядит так:

Для сравнения, так при том же масштабе, выглядят FM-станции:

В американском HD Radio пошли по другому пути - цифровые каналы добавили «сбоку» к уже имеющимся FM-станциям. Это позволило не выделять новые частоты и оставить совместимость со старыми приемниками. Минус в том, что в крупных городах FM-эфир и так уже занят. С другой стороны, даже максимальное число в 50 станций для FM это вполне неплохо, слушателям больше скорее всего и не надо.

Спектр HD Radio выглядит так (скриншот с youtube):

Китайский CDR решил копировать американский подход , увы, моего нулевого знания китайского недостаточно чтобы найти по нему более подробную информацию.

Что касается приемников, то их цена на amazon составляет от 30$ за самые простые модели, до >100$ за более продвинутые с тачскрином, Wifi или цветным экраном.

Но «чукча не читатель», так что тестовое радио в формате DAB/DAB+ мы запустим сами. HD Radio запустить увы, не выйдет, формат закрытый, и доступных кодеров для него нет.

Запускаем DAB/DAB+

Процесс на самом деле, не сложный, но весьма кропотливый в плане создания нужных конфигов. Для теста нам понадобится Linux и SDR с возможностью передачи, например HackRF или USRP.

1. Компиляция проекта

Linux нужен для компиляции кодера. Я использовал Ubunty, готовый образ для VirtualBox был скачан с http://www.osboxes.org/ubuntu/ .

Компилируем ODR-AudioEnc
Сначала нужно скомпилировать DAB/DAB+ audio encoder, найти его можно на странице github.com/Opendigitalradio/ODR-AudioEnc .

Git clone https://github.com/Opendigitalradio/ODR-DabMux.git cd ODR-DabMux/ ./bootstrap.sh ./configure make sudo make install
Компилируем ODR-DabMod
Это модулятор, который собственно и посылает данные в трансмиттер. Принцип сборки тот же, команда для скачивания:

Git clone https://github.com/Opendigitalradio/ODR-DabMod.git
Если при сборке не будет хватать каких-либо библиотек, их нужно поставить с помощью apt-get.

Теперь все части проекта собраны, и со всем этим попытаемся взлететь.

2. Конфигурация

К сожалению, USRP не заработал в виртуальной машине, а ставить полноценный Linux на диск было лень. Поэтому я не стал рассматривать режим потокового вещания - мультиплекс был собран из заранее подготовленных mp3-файлов, а получившийся IQ-файл был запущен под Windows. Да в общем, для дома потоковое вещание и не нужно, задачи делать «пиратскую станцию» не было.

Подготовка данных
В нашем мультиплексе будет 2 канала, для которых я скачал с youtube 2 mp3-файла и назвал их (кто бы догадался) соответственно sound01.mp3 и sound02.mp3.

Конвертируем файлы в WAV c битрейтом 48000:
ffmpeg -i sound01.mp3 -ar 48000 sound01.wav
ffmpeg -i sound02.mp3 -ar 48000 sound02.wav

Конвертируем их в формат DAB:
odr-audioenc --dab -b 128 -i sound01.wav -o prog1.mp2
odr-audioenc --dab -b 128 -i sound02.wav -o prog2.mp2

На выходе должно быть 2 файла prog1.mp2 и prog2.mp2.

Создание мультиплекса

Сначала нужно создать файл, описывающий конфигурацию нашей «радиостанции». Напомню, в одном канале DAB может быть множество станций, каждая со своими параметрами.

Создаем файл «config.mux» со следующим текстом:

General { dabmode 1 nbframes 2000 ; Set to true to enable logging to syslog syslog false ; Enable timestamp definition necessary for SFN ; This also enables time encoding using the MNSC. tist false } remotecontrol { telnetport 0 } ensemble { id 0x4fff ecc 0xec ; Extended Country Code local-time-offset auto international-table 1 label "mmbtools" shortlabel "mmbtools" } services { srv-p1 { label "Station1" } srv-p2 { label "Station2" } } subchannels { sub-p1 { type audio inputfile "prog1.mp2" bitrate 128 id 10 protection 4 } sub-p2 { type audio inputfile "prog2.mp2" bitrate 128 id 11 protection 4 } } components { comp-p1 { service srv-p1 subchannel sub-p1 } comp-p2 { service srv-p2 subchannel sub-p2 } } outputs { output1 "file://output.eti?type=raw" }
Конфиг описывает каналы, которые будут в мультиплексе и их источники данных. Параметр nbframes указывает, сколько фреймов создать, 2000 фреймов соответствует примерно одной минуте воспроизведения.

Когда файл сохранен, создаем мультиплекс:

Odr-dabmux config.mux
На выходе должен получиться файл output.eti , в моем случае его размер составил 12Мб.

Передача

Тут есть две возможности. В «настоящем» Linux odr-dabmod может непосредственно передавать данные в трансивер, но под VM оно не заработало. Поэтому в качестве выходного параметра я указал raw-файл, который будет содержать данные, совместимые с Gnu Radio.

Создаем файл config.ini:

Transport = file source = output.eti loop=0 digital_gain=0.9 rate=2048000 output = file format = complexf_normalised ;format = s8 filename = output.iq
Здесь ключевой момент - выходной формат и его тип. Для USRP я использую формат complexf_normalised, для HackRF по идее, подойдет 8-битный s8.

Сохраняем конфиг, запускаем конвертацию:

Odr-dabmod config1.ini
Все! На выходе должен получиться config.iq, в моем случае размером порядка 700Мб на одну минуту записи (формат IQ float). Копируем его на «основной» компьютер, и Linux можно закрывать.

3. Тестирование

Как я уже говорил ранее, DAB-приемника у меня нет, чукча не читатель, радио я вообще не слушаю:) Для тестирования я использовал RTL-SDR «свисток» и бесплатную программу

Что сделала Норвегия

В начале этого года Норвегия начала переводить национальные радиостанции с FM-частот на цифровое вещание в формате DAB. Эксперимент начался в январе с региона Нурланн, а закончился 13 декабря в северных регионах Тромс и Финнмарк. Норвегия стала первой страной в мире, которая отказалась от аналогового радио на всей территории. Это не значит, что в стране больше не пользуются FM-радио: на новый формат переехали только национальные радиостанции - например, NRK. Частные и небольшие станции продолжат вещать на FM-частотах до 2022 года, после их лицензии пересмотрят.

Почему норвежское радио переезжает

Норвегия давно начала эксперименты с цифровым радио - первая такая станция запустилась в 1995 году. К 2017 году в стране работает 31 национальная цифровая станция. Для сравнения, национальных FM-станций в стране было всего пять. Цифровое вещание в горной местности, которая искажает FM-сигналы. Правительству оно обойдется в восемь раз дешевле аналогового и ежегодно сэкономит около 20 миллионов евро. Тем не менее большинству норвежцев - 66% - : они жалуются на недостаточное покрытие в горные регионах и низкое качество звука, а рыбаки боятся, что цифровое радио . Но к декабрю 86% всех радиослушателей в Норвегии уже .

Чем цифровое радио отличается от аналогового

1 из 4 2 из 4

Tivoli Audio Music System+

3 из 4

Denver DAB-40 Grey

4 из 4

На FM-частотах станция передает радиосигнал и модулирует его таким образом, чтобы он превратился в голос или музыку. Цифровое радио формата DAB (Digital Audio Broadcasting) тоже пользуется радиочастотами, но оно кодирует сигнал и передает его в по частям, а потом приемник расшифровывает этот сигнал. FM-радио работает в частотах от 87,5 до 108 мегагерц (в разных странах диапазон отличается), цифровое радио будет работать в других частотах - от 174 до 240 мегагерц. Например, норвежское радио NRK P1, которое в Осло работало на частоте 88,7 мегагерца переехало на частоту 227,36 мегагерца.

Какие плюсы у цифрового радио

Качество приема

На цифровых радиостанциях не должно быть хрипов и шипения. У них есть важное отличие от FM-радио: они либо звучат хорошо, либо не работают совсем. Качество приема FM-радио зависит от силы сигнала: если сигнал слабый, станцию, возможно, получится поймать, но с хрипами. А у цифрового радио есть критическая отметка: если сила сигнала ее превышает, то станция звучит хорошо, если сила сигнала упала ниже, то станцию вообще не слышно.

Новые станции

Чтобы сигналы FM-радиостанций не мешали друг другу, между их частотами оставляют немного места, например, частоты радиостанций в Москве идут с шагом 0,4 мегагерца: 100,1, 100,5, 100,9 и так далее. Цифровые радиостанции шифруют свои сигналы и не мешают друг другу, поэтому в одном диапазоне можно запустить в три раза больше станций. В Москве работают 52 станции, если радиовещание в России переведут на цифровое, то в городе будет больше 150 станций.

Новые форматы

Цифровое радио даст новые способы заработать. Например, вещатели смогут шифровать сигнал так, чтобы он был доступен только платным подписчикам. Вместе со звуком цифровые станции передают метаинформацию, например, название песни, короткие новости и анонсы передач. Такой текст отобразится на экране приемника. Если в приемнике цифрового радио есть встроенный накопитель, то он сможет записывать программы в память и отматывать передачи в начало. Таким образом, радиопередачи превратятся в подкасты, которые можно переслушивать по несколько раз.

Какие минусы у цифрового радио

Качество звука

DAB - не новый формат, его разработали в 1980-х. Он использует формат сжатия MPEG-1 Audio Layer II, поэтому качество звука в цифровом радио не очень высокое: станции вещают с битрейтом 128–192 килобит в секунду. Норвежские слушатели отметили, что звучание цифрового радио им показалось не таким качественным, как звучание FM-станций (кроме того, звук цифровых станций иногда начинает булькать). Проблему решит новый формат DAB+, который сжимает звук более совершенным способом HE-AAC и передает более качественное звучание даже с меньшим битрейтом.

Обычный приемник не ловит сигнал цифрового радио, а цифровой стоит дороже аналогового, например, в Норвегии - €100–200. Норвежцы опасаются, что пожилые люди не станут покупать приемники и окажутся без привычного источника новостей. Новые приемники понадобятся автомобилистам: сейчас в стране . Но и покупка DAB-приемника не убережет от новых трат. Если Норвегия решит перевести вещание на DAB+, то слушателям снова придется обновлять технику: DAB-приемники не ловят сигнал DAB+.

Значит ли это, что FM-радио пришел конец

Скорее всего, от аналогового радио будут постепенно отказываться. В 2017 году цифровое радио . Великобритания планирует перейти с FM-радио на цифровое после того, как им будет пользоваться половина всех слушателей, а покрытие достигнет 90% страны. Возможно, это случится к 2020 году. Дания и Швейцария планируют перейти на цифровое радио в ближайшие годы. В следующем году тестирование DAB начнется в Италии. Германия хотела отказаться от FM-радио, но потом передумала.

Появится ли цифровое радио в России

Государственная комиссия по радиочастотам тестирует цифровое вещание с 2000 года. У России даже есть собственный формат цифрового радио - РАВИС, Российская аудиовизуальная информационная система реального времени. В 2010-м в России планировали начать цифровое радиовещание в формате DRM (Digital Radio Mondiale), но в 2015-м Российская телевизионная и радиовещательная сеть вернулась к идее запустить DAB+. РТРС в трех районах Москвы - в Хорошево-Мневниках, Кунцево и Таганском районе. В жилых кварталах прием был стабильный, на МКАД - нестабильный, а за пределами МКАД - в Красногорском районе - сигнал принимался только в малоэтажной застройке.

Новости о развитии радиовещания в формате DAB+ (Digital Audio Broadcasting) на территории Европы вызывают легкую зависть. Наиболее «продвинутыми» в этом плане оказались Швейцария, Великобритания и Норвегия. Последняя обещает вообще отключить аналоговое FM-вещание через несколько месяцев, заменив его цифровым. И даже наши ближайшие соседи латвийцы решились приступить к годовому тестированию нового формата, прежде чем выделить средства на дальнейшие работы. Справедливости ради следует заметить, что Эстония и Литва, проведя подобное исследование, решили пока повременить с переходом на цифровое радиовещание.

У обывателя возникает масса вопросов: а что это за формат DAB+, зачем его внедрять и что принесет рядовому слушателю? Наверное, и приемники придется покупать новые: а что о них известно и как насчет российской разработки, или вновь везем их из-за рубежа? Сколько будут стоить аппараты?

Первые шаги

Начнем с предыстории. Перевод радиовещания на «цифру» изначально был заложен в федеральной целевой программе «Развитие телерадиовещания в РФ на 2009-2015 годы », утвержденной в сентябре 2009 года.

Главная цель предполагавшегося перехода - резкое улучшение качества приема по сравнению с традиционным аналоговым радиовещанием в диапазоне коротких волн.

ФЦП делала упор на развитие радиовещания в формате DRM (Digital Radio Mondiale). Если коротко - это набор технологий с использованием кодеков MPEG-IV, которые позволяют обеспечить цифровое вещание с более высоким качеством в традиционных для аналоговых трансляций диапазонах.

Все в одном

Следует упомянуть и чисто российскую разработку - систему РАВИС, представленную в 2005 году.

РАВИС позволяет транслировать и мультимедийные сервисы: видео, текст (информация о состоянии дорог и прочее.), статичные изображения и т.д.

Эта аббревиатура расшифровывается как «Российская АудиоВизуальная Информационная Система реального времени» (за рубежом звучит немного иначе: RAVIS, Real-time AudioVisual Information System). Предназначена она для вещания в диапазонах 66 – 74 и 87,5 – 108 МГц (то, что в обиходе именуется как диапазоны УКВ и FM). Технологию разработали Виктор Дворкович и его сын Александр, специалисты по цифровым видеоинформационным системам. Они же впоследствии организовали компанию «Сад-Ком».

Основное преимущество РАВИС заключается в возможности передавать от 10 до 15 программ со стереофоническим звучанием CD-качества в одном стандартном радиоканале в указанных диапазонах. Не секрет, что в крупных городах уже возникает проблема распределения частот для новых вещателей (диапазоны не безграничны) и данное решение позволило бы разрешить ситуацию.

И тут мы переходим к одному из наших первых вопросов: чем, помимо обещанного высокого качества аудиконтента, данная система может «похвастаться» перед обычным вещанием?

Тем, что может транслировать и мультимедийные сервисы: видео, текст (информация о состоянии дорог и прочее.), статичные изображения и т.д. Согласно задумке все эти «блага» можно получать прямо в движущемся автомобиле, на стандартные штыревые антенны в городских условиях с плотной застройкой, многолучевым сигналом при отсутствии прямой видимости антенны передатчика, а также в районах со сложным рельефом, в горной местности и в густых лесных массивах. Конечно, изначальное разрешение для телевизионной мобильной телевизионной «картинки» мало: всего 640х480 пикселей, но предполагалось, что его увеличат до стандартных 720х576 пикселей. Для вещателей это решение сулит прежде всего уменьшение потребляемой мощности передающих устройств.

С августа 2009 года по апрель 2010 года в Москве и Сочи провели дополнительные доработки и полевые испытания модели системы РАВИС. В результате был утвержден национальный стандарт - ГОСТ Р 54309 – 2011 «Аудиовизуальная информационная система реального времени РАВИС».

Позже рабочая группа «Космос и телекоммуникации» Комиссии при Президенте РФ по модернизации и технологическому развитию признала проект перспективным, но экономически слабо проработанным и рекомендовала для доработок в фонде «Сколково».

16 октября 2015 года на заседании Государственной комиссии по радиочастотам РФ было принято решение «Об организации опытных зон системы цифрового радиовещания РАВИС ».

Вот что оно предписывало:

«1. Выделить Некоммерческому партнерству поддержки регионального телевидения "Объединение региональных телекомпаний" и Московскому физико-техническому институту (МФТИ) полосы радиочастот 65,8-74 МГц и 87,5-108 МГц для проведения опытных, экспериментальных и конструкторских работ радиовещания системы РАВИС в г. Казани, г. Краснодаре, г. Ижевске и г. Калининграде…

2. Результаты опытных, экспериментальных и конструкторских работ должны быть представлены Некоммерческим партнерством поддержки регионального телевидения "Объединение региональных телекомпаний" в ГКРЧ не позднее IV квартала 2018 года».

Ну и немного о приемнике данного формата. Здесь результаты еще скромнее, чем в случае с DRM-вещанием: известна только примерная стоимость будущих моделей - около 100 – 120 долларов.

Пути развития

Итак, на сегодняшний момент существует три основных направления, по которым предполагалось развивать цифровое радиовещание в нашей стране.

Перспективы DRM в России неутешительные. После 2012 года события в диапазонах, предназначавшихся для трансляций в этом формате, развивались очень быстро и не в лучшую сторону. Диапазоны длинных и средних волн в 2014 - 2015 годах покинули основные государственные российские вещатели: «Радио России» и «Маяк». «Радио России» покинуло также и короткие волны.

В 2013 году Европейский вещательный союз (EBU) признал наиболее перспективным стандарт DAB+.

Как заявил заместитель генерального директора ВГТРК Сергей Архипов, сокращение вещания в названных диапазонах связано с уменьшением государственного финансирования ВГТРК в 2014 году .

Справедливости ради следует отметить, что к DRM-формату вещания «охладела» и часть зарубежных «радиогигантов» - прежде всего, это «Немецкая волна», которая длительное время шла в авангарде исследований в этой области. Связано это с общей тенденцией сворачивания коротковолновых и средневолновых трансляций. В настоящее время наиболее активные «игроки» здесь - это Румыния и Индия. О радиоприемниках этого стандарта (российского производства) уже упоминалось в начале материала, и с тех пор ничего нового на данный момент на рынке не появилось.

Тем более что в 2013 году Европейский вещательный союз (EBU) признал наиболее перспективным стандарт DAB+. Он «отличается устойчивостью, обладает высокой эффективностью использования спектра и экономичностью», говорится в материалах ГКРЧ. DAB+ используются более новые кодеки и позволяет транслировать до 16 станций в стереорежиме на одной частоте. Он, как и упоминавшийся РАВИС, может разнообразить услуги для владельца приемника за счет текстовых сообщений, объявлений и т.п.

Стандарт DAB+ предназначен для вещания в так называемом третьем диапазоне радиочастот - от 174 до 230 МГц. Сейчас в России этот диапазон занят аналоговым телевидением, но после его отключения он должен освободиться (вопрос - когда?).

Приемники с DAB+ стоят относительно недорого, их производят несколько зарубежных компаний (наших приемников на рынке пока нет).

Что дальше?

Карта покрытия цифрового радио DAB/DAB+ в 2014 году. Голубым цветом отмечены «заинтересованные»

Что касается российского радиовещания в стандарте DAB+, то и здесь ситуация в стадии опытного тестирования. Тестовое вещание проводилось РТРС с Останкинской телебашни, для передач использовались программы радиостанции «Маяк». В ноябре 2014 г. на XVIII Международном конгрессе Национальной ассоциации телерадиовещания (НАТ) в ходе Международной выставки профессионального оборудования NATEXPO на стенде РТРС впервые в России проводилась демонстрация передачи радиосигнала в цифровом стандарте DAB+.

В настоящее время радиовещание в DAB+ осуществляется в более чем 40 странах, включая Норвегию, Швейцарию, Великобританию, Германию и Данию.

Для этого стенд оснастили несколькими радиоприемниками различных моделей, которые принимали сигнал передатчика, специально установленного на Останкинской телебашне.

Далее - информация из протокола Государственной комиссии по радиочастотам при Минкомсвязи России от 30 июня 2015 г. «О результатах проведения работ в опытной зоне экспериментального цифрового звукового радиовещания стандарта DAB+ в полосе радиочастот 174-230 МГц »:

«Поручить Федеральному агентству по печати и массовым коммуникациям (ФГУП РТРС) продолжить исследования в рамках научно-исследовательской работы "Разработка рекомендаций по внедрению в Российской Федерации цифрового стандарта радиовещания DAB+" в части вопросов обеспечения электромагнитной совместимости с радиоэлектронными средствами различных радиослужб в диапазоне 174-230 МГц и представить в IV квартале 2015 года в Государственную комиссию по радиочастотам проект решения ГКРЧ об использовании полосы радиочастот 174-230 МГц для создания на территории Российской Федерации сетей цифрового радиовещания стандарта DAB+».

Как видим из этой длинной выдержки, ГКРЧ лишь приняла к сведению отчет и поручила РТРС продолжить работы в части обеспечения электромагнитной совместимости с радиоэлектронными средствами различных радиослужб. Так что еще все впереди.

В настоящее время радиовещание в DAB+ осуществляется в более чем 40 странах, включая Норвегию, Швейцарию, Великобританию, Германию и Данию.

Первые шаги

Главная цель предполагавшегося перехода - резкое улучшение качества приема по сравнению с традиционным аналоговым радиовещанием в диапазоне коротких волн.

Все в одном

Следует упомянуть и чисто российскую разработку - систему РАВИС, представленную в 2005 году.

РАВИС позволяет транслировать и мультимедийные сервисы: видео, текст (информация о состоянии дорог и прочее.), статичные изображения и т.д.

Вот что оно предписывало:

Пути развития

В 2013 году Европейский вещательный союз (EBU) признал наиболее перспективным стандарт DAB+.

Что дальше?

Карта покрытия цифрового радио DAB/DAB+ в 2014 году. Голубым цветом отмечены «заинтересованные»

В настоящее время радиовещание в DAB+ осуществляется в более чем 40 странах, включая Норвегию, Швейцарию, Великобританию, Германию и Данию.

Этапы развития DAB

Европейские фирмы в 1987 году основали консорциум Eureka-147 с целью разработки принципиально новой системы цифрового радиовещания DAB. Участниками этого проекта являются около 50 фирм и организаций из Великобритании, Германии, Франции, Голландии, Италии, Швеции, Швейцарии, Норвегии, Финляндии, Японии, Канады, США и ряда других стран. В участники проекта от России, по представлению институтов - лидеров проекта - IRT (Германия) и ССЕТТ (Франция), был в 1995 г. принят ИРПА им. А.С.Попова.
В 1992 году на основе всемирного соглашения для DAB были выделены L- и S-диапазоны. Первые приемники, в основном для измерительных целей, были созданы в 1988 году. С 1990 года ряд членов проекта Эврика-147 приняли участие в проекте JESSI, в рамках которого была разработана первая интегральная микросхема для коммерческих DAB-приемников. Первый DAB-приемник потребительского типа был представлен на выставке в 1995 году в Берлине. Миниатюризация приемников продолжается, в настоящее время их серийным выпуском занимаются фирмы Grundig, Philips и др. В европейских странах эксплуатируется уже несколько десятков тысяч приемников.

Великобритания
Правительство Великобритании в 1994 году приняло решение о выделении для наземного DAB диапазона частот 217,5-230 Мгц. В данном диапазоне можно разместить семь многопрограммных сигналов DAB (так называемых "DAB-блоков" или "ансамблей"), каждый из которых занимает полосу частот, равную примерно 1,55 МГц. При этом обеспечиваются защитные частотные интервалы между сигналами DAB шириной около 200 кГц. Для облегчения опознавания ансамблей каждому из них присвоен короткий идентификатор (11B, 11C, 11D, 12A, 12B, 12C, 12D). Ансамбль 12B с сентября 1995г. использует BBC для передачи пяти национальных программ, принимаемых на территории всей Великобритании. Ансамбли 11C, 11D, 12A, 12D зарезервированы для служб Независимого национального радио (Independent National Radio (INR) Services).
Уже на первом этапе обслуживался район, охватывающий территорию Лондона и пригородов, на которой проживают более 10 миллионов человек. К настоящему моменту программы может принимать более половины населения страны.

Германия
В 1995 г. на конференции в Висбадене было принято решение о возможности использования для наземного DAB частот в УКВ диапазонах II (87 - 108 МГц), III (174 - 240 МГц), в L-диапазоне (1452 - 1467,5 МГц). В том же году в Баварии началось опытное DAB-вещание семи звуковых программ и сервисной информации с 13 радиостанций на частотах 12 TV-канала. Добавочные местные программы транслируются в L-диапазоне. В земле Северный Рейн-Вестфалия к 1996 году было установлено пять передатчиков, работающих на частотах 12 ТВ канала; дополнительные местные станции приступили к вещанию в Кельне и Дюссельдорфе. В начале 1996 г. было распределено среди слушателей 2000 приемников, к концу того же года на руках у населения находилось уже 15000 тыс. приемников DAB с различным уровнем сервиса. С 1997 года началось регулярное вещание DAB в Баварии.
Сегодня вещанием в этом стандарте обеспечено более 60% территории страны. Предполагается, что к 2004 г. сигнал DAB будет приниматься на всей территории Германии. Полный переход с аналогового радиовещания на цифровое должен завершиться в период между 2010 и 2015 годами. Для вещания будут использоваться сеть передатчиков, работающих в 12 ТВ канале (223-230 МГц, по одному DAB- блоку для каждой земли) и в L-диапазоне (1452-1467,5 МГц), где 100 DAB- блоков отдаются региональным программам. При таком распределении в любом месте Германии можно будет принять, как минимум, двенадцать высококачественных звуковых стереопрограмм и ряд каналов дополнительной информации при использовании приемника DAB с простой штыревой антенной.

Россия
Работы по созданию цифровой системы радиовещания начались в России в начале 1980 года во ВНИИРПА им. А.С. Попова, которые завершились созданием отечественной системы ЦРВ, опытных образцов передающего и приемного оборудования и организацией экспериментального вещания в г. Новгороде в 1993 году. Однако, поскольку в 1995 году была стандартизована в качестве общеевропейской система ЦЗРВ Эврика-147/DAB, которая существенно отличается от отечественной, то, начиная с 1993 года, все работы были сосредоточены на внедрении в России этой системы. К сожалению, далее зафиксированы в основном не факты, а намерения.
Для экспериментального вещания в Санкт-Петербурге Министерство Связи приняло решение о выделении полосы частот в диапазоне 92 - 100 Мгц. Опытные работы были успешно проведены, однако, для внедрения указанной системы ЦЗРВ в масштабах Российской Федерации этих усилий недостаточно. До сих пор отсутствует единая федеральная программа введения цифрового стандарта на телевидении и радиоэлектронных СМИ.
Для решения проблемы вещания необходимо решение множества организационных проблем, в первую очередь - выделение отдельного диапазона частот. Европейский опыт показал, что использование диапазона 88-108 мГц совместно с существующими ЧМ-станциями нецелесообразно. В конце 1999 г. коллегия Минсвязи РФ наметила трехэтапную стратегию перехода на цифровое радиовещание, рассчитанную на 10-15 лет:

2001-2002 гг. Опытное вещание в Москве и Петербурге 6 государственных станций: "Радио России", "Маяк", "Маяк-FM", "Юность", "Орфей" и одной местной. Возможна передача пейджинговой или мультимедийной информации.

2002-2003 гг. Расширение опытного вещания на Московскую и Ленинградскую области, появление 6 коммерческих станций.

2003-2010 гг. Полный охват территории РФ, в дальнейшем - сокращение количества аналоговых УКВ станций.

Для разработки был рекомендован диапазон 176-230 мГц. Однако стратегия - не программа и реальных шагов для реализации этой концепции до сих пор не сделано. Российская бюрократия сильнее прогресса. Конкретные частоты в рекомендованном диапазоне могут быть выделены только после продолжительного анализа электромагнитной обстановки, который должен провести НИИ Радио. А после выделения частот комитетом Минсвязи предстоит еще выиграть конкурс на ее использование в МПТР (Министерство печати и теле- и радиовещания). После этого останется пустяк - найти средства для реализации проекта. На государственное финансирование рассчитывать не приходится, на средства населения - тем более. Недавно состоянием российского проекта заинтересовались некоторые западные компании - производители DAB оборудования. Желая выйти на российский рынок, они готовы финансировать развертывание опытной зоны вещания. Вероятно, это наиболее реалистичный сценарий успешного развития событий.
14 мая 2002г начались опытные передачи по трансляции стереофонических программ звукового вещания "Радио России", "Маяк" и "Юность" в цифровом формате через спутник связи и вещания "Экспресс-6А" (точка стояния 80 градусов в.д.) на территорию России от Калининграда до Владивостока. Однако это еще не регулярное вещание.

СИСТЕМА DRM

Для диапазонов средних и коротких волн разработан стандарт DRM. Разработчики решили обратиться к этим диапазонам, поскольку они дают беспрецедентные возможности для дальнего вещания при существенно меньших затратах на его организацию, а техническое качество вещания уже не отвечает современным требованиям.
Организация DRM (Digital Radio Mondiale) была основана в марте 1998 г. Это некоммерческий международный консорциум, включающий более 60 участников из Европы, Азии и Америки, в том числе российский канал "Голос России". В основу нового стандарта, названного "система А" положен доработанный прототип системы Skywave-2000, разработанной французской фирмой Thomcast. Осенью 2000 года Международный Союз Электросвязи рекомендовал своим членам использовать его, после чего закрепилось название "система DRM".
Формат характеризуется гибкими параметрами передачи, позволяющими использовать его во всех диапазонах ниже 30 МГц. Одновременно он может использоваться и для диапазона УКВ. Первые системы DRM будут вещать в стандартной полосе радиоканала, составляющей 9/10 кГц. Впоследствии можно формировать и более широкие потоки, повышая качество передачи сигнала. Для внедрения новой системы можно модернизировать существующие АМ-передатчики, что снимет ряд проблем переходного периода.

Основные преимущества следующие:

Улучшение приема и качества звучания

Возможность использования во всех диапазонах

Возможна совместная передача данных и аудиосигнала

Есть выбор режимов для оптимизации пропускной способности/качества и надежности/устойчивости приема

Очень высокая эффективность использования спектра: от 3 до 4 бит/Гц/с;

Система открыта для последующего улучшения, новых методов компрессии и процессов кодирования. Для РЧ каналов для радиовещания ниже 30 MHz в настоящее время используют ширину полосы 9 или 10 кГц.

DRM система может использоваться:

в пределах номинальной ширины полосы, в соответствии с настоящей планировкой;

в пределах каналов с шириной полосы кратной 4.5 кГц (половина 9 кГц) или 5 кГц (половина 10 кГц), для того, чтобы была возможность совместного вещания с аналоговым АМ сигналом или для обеспечения большей пропускной способности передачи, если в будущем это будет разрешено.

Краткое описание стандарта DRM

В отличие от стандарта DAB, использующего MPEG II, в DRM применяется более современный вариант компрессии MPEG-4. Он включает адаптивный механизм компрессии сигнала AAC (Advanced Audio Coding) в моно и стереовариантах, а также CELP (Code-exited Linear Prediction) для высококачественного кодирования речи и шумоподобных сигналов. В MPEG-4 долговременное предсказание проводится не во временной, а в спектральной плоскости. Кодер делает предсказание, а затем кодирует либо разницу между реальным и предсказанным сигналом, либо сам входной сигнал, если его значение можно закодировать более компактно, чем разницу. Кроме того, кодер поддерживает несколько новых механизмов, связанных со способностью потока адаптироваться к изменениям параметров канала. Любой из вариантов может дополняться техникой SBR (Spectral Band Replicatoin), предназначенной для повышения качества передачи верхних частот. При передаче на частотах ниже 30 МГц все форматы, кроме стереофонического, используют полосу 9/10 МГц. Использование техники SBR требует более широкой полосы.
Помимо аудиосигналов, в цифровом потоке могут передаваться данные. Мультиплексированный поток аудио- и данных формируют основной сервисный канал Main Service Channel (MSC). В MSC передается до 4 потоков, каждый из которых переносит или аудио или данные. Информация канала MSC разбивается на логические кадры по 400 мс каждый. Дополнительно к MSC формируются еще два дополнительных канала. Основной и сервисные каналы определенным образом мультиплексируются, в результате чего образуются транспортные суперкадры длительностью 1200 мс.
Первый дополнительный канал, Fast Access Channel - FAC (канал скоростного доступа), переносит данные о параметрах радиочастотного сигнала и информацию, позволяющую выделять отдельные услуги. К параметрам сигнала относятся идентификатор потока, ширина занимаемой полосы, тип модуляции, тип кодирования, индекс глубины перемежения, количество передаваемых услуг. Эти параметры передаются в каждом FAC кадре. К параметрам, характеризующим услуги, относится указание типа сервиса (аудио/данные), флаг условного доступа, указатель языка и некоторые другие. Они передаются последовательно - в одном кадре параметры, относящиеся к одному сервису.
Второй дополнительный канал, Service Description Channel - SDC (канал описания услуг), содержит информацию, относящуюся к условному доступу, программу передач, информацию об авторских правах, вспомогательную информацию для некоторых приложений, а также ссылки на альтернативные частоты, на которых передается тот же канал. Информация SDC размещается в начале каждого суперкадра и начинается с ссылок на альтернативные частоты. Это позволяет автоматически выбрать канал, принимаемый в данный момент наилучшим образом.
В DRM, как и в DAB, применяется система модуляции СOFDM. Эта система весьма эффективна для передачи сигналов по радиоканалу с многолучевым распространением радиоволн и селективным замиранием сигнала, характерным для коротких волн. Для компенсации помех многолучевого распространения используется защитный интервал. Он не должен превышать 20% от общей длительности символа, чтобы не снизить пропускную способность канала. Количество несущих, размещаемых в полосе частот канала, ограничивается Допплеровским смещением частоты сигнала, возникающим в режиме мобильного приема. С учетом этих факторов в полосе 9/10 кГц используется около 200 несущих. Их точное количество, равно как и длительность символа и защитного интервала, зависит от характера распространения радиоволн (поверхностные или пространственные), предположительной дальности передачи и требуемой достоверности.
Каналы, входящие в MSC, разделяются на 2 части, различающиеся по значимости информации для правильного декодирования. Они подвергаются раздельному помехоустойчивому кодированию, характеризующемуся разной степенью помехозащищенности. В качестве помехоустойчивого кодирования применяется перемежение данных и сверточное кодирование со скоростями кода от 0.5 до 0.8. Перемежение данных в системах COFDM реализуется и по времени, и по частоте, что позволяет восстанавливать сигнал при высоком уровне селективного замирания в радиоканале. Кроме того, для борьбы с этим явлением в поток вводятся пилотные сигналы, позволяющие приемнику оценить степень затухания сигналов на каждой несущей частоте. Уровень налагаемой защиты также зависит от диапазона и предполагаемой дальности распространения сигнала. В частности, при передаче на коротких волнах глубина перемежения составляет 2.4 с, а на длинных и средних волнах - 0.8 с. Кроме того, на коротких волнах используется сверточное кодирование с более низкими скоростями кода и вводится большее количество пилотных сигналов.

ПЕРСПЕКТИВЫ ЦИФРОВОГО ВЕЩАНИЯ

Необходимо признать, что цифровое вещание превосходит по качеству и возможностям аналоговое. Однако не всегда качественное превосходство переходит в количественное, как это получилось с DAB - стандартом. Поэтому цифровое вещание полностью заменит аналоговое еще очень не скоро, и об исчезновении традиционного радио говорить пока рано. Ожидалось, что практически во всех развитых странах Европы с 1997-98 гг. начнется регулярное DAB-вещание, а к 2000 году будет завершен охват вещанием 80% населения Европы. Однако реальные темпы охвата заметно ниже прогнозов. Производители не торопятся наращивать выпуск соответствующих приемников, потому что не уверены в рынке сбыта. А рынок не готов принять новые приемники, поскольку большинство слушателей удовлетворено качеством аналогового вещания на УКВ и пока не видит возможностей нового формата. Существует также реальная конкуренция со стороны компаний звукозаписи, заинтересованных в том, чтобы в автомашинах слушали не радио, а записи - доходы от продаж заметно превышают авторские отчисления радиостанций.
Первоначальная ошибка была в том, что DAB рассматривался только как технический стандарт. Однако история техники наглядно демонстрирует, что одни только технические преимущества еще не являются для массового потребителя решающим аргументом при выборе товара, должны еще быть какие-то иные достоинства. Угадать, что будет востребовано рынком - задача неразрешимая. Достаточно вспомнить такие форматы звукозаписи, как DAT, DCC или минидиск, так и не вытеснивший компакт-кассету и отступающий под натиском твердотельной пямяти.
При разработке DAB возможность передачи дополнительной информации была заложена изначально, однако концепция вещания поначалу сохранилась: тот же принцип построения передач, та же назойливая реклама. Существующие сегодня широковещательные программы в основном рассчитаны на безликого среднего слушателя и обращаются к общенациональной аудитории. При таком подходе нельзя учесть региональные особенности аудитории, местные интересы и традиции, и т.д. Стандарт DAB рассчитан на локальное, региональное вещание и вполне отвечает интересам коммерческого радио, но в целом смена стратегии идет достаточно медленно. Чтобы заинтересовать потребителя, а, тем самым, стимулировать и производителя, BBC первой создала новую программу для цифрового формата, ее примеру последовали и другие радиовещательные компании.
DAB-радио планируется использовать не только для трансляции традиционных радиопрограмм (свободных и закодированных), но и для передачи деловой информации. Она будет выводиться на дисплей DAB-приемника или на монитор компьютера в виде телетекста. Такая возможность существует благодаря использованию протокола MOT (Multimedia Object Transfer), разработанного для приведения разнородных данных к стандартному формату телетекста. Кроме того, предполагается использовать DAB-службы для передачи шифрованной информации, предназначенной для узкого круга абонентов. Этой службой могут пользоваться банки, страховые конторы и другие организации для распространения информации между филиалами.
Еще одной службой, которую предполагается развить в рамках национальных DAB-проектов, является предоставление информации о состоянии на дорогах. Это особенно актуально ввиду того, что DAB-радио в сильной степени ориентировано на мобильный прием. Помимо предоставления широкого спектра сопутствующей информации цифровое вещание предполагает возможность организации передач по запросу и других интерактивных служб. В мобильных приемниках в качестве обратного канала предполагается использовать сети GSM.

На будущее положение DAB на рынке может негативно повлиять широкое распространение приемников спутникового телевизионного вещания DVB, которым отдают явное предпочтение и промышленность, и радиостанции. Ввод в эксплуатацию цифрового мультиплексного радио dRadio обеспечил трансляцию через спутник HotBird-5 в одном единственном канале DVB до 40 некодированных радиопрограмм в формате MPEG-2. Спасение DAB пока в том, что для DVB разработаны только стационарные приемники, рассчитанные на эксплуатацию в одном из трех режимов: DVB-S (прием сигнала со спутника), DVB-C (через кабель) и DVB-T (наземно). Однако новые системы прямого спутникового вещания позволяют принимать программы и в движущемся автомобиле.
В конце 2001 года в Америке начали регулярную работу две национальных сети спутникового непосредственного цифрового радиовещания - Sirius Satellite Radio и XM Satellite Radio. В эфире сразу появились десятки новых высококачественных радиопрограмм. Специалисты отмечают не только принципиально иную бизнес-модель спутникового радиовещания, которое может существовать и без традиционной радиорекламы, на деньги подписчиков, но и ожидаемые революционные изменения в программировании и в выборе содержания прослушиваемых передач, которые станут доступными самим радиослушателям. Весь этот спектр удовольствий стоит слушателю 9 долларов 95 центов в месяц. Компании уверены, что, как и в случае с кабельным телевидением, аудитория захочет платить за то, что непосредственно удовлетворяет ее интересы и не содержит ненавистную многим рекламу. Sirius Satellite Radio и XM Satellite Radio полны оптимизма, а стоимость приемников уже сопоставима со стоимостью существующей автомобильной радиоаппаратуры. Учитывая, что за год в США продается около 24 миллионов автомобильных приемников, по прогнозам к 2007 году 15 процентов всех машин будут оснащены аппаратурой приема спутникового вещания.
Три спутника Sirius Satellite Radio охватывают цифровым сигналом всю территорию США. Прием ведется на антенну размером 20-30 см. В дополнение к спутникам компания развернула сеть из 100 наземных передатчиков-ретрансляторов. Со спутников транслируются 100 каналов в формате MPEG-2.
XM Satellite Radio Holdings Inc . предлагает радиослушателям 71 музыкальный канал, их репертуар охватывает массу музыкальных направлений от классической музыки до рока. Кроме того, вниманию радиослушателей предлагаются новостные каналы, материалы для которых предоставляют CNBC, CNN Headline News, USA Today и C-SPAN, а также ряд других агентств. Через спутники транслируются спортивные и развлекательные передачи, ток-шоу и программы для детей. В космическом сегменте системы спутникового цифрового радиовещания работают два спутника связи под кодовым названием Rock и Roll. Сигнал принимается со спутников непосредственно на радиоприемники, а в городских районах с многоэтажной застройкой для трансляции сигнала дополнительно будут использоваться наземные ретрансляторы.

Основное преимущество прямого спутникового вещания имеют перед существующими УКВ радиостанциями - глобальность. Однако затраты на создание такой системы достаточно велики. В странах и регионах с низкой плотностью населения или находящиеся на значительном удалении от экватора спутниковое радио может оказаться неэффективым и непопулярным по чисто экономическим соображениям. И в ряде случаев наземное цифровое радиовещание имеет больше перспектив в обозримом будущем, в отличие от США, хотя бы в связи с на порядки меньшими расходами на их внедрение. Вот тут и выходит на сцену DRM.
Развитие цифрового вещания в "дальнобойных" диапазонах особенно актуально для России при ее огромной территории и средней плотности населения 9 человек на квадратный километр. В небольших городах, в которых живет более половины населения страны, коммерческое вещание УКВ-ЧМ часто оказывается нерентабельным. Поэтому для почти забытых диапазонов ниже 30 МГц в России открыты прекрасные перспективы.
Однако есть и другие проблемы. При внедрении цифрового радиовещания в диапазонах с АМ необходимо обеспечить сохранение возможности приема для более 2 млрд существующих аналоговых радиоприемников. Этого можно достичь путем одновременной передачи цифрового радиовещательного сигнала с половинной скоростью и совместимого однополосного аналогового вещательного сигнала. При этом владельцы обычных радиоприемников будут принимать аналоговую программу, а цифровая будет прослушиваться как слабый высокочастотный шум Радиочастотный спектр излучаемого совместимого сигнала не превышает отведенные сегодня ITU на один радиоканал 9 кГц. В чисто цифровом режиме передачи спектр передаваемого сигнала может занимать те же стандартные 9 кГц или, а в случае расширенного режима- 12 кГц, при этом достигается повышенное качество звучания и передача дополнительной мультимедийной информации.
Цифровая технология, лежащая в основе будущих приемников DAB, сделает возможным и прием сигналов DRM. Для радиостанций переход на цифровое вещание в диапазонах коротких, средних и длинных волн означает существенное (примерно на три четверти) сокращение расходов на трансляцию при сохранении неизменным радиуса охвата. При этом передающие станции могут продолжать использовать имеющуюся инфраструктуру.