ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ

НАЦИОНАЛЬНЫЙ

СТАНДАРТ

РОССИЙСКОЙ

ФЕДЕРАЦИИ

СИСТЕМА ЦИФРОВОГО РАДИОВЕЩАНИЯ DRM

Требования и параметры

ETSI ES 201 980 уЗ.1.1 (2009-08)

(NEQ)

Предисловие

Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. № 184-ФЗ «О техническом регулировании», а правила применения национальных стандартов Российской Федерации — ГОСТ Р 1.0 — 2004 «Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения»

Сведения о стандарте

1    РАЗРАБОТАН Федеральным государственным унитарным предприятием «Всероссийский научно-исследовательский институт стандартизации и сертификации в машиностроении» (ВНИИНМАШ) и Федеральным государственным унитарным предприятием «Ордена Трудового Красного Знамени Научно-исследовательский институт радио», Самарский филиал «Самарское отделение Научно-исследовательского института радио» (филиал ФГУП «НИИР-СОНИИР»)

2    ВНЕСЕН Управлением технического регулирования и стандартизации Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии

3    УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 29 сентября 2011 г. №416-ст

4    Настоящий стандарт разработан с учетом основных нормативных положений стандарта Европейского института по стандартизации в области телекоммуникаций ЕТСИ ЕС 201 980 v3.1.1 (2009-08) «Всемирное цифровое радио (DRM). Системные требования» (ETSIES 201 980 v3.1.1 (2009-08) «Digital Radio Mondiale (DRM); System Specification»)

5    ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты», а текст изменений и поправок — в ежемесячно издаваемых информационных указателях «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет

© Стандартинформ ,2013

Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии

ГОСТ P 54462—2011

CELP (Code Excited Linear Prediction) — линейное предсказание с управлением;

Cl (Continuity Index) — индекс непрерывности;

CRC (Cyclic Redundancy Check) — циклический контроль с избыточностью;

DAB (Digital Audio Broadcasting) — Цифровое звуковое радиовещание;

DRM (Digital Radio Mondiale) — Всемирное цифровое радио;

DSB (Double Side Band) — двойная боковая полоса;

EEP (Equal Error Protection) — равная защита от ошибок;

ER (Error Robust) — устойчивость к ошибкам;

ESC (Error Sensitivity Categories) — категории чувствительности к ошибкам;

FAC (Fast Access Channel) — канал быстрого доступа;

FEC (Forward Error Correction) — прямое исправление ошибок путем введения избыточности;

FM (Frequency Modulation) — частотная модуляция;

HCR (Huffman Codeword Reordering) — переупорядочение кодового слова Хаффмана;

HF (High Frequency) — высокая частота, высокочастотный; ВЧ;

HMmix (mixed Hierarchical Mapping) — смешанное иерархическое отображение;

HVXC (Harmonic Vector eXcitation Coding) — гармоническое кодирование с векторным возбуждением; IDFT (Inverse Discrete Fourier Transform) — обратное дискретное преобразование Фурье;

IFFT (Inverse Fast Fourier Transform) — обратное быстрое преобразование Фурье;

ISO (International Organization for Standardization) — Международная организация по стандартизации; LAV (Largest Absolute Value) — наибольшая абсолютная величина;

LF (Low Frequency) — низкая частота; НЧ;

LPC (Linear Predictive Coding) — кодирование с линейным предсказанием;

LSb (Least Significant bit) — младший значащий бит;

LSP (Line Spectral Pairs) — пары спектральных линий;

LTO (Local Time Offset) — сдвиг локального времени;

Msym (symmetrical Hierarchical Mapping) — симметричное иерархическое отображение;

MF (Medium Frequency) — средняя частота; СЧ;

MPEG (Moving Picture Experts Group) — группа экспертов по сжатию цифрового видео и аудио; набор стандартов кодирования и сжатия цифрового видео и аудио;

MPS (MPEG Surround) — стандарт сжатия многоканального звука для объемного звучания;

MSb (Most Significant bit) — старший значащий бит;

MSC (Main Service Channel) — основной сервисный канал;

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) — ортогональное частотное разделение каналов с мультиплексированием;

OIRT (Organisation Internationale de Radiodiffusion en de Television) — Международная организация радиовещания и телевидения;

Pan (Panorama) — панорама, обзор;

PNS (Perceptual Noise Substitution) — замещение воспринимаемого шума;

PPI (Padded Packet Indicator) — индикатор дополненного пакета;

PRBS (Pseudo-Random Binary Sequence) — псевдослучайная бинарная последовательность;

PS (Parametric Stereo) — параметрическое стерео;

QAM (Quadrature Amplitude Modulation) — квадратурная амплитудная модуляция;

QMF (Quadrature Mirror Filter) — квадратурный зеркальный фильтр;

RF (Radio Frequency) — радиочастота;

rfa (reserved for future addition) — зарезервировано для будущих добавлений; rfu (reserved for future use) — зарезервировано для будущего использования;

RS (Reed-Solomon) — Рид-Соломон;

RVLC (Reversible Variable Length Coding) — обратное кодирование с переменной длиной;

SA (Stereo Ambience) — стерео окружение;

SAC (Spatial Audio Coding) — пространственное звуковое кодирование;

SBR (Spectral Band Replication) — копирование спектральной полосы;

SDC (Service Description Channel) — канал описания служб;

SFN (Single Frequency Network) — одночастотная сеть;

SI (Side Information) — побочная информация;

SM (Standard Mapping) — стандартное отображение;

SPP (Standard Protected Part) — часть со стандартной защитой;

3

SSB (Single Side Band) — одна боковая полоса частот;

TNS (Temporal Noise Shaping) — формирование временной огибающей шума;

UEP (Unequal Error Protection) — неравная защита от ошибок;

uimsbf (unsigned integer most significant bit first) — целое число без знака, старший бит вначале;

VCB11 (Virtual Codebooks for Codebook 11) — виртуальные таблицы кодирования для таблицы кодирования 11;

VSB (Vestigial Side Band) — подавленная боковая полоса частот;

VSPP (Very Strongly Protected Part) — часть с очень сильной защитой;

VXC (Vector excitation Coding) — кодирование с векторным возбуждением;

WSSUS (Wide Sense Stationary Uncorrelated Scattering model) — модель стационарного некоррелированного рассеяния.

Примечание — В тексте стандарта, если не указано иное, принято следующее соглашение о порядке следования битов:

-    на рисунках бит, показанный в крайней левой позиции, считается первым;

-    в таблицах бит, показанный в крайней левой позиции, считается первым;

-    в числовых полях старший бит (MSb) считается первым и обозначается большим номером. Например, MSb одного байта обозначается Ь7, а младший бит (LSb) обозначается Ь0;

-    в векторах (математических выражениях) бит с низшим индексом считается первым.

4 Общие характеристики

4.1    Краткий обзор системы

Система DRM разработана для использования на любых частотах ниже 174 МГц, которые имеют разнообразные ограничения по формированию каналов и различные условия распространения в разных диапазонах. Чтобы удовлетворить этим ограничениям, в системе имеются различные режимы передачи. Режимы передачи определяются параметрами передачи, которые подразделяются на два типа:

-    параметры, относящиеся к ширине полосы сигнала;

-    параметры, относящиеся к эффективности передачи.

Первый тип параметров определяет ширину полосы частот, необходимую для одной передачи. Параметры эффективности позволяют выработать компромисс между пропускной способностью (полезной битовой скоростью) и устойчивостью к шумам, многолучевости и Доплеровскому эффекту.

4.2    Архитектура системы

Этот подраздел дает общее представление об архитектуре системы, представленной в общем виде на рисунке 1, со ссылками на пункты, определяющие индивидуальные части системы.

Рисунок 1 описывает обобщенный поток различных классов информации (аудио данные и т.д.) и не проводит различия между службами, которые могут обеспечиваться информацией одного или более классов. Подробное описание распределения служб по этим классам приведено в разделе 6.

Кодер источника и предварительные кодеры обеспечивают преобразование входных потоков в подходящий формат цифровой передачи. В случае кодирования исходных аудио сигналов эта операция включает компрессию согласно 4.3 и разделу 5. Выход кодера (ов) источника сигнала и предварительного кодера данных может состоять из двух составляющих, требующих разного уровня защиты от ошибок в последующих канальных кодерах. Все службы должны использовать эти два уровня защиты.

Мультиплексор комбинирует уровни защиты всех сигналов и данных, как описано в разделе 6.

Энергетическое рассеродоточение (скремблирование) состоит в детерминированном селективном дополнении битов с целью исключения систематического повторения комбинаций, приводящего к нежелательной регулярности передаваемого сигнала.

Канальный кодер добавляет избыточную информацию для обеспечения квази-безошибочной передачи и отображает закодированную цифровую информацию для последующей квадратурной амплитудной модуляции (QAM), как описано в разделе 7.

Перемежитель ячеек преобразует ячейки QAM в последовательность ячеек, квазислучайно распределенных по времени и частоте, чтобы обеспечить устойчивую передачу в каналах, неоднородных во времени и по частоте. Пилот-генератор позволяет на приемном конце получить информацию о состоянии каналов и осуществить когерентную демодуляцию сигнала.

4

Транслятор OFDM ячеек накапливает ячейки различных классов и размещает их на сетке время — частота, как указано в разделе 7.

Генератор OFDM сигналов преобразует каждый набор ячеек с одинаковым временным индексом в представление сигнала во временной области. Далее из этого представления во временной области получается символ OFDM путем добавления защитного интервала в виде цикличного повторения части сигнала, как оговорено в разделе 7.

Модулятор преобразует цифровое представление OFDM сигнала в аналоговый сигнал для передачи в эфир. Эта операция включает цифро-аналоговое преобразование и фильтрацию, которая должна соответствовать спектральным требованиям согласно приложению Д.

4.3 Кодирование источников

В рамках ограничений радиовещательных документов на радиовещательные каналы ниже 30 МГц и параметры применяемых схем кодирования и модуляции скорость передачи, доступная для кодирования источников, лежит в пределах от 8 кбит/с (половинные каналы) до ~ 20 кбит/с (стандартные каналы) и до ~ 72 кбит/с (сдвоенные каналы).

В рамках ограничений радиовещательных документов на радиовещательные каналы в диапазоне от 30 до 174 МГц и параметры применяемых методов кодирования и модуляции скорость передачи, доступная для кодирования источников, лежит в пределах от 35 до 185 кбит/с.

Чтобы обеспечить оптимальное качество при заданной скорости передачи, в системе применяются различные методы кодирования источников:

-    метод MPEG-4 ААС — усовершенствованное аудио кодирование, включая средства защиты от ошибок для широкополосного моно и стерео вещания;

-    метод MPEG-4 CELP кодирования речи для защищенного от ошибок речевого моно вещания для тех случаев, когда доступна только низкая скорость передачи или требуется исключительно высокая защита от ошибок;

-    метод MPEG-4 HVXC кодирования речи для очень низких скоростей передачи и защищенного от ошибок речевого моно вещания, особенно хорошо подходит для приложений речевых баз данных;

-    метод SBR, усовершенствованное средство аудио кодирования, которое позволяет получить полную ширину полосы аудио частот при низкой скорости передачи. Оно может применяться совместно с ААС, CELP и HVXC;

-    PS, усовершенствованное средство аудио кодирования, которое позволяет обеспечить стерео кодирование при низкой скорости передачи;

-    метод MPEG Surround — инструмент улучшения кодирования аудио, который позволяет учитывать многоканальное кодирование на низких битовых скоростях.

Транспортный формат битового потока схем кодирования источника был модифицирован с целью удовлетворения требований системы DRM (формирование аудио суперфреймов). Для улучшения поведения системы в каналах, подверженных ошибкам, может использоваться UEP.

Предусмотрено дальнейшее усовершенствование аудио системы путем объединения двух сигналов

DRM.

4.4 Режимы передачи

4.4.1 Параметры, относящиеся к ширине полосы сигнала

В настоящее время для вещания на частотах ниже 30 МГц установлены полосы шириной 9 кГц и 10 кГц. Система DRM предназначена для использования:

-    в этих номинальных полосах, чтобы вписаться в существующую сетку частот;

-    в половинных полосах (4,5 или 5 кГц), чтобы обеспечить одновременную передачу с аналоговым AM сигналом;

-    в удвоенных полосах (18 или 20 кГц), чтобы обеспечить большую пропускную способность, где это позволяет сетка частот.

Необходимая ширина канала для радиовещания в диапазоне от 30 до 174 МГц там, где определено, составляет 100 кГц. Система DRM предназначена для работы с использованием таких каналов.

Параметры, касающиеся указанных полос сигнала, определяются в разделе 8.

6

ГОСТ P 54462—2011

4.4.2 Параметры, относящиеся к эффективности передачи

Для любого значения ширины полосы сигнала параметры эффективности передачи определяются таким образом, чтобы достичь компромисса между пропускной способностью (полезной скоростью передачи) и устойчивостью к шумам, многолучевости и Доплеровскому эффекту. Эти параметры подразделяются на два типа:

-    параметры скорости кодирования и группирования, определяющие, какие скорости кодирования и группы созвездия используются для передачи данных;

-    параметры символов OFDM, определяющие структуру символов OFDM, которую необходимо использовать в зависимости от условий распространения.

4.4.2.1    Скорости кодирования и созвездия

Система предлагает выбор из различных вариантов для обеспечения одного или двух уровней защиты от ошибок в зависимости от требуемого уровня защиты для каждой службы или части службы. В зависимости от требований службы эти уровни защиты могут определяться или скоростью кодирования канального кодера (например, 0,6 и т.д.), или видом созвездия (например, 4-QAM, 16-QAM, 64-QAM), или иерархической модуляцией. Подробное описание этих вариантов дается в разделе 7.

4.4.2.2    Набор параметров OFDM

Набор параметров OFDM представлен в данном подпункте. Требования к форме сигнала приведены в разделе 8. Эти параметры определяются для различных условий распространения и обеспечивают различные режимы устойчивости сигнала. Для заданной полосы частот различные режимы устойчивости обеспечивают разные скорости передачи данных. В таблице 1 приведены типичные случаи использования режимов устойчивости.

Таблица 1 — Использование режимов устойчивости

Режим устойчивости Типичные условия распространения А Гауссовские каналы с минимальными замираниями В Каналы с общими и селективными замираниями с разбросом задержки С Как режим В, с повышенным Доплеровским сдвигом D Как режим В, с серьезными задержкой и Доплеровским сдвигом Е Каналы с частотными и временными замираниями

Передаваемый сигнал содержит последовательность символов OFDM, каждый символ состоит из защитного интервала, за которым следует так называемая полезная часть символа. Каждый символ является суммой К отрезков синусоиды, равномерно разнесенных по частоте. Каждый отрезок синусоиды, называемый «ячейкой», передается с заданной амплитудой и фазой и соответствует позиции несущей. Каждая несущая обозначается индексом к, где к принадлежит интервалу [k_min, k_max] (к = 0 соответствует опорной несущей частоте передаваемого сигнала).

Временные параметры символов OFDM выражаются в кратных значениях временного периода Г, равного (83 + 1/3) мкс. Этими параметрами являются:

-    Т_д —длительность защитного интервала;

-    7_S — длительность символа OFDM;

-    Т_и — длительность полезной (ортогональной) части символа OFDM (т.е. исключая защитный интервал).

Символы OFDM группируются с образованием фреймов передачи длительностью T_f.

Параметры символа OFDM в соответствии с таблицей 2.

Как указано в разделе 8, определенное число ячеек в каждом символе OFDM передается с заданной амплитудой и фазой, чтобы служить эталоном в процессе демодуляции. Они называются «опорными пилотами» и представляют некоторую пропорцию от общего числа ячеек.

7

Таблица 2 — Параметры символа OFDM

Параметр Режим устойчивости А В С D Е Т (мкс) 831/3 831/3 831/3 831/3 831/3 Ти (мс) 24 (288 ■ Т) 21Ш (256 • Т) 142/3 (176-Г) 91/3 (112- Т) 21/4 (27-Т) Тд (мс) 22/3 (32 ■ Т) 51/3 (64 -V 51/3 (64 -V 00 -Ч С! s 01/4 (3-Т) т/ги 1/9 1/4 4/11 11/14 1/9 Т3=Ти+Тд(м с) 262/3 262/3 400 162/Э 21/2 Tf (мс) 400 400 400 400 100

5 Режимы кодирования источников

5.1    Краткий обзор

Как описано в 4.3, система DRM осуществляет кодирование аудио ААС и кодирование речи (CELP и HVXC). Кроме того, возможно использование метода высокочастотного восстановления (SBR) для усиления субъективного восприятия качества звучания этих трех схем исходного кодирования. В комбинации с кодер/декодером ААС может использоваться инструмент MPEG PS. Опционально метод многоканальной реконструкции может использоваться дополнительно к ААС/SBR для обеспечения многоканального декодирования.

Были приняты специальные меры, чтобы закодированный аудио сигнал был преобразован в аудио суперфреймы постоянной длины. Мультиплексирование и неравномерная защита от ошибок аудио/рече-вых служб проводится посредством модулей мультиплексирования и канального кодирования. Специальная информация о конфигурации аудио передается в SDC (см. 6.4.3.10).

Варианты кодирования сигналов в системе DRM показаны на рисунке 2.

5.1.1    Кодирование аудио ААС

Для обобщенного кодирования аудио сигналов используется набор правил ААС стандарта MPEG-4 как наиболее подходящий для применения в системе DRM. Например, стандартной конфигурацией для единичного коротковолнового канала может быть 20 кбит/с моно ААС.

Конкретными особенностями реализации потока ААС в рамках системы DRM являются:

-    битовая скорость: ААС может использоваться на любой скорости. Установленная битовая скорость ААС равна 20 бит/с для режимов устойчивости А, В, С, D и 80 бит/с — для режима устойчивости Е;

-    частоты дискретизации: допустимыми частотами дискретизации являются 12 кГц и 24 кГц для режимов А, В, С и D и 24 кГц и 48 кГц — для режима Е. 48 кГц разрешается при условии, что метод SBR не используется;

-    длина преобразования: длина преобразования составляет 960 отсчетов, так что один аудио фрейм соответствует по времени 80 или 40 мс (режимы устойчивости А, В, С и D) и 40 или 20 мс (режим устойчивости Е). Это требуется для увязки длин фреймов CELP и ААС так, чтобы аудио суперфрейм длительностью 400 мс (режимы устойчивости А, В, С и D) или 200 мс (режим устойчивости Е) состоял из целого числа аудио фреймов;

-    защита от ошибок: для улучшения устойчивости к ошибкам битового потока ААС в каналах, подверженных ошибкам, используется набор средств MPEG-4 (инструмент MPEG-4 ЕР не используется);

-    аудио суперфреймы: 5 или 10 аудио фреймов объединяются в один суперфрейм. Для режимов устойчивости А, В, С и D соответствующие частоты дискретизации составляют 12 и 24 кГц, обеспечивающие формирование аудио суперфрейма длительностью 400 мс; для режима устойчивости Е соответствующие частоты дискретизации составляют 24 и 48 кГц, обеспечивающие формирование аудио суперфреймов длительность 200 мс. Аудио фреймы в аудио суперфреймах закодированы вместе таким образом, что

-    очень защищенные речевые передачи: предполагается, что благодаря своей природе речевой кодер обеспечивает более высокую защиту от ошибок в канале. Поэтому речевое кодирование на скорости 8 кбит/с может использоваться, когда требуется высшая степень защиты в одном канале.

Основными характеристиками MPEG CELP кодирования являются:

-частоты дискретизации 8 или 16 кГц;

-    битовые скорости от 4 до 20 кбит/с;

-    устойчивость к ошибкам;

-    объединение целого числа фреймов CELP в один аудио суперфрейм.

5.1.3    MPEG HVXC кодирование

MPEG-4 HVXC (гармоническое кодирование с векторным возбуждением) речевое кодирование используется в режимах устойчивости А, В, С и D для получения удовлетворительного качества передачи речи при очень низких битовых скоростях, например до 2 кбит/с. Рабочие битовые скорости HVXC открывают новые возможности системы DRM, такие как:

-    речевые программы в дополнение к аудио программе;

-    многоязычное вещание;

-    хранение множества программ в памяти, таких как новости, база данных приемника на карте расширения (например, на флэш-памяти объемом 4 Мб может храниться до 4,5 ч радиопрограмм);

-    изменение масштаба времени для быстрого воспроизведения или просмотра хранящихся программ;

-    передачи с высокой защитой от ошибок с использованием или без использования методов иерархической модуляции.

Основными характеристиками HVXC кодирования являются:

-    частота дискретизации 8 кГц;

-    битовые скорости 2 и 4 кбит/с для кодирования с фиксированной скоростью;

-    временный масштаб и степень сжатия произвольных отклонений;

-    поддерживается синтаксис защиты от ошибок, возможно использование механизма CRC для улучшения устойчивости битового потока HVXC в каналах, подверженных ошибкам;

-    формирование постоянного целого числа фреймов HVXC (20) для аудио суперфрейма.

5.1.4    SBR кодирование

Для поддержания приемлемого субъективного качества звука при низких битовых скоростях классические алгоритмы аудио или речевого кодирования требуют снижения ширины звуковой полосы и частоты дискретизации. Желательно иметь возможность предоставить широкую полосу звуковых частот и низкие скорости передачи. Это может быть реализовано с использованием метода SBR.

Задачей SBR является воспроизведение высокочастотной части полосы частот звукового сигнала, которая не может быть воспринята кодером. Чтобы достичь этого наиболее подходящим способом, в битовом потоке должна передаваться некоторая дополнительная информация, которая использует некоторую долю битовой скорости, доступной кодеру. Эта дополнительная информация извлекается из полного аудио сигнала до его кодирования и обеспечивает воспроизведение высокочастотных составляющих после декодирования аудио/речи.

SBR существует в двух версиях. Версии различаются только устройством декодера. SBR высокого качества использует гребенку фильтров комплексных переменных, в то время как маломощный SBR использует фильтры вещественных величин совместно с модулями подавления наложенного спектра. Маломощная версия SBR значительно проще по сравнению с высококачественной версией, незначительно уступая ей в качестве звука. ААС + SBR описан в стандарте MPEG-4-Aydio (профиль ААС высокой эффективности). SBR используется также в конфигурациях HVXC + SBR и CELP + SBR.

5.1.5    PS кодирование

Для повышения качества стерео сигнала при низких битовых скоростях применяется кодер PS. Средства параметрического стерео могут использоваться в конфигурациях ААС + SBR (профиль ААС высокой эффективности MPEG). Общая идея PS кодирования состоит в том, чтобы передать данные, описывающие стерео картину, параллельно с моно сигналом в качестве дополнительной информации. Эта дополнительная стерео информация очень компактная и требует лишь незначительной доли цифрового потока, обеспечивая максимальное качество моно сигнала в рамках доступной общей битовой скорости.

Синтез стерео сигнала в декодере воспроизводит пространственные свойства звука, но не затрагивает суммарный энергетический спектр. Поэтому отсутствует окраска звука, характерная для моно сигнала, полученного преобразованием из стерео. Битовые скорости для передачи параметрического стерео по системе AAC+SBR должны предпочтительно лежать в диапазонах скоростей, при которых невозможна передача традиционного стерео.

10

ГОСТ P 54462—2011

Если радиовещательный сигнал содержит данные PS, должны использоваться средства PS, как оговорено в стандарте MPEG-4 Audio согласно ISO/IEC [2]. Кроме того, могут использоваться методы, описанные в 5.7, для режимов устойчивости А, В, С и D.

5.1.6    Маскировка ошибок

Для каждого аудио кодера, а также для средств SBR и PS приводится описание способа маскировки ошибочных битовых потоков. Маскировка ошибок, которая производится DRM декодером, должна обеспечивать как минимум тот же уровень качества, как описанные выше методы, но может и превышать его за счет конкретных схемных решений.

5.1.7    Кодирование MPEG Surround

Кодер MPS используется для совместного моно/стерео многоканального кодирования. MPEG Surround стандартизован как MPEG-D, часть 1 согласно ISO/IEC [3]. Этот документ описывает:

-    кодирование многоканальных сигналов на базе преобразованных вниз сигналов оригинального многоканального сигнала и связанных пространственных параметров. Используется самая низкая скорость для кодирования многоканальных сигналов такая же, как для преобразованного вниз моно или стерео сигнала, включенного в поток данных. Следовательно, моно или стерео сигнал может быть дополнен к многоканальному в виде очень малых дополнительных данных;

-    бинауральное декодирование потока MPEG Surround, дающее возможность прослушивать через наушники стереозвучание;

-    улучшенный матричный режим, который допускает многоканальное преобразование вверх сигналов стерео без любых пространственных параметров.

Приемники, не поддерживающие многоканальное декодирование, могут декодировать немодифици-рованный моно или основной стерео сигнал.

Следовательно, MPEG Surround (SAC — пространственное аудио кодирование) обеспечивает восстановление N каналов, основанных на М < N передаваемых каналов, и дополнительных данных управления. В предпочтительных режимах действия системы пространственного аудио кодирования М каналов может быть или единственным моноканалом или парой стерео каналов. Данные управления представляют более низкую скорость передачи данных, чем необходимо для передачи всех каналов N, делая кодирование очень эффективным, в то же время гарантируя совместимость с устройствами каналов М и N.

Стандарт MPEG Surround включает многие инструментальные средства, обеспечивающие многие возможности, которые учитывают широкое применение стандарта. Главная особенность заключается в способности масштабировать пространственное представление постепенно от очень низкого пространственного наверху к прозрачности. Другая главная особенность заключается в том, что совместный вход декодера может быть выполнен совместно с существующей матрицей технологий окружения. Все инструментальные средства сгруппированы для обеспечения определенных конфигураций.

Приемники с числом выходных каналов, отличным от числа целевых каналов MPS, индицируемых SDC, должны все же получить многоканальный аудио сигнал согласно доступному числу выходных каналов (возможно с худшим качеством по сравнению со случаем, когда число целевых каналов соответствует числу выходных каналов).

5.2 UEP и образование аудио суперфреймов

Современные схемы кодирования в высшей степени оптимизированы сточки зрения эффективности кодирования, и согласно теории информации это приводит к тому факту, что энтропия всех бит практически одинакова. Если это предположение верно, то канальное кодирование должно быть оптимизировано, чтобы общее количество остаточных ошибок, называемое BER, было минимальным. Этот критерий может быть выполнен с помощью метода канального кодирования, называемого ЕЕР, при котором все информационные биты получают защиту от ошибок за счет одинаковой степени избыточности.

Однако воздействие ошибки, заметное на слух, зависит от содержания затронутого ошибкой фрагмента битового потока. Этот эффект неравномерной чувствительности к ошибкам хорошо известен в методах кодирования сигналов, используемых в связи и радиовещании, таких как DAB (Eureka 147) или GSM. Вариант оптимизации, призванный справиться с эффектом неравномерной чувствительности к ошибкам, называется UEP. В такой системе более высокий уровень защиты присваивается более чувствительной части информации, а меньшая защита предоставляется менее чувствительной части битового потока.

Чтобы обеспечить канальное кодирование с неравномерной защитой, необходимо иметь фреймы постоянной длины и неизменный профиль UEP для заданной битовой скорости. Так как ААС является методом кодирования с переменной длиной, несколько закодированных фреймов объединяются в один аудио суперфрейм. Битовая скорость суперфрейма постоянна. Так как канальное кодирование основано на

11

аудио суперфреймах, сами аудио суперфреймы состоят из двух частей: часть с высокой защитой и часть с низкой защитой. Поэтому закодированные аудио суперфреймы должны разделяться на эти две части. Подробности структуры аудио суперфреймов для методов ААС,СЕ1_Р и HVXC приведены в соответствующих разделах. HVXC используется только в схеме ЕЕР. Синтаксис аудио_суперфрейма приведен в таблице 3.

Таблица 3 — Синтаксис аудио_суперфрейма

Синтаксис Количе ство битов Примеча ние audio super frame(audio info) //audio info from the SDC { switch (audio_info.audio_coding) { case AAC: aac_super_frame(audio_info); break; case CELP: celp_super_frame(audio_info); break; case HVXC: hvxc_super_frame(audio_info); break; } } Примечание — SDC описывает используемый звуковой кодер и параметры, связанные с кодером. Он также представляет информацию о частоте дискретизации и применяемой битовой скорости (см. раздел 6).

Для режимов устойчивости А, В, С и D аудио суперфрейм отображается непосредственно на логический фрейм, так как оба имеют одинаковую продолжительность. Для режима устойчивости Е аудио суперфрейм отображается двумя логическими фреймами, так как продолжительность аудио суперфрейма в этом случае вдвое больше, чем продолжительность логического фрейма. Отображение выполнено так, что первая половина высоко защищенных байтов, сопровождаемая первой половиной низко защищенных, отображается к логическому фрейму п, а вторая половина высоко защищенных байтов, сопровождаемая второй половиной низко защищенных байтов, отображается к логическому фрейму п + 1, как показано на рисунке 3.

ГОСТ P 54462—2011

Содержание

1    Область применения....................................... 1

2    Нормативные ссылки....................................... 1

3    Термины, определения, обозначения и сокращения....................... 1

4    Общие характеристики...................................... 4

4.1    Краткий обзор системы.................................... 4

4.2    Архитектура системы..................................... 4

4.3    Кодирование источников................................... 6

4.4    Режимы передачи....................................... 6

4.4.1    Параметры, относящиеся к ширине полосы сигнала................... 6

4.4.2    Параметры, относящиеся к эффективности передачи.................. 7

4.4.2.1    Скорости кодирования и созвездия....................... 7

4.4.2.2    Набор параметров OFDM............................ 7

5    Режимы кодирования источников................................. 8

5.1    Краткий обзор......................................... 8

5.1.1    Кодирование аудио ААС................................ 8

5.1.2    MPEG CELP кодирование................................ 9

5.1.3    MPEG HVXC кодирование................................ Ю

5.1.4    SBR кодирование.................................... Ю

5.1.5    PS кодирование..................................... 10

5.1.6    Маскировка ошибок................................... 11

5.1.7    Кодирование MPEG Surround.............................. 11

5.2    UEP и образование аудио суперфреймов........................... 11

5.3    ААС кодирование....................................... 13

5.3.1    ААС........................................... 13

5.3.1.1    ААС аудио суперфрейм............................. 14

5.3.2    ААС + SBR....................................... 16

5.3.3    Маскировка ошибок в ААС............................... 17

5.3.3.1    Интерполяция одного поврежденного фрейма.................. 17

5.3.3.2    Ослабление и восстановление.......................... 18

5.3.3.3    Градация маскирования............................. 18

5.3.4    ААС + MPS....................................... 18

5.4    MPEG CELP кодирование................................... 19

5.4.1    MPEG CELP...................................... 19

5.4.1.1    CELP аудио суперфрейм............................. 20

5.4.2    CELP + SBR...................................... 23

5.4.3    Маскирование ошибок в CELP............................. 23

5.5    HVXC кодирование...................................... 24

5.5.1    Определения...................................... 24

5.5.1.1    Параметры HVXC    кодера    источника....................... 24

5.5.1.2    Биты CRC для режимов с фиксированной битовой скоростью.......... 24

5.5.2    HVXC декодер...................................... 25

5.5.3    HVXC кодер....................................... 25

5.5.3.1    Анализ LPC и квантование LSP......................... 26

5.5.3.2    Поиск основного тона разомкнутого цикла.................... 26

5.5.3.3    Оценка гармонической магнитуды и тонкая оценка основного тона........ 26

5.5.3.4 Векторное квантование гармонических магнитуд................. 26

5.5.3.5    Различение речь/не речь............................ 27

5.5.3.6    VXC кодирование    неречевых сигналов...................... 27

5.5.4    HVXC канальное кодирование.............................. 27

5.5.4.1    Выбор защищаемых бит............................. 27

5.5.4.2    Синтаксис защиты от ошибок DRM HVXC (ErHVXCfixframe CRC)......... 29

5.5.5    Категории перемежения................................. 30

III

ГОСТ P 54462—2011

5.3 ААС кодирование

Следующие три пункта описывают, как фреймы ААС, ААС + SBR и расширенные фреймы MPS помещаются в аудио суперфрейм.

5.3.1 ААС

ISO/IEC [2] представляет собой стандарт MPEG-4 Audio. Стандарт аудио кодирования MPEG-4 ААС является частью стандарта MPEG-4 Audio. В системе DRM из всех возможных типов объектов используется только устойчивый к ошибкам (ER) ААС масштабируемый тип (Object Туре Ю = 20), который является частью аудио профиля высокого качества.

Особенности использования MPEG-4 ААС в системе DRM: в битовом потоке MPEG-4 ER ААС могут использоваться три механизма защиты от ошибок: HCR (перестановка кодовых слов по Хаффману), VCB11 и RVLC. В системе DRM все битовые потоки ААС должны использовать метод HCR, так как этот метод существенно снижает чувствительность потока к ошибкам с минимальными затратами. Используется и метод VCB11, так как для низких битовых скоростей затраты на защиту не превышают 1%. Метод RVLC не используется, так как он приводит к существенным потерям битовой скорости, что для низких скоростей, используемых в системе DRM, является серьезным недостатком.

Механизм MPEG-4 ААС PNS (замещение воспринимаемого шума) в системе DRM не используется, так как SBR обеспечивает эту функцию более подходящим образом.

Для DRM должно использоваться 960 преобразований.

Режимы устойчивости А, В, С и D:

-    если используется дискретизация с частотой 12 кГц, 5 фреймов ААС должны объединяться в один аудио суперфрейм;

-    если используется дискретизация с частотой 24 кГц, 10 фреймов ААС должны объединяться в один аудио суперфрейм;

-    частота дискретизации 24 кГц должна применяться ААС при реализации стерео режима.

Режим устойчивости Е:

-    если используется частота дискретизации 24 кГц, 5 фреймов ААС должны объединяться в один аудио суперфрейм;

-    если используется частота дискретизации 48 кГц, 10 фреймов ААС должны объединяться в один аудио суперфрейм.

Не должен использоваться никакой стандарт расширения полезной нагрузки (extension_payload()), единственными и разрешенными расширениями должны быть: SBR (сообщаемое посредством SDC) и MPS (сообщаемое посредством SDC).

Правый и левый каналы в одном стерео сигнале передаются с перемежением, чтобы снизить чувствительность к ошибкам внутри стерео фрейма.

Любой ААС битовый поток в системе DRM легко может быть преобразован в поток согласно требованиям MPEG-4 ER с помощью приведенных выше правил.

Если передача идет на базовом уровне (флажок базовый/расширенный в FAC установлен в 0, см. 6.3.3), фрейм ААС соответствует функции aac_scalable_main_element(), как определено в стандарте MPEG-4 согласно ISO/IEC [2].

Стандарт MPEG-4 определяет, как должны сохраняться биты исходного защищенного от ошибок ААС фрейма. Каждый элемент защищенного от ошибок ААС битового потока получает категорию чувствительности к ошибкам. В системе DRM существует два вида возможных защищенных от ошибок аудио фреймов ААС.

Моно аудио фрейм

Один моно аудио фрейм состоит из трех последовательных частей, называемых monol, mono2 и топоЗ. Monol содержит биты SI, гтюпо2 содержит биты TNS и топоЗ содержит биты спектральных данных. Чувствительность к ошибкам уменьшается от monol к топоЗ.

Стерео аудио фрейм

Один стерео аудио фрейм состоит из семи последовательных частей, называемых stereol (общая дополнительная информация), stereo2 (дополнительная информация левого канала), stereo3 (дополнительная информация правого канала), stereo4 (TNS левого канала), stereo5 (TNS правого канала), stereo6 (спектральные данные левого канала), stereo7 (спектральные данные правого канала). С таким перемежением левого и правого каналов чувствительность к ошибкам уменьшается от stereol к stereo7.

13

ГОСТ P 54462—2011

5.5.6    Обнаружение ошибок и маскирование в HVXC...................... 33

5.5.6.1    Циклический контроль с избыточностью..................... 33

5.5.6.2    Маскирование ошибок.............................. 33

5.5.6.2.1    Замещение параметров........................ 34

5.5.7    HVXC + SBR...................................... 36

5.6    SBR кодирование....................................... 36

5.6.1    AAC + SBR....................................... 36

5.6.2    CELP/HVXC + SBR................................... 37

5.6.2.1    Полезная нагрузка SBR............................. 37

5.6.2.1.1    Синтаксис битового потока....................... 37

5.6.2.1.2    Определение элементов битового потока................ 38

5.6.2.2    Процесс декодирования SBR.......................... 40

5.6.2.2.1    Обозначения, константы и умолчания.................. 40

5.6.2.2.2    Таблицы частотных полос........................ 41

5.6.2.2.3    Частотно-временная сетка....................... 41

5.6.2.2.4    Декодирование и деквантизация огибающей и уровня шума...... 42

5.6.2.3    Обзор гребенки фильтров и средств SBR.................... 43

5.6.2.4    Генерация ВЧ и подстройка ВЧ......................... 45

5.6.3    SBR маскирование ошибок............................... 47

5.6.3.1    SBR маскирование ошибок для ААС....................... 47

5.6.3.2    SBR маскирование ошибок для CELP и HVXC.................. 49

5.7    Кодирование параметрического стерео............................ 49

5.7.1    Введение........................................ 49

5.7.2    Технический обзор.................................... 50

5.7.2.1    Стерео параметры................................ 50

5.7.2.2    Сигнализация.................................. 50

5.7.3    Протокол битового потока................................ 51

5.7.3.1    Интеграция битового потока........................... 51

5.7.3.2    Синтаксис PS.................................. 51

5.7.3.3    Определение элементов битового потока..................... 53

5.7.4    Декодирование PS................................... 54

5.7.4.1    Обзор декодирования.............................. 54

5.7.4.2    Деквантизация и отображение.......................... 54

5.7.4.3    Декодирование SA................................ 55

5.7.4.4    Декодирование Рал............................... 57

5.7.5    Маскирование параметрического стерео......................... 58

5.8    Кодирование MPEG Surround................................. 58

6 Определение мультиплекса.................................... 59

6.1    Введение........................................... 59

6.2    Основной сервисный канал.................................. 59

6.2.1    Введение........................................ 59

6.2.2    Структура........................................ 59

6.2.3    Построение MSC.................................... 60

6.2.3.1    Мультиплексные фреймы............................. 60

6.2.3.2    Иерархические фреймы............................. 60

6.2.4    Реконфигурация..................................... 60

6.3    Канал быстрого доступа.................................... 60

6.3.1    Введение........................................ 60

6.3.2    Структура........................................ 60

6.3.3    Параметры канала.................................... 61

6.3.4    Параметры службы................................... 63

6.3.5    Циклический контроль с избыточностью......................... 64

6.3.6    Повторение FAC..................................... 65

6.4    Канал описания служб.................................... 65

6.4.1    Введение........................................ 65

6.4.2    Структура........................................ 65

ГОСТ P 54462—2011

6.4.3    Объекты данных.................................... 66

6.4.3.1    Объект данных: описание мультиплекса — тип 0................. 67

6.4.3.2 Объект данных: маркировка — тип 1....................... 68

6.4.3.3 Объект данных: параметры условного доступа — тип 2............. 68

6.4.3.4    Объект данных: сигнализация альтернативной частоты —информация о многочастотной сети — тип 3............................ 68

6.4.3.5    Объект данных: сигнализация альтернативной частоты—определение расписания — тип 4................................... 70

6.4.3.6    Объект данных: информация приложения — тип 5................ 71

6.4.3.7    Объект данных: поддержка и переключение сообщения — тип 6........ 72

6.4.3.8    Объект данных: сигнализация альтернативной частоты—определение района —

тип 7...................................... 73

6.4.3.9    Объект данных: информация о времени и дате — тип 8............. 74

6.4.3.10 Объект данных: аудио информация — тип 9.................. 74

6.4.3.11 Объект данных: параметры канала FAC — тип 10................ 76

6.4.3.12    Объект данных: сигнализация альтернативной частоты — другие службы —

тип 11..................................... 77

6.4.3.13    Объект данных: язык и страна —    тип 12.................... 80

6.4.3.14    Объект данных: сигнализация альтернативной частоты—детальное определение района— тип 13.............................. 80

6.4.3.15    Объект данных: параметры FEC    пакетного потока — тип 14.......... 81

6.4.3.16    Другие объекты данных............................ 81

6.4.4    Суммарные характеристики объектов данных...................... 81

6.4.5    Изменение содержания SDC.............................. 83

6.4.6    Сигнализация реконфигураций.............................. 84

6.4.6.1    Реконфигурации службы............................. 84

6.4.6.2    Реконфигурации канала............................. 85

6.5    Приложение текстового сообщения.............................. 85

6.5.1    Структура........................................ 85

6.6    Пакетный режим........................................ 86

6.6.1    Структура пакета.................................... 87

6.6.1.1    Заголовок.................................... 87

6.6.1.2    Поле данных................................... 87

6.6.2    Асинхронные потоки................................... 88

6.6.3    Файлы......................................... 88

6.6.4    Выбор длины пакета................................... 88

6.6.5    Прямое исправление ошибок для    потоков в пакетном режиме.............. 88

6.6.5.1    Кодирование пакетов FEC............................ 89

6.6.5.2    Транспортирование пакетов FEC......................... 92

6.6.5.3    Рассмотрение приемника............................ 92

7 Канальное кодирование и модуляции............................... 92

7.1    Введение........................................... 92

7.2    Адаптация передаваемого мультиплекса и рандомизация................... 93

7.2.1    Адаптация передаваемого мультиплекса........................ 93

7.2.1.1    MSC....................................... 93

7.2.1.2    FAC....................................... 95

7.2.1.3    SDC....................................... 95

7.2.2    Рандомизация...................................... 96

7.3    Кодирование......................................... 97

7.3.1    Многоуровневое кодирование.............................. 97

7.3.1.1    Разделение битового потока в SM........................ 99

7.3.1.2    Разделение битового потока в HMsym...................... 99

7.3.1.3    Разделение битового потока в HMmix...................... 100

7.3.2    Компонентный код................................... 101

V

ГОСТ P 54462—2011

7.3.3 Перемежение битов................................... 107

7.3.3.1    FAC....................................... 107

7.3.3.2    SDC....................................... 108

7.3.3.3    MSC....................................... 108

7.4    Сигнальные созвездия    и отображение............................. 109

7.5    Применение канального кодирования............................. 112

7.5.1    Кодирование MSC.................................... 112

7.5.1.1    SM........................................ 113

7.5.1.2HMsym..................................... 114

7.5.1.3    HMmix...................................... 114

7.5.2    Кодирование SDC.................................... 115

7.5.3    Кодирование FAC.................................... 115

7.6    Перемежение ячеек в канале MSC.............................. 115

7.7    Отображение MSC ячеек в структуре передаваемого суперфрейма.............. 116

8 Структура передачи........................................ 119

8.1 Структура фрейма передачи и режимы устойчивости..................... 119

8.2 Параметры OFDM, связанные с распространением...................... 120

8.3    Параметры ширины полосы частот сигнала.......................... 120

8.3.1    Определение параметра................................ 120

8.3.2    Совместная передача.................................. 122

8.4    Пилотные ячейки....................................... 122

8.4.1    Функции и происхождение................................ 122

8.4.2    Опорная частота.................................... 123

8.4.2.1    Позиции ячейки................................. 123

8.4.2.2    Ячейка усиления и фазы............................. 123

8.4.3    Опорное время..................................... 124

8.4.3.1    Позиции и фазы ячеек.............................. 124

8.4.3.2    Ячейки усиления................................. 126

8.4.4    Опорное усиление.................................... 126

8.4.4.1    Позиции ячейки................................. 126

8.4.4.2    Ячейка усиления................................. 126

8.4.4.3    Фазы ячейки................................... 127

8.4.4.3.1    Процедура расчета фаз ячейки..................... 127

8.4.4.3.2    Режим устойчивости А......................... 128

8.4.4.3.3    Режим устойчивости В......................... 128

8.4.4.3.4    Режим устойчивости С......................... 129

8.4.4.3.5    Режим устойчивости D......................... 129

8.4.4.3.6    Режим устойчивости Е......................... 129

8.4.5    Опорные ячейки AFS.................................. 130

8.4.5.1    Позиции и фазы ячейки............................. 130

8.4.5.2    Ячейки усиления................................ 131

8.5    Ячейки управления...................................... 131

8.5.1    Общие положения.................................... 131

8.5.2    Ячейки FAC....................................... 131

8.5.2.1    Позиции ячеек.................................. 131

8.5.2.2    Ячейки усиления и фазы............................. 133

8.5.3    Ячейки SDC....................................... 133

8.5.3.1    Позиции ячеек.................................. 133

8.5.3.2    Ячейки усиления и фазы............................. 133

8.6    Ячейки данных........................................ 134

8.6.1    Позиции ячеек...................................... 134

8.6.2    Ячейки усиления и фазы................................. 134

Приложение А (рекомендуемое) Моделируемые характеристики системы.............. 135

Приложение Б (справочное) Определение профилей канала..................... 136

Б. 1 Режимы устойчивости А — D................................. 136

Б.2 Режим устойчивости Е.................................... 136

ГОСТ P 54462—2011

Приложение В (справочное) Пример отображения логических фреймов в мультиплексных фреймах 138

Приложение Г (обязательное) Вычисление CRC слова....................... 140

Приложение Д (рекомендуемое) Радиочастотные защитные отношения............... 141

Приложение Е (справочное) Сигнализация альтернативной частоты и объявления.......... 146

Е.1 Возможности функции сигнализации альтернативной частоты................. 146

Е.2 Возможности функции объявлений............................... 147

Е.З Обзор SDC объектов данных для сигнализации альтернативной частоты и объявлений.....    148

Е.4 SDC объекты данных и установки для сигнализации альтернативной частоты......... 149

Е.5 SDC объекты данных и установки для объявлений...................... 149

Е.6 Сигнализация альтернативной частоты и объявления — пример кодирования......... 150

Приложение Ж (рекомендуемое) Указания по реализации приемника................ 152

Ж. 1 Проверка и переключение альтернативной частоты (AFS)................... 152

Ж.2 Кнопки станции для DRM служб............................... 153

Ж.З «Бесшовная» проверка и переключение альтернативной частоты (AFS)............ 153

Ж.4 Наборы символов...................................... 156

Приложение И (рекомендуемое) Пропускная способность службы и битовая скорость передачи . .    157

Приложение К (обязательное) Таблицы SBR............................. 158

К.1 Предписанные настройки для CELP+SBR........................... 158

К.2 Предписанные настройки для HVXC+SBR........................... 159

К.З Таблицы параметрического стерео Хаффмена......................... 162

К.4 Различные таблицы параметрического стерео......................... 164

Приложение Л (справочное) Число входных битов.......................... 166

Приложение М (справочное) Одновременная передача, альтернативные источники и расширенная

сигнализация.................................... 172

Приложение Н (справочное) Иллюстрации опорных пилотов..................... 175

Приложение П (справочное) Примеры конфигурации MSC...................... 182

Приложение Р (справочное) Параметры HVXC............................ 185

Приложение С (обязательное) Интерпретация расписаний для сигнализации альтернативной частоты 187

Приложение Т (рекомендуемое) Разнесение передачи....................... 188

Приложение У (справочное) Бесшовная реконфигурация...................... 189

Приложение Ф (рекомендуемое) Бесшовный приемник, переключающийся между DRM, DAB, AM и

FM передачами................................... 191

Ф.1 Краткий обзор......................................... 191

Ф.2 Соображения по синхронизации общей сети.......................... 191

Ф.З Правила синхронизации сети................................. 192

Ф.4 Правила реализации приемника................................ 194

Ф.5 Определение сигналов опорного времени вещания...................... 194

Приложение X (рекомендуемое) Комбинированная передача DRM и FM............... 195

Библиография............................................ 196

VII

Введение

ETSI ES201 980 v3.1.1 (2009-08) создан Объединенным техническим комитетом (JTC) «Радиовещание» Европейского радиовещательного союза (EBU), Европейского комитета нормализации в области электротехники (CENELEC) и Европейского института по стандартизации в области телекоммуникаций (ETSI).

По сравнению со второй редакцией ETSI ES 201 980, выпущенной в феврале 2008 г., ETSI ES 201 980 v3.1.1 (2009-08) содержит расширение системы DRM для обеспечения ее работы во всех вещательных диапазонах ниже 174 МГц. Эти усовершенствования системы были разработаны, проверены и согласованы Консорциумом DRM.

Для радиовещания ниже 30 МГц используются следующие частотные диапазоны:

-    диапазон низких частот (НЧ (LF): от 148,5 до 283,5 кГц, только в регионе 1 согласно Регламенту радиосвязи [1];

-    диапазон средних частот (СЧ (MF): от 526,5 до 1 606,5 кГц, в регионах 1 и 3 и от 525 до 1 705 кГц в регионе 2 согласно Регламенту радиосвязи [1];

-диапазон высоких частот (ВЧ (HF): набор индивидуальных радиовещательных полос в диапазоне от

2,3 до 27 МГц, в общем случае доступных на всемирной основе.

Эти диапазоны обладают уникальными свойствами распространения, которые позволяют обеспечить:

-    большие зоны покрытия, размер и расположение которых могут зависеть от времени дня, года или периода солнечной активности (примерно 11 лет);

-    портативный и мобильный прием со сравнительно небольшим ухудшением качества за счет окружающей обстановки.

Таким образом, имеется потребность вещания в этих диапазонах, в особенности международного вещания, для которого ВЧ диапазоны представляют единственную возможность, при этом не требуя наземных ретрансляционных станций.

Однако, вещание в этих диапазонах:

-    использует аналоговые технологии;

-    обеспечивает невысокое качество;

-    подвержено заметным помехам в результате механизма дальнего распространения, который преобладает в этой части спектра, и из-за большого числа работающих станций.

Прямым следствием приведенных выше обстоятельств является желание перевести вещание на цифровые технологии передачи и приема, чтобы повысить качество, что необходимо для привлечения слушателей, которые имеют все больший выбор приема программ различными средствами, которые, как правило, предлагают более высокие качество и надежность.

Чтобы удовлетворить потребность в системе цифрового радиовещания, пригодной для использования в диапазонах ниже 30 МГц, в начале 1998 г. был организован Консорциум Всемирное цифровое радио (DRM). Консорциум DRM — некоммерческая организация, которая стремится разработать и продвинуть систему DRM по всему миру. Его члены включают радиовещателей, сетевых провайдеров, производителей приемного и передающего оборудования и исследовательские институты. На веб-сайте (http:// www.drm.org/) можно получить дополнительную информацию о Консорциуме DRM.

В марте 2005 г. Консорциум DRM на своей Генеральной ассамблее предложил рассмотреть возможность распространения системы DRM для оказания услуг цифрового радио на более высоких частотах передачи. Этот диапазон включает:

-    полосу 47 — 68 МГц (полоса I), распределенную аналоговому телевизионному вещанию;

-    полосу 65,8 — 74 МГц (ОИРТ FM полоса);

-    полосу 76 — 90 МГц (японская FM полоса);

-    полосу 87,5 — 107,9 МГц (полоса II), распределенную FM радиовещанию.

VIII

ГОСТ Р 54462-2011

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

СИСТЕМА ЦИФРОВОГО РАДИОВЕЩАНИЯ DRM

Требования и параметры

Digital broadcasting system DRM. Technical requirements and parameters

Дата введения — 2012 — 12— 01

1    Область применения

Настоящий стандарт определяет основные параметры и технические требования к системе DRM для цифровой передачи в радиовещательных диапазонах ниже 174 МГц.

2    Нормативные ссылки

В настоящем стандарте нормативные ссылки не использовались.

3    Термины, определения, обозначения и сокращения

3.1    Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1.1    зарезервировано для будущих добавлений (reserved for future addition; rfa): Биты с таким обозначением устанавливаются в ноль.

Примечание — Приемники не декодируют эти биты.

3.1.2    зарезервировано для будущего использования (reserved for future use; rfu): Биты с таким обозначением устанавливаются в ноль.

Примечание — Приемникам необходимо проверить эти биты с целью определения действительного состояния других полей в том же самом просмотре.

3.1.3    канал быстрого доступа (Fast Access Channel; FAC): Канал мультиплексного потока данных, который содержит информацию, необходимую для поиска служб и начала декодирования мультиплекса.

3.1.4    канал описания услуг (Service Description Channel; SDC): Канал мультиплексного потока данных, который дает информацию для декодирования служб, включенных в мультиплекс.

Примечание — SDC также содержит дополнительную информацию, которая позволяет приемнику определить альтернативные источники тех же самых данных.

3.1.5    кбит/с (kbit/s): Килобит в секунду (1000 битов в секунду).

3.1.6    логический фрейм (logical frame): Данные, содержащиеся в одном потоке длительностью 400 мс или 100 мс.

3.1.7    мультиплексный фрейм (multiplex frame): Фрейм, образованный логическими фреймами всех потоков.

Примечание — Мультиплексный фрейм является существенной основой для кодирования и перемежения.

Издание официальное

3.1.8    одночастотная сеть (Single Frequency Network; SFN): Сеть передатчиков, совместно использующих одну и ту же частоту для достижения большей зоны покрытия.

3.1.9    основной сервисный канал (Main Service Channel; MSC): Канал мультиплексного потока данных, который занимает большую часть фрейма передачи и который несет данные всех цифровых аудио служб вместе с данными вспомогательных и дополнительных служб.

3.1.10    профиль UEP (UEP Profile): Комбинация уровней защиты и длин частей с повышенной защитой для неравной защиты от ошибок.

3.1.11    символ OFDM (OFDM symbol): Передаваемый сигнал, соответствующий промежутку времени, когда амплитуда модуляции и состояние фазы сохраняются постоянными для каждой из разнесенных несущих сигнала.

3.1.12    суперфрейм передачи (transmission superframe): Три последовательных фрейма передачи, причем первые символы OFDM содержат 6noKSDC.

3.1.13    фрейм передачи (transmission frame): Некоторое количество последовательных символов OFDM, причем первый символ OFDM содержит ячейки временной синхронизации.

3.1.14    энергетическое рассредоточение (скремблирование) (energy dispersal): Обработка, включающая детерминированное селективное дополнение битов в логическом фрейме с целью исключения систематического повторения комбинаций, приводящего к нежелательной регулярности передаваемого сигнала.

3.1.15    ячейка (cell): Часть синусоидального колебания длительностью T_s, передаваемая с заданной амплитудой и фазой и соответствующая позиции поднесущей.

Примечание — Каждый символ OFDM является суммой К таких частичек синусоидального колебания, равномерно смещенных по частоте.

3.1.16    mod: Оператор по модулю.

Примечание — (х mod у) = z, где у > 0, так что х = qy + z, q — целое число, и 0 < z < у.

3.2    Обозначения

В настоящем стандарте применены следующие обозначения:

Е[]— ожидаемая величина выражения в скобках;

f_R — опорная частота излучаемого сигнала;

К— число активных несущих в символе OFDM;

К_тах — индекс верхней активной несущей в OFDM сигнале;

K_min — индекс нижней активной несущей в OFDM сигнале;

L_MUx—число входных битов в мультиплексном фрейме для многоуровневого кодирования;

N_MUX—число ячеек MSC (символов QAM) в мультиплексном фрейме;

Т —элементарный период времени, равный 83^1/3 мкс(1/12 кГц);

T_f—длительность фрейма передачи;

Т_д—длительность защитного интервала;

T_s — длительность символа OFDM;

T_sf — длительность суперфрейма передачи, образованного рядом фреймов передачи;

Т_и—длительность полезной (ортогональной) части символа OFDM, исключая защитный интервал;

X*— комплексная величина, сопряженная с X;

Г1 — округление в сторону плюс бесконечности;

LJ — округление в сторону минус бесконечности.

3.3    Сокращения

В настоящем стандарте применены следующие сокращения:

ВЧ (High Frequency; HF) — высокая частота, высокочастотный;

НЧ (Low Frequency; LF) — низкая частота;

СЧ (Medium Frequency; MF) — средняя частота;

AAC (Advanced Audio Coding) — усовершенствованное аудио кодирование;

AF (Audio Frequency) — звуковая частота;

AFS (Alternative Frequency Switching) — переключение альтернативных частот;

AM (Amplitude Modulation) — амплитудная модуляция;

BER (Bit Error Rate) — частота битовых ошибок;

2