Технические науки/6.Электротехника и радиоэлектроника.

Ткаченко А.П., Лебедева Е.Ю., Яцковский А.Н., Чжао С.

Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники, Беларусь

Пути развития радиовещания и звукового сопровождения в телевидении

Вещанием (Broadcasting) называется организация и распространение с помощью средств электросвязи различных сообщений, предназначенных для широких слоев населения с целью их информирования, образования, идейного и культурного воспитания, отдыха и т.п. Осуществляется через передающие радиоцентры (и передатчики нетрадиционных для вещания систем), сигналы которых принимаются на радиовещательные и телевизионные приемники, на компьютеры, оснащенные необходимыми тюнерами (IP-вещание) и сотовые телефоны систем подвижной радиосвязи третьего поколения [1,2].

По виду передаваемых сообщений различают звуковое и телевизионное вещание, по используемым техническим средствам – радиовещание, проводное вещание (ПВ) по воздушным линиям связи (радиотрансляционная сеть с радиоточкой в каждой квартире) и кабельное (по коаксиальному или волоконно-оптическому кабелям в системах кабельного телевидения), по витой медной паре на участке “последней мили” по стандартам xDSL, по направлению передачи - однонаправленное многопрограммное от источника программ, например, студий всему населению и двунаправленное с обратным каналом и возможностью организации вещания по индивидуальному запросу (требованию) - интерактивный режим, аудио- и видеоконференцсвязи, по типам каналов и трактов - традиционное - радио, проводное, кабельное и нетрадиционное вещание - по сетям Интернет (IP-B) и сетям подвижной радиосвязи третьего поколения.

IP-сеть превратилась в инфраструктуру для различных форм коммуникаций (телефонии, передачи данных, звукового и телевизионного вещания). Интеграция на базе такой сети все большего числа услуг, как для стационарных, так и мобильных пользователей называется конвергенцией (Fixed-Mobile Convergence – сближение фиксированной и мобильной связи). Роль IP-коммуникаций стремительно растет и это, пожалуй, единственная возможность сделать информацию доступной и готовой принести пользу людям в любой момент и в любой точке мира.

В вещании тесно слиты две стороны: художественная, творческая – формирование и исполнение, например, информационно-музыкальных программ и техническая – формирование и преобразование электрических сигналов, отображающих содержание программ, и доведение этих сигналов до потребителей. Поэтому определение вещания, как только отрасли электросвязи является неточным. Вещание принципиально отличается от электросвязи тем, что в первую очередь служит целям формирования и передачи художественной (эстетической) информации, а не только смысловой (семантической). Это предъявляет совершенно иные технические требования к качеству каналов и трактов вещания [1].

Под радиовещанием чаще всего понимают только звуковое вещание, поэтому далее речь пойдет о последнем. Bo всем мире аналоговое радиовещание ведется в ДВ, CB и KB диапазонах (радиоволны в которых распространяются на очень большие расстояния) методом классической амплитудной модуляции (AM), при которой ширина полосы радиосигнала оказывается наименьшей, равной удвоенной ширине полосы звукового сигнала

, кГц (1)

и упрощается построение радиоприемников. Таких радиовещательных передатчиков в РБ работает 29, из них один мощностью 500 кВт транслирует программу 1-го национального канала Белорусского радио на частоте 279 кГц, второй мощностью 800 кВт программу «Русское радио» (РФ) – иновещание. Для этих же целей используется два передатчика мощностью 75 и 150 кВт, СВ диапазон. Кроме них работают 9 передатчиков мощностью 50-250 кВт и 18 – мощностью до 50 кВт в CB и KB диапазонах. В KB диапазоне высшая частота звукового сигнала не превышает 4 кГц. Если передатчики ДВ и СВ диапазонов работают в соседних частотных каналах и передают АМ-сигналы с шириной полосы частот более 9 кГц, то для исключения взаимных помех их территориально размещают на достаточно больших расстояниях. Стереофоническое радиовещание в СВ диапазоне было внедрено только в некоторых странах – США, Канаде, Японии и др.

С лучшим качеством (звуковой сигнал занимает полосу частот 30(40) Гц – 15 кГц) работают 188 передатчиков методом частотной модуляции (ЧМ) в диапазоне метровых волн (МВ) в поддиапазонах 65,9-74 и 87,5-108 МГц с девиацией частоты кГц. При этом индекс модуляции равен . Системы с ЧМ обладают большей помехоустойчивостью и выигрыш по отношению сигнал/шум по мощности в сравнении с AM равен

(2)

где и – мощности сигналов и шумов на выходах детекторов в ЧМ и АМ приемниках, удаленных от передатчиков () на одинаковое расстояние.

При этом ширина полосы ЧМ радиосигнала

, (3)

определяемая по выражению (3) увеличивается примерно в 6 раз по сравнению с AM, т.е. равна 180 кГц (при монофоническом радиовещании). Радиоволны MB диапазона (очень высоких частот - по классификации МСЭ) распространяются в пределах прямой видимости. Все передатчики с ЧМ допускают работу в стереофоническом режиме. В этом случае комплексный стереосигнал в диапазоне 66-74 МГц (между 2 и 3-м телевизионными каналами; 31 передатчик) формируется методом полярной модуляции, а в диапазоне 87,5 – 108 МГц (между 5 и 6-м телевизионными каналами; 157 передатчиков) - методом балансной модуляции с пилот-тоном. Звуковое сопровождение в телевидении передается тоже методом ЧМ (за исключением Франции, в L стандарте которой используется АМ) с таким же качеством (30 Гц – 15 кГц). Существующие в мире аналоговые системы стереофонического радиовещания и звукового сопровождения в телевидении подробно рассмотрены в работах [1-5]. Различные варианты передачи стереофонических сигналов звукового сопровождения в ТВ приведены на рисунках 1, 2 и 3. Сеть проводного вещания включает 3,3 млн. радиоточек. На 100 жителей приходится – 34 радиоточки, т.е. практически каждая семья охвачена проводным вещанием.

Для повышения качества радиовещания до уровня компакт-дисков (20 Гц-20 кГц) и обеспечения уверенного приема в моно- и стереофоническом режимах на стационарные, переносные и мобильные приемники (установленные в движущемся транспорте) в мире осуществляется постепенный переход к цифровому радиовещанию по стандартам DRM (Digital Radio Mondiale - всемирное цифровое радио) в диапазонах ДВ, СВ и KB, т.е. не превышающих 30 МГц, и DAB (Digital Audio Broadcasting - цифровое звуковое вещание) для наземных и спутниковых систем в диапазонах 174 – 252 (DAB-T) и 1452 – 1492 (DAB-S) МГц, а также распределяемых через сети кабельного телевидения (DАВ-С) [1,6,7]. Система DAB обеспечивает передачу до 6 стереофонических программ и разнообразной дополнительной информации в полосе частот 1,54 МГц. Основой для определения радиусов R зон обслуживания являются кривые распространения, представляющие собой зависимости уровней напряженности поля от расстояния, полученные в результате многочисленных измерений. Необходимые выражения для расчета R при DAB приведены в [7], а для расчета всех параметров системы цифрового спутникового вещания – в [9].

При необходимости система DRM обеспечивает передачу в одном канале сигнала цифрового радиовещания и аналогового сигнала с AM. Обе системы допускают организацию радиовещания по схеме одночастотной сети – SFN (Single Frequency Network), состоящей из передатчиков, работающих в синхронном режиме на одной и той же частоте (в одном радиоканале). Это позволяет многократно расширять зоны обслуживания при существенной экономии радиочастотного спектра и потребляемой из энергосети мощности. Полный переход к цифровому вещанию в нашей стране, как и в большинстве стран СНГ, планируется завершить в 2015 году.

Первая радиовещательная передача в СССР осуществлена в Нижнем

Новгороде в 1921 г. Регулярное вещание Московского радио началось 06.10.1924. Первая передача Белорусского Радио состоялась 15.11.1925 в радиусе до 300 км, продолжительностью 30 мин в сутки (в Минске в то время было 20 радиоприемников установленных в основном в клубах). В годы Великой отечественной войны радиостанция «Советская Беларусь», находившаяся в Москве, вела передачи на белорусском и русском языках для населения оккупированной Беларуси. Они поддерживали дух народа, не потерявшего веру в Победу.

В 1967 г. завершена полная радиофикация Беларуси, а с 1972 г. начато стереофоническое радиовещание в диапазоне метровых волн. С 1962 года ведется радиовещание на зарубежные страны в KB диапазоне. Программы Белорусского Радио могут принимать также жители пограничных районов соседних государств и многих регионов России. Республиканское радио входит в состав Национальной государственной телерадиокомпании Республики Беларусь.

В 2005 году начато наземное цифровое ТВ вещание по стандарту DVB-T на 48-м ТВ канале, в котором передаются 4 программы цифрового ТВ и программа первого национального канала Белорусского Радио. В цифровом виде передается также программа “Беларусь-ТВ” через спутник. Ведется передача программ звукового вещания по Интернету, прошла презентацию система IP-TV, набирает темпы ITV.BY как в прямом эфире (для всех у кого доступ в Интернет осуществляется по каналу со скоростью не менее 256 кБит/с), так и в архиве Интернет-телевидения ITV.BY.

Литература

1. Бытовая радиоэлектронная техника: Энциклопедический словарь/Под ред. А.П. Ткаченко. – Мн.: БелЭн, 1995. –832с.

2. Электроакустика и звуковое вещание: Учеб. пособие для вузов /Под ред. Ю.А. Ковалгина.- М.: Горячая линия-Телеком, Радио и связь, 2007. –872с.

3. Ткаченко А.П., Хоминич А.Л. Способы построения каналов звукового сопровождения повышенного качества: Материалы международной НТК “Современные средства связи”//Известия Белорусской инж. Акад. –1997. –№1(3)/1. – С. 171-175.

4. Хоминич А.Л., Ткаченко А.П., Азиз Т. Системы стереофонического звукового сопровождения в телевидении//радиотехника и электроника: Республ. Межвед. Сб. науч. Трудов. – Мн.: БГУИР, 1999. Вып.24. – С.3-10.

5. Ткаченко А.П., Хоминич А.Л. Повышение качества изображения и звукового сопровождения: Учеб. пособие. В 2-х частях. –Мн.:БГУИР,2001. – 55с.

6. Ткаченко А.П., Капуро П.А., Хоминич А.Л. Цифровое представление сигналов изображения и звукового сопровождения: Учеб. пособие по ТВ дисциплин.-Мн.:БГУИР,2003. – 56с.

7. Липкович Э.Б., Ткаченко А.П., Мелешко А.В. Основы цифрового радиовещания: Учеб. пособие для студентов. В 2-х частях. –Мн.:БГУИР,2001. – 86с.

8. Росса К.В., Кисель Д.В. Мобильная широкополосная передача данных с использованием радиочастотного ресурса: UMTS, CDMA или мобильный WiMAX?// Вестник связи. – 2007.№1. – С.40-45.

9. Липкович Э.Б., Кисель Д.В. Проектирование и расчет систем цифрового спутникового вещания: Учеб.-метод. Пособие для студентов. – Мн.: БГУИР,2006. – 135с.