2. Расчет динамического диапазона сигнала в канале и допустимого напряжения шума.

Определить динамический диапазон сигнала в канале и допустимое напряжение шума. Максимальное напряжение сигнала ЭКЗВ высшего класса качества равно 1,55 В, минимальное напряжение равно 8,7 мВ.

Дано:

Umin= 1.55 В

Umin= 8.7 мВ

N = 15 дб

Найти:

Uш -?

Dc - ?

Решение :

Найдем значение динамического диапазона сигнала в канале:

𝐷𝑐=20lg𝑈𝑚𝑎𝑥𝑈𝑚𝑖𝑛

𝐷𝑐=20( lg𝑈𝑚𝑎𝑥 - lg𝑈𝑚𝑖𝑛)

𝐷𝑐 = 20(lg 1.55 – lg 0.0087) = 45 дб.

Находим значения максимального динамического диапазона Dk.

Примем за класс качества значение 15 дб.

В зависимости от заметности искажении, а также технико – экономических показателей установлены три класса качества звучания:

Высший класс – искажения практический незаметны высококвалифицированным экспертам и совершенно незаметны обычным слушателям;

(15 – 20 Дб.)

D = 𝐷𝑐 + ∆𝑁 = 45 + 15 = 60 дб.

Рассчитаем допустимое напряжение шума в канале используем формулу максимального динамического диапазона канала ЭКЗВ:

D= 20 lg

Преобразуем дб в В:

D= 10(𝑛20) = 10(6020) = 1 В

𝑈ш = 10(lg𝑈𝑚𝑎𝑥− 𝐷𝑐20)

𝑈ш = 10(lg1.55− 120) = 1.38 В

Ответ: динамический диапазон сигнала в канале 𝐷𝑐 = 45 дб. ; допустимое напряжение шума 𝑈ш = 1.38 В.

3. Охарактеризовать состав и назначение оборудования для организации эфира в записи, «прямого телефонного эфира», прямых репортажей собственных корреспондентов системы црв «Эврика – 147».

Типы организации вещания. Развитие техники радиовещания, а также финансовые возможности привели к серьезным переменам в организации и оснащении работы радиостанций. В последние годы в российском радиовещании выделилось два структурных типа организации радиостанций в зависимости от подхода к проблеме организации работы радиостанции: традиционные и современные. Традиционные типы организации вещания в нашей стране присущи государственным радиостанциям, а также негосударственным, работающим на арендуемой у государства материальной базе. Современные типы осваивают главным образом негосударственные, коммерческие станции.

Традиционные типы организации вещания. Традиционные типы характеризуются раздельным расположением вещательной аппаратной и вещательной студий. При таком расположении ведущий (диктор, автор и т.п.),  а также гости эфира находятся в звукоизолированном помещении, где размещаются микрофоны. Вещательная аппаратная, как правило, отделена от вещательной студии звукоизолирующим стеклом, за которым находятся источники звуковых сигналов – аналоговые и цифровые магнитофоны,  CD - плейеры, устройства воспроизведения служебных сигналов и устройства записи, а также микшерный пульт, куда поступают все звуковые сигналы. При такой организации вещания формирование вещательного сигнала радиостанции за микшерным пультом осуществляет звукорежиссер. Иногда в аппаратной присутствует еще один работник – звукооператор, обслуживающий источник звуковых сигналов и устройств записи.

Техническое обслуживание аппаратуры (коммутация, профилактика, ремонт, тестирование) осуществляет инженер эфира. Связь между ведущим  в студии и техперсоналом в аппаратной осуществляется посредством специальных систем внутренней связи. Такая организация вещания, кроме всего прочего, требует сценария прямого эфира, которому подчиняются и ведущий, и звукорежиссер; возможность импровизационного построения эфира при таком типе организации вещания весьма невелика.

Современные типы организации вещания. Современные типы организации вещания характеризуются совмещением студии и аппаратной вещания в одном помещении, что не исключает возможности совмещения в одном лице функций ведущего эфира, звукорежиссера, а зачастую и звукооператора и даже инженера. Находясь за микшерным пультом, ведущий имеет возможность в процессе ведения эфира корректировать с пульта вещательный сигнал радиостанции, вводить звуковой сигнал с различных источников. Это позволяет производить замену звуковых носителей (ленты, кассеты, диски и т.п.) и даже выполнять инженерные функции – коммутацию, регулировку аппаратуры и т.п.

Однако такое совмещение требует достаточно высокой квалификации. На многих радиостанциях используется «гибридная» организация – аппаратная совмещена со студией, где, кроме ведущего, находится и режиссер - оператор, осуществляющий весь процесс формирования вещательного сигнала – от работы со звуковыми носителями до микширования сигнала на пульте. Что касается небольших шумов, возникающих при работе различных устройств, находящихся в том же помещении, что и микрофон, то они гасятся специальными устройствами.

При современных типах организации вещания резко возрастает роль автоматизации. На протяжении последних 10 - 12 лет за рубежом непрерывно шел процесс автоматизации радиовещании. С 1995 года и в нашей стране появляются полностью автоматизированные радиостанции, программируемые и обслуживаемые одним - двумя сотрудниками.

В 1995 году открылась автоматическая станция «Студия - М» во Владимире, в 1998 году – «Свежий Ветер» в Тольятти. На такой радиостанции основой аппаратного комплекса является компьютер, который по программе микширует сигналы, вводящие в него звуковые фрагменты (песни, реклама)  в заданной последовательности, чередуя их со служебными сигналами. Тем не менее, число полностью автоматизированных станций в стране растет медленно.

Это обусловлено высокой стоимостью такого аппаратного автоматизированного комплекса. С другой стороны, рынок радиовещания в России огромен, поэтому его потребности удовлетворяются пока при помощи более традиционной организации вещания. Среди радиостанций современного типа организации вещания выделяются программируемые станции, наиболее близко подошедшие к принципам организации зарубежного коммерческого вещания. Работа ведущего такой радиостанции заключается в комментировании песен, список которых он получает в начале своей смены; музыкальную программу составляет при этом не ведущий, а музыкальный редактор.

Принцип сплошного предварительного программирования эфира позволяет точно соблюдать избранный формат (от лат. formo – придать форму) вещания, что определяет коммерческий успех радиостанции (согласно зарубежным теориям радиовещания, именно точное следование формату позволяет стабильно удерживать аудиторию, которую привлекает именно этот формат). Однако отсутствие импровизационного элемента в передаче снижает зрительский интерес у значительной части аудитории. Многие станции, даже коммерческие, стараются вводить и развивать импровизационные элементы в вещании.

В современной радиостудии количество микрофонов может быть различным – от 1 до 6 и даже больше. Впрочем, для большинства случаев достаточно 2 - 3. Используются микрофоны самых разных типов. До подачи на вход пульта сигнал микрофона может подвергаться различной обработке – компрессированию, частотной коррекции, в некоторых специальных случаях – тональному сдвигу, реверберации и т.д. Реверберация ( от ср. – век. лат. reverberato – отражение) – послезвучие, сохраняющееся после выключения звука. Прием реверберации оказывает значительное влияние на слышимость и разборчивость речи и музыки в помещении, на выравнивание уровня  сигнала.

Устройства звуковоспроизведения на большинстве станций представлены CD - плейерами и магнитофонами. Спектр используемых магнитофонов зависит от специфики станции: это могут быть цифровые (DAT – цифровой кассетный магнитофон; MD - устройство записи и воспроизведения на цифровой минидиск) и аналоговые устройства (бобинные студийные магнитофоны, а также профессиональные кассетные деки).

На некоторых станциях применяется и воспроизведение с виниловых дисков. Для этого используются либо профессиональные «грамстолы», либо – чаще – просто высококачественные проигрыватели, а иногда и специальные «диджейские» вертушки, аналогичные используемым в практике дискотек. На некоторых станциях, где широко применяется принцип ротации песен, используется воспроизведение музыки непосредственно с жесткого диска компьютера, куда определенный набор ротируемых на этой неделе песен записывается предварительно в виде волновых файлов (как правило, в формате WAV). Применяются устройства воспроизведения служебных сигналов самых разных типов. Как и в зарубежном радиовещании, довольно широко используются аналоговые кассетные устройства (джингловоды), носителем звука в которых служит особая кассета с лентой. На каждой кассете, как правило, записывается один сигнал. Лента в кассетах джингловода закольцована, следовательно, сразу после использования она снова готова к воспроизведению.

На многих радиостанциях, где используется традиционный тип организации вещания, сигналы воспроизводятся с бобинных магнитофонов. Цифровые устройства представляют собой либо устройства, где носителем каждого отдельного сигнала являются флоппи - диски или специальные картриджи, либо устройства, где сигналы воспроизводятся непосредственно с жесткого диска компьютера. В аппаратном комплексе радиовещания используются также различные устройства записи: это могут быть как аналоговые, так и цифровые магнитофоны. Эти устройства применяются как для записи отдельных фрагментов эфира в архив радиостанции или с целью последующего повтора, так и для сплошной контрольной записи всего эфира (так называемый police tape). Кроме того, в аппаратный комплекс радиовещания входят мониторные акустические системы как для прослушивания программного сигнала (микса на выходе с пульта), так и для предварительного прослушивания («подслушки») сигнала с различных носителей перед выводом этого сигнала в эфир, а также головные телефоны (наушники), в которые подается программный сигнал, и т.п.

Частью аппаратного комплекса может являться также устройство RDS (Radio Data System) – система, позволяющая слушателю, обладающему специальным приемным устройством, принимать не только звуковой, но и текстовый сигналы – название радиостанции, иногда название и имя исполнителя звучащего произведения, другую информацию, отображаемую на специальном дисплее.

Организационная структура радиостанции. В зависимости от величины охвата аудитории в зарубежном радиовещании различают три основных структурных типа радиостанций: – радиостанции с большим рынком (major - market, национальный или региональный охват), средним рынком (medium - market, региональный охват или мегаполис) и малым рынком (small - market, локальный охват). В России такого четкого деления пока нет, потому что не размер охватываемой аудитории определяет структуру радиостанции, а объем финансирования, который могут позволить себе учредители. Однако в целом есть два основных типа структуры радиостанций, которые могут быть обозначены как традиционный и современный.

Традиционная структура свойственна главным образом государственным станциям, современная – главным образом негосударственным.

Традиционная структура. Такая структура организации определяет значительный штат как самой редакции, так и сотрудников технических служб.

Современная структура. За годы развития негосударственного вещания современная структура, в равной степени характерная для всех негосударственных станций, еще окончательно не сформировалась. Однако заметно тяготение к современной зарубежной модели, когда техническая служба является структурным подразделением радиостанции. Это позволяет снизить до минимума неоправданное дублирование функций работников и создать полноценный работоспособный коллектив. Организованные по такой схеме радиостанции чаще всего и вещание свое организуют по современному типу.

Система ЭВРИКА-147/ DAB

Описание системы

Система "Эврика-147/ DAB" пригодна для организации наземного, спутникового и кабельного вещания и обладает следующими техническими преимуществами:

• высокое качество звуковоспроизведения (на уровне проигрывателей компакт-дисков);

• передача цифрового сигнала требует меньшей мощности, чем передача аналогового, а качество звучания остается неизменным, начиная с момента, когда прием сигнала вообще становится возможным.

• возможность передачи в узкой полосе частот шириной 1,54 МГц шести стерео-программ (с качеством, характерным для проигрывателя компакт-дисков) совместно с разнообразной дополнительной информацией;

• для каждого канала выделяется своя полоса частот и качество передачи можно динамически регулировать в месте, откуда ведется передача.

• возможность охвата вещанием больших территорий (в том числе территории всей России) путем организации одночастотных сетей (то есть сетей, состоящих из передатчиков, работающих в синхронном режиме на одной и той же частоте) или непосредственно вещания с искусственных спутников Земли;

• возможность передачи электронных газет, факсов, изображений, бизнес информации, телевизионных сигналов и т.д. ("радио-мультимедиа");

• возможность приема программ наземного и непосредственно спутникового вещания на радиоприемники с ненаправленными штыревыми антеннами в домашней обстановке, в движущемся автомобиле или в походных условиях;

• высокая устойчивость к воздействию помех и, в частности, помех многолучевого распространения, позволяющая добиться стабильного приема даже при быстром перемещении автомобилей в городских районах со сложной многоэтажной застройкой;

• наличие специальных каналов для передачи информации ограниченному кругу пользователей (закрытые каналы с паролем или пейджинг);

• возможность использования универсального приемника при реализации наземного спутникового, гибридного и кабельного вариантов вещания.

Принцип транслирования DAB-радиопрограмм принципиально отличается от рассмотренных систем радиовещания. Уже не одна, а несколько различных программ объединяются в единый блок, называемый ансамблем (ENSEMBLE, или MULTIPLEX) и передаются на одной несущей частоте. Каждый ансамбль может состоять из 6 основных программ, а также дополнительных данных, связанных с программами.

Для передачи цифровой эфирной информации определено использование системы COFDM (Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing). Эта система предполагает дискретизацию аналогового потока не только по времени, но и по частоте. Полученные элементы оцифровываются, определенным образом перемешиваются и затем модулируют совокупность несущих, количество которых определяется мощностью передаваемого информационного потока (в стандарте DAB может использоваться от 192 до 1536 несущих). Расстояние между несущими выбирается таким образом, чтобы пересечение спектров соседних несущих не создавало помех при демодуляции, то есть чтобы выполнялось условие их ортогональности.

Дополнительная дискретизация по частоте позволяет применять перемешивание и сверточные коды, повышающие устойчивость информации к помехам. Еще одной существенной особенностью системы COFDM является использование защитного интервала между передачей отдельных символов. Этот интервал перекрывает предполагаемое время появления отраженного сигнала символа, что снижает чувствительность к помехам, вызванным многолучевым распространением радиоволн.

Количество несущих, расстояние между ними, длина защитного интервала и значение FEC (степени защиты за счет применения сверточного кодирования) являются переменными величинами. Использование такой системы передачи обеспечивает возможность чистого приема в местах плотной городской застройки. Еще одним важным плюсом применения COFDM является высокое качество мобильного приема, одной из основных проблем которого является сложность адаптации приемника к постоянному изменению мощности сигнала из-за изменения конфигурации отраженных сигналов.

Специфика компоновки и передачи цифрового материала позволяет пересылать в общем потоке любые виды оцифрованной информации, при условии, что они не требуют широкой полосы частот. Это может быть текст, графика или даже движущиеся картинки.

Система Эврика-147/DAB подвергалась лабораторным и полевым испытаниям при работе в диапазоне частот 1452-1492 МГц (L-диапазон). При испытаниях применялся режим II, что соответствует наличию 384 несущих в передаваемом радиосигнале. Кодирование цифровых звуковых сигналов в данной системе производилось кодерами MUSICAM при скоростях цифровых потоков на выходах кодеров от 192 кбит/с до 256 кбит/с на один стереосигнал. Система проверялась на способность передавать пять стереоканалов: один - со скоростью 256 кбит/с, два - со скоростью 224 кбит/с, два - со скоростью 192 кбит/с. Имелась возможность, в дополнение к пяти сереоканалам, передать один моноканал со скоростью 64 кбит/с и два канала данных со скоростями 64 и 24 кбит/с, соответственно.

DAB сигнал, прежде чем поступить на передатчик, проходит несколько стадий обработки. Структура передающего тракта такова:

Сигналы отдельных каналов поступают на входы кодеров, где происходит оцифровка и сжатие информации по стандартам MPEG1 или MPEG2.

Сигналы с кодеров каналов поступают на групповой мультиплексор, который формирует последовательный поток битов с временным мультиплексированием, состоящий из кадров длительностью 24, 48 или 96 мс (модели DAB I, II, III, IV). В этот поток включаются данные скоростного канала информации (FIC), которые используются приемником для идентификации каналов.

Сигнал с выхода мультиплексора поступает на вход СОFDM-модулятора, который добавляет информацию для коррекции ошибок, защитные интервалы и данные, идентифицирующие передатчик.

После этого осуществляется быстрое преобразование Фурье и кодирование I/Q символов. Кодированные данные поступают на высокоскоростной цифро-аналоговый преобразователь, который формирует модулированный сигнал ПЧ.

Частота сигнала ПЧ конвертируется в частоту, присвоенную каналу, и сигнал усиливается до необходимого для трансляции уровня мощности.

DAB в России

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.

СИСТЕМА DRM

Основные технические характеристики системы

Digital Radio Mondiale (DRM – всемирное цифровое радио) – это многофункциональная система цифрового радиовещания (ЦРВ), которая предназначена для применения в диапазонах частот, не превышающих 30 МГц, распределенных радиовещательным службам.

В системе DRM предусмотрено использование каналов радиовещания, занимающих полосы частот шириной: 4,5; 5; 9; 10; 18 и 20 кГц.

Эта система ЦРВ обеспечивает пользователям возможность приема стереофонических и монофонических программ с качеством звуковоспроизведения, характерным для УКВ ЧМ-радиовещания и намного более высоким, чем при АМ-радиовещании. Возможна также передача всем или некоторым пользователям ряда речевых сигналов и разнообразной дополнительной информации (данные, относящиеся к программам, независимые данные, текстовая и графическая информация, неподвижные изображения).

При необходимости система DRM обеспечивает совместную передачу в одном канале сигнала цифрового радиовещания и аналогового вещательного сигнала с амплитудной (АМ) или однополосной (ОМ) модуляцией (с верхней боковой полосой (ВБП) или нижней боковой полосой (НБП)).

Технические решения, примененные в системе DRM, обеспечивают высокую устойчивость приема сигналов при наличии неблагоприятных воздействующих факторов в каналах передачи (помехи, замирания, многолучевое распространение, эффект Доплера и др.). Это позволяет осуществлять качественный прием сигналов DRM в стационарных и походных условиях, а также в автомобилях или других подвижных объектах.

При организации DRM-вещания возможно использование одночастотных сетей (Single Frequency Network – SFN), т. е. сетей, состоящих из передатчиков, которые работают в синхронном режиме на одной и той же частоте. Такая организация вещания позволяет многократно расширять зоны обслуживания при существенной экономии радиочастотного спектра.

Система DRM спроектирована таким образом, что обеспечивает выполнение разнообразных требований радиовещательных служб во всем мире.

Для случая передачи одной и той же программы в нескольких разных радиоканалах в системе DRM предусмотрена функция автоматической настройки приемника на частоту канала, оптимальную с точки зрения качества приема.

Заключение:

В ходе данного курсового проекта была проанализирована структурная схема каналообразующей аппаратуры, пояснил особенности работы основных узлов. Этоустройство,аппаратура, в которой обеспечивается объединение сигналов отдельных каналов в групповой сигнал. Всистемах с частотным разделением каналов многоканальный сигнал образуется за счет транспонирования каналов по частоте.

Охарактеризовал состав и назначение оборудования для организации эфира в записи, «прямого телефонного эфира», прямых репортажей собственных корреспондентов системы ЦРВ «Эврика – 147».

При выполнении практической части, был расчет динамического диапазона сигнала в канале и допустимого напряжения шума.