Modulacja DRM

e-mail:

janucha@no-spam.gazeta.pl
 

Uwaga!!! jeśli chcesz wysłać do mnie emaila to wykasuj z adresu nagłówek antyspamowy.

 Specyfikacja modulacji DRM.

System DRM został zaprojektowany do stosowania na dowolnej częstotliwości poniżej 30 MHz, przy uwzględnieniu ograniczeń kanałowych i propagacyjnych istniejących w różnych pasmach. W celu dopasowania się do tych ograniczeń, przewidziano różne tryby transmisji. Tryb transmisji jest określony przez parametry związane z:

– szerokością pasma sygnału; oraz
– sprawnością transmisji.

Parametry pierwszej grupy określają całkowitą szerokość pasma dla pojedynczej transmisji. Parametry związane ze sprawnością transmisji pozwalają na wybranie kompromisu pomiędzy przepływnością użyteczną a odpornością na zakłócenia, wielodrogowość i efekt Dopplera. W dalszej części tego opisu zostaną przedstawione parametry systemu podlegające wyborowi i wpływające na całkowitą przepustowość użyteczną, która z kolei ogranicza możliwości wyboru sposobu kompresji i kodowania źródłowego sygnału fonicznego.

 Kodowanie sygnału fonicznego

W celu uzyskania najlepszej jakości dźwięku przy dostępnej przepustowości bitowej, w systemie DRM przewidziano zastosowanie następujących kodeków:

 - MPEG-4 AAC (ang. Advanced Audio Coding) włącznie z narzędziami podwyższającymi odporność na zakłócenia dla transmisji mono- i stereofonicznych;
 - MPEG-4 CELP (ang. Code Excited Linear Prediction) dla odpornej na zakłócenia transmisji monofonicznej mowy;
 - MPEG-4 HVXC (ang. Harmonic Vecor eXcitation Coding) dla odpornej na zakłócenia transmisji monofonicznej mowy przy niewielkiej dostępnej przepływności bitowej.

Dodatkowo razem z AAC i CELP można stosować SBR (ang. 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 prędkości bitowej rzędu 17-27 kbit/s). Ostatnio pojawił się także schemat PS (ang. Parametric Stereo) - zaawansowane narzędzie kodowania dźwięku umożliwiające dodatkową redukcję przepływności bitowej w przypadku sygnału stereofonicznego.

Tryby transmisji.

Parametry związane ze sprawnością transmisji.

Parametry odnoszące się do sprawności transmisji umożliwiają przyjęcie kompromisu pomiędzy przepływnością użyteczną a odpornością na zakłócenia, wielodrogowość i efekt Dopplera dla dowolnej wartości szerokości pasma sygnału. Parametry te należą do dwóch grup:

-sprawność kodowania (0,5-0,78) i tryb modulacji (4-, 16- lub 64-QAM), określające stopień ochrony danych przed błędami transmisji;
-parametry symbolu OFDM, określające strukturę symboli OFDM dopasowanych do warunków propagacyjnych.

Na potrzeby transmisji zdefiniowano 4 tryby odporności obejmujące reprezentatywne zestawy parametrów OFDM (liczba nośnych i ich wzajemna odległość, czas trwania symbolu, przedziału ochronnego i in.).

Tryb A: najbardziej odpowiedni dla kanałów z falą przyziemną ze słabymi zanikami; do stosowania na falach długich i średnich oraz w górnej części pasma fal krótkich.
Tryb B: najbardziej odpowiedni dla kanałów niestacjonarnych, selektywnych czasowo i częstotliwościowo z większym rozrzutem opóźnienia; do stosowania na falach średnich i krótkich.
Tryb C: odporność jak w trybie B ale z jeszcze większym rozrzutem przesunięcia Dopplera;do stosowania wyłącznie na falach krótkich.
Tryb D: odporność jak w trybie B ale z największym rozrzutem przesunięcia Dopplera i opóźnień; do stosowania wyłącznie na falach krótkich.

tab1

Parametry związane z szerokością pasma sygnału.

W radiofonii poniżej 30 MHz stosuje się obecnie dwie szerokości kanałów: 9 kHz dla LF i MF w Regionie 1 i 3 oraz 10 kHz dla HF na całym świecie i MF w Regionie 2. System DRM został tak zaprojektowany aby można było go stosować:

-wewnątrz nominalnych szerokości pasma, w celu zachowania obecnej sytuacji planistycznej;
-wewnątrz połowy nominalnych szerokości pasma (4,5 albo 5 kHz), w celu umożliwienia emisji cyfrowych równoległych (ang. simulcast) do analogowej AM;
-wewnątrz podwójnych nominalnych szerokości pasma (18 lub 20 kHz), w celu zwiększenia pojemności transmisyjnej, jeżeli znikną aktualne ograniczenia planistyczne.

Rzeczywista szerokość pasma zajmowanego przez sygnał zależy od trybu transmisyjnego i wykorzystywanego pasma częstotliwości.

tab2

Typ zajętości widma wyznacza nominalną szerokość kanału. Grupa nośnych przenoszących FAC występuje zawsze na prawo (w kierunku wyższych częstotliwości) w stosunku do częstotliwości odniesienia fR DRM (zwanej DC, zgodnie z tradycyjną nazwą nośnej AM) będącej całkowitą wielokrotnością 1 kHz. Rysunki 1 i 2 pokazują położenie nośnych dla obu używanych szerokości kanałów AM.

rys1.2

Nośne są indeksowane przez k ∈ {Kmin, Kmax} (k = 0 odpowiada nośnej DC) i określone przez poniższe wartości zależne od wybranego trybu odporności i zajmowanego widma. O nośnych dla k < 0 mówi się, że są na lewo od DC a dla k > 0, że są na prawo od DC. Tablica 3 zawiera wartości dolnych i górnych wskaźników nośnych dla każdego trybu odporności i zajmowanego widma.

tab3

W zależności od trybu nośna DC wraz z niektórymi sąsiednimi nośnymi nie występuje w sygnale w.cz., tak jak to przedstawia Tablica 4.

tab4

Modulacja i poziomy ochronne.

Multipleks DRM składa się z trzech kanałów logicznych: głównego kanału usług (ang. Main Service Channel – MSC), kanału szybkiego dostępu (ang. Fast Access Channel – FAC) i kanału opisu usług (ang. Service Description Channel – SDC). MSC zawiera dane usług. FAC przesyła informacje o szerokości kanału i dane pozwalające na szybkie wyszukiwanie. SDC podaje informacje o tym jak zdekodować MSC, jak odnaleźć alternatywne źródła tych samych danych oraz opisuje atrybuty usług przesyłanych w multipleksie.
Dla FAC stosuje się wyłącznie tryb modulacji 4-QAM (czyli QPSK) w połączeniu ze sprawnością kodowania 0,6, natomiast dla SDC można stosować tryb modulacji 4- lub 16-QAM i sprawność kodowania 0,5.
W kanale MSC można przesłać do czterech różnych usług: programy radiofoniczne lub dane. Dla MSC zdefiniowano dwa różne tryby modulacji (16- lub 64-QAM) we wszystkich trybach odporności. Można je stosować w kombinacji odpowiednio z jednym z dwóch (16-QAM) lub czterech (64-QAM) poziomów ochronnych. Każdy poziom ochronny charakteryzuje się własnym zestawem parametrów dla użytego kodera splotowego, co daje pewną średnią sprawność kodowania dla całkowitego wielopoziomowego procesu kodowania w modulatorze. Dla 16-QAM poziom ochronny nr 0 odpowiada średniej sprawności kodowania 0,5, nr 1 odpowiada 0,62. Dla 64-QAM poziomy ochronne o numerach od 0 do 3 odpowiadają średniej sprawności kodowania: 0,5, 0,6, 0,71 i 0,78.

Możliwości transmisji i przepływności bitowe.

Całkowita dostępna przepływność bitowa w głównym kanale usługowym MSC zależy od szerokości pasma zajmowanego kanału, poziomu ochronnego i zastosowanego trybu odporności.
Minimalna dostępna przepływność bitowa wynosi 4,8 kbit/s dla 16-QAM, trybu odporności B, sprawności kodowania 0,5 i szerokości pasma 4,5 kHz natomiast maksymalna wynosi 72,0 kbit/s dla 64-QAM, trybu odporności A, sprawności kodowania 0,78 i szerokości pasma 20,0 kHz.
Na potrzeby emisji długo- i średniofalowych w Polsce można założyć, że będzie stosowany wyłącznie tryb odporności A i typ zajętości widma 2. Natomiast emisja równoległa na falach długich powinna korzystać z typu zajętości widma 0.
Dwie poniższe tablice przedstawiają dostępną całkowitą przepływność bitową dla dwóch reprezentatywnych zestawów parametrów. Pola zacienione wskazują konfiguracje proponowane dla Polski.

tab5.6

Powyższe opracowanie zostało zaczerpniete z : http://www.urtip.gov.pl/_gAllery/23/53/2353.pdf

[Informacje ogólne] [Technika odbioru] [Modulacja DRM] [Odbiorniki DRM] [Przemiana 12 kHz] [Software] [Propagacja] [Odebrane stacje] [Download] [Linki]