-
1.1 Amplitudna modulacija (AM)
1.1.1 Matematiki prikaz
Amplitudna modulacija je prvi modulacijski postupak koji se
razmatra u prijenosu informacije pomou elektromagnetskih valova
[2.5]. Odlikuje je jednostavnost generiranja signala koji se
emitira, pa se ova modulacija koristi od prvih dana radiodifuzije.
Signal informacije um(t) se umee u amplitudu signala nosioca up(t).
Signal informacije moe biti openito bilo koji signal (govor,
glazba). Zbog jednostavnosti matematike, u svim izvodima
modulacijskih postupaka koristi se kao informacija sinusni signal
jedne frekvencije [2.6]. Njegova amplituda je Um, a frekvencija m i
dan je izrazom (2.1).
= (2.1) Prijenosni signal up u iju se amplitudu umee signal
informacije dan je izrazom (2.2) :
= (2.2) pri tome je njegova amplituda Up, a frekvencija p. U
postupku modulacije se signal informacije umee u amplitudu
prijenosnog signala prema izrazu (2.3) gdje je k konstanta
modulatora. Obino se amplituda nosioca izlui iz izraza i ostane
ispred uglate zagrade.
= + = [ +
] (2.3)
Ako se u izraz (2.3) uvrsti signal informacije na jednoj
frekvenciji i vrijednost kUm/Up nazove indeksom modulacije ma tada
se dobije matematika jednadba za AM modulirani signal s
informacijom na jednoj frekvenciji u obliku izraza (2.4).
= [ + ] (2.4) Na slici 2.3 prikazani su valni oblici prijenosnog
signala amplitude Up = 1 V i frekvencije fp = 4000 Hz sa signalom
informacije amplitude Um = 1 V i frekvencije fm = 200 Hz. Indeks
modulacije je ma = 0,5.
a)
0 2 4 6 8 10-1
0
1
t[ms]
um
(t)
0 2 4 6 8 10-1
0
1
t[ms]
up(t
)
-
b)
Slika 2.3 a) Prijenosni signal i signal informacije na jednoj
frekvenciji i b) AM modulirani signal uz indeks modulacije ma =
0,5.
Za normalan rad pretpostavlja se da je ma < 1, pa nakon
mnoenja i trigonometrijskog razvoja za umnoak dvaju kosinusa
dobivamo izraz (2.5) za amplitudno modulirani signal u kojemu se
vidi njegov frekvencijski sadraj.
= { + + + (2.5)
AM signal s informacijom sadranoj u jednoj frekvenciji sastoji
se od komponente na frekvenciji prijenosnog signala p i dvije bone
komponente amplitude (ma/2)Up. Ove dvije komponente nalaze se na
frekvencijama p m, tj. na razmaku od m u odnosu na prijenosnu
frekvenciju p. Amplituda prijenosne frekvencije nakon modulacije
jednaka je amplitudi signala na ulazu u modulator. Za razliku od
nje, amplitude bonih komponenti odreene su indeksom modulacije ma.
Snaga AM moduliranog signala se obino razmatra na karakteristinoj
impedanciji tereta Z = 50 . Ukupna snaga se dobije sumiranjem snaga
svih pojedinanih komponenti na frekvencijama p, p - m i p + m
[2.5][2.7]. Ukupna snaga po komponentama je dana u izrazu (2.6)
(veza izmeu efektivne i maksimalne vrijednosti signala je Uef = Um
/ 2).
" = #+
$# (2.6)
Amplitudni spektar AM signala prikazanog u vremenskoj domeni
prikazan je na slici 2.4. Na slici 2.4 je prikazana linearna
frekvencija na osi x, f = / (2).
0 2 4 6 8 10-1.5
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
t[ms]
u AM
(t)
-
Slika 2.4 Amplitudni spektar AM signala.
Maksimalna vrijednost amplitude bonih komponenti dobiva se za
indeks modulacije ma = 1, tj. za sluaj kad je Up = Um i iznosi 50%
amplitude prijenosne frekvencije Up. To znai da je za povoljan
odnos signal/um (S/) potrebno koristiti modulaciju s vrijednosti
indeksa modulacije blizu 1, no to ujedno postavlja dodatne uvjete
na postavke parametara modulacije.
Naime, ukoliko bi amplituda modulacijskog signala premaila
amplitudu prijenosnog signala dolo bi do skokovitog poveanja
izoblienja zbog premodulacije, tj. sluaja kad je ma > 1. U
stvarnosti modulacijski signal je govorna ili glazbena informacija
koja nije konstantne amplitude kao modulacijski signal iz
prikazanog primjera. Zbog toga treba sklopovima limitera ograniiti
amplitudu modulacijskog signala prije same modulacije. Izbjegavanje
izoblienja smanjivanjem indeksa modulacije nije dobro rjeenje, jer
se time smanjuje amplituda bonih komponenti, to izravno utjee na
odnos S/.
Na slici 2.5 prikazan je AM modulirani signal u vremenskoj i
frekvencijskoj domeni (isti parametri prijenosnog signala i signala
informacije kao u prethodnom sluaju samo je indeks modulacije
povean na ma = 1 i ma = 2). Na slici 2.5 b) se vidi izoblienje
ovojnice prijenosnog signala kada je signal nosioca
premoduliran.
a) b)
3.6 3.8 4 4.2 4.40
0.2
0.4
0.6
0.8
1
f[kHz]U
AM(f)
0 5 10 15 20-2
0
2
t[ms]
u AM
(t)
3.6 3.8 4 4.2 4.40
0.5
1
f[kHz]
UAM
(f)
0 5 10 15 20-5
0
5
t[ms]
u AM
(t)
3.6 3.8 4 4.2 4.40
0.5
1
f[kHz]
UAM
(f)
-
Slika 2.5 AM modulirani signali u vremenskoj i frekvencijskoj
domeni s indeksom modulacije a) ma = 1 i b) ma = 2.
Iz matematikog prikaza moemo zakljuiti kolika je potrebna
frekvencijska irina prijenosnog kanala. Ako frekvencija
modulacijskog signala odgovara najvioj frekvenciji audio
informacije koju elimo prenijeti, odnosno fm = fm(max), tada
potrebna irina kanala mora biti barem dvostruko vea od maksimalne
frekvencije modulacijskog signala [2.5]. Budui da fluktuacijski um
samog kanala raste s f, irinu pojasa treba uzeti to manjom.
AM modulirani signal se najee dobiva mijeanjem signala
informacije (modulacijski signal) i prijenosnog signala na
nelinearnom elementu (tranzistor). Taj element ima nelinearnu
prijenosnu karakteristiku izmeu napona i struje tako da se u
izlaznom krugu selektiraju frekvencijske komponente koje odgovaraju
AM moduliranom signalu.
1.1.2 Vrste AM modulacije
U poetnom razmatranju vidjeli smo matematiki prikaz nastajanja
AM signala. Vidljivo je kako se modulirani signal sastoji od
prijenosnog signala i dvije bone komponente. U stvarnosti
modulacijski signal nije sinusoidalni signal jedne frekvencije nego
se radi o pojasu frekvencija koje odgovaraju sadraju audio signala
na ulazu u modulator.
Oblik najjednostavnijeg moduliranog signala naziva se AM signal
s dva bona pojasa. Kratica kojom se oznaava ovaj oblik je AM DSB
(eng. Amplitude Modulation Dual Side Band). Spektar AM DSB signala
prikazan je na slici 2.6. Osim ovog, u uporabi su i drugi oblici AM
signala. Neki ei su AM DSB signal s potisnutim nosiocem (AM DSB SC
eng. Suppressed Carrier) koji je naao svoju primjenu npr. kod
prijenosa stereo informacije u UKV radiodifuziji, slika 2.7. Po
frekvencijskom spektru vrlo slian, ali po sadraju bitno razliit je
oblik signala AM ISB (eng. Independent Side Band). Posebnost ovog
signala je to svaki boni pojas sadri odvojene i meusobno neovisne
informacije. Odnos S/ se time smanjuje, ali je mogue prenijeti veu
koliinu informacije. Kao primjer navodimo prijenos mono (L+D)
informacije u jednom, a stereo (L-D) informacije u drugom bonom
pojasu. Ovaj postupak se koristio kod prvih AM stereo sustava
[2.5].
Slika 2.6 Spektar AM DSB signala.
Slika 2.7 Spektar AM DSB SC signala.
Za prijenos govora kod kojeg nije potrebno postii veliki odnos
S/ koristi se modulirani signal sa samo jednim bonim pojasom
(gornjim ili donjim). Ova vrsta AM signala naziva se AM SSB
prijenos (eng. Single Side Band), slika 2.8. Osim utede u zauzeu
spektra, smanjuje se potrebna snaga odailjaa, to ovaj sustav ini
pogodnim za primjenu kod mobilnih AM komunikacijskih sustava.
Dodatna uteda u
-
potrebnoj izraenoj energiji je koritenje AM SSB prijenosa s
potisnutim nosiocem (oznaka AM SSB SC). Budui da je audio
informacija promjenjivog spektralnog sadraja, kod AM SSB SC
prijenosa teko je otkriti referentnu frekvenciju moduliranog
signala (prijenosna frekvencija), pa je ovaj sustav zgodan za
primjenu u zatienim komunikacijskim mreama.
Slika 2.8 Spektar AM SSB signala.
Na kraju, kao jo jednu posebnu vrstu AM signala spomenimo
prijenos s djelomino potisnutim jednim bonim pojasom AM VSB (eng.
Vestigial Side Band), slika 2.9. Ova vrsta prijenosa se koristi kod
analogne TV radiodifuzije.
Slika 2.9 Spektar AM VSB SC signala.
1.1.3 Osnovni parametri AM radiodifuzije
Audio podruje: fg = 4,5 kHz ili 5 kHz
Nain prijenosa: AM-DSB
irina kanala: 9 kHz (Europa) ili 10 kHz (Amerika)
Frekvencijska podruja:
DV 150 kHz 400 kHz
SV 500 kHz 1605 kHz
KV 1,605 MHz 30,55 MHz (diskontinuirano)
Indeks modulacije ma moe biti izmeu 0 i 1.
1.2 Frekvencijska modulacija (FM)
1.2.1 Matematiki prikaz
Frekvencijska i fazna modulacija ubrajaju se u osnovne linearne
modulacije kod kojih je prijenosni signal kontinuirani, u pravilu
sinusoidalni signal. Za razliku od amplitudne modulacije gdje je
amplituda prijenosnog signala ovisila o amplitudi signala
informacije, kod ove dvije modulacije amplituda modulacijskog
signala odreuje trenutnu fazu prijenosnog signala [2.8]. Zbog toga
se modulacijski postupak koji koriste ove dvije modulacije naziva
modulacija argumenta.
Kao i kod AM modulacije, jednostavnosti radi koristimo
informaciju, odnosno modulacijski signal um(t) koji se sastoji od
jedne komponente. Njegova amplituda je Um, a frekvencija m i dan je
izrazom (2.7).
-
= (2.7) Prijenosni signal up koji emo modulirati (umetanjem
informacije u frekvenciju) definiran je s izrazom (2.8).
= (2.8) gdje je njegova amplituda Up, a frekvencija p. U
postupku modulacije, modulacijski signal mijenja trenutnu
frekvenciju prijenosnog signala tako da je trenutna frekvencija
moduliranog signala dana izrazom (2.9).
= + % (2.9) Pri tome faktor kf oznaava osjetljivost
frekvencijskog modulatora. Ako s mod oznaimo devijaciju frekvencije
FM signala, tj. koliinu promjene frekvencije za jedininu amplitudu,
onda izraz (2.9) piemo u obliku izraza (2.10).
= + (2.10) Trenutna faza FM moduliranog signala (t)mod
definirana je izrazom (2.11).
' = ( + ) * *+ (2.11) to nakon integriranja daje izraz za
trenutnu fazu FM signala (2.12).
' = + ,- (2.12)
Znajui izraz za fazu signala, potpuni valni oblik FM signala je
odreen izrazom (2.13).
= + ,- (2.13) Devijacija faze mod ujedno oznaava indeks
modulacije mf frekvencijski moduliranih signala i dana je izrazom
(2.14).
'./ = .0 = )1./1. = 203.1. (2.14) Indeks modulacije moe biti vei
i manji od 1. Koristei oznaku za indeks modulacije mf, vremenski
oblik za FM signal definiran je pomou izraza (2.15).
= + % ,- (2.15) Izraz (2.15) pokazuje da se kod frekvencijske
modulacije istovremeno dogaa promjena i frekvencije i faze
prijenosnog signala. Amplituda moduliranog signala je konstantna.
Vremenski oblik modulacijskog i moduliranog signala prikazani su na
slici 2.10 uz amplitudu prijenosnog signala Up = 3 V, frekvenciju
signala nosioca fp = 800 kHz i frekvenciju signala informacije fm =
30 kHz. Indeks modulacije je mf = 5.
-
Slika 2.10 FM modulirani signal.
Izraz (2.15) se moe rastaviti na razliku produkata kosinusnih i
sinusnih komponenti s argumentima indeksom modulacije i signalom
informacije:
= 45 45 % 67 45 6745 67[% 67 ] (2.16)
Za male indekse modulacije (mf < 0,4) koriste se
aproksimacije u rastavu za kosinusnu (cos(x) 1 za x
-
Slika 2.11 Dijagram Besselovih funkcija prve vrste.
Iz ovog matematikog prikaza postupka frekvencijske modulacije
moemo zakljuiti da je modulacija frekvencije (a time i faze)
nelinearni modulacijski postupak jer se modulacijom dobivaju nove
frekvencijske komponente. Osim toga, modulirani signal teoretski
zauzima beskonano iroki pojas frekvencija
[2.9]. Novonastale bone komponente udaljene su od frekvencije
prijenosnog signala za cjelobrojni viekratnik frekvencije
modulacijskog signala. Izgledi spektra FM signala uz jednake
frekvencije modulacijskog i prijenosnog signala, ali za razliite
indekse modulacije prikazani su na slici 2.12.
a)
0 2 4 6 8 10
-0.5
0
0.5
1
mf
J k(m
f)
J0(mf)J1(mf)J2(mf)J3(mf)J4(mf)
650 700 750 800 850 900 9500
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
f[kHz]
UFM
(f)
-
b)
Slika 2.12 Spektri FM signala za indekse modulacije a) mf = 2 i
b) mf = 5.
Indeks amplitudne modulacije je jednoznano bio odreen
amplitudama modulacijskog i prijenosnog signala. Kod frekvencijske
modulacije indeks modulacije pokazuje omjer promjene frekvencije
prijenosnog signala i frekvencije modulacijskog signala.
Vie frekvencijske komponente modulacijskog signala uzrokovati e
veu promjenu frekvencije. Ove komponente su malih razina, pa se u
stvarnim sustavima one mogu zanemariti. Kao praktina mjera se uzima
da je prihvatljiva razina izoblienja modulacijskog signala 1 %. U
tom sluaju mogue je zanemariti sve komponente ija amplituda iznosi
manje od 10 % moduliranog signala, odnosno ija e snaga biti manja
od 1 % moduliranog signala. Ova procjena je dovela do empirijske
(iskustvene) formule za potrebnu irinu pojasa BFM moduliranog
signala, tzv. Carsonovog pravila koje je dano izrazom (2.19))
[2.7].
= 0.>?@ A0./0.>?@ + B = 0.>?@ .0 + = 0./ + 0.>?@
(2.19)
fmMAX je maksimalna frekvencija korisnog signala koja se
pojavljuje u signalu koji se eli prenijeti, a fmod je maksimalna
devijacija frekvencije koja ovisi o konstanti modulatora kf i o
amplitudi signala informacije Um u obliku kfUm.
1.2.2 um u komunikacijskim sustavima
Svaki signal koji se eli prenijeti komunikacijskim kanalom je
osjetljiv na um. Kod prikaza utjecaja uma na signal bitan je prikaz
u vremenskoj i frekvencijskoj domeni [2.10]. Na slici 2.13 prikazan
je vremenski oblik signala bijelog uma generiranog kao niz sluajnih
brojeva amplituda od -0,5 do 0,5 i superponiranog sinusnom signalom
amplitude A = 4.
500 600 700 800 900 1000 11000
0.1
0.2
0.3
f[kHz]
UFM
(f)
-
a)
b)
Slika 2.13 a) Bijeli um u vremenskoj domeni, b) superponiran sa
sinusnim signalom frekvencije f = 100 Hz i amplitude A = 4.
Na slici 2.14 je prikazan signal bijelog uma i sinusnog signala
superponiranog sa umom u frekvencijskoj domeni.
a)
0 1 2 3 4 5
-0.4
-0.2
0
0.2
0.4
0.6
t[ms]
u(t)
Bijeli sum
1.075 1.08 1.085 1.09 1.095 1.1 1.105
-2
0
2
4
t[ms]
u(t)
Sinusni signal+bijeli sum
0 10 20 30 40 50-140
-120
-100
-80
-60
-40
f[kHz]
P(f)
dB
-
Slika 2.14 a) Amplitudni spektar signala uma i
Obino u realnim signalima njihova frekvencije, kao to je
prikazano na slicifrekvencijama odnos signal um smanjuje.
a)
Slika 2.15 Amplitudni spektar
Kod frekvencijske modulacije je signal uma superponiran signalu
informacije frekvencije signala nosioca. Zbog sfrekvenciju kod FM
postupka, magnitudasignal um (S/N) pada (slika 2.16 b))
-100
-80
-60
-40
-20
0
20
P(f)
dB
b)
dni spektar signala uma i b) sinusnog signala superponiranog sa
umom
njihova magnituda pada s frekvencijom nakon odreenekao to je
prikazano na slici 2.15. Magnituda signala bijelog uma ostaje ista,
te se na viim
frekvencijama odnos signal um smanjuje.
b)
Amplitudni spektar a) realnog signala i b) uma.
signal uma superponiran signalu informacije te utjee na promjenu
samog naina umetanja signala informacije kojemu je dodan
magnituda signala uma raste s frekvencijom (slika 2b))
[2.11].
0.05 0.1 0.15 0.2f[kHz]
sinusnog signala superponiranog sa umom.
odreene gornje granine uma ostaje ista, te se na viim
utjee na promjenu kojemu je dodan um u
2.16 a)), pa odnos
-
Slika 2.16 a) Magnituda signala uma i signala informacije kod
FM
Zbog takve ovisnosti magnituda uma o frekvenciji i postupci
akcentuacije i deakcentuacije
1.2.3 Akcentuacija i deakcentuacija
Prilikom demodulacije frekvencijski moduliranog signala, javlja
se fazni um. Razina faznog uma je to vea to je modulacijska
frekvencija via. Budui da su komponente modulacijskog signala viih
frekvencija manje u odnosu na sredprijamniku postaje ujan. Zbog
toga se u odailjanjuizdiu se vie frekvencije
modulacijskdemodulacije koristi se inverzni postupak frekvencija
modulacijskog signala. Istovremeno se za jednaki iznos smanjuje i
amplituda uma, pa on postaje manje zamjetljiv. Princip
akcentuacijeprikazan na slici 2.17.
Slika 2.17 Princip akce
Oblici frekvencijskih karakteristika sklopa za akcentuaciju i
sklopa za deakcentuaciju propisani su za pojedina podruja primjene
[2.deakcentuaciju su prikazane na slici
a)
b)
Magnituda signala uma i signala informacije kod FM-a i b) odnos
S/
Zbog takve ovisnosti magnituda uma o frekvenciji i smanjivanja
odnosa S/N, kod FM postupka uacije [2.12].
deakcentuacija kod FM-a
Prilikom demodulacije frekvencijski moduliranog signala, javlja
se fazni um. Razina faznog uma je to vea to je modulacijska
frekvencija via. Budui da su komponente modulacijskog signala viih
frekvencija manje u odnosu na sredinji dio frekvencijskog pojasa,
ovaj um nije maskiran signalom i u prijamniku postaje ujan. Zbog
toga se u odailjanju namjerno linearno izobliuje modulacijski
signal, tj.
modulacijskog signala. Ovaj postupak se naziva
akcentdemodulacije koristi se inverzni postupak deakcentuacija.
Njime se smanjuju amplitude viih frekvencija modulacijskog signala.
Istovremeno se za jednaki iznos smanjuje i amplituda uma, pa on
postaje manje zamjetljiv. Princip akcentuacije na odailjakoj i
deakcentuacije na prijamnoj strani je
Princip akcentuacije i deakcentuacije u odailjau i
prijamniku
Oblici frekvencijskih karakteristika sklopa za akcentuaciju i
sklopa za deakcentuaciju propisani su za .5] [2.13]. Prijenosne
karakteristike sklopa za akcentuaciju i i 2.18.
odnos S/.
kod FM postupka se koriste
Prilikom demodulacije frekvencijski moduliranog signala, javlja
se fazni um. Razina faznog uma je to vea to je modulacijska
frekvencija via. Budui da su komponente modulacijskog signala
viih
inji dio frekvencijskog pojasa, ovaj um nije maskiran signalom i
u linearno izobliuje modulacijski signal, tj.
signala. Ovaj postupak se naziva akcentuacija. Nakon
deakcentuacija. Njime se smanjuju amplitude viih
frekvencija modulacijskog signala. Istovremeno se za jednaki
iznos smanjuje i amplituda uma, pa on na prijamnoj strani je
u odailjau i prijamniku.
Oblici frekvencijskih karakteristika sklopa za akcentuaciju i
sklopa za deakcentuaciju propisani su za Prijenosne karakteristike
sklopa za akcentuaciju i
-
a)
b)
Slika 2.18 a) Amplitudna frekvencijska karakteristika sklopa za
akcentuaciju i b) deakcentuaciju ( = 50 s).
Karakteristike koje se koriste za FM radiodifuziju prikazane su
na slici 2.19. Tu je prikazana usporedba pojaanja sustava uz
razliite vremenske konstante sustava (granine frekvencije). Izraz
(2.20) matematiki opisuje navedenu karakteristiku za podruje
Europe.
101 102 103 104 1050
10
20
30
40
f[Hz]
A[dB
]
10-2 100 102 104 106-30
-20
-10
0
f[Hz]
A[dB
]
101 102 103 104 1050
10
20
30
40
f[Hz]
A[dB
]
=50s=70s
-
Slika 2.19 Frekvencijske karakteristike akcentuacije za FM
radiodifuziju uz razliite vremenske konstante.
= C;A *B
, * = E+F (2.20) 1.2.4 Stereo FM
Kvaliteta radiodifuzije zvuka koritenjem frekvencijske
modulacije u odnosu na sustave s amplitudnom modulacijom je
viestruko vea. Frekvencijsko podruje audio informacije protee se od
30 Hz do 15 kHz. Zahvaljujui postupku modulacije povean je odnos S/
i on dosie do vrijednosti od 60 dB, pruajui osim toga viestruko
poveanu imunost na atmosferske smetnje. Daljnje poveanje kvalitete
ilo je u smjeru prijenosa stereofonske audio informacije [2.14].
Razvoj stereo FM sustava poeo je u kasnim 50-tim godinama 20.
stoljea. Zahtjevi koje je trebao ispuniti sustav stereo FM
radiodifuzije bili su sljedei:
1. Stereofonsku informaciju, tj. lijevi i desni kanal treba
emitirati jedan FM odailja. 2. Stereo FM sustav mora biti
kompatibilan s mono FM sustavom. To znai da se stereofonski
signal mora moi primiti mono prijamnikom bez gubitka kvalitete,
a jednako tako stereo prijamnik mora omoguiti prijam mono FM
signala.
3. Postojea irina FM kanala od 300 kHz treba biti dovoljna za
stereo FM sustav.
Amerika Savezna komisija za komunikacije (FCC) prihvatila je u
travnju 1961. prijedlog sustava koji je ubrzo nakon toga prihvaen u
veini zemalja svijeta. Pokazalo se da je za ispunjenje navedenih
uvjeta kljuno formiranje stereomultipleksnog signala (FM MPX) kojim
se onda modulira UKV odailja. Na slici 2.20 prikazan je raspored
komponenti stereomultipleksnog signala u frekvencijskoj domeni, bez
informacije o amplitudi pojedine komponente.
Slika 2.20 Raspored komponenti u stereomultipleksnom
signalu.
Glavni kanal sadri informaciju zbroja lijevog i desnog kanala,
tj. mono audio informaciju. Time je zadovoljen zahtjev da mono
prijamnici mogu primati stereo FM signal. Treba napomenuti da se
signali lijevog (L) i desnog (D) kanala dobivaju tehnikom
intenzitetne stereofonije. Bit ovog postupka je da nema faznih,
nego samo amplitudnih razlika izmeu L i D signala. Nepostojanje
faznih razlika onemoguava slabljenje pojedinih frekvencijskih
komponenti prilikom zbrajanja radi dobivanja mono signala (L +
D).
L - DL - D L + D
GLAVNI KANAL
PILOT-TON
POTISNUTI NOSIOC
BONI POJASEVI
0,03 15 19 23 38 53 kHz
POMONI KANAL
-
Stereo signal se dobiva prenoenjemje podruju signala svakog
pojedinog kanala, kao i mono signalu, tj. od 30 Hz do 15 kHz. Budui
da je u spektru modulacijskog signala ovo podruje ve zauzeto,
potrebno je signal razlikefrekvencijsko podruje. To se postie
koritenjem amplitudne modulacije pri emu je prijenosna frekvencija
38 kHz, a modulacijski signal je signal razlike (signal zadovoljava
prva dva zahtjeva kompatibilnosti.
U prethodnom poglavlju smo razmatrali spektar faznog uma koji se
javlja kod frekvencijske modulacije. Vidjeli smo da je razina uma
to vea to je via frekvencija modulacijskog signala. Da bi izbjegli
utjecaj ovog uma, u FM radiodifuznim sustavima uvedena je
akcentuacija, tj. postupak izdizanja komponenti modulacijskog
signala viih frekvencija. S druge strane, kod razmatranja AM
modulacije vidjeli smo da je njezina bitna osobina da je glavnina
energije sadrano u nosiocu, a razina bindeks modulacije ma = 1,
dosie 50% amplitude nosioca.
Uzimajui u obzir ove injenice, jasno je da e ovako koncipiran
signal premaiti dozvoljenu irinu kanala od 300 kHz, pri emu e jedna
od bitnih komponenti biti signala (L D) koristi AM DSB SC postupak,
tj. amplitudna modulacija s potisnutim nosiocem. Da se ne bi
prekoraila dozvoljena irina kanala, potiskivanje nosioca treba biti
takovo da preostala amplituda komponente na 38 kHz ne smije
doprinositi u ukupnoj devijaciji FM signala vie od 1%. Ovako mala
razina nije dovoljna da se u prijamniku regenerira nosioc i
ispravno demodulira signal razlike. Zbog toga se dodaje subharmonik
nosioca, tzv. pilot10% u ukupnoj devijaciji, to s obzirom da se
radi o nioj frekvenciji nee dovesti do prekoraenja dozvoljene irine
kanala, a osigurava dovoljnu amplitudu da se u zadravanja ispravnih
odnosa u stereofonskom signalu, potrebno je da pilotnosiocem 38
kHz.
Tako smo na kraju doli do stereomultipleksnog signala koji se
sastoji od glavnog kanala s mono informacijom (L + D), pomonog
kanala s AM DSB SC moduliranim tona [2.5].
Nakon to smo objasnili frekvencijski raspored komponenti, ostaje
jo da definiramo njihove amplitudne odnose. Pilot-tonu pripada 10 %
devijacije, to znai i jednaki iznos amplitude. Preostalih
90raspodjeljuje se na komponente signala. Na slikamakomponenti za
sluaj prijenosa mono signala (sluaja ujedno odgovaraju sluajevima
minimalne i maksimalne potrebne irine pojasa.
Stereo signal se dobiva prenoenjem signala razlike (L D).
Frekvencijsko podruje ovogje podruju signala svakog pojedinog
kanala, kao i mono signalu, tj. od 30 Hz do 15 kHz. Budui da je u
spektru modulacijskog signala ovo podruje ve zauzeto, potrebno je
signal razlike transponirati u vie frekvencijsko podruje. To se
postie koritenjem amplitudne modulacije pri emu je prijenosna
frekvencija 38 kHz, a modulacijski signal je signal razlike (L D).
Ovako koncipiran stereomultipleksni
va kompatibilnosti.
U prethodnom poglavlju smo razmatrali spektar faznog uma koji se
javlja kod frekvencijske modulacije. Vidjeli smo da je razina uma
to vea to je via frekvencija modulacijskog signala. Da bi izbjegli
utjecaj
uznim sustavima uvedena je akcentuacija, tj. postupak izdizanja
komponenti modulacijskog signala viih frekvencija. S druge strane,
kod razmatranja AM modulacije vidjeli smo da je njezina bitna
osobina da je glavnina energije sadrano u nosiocu, a razina bonih
komponenti
, dosie 50% amplitude nosioca.
Uzimajui u obzir ove injenice, jasno je da e ovako koncipiran
signal premaiti dozvoljenu irinu kanala od 300 kHz, pri emu e jedna
od bitnih komponenti biti nosioc na 38 kHz. Zbog toga se za
modulaciju
) koristi AM DSB SC postupak, tj. amplitudna modulacija s
potisnutim nosiocem. Da se ne bi prekoraila dozvoljena irina
kanala, potiskivanje nosioca treba biti takovo da preostala
amplituda
z ne smije doprinositi u ukupnoj devijaciji FM signala vie od
1%. Ovako mala niku regenerira nosioc i ispravno demodulira signal
razlike. Zbog toga
se dodaje subharmonik nosioca, tzv. pilot-ton frekvencije 19
kHz. Dozvoljeno je da ovaj ton uest10% u ukupnoj devijaciji, to s
obzirom da se radi o nioj frekvenciji nee dovesti do prekoraenja
dozvoljene irine kanala, a osigurava dovoljnu amplitudu da se u
prijamu restaurira 38 kHz. Radi
sa u stereofonskom signalu, potrebno je da pilot-ton bude fazno
usklaen s
Tako smo na kraju doli do stereomultipleksnog signala koji se
sastoji od glavnog kanala s mono ), pomonog kanala s AM DSB SC
moduliranim signalom razlike kanala (
Nakon to smo objasnili frekvencijski raspored komponenti, ostaje
jo da definiramo njihove amplitudne % devijacije, to znai i jednaki
iznos amplitude. Preostalih 90
raspodjeljuje se na komponente signala. Na slikama 2.21 i 2.22
prikazani su odnosi amplituda komponenti za sluaj prijenosa mono
signala (L = D = umax) i za sluaj kad je L = umax
odgovaraju sluajevima minimalne i maksimalne potrebne irine
pojasa.
). Frekvencijsko podruje ovog signala jednako je podruju signala
svakog pojedinog kanala, kao i mono signalu, tj. od 30 Hz do 15
kHz. Budui da je u
transponirati u vie frekvencijsko podruje. To se postie
koritenjem amplitudne modulacije pri emu je prijenosna
Ovako koncipiran stereomultipleksni
U prethodnom poglavlju smo razmatrali spektar faznog uma koji se
javlja kod frekvencijske modulacije. Vidjeli smo da je razina uma
to vea to je via frekvencija modulacijskog signala. Da bi izbjegli
utjecaj
uznim sustavima uvedena je akcentuacija, tj. postupak izdizanja
komponenti modulacijskog signala viih frekvencija. S druge strane,
kod razmatranja AM modulacije vidjeli smo da je
onih komponenti tek uz
Uzimajui u obzir ove injenice, jasno je da e ovako koncipiran
signal premaiti dozvoljenu irinu kanala kHz. Zbog toga se za
modulaciju
) koristi AM DSB SC postupak, tj. amplitudna modulacija s
potisnutim nosiocem. Da se ne bi prekoraila dozvoljena irina
kanala, potiskivanje nosioca treba biti takovo da preostala
amplituda
z ne smije doprinositi u ukupnoj devijaciji FM signala vie od
1%. Ovako mala niku regenerira nosioc i ispravno demodulira signal
razlike. Zbog toga
jeno je da ovaj ton uestuje s 8-10% u ukupnoj devijaciji, to s
obzirom da se radi o nioj frekvenciji nee dovesti do
prekoraenja
u restaurira 38 kHz. Radi ton bude fazno usklaen s
Tako smo na kraju doli do stereomultipleksnog signala koji se
sastoji od glavnog kanala s mono signalom razlike kanala (L D) i
pilot-
Nakon to smo objasnili frekvencijski raspored komponenti, ostaje
jo da definiramo njihove amplitudne % devijacije, to znai i jednaki
iznos amplitude. Preostalih 90 %
prikazani su odnosi amplituda
max i D = 0. Ova dva odgovaraju sluajevima minimalne i
maksimalne potrebne irine pojasa.
-
Slika 2.21 Stereomultipleksni signal kada je L = D = umaks.
Slika 2.22 Stereomultipleksni signal kada je L = umaks, D = 0
ili D = umaks, L = 0.
Postotni udjeli u devijaciji komponente mono informacije p(L+D)
i stereo informacije p(L-D) izraunavaju se prema izrazima 2.21 i
2.22.
G;H = 5G;H % (2.21) GJH = 5|GJH|L % (2.22)
gdje p(FM) oznaava postotak devijacije koji je predvien za audio
informaciju (90 % za FM stereo bez dodatnih sadraja), a AL i AD
oznaavaju odnos trenutne amplitude audio signala pojedinog kanala
prema vrnoj vrijednosti amplitude audio signala.
Na kraju prikaza sustava FM stereo radiodifuzije, potrebno je jo
provjeriti da li je zadovoljen trei zahtjev koji trai da
frekvencijska irina moduliranog signala ne prelazi 300 kHz. Za
izraun koristimo ve poznato Carsonovo pravilo dano izrazom (2.19).
irinu zauzetog spektra moduliranog signala odreuju i amplituda i
frekvencija modulacijskog signala. Devijaciju odreuje amplituda
modulacijskog signala. Budui da je vano osigurati da predviena
devijacija od 75 kHz nee ni u kojem sluaju biti premaena, uzima se
upravo ova vrijednost u izraunu bez obzira koliko koja komponenta
audio informacije trenutno sudjeluje u njoj. Razmak izmeu
spektralnih komponenti moduliranog signala odreen je frekvencijom
audio informacije. Iz rasporeda komponenti stereomultipleksnog
signala oito je da e vei razmak izmeu spektralnih komponenti biti
kod stereo informacije.
Sluajevi prikazani na gornjim slikama odgovaraju situacijama
koje odreuju najmanje (L = D) i najvee (L = 1, D = 0) zauzee
spektra:
L = D = umax
f = 75 kHz, fn maks=15 kHz B = 2 (f + fn maks) = 2 (75 + 15) =
180 kHz L = umax i D = 0
f = 75 kHz, fn maks= 53 kHz B = 2 (f + fn maks) = 2 (75 + 53) =
256 kHz
Iz ovoga je vidljivo da je zadovoljen zahtjev, tj. da je
potrebna irina pojasa manja od 300 kHz.
-
1.2.5 Ostale vrste viekanalne FM radiodifuzije
1.2.5.1 Quadro FM Radiodifuzija etverokanalne audio informacije
predstavio je Louis Dorren 1969. godine u SAD-u. Komercijalni naziv
sustava je bio Quadraplex. Sustav je zadovoljavao uvjete
kompatibilnosti s postojeim mono i stereo FM sustavima. Raspored
komponenti je organiziran vrlo slino kao i kod stereo FM-a, uz
osobitosti injenice da se radi o prijenosu 4-kanalne audio
informacije. Spektralni sastav je sljedei:
1. 30 Hz 15 kHz: Glavni kanal, mono informacija koju ini zbroj
lijevog prednjeg (LP), lijevog stranjeg (LS), desnog prednjeg (DP)
i desnog stranjeg (DS) kanala: (LP + LS + DP + DS).
2. 23 kHz 53 kHz: Pomoni kanal, stereo informacija koju ini
razlika lijevog prednjeg i stranjeg te desnog prednjeg i stranjeg
kanala: (LP - LS) - (DP + DS). Odrana je kompatibilnost sa stereo
FM sustavima.
3. 23 kHz 53 kHz: Pomoni kanal, informacija razlike prednji i
stranjih kanala: (LP + DP) - (LS + DS). Za razliku od stereo
informacije (2), ovdje se koristi AM modulacija s ortogonalnim
nosiocem, to znai da je signal na 38 kHz pomaknut za 90 u odnosu na
toku 2.
4. 61 kHz 91 kHz: Drugi pomoni kanal, informacija razlike
dijagonale: (LP + DS) - (LS + DP). AM modulacija s nosiocem na 76
kHz.
Pomone informacije (itane informacije za slijepe, ambijentalna
glazba za trgovine, ) modulirane su na nosioc frekvencije 95
kHz.
Nekoliko proizvoaa je sudjelovalo u ispitivanju vie inaica
predloenog sustava, no on se nije zadrao u primjeni.
1.2.5.2 Dolby FM Ovaj sustav je pokuaj kompanije Dolby, poznate
prvenstveno po sustavima za potiskivanje uma u analognim audio
sustavima, da pobolja odnos S/ i povea dinamiku Stereo FM sustava.
Sustav je koristio akcentuaciju s vremenskom konstantom od 25 s
frekvencijski selektivnim kompanderskim sustavom. Dobitak je
prvenstveno vidljiv kod programskih sadraja velike dinamike, kao to
je to klasina glazba. Zbog relativno malog broja ciljnih korisnika
te dosta sloenog sustava za koritenje, komercijalni uspjeh je
izostao.
1.3 RDS - Radio Data System
1.3.1 Uvod
Razvoj Radio Data System-a (RDS) je zapoeo u ranim sedamdesetim
godinama. izravni poticaj je bio poetak emitiranja ARI sustava
(Autofahrer Rundfunk Information) namijenjenog prvenstveno
motoriziranim sluaocima [2.15]. ARI sistem, je namijenjen
oznaavanju programa koji emitira informacije o stanju u prometu.
Nedostatak sustava je to je orijentiran na informiranje o pojedinom
odailjau, a ne o informiranju putem cijele FM mree. Zbog toga je za
duih putovanja potrebno esto runo traenje stanice s ARI signalom.
Analogna modulacija koja je koritena kod ARI-ja, omoguavala je
prijenos vrlo malog broja razliitih poruka. Drugi sustav ija su
iskustva iskoritena prvenstveno u razvoju funkcije selektivnog
pozivanja osoba (Radio Paging) je bio vedski sustav MBS.
Za razliku od ARI sustava, RDS koristi digitalnu modulaciju uz
kapacitet kanala od oko 1200 bit/s, i dozvoljava koritenje raznih
vrsta informacija. U stvarnu uporabu je ulo i u njoj se zadralo 16
definiranih vrsta RDS informacija, esto nazivanih i RDS servisima.
Tehniki zahtjevi koji su propisani za RDS, utvreni su nakon gotovo
deset godina strunog rada, te prihvaeni na zasjedanju Tehnike
komisije EBU 1984. godine u Sevilli, kao Preporuka T-3244. Od
sustava koji je preporuila Europska
-
udruga nacionalnih radiodifuznih organizacija, RDS je proao kroz
nekoliko faza nadopuna, da bi danas konano postojao kao Europska
norma. Ova norma [2.16] je prihvaena i u Republici Hrvatskoj.
Norma definira osnovne tehnike zahtjeve i sadraj mogue i
informacije koja se prenosi RDS-om. U okviru donesene norme ostalo
je dovoljno prostora da se RDS dopunjuje informacijama koje se nisu
mogle definirati, kao i za potrebe koje e se javiti razvojem radija
kao medija s jedne strane i zahtjevima korisnika s druge
strane.
Kapacitet kanala nije dovoljan za zadovoljavajue koritenje svih
mogunosti koje RDS prua istovremeno. Osnovni problem je da se
javlja kanjenje u odzivu sustava zbog zaguenosti prijenosnog kanala
koji zbog malog kapaciteta nije u mogunosti istovremeno prenijeti
sve raspoloive vrste RDS servisa. Posljedica toga je da koritenje i
izbor servisa koji su upotrijebljeni ovisi od zemlje do zemlje, i
odreeno je prvenstveno zahtjevima i potrebama radiodifuznih
postaja. Uvoenje RDS servisa u upotrebu zahtjeva da se ponuene
mogunosti sagledaju s vie strana.
Svojim osnovnim servisima RDS obogauje programsku ponudu radija,
doprinosi boljoj sluanosti, lakoj identifikaciji postaje, te otvara
nove mogunosti prenoenja informacije. S tehnike strane RDS iskazuje
svoje prave mogunosti u sluaju izgraenih radiodifuznih mrea kao to
su radio postaje s emitiranjem na dravnoj razini. U krajnjem sluaju
on otvara jo jedan kanal koji se moe koristiti za zatienu
jednosmjernu distribuciju informacije. Koritenjem RDS-a mijenjaju
se odnosi sluanosti pojedinih stanica i emisija. Ova promjena ne
lei toliko u afirmativnoj ulozi RDS-a, koliko u injenici da
sluatelj postaja koje ne emitiraju barem osnovne RDS servise, poput
naziva postaje, podsvjesno svrstava u tehniki zaostalije a potom i
programski manje interesantne. Ulaganje u izgradnju RDS sustava
zahtjeva odreenu opremu i sredstva, jedan od odreujuih imbenika je
i potrebno investiranje u izgradnju RDS sustava te obrauna ponuenih
novih usluga. Neki od ponuenih servisa podrazumijevaju pruanje
usluga vanjskim korisnicima, pa njihovo uvoenje nuno zahtjeva
potivanje zakonskih okvira iz vaeeg Zakona o
telekomunikacijama.
1.3.2 Informacijski sadraj - RDS servisi
Prije nego prijeemo na tehniki opis rada RDS sustava, u ovom
poglavlju e biti opisane vrste informacija koje se mogu prenijeti
RDS sustavom. U nastavku e se izmjenjivati nazivi servis i
funkcija, pa treba rei da u ovom opisu oni predstavljaju sinonime
koji oznaavaju odreenu vrstu RDS informacije [2.17].
Kao to je prije reeno, pod RDS servisima podrazumijevamo sve
vrste informacije koje se emitiraju putem RDS sustava. Servisi koje
nudi RDS sustav mogu se podijeliti na dvije osnovne grupe. To su
primarni servisi i sekundarni servisi.
U primarne servise ubrajamo prvenstveno one funkcije RDS-a koje
se koriste kod automatskog podeavanja prijamnika i identifikacije
radio-postaje. To su preteno vremenski nepromjenjive funkcije ili
se prenose automatskim zahvatom informacija iz reije odvijanja
programa. Ove vrste informacija su vane prvenstveno za ispravan rad
RDS prijamnika i najveim dijelom nisu vidljive sluateljima izravno,
nego ih on primjeuje kroz nain rada prijamnika. Budui da su
vremenski rijetko promjenjive, ponekad ih se naziva statikim
funkcijama.
Sekundarne funkcije nisu od vitalnog znaaja za rad i podeavanje
prijamnika. Uvoenje u uporabu ovih servisa zahtjeva dodatnu opremu
i osoblje u radijskoj postaji. Ove funkcije predstavljaju obogaenje
programske ponude radija, pa zahtijevaju dopune u proizvodnji
radijskog programa. Prikupljanje informacija koje se emitiraju u
okviru ovih servisa nije samo automatsko ve se obavlja u okviru
posebnih redakcija.
-
1.3.3 Primarni servisi
1.3.3.1 Identifikacija programa (PI) Identifikacija programa je
namijenjena sinkronizaciji prijamnika. Za svaki radijski program PI
kod je drugaiji. Ovaj kod ine identifikacijski broj drave, kod
regije i ifra radijskog programa. Za Republiku Hrvatsku je odreen
broj 6. Kod regije ovisi o pokrivanju programa (internacionalni,
nacionalni, vie-regionalni, regionalni i lokalni). ifra radijskog
programa dogovara se u na razini drave u Ministarstvu pomorstva,
prometa i veza. Svi odailjai koji emitiraju isti program moraju
imati isti PI kod.
1.3.3.2 Naziv programa (PS) U okviru ove funkcije radio-postaja
alje kraticu svojeg imena. PS omoguava ispis 8 alfanumerikih
znakova na pokazivau svakog (mobilnog i stacionarnog) RDS
prijamnika. Funkcija je namijenjena prvenstveno sluatelju za laku
identifikaciju stanice, i u veini sluajeva e potisnuti prikazivanje
frekvencije na pokazivau prijamnika.
1.3.3.3 Alternativne frekvencije (AF) Svaki odailja emitira
listu alternativnih frekvencija na kojima se emitira isti radijski
program. Ova lista omoguava prijamniku automatsko prebacivanje na
frekvenciju drugog odailjaa kad jakost polja na frekvenciji na
kojoj je do tada primao padne ispod praga osjetljivosti.
Definiranje alternativnih frekvencija se mora provesti u skladu
s vremenskom i prostornom raspodjelom pokrivanja pojedinih
odailjaa. Iako broj alternativnih frekvencija ne zauzima dodatno
kapacitet kanala, one trebaju za svaki odailja biti tako definirane
da omogue to bre prebacivanje prijamnika na susjedni odailja.
1.3.3.4 Identifikacija programa s prometnim vijestima (TP) To je
signal prijamniku da se na programu na koji je podeen emitiraju
informacije o stanju u prometu. Sluatelju je to znak da na tom
programu moe oekivati prometne vijesti, a takoer moe koristiti za
programiranje prijamnika za automatsko podeavanje na stanice koje
emitiraju ove informacije. Ova informacija, iako uglavnom statika,
u nadlenosti je programskog dijeta RDS sustava.
1.3.3.5 Emitiranje prometnih informacija (TA) Predstavlja
informaciju o trenutnom emitiranju prometnih informacija. TA
funkcija se pokree automatskim zahvatom informacije iz reije
odvijanja programa.
U prijamniku ovaj signal moe proizvesti razna djelovanja:
poveanje glasnoe za vrijeme trajanja TA
prebacivanje s kasetofona, CD-a ili drugog reproduktora na radio
prijam
ukljuivanje prijamnika (ako je u stand-by reimu rada)
prebacivanje s trenutne postaje na onu koja emitira TA
1.3.4 Sekundarni servisi
1.3.4.1 Tono vrijeme i datum (CT) Ova funkcija se koristi kao
dodatna informacija za sinkronizaciju sata i datuma koji pokazuje
prijamnik. Tonost pokazivanja je oko 1,5 s, pa prema tome se ne moe
koristiti kao vremenski standard. Kod prijamnika omoguava
automatsko podeavanje ljetnog i zimskog vremena. Prava namjena je
sinkronizacija baterijskih prijamnika za selektivno pozivanje -
pagera. Radi uvanja baterije ovi prijamnici rade samo 12 - 18
sekundi u svakoj minuti. CT informaciju koriste pri tome za
provejru usklaenosti vlastitog sata sa za njih referentnim satom
RDS sustava.
-
1.3.4.2 Vrsta programa (PTY) U okviru ove funkcije alje se
podatak o vrsti emisije koja se trenutno emitira. Predviena je
mogunost definiranja ukupno 31 vrste programa obzirom na sadraj i
tematiku (obrazovni, djeji, ...).
Ova funkcija postavlja dodatni zahtjev na urednika i osoblje
koje je vezano uz emitiranje programa. Kod vrste emisije upisuje
sam urednik, odnosno uglavnom je fiksno vezan i proizlazi iz
ustaljenog rasporeda emisija. Redovito postoji definirana
programska shema iz koje se u bazi podataka definiraju vrste
programa u koji pripada svaka emisija, ali je ponekad potrebno i
trenutno auriranje. Prilikom automatskog emitiranja unaprijed
snimljenih emisija, uz audio signal se iz baze podataka uzimaju i
dodatni podaci o emisiji. Bazu podataka odrava RDS redakcija, slino
kao i redakcija Teleteksta za TV program.
32. vrsta programa je unaprijed definirana kao uzbuna tj. Opa
opasnost. U sluaju emitiranja ovog koda svi prijamnici koji su
ukljueni ili u stand-by reimu, automatski se prebacuju na program
koji emitira kod uzbune. Znaenje ove funkcije je izuzetno vano jer
se trenutno prenosi informacija o opasnosti ili elementarnoj
nepogodi.
1.3.4.3 Kod emisije (PIN) Predstavlja dodatnu mogunost
automatiziranog izbora emisija prema elji ili interesu sluatelja.
Ova funkcija sadri jednoznanu oznaku emisije u obliku predvienog
vremena i datuma emitiranja emisije. Na osnovu rasporeda emitiranja
sluatelj programira prijamnik da se prebaci na odreenu postaju ili
pone sa snimanjem eljene emisije, i to u trenutku stvarnog poetka
emitiranja emisije.
Budui da se raspored emisija radi dovoljno unaprijed, te da su
odstupanja u emitiranju rijetka ova funkcija se vrlo jednostavno
moe koristiti. Osim toga ona zajedno s kodom vrste emisije ini
jedinstvenu oznaku emisije.
1.3.4.4 Radio tekst (RT) Namijenjen je prvenstveno stacionarnim
prijamnicima, jer se informacija dobivena ovom funkcijom ispisuje
na pokazivau samog prijamnika. Radio tekstom se prenose krae poruke
vezane za emitiranu emisiju, neki njezin dio ili najava vijesti ili
nekih drugih dogaaja.
1.3.4.5 Identifikacija dekodiranja (DI) Ova funkcija omoguava da
dekoder prepozna nain na koji je raena snimka koja se upravo
emitira. Predvieno je 16 raznih naina kaje koder moe prepoznati.
Koritenje ove funkcije zahtjeva vrlo tone podatke iz fonoteke o
vrsti snimke.
1.3.4.6 Glazba/govor (M/S) To je funkcija koja omoguava
podeavanje posebne glasnoe za govor i za glazbu. Funkcija je
jednostavna za primjenu jer njome upravlja informacija iz reije
odvijanja programa praenjem logike crvenog svjetla na semaforu u
studiju. To znai da svaki dio emisije koji se emitira uivo iz
studija ima oznaku govor, a snimke emitirane iz reije imaju oznaku
glazba. Efekt koji se postie je osobito pogodan u mobilnim
prijamnicima jer podie glasnou govorene informacije iznad glasnoe
glazbe koja se redovito koristi kao zvuna kulisa.
1.3.4.7 Informacije o ostalim mreama (EON) Pomou ove funkcije
dobiva se uvid u druge radioprograme, bilo vlastite ili susjednih
radio postaja. Prenose se servisi PI, PS, AF, TP, TA, PIN, PTY.
Vjerojatno najveu primjenu ima mogunost prijelaza na drugi program
u trenutku emitiranja prometnih informacija.
-
1.3.4.8 Transparentni kanal za prijenos podataka (TDC) Omoguava
prijenos digitalnih podataka prema raznim korisnicima. Moe se
raditi o prijenosu tipa radiodifuzije ili posebnim korisnicima sa
zakupljenim kanalom. Budui da kapacitet RDS kanala nije velik,
prijenos informacije posebnim korisnicima je vremenski ogranien na
doba dana kada je koritenje ostalih funkcija i servisa manje.
Prednost koritenja i iznajmljivanja ovog servisa (mogue je imati 32
odvojena kanala) je to nije potrebno graenje novih usmjerenih veza,
nego se koristi ve izgraena pouzdana mrea postojeih FM
odailjaa.
Razvitkom javnih telekomunikacija, potrebe i mogunosti dananjih
korisnika viestruko su premaile mogunosti ove funkcije zamiljene u
poetku nastajanja RDS sustava u 80-tim godinama 20. stoljea.
Mogunosti uporabe su u prijenosu vijesti u tekstualnom obliku npr.
za potrebe gluhih ili osoba s oslabljenim sluhom.
1.3.4.9 Interni prijenos podataka (IH) Po svojoj primjeni ova
funkcija odgovara funkciji TDC, s tom razlikom da je namijenjena
internim potrebama radijske postaje koja sama odreuje vrstu
informacije i nain kodiranja te na taj nain postie zatitu
informacije. to se tie zauzimanja kapaciteta kanala, vrijedi isto
to i za TDC.
1.3.4.10 Prijenos prometnih poruka (TMC) O ovoj funkciji poelo
se ozbiljnije govoriti tek kad je razvoj tehnologije prijamnika u
automobilima stvorio preduvjete za njeno koritenje. Smisao TMC je
ubrzano prenoenje prometnih informacija i onda kada se one trenutno
ne emitiraju na programu radijske postaje kao govorna informacija.
Zauzimanje kanala se bitno smanjuje (na oko 10%) definiranjem
standardnih tekstova poruka, a prenosi se samo podatak s nazivom
mjesta. Tekstovi standardnih poruka su pohranjeni u memoriji
automobilskog prijamnika u obliku fonema, a u tom obliku se prenosi
i onaj dio informacije koji nije standardan. Zbog sigurnosti vozaa
informacija se ne ispisuje na pokazivau, nego se emitira kao
sintetizirani glas u zvuni-cima.
Potreba za koritenjem sintetizatora s definiranim fonemima
favorizira svjetske jezike, dok je za druge upitno kad e se
definirati potrebna baza fonema. Koritenjem suvremenih postupaka
kodiranja govora u stvarnom vremenu (npr. LPC), ovakav nain
kodiranja poruka se odbacuje. Njegov osnovni smisao je zadran u
novim digitalnim radiodifuznim sustavima (DAB i DRM), ali uz
koritenje kodiranja govora kojim se ostvaruje brzina prijenosa od
oko 2 kb/s.
1.3.4.11 Selektivno pozivanje osoba (RP) Ovaj servis je prvi
koji je doivio pruio stvarnu mogunost komercijalnog iskoritavanja
RDS sustava. Selektivno pozivanje osoba se moe izvesti kao javna
komunikacijska usluga. Prednosti radio paginga pred ostalim vrstama
selektivnog pozivanja su iste one koje vrijede i za koritenje
transparentnog kanala (TDC).
Mogue su tri vrste poziva:
samo tonski i/ili svjetlosni znak,
10-, 15- ili 18-znamenkasta brojana poruka,
alfanumerika poruka od 80 znakova.
Prijamnici za selektivni poziv redovito su imali baterijsko
napajanje. Radi utede baterije, minuta je podijeljena u 10
intervala od 6 sekundi. Zadnja znamenka pagera je odreivala
interval u kojem je mogao doi poziv za taj prijamnik. Zbog potrebe
za sinkronizacijom na RDS sustav, prijamnik se sam ukljuivao u
intervalu koji prethodi njegovom aktivnom intervalu i ostao bi
ukljuen ukupno 18 sekundi. Ukoliko bi primio poruku, prijamnik je
ostao ukljuen i due, tj. sve dok poruka nije primljena u
cijelosti.
-
Opisanim nainom se s jedne strane ostvarilo jednakomjerno
optereenje RDS sustava tijekom minute, a s druge strane se produilo
vrijeme trajanja baterije.
Radi ispravnosti opisanog rada, koritenje TP servisa je nuno
zahtijevalo i koritenje CT funkcije.
1.3.5 Zahtjevi za djelotvornost RDS sustava
U prethodnom poglavlju su opisane osnovne funkcije, tj. servisi.
Iskustva zemalja koje su uvele RDS u sklopu obogaenja ponude
radijskog programa pokazuju da se ne mogu sve funkcije
implementirati istovremeno te da stupanj koritenja pojedinih
funkcija odstupa od zemlje do zemlje. U svakom sluaju, u prvoj fazi
uvoenja kad jo prijamnika baza nije bila znaajna, od prevladavajueg
znaaja su bile primarne funkcije. Oekivalo se da e koritenje
sekundarnih funkcija ovisiti o potrebama i procjeni same radijske
postaje, ali je vrijeme pokazalo da RDS sustav ne prua dovoljno
kapaciteta za potrebe koritenja sekundarnih funkcija. Na kraju se
ostalo pri intenzivnom koritenju primarnih funkcija (PI, PS, AF, TA
i TP). Neke od sekundarnih funkcija su doivjele privremen uzlet i
intenzivno koritenje, no od svih se u uporabi najdulje zadrao
sustav selektivnog pozivanja osoba, to je dobrim dijelom posljedica
njegove komercijalizacije.
1.3.6 Pretpostavke uspjenog koritenja primarnih servisa
PI kod svakog radijskog programa treba biti jednoznano definiran
i objavljen.
Ime programa (PS) treba biti prepoznatljivo.
Lista alternativnih frekvencija treba biti definirana za svaki
odailja posebno. Pri tome treba voditi rauna o redoslijedu
frekvencija kako bi traenje povoljnijeg odailjaa bilo to krae. Osim
toga za odailjae koji ne rade cijelo vrijeme u jednoj mrei treba
osigurati alternativne liste koje se primjenjuju u trenucima
iskljuivanja odailjaa iz mree.
Na programu koji nosi oznaku TP = "1", treba redovito emitirati
informacije o stanju u prometu.
1.3.7 Pretpostavke uspjenog koritenja sekundarnih servisa
Sekundarni servisi su vezani uz programske funkcije, pa je
njihovo koritenje ovisno o programskim zahtjevima i mogunostima.
Danas se sekundarni servisi rijetko koriste u znaajnijoj mjeri.
Automatizacija fonoteke, pripreme i odvijanja programa omoguava da
se ideje iz RDS sustava uspjeno ponude kao dodatne informacije u
digitalnim radiodifuznim sustavima. Perspektiva koritenja u ovim
sustavima je vea zbog veeg raspoloivog kapaciteta prijenosnog
kanala i zbog injenice da su prijamnici za ove sustave redovito
opremljeni nekom vrstom ekrana ili vezom s raunalom na kojem je
onda mogue pratiti ove informacije. Zbog toga su ovdje navedene
bitne pretpostavke koje bi trebao zadovoljiti redakcijski raunalni
sustav u suvremenoj radijskoj postaji, tj. oni parametri o kojima
pri definiranju potreba treba razmiljati. to je razina emitiranja
via, to je i vei broj zahtjeva koji treba ispuniti da bi sustav
zadovoljio oekivanja.
Radi sigurnosti i koritenja prilikom kontrole emitiranih
informacija, tono vrijeme treba biti sinkronizirano s kunim
standardom tonog vremena.
Prilikom stvaranja rasporeda emisija, potrebno je unositi
podatke kojima se pojedinim emisijama jednoznano pridruuje kod
emisije, kod vrste emisije (PTY) te eventualno tekst koji se tokom
emisije eli emitirati kao radio tekst (RT).
Podaci dobiveni iz fonoteke uz pojedini glazbeni broj ili prilog
snimljen za emisiju trebaju sadravati i dodatne podatke - metadata
(npr. o nainu snimanja, izvoaima, nazivu pjesme, ).
-
Funkcija govor/glazba (M/S) treba slijediti logiku crvenog
svjetla na semaforu u odvijanju programa.
Informacija o drugim mreama treba prvenstveno uzimati u obzir
vlastite mree.
Informacija o drugim mreama susjednih radijski postaja preuzima
se i emitira samo s odailjaa koji rade u podruju ujnosti tih
mrea.
Transparentni kanal za prijenos podataka treba koristiti tako da
ne zauzima kapacitet kanala za programske funkcije. U sluaju
iznajmljivanja kanala drugim korisnicima zahtjeva se visoka
pouzdanost prijenosa informacije, te zadrana sigurnost rada i
podataka ostalog dijela RDS sustava.
Za sustav selektivnog pozivanja osoba (radio paging) treba
ostvariti suradnju s koncesionarima javnih telekomunikacija.
1.3.8 Tehnike osobine RDS sustava
Osim tonske informacije radijskog programa na slici 2.23 se vidi
da unutar UKV stereomultipleksnog signala postoje mogunosti
prenoenja dodatnih informacija. Jedna od njih je RDS, koji zauzima
podruje oko frekvencije 57 kHz. Zbog kompatibilnosti s ARI
sustavom, RDS radi s potisnutim nosiocem i dva bona pojasa irine
2,4 kHz. Prijenosna frekvencija od 57 kHz se dobiva od stereo pilot
tona od 19 kHz. Dozvoljeno odstupanje pilot tona je 2 Hz, pa je
sukladno tome dozvoljeno odstupanje RDS prijenosne frekvencije 6
Hz. Osim toga RDS prijenosna frekvencija treba biti u fazi ili 90
pomaknuta u odnosu na pilot ton uz dozvoljeno odstupanje 10. U
sustavima kad se istovremeno koristi i ARI informacija, pomak faze
izmeu pilot-tona (19 kHz) i RDS prijenosne frekvencije (57 kHz)
mora biti 90 [2.18].
Slika 2.23 Smjetaj RDS i ARI signala u FM stereomultipleksni
signal.
Za prijenos RDS informacije se koristi amplitudna modulacija
prijenosne frekvencije od 57 kHz, s time da je zbog kompatibilnosti
s ARI sustavom, potisnuta sama prijenosna frekvencija. Primijenjena
je bifazna modulacija, kao to je prikazano na slici 2.24.
-
b)
Slika 2.24 a) Spektar i
Prije same modulacije, RDS informacija se diferencijalno kodira.
Bit diferencijalnog kodiranja je da se stanje prethodnog bita ne
mijenja bita 1, izlazni bit se pretvara u komplementarnu
vrijednost.
Brzina prijenosa RDS signala je 1187okvire duine 104 bita, tj.
trajanja bloka po 16 bitova. Sadraj pojedinih blokova je definiran
na sljedei nain: u 1. i 3. bloku svakog okvira prenose se
informacije primarnih funkcijponuenih sekundarnih funkcija. Obzirom
na vrstu medija, frekvencijsko podruje odailjaa, nain modulacije i
brzinu prijenosa, odabran je optimalan nain zatite od greke. Zbog
koritenjakoda, od 26 raspoloivih bitova u svakom bloku, 10 bitova
je rezervirano za zatitu, a 16 bitova za prijenos RDS informacije.
Efektivna brzina prijenosa tako pada na sustava za sekundarne
funkcije se dodatno prepoprimarne funkcije.
Slika 2.25 a) Izgled jedne grupe i
Brojne mogunosti prijenosa raznih informacija RDS sustavom
razliito su koritene u raznim zemljama. Za Njemaku je
karakteristino da radio postaje nisu bile vlasnici odailjaa i veza
izmeu njih. Zbog toga se u ovoj zemlji intenzivno koristio prijenos
besplatnu mogunost distribucije selektivnog pozivanja osoba
intenzivno i predvien upravo za tu namjenu. Tradicija sluanja
radija u
b)
Spektar i b) valni oblik bifazno moduliranog RDS signala
RDS informacija se diferencijalno kodira. Bit diferencijalnog
kodiranja je da se stanje prethodnog bita ne mijenja ukoliko je
vrijednost trenutnog bita 0. Ako je vrijednost trenutnog bita 1,
izlazni bit se pretvara u komplementarnu vrijednost.
prijenosa RDS signala je 1187,5 bita/s (57000 Hz / 48 = 1187,5).
RDS signal se prenosi formiran u okvire duine 104 bita, tj.
trajanja oko 87,5 ms, slika 2.25. Unutar svakog okvira postoji
podjela na 4 bloka po 16 bitova. Sadraj pojedinih blokova je
definiran na sljedei nain: u 1. i 3. bloku svakog okvira prenose se
informacije primarnih funkcija, dok su preostala dva bloka na
raspolaganju za prijenos ostalih ponuenih sekundarnih funkcija.
Obzirom na vrstu medija, frekvencijsko podruje odailjaa, nain
odabran je optimalan nain zatite od greke. Zbog koritenjakoda,
od 26 raspoloivih bitova u svakom bloku, 10 bitova je rezervirano
za zatitu, a 16 bitova za prijenos RDS informacije. Efektivna
brzina prijenosa tako pada na oko 730 bit/s, a propusnost RDS
sustava za sekundarne funkcije se dodatno prepolovljuje injenicom
da su dva bloka rezervirana za
a)
b)
Izgled jedne grupe i b) jednog bloka RDS signala.
Brojne mogunosti prijenosa raznih informacija RDS sustavom
razliito su koritene u raznim zemljama. Za Njemaku je
karakteristino da radio postaje nisu bile vlasnici odailjaa i veza
izmeu njih. Zbog toga se u ovoj zemlji intenzivno koristio prijenos
podataka pomou funkcije IH. Ova funkcija je predstavljala besplatnu
mogunost distribucije informacije od jedne postaje do druge. U
Francuskoj je funkcija selektivnog pozivanja osoba intenzivno i
komercijalno koritena, pa je zbog toga veliki dio vremena predvien
upravo za tu namjenu. Tradicija sluanja radija u Velikoj Britaniji,
kao i razvijen sustav
oblik bifazno moduliranog RDS signala.
RDS informacija se diferencijalno kodira. Bit diferencijalnog
kodiranja je da se je vrijednost trenutnog bita 0. Ako je
vrijednost trenutnog
5). RDS signal se prenosi formiran u Unutar svakog okvira
postoji podjela na 4
bloka po 16 bitova. Sadraj pojedinih blokova je definiran na
sljedei nain: u 1. i 3. bloku svakog okvira a, dok su preostala dva
bloka na raspolaganju za prijenos ostalih
ponuenih sekundarnih funkcija. Obzirom na vrstu medija,
frekvencijsko podruje odailjaa, nain odabran je optimalan nain
zatite od greke. Zbog koritenja zatitnog
koda, od 26 raspoloivih bitova u svakom bloku, 10 bitova je
rezervirano za zatitu, a 16 bitova za 730 bit/s, a propusnost
RDS
lovljuje injenicom da su dva bloka rezervirana za
Brojne mogunosti prijenosa raznih informacija RDS sustavom
razliito su koritene u raznim zemljama. Za Njemaku je
karakteristino da radio postaje nisu bile vlasnici odailjaa i veza
izmeu njih. Zbog toga
podataka pomou funkcije IH. Ova funkcija je predstavljala od
jedne postaje do druge. U Francuskoj je funkcija
koritena, pa je zbog toga veliki dio vremena Britaniji, kao i
razvijen sustav
-
nacionalnih i meusobno povezanih lokalnih radio postaja
primjetni su i kroz poveani postotak vremena u kojem se alju
primarne ili statike informacije. Povezanost programskih mrea
iskazuje se u koritenju EON funkcije, a kultura sluanja i praenja
programa kroz koritenje RT funkcije.
Osim RDS signala, podruje od 60 kHz do 74 kHz se ponekad koristi
za prijenos SCA (Subsidiary Communications Authorization) signala.
Ovo je najee tonski signal s reduciranim frekvencijskim pojasom, a
komercijalna primjena je u distribuciji ovog signala kao pozadinske
glazbe za robne kue, restorane i slino. Sustav zatite prava
koritenja se temelji na injenici da su samo prijamnici s
odgovarajuim stereo dekoderom u stanju reproducirati SCA
signal.