Кіріспе

Радиоспектрде тарату немесе қабылдау үшін цифрлық технологияны қолдану. Цифрлық радио – радиоспектрде тарату немесе қабылдау үшін цифрлық технологияны пайдалану. Радио толқындары арқылы цифрлық тарату цифрлық хабар таратуды, әсіресе цифрлық аудио радио қызметтерін қамтиды.

Түрлері

Цифрлық хабар тарату жүйелерінде аналогтық аудио сигнал цифрландырылады, AAC+ (MDCT) немесе MP2 сияқты аудио кодтау форматын қолдана отырып сығылады және цифрлық модуляция схемасын қолдана отырып жіберіледі. Мақсаты – берілген спектрдегі радио бағдарламаларының санын көбейту, дыбыс сапасын жақсарту, мобильді ортадағы әлсіреу проблемаларын жою, қосымша дерек тарату қызметтерін ұсыну және аймақты қамту үшін қажетті тарату қуатын немесе таратушылардың санын азайту. Дегенмен, аналогтық радио (AM және FM) әлі де кең таралған, ал IP (Интернет-протокол) арқылы радио тыңдау танымалдылығы артып келеді. 2012 жылы Халықаралық телекоммуникация одағы төрт цифрлық сымсыз радио жүйесін мойындады: екі еуропалық жүйе – Digital Audio Broadcasting (DAB) және Digital Radio Mondiale (DRM), жапондық ISDB T және АҚШ пен араб әлемінде қолданылатын, HD Radio деп аталатын арна ішіндегі техника. Байланыс инженериясы әдебиетінде әлі де қолданылып жүрген бұрынғы анықтама – сымсыз цифрлық тарату технологиялары, яғни микротолқындық және радиожиілік байланыс стандарттары, онда аналогтық ақпараттық сигналдар мен цифрлық деректер цифрлық сигнал арқылы, цифрлық модуляция әдісімен тасымалданады. Бұл анықтамаға цифрлық теледидар және цифрлық радио хабар тарату сияқты хабар тарату жүйелері, сондай-ақ екінші буын (2G) ұялы телефондар және одан кейінгі, қысқа қашықтықтағы байланыс, мысалы, цифрлық сымсыз телефондар, сымсыз компьютерлік желілер, цифрлық микротолқындық радио байланыстары, терең ғарыш байланыс жүйелері, мысалы, екі Voyager ғарыш зондтарымен байланыс және т.б. кіреді. Кем таралған анықтама – бұл цифрлық сигналды өңдеуге негізделген радио қабылдағыш және таратушы құрылғылар, бірақ олар аналогтық радио хабар тарату стандарттарын, мысалы FM радиосын беруге немесе қабылдауға қабілетті. Бұл электроникада туындайтын шу мен бұрмалауды азайтуға мүмкіндік береді. Сонымен қатар, бағдарламалық радионы іске асыруға болады, онда тарату технологиясын тек басқа бағдарламалық қамтамасты таңдау арқылы өзгертуге болады. Алайда, көп жағдайда бұл қабылдағыш жабдығының энергия тұтынуын арттырады.

DAB қабылдағыштары

"Цифрлық аудио хабар тарату" (ЦАБ), сондай-ақ "Еврика 147" деп те аталады, әлемнің шамамен 20 елінде қабылданған. Ол MPEG 1 Audio Layer II аудио кодтау форматына негізделген, ал оны WorldDMB үйлестірді. WorldDMB 2006 жылдың қараша айында DAB-тың HE AACv2 аудио кодтау форматын, сонымен қатар eAAC+ деп танылатын форматты қабылдайтынын жариялады. Сонымен қатар MPEG Surround форматы және Reed–Solomon кодтамасы деп аталатын күшті қателерді түзету кодтамасы да қабылданады. Жаңарту DAB+ деп аталды. Жаңа DAB стандартын қолдайтын қабылдағыштар 2007 жылы шығарыла бастады, ал кейбір ескі қабылдағыштар үшін жаңартылған бағдарламалық құралдар қолжетімді болды. DAB және DAB+ мобильді теледидар үшін қолданылмайды, себебі оларда видеокодектер жоқ. DAB-қа қатысты стандарттар – Digital Multimedia Broadcasting (DMB) және DAB IP, MPEG 4 AVC және WMV9 тиісінше бейне кодтау форматтары болғандықтан, мобильді радио және теледидарға жарамды. Дегенмен, DMB бейне суб-арнасын кез келген DAB хабарламасына оңай қосуға болады, өйткені DMB бастапқыда DAB суб-арнасында тарату үшін жоспарланған. Кореядағы DMB хабарлары DMB бейне қызметтерімен қатар дәстүрлі MPEG 1 Layer II DAB аудио қызметтерін де ұсынады.

Америка Құрама Штаттары

АҚШ-та HD радио технологиясы, арнадағы жолақты (IBOC) технологиясының бір түрі таңдалды. iBiquity-ге сәйкес, "HD Radio" – бұл компанияның меншік цифрлық радио жүйесі үшін сауда атауы, бірақ бұл атау жоғары сапалы немесе "гибридтік цифрлық" екенін білдірмейді, өйткені ол жиі дұрыс емес көрсетіледі. Таратулар жиілікті ортогональды бөлуді мультиплекстеу арқылы жүзеге асырылады, бұл әдіс Еуропаның жер үсті цифрлық теледидар таратуында (DVB T) да қолданылады. HD радио технологиясын iBiquity Digital Corporation әзірледі және лицензиялайды. HD радио технологиясының басты себебі – қатысатын стансалардың бұрынғы беделін сақтай отырып, шектеулі цифрлық радио қызметтерін ұсыну және жаңа бағдарламалардың бақылауын қолданыстағы лицензия иелерінде қалдыру деп есептеледі. АҚШ-тағы FM цифрлық схемалары секундына 96-128 килобит (кбит/с) жылдамдықпен дыбыс береді, сондай-ақ 64 кбит/с жылдамдықпен қосымша "қосалқы тасымалдаушы" таратулар қолданылады. AM цифрлық схемаларының дерек беру жылдамдығы шамамен 48 кбит/с, ал қосымша қызметтер одан да төмен жылдамдықпен ұсынылады. FM және AM схемалары шектеулі жолақты тиімді пайдалану үшін жоғалтулы сығылу әдістерін қолданады. Lucent Digital Radio, USA Digital Radio (USADR) және Digital Radio Express 1999 жылы сандық хабар таратудың әртүрлі схемаларын сынақтан өткізді, нәтижелерін 1999 жылдың желтоқсанында Ұлттық радио жүйелері комитетіне (NRSC) ұсынуды жоспарлады. Бұл сынақтардың нәтижелері әлі де нақты емес, бұл Солтүстік Америкадағы жер үсті цифрлық радио хабарларын таратудың жалпы жағдайын көрсетеді. Дәстүрлі радио хабар таратушылар "цифрлыққа өтуге" тырысып жатқанда, АҚШ-тың көптеген ірі автомобиль өндірушілері цифрлық спутниктік радионы насихатап жүр. HD радио технологиясы BMW, Ford, Hyundai, Jaguar, Lincoln, Mercedes, MINI және Volvo компанияларының зауытта орнатылған опциялары арқылы автомобиль секторында да кеңінен қолданыла бастады. Спутниктік радио АҚШ-тағы FCC цензурасынан азаттығымен, жарнаманың азайып кетуімен және жолдағы адамдарға елдің кез келген жерінде бірдей станцияларды тыңдау мүмкіндігімен ерекшеленеді. Қазіргі уақытта тыңдаушылар қызметке қол жеткізу үшін жылдық немесе айлық абоненттік төлемді төлеуі керек. 2000 жылы Sirius Satellite Radio үш Sirius спутнигін ұшырды. Спутниктер Space Systems/Loral компаниясымен жасалған және Ресейдің Proton зымыраларымен ұшырылды. XM Satellite Radio сияқты, Sirius де спутниктік сигналды үлкен құрылымдар, соның ішінде табиғи құрылымдар мен биік ғимараттармен бұғаттаған жағдайларда сигналды қайталайтын жер үстілік қайталаушыларды орнатты. XM Satellite Radio үш спутниктен тұрады, олардың екеуі 2001 жылдың көктемінде, ал біреуі 2005 жылы ұшырылды. Бұл спутниктер Boeing 702 спутниктері болып табылады және Sea Launch зымыраларымен орбитаға шығарылды. Үлкен ғимараттар спутниктік сигналды бұғаттауы мүмкін қалаларда қосымша жердегі хабар таратушылар (қайталаушылар) салынады. 2007 жылдың 19 ақпанында Sirius Satellite Radio және XM Satellite Radio бірігіп, Sirius XM Radio құрды. FCC 2.3 ГГц шамасындағы S жолағында спутниктік хабар тарату үшін жиіліктерді аукционмен сатты. Жер үсті хабарларын таратудың артықшылығы – тегін және жергілікті болуы. Спутниктік радио мұның екеуі де емес; алайда, 21 ғасырдың басында ол цензураланбаған контент ұсыну арқылы (әсіресе, Говард Стерннің жер үсті радиосынан спутниктік радиоға өтуі) және жергілікті станцияларға ұқсас радио форматтарын ұсынатын, жарнамасыз, толығымен цифрлық музыка арналары арқылы өсті. АҚШ-тағы FM радиостанциясының "HD Radio" сигналы хабар тарату мұнарасынан шектеулі тыңдау қашықтығына ие. FCC ережелері қазіргі уақытта станцияның цифрлық бөлігінің қуатын станцияға рұқсат етілген аналогтық қуаттың 10% -ына дейін шектейді. Тіпті осы қуат деңгейінде, цифрлық сигналдың станцияның аналогтық сигналының жанында болуы ескі радиолардың жанындағы сигналды қабылдауда қиындықтар тудырып, шуды тудыруы мүмкін. "HD Radio FM-де әртүрлі станциялар арасындағы кедергілердің күшеюіне қатысты алаңдаушылықтар бар, тіпті 10% қуат деңгейіндегі HD Radio FCC спектрлік маскасына сәйкес келсе де". HD радио HD радио#14-ескертпе "HD Radio" АҚШ-тағы әрбір радиостанцияға олардың қолданыстағы аналогтық жиілік модуляциясы сигналынан сәл жоғары және төмен, арнасының екі жағында цифрлық сигналды тарату арқылы қосымша "арналарды" қосуға мүмкіндік береді. HD радио сигналы тасымалдаушы жиілігі станциясынан 0.1 МГц жоғары және төмен басталатын 0.1 МГц жиілікті алады. Мысалы, егер станцияның аналогтық сигналының тасымалдаушы жиілігі 93.3 МГц болса, цифрлық сигнал FM тарату жолағында 93.1–93.2 МГц және 93.4–93.5 МГц аралығын толтырады. Бір цифрлық дерек ағынында бірнеше аудио ағындары немесе "қосалқы арналар" жүруі мүмкін, аудио ағындарының саны және жолақтың бөлуі станцияның таңдауына байланысты. Радио тюнерінде бұл (жоғарыдағы мысалда) "93.3 2", "93.3 3" және т.б. ретінде көрінеді. Қосымша арналар қосылғанда қолданылатын жиіліктер өзгермейді (жоғарыдағы мысалда 93.3 МГц). Оның орнына, белгілі бір жалпы жолақтың ені жай ғана аудио ағындары арасында қайта бөлінеді, нәтижесінде әрқайсысы бұрынғыдан аз жолақ енін алады, демек, төмен сапалы дыбыс шығарады. FM және AM станциялары үшін HD радиоға көшу федералды түрде міндетті емес. Алайда, 2020 жылдың 27 қазанында FCC бүкіл ел бойынша AM станцияларының толығымен цифрлық режимде жұмыс істеуіне ерікті рұқсат берді.

Канада

Канада 2012 жылдың желтоқсанынан бастап эксперименталды HD радио хабарларын және жағдайларға қарай цифрлық аудио субканалдарды рұқсат ете бастады. Елдегі алғашқы станциялар – Литтл-Корренттегі CFRM FM, Гамильтондағы CING FM және Торонтодағы CJSA FM (ал төртінші станция, Торонто маңындағы Маркхэм қаласындағы CFMS FM, HD радио технологиясын пайдалануға өтініш берген), барлығы Онтарио провинциясының құрамында.

Германия

2020 жылы DAB+ сигналдары Германияның 90% астам бөлігін қамтиды. Ұлттық мультиплексте Deutschlandfunk-тың үш мемлекеттік станциясы және 12 коммерциялық станция бар. Көптеген аймақтарда мемлекеттік телерадиокомпаниялар мен аймақтық коммерциялық станциялармен қосымша мультиплекстер қол жетімді. DAB станцияларының алғашқы желісі Баварияда 1995 жылдың 17 қазанынан бастап, 1999 жылы толық қамтуға жеткенше жұмыс істеді. Басқа штаттар да станциялар желісін қаржыландырды, бірақ нәтиже болмағандықтан, 1998 жылы МДР қаржыландырудан бас тартып, Бранденбург 2004 жылы жобаны сәтсіз деп жариялады. Оның орнына Берлин/Бранденбург аймақтағы DVB T стандартының табысының арқасында, 2003 жылдың тамызында аналогты теледидар тоқтатылғаннан кейін (Германияда алғашқы болып ауысқан аймақ) тек аудио DVB T режимінде цифрлық радиоға көшуді бастады. Осы кезеңде DVB H, DVB отбасының нұсқасы, 2004 жылы мобильді қабылдағыштарға сигнал беру үшін пайда болды. 2005 жылы көптеген радиостанциялар DAB желісін тастап кетті, соның салдарынан мемлекеттік қызмет көрсететін бір ғана телерадиокомпания толығымен мемлекеттік қаржыландырылатын станциялар желісінде қалды. Соңында, вертикальді үйлестіру комиссиясы (радио хабар таратушылардың қаржылық қажеттіліктерін анықтау комиссиясы) 15 шілдеде 2009 жылға дейін федералды қаржыландыруды тоқтатты, DAB хабар таратудың экономикалық тиімділігі дәлелденгенше және DVB T тиімді балама ретінде ұсынылғанша. Цифрлық радионы қайта іске қосу 2011 жылы басталды, ал 2010 жылдың желтоқсанында мемлекеттік және жеке радио хабар таратушылардың бірлескен комиссиясы «DAB+» стандартын жаңа ұлттық стандарт деп бекітті. Жаңа станциялар желісі жоспарланғандай 2011 жылдың 1 тамызында 10 кВт қуаты бар 27 станциямен іске қосылды, бұл елдің 70% ауманын қамтиды. 5C жолағында 5C арнасында бірыңғай жиілік желісі ретінде бірыңғай «Bundesmux» («fed mux»: «федералды мультиплекс» дегеннің қысқартылған түрі) құрылды (қараңыз). DAB+ нарықтағы алғашқы табысынан кейін, келісімшарт берушілер 2012 жылдың қарашасында цифрлық радиостанциялар желісін кеңейту туралы шешім қабылдады.

Норвегия

Норвегия 2017 жылы аналогты FM радиосын тоқтатып, бүкіл ел бойынша DAB+ таратуға көшкен алғашқы ел болды. Жергілікті станциялар FM арнасында хабар таратуды жалғастыра береді.

Басқа еуропалық елдер

DAB Бельгия, Нидерланды, Швейцария, Дания, Норвегия және Солтүстік Италияда қолжетімді болғандықтан, Еуропаның негізгі аймағында (DAB/DMB қолданатын елдерді қараңыз) жақсы жамылғылық бар, бұл нарықтағы жеткілікті серпінді көрсетеді. Франция, Испания, Швеция және Польша DAB+ тек үлкен қалаларда ғана қолданады. Португалия және Финляндия DAB-тан бас тартты. Финляндия ЕО-дан автокөлік өндірушілері FM-ді DAB сияқты қолдауға міндеттеуді сұрап отыр.

Австралия

Австралия 2009 жылдың 4 мамырында көп жылдық сынақтардан кейін, DAB+ стандартын пайдаланып, тұрақты цифрлық аудио хабар таратуды бастады. Құрамындағы әдеттегі радио қызметтері AM және FM жолақтарында, сондай-ақ төрт станция (ABC және SBS) сандық телеарналарда жұмыс істейді. Қызметтер қазіргі уақытта бес штат астанасында: Аделаида, Брисбен, Мельбурн, Перт және Сидней қалаларында қолжетімді, ал Канберра және Дарвин қалаларында сынақтан өтуде.

Жапония

Жапония ISDB Tsb және MobaHO! қолданып, жердегі дыбыс таратуды және 2.6 ГГц спутниктік сандық дыбыс таратуды бастады.

Корея

2005 жылдың 1 желтоқсанында Оңтүстік Корея теле- және радиостанцияларды қоса алған T DMB қызметін іске қосты. T DMB – ETSI жариялаған техникалық талаптарға сәйкес DAB-тің бір түрі. 2005 жылдың өзінде бір ай ішінде 110 000-нан астам қабылдағыш сатылды.

Гонконг

Гонконг DAB-ты DVB-T2 Lite-қа алмастырды.

Дамушы елдер

Қазір дамушы елдерге цифрлық радио ұсынылуда. WorldSpace деп аталатын спутниктік байланыс компаниясы Африка, Азия және Латын Америкасына цифрлық аудио ақпараттық қызметтер ұсыну үшін "AfriStar", "AsiaStar" және "AmeriStar" сияқты үш спутниктік желі құрып жатқан болатын. "AfriStar" және "AsiaStar" орбитаға шықты. "AmeriStar" Америка Құрама Штаттарынан іске қосыла алмайды, себебі Worldspace L жолағында хабар таратады және бұл АҚШ әскеріне кедергі келтірер еді, жоғарыда айтылғандай. Өз өркендеу кезеңінде Шығыс және Оңтүстік Африка, Таяу Шығыс және Азияның көп бөлігіндегі 170 000-нан астам абонентке қызмет көрсетті, оның 96%-ы Үндістаннан келді. Timbre Media және Saregama India компаниялары компанияны қайта іске қосуды жоспарлап отыр. 2013 жылдан бастап Worldspace тоқтатылды, бірақ орбитада әлі де бірнеше арнасы бар екі спутник сақталып қалды. WorldSpace туралы толық мақаланы қараңыз. Әр спутник 50 арнаға дейін қолдай алатын үш тарату сәулесін қамтамасыз етеді, олар жаңалықтар, музыка, ойын-сауық, білім беру және компьютерлік мультимедиа қызметтерін ұсынады. Жергілікті, аймақтық және халықаралық телерадиокомпаниялар WorldSpace-пен бірлесіп қызметтер ұсынып келді. Сондай-ақ, телерадиокомпаниялар мен жабдық өндірушілердің консорциумы цифрлық хабар таратудың артықшылықтарын жердегі AM радио хабарларын таратуға қолданылатын радиоспектрге, соның ішінде халықаралық қысқа толқынды хабарларды таратуға енгізу үшін жұмыс істеп жатыр. Қазірдің өзінде 70-тен астам телерадиокомпания Digital Radio Mondiale (DRM) деп аталатын жаңа стандартты пайдалануда, ал DRM қабылдағыштары қолжетімді (бірақ DRM веб-сайтында үлкен модельдердің таңдауы жоқ, ал кейбіреулері тоқтатылған). DRM жүйесі музыканы кодтау үшін MPEG 4 стандартына негізделген aacPlus және сөйлеу бағдарламалары үшін CELP немесе HVXC қолданады. Алайда, қазіргі уақытта олардың бағасы тым жоғары болғандықтан, үшінші әлем елдерінде көптеген адамдар оларды сатып ала алмайды. DRM-нің таралуы өте шектеулі, ал көптеген дәстүрлі қысқа толқынды хабар таратушылар қазір тек интернетте трансляция жасайды, тұрақты спутниктік байланыс (теледидар қораптары) немесе шығындарды үнемдеу үшін жергілікті аналогты FM ретрансляцияларын пайдаланады. DRM радио қабылдағыштары өте аз (құнды) және кейбір телерадиокомпаниялар (Ирландияда RTE 252 кГц) қызметті іске қоспай-ақ сынақтарды тоқтатты. Арзан бағадағы DAB радио қабылдағыштары түрлі жапондық өндірушілерден қолжетімді, ал WorldSpace Thomson Broadcast компаниясымен бірлесіп ауылдық аймақтарға байланыс қызметтерін жеткізу үшін Telekiosk деп аталатын ауылдық байланыс орталығын енгізді. Telekiosk өздігінен жұмыс істейді және жылжымалы немесе стационарлық түрде қолдануға болады.