DRM

A HamWiki wikiből

A DRM a Digital Radio Mondiale (szabadfordításban: digitális világrádió) az AM műsorsugárzási mód leváltására készült digitális megoldás.

Előzmények

Az AM műsorsugárzás a rossz minősége és a szelektív fading okozta ingadozása miatt egyre népszerűtlenebbé vált napjainkra. Azonban a hullámterjedési tulajdonságai miatt még mindig ígéretesnek tűnik, de nem analóg átviteli csatornaként.

A DRM konzorciumot hosszas előkészítés után 1998-ban az EU és Kína összefogása hívta életre. Cél a közép- és rövidhullámú sáv hullámterjedési tulajdonságainak kihasználásával jobb minőségű és lefedettságű műsorszórás elérése.

A fejlesztés során alapvető célok

  • jobb minőséget és sztereo hanghatást keltsen
  • járulékos szolgáltatásai legyenek. Például böngészhető szöveges hírek
  • automatikus adóváltás, ha más frekvencián jobb vételi jellemzőkkel elérhető ez a műsor
  • frekvenciagazdálkodási okok miatt egyetlen AM műsorcsatornában, azaz 9 illetve 10 kHz sávszélességben elférjen
  • egycsatornás működés mellett alkalmas legyen duplacsatornás működésre is
  • jó minőségű zene átvitele mellett alkalmas legyen két különböző nyelvű hang egyidejű továbbítására

A megvalósítás

A DRM vétele során - amennyiben készítünk vagy kiegészítünk egy rövidhullámú rádióvevőt oly módon, hogy 12 kHz±5 kHz-re keverje le az állomás frekvencájának közepét, akkor egy átlagos számítógépben megtalálható, 48000 minta/másodperc sebességgel digitalizálni képes hangkártyával a számítógépbe vihetjük a jelet, így könnyűszerrel demodulálhatjuk. Erre létezik egy kiváló nyílt forráskódú fejlesztés, a http://drm.sourceforge.net címen.

DRM radio1.png

Megjegyzendő, hogy már léteznek rendes rádiókészülékek is rá, de még drágák. Így a kísérletező kedvű rádióamatőrök inkább a szoftveres megoldással szoktak kísérletezni.

Rádiófrekvenciás spektrumképe

A rádiófrekvenciás spektrumképe egyenletes energiasűrüséggel tölti ki a 9 illetve 10 kHz-es csatornát. Ezt úgy érik el, hogy a rendelkezésre álló sávszélességet 200 modulált vivővel töltik ki. Az alábbi ábrán a piros vonal mutatja az adás során kibocsátott spektrumképet, a kék ábra pedig a vevő bemenetére jutó spektrumképet. Mint látszik rajta, az [ionoszféra] a [többutas terjedés|szelektív fading] jelenségét okozza rajta, azaz egyetlen csatornán belül a különböző frekvenciájú pontok más-más csillapítást szenvednek. Ezeknek a pontoknak a helye időben változó, mivel az [ionoszféra] pillanatnyi elhelyezkedésétől függ.

Az alábbi ábrán a 12 kHz-re lekevert rádiófrekvenciás jel látható.

DRM spektrumkep.png

Jelkorrekciók - az ionoszféra hatásainak csillapítására

Az iment szó volt róla, hogy az [ionoszféra] turbulens változása és az általa okozott [többutas terjedés|szelektív fading] mennyire eltorzítja a vevő vemenetére érkező jelet. Tekintettel arra, hogy a fading-jelenséget a többutas terjedés okozza, próbáljuk meg kimutatni a jelutakat.

Ezt az impulzusválasz-diagram ábrázolja. Azaz az idő fügvényében mekkora energia-adagok érkeznek be, amiböl a többutas terjedés jelútjai az időtengelyen szépen kirajzolódnak.

DRM impulzusvalasz.png

A fentiek alapján nincs más dolga a vevőnek, minthogy ezen információk alapján a jelet egy inverz inpulzusválaszú szűrővel visszakorrigálja, majd jöhet a tényleges demodulálás.

OFDM jel

A demodulálás során a legelső lépés annak megállapítása, hogy hol van pontosan a demodulálandó jel frekvenciája. Ebben 3 erősebb amplitúdójú, konstans fázisszögű vivő segíti a vevőt. Miután ez megvan, jöhet a jel vivőfrekvenciára szétbontása. Ezt Fourier transzformáció segítségével végzi, amely megadja minden egyes vivőre a pillanatnyi komplex amplitudót.

FAC, SDC, MSC

A DRM modulációjánál az a szokatlan az eddig alkalmazott digitális modulációkhoz képest, hogy a jelben 3 külön csatorna található, amely más kódolással van jelen. Azaz egyidejűleg lehet jelen QPSK, 16QAM és akár [[QAM|64QAM}} is.

  1. Fast Access Channel (gyorselérésű csatorna): a sávközéptől számítva a felső 4,5 kHz-es sávszélességben található. A vivőkbe időben Sakktáblaszerűen van a FAC beleszőve. A FAC mindig QPSK kódolással van jelen és az alábbi információkat hordozza:
    • Moduláció sávszélessége. Középhullám esetén: 4,5, 9, 18 kHz, rövidhullám esetén 5, 10, 20 kHz lehet a csatornaosztás miatt.
    • Műsor kódja. Ez egy 16 bites szám, ahol ugyanilyen számot vél felfedezni, azt ugyanezen műsornak tekinti. Tehát gyorsan lehet jobb minőséggel vehető alternatív frekvenciát találni.
    • Nyelvkód. Bár még nem tudunk sokat a műsorról, a nyelvét már igen. Sajnos csak a nagy nyelvek rendelkeznek saját kóddal, a magyar az egyéb kategóriát kapta.
    • SDC kódolása 4QAM vagy 16QAM
    • MSC kódolása 16QAM vagy 64QAM
  2. Service Description Channel (szolgáltatás leíró csatorna): a FAC alapján leírt sávszélességben található a FAC által leírt modulációban. Az alábbi információkat hordozza:
    • Állomásnév
    • MSC adatfolyama milyen adatcsatornákat szállít. Azaz csak egy hangot vagy egy hang és egy Journaline hírműsort, netán kettő hangcsatornát?
    • Alternatív frekvenciák. Ezeket megnézi a vevő, és ha jobb minőségben tudja venni, akkor automatikusan oda kapcsol át.
  3. Main Stream Channel: az fő adatfolyam. Ebben a csatornában található(k) a vett adatfolyam(ok). Azt, hogy milyen adatfolyamok vannak benne, az SDC már leírta a vevő számára. Ezek az alábbiak lehetnek:
    • Hangcsatorna illetve hangcsatornák (lásd lejjebb), amely AAC+, CELP, HVXC hangtömörítés valamelyikét használja. Menet közbeni kódolóváltás megengedett.
    • Kép átvitel
    • Journaline. Egy böngészhető, szöveges hírcsatorna.
    • Adatcsatorna - tetszőleges vezérlési célokra

Hangtömörítés

A DRM 3 különböző hangtömörítő algoritmust használ. Ezek közt menet közben is válthat, ha a másik jobb minőséget ad.

  • AAC+: Advanced Audio Coding rövidítése. Zene tömörítésére a leg kiválóbb minőséget adja.
  • CELP: Code-book Excited Linear Predictive Coding rövidítése, beszéd tömörítésére alkalmasabb.
  • HVXC: Harmonic Vector Excitation Coding rövidítése, beszéd nagyon kis adatsebességű tömörítését teszi lehetővé.

Érdekességként megemlítendő, hogy előfordulhat az az eset, hogy a parametrikus sztereo zene sugárzás után a hírek már kis adatsebességű hangkódolással a felhasználó által 2-3 nyelv közül kiválasztott nyelven szóljon, majd ismét AAC+ kódolással sugárzott zenével folytatódik a műsor.

Járulékos szolgáltatások

Journaline
  • műsornév szerinti állomásátkapcsolás a frekvenciaállítás helyett
  • alternatív frekvenciákra való automatikus átállás
  • képi információk sugárzása - nem vált be
  • böngészhető hírszolgálat, műsorismertető (lásd mellékelt képet)
  • EPG, azaz elektronikus műsor kalauz

Rádióamatőr vonatkozásai

A rádióamatőrök jelentős része segédkezett illetve segédkezik napjainkban is a vételmegfigyeléseivel a modulációt tökéletesítő mérnököknek.

A vételmegfigyelési és visszajelzési dolgokon túlmenően a rádióamatőrök egy része a DRM módosításával elkészítette a HamDRM eljárást és szoftverimplementációját. A legfontosabb változtatás, hogy a rádiófrekvenciás modulátora 9 illetve 10 kHz helyett 2,5 kHz-es sávszélességre lett átalakítva, igy egy meglévő SSB készülékhez a készülék átalakítása nélkül illeszthetővé vált.

Természetesen az átvitt hang minősége rosszabb, de a jó minőségű beszédátvitelhez ez is elegendő.

A DRM rádióamatőr célokra átalakított altípusa a HamDRM.

Hol tart most a DRM?

  • Üzemszerű tesztadások vannak már szerte a világban. A sugárzási idők és frekvenciák itt láthatók.
    Megjegyzés: a 30 kW feletti teljesítményű közelebbi adók tetőantennával hazánkban is foghatók. Amely telephelyek szinte biztosak: Taldom, Wertachtal, Junglister, Sulaibiyah (utóbbi a robust mode miatt vehető jól).
  • Táskarádió méretű rádióvevő készülékek vannak már 250 € körüli ártól (2006)
  • Hazánkban még nincs műsorsugárzás, a külföldiek közül tetőantennával sok fogható
  • Hazánkban a Nemzeti Hírközlési Hatóság Visegrádi utcai telephelyén 2004 nyara óta üzemel DRM vételmegfigyelő állomás.
  • A DRM konzorcium elkezdte kidolgozni a DRM plusz szabványt. Lásd: DRM plusz szócikket.