Rambler's Top100
Статьи ИКС № 11 2011
Юрий Андреевич ЧЕРНОВ  09 ноября 2011

Быть ли свадьбе? Ионосфера и DRM

В полевых экспериментах на коротких волнах требуемый для устойчивого бесперебойного DRM-вещания уровень сигнала оказался намного выше, чем предполагалось по результатам лабораторных опытов. И это заставляет уделить особое внимание условиям работы КВ-каналов в цифровом режиме, уровню сигнала и помехам от других станций.

Юрий ЧЕРНОВ, главный научный сотрудник ФГУП НИИ радио, д-р техн. наук Окончание. Начало см. «ИКС» № 10

Вездесущие соседи

Их не зовут. Они приходят сами как незваные гости. И хорошего от них не жди. Они заселяют рабочий канал и соседние с ним. Конечно, существует процедура международного согласования сезонного расписания работы вещательных станций, но поскольку КВ-сигналы распространяются многими путями с различным затуханием, то невозможно предсказать, какие в данном месте в ближайшие полчаса-час или сегодня-завтра будут наблюдаться помехи, кроме как от станций, регулярно работающих на данную зону1. На практике оказалось, что их мешающее действие намного превосходит то, которое ожидалось командой разработчиков DRM после лабораторных испытаний. В аналоговом радиовещании не очень сильная помеха (на 10–15 дБ ниже сигнала) слышна, но не разрушает смысл передачи, при цифре такая же помеха, если она создает отношение С/П ниже критического, прерывает текст.

К сказанному надо добавить, что и сами ионосферные каналы, по которым движутся сигналы, привносят селективные замирания, диффузность, многолучевость, доплеровские эффекты и еще что-то неопознанное, что иногда препятствует декодированию и при высоком уровне сигнала. Основные видимые дефекты – пропадание сигнала и искажение звучания, которые при частом появлении делают речь неразборчивой, а содержание непонятным.

Подмосковные вечера и дни

Напомним, измерения цифровых КВ-сигналов в Подмосковье в марте – сентябре 2011 г. проводились с помощью приемника «Орленок» интервалами от 0,5 до 4,5 ч (для надежности работали одновременно два приемника, один с добавочной антенной в виде провода длиной  4 м). Запись параметров сигнала осуществлялась через каждые 3–5 мин в течение всего периода приема. Без сбоев (за исключением трех дней, когда были помехи) принималась только румынская радиостанция, в период 19.00–20.00 МСК работавшая на частоте 11615 кГц с модуляцией 64 QAM. Она создавала среднюю напряженность поля 61 дБ, что примерно на 31 дБ выше пороговой по Рек. BS.1615 (30 дБ для 64 QAM). Эта же станция утром (08.30–09.00) работала на частоте 7390 кГц с таким же высоким уровнем сигнала, и почти все дни хорошо. Но все же в утренних сеансах было больше случаев плохого приема, чем в вечерних. Всего с использованием штатной антенны приемника контролировалось 20 частот (данные о наиболее слышимых станциях приведены в табл. 1). За исключением румынской станции, работавшей на частоте 11615 кГц, среднее реальное превышение уровня сигнала над порогом по Рек. BS.1615 составляло 20 ± 8 дБ, однако для приема без частых сбоев на некоторых частотах требовалось увеличение уровня сигнала еще на 2–10 дБ (см. предпоследний столбец табл. 1 – цифры до и после дробной черты).

По остальным частотам картина примерно такая же. На дополнительную антенну прием на 2–5 дБ лучше, но при обнаруженном дефиците более 20–25 дБ это играет небольшую роль.

Проведенные измерения позволили выявить ряд важных особенностей. Прежде всего, непостоянность и непредсказуемость качества приема. Если в один день прием был хорошим при напряженности поля от 50 дБ, то в другой день при уровне сигнала 55 дБ или более высоком прием мог быть плохим. Такое перекрытие условий наблюдалось на всех трассах, оно является органическим свойством ионосферного канала. Типичный пример – прием испанской станции, работавшей на частоте 9780 кГц с модуляцией 64 QAM (рис. 4). В какие-то дни отличный прием начинался с уровня сигнала 40 дБ, а в другие дни при уровне вплоть до 52 дБ прием был плохим или его не было вовсе.

На основе подобных результатов и были получены оценки необходимого уровня полезного сигнала для табл. 1.

В одном интервале работы качество приема также не оставалось постоянным. Оно могло резко измениться в течение буквально получаса (табл. 2). Такая картина для испанской станции наблюдалась ежедневно и в разных вариантах имела место для всех станций, наблюдавшихся длительный период.

Иными словами, в реальных условиях напряженность поля выше рекомендованного в Рек. BS.1615 порога нисколько не гарантировала хорошего приема.

В целом можно сказать, что ни одна станция, кроме ранее упомянутой румынской, перекрывавшей порог в среднем на 31 дБ (см. табл. 1), не обеспечивала устойчивого радиовещания даже при уровне сигнала на 20 и более децибел выше порога.

Среди прочих причин здесь нужно назвать и АМ-помехи. Практически во всех сеансах и на всех частотах они присутствовали в основном канале (в единичных случаях) или в каналах, отстоящих от него на ± 5 или 10 кГц (наиболее частая ситуация). Было замечено, что когда в соседнем канале (± 10 кГц) уровень помех был примерно равен сигналу DRM или выше его, появлялись сбои или их число увеличивалось. Это находится в явном противоречии с Рек. BS.1615, согласно табл. 17 которой прием DRM не нарушается, если помеха в соседнем канале (± 10 кГц) превышает сигнал даже на 30 дб и более. Видимо, в действительности внеполосные излучения АМ-сигналов значительно превышают те, для которых в лабораторных условиях формировалась эта таблица. Во многих случаях, когда уровень мешающего сигнала в соседнем канале оказывался выше указанного в Рек. BS.1615 значения не на 30, а 10–12 дБ, уже наблюдались короткие, по 1–3 с провалы. Они следовали часто, через 10–20 с. Иногда провалы были более длительными.

В итоге прием вроде бы есть, но уж очень много пропусков. В музыкальной передаче или рассказе о молодой писательнице, опубликовавшей несколько романов, перерывы в приеме сильно не напрягают. Но в новостях, где обсуждается, скажем, когда начинать бомбить Ливию, провалы по десять и более секунд лишают сообщение смысла. И каждый раз приходит мысль, что намного лучше иметь не самый хороший аналоговый приемник, чем такой рваный и жеваный DRM. В результате многодневного контроля стало очевидным, что в реальных условиях продолжительные периоды приема DRM без провалов – это большая редкость, подарок природы. Зачастую не помогало и повышение уровня сигнала в разы.

Анализ большого объема экспериментального материала показал следующее. Жизнь DRM на коротких волнах гораздо сложнее и замусореннее, чем это представлялось первоначально. Для минимальной гарантии хорошего приема необходимо иметь три смежных канала по 10 кГц, свободных от помех, в среднем из которых будет работать выбранная станция. На бытовом языке это означает, что надо иметь свободную жилплощадь, причем значительно большую, чем для АМ-вещания. И без спонтанных наездов дальних родственников или попыток пристроиться слева или справа. В ближайшие лет десять это вряд ли возможно. А, может быть, и вообще природа распространения КВ в ионосфере не позволит этому случиться.

Несколько лет назад в МСЭ-Р поднимался вопрос о выделении полос частот в КВ-диапазоне для DRM-вещания на плановой основе. Но по ряду причин, в том числе и по причине неисповедимости путей помех, эта идея не получила развития. И все-таки, на мой взгляд, это был неплохой шанс.

К сожалению, приходится отметить, что и при достаточном уровне сигнала (например, 55–60 дБ для режима 64 QAM) нет гарантии такой же зоны покрытия, как при аналоговом вещании. Вследствие пороговых свойств цифровых сигналов она неизбежно будет меньше из-за обрезания периферийных частей. Но и в самом лучшем случае мы не будем избавлены от сбоев, поскольку даже при распространении без помех, как показывают наблюдения, сигнал претерпевает некоторые внутренние структурные изменения, не всегда позволяющие его правильно декодировать.

 
 
 

Введение иерархической модуляции тоже не панацея. При работе станции с модуляцией 16 QAM также требуется большее превышение уровня сигнала над порогом, чем предложено МСЭ-Р (см. табл. 1).

Оглядимся вокруг. А что в Интернете?

Обращает на себя внимание большой процент сообщений в Интернете о приеме DRM-станций с низкой надежностью. Например, на одном из КВ-каналов за период 2006–2011 гг. из 43 сообщений (каждое сообщение относится к определенному месту приема (стране, городу) и дате приема) 15 говорят о приеме с надежностью 100%, 18 – 50% и ниже (рис. 5).

Число сообщений от слушателей в Интернете по годам в сумме по всем каналам также весьма показательно. Пик интереса к DRM-вещанию на коротких, длинных и средних волнах наблюдался в 2007 г., а к 2010 г. он упал до нуля (рис. 6).

Отметим, что и суммарное время DRM-вещания в мире неуклонно уменьшается. В прошлом году оно превышало 28 тыс. мин, к 18.04.2011 было заявлено 27 008 мин, 24.06.2011 – уже 25 493 мин. А спустя лишь три недели – 19.07.2011 – DRM-вещание сократилось до 25 313 мин. Кроме того, при прослушивании по всему списку обнаруживается множество «мертвых душ». В DRM-вещании, как видим, еще не все установилось, и положительные сдвиги пока не проглядываются. Примечательно, что за все 11 лет изучения DRM, как на СВ, так и на КВ, несмотря на оглушительную рекламу первых лет, мне неизвестны сколько-нибудь обстоятельные аналитические публикации о положительных долговременных результатах работы DRM в каком-либо диапазоне в какой-либо стране. Создается впечатление, что мировому радиовещанию по этому вопросу хорошего сказать нечего, а плохого говорить почему-то нет желания. Иногда, как с магнитофона, повторяются рекламные заявления, которые были вброшены 11 лет назад.

Роль ионосферы в составлении расписания DRM-вещания на КВ мы не рассматриваем. Это вопрос очень объемный, здесь отметим лишь кратко, что работа передатчиков на смежные территории на одной и той же или на соседних частотах может отягощаться наличием извивающихся, подвижных как ртуть, глухих коридоров между зонами, где никакая станция приниматься не будет (см. Чернов Ю. Как внедрять DRM будем?). На коротких волнах, в отличие от средних, полезные зоны из космоса выглядят как «танцующие кляксы».

Жизнь молодых трудно предсказать

После всего сказанного, опираясь на житейский опыт, трудно предположить, что семейный союз ионосферы и DRM будет счастливым и сохранится на долгие времена. Характерами не сошлись. Скорее всего, под легендой радиовещания DRM продолжит жизнь как полигон для любителей радиоигры или «радиорыбалки». Но и эта его сторона вряд ли окажется интересной. При АМ-вещании каждый неожиданный прием дальней станции, когда она еле-еле слышна, приводит радиолюбителя в восторг. Но при цифровом вещании этого «еле-еле» не бывает, поэтому и восторг, вероятно, также будет отменен. Правда, может случиться нечаянная радость с другой стороны. Поймать дальнюю слабую станцию, хорошо говорящую на DRM, – тоже событие. Почти невероятное.

Что в итоге? Ничего. С многократными извинениями остается повторить набившую оскомину реплику: сделать можно, но за это, по-видимому, надо будет платить. Платить за создание высокой напряженности поля. И платить много. И как бы здесь не взлететь на новый виток мощности, какой аналог и представить не мог. А у ионосферы приданого нет. Партнер тоже не оплатит. Так что в обозримом будущем, дорогие друзья, если и можно рассчитывать на свадьбу и долгую счастливую жизнь отдельно взятой семьи, то лишь при наличии приватизированной частотной жилплощади, охраняемой Законом.

  

Возможно, когда-нибудь наступят другие времена, все DRM’ные семьи будут обеспечены жилплощадью, а заботливая радиополиция навсегда избавит мир от непрошеных гостей и соседей, вот тогда наступит долгожданная пора непрерывных свадеб, и радиозагсы не будут успевать записывать вновь прибывающие счастливые пары...

Но можно ли на это надеяться?  

_____________________________

1Чернов Ю.А., Хохловкин Я.Д. Экспериментальные исследования девиации пеленгов коротковолновых сигналов (обзор). Зарубежная техника связи, Минсвязи, ЦНТИ, сер. «Радиосвязь, радиовещание, телевидение», 1988, вып. 21–22, с. 1.

Заметили неточность или опечатку в тексте? Выделите её мышкой и нажмите: Ctrl + Enter. Спасибо!
Поделиться: