Введение

Гибридная аналогово-цифровая система радиовещания

In-Band On-Channel (IBOC) – это гибридный метод одновременной передачи цифровых радиосигналов и аналоговых радиовещательных сигналов на одной и той же частоте. Название отражает тот факт, что новые цифровые сигналы транслируются в той же AM или FM полосе (in-band) и связаны с существующим радиоканалом (on-channel). Используя дополнительные цифровые поднесущие или боковые полосы, цифровая информация мультиплексируется на существующие сигналы, что позволяет избежать перераспределения радиочастотного спектра. IBOC использует неиспользуемые участки существующего спектра для передачи сигналов. Это особенно полезно в FM-вещании североамериканского типа, где каналы широко разнесены – 200 кГц, но для аудиосигнала используется лишь около 50 кГц этой полосы. В большинстве стран расстояние между FM-каналами может составлять 100 кГц, а для AM – всего 10 кГц. Хотя все эти варианты предоставляют некоторую возможность для дополнительных цифровых вещаний, основное внимание уделяется IBOC в FM-диапазоне североамериканских систем; в Европе и многих других странах для всех цифровых систем были выделены совершенно новые полосы частот. Цифровые радиостандарты обычно позволяют мультиплексировать несколько программных каналов в один цифровой поток. В североамериканском FM это обычно позволяет объединить в один канал два или три сигнала высокого качества, либо один сигнал высокого качества и несколько дополнительных каналов среднего качества, значительно превосходящего по качеству AM-вещание. Для увеличения пропускной способности некоторые существующие поднесущие могут быть отключены, чтобы обеспечить дополнительную полосу пропускания в базовой полосе модуляции. Например, в FM это может означать отключение стереозвука в аналоговом сигнале и использование цифрового сигнала для обеспечения стерео там, где это необходимо, освобождая место для дополнительного цифрового канала. Из-за ограниченной полосы пропускания в AM, IBOC несовместима с аналоговым стерео, хотя это и редко реализуется, а дополнительные каналы ограничены высокосжатым голосом, например, сообщениями о дорожной обстановке и погоде. В конечном итоге станции могут перейти из гибридного цифрового/аналогового режима в полностью цифровой, исключив базовый монофонический аудиосигнал.

Методы FM

На FM используются три метода вещания IBOC, главным образом в Соединенных Штатах.

HD радиовещание

Первой и единственной цифровой технологией, одобренной Федеральной комиссией по связи США для использования на частотах AM и FM, является запатентованная система HD Radio, разработанная компанией iBiquity Digital Corporation. Она передает энергию за пределы выделенных ±100 кГц FM-каналов, что может создавать помехи для соседних каналов. Это наиболее распространенная система: по состоянию на январь 2010 года около 1560 станций в США вещают в формате HD Radio, а также более 800 новых мультиплексных каналов. Для использования интеллектуальной собственности iBiquity Digital взимается единовременный лицензионный сбор, а также расходы на новое оборудование, которые составляют от 50 000 до 100 000 долларов США за станцию (по данным на 2010 год).

FMeXtra

Другая система – FMeXtra от Digital Radio Express, которая вместо этого использует поднесущие внутри существующего сигнала. Эта система была внедрена относительно недавно. FMeXtra совместим с HD Radio в гибридном режиме, но не в полностью цифровом режиме, а также с RBDS. Стереоподнесущую можно удалить, чтобы освободить больше места для FMeXtra в базовой полосе модуляции. Однако система несовместима с другими существующими поднесущими частотой 67–92 кГц, которые в основном устарели. Система значительно дешевле и проще в реализации, требуя лишь подключения к существующему возбудителю и не предполагая лицензионных сборов. FMeXtra обладает практически всеми пользовательскими функциями HD Radio, включая возможность мультивещания и трансляции нескольких различных аудиопрограмм одновременно. В ней используется кодек aacPlus (HE AAC). FMeXtra позволяет ограничить доступ к прослушиванию с помощью условного доступа и шифрования.

DRM

Digital Radio Mondiale позволяет одновременно передавать несколько потоков данных вместе с аудиосигналом. Режим DRM для VHF обеспечивает полосу пропускания от 35 кбит/с до 185 кбит/с и поддерживает до четырех одновременных потоков данных, что позволяет транслировать аудио в качестве DVD с объемным звуком 5.1 вместе с другим мультимедийным контентом – типичные примеры включают изображения, видео или HTML-контент. Несмотря на несовместимость с существующим оборудованием FM-приемников, возможность вещания в международно согласованном FM-диапазоне 88–108 МГц, с использованием цифрового кодирования HE AAC или xHE AAC, делает DRM перспективным кандидатом для внедрения в будущем, когда страны начнут отказываться от аналогового вещания.

HD радиовещание

iBiquity также создала средневолновую систему HD Radio для AM, которая является единственной системой, одобренной Федеральной комиссией по связи для цифрового AM-вещания в Соединенных Штатах. Система HD Radio использует внедрение цифровых боковых полос выше и ниже слышимого диапазона аналогового аудио на основной несущей частоте. Эта система также фазово-манипулирует несущую в квадратуре и внедряет дополнительную цифровую информацию в эту фазово-манипулированную часть несущей. Она основана на принципе AM-стерео, где цифровой сигнал размещается на месте, которое система C QUAM использовала бы для аналоговой информации стереодекодирования.

DRM

Digital Radio Mondiale добился значительно большего успеха в создании AM-системы, которая может быть гораздо менее дорогой в реализации, чем любая запатентованная система HD Radio, хотя и требует использования новых частот. Это единственная система, одобренная Международным союзом электросвязи (МСЭ) для использования в средних (mediumwave), коротких (shortwave) и, возможно, длинных (longwave) волнах в регионах I и III, но пока не в регионе II, охватывающем Америку. Система HD Radio также была одобрена Международным союзом электросвязи.

IBOC против DAB

В то время как Соединенное Королевство и многие другие страны выбрали стандарт цифрового аудиовещания Eureka 147 (DAB) для создания цифровой радиослужбы, Соединенные Штаты выбрали технологию IBOC для своих цифровых AM и FM-станций. Диапазон частот, обычно используемый для наземного DAB, является частью VHF-диапазона III, который не страдает от значительных проблем с прямой видимостью, характерных для L-диапазона. Однако в Северной Америке он недоступен, поскольку этот диапазон занят телевизионными каналами 7–13 и любительским радиодиапазоном 1,25 метра (222 МГц). Станции, которые в настоящее время используют этот спектр, не хотели уступать свои частоты, поскольку VHF предлагает несколько преимуществ по сравнению с UHF: относительно меньшую мощность, распространение сигнала на большие расстояния (до 100 миль (160 км) с антенной на крыше) и большую длину волны, которая более устойчива к помехам. В Канаде Канадская комиссия по радиовещанию и телекоммуникациям (CRTC) продолжает придерживаться аналогового стандарта, поэтому каналы также остаются недоступными. Тестирование HD Radio разрешено в Канаде, а также в других странах мира. Существовали также опасения, что брендинг AM и FM-станций, основанный на их текущих частотах, будет утрачен при переходе на новые номера каналов, хотя виртуальные каналы, как в цифровом телевидении, могли бы решить эту проблему. Кроме того, нескольким конкурирующим станциям пришлось бы совместно использовать один передатчик, который мультиплексирует их все в один комплекс с одинаковой зоной покрытия (хотя многие FM-станции уже используют диплексирование в крупных городах, таких как Нью-Йорк). Еще одной проблемой для операторов FM-станций было то, что AM-станции могли бы внезапно начать конкурировать с тем же высоким качеством звука, хотя FM все равно сохраняло бы преимущество в виде более высокой скорости передачи данных (300 кбит/с против 60 кбит/с в стандарте HD Radio) благодаря большей полосе пропускания (100 кГц против 10 кГц). Наиболее значительным преимуществом IBOC является относительная простота его внедрения. Существующие аналоговые радиоприемники не устаревают, и потребители и индустрия могут перейти на цифровое вещание в разумном темпе. Кроме того, технологическая инфраструктура уже существует: большинство крупных производителей вещательного оборудования внедряют технологию IBOC, а более 60 производителей приемников продают устройства для приема IBOC. В Великобритании, Дании, Норвегии и Швейцарии, которые являются лидерами во внедрении DAB, стереорадиостанции на DAB, использующие кодек MPEG 1 Audio Layer II (MP2) первого поколения, имеют более низкое качество звука, чем FM, что вызвало ряд жалоб. Типичная полоса пропускания для программ DAB составляет всего 128 кбит/с при использовании кодека первого поколения, менее надежного стандарта MP2, для достижения качества, сопоставимого с CD, требуется как минимум вдвое большая скорость. Была внедрена обновленная версия стандарта Eureka 147 под названием DAB+. Используя более эффективный высококачественный кодек MPEG 4 HE AAC v2, этот метод сжатия позволяет системе DAB+ передавать больше каналов или обеспечивать лучшее качество звука при той же скорости передачи данных, что и оригинальная система DAB. Для новых проектов станций будет рассматриваться реализация DAB+, а не более ранняя схема DAB с использованием кодека MUSICAM. Система DAB+ была скоординирована и разработана Всемирным форумом DAB, образованным в 1997 году на базе старой организации. Она обеспечивает системе Eureka 147 сопоставимое качество при той же скорости передачи данных, что и система IBOC, и, следовательно, (возможно) лучшее качество звука, чем FM.

Вызовы

AM IBOC в Соединенных Штатах по-прежнему сталкивается с серьезными технологическими проблемами, включая ночные помехи для других станций. iBiquity изначально использовала систему сжатия звука, известную как PAC (также используемую с более высокой скоростью передачи данных в спутниковом радио Sirius, см. Digital Audio Radio Service), но в августе 2003 года произошел переход на HDC (на основе ACC) для устранения этих проблем. HDC была адаптирована для IBOC, и также вероятно, что патентные права и роялти для каждого передатчика и приемника можно будет сохранить на более длительный срок, создав более проприетарную систему. Digital Radio Mondiale также разрабатывает систему IBOC, которая, вероятно, будет использоваться во всем мире с AM-коротковолновым радио и, возможно, с AM- и FM-вещанием. Ни одна из них пока не одобрена для региона 2 МСЭ (Америки). Однако, в отличие от HD Radio, эта система не позволяет существующему аналоговому и цифровому сигналам сосуществовать в одном канале. DRM требует дополнительного канала для передачи обоих сигналов. Сигналы AM и FM IBOC вызывают помехи соседним станциям, но не в пределах защищенных контуров, свободных от помех, установленных Федеральной комиссией по связи США (FCC). Это привело к появлению пренебрежительных терминов, таких как IBAC (In-band Adjacent Channel) и IBUZ (поскольку помехи напоминают жужжание). Радиус действия станции на приемнике HD Radio несколько меньше, чем у ее аналогового сигнала. В июне 2008 года группа американских вещателей и производителей оборудования обратилась в FCC с просьбой увеличить допустимую мощность FM IBOC с 1% (текущий уровень) до максимума 10% от аналоговой мощности. 29 января 2010 года FCC удовлетворила эту просьбу. Кроме того, тропосферное волноведение и эффект E-skip могут уменьшить радиус действия цифрового сигнала, а также аналогового. Цифровые радиоприемники IBOC, использующие стандарт iBiquity, продаются под брендом "HD Radio" для подчеркивания заявленного качества приема. По состоянию на июнь 2008 года было выпущено более 60 различных моделей приемников, и станции получили генеральное (не индивидуальное и не экспериментальное) разрешение от FCC США на передачу в мультиплексном многоканальном режиме на FM. Первоначально использование передачи HD Radio на AM было ограничено дневным временем и запрещено ночью из-за потенциальных проблем с распространением радиоволн в небесном пространстве. FCC сняла это ограничение в начале 2007 года. DRM, однако, успешно используется по всей Европе на коротковолновом диапазоне, который полностью использует AM-распространение в небесном пространстве. С помощью подходящего приемника многие из этих станций можно услышать и в Северной Америке, без аналогового сигнала.

Аргентина

Технология HD Radio была протестирована в 2004 году с первыми испытаниями в Буэнос-Айресе. Дополнительные испытания технологии начались в начале 2007 года.

Бангладеш

Государственный радиоканал BETAR начал вещание в формате HD Radio на частоте 100,0 МГц 9 ноября 2016 года с передающего узла в Агаргаоне, Дакка. Для передачи используется 10-киловаттная система GatesAir. На частоте 100,0 МГц транслируются программы, в том числе BBC World Service. Настроены подканала HD 1, 2, 3 и 4. Вторая передача также будет осуществляться в формате HD Radio на частоте 88,8 МГц с того же узла.

Босния

Испытания и тесты технологии HD Radio начались в Сараево в марте 2007 года.

Бразилия

Испытания HD Radio и DRM в Бразилии начались в середине 2000-х годов. Регулярное вещание HD Radio или DRM в Бразилии не разрешено, так как цифровой радиостандарт в стране еще не определен. Некоторым вещателям выдавались экспериментальные лицензии сроком на один-два года. Совместное исследование, проведенное правительством (Министерством связи и ANATEL) и Национальным институтом метрологии (Inmetro), показало, что HD Radio и DRM обеспечивают покрытие передачи на 20 дБ меньше, чем аналоговое вещание. Ожидается, что перед принятием решения о бразильском стандарте цифрового радио будут проведены новые испытания. Бразилия рассматривает возможность внедрения Digital Radio Mondiale или HD Radio.

Канада

После нескольких лет использования DAB в L-диапазоне, Канадская комиссия по радиовещанию и телекоммуникациям (CRTC) и Канадская радиовещательная корпорация (CBC) также изучили возможность использования HD Radio, учитывая его постепенное распространение в соседних США. CBC начала тестирование HD Radio в сентябре 2006 года, сосредоточившись на передачах из Торонто и Питерборо, провинция Онтарио. CRTC с тех пор пересмотрела свою политику в отношении цифрового радио, разрешив работу в формате HD Radio. В настоящее время HD Radio широко используется на крупных городских рынках, таких как Торонто, Ванкувер и Оттава, а также в некоторой степени в AM-диапазоне.

Чехия

Первоначальное тестирование системы HD Radio началось в Праге в феврале 2007 года.

Китай

В Китае компания Hunan Broadcasting Company начала вещание FMeXtra в Чанша в апреле 2007 года и планирует расширить его на всю провинцию Хунань. SARFT (Государственное управление по радио, кино и телевидению) в настоящее время проводит тестирование HD Radio в Пекине, рассматривая возможность его внедрения в стране.

Колумбия

Радио Caracol начало тестирование технологии HD Radio в AM и FM-диапазонах в начале 2008 года.

Сальвадор

Сальвадор выберет HD Radio в качестве стандарта цифрового радиовещания.

Европа

В сентябре 2007 года Европейский альянс HD Radio (EHDRA) был создан вещателями и другими заинтересованными сторонами для продвижения внедрения технологии HD Radio среди европейских вещателей, регулирующих органов и организаций, занимающихся стандартизацией.

Франция

Франция начала вещание сигнала HD-радио в марте 2006 года и планирует мультивещание двух или более каналов. Радиостанции, использующие IBOC HD во Франции, – SIRTI и NRJ Group. Владельцем передатчика является Towercast. Частота IBOC HD-радио составляет 88,2 МГц. В мае 2006 года группа Towercast добавила один канал цифрового аудио на частоте 93,9 МГц.

Германия

Радио Regenbogen начало вещание в формате HD Radio на частоте 102,8 МГц в Гейдельберге 3 декабря 2007 года в рамках правительственных испытаний.

Индонезия

Forum Radio Jaringan Indonesia проводила тестирование передачи IBOC HD с марта 2006 года по май 2006 года. Станцией IBOC HD в Джакарте была Delta FM (99,1 МГц). В апреле 2006 года радио Sangkakala (в Сурабае), первая в Азии AM-радиостанция в формате HD, начала вещание на частоте 1062 кГц.

Ямайка

Радио Ямайка начало вещание в полном объеме на HD Radio AM и FM в городе Кингстон в 2008 году.

Мексика

Все мексиканские радиостанции в пределах 320 км от границы с США имеют право вещать свои программы в AM и FM диапазонах с использованием технологии HD Radio. Примерно шесть мексиканских AM и FM станций уже используют технологию HD Radio в приграничной зоне Мексики с США. Grupo Imagen начала вещание в формате HD Radio на XHDL FM и XEDA FM, а также Instituto Mexicano de la Radio на XHIMR FM, XHIMER FM и XHOF FM в Мехико в июне 2012 года.

Новая Зеландия

HD-радиовещание в Окленде, Новая Зеландия, началось 19 октября 2005 года. Частота IBOC HD Radio составляет 106,1 МГц. Передатчик расположен на телебашне Скайтауэр. После успешных испытаний Ассоциация радиовещателей (RBA) инициировала масштабное тестирование технологии HD Radio в декабре 2006 года. Целью тестирования было оценить потенциальную зону покрытия системы HD Radio и выработать рекомендацию о целесообразности внедрения этой технологии.

Филиппины

Первая радиостанция HD Radio на Филиппинах начала вещание 9 ноября 2005 года. Национальная телекоммуникационная комиссия Филиппин утвердила правила для работы FM-радио в цифровом формате 11 ноября 2007 года.

Польша

Испытания технологии HD Radio начались в Варшаве в 2006 году с целью демонстрации её местным радиостанциям.

Пуэрто-Рико

WPRM FM стала первой радиостанцией в Сан-Хуане, Пуэрто-Рико (часть США), внедрившей HD Radio в апреле 2005 года. WRTU в Сан-Хуане также начала вещание с использованием технологии HD Radio в 2007 году.

Таиланд

HD-радиовещание в Таиланде началось в апреле 2006 года. Радио Таиланда создало общенациональную сеть IBOC HD Radio, предназначенную для пассажиров общественного транспорта в столице Таиланда, Бангкоке. Для приема этих трансляций более 10 000 HD Radio-приемников были установлены в автобусах.

Украина

Первые FM HD Radio-вещания в Киеве вышли в эфир в октябре 2006 года на двух FM-станциях, принадлежащих Первой украинской радиогруппе.

Вьетнам

В июне 2008 года Голос Вьетнама (VOV) начал вещание в Ханое в стандартах AM и FM HD Radio, включая мультиплексирование, в расчете на то, что технология HD Radio станет общепринятым стандартом.

Соединенные Штаты

По состоянию на июнь 2008 года более 1700 радиостанций вещали в формате HD Radio, предлагая 2432 канала HD Radio. Технология HD Radio – единственная цифровая технология, одобренная FCC для цифрового AM и FM-вещания в США. Более 60 различных приемников HD Radio продаются в более чем 12 000 магазинах по всей стране, включая Apple, Best Buy, Target и Wal-Mart. По состоянию на май 2007 года FMeXtra транслировалась на нескольких десятках станций. Также планируется установка FMeXtra на несколько сотен станций, входящих в консорциум Idea Bank.