Системы и сети цифрового радиовещания

Москва
Горячая линия - Телеком 
2017

С. Г. Рихтер

УДК 654.19:621.396.97 
ББК 32.884.8 
     Р55 

Р е ц е н з е н т ы :  доктор техн. наук, профессор  Ю. А. Ковалгин;  

доктор техн. наук, профессор  С. Л. Мишенков 

Рихтер С. Г. 

Р55         Системы и сети цифрового радиовещания. − М.: Горячая 
линия − Телеком, 2017. − 448 с.: ил. 
ISBN 978-5-9912-0626-6 

Рассмотрены перспективные системы цифрового радиовещания (ЦРВ), 
основанные на представлении и передаче звуковых сигналов в цифровой 
форме во всех звеньях вещательного тракта – от студии до абонентского 
приемника и способные удовлетворить высокие требования слушателей к 
качеству передачи звука при различных условиях приема. Систематизированы 
сведения по основам технологии, системам и сетям ЦРВ. Рассмотрены 
вопросы компактного представления звуковых сигналов; методы передачи 
аудиоданных по цифровому каналу связи и обработки сигналов с целью их 
адаптации к каналу передачи; уделено внимание радиоприёму в движении. 
Дано описание стандартизованных систем ЦРВ, рассмотрены вопросы организации 
и проектирования спутниковых систем ЦРВ. Представлена информация 
об организации радиовещания на заданной территории, основах 
технологии одночастотных вещательных сетей, технических основах планирования 
наземных сетей. Приведены соображения по выбору системы ЦРВ 
для России. Представлен краткий анализ услуг и сетевых аспектов радиовещания 
с учётом современных реалий и обсуждаются перспективы альянса 
«ЦРВ + IP-радио». В основу монографии положены результаты научных 
исследований и лекции, которые автор читает в Московском техническом 
университете связи и информатики (МТУСИ) более двадцати лет. 
Для широкого круга читателей интересующихся проблематикой ЦРВ – 
специалистов, преподавателей, аспирантов и студентов. 

ББК 32.884.8 

Научное издание 
Рихтер Сергей Георгиевич 
Системы и сети цифрового радиовещания 
Монография

Тиражирование книги начато в 2017 г.       

Все права защищены.
Любая часть этого издания не может быть воспроизведена в какой бы то ни было форме и 
какими бы то ни было средствами без письменного разрешения правообладателя
© ООО «Научно-техническое издательство «Горячая линия – Телеком»
www.techbook.ru
© С. Г. Рихтер

Памяти родителей

ПРЕДИСЛОВИЕ

Словосочетание
ЦИФРОВОЕ
РАДИОВЕЩАНИЕ
россиянам
практически неведомо, хотя в Европе услугой под таким названием 
пользуются уже 20 лет.
В 2003 г., казалось, что лёд тронулся:
в формате DRM30 на базе Талдомского радиоцентра силами ФГУП
РТРС было организовано регулярное вещание на Европу радиостанции «
Голос России». Помимо демонстрации приобщённости к высоким 
технологиям, это было важно для приобретения опыта эксплуатации 
и взаимодействия с западными партнёрами. Однако в 2013 г.
этой идиллии пришёл конец. . .
Именно в 2013 г. обсуждение будущего радиовещания активизировалось, 
охватило страны и континенты, международные организации 
и национальные администрации связи. Так, Европейский вещательный 
союз (EBU) опубликовал весьма конкретную рекомендацию
R138∗ о целесообразности распространения в Европе цифрового радиовещания 
стандарта DAB+ и использования стандарта DRM30 для
цифрового радиовещания в удаленных и малонаселённых регионах.
Более того, EBU развернул широкую кампанию «Евро-чип» по продвижению 
бесплатного эфирного приёма аналогового и цифрового радио 
с помощью любых приёмных устройств. Проект «Евро-чип» —
это не конкретная приёмная микросхема, а свод минимальных требо-
ваний к любым будущим приёмным устройствам, вплоть до мобиль-
ных телефонов и планшетных компьютеров, что обеспечит гарантиро-
ванное глобальное будущее для радиовещания∗. Есть уже и конкрет-
ные достижения: ряд европейских стран либо обеспечили общенаци-
ональное покрытие цифровым радиовещанием в формате DAB+ , ли-
бо приняли на государственном уровне конкретный срок выключения
аналогового ЧМ вещания; Австралия приняла европейский стандарт
цифрового радио; в Корее внедряется DMB-мультимедийная версия

∗ Rec. EBU R138 «Digital Radio Distribution in Europe» (2013 г.)

∗ Городников А. Радиовещание сегодня и завтра // Broadcasting. Теле-
видение и радиовещание. Оборудование для радиовещания, 2013, с. 62–65.

Предисловие

DAB, а в Японии — Digital System E и ISDB-Т — технология совмест-
ного вещания радио и телевидения. Северная Америка ответила сво-
им стандартом цифрового радиовещания HD Radio (VHF IBOC FM).
На этом фоне следует ожидать появления устойчивого интереса
к новым технологиям цифрового радио среди широкого круга чита-
телей, в той или иной мере связанных с проблематикой цифрового
звукового вещания. Поэтому представляется своевременным жела-
ние «освежить» монографию «Цифровое радиовещание», увидев-
шую свет в 2004 г. и переизданную в стереотипном варианте в 2012 г.∗

Однако построение новой книги и акценты стали другими. В издании
2004/2012 гг. автор в основном преследовал две цели: ответить на во-
прос «Почему радиовещание в XXI веке должно стать цифровым?»
и достаточно подробно описать системы цифрового радиовещания
Eureka 147/DAB и DRM30.
Новая книга «Системы и сети цифрового радиовещания», по су-
ществу, ремейк книги 2004 г., — не повторяя, но расширяя её, — содер-
жит три разновеликие части: ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ (10 разделов-
глав), СИСТЕМЫ (6) и СЕТИ (4). При этом автор изначально осно-
вывается на том, что читатель новой книги знаком с монографией
«Цифровое радиовещание», издание 2004/2012 гг.
Основу монографии составляет материал лекций, которые автор
читает на факультете радио и телевидения МТУСИ более двадцати
лет. В работе использованы учебная литература и научно-технические
публикации, ссылки на которые даны по ходу изложения; в книгу вклю-
чены также результаты исследований, выполненных автором лично
или с его прямым участием. Читатель, не удовлетворенный объемом
полученной информации в полной мере, может, в частности, найти
дополнительные сведения в литературе, указанной в конце каждой из
трёх частей.
Автор признателен соавторам работ последних лет: В.А. Абра-
мову, М.А. Быховскому, С.Д. Ерохину, И.С. Зивер, А.Н. Иванчину,
С.А.
Литвину,
С.Л.
Мишенкову,
О.Б.
Попову,
А.В.
Смирнову,
Д.С. Смирнову, И.Ю. Сухоруковой, А.Н. Тарану, А.Н. Терехову и
Е.А. Хрянину.
Именно сотрудничество с коллегами способствовало
появлению настоящей работы.
Считаю своим приятным долгом поблагодарить рецензентов за
критические замечания и пожелания, учтенные автором при подго-
товке рукописи к изданию, что способствовало её улучшению.

∗ Рихтер С.Г. Цифровое радиовещание. — М.: Горячая линия — Телеком,
2004/2012. — 352 с.

Радио не умрёт никогда, какие бы новые
медиа ни появлялись.. . Новости, дид-
жеи, комментарии, интерактив создают
важный эмоциональный фон. Это саунд-
трек нашей жизни.
Денис Сериков, ген. продюсер радиохолдинга ВКПМ

ВВЕДЕНИЕ

Несмотря на бурное развитие телевидения — на сегодняшний день
важнейшего электронного средства массовой информации, эфирное
радиовещание во всем мире продолжает оставаться основным источ-
ником информации для населения. Радиовещание сохраняет высокую
популярность, во многом, благодаря своим уникальным возможнос-
тям оставаться свободным и доступным в любое время и каждый
день, почти в любом уголке земного шара. Вот почему, например,
около 75 % всего радиопотребления в Европе — это радиовещание. По
данным Arbitron — крупнейшего американского медиа-измерителя —
93 % всего населения США от 12 лет и старше слушают радио каж-
дую неделю, причём среди аудитории 18...34 лет этот показатель по-
следние годы растет. Увеличивается и on-line-слушание радио, однако
большинство позиций в топ-20 станций, слушаемых американцами в
Интернете, — эфирные бренды.
Ситуации, когда человек может слушать, но не может (или не
хочет) смотреть, были, есть и будут. Соответственно, и место для
радио найдется, и никакие новые технологии и медиа этого не изме-
нят. Быстрое получение информации — это важнейший тренд совре-
менности, и разговорное радио может успешно заменять Интернет,
когда к нему нет удобного доступа. А радио — это всегда просто и
доступно. . . Но не в России.
За минувшие 15 лет резко упали объемы как АМ-радиовещания,
так и бывшего некогда массовым проводного вещания. По данным
ВГТРК, территория России только на 1/3 покрыта устойчивым на-
земным государственным радиовещанием∗. Россия отстает от веду-

∗ Хлебников В. Телерадиосеть: модернизация либо деградация // Broad-
casting. Телевидение и радиовещание. 2002. № 4 (24). C. 8–14 и № 5 (25)
C. 20–24.

Введение

щих мировых стран по количеству и качеству принимаемых населени-
ем программ, техническому состоянию и экономическим показателям.
На территории страны более 80 % населения нуждаются в увеличении
объема радиовещания, однако оплатить эти услуги согласны менее
0,05 % населения.
Гармоничное развитие цифрового мультимедийного пространства
любого государства возможно только за счет параллельной модерни-
зации как телевизионного, так и радиовещания. В противном случае
перекос в развитии может привести к фатальным для радиовещания
последствиям, особенно для России — государства с огромной тер-
риторией. На государственном уровне принимаются программы внед-
рения цифрового формата на телевидении, в то время как радиове-
щание пребывает в тисках давно устаревшего аналогового стандарта.
Это явно противоречит истории развития телерадиовещания и делает 
весьма актуальным поиск вариантов развития системы радиовещания 
на территории Российской Федерации на новом технологическом
уровне∗.
Для России, учитывая размеры её территории и относительно
низкую плотность населения, остается актуальным радиовещание на
длинных, средних и коротких волнах, позволяющих охватить огромные 
территории. Однако единственным видом существующего аналогового 
радиовещания, способным передавать звуковые вещательные
сигналы с высоким качеством, является ЧМ (FM)-вещание в диапазоне 
ОВЧ, где для вещания в России выделены две полосы частот:
66. . .74 и 87,5. . . 108 МГц. Здесь ввиду относительно большой ширины 
частотных каналов (130. . .190 кГц) и применения частотной модуляции 
реализуются высокие параметры качества.
Тем не менее,
за счет развития ОВЧ ЧМ вещания задача охвата многопрограммным 
радиовещанием всего населения страны не приблизилась к своему 
решению и остаётся актуальной. Это следует, в частности, из
Федеральной целевой программы∗: «стереофоническим УКВ ЧМ вещанием 
охвачено всего немногим более 1 % территории Российской
Федерации — города и крупные населенные пункты, общая численность 
населения которых составляет менее 70 % городского населения 
страны».
Системы радиовещания изначально создавались для приема в
стационарных условиях на направленную антенну, установленную на

∗ Ставиская Р.М. Разработка системы распределения программ радиовещания 
на территории Российской Федерации на новом технологическом
уровне // Автореферат кандидата технических наук — М.: МТУСИ, 2008.

∗ Федеральная целевая программа «Развитие телерадиовещания в РФ
на 2009–2015 годы». Утверждена в сентябре 2009 г.

Введение
7

высоте уровня крыш.
Однако «мир телекоммуникаций движется к
тому, что все абоненты будут мобильными!» — таков современный
тренд развития практически всех услуг электросвязи и вещания.
В движении, как правило, условия приема существенно хуже по
сравнению с приемом на стационарную антенну, что объясняется интерференцией 
радиоволн, приходящих в точку приема (на ненаправленную 
антенну) со всех сторон.
Проблемы многолучевого приема
особенно обострены в условиях высотной городской застройки. Воз-
можным решением проблемы является переход к цифровому стан-
дарту передачи информации.
В соответствии с мировым опытом, задача перспективного раз-
вития телерадиовещания решается путем создания абсолютно новых
систем вещания, спроектированных таким образом, чтобы удовлетво-
рить высоким требованиям слушателей к качеству вещательных про-
грамм при различных условиях приема. Этим требованиям в частнос-
ти отвечают новые системы цифрового радиовещания (ЦРВ), осно-
ванные на представлении и передаче звуковых сигналов в цифровой
форме во всех звеньях вещательного тракта — от студии до абонент-
ского приемника. Применение таких систем, среди прочего, позво-
ляет:
• повысить эффективность использования радиочастотного спек-
тра (РЧС);
• улучшить качество приема и увеличить количество программ;
• уменьшить мощность излучения передатчиков при той же зоне
обслуживания, что и у аналоговых систем;
• использовать способы передачи сигналов, которые нечувстви-
тельны к помехам и адаптированы к разным средам и условиям
распространения;
• обеспечить мобильный прием без значительного ухудшения ка-
чества услуги.
В рамках существующих (аналоговых) систем эфирного радиове-
щания одновременное удовлетворение этих требований практически
невозможно. При этом перехода к простым методам цифровой пере-
дачи информации (т. e. ИКМ) недостаточно, так как на принимаемый
сигнал, способный обеспечить высококачественный звук, резко нега-
тивно влияют изменяющиеся условия приема, вследствие чего необ-
ходимо полное переосмысление самих принципов цифровой передачи
вещательных сигналов.
На физическом и канальном уровнях мобильность абонентского
терминала обеспечивается путем использования самых современных
технологий: OFDM сигналов; турбо или LDPC-кодирования канала;
активных и MIMO-антенн с конфигурацией 4×4 и выше; режима па-
кетной передачи, а в ближайшем будущем — облачно-ориентирован-

Введение

ных платформ сетей радиодоступа. Высокая помехоустойчивость по-
зволяет новым цифровым системам вещания либо превзойти по эф-
фективности использования РЧС системы аналогового вещания (на
частотах выше 30 МГц), либо в полосах аналогового вещания на час-
тотах ниже 30 МГц обеспечить существенно более высокие стандар-
ты качества услуги. Повышение эффективности использования РЧС
облегчит решение проблемы перегруженности частотных полос, рас-
пределенных для телевизионного и радиовещания.
Такое развитие
телевизионных и радиовещательных служб является частью естест-
венной конвергенции телевидения и радиовещания, техники связи и
вычислительной техники, обусловливаемой совместным использова-
нием цифровой технологии.
Успехи в технике связи, достигнутые к началу 1990-х годов, пе-
ревели цифровую передачу радиовещательных программ в практичес-
кую плоскость. Для этого должны были состояться два принципиаль-
ных технологических прорыва, а именно:
• кодирование источника, позволяющее эффективно устранять из-
быточность в таких сигналах, благодаря чему многократно умень-
шается скорость передаваемого цифрового потока по сравнению
с методами ИКМ;
• параллельный (многочастотный) метод передачи на основе орто-
гонального частотного разделения с мультиплексированием (тех-
нология OFDM). Благодаря распараллеливанию цифрового по-
тока появилась возможность резко снизить скорость передачи
на каждой несущей, устранив межсимвольные искажения, ввести
временной интервал, защищающий приемник от эхо-сигналов, а
также реализовать перемежение сигналов по частоте, обеспечив
работоспособность приемника в многолучевом канале с частотно-
селективными замираниями. Кроме этого, использование техно-
логии OFDM обеспечило возможность построения одночастот-
ной вещательной сети (ОЧС/SFN).
В настоящее время для эфирного радиовещания используется
несколько радиовещательных служб, различающихся целями, техни-
ческими параметрами и зонами обслуживания.
В табл. В.1 указа-
ны частотные диапазоны, выделенные для радиовещательной служ-
бы международными соглашениями для Европы и, в том числе, для
РФ, а также приведен один из возможных вариантов классификации
систем радиовещания:
1) аналоговые:
• системы с амплитудной модуляцией (АМ), использующие часто-
ты ниже 30 МГц;
• системы с частотной модуляцией (ЧМ), работающие на частотах
30. . .300 МГц;

Введение
9

Таблица B.1
Классификация систем радиовещания

Диапазоны радиовещания
Форматы вещания

Но-
мер

Обозна-
чение

Номиналы
частот,
поддиапазоны

Аналоговый
Цифровой

АМ
ЧМ
Одночастот-
Многочастот-

ный (TDM)
ный (FDM)

5
НЧ/LF
30. . . 300 кГц
+
–
–
DRM30

6
СЧ/MF
300. . . 3000 кГц
+
–
–
DRM30

7
ВЧ/HF
3. . . 30 МГц
+
–
–
DRM30

8
ОВЧ/VHF
30. . . 300 МГц

Band I —
65,9. . . 74 МГц

–
+
–
DRM+

Band II —
87,5. . . 108 МГц

–
+
–
DRM+ HD Radio

Band III —
174. . . 240 МГц

–
–
–
T-DAB/ DAB+
ISDB-TSB

9
УВЧ/UHF
0,3...3,0 ГГц

L —
1,45. . . 1,49 ГГц

–
–
WorldSpace
T-DAB/DAB+

S —
1,93. . . 2,70 ГГц

–
—
Sirius XM
Radio Digital
System E

ISDB-TSB

10
СВЧ/SHF
3,0. . . 30,0 ГГц

Ku —
10,7. . . 14,8 ГГц

–
–
DSR (до
1999 г.) и
ADR

–

2) цифровые:
• cистемы с последовательным способом (ВРК/TDM) организации
цифрового потока, работающие в диапазонах УВЧ и СВЧ;
• cистемы с параллельным способом (ЧРК/FDM) организации
цифрового потока, работающие в диапазонах ОВЧ и УВЧ, а так-
же на частотах ниже 30 МГц.
Представленные в табл. В.1 системы радиовещания конкретизи-
рованы по формату вещания.
Указанные здесь системы либо ре-
комендованы решениями МСЭ-R для внедрения во всем мире, либо
стандартизованы ETSI.
Наземные системы ЦРВ сочетают в себе много достоинств как
для слушателей, так и для вещателей, а именно: потенциал для обес-
печения всеобщего охвата; специальное покрытие (местное, регио-
нальное, национальное); фиксированный, портативный (в помеще-
нии) и мобильный варианты приема; простые в использовании при-
емники с легкой настройкой на частоту радиоканала; важное инфор-
мационное средство для дорожно-транспортного оповещения и спа-
сательных работ; качество звука и мультимедийной информации не
зависит от количества слушателей (в отличие от Интернет-радио).
Общие финансовые затраты при вещании в цифровом формате
существенно ниже, чем при ЧM-вещании.
Это связано с тем, что
цифровое радио:

Введение

• позволяет транслировать сразу несколько радиопрограмм с од-
ного передатчика;
• позволяет реализовать одночастотную сеть, т. e. вещание на од-
ной и тоже частоте, тем самым обеспечивая последовательное и
эффективное обслуживание;
• уменьшает затраты на электроэнергию в связи с тем, что мощ-
ность передатчика цифрового радио значительно ниже, чем ЧM-
передатчика.
Основным стимулом внедрения цифрового радиовещания явля-
ется значительное улучшение качества звука.
Применение цифро-
вых стандартов в НЧ, СЧ, ВЧ диапазонах предполагает значитель-
ное улучшение предоставляемых услуг по сравнению с аналоговым
AM-вещанием. Однако в нижних полосах ОВЧ диапазона (Band II)
повышение качества звука за счет использования цифровых техно-
логий ощущается не всеми слушателями.
Во многих странах эти
частоты интенсивно используется несколькими конкурирующими ЧM-
вещателями. Причем в некоторых районах спектр настолько перена-
сыщен, что добавление новых услуг значительно уменьшает зону по-
крытия станции, повышая уровень помех. Решить эту проблему при-
званы цифровые технологии, благодаря которым количество возмож-
ных каналов вещания возрастает в несколько раз. Однако не каждый
стандарт цифрового радио способен без труда заменить ЧM-вещание.
Например, стандарт Eureka 147/DAB был разработан еще в середине
восьмидесятых годов.
Используемый в нем метод сжатия MPEG-1
Layer II уже давно устарел, а применяемая цифровая скорость (бит-
рейт) 128 кбит/с недостаточна для того, чтобы звучание соответство-
вало CD-качеству. Более высокий битрейт мог бы решить проблему с
качеством звучания, но в этом случае уменьшается количество дейст-
вующих радиостанций в отведенной полосе частот. Соответственно,
DAB теряет одно из основных преимуществ — большое количество
радиостанций в ограниченной полосе частот.
Согласно соглашению «Женева-06»∗, многие страны имеют раз-
решение на использование стандарта T-DAB в верхней полосе частот
ОВЧ диапазона (Band III) — как только в этом диапазоне будет от-
ключено аналоговое телевидение (так называемый «цифровой диви-
денд»).
Радиостанции, скорее всего, будут использовать форматы
вещания DAB+ и T-DMB, что решит проблему эффективного ис-
пользования РЧ полосы. (DMB является вариантом стандарта DAB,

∗ Заключительные акты Региональной конференции радиосвязи по пла-
нированию цифровой наземной радиовещательной службы в частях Районов
1 и 3 в полосах частот 174...230 МГц и 470...862 МГц (РКР-06)/МСЭ, Же-
нева, 2006.