CC BY
23
МЕЖДУНАРОДНАЯ СЕТЬ DRM ВЕЩАНИЯ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ИНФОРМАЦИОННОГО ПОЛЯ
В АРКТИКЕ
DOI 10.24411/2072-8735-2018-10304
Варламов Олег Витальевич,
МТУСИ, Москва, Россия, vov@mtuci.ru
Варламов Владимир Олегович,
МТУСИ, Москва, Россия, f.vvo@bk.ru
Долгопятова Анна Вячеславовна,
МТУСИ, Москва, Россия, anna793@yandex.ru
Ключевые слова: цифровое радиовещание, DRM, диапазон ДВ, одночастотная сеть, антенна, передатчик.
Успешное экономическое развитие Арктического региона невозможно без создания непрерывного информационного поля, охватывающего всю его территорию и доступного не только на стационарных объектах, но и в первую очередь на движущихся транспортных средствах - кораблях, автомобилях, самолетах и т.д. Это информационное поле должно состоять из передачи аудиоинформации (радиовещательные программы), данных (карты погоды, ледовых условий и т. д.), навигационных сигналов, предупреждений и информации о чрезвычайных ситуациях. Для обеспечения надежности функционирования в суровых природно-климатических условиях оно должно быть резервированным, использующим различные средства доставки контента - от спутниковых до наземных радио сетей. В качестве резервной системы (и в ближайшие годы, основной) целесообразно использовать одночастотные сети цифрового вещания стандарта Digital Radio Mondiale в низкочастотном диапазоне. Показано, что сети цифрового радиовещания стандарта DRM являются самыми экономичными системами для покрытия отдаленных районов с высокой надежностью. Для использования этих систем есть все необходимые нормативные рамки и стандартные высокоэффективные радиопередатчики. Показана возможность использования стандартных антенных систем. Разработан пример частотно-территориального планирования и программа предварительных полевых испытаний в опытной зоне. Международное сотрудничество государств, входящих в Арктический регион, позволит существенно снизить затраты на проведение необходимых до начала внедрения исследований за счет использования имеющейся вещательной инфраструктуры. Показано, что весь арктический регион Российской Федерации, включая Северный морской путь, может быть покрыт в общей сложности 6 передатчиками с тремя частотами, и общей потребляемой мощностью 450 кВт.
Информация об авторах:
Варламов Олег Витальевич, д.т.н., начальник отдела, Московский технический университет связи и информатики, Москва, Россия Варламов Владимир Олегович, студент, Московский технический университет связи и информатики, Москва, Россия Долгопятова Анна Вячеславовна, инженер, Московский технический университет связи и информатики, Москва, Россия
Для цитирования:
Варламов О.В., Варламов В.О., Долгопятова А.В. Международная сеть DRM вещания для создания информационного поля в Арктике // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. 2019. Том 13. №9. С. 9-16.
For citation:
Varlamov O.V., Varlamov V.O., Dolgopyatova A.V. (2019). DRM broadcasting international network to create an information field in the Arctic region. T-Comm, vol. 13, no.9, pр. 9-16. (in Russian)
7TT
I. Введение
Успешное экономическое развитие Арктической зоны невозможно без создания сплошного информационного ноля, охватывающего всю ее территорию и доступного не только на стационарных объектах, но и в первую очередь на подвижных средствах — кораблях, автомашинах, самолетах и т.д. Под информационным полем подразумевается передача аудио информации (программ радиовещания), данных {карты погоды, ледовой обстановки и т.д.), сигналов навигации, оповещения и информирования о ЧС, а также другой служебной информации в интересах различных ведомств. Учитывая суровые климатические условия, надежность информационного обеспечения напрямую определяет безопасность жизнедеятельности человека в Арктике. Для обеспечения требуемого уровня надежности необходимо использование как минимум двух параллельно работающих и дублирующих друг друга систем — основной и резервной, основанных на различных принципах функционирования.
Очевидно, что информационное обеспечение мобильных объектов может быть реализовано только с помощью различных радиосистем. (Решения для стационарных объектов более разнообразны и в данной статье не рассматриваются). Также понятно, что на мобильных объектах в большинстве случаев не могут быть установлены крупногабаритные и требующие поддержания ориентации в пространстве антенные системы. По этой причине даже в средней части Арктической зоны (на широтах выше 75° и до 81е), где геостационарная орбита (ГСО) наблюдается очень низко над горизонтом и виден лишь небольшой ее участок, на котором не всегда присутствуют спутники необходимого оператора, обеспечение информационного поля с использованием находящихся на ГСО спутников невозможно. Приблизительно от 81° до полюсов ГСО с поверхности Земли не видна даже теоретически.
Наиболее перспективными для формирования основного информационного поля в Арктической зоне можно считать спутниковые системы, находящиеся на высокоэллиптических или низких орбитах. При этом высокая стоимость таких систем, длительный период развертывания инфраструктуры и ограниченный срок эксплуатации в сочетании с низкой плотностью населения в зоне обслуживания, обуславливают их плановую убыточность и необходимость бюджетного финансирования.
В качестве резервного средства формирования информационного поля целесообразно рассматривать системы наземного цифрового радиовещания (ЦРВ). Обеспечивая скорость передачи данных в широковещательном канале, сопоставимую с доступной для приема на ненаправленную антенну в спутниковых системах, современные системы наземного ЦРВ могут быть существенно более экономичными в развертывании и эксплуатации. До введения в эксплуатацию спутникового сегмента (на ВЭО или на низких орбитах) наземные средства могут успешно выполнять функцию формирования основного информационного поля.
В статье рассматривается возможность построения сети цифрового радиовещания стандарта 1)КМ в диапазоне ДВ для создания информационного поля в Арктической зоне РФ. Рассматривается стоимость покрытия территории системами цифрового радиовещания в различных диапазонах частот. Проводится анализ норматив но-прав о вой базы для
применения различных систем ЦРВ. Обсуждаются вопросы построения передающего оборудования и оборудования для организации синхронного вещания. Анализируется возможность использования стандартных антенных устройств. Разрабатывается пример частот но-территориально го планирования и программа предварительных испытаний в опытной зоне.
II. Сто и м ость п о к р ы т и я территории системами ЦРВ в различных диапазонах частот
Эффективность сети вещания определяется как совокупность капитальных (на построение сети) и эксплуатационных затрат, отнесенная к количеству слушателей или к обслуживаемой территории. Для коммерческих радиостанций представляют интерес только территории с достаточно высокой плотностью населения, поэтому в основном они функционируют в населенных пунктах и используют диапазон ОВЧ, радиоволны которого распространяются в пределах прямой видимости. Государственное вещание, несущее функции создания информационного поля в арктическом регионе, должно приниматься на всей обслуживаемой территории, Методика расчета удельных эксплуатационных затрат — т.е., стоимости обслуживания одного квадратного километра территории передатчиками различной мощности и различных диапазонов частот разработана автором в [1]> Результаты расчетов приведены на рис. 1.
Стоимость обслуживания 1 кв. км в год
В юо.о
о.
£
£
е
5 ю.о
__ ^ --X--X---~-*
—*—
10 100 Мощность передатчика, кВт
—*-ИРМ 200 кГц АМ 200 кГц —*—ОЯМ 1000 кГц —Х- АМ 1000 кГц
—1—овмке АЫКВ —•-УКВЧМ
Рис. 1- Стоимость обслуживания одного квадратного километра территории в год (руб. без НДС) передатчиками различной мощности и диапазонов частот [!]
Как видно из рис. 1, минимальная стоимость обслуживания территории достигается в режиме АМ в диапазоне ВЧ. Вещание в режиме ОКМ также имеет минимальную стоимость обслуживания в диапазоне ВЧ. Однако свойственная этому диапазону нестабильность распространения радиоволн, особенно сильно проявляющаяся в полярных широтах, не позволяет рекомендовать его применение для создания круглосуточного и круглогодичного информационного поля. А при отражении от ионосферы, близком к зенитному, даже используя необыкновенную волну, обеспечить вещание в темное время суток, в том числе на протяжении нескольких
месяцев полярной ночи, в выделенных для радиовещания полосах частот диапазона КВ не представляется возможным | ]]. В диапазоне СЧ, как показали проведенные эксперименты, можно рассчитывать только на дневной радиус зоны обслуживания. Благодаря устойчивости сигнала ОРМ к многолучевому приему, в темное время суток он практически не уменьшается ¡1], но и не возрастает из-за существенного роста шумов и помех.
Сопоставимую с вещанием в диапазоне ВЧ стоимость имеет использование режима ГЖМ в диапазоне НЧ при мощностях передатчиков 20...40 кВт. Однако для уменьшения числа объектов вещания, что может быть особенно актуальным при обслуживании малонаселенных удаленных территорий, рациональнее использовать передатчики с мощностью 50...100 кВт. Так, в разработанном в [I] примере архитектуры сети государственного вещания РФ (рис. 2) средняя мощность передатчиков составляет 68 кВт, что позволяет обеспечить стоимость вещания достаточно близкую к минимально возможным значениям.
жиШШ
к ^
Рис. 2. Пример архитепуры сети государственного цифрового радиовещания РФ в диапазоне НЧ
Разработанный в [1] пример архитектуры сети государственного вещания РФ содержит 29 передатчиков обшей мощностью 1940 кВт. Передатчики, работающие в кластерах синхронной сети, на рисунке 2 соединены линиями.
Количество передатчиков, используемых в разработанном примере топологии сети мощного радиовещания, существенно меньше, чем в рассматривавшихся ранее аналоговых вариантах, а их суммарная мощность по сравнению с сетью вещания 2005 года уменьшается практически в 22 раза и Становится вдвое меньше потребляемой мощности
объектов ЦТВ. Расходы на электроэнергию, составлявшие в 2005 году (в сегодняшних ценах) 2 млрд. руб. в год -что и являлось одной из основных причин сворачивания мощного радиовещания, сокращаются до 90 млн. руб. в год.
Таким образом, наиболее экономичным решением обеспечения информационного поля в Арктической зоне, где уже не принимаются сигналы со спутников, находящихся на ГСО, независимо от времени суток, сезонов года и солнечной активности, является использование цифрового радиовещания в диапазоне ДВ.
III. Нормативно-правовая база
Практическое применение любой системы радиовещания возможно только после ее одобрения и стандартизации на международном и национальных уровнях. Такие системы цифрового радиовещания как ОАВ/ОАВН-, ОРМТЖМ+, 1ВОС и РАВИС стандартизированы МСЭ [1, 2]. В РФ имеются решения ГКРЧ на применение системы Э1Ш в диапазонах ДВ, СВ и КВ [2] и на применение систем 1ЖМ+ и ЭАВ/ОАВ+ в диапазоне УКВ. 1 [роводятся тестовые испытания и для системы РАВИС. Однако полный набор всей необходимой нормативно-правовой базы, позволяющей немедленно организовать цифровое радиовещание, включающей в себя ряд государственных стандартов, требований на электромагнитную совместимость и т.д., существует в настоящее время только для системы ГЖМ в диапазонах ДВ, СВ и КВ.
IV. Передающее оборудование
Передающее оборудование для цифрового радиовещания кардинальным образом отличается от привычных передатчиков с амплитудной модуляцией, строившихся до 80-х годов прошлого века. Радиочастотный сигнал цифрового радиовещания представляет собой сложный амплитудно-фазово модулированный сигнал, для усиления которого необходимо достаточно высокая линейность передающего устройства. Современные полупроводниковые передатчики, промышленно производящиеся рядом фирм в последние 20 лег, построенные по методу раздельного усиления составляющих [3,4], суммирующие мощности большого количества ячеек [5], с ШИМ либо с сигма-дельта модулятором [6, 7, 8], удовлетворяют заданным требованиям. Промышленный КПД современных передатчиков при работе в режиме 1ЖМ составляет 70...80%, что при относительно небольших выходных мощностях (50...100 кВт) не предъявляет высоких требований к энергообеспеченности передающей станции и не требует организации дорогостоящей системы водяного охлаждения и специального здания. Пример внешнего вида передатчика ПС4-100/50-02 (ТКАМ-ЮО) с выходной мощностью 100 кВт в режиме АМ и 60 кВт в режиме ЭИМ приведен на рис. 3. Результаты рассмотрения и практического тестирования оборудования для организации синхронной сети вещания приведены автором в [9]. Таким образом, полный комплект передающего оборудования для системы ОИ-М в настоящее время доступен на рынке.
Рис. 3. Передатчика ПСЧ-100/50-02 {ШАМ-ЮО) с выходной мощност ью 100 кВт в режиме АМ и 60 кВт в режиме Р1Ш
7ТТ
V. Антенные системы
В большинстве практических случаев для излучения сигналов вещательных станций диапазона ДВ используются различные разновидности антенных систем, устанавливаемые на мачтах высотой от 257 до 378 метров. Работа современных высокоэффективных передатчиков в режиме DRM предъявляет более высокие требования к качеству согласования антенной системы [10J. В частности, необходимо обеспечить КСВ не более 1,05 в полосе сигнала и не более 1,1 в удвоенной полосе сигнала. Данная задача для большинства стандартных антенных систем диапазона ДВ (АМШП, ЛРРТЗ, ШАРРТ) может быт успешно решена при применении методов, разработанных автором в [И, 12, 13]. Ьолее того, в [1] показано, что применение данной технологии позволяет использовать существующие антенны в том числе и в режиме одновременной передачи аналогового и цифрового сигналов - Simulcast [1J с двойной полосой частот. Данный режим работы особенно удобен в переходный период развертывания сети - до насыщения ранка потребителей цифровым приемным оборудованием [14]. Проведенные в [1] расчеты подтвердили возможность использования режима Simulcast с двойной полосой частот с реальными антеннами высотой 257 метров для верхней половины диапазона ДВ. Для нижней половины диапазона ДВ такая возможность была показана на основании теоретических расчетов.
Для подтверждения данной возможности на основании данных о входных сопротивлениях реально эксплуатируемых антенн можно воспользоваться сведениями, приведенными в [15]. Описываемая в [15] ДВ антенная система установлена на острове Ingtiy в Норвегии в точке с гео1~рафиче-екими координатами 71°4* с.ш., 24° 5'в.д., и предназначена для работы па нижней частоте ДВ диапазона, равной 153 кГц. Высота мачты антенны составляет 362 метра. Результаты измерения входного импеданса данной антенны приведены в табл. 1.
Таблица 1
Результаты измерения входного импеданса антенны высотой 362 метра [15]
F, MHz Re(Z) lm(Z) F, MHz Re(Z) Im(Z)
0.14 46.3 -52.8 0.154 58 11.3
0.1405 46.8 -50.3 0.156 60.1 19.9
0,142 47.6 -42.8 0.158 62.1 28.4
0.144 49 -33.2 0.16 64.4 37.2
0.146 50.6 -23.8 0.1619 67.3 45.9
0.148 52.4 -14.8 0.164 70.2 55
0.15 54.1 -5.9 0.166 73.3 64.2
0.152 56 2.8 0.168 76.7 73. [
0.153 57 7.1 0.17 80.6 82.8
Подставляя эти данные в программное обеспечение [12], получим, что добротность антенны 0=6. В полосе частот 9 кГц потери в балластной нагрузке частотно-расширительной цепи не превышают 4% (0,17 дБ), а в полосе частот 18 к1 ц не более 13% (0,53 дБ). Полученный результат несколько лучше теоретически рассмотренного в [1] для антенны АМШП высотой 378 метров {0,65 дБ) и обусловлен более разветвленной системой излучателей антенны (рис. 4).
Схемотехническая конфигурация и рассчитанные номиналы элементов частотно-расширительной цепи для данной антенны приведены па Рис.5. В точке ввода фидера антенны в техническое здание ее импеданс R„ на центральной частоте имеет индуктивный характер (57 +/7,1 Ом). Поэтому компенсирующей реактивностью, настраивающей антенную цепь в резонанс, является емкость С1 (рис. 5) а индуктивность L1 не устанавливается.
Исходный КСВ антенны и результирующий КСВ антенны с частотно-расширительной цепью приведены на рис. 6. Полученная степень согласования антенны является достаточной для работы современного передатчика в режиме DRM с соблюдением требований на электромагнитную совместимость.
Таким образом, существующие в настоящее время стандартные антенные системы, дополненные частотно-расширительными цепями, могут успешно использоваться для организации вещания в режиме DRM во всем диапазоне ДВ, в том числе в режиме Simulcast с двойной полосой частот.
Рис. 4. Виды антенны дня проведения моделирования
Рис. 5, Схемотехническая конфигурация и номиналы элементов частотно-расширительной цепи
—*— Исходный КСВ —»—Результирующий КСВ
Рис. 6. Исходный КСВ антенны и результирующий КСВ антенны с частотно-расширительной цепью
т
VI. Пример частотно-территориального планирования
Диапазон ДВ выделен МСЭ для целей радиовещания только в Регионе 1, что не дает возможности построения сети вещания на всей территории арктической зоны, ограничивая ее территорией, прилегающей к Евразийскому континенту.
Номиналов радиочастот в диапазоне ДВ недостаточно для построения традиционной сети вещания на заданной территории [!6, 17, 18]. Решением задачи является применение синхронного цифрового радиовещания в стандарте DRM при использовании крупно-кластерного метода построения сети [1].
Применительно к решению поставленной задачи, разработанный в [1] пример архитектуры сети государственного цифрового радиовещания РФ в диапазоне НЧ (рис. 2) избыточен и не слишком хорошо покрывает арктическую зону, С целью максимального покрытия арктической зоны и Северного морского пути можно предложить другой вариант. Кроме отсечения всех передатчиков, расположенных вне арктической зоны, представляется целесообразным организовать дополнительную передающую станцию в Сабетте. Сабетта — вахтовый посёлок в Ямальском районе Ямало-Ненецкого автономного округа. Он расположен на восточном берегу полуострова Ямал у Обской губы Карского моря. В Сабетте строится крупнейший в РФ завод по производству сжиженного природного газа (Ямал СПГ), а также имеется достаточно электроэнергетических мощностей. Транспортировка СПГ осуществляется судами, проходящими вокруг полуострова Ямал, выше 73° с.ш., в условиях ограниченных возможностей кдоступу к информационным ресурсам.
Расстояние от Сабетты до Мурманска составляет 1500 км, что позволяет использовать эти передатчики в одночас-тотной сети (максимально допустимое расстояние составляет 1556 км [1]). Следующими одночастотными сетями становятся Хатанга (1060 км от Сабетты) - Тикси (920 км от Хатанги) и Черский (1250 км от Тикси) - Анадырь (850 км от Черского). При расчете зон обслуживания передатчиков учитывались распределение максимальных уровней атмосферных радиошумов в диапазоне НЧ по территории Земли [19] и использовалось программное обеспечение [20J. Методика расчета зон обслуживания передатчиков для этого случая разработана авторами в [21].
Как показано автором в [18], в северных широтах, при малом уровне атмосферных радиошумов и низкой проводимости почвы, наибольший радиус зоны обслуживания передатчика достигается на самых низких частотах диапазона НЧ. Использование трех одночастотных сетей вместо шести индивидуальных зон вещания с различными частотами позволяет занять только три частотных присвоения. Это не только экономит частотный ресурс, но и позволяет максимизировать зоны обслуживания, выбрав самые низкие частоты вещательного диапазона 114.
Рассчитанные зоны обслуживания приведены на рис. 7. Все передатчики имеют стандартную мощность в режиме ЛМ, равную 100 кВт. Это позволяет получить 60 кВт выходной мощности в режиме DRM. С учетом высокого КПД передатчиков, не менее 80%, общая потребляемая мощность всей сети вещания составит всего 450 кВт. При круглосуточной работе годовое потребление электроэнергии составит 3942000 кВт часов, а ее стоимость менее 16 млн. руб.
СВЯЗЬ
VII, Разработка программы испытаний в опытной зоне
Для подхода к практической реализации разработанного проекта предварительно необходимо провести тестовые испытания в опытной зоне.
В первый пункт программы испытаний необходимо включить измерение уровней атмосферного и промышленного радиошума на открытых пространствах па суше и на море, на объектах жизнедеятельности и па транспортных средствах. Известно, что легковые автомобили практически не создают помех для приема сигнала DRM. Это подтверждается измерениями автора в диапазоне НЧ [ 11 и широким внедрением DRM радиовещания в Индии в диапазоне СЧ. Измерения на кораблях различных классов в диапазоне НЧ не Проводились и уровень индустриальных помех на них к настоящему времени неизвестен. Следует отметить, что для проведения измерений столь малых уровней шумов требуются специальные калиброванные измерительные антенны, разработанные в МТУСИ,
В случае получения положительных результатов, т.е. низких уровней шумов, на втором этапе необходимо оценить эффективную Проводимость почвы в Арктическом регионе — как в традиционных условиях (суша, море), так и на слоистых трассах (лед - море, снег - суша, суша - вечная мерзлота). Данные испытания могут быть проведены с помощью передающей станции в Ингее, где есть передатчик и антенна, способные работать в режиме DRM.
После уточнения сведений об эффективной проводимости почвы возможно уточнение представленного выше примера частотно-территориального планирования - или по территориальному расположению передатчиков, или по их мощностям. Для третьего этапа испытаний - зоны синхронного вещания, потребуется строительство двух передающих станций. Учитывая относительно высокую стоимость капитальных затрат, это строительство целесообразно размещать в пунктах их последующего использования. В частности, построение одиочастотной сети Мурманск - Сабетта сразу позволит обеспечить навигационной информацией морской путь доставки СПГ в Европу.
VIII. Выводы
Показана необходимость создания сплошного резервированного информационного поля в Арктическом регионе Российской Федерации для его успешного развития. В качестве резервной системы (а в ближайшие годы и основной) целесообразно использование одночастотных сетей цифрового радиовещания стандарта DRM в диапазоне НЧ. Дтя применения этих систем есть вся необходимая нормативная база и стандартные высокоэффективные радиопередатчики. Показана возможность использования стандартных антенных систем. Разработан пример частотно-территориального планирования и программа предварительных полевых испытаний в опытной зоне.
Показано, что весь Арктический регион РФ, включая Северный морской путь, может обслуживаться всего шесть передатчиками с суммарной потребляемой мощностью 450 кВт и годовыми затратами па электроэнергию менее 16 млн. руб.
15. Description of ATU of Long Wave Antenna In gov 100 kW 153 kHz. Technical report. TELEFUNKEN SenderSysteme Berlin. IE-8920-803-D0 Waniewski. Berlin, 31.10.2000. http^/www. waniewski.de/Pdf/1E-8920-803-DO_documentation%20Ingoy%20LW.pdf.
16. Варламов О.В. Особенности частотно-территориального планирования сетей радиовещания DRM диапазонов 114 и СЧ И Т-Сошш: Телекоммуникации и транспорт. 2013. Т. 7. № 9. С. 43-46.
17. Варламов О. В. Корректное планирование сетей DRM-аешания // Электросвязь. 2014. № 6. С. 26-34.
18. Varlamov О. The radio noise effect on the coverage area of DRM broadcast transmitter in different regions // T-Comm: Телекоммуникации n транспорт. 2015. Т. 9. № 2. С. 90-93.
19. Варламов О.В,. Варламов В.О, Распределение максимальных уровней атмосферных радиошумов в диапазонах низких частот и средних частот по территории Земли // Наукоемкие технологии в космических исследованиях Земли. 2017. Т. 9. № 5. С. 42-51.
20. Варламов О.В.. Варламов В.О. Программа расчета распределения максимальных уровней атмосферных радиошумов в диапазонах низких и средних частот по территории Земли / Свидетельство о регистрации программы для ЭВМ RUS 2018618338 30.05.2018
21. Варламов О.В., Варламов В О. Определение зоны обслуживания передатчика цифрового радиовещания стандарта DRM с учетом распределения атмосферных радиошумов // В сборнике: Технологии информационного общества Материалы XII Международной отраслевой научно-технической конференции. 2018. С. 136-137.
DRM BROADCASTING INTERNATIONAL NETWORK TO CREATE AN INFORMATION FIELD IN THE ARCTIC REGION
Oleg V. Varlamov, Moscow Technical University of Communications and Informatics, Moscow, Russia, vov@mtuci.ru Vladimir O. Varlamov, Moscow Technical University of Communications and Informatics, Moscow, Russia, f.vvo@bk.ru Anna V. Dolgopyatova, Moscow Technical University of Communications and Informatics, Moscow, Russia, anna793@yandex.ru
Abstract
Successful economic development of the Arctic region is impossible without creating a continuous information field that covers its entire territory and is accessible not only on stationary objects, but primarily on moving vehicles - ships, cars, airplanes, etc. This information field should consist of the transmission of audio information (broadcasting programs), data (weather maps, ice conditions, etc.), navigation signals, warnings and emergency information. To ensure reliable operation in harsh climatic conditions, it must be redundant, using various means of content delivery - from satellite to terrestrial radio networks. It is advisable to use single-frequency digital broadcasting networks of the Digital Radio Mondiale standard in the low-frequency range as a backup system (and in the coming years, the main one). It is shown that digital broadcasting networks of the DRM standard are the most economical systems for covering remote areas with high reliability. To use these systems, there is all the necessary regulatory frameworks and standard high-efficiency radio transmitters. The possibility of using standard antenna systems is shown. An example of frequency-territorial planning and a program of preliminary field tests in the experimental zone have been developed. The international cooperation of the states belonging to the Arctic region will significantly reduce the costs of conducting research necessary before the introduction of the implementation by using the existing broadcast infrastructure. It is shown that the entire Arctic region of the Russian Federation, including the Northern Sea Route, can be covered by a total of 6 transmitters with three frequencies, a total power consumption of only 450 kW.
Keywords: digital radio broadcasting, DRM, LF range, single frequency network, antenna, broadcast transmitter.
References
1. Varlamov O.V. (2017). The technology of creating a digital broadcasting network of the DRM standard for the Russian Federation. D.Sc. Thesis ["Tekhnologiya sozdaniya seti cifrovogo radioveshchaniya standarta DRM dlya Rossijskoj Federacii," Dis. Dokt. Tehn. Nauk], MTUCI, Moscow. (In Russian)
2. Varlamov O.V. (2013). Development of national regulatory framework for DRM digital broadcasting. T-Comm, No. 9, pp. 47-50.
(In Russian)
3. Kahn L. (1952). Single-sideband transmission by envelope elimination and restoration. Proceedings of the IRE, vol. 40, no. 7, pp. 803-806, July 1952.
7ТЛ
4. Varlamov O.V., Goncharov I.A., Lavrushenkov V.G. (1989). High-power HF digital-analog converter for SSB signal power amplifiers. Telecommunications and Radio Engineering (English translation of Elektrosvyaz and Radiotekhnika), vol. 44 (8), p.49.
5. Varlamov O.V., Gromorushkin V.N., Kozyrev V.B., Melan'in A.V. (1989). Addition of the power outputs from push-pull voltage-switching oscillators having a resistive load. Radioelectronics and Communications Systems (English translation of Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii Radioelektronika), vol. 32 (7) , p.30.
6. Varlamov O.V., Chugunov I.V. (2017). Modeling of efficiency UHF class-D power amplifier with bandpass sigma-delta modulation.
2017 Systems of Signal Synchronization, Generating and Processing in Telecommunications, SINKHROINFO. 2017.7997508.
7. Bolotov A.O., Kholyukov R.G., Varlamov O.V. (2018). EER power amplifier modulator efficiency improvement using PWM with additional sigma-delta modulation. 2018 Systems of Signal Synchronization, Generating and Processing in Telecommunications, SYNCHROINFO. 2018.8456955.
8. Stroganova E.P., Varlamov O.V. (2018). Measurement accuracy analysis for on-board measuring devices. 2018 Systems of Signals Generating and Processing in the Field of on Board Communications, IEEE, pp. 8350638, March 2018.
9. Varlamov O.V. (2018). Organization of single frequency DRM digital radio broadcasting networks. Features and results of practical tests. 2018 Systems of Signal Synchronization, Generating and Processing in Telecommunications, SYNCHROINFO. 2018.8456925.
10. Huber J. (2009). DRM on MF and LF, coverage and technical requirements. EBU-DRM Conference. Geneva, 26 Nov 2009, https://tech.ebu.ch/docs/events/drm09/presentations/ebu_drm09_huber.pdf.
11. Varlamov O.V., Goreglyad V.D. (2013). Bandwidth extension LW transmitting broadcasting antenna systems for operating in DRM mode. T-Comm, vol. 7, no.1, pp. 18-22. (in Russian)
12. Varlamov O.V. (2013). Development of algorithm and software tools for antenna matching circuit design of DRM digital broadcast transmitters. T-Comm, vol. 7, no.2, pp. 47-50. (in Russian).
13. Varlamov O.V., Stroganova E.P. (2018). Frequency extension circuit for EER transmitters operating with electrically short antennas.
2018 Systems of Signals Generating and Processing in the Field of on Board Communications SOSG 2018, pp. 8350577.
14. Varlamov O.V. (2013). Development of requirements for receiving equipment of digital broadcasting networks of the DRM standard. T-Comm, vol. 7, no. 9, pp. 39-42.
15. Description of ATU of Long Wave Antenna Ing?y 100 kW 153 kHz. Technical report. TELEFUNKEN SenderSysteme Berlin. IE-8920-803-DO Waniewski. Berlin, 31.10.2000. http://www.waniewski.de/Pdf/IE-8920-803-DO_documentation%20Ingoy%20LW.pdf.
16. Varlamov O.V. (2013). Peculiarity of frequency-territorial planning of DRM broadcasting networks for LW and MW bands. T-Comm, vol. 7, no. 9, pp. 43-46.
17. Varlamov O.V. (2014). Correctly planning of DRM broadcasting networks. Telecommunication, ["Korrektnoe planirovanie setej DRM veshhanija," Jelektrosvjaz'], no. 6, pp. 26-34. (In Russian)
18. Varlamov O.V. (2015). The radio noise effect on the coverage area of DRM broadcast transmitter in different regions. T-Comm, vol. 9. no. 2, pp. 90-93, 2015.
19. Varlamov O.V., Varlamov V.O. (2017). Distribution of maximum levels of atmospheric radio noise in LF and MF ranges in the territory of the Earth", H&ES Research, vol. 9, no. 5, pp. 42-51.
20. Varlamov O.V., Varlamov V.O. The program of calculation of the distribution of the maximum levels of atmospheric radio noises in the range of low and medium frequencies in the Earth territory ["Programma rascheta raspredeleniya maksimal'nyh urovnej atmosfer-nyh radioshumov v diapazonah nizkih i srednih chastot po territorii Zemli"], certificate of registration of computer programs RUS 2018618338 05/30/2018
21. Varlamov O.V., Varlamov V.O. (2018). Determination of the coverage area of the digital radio broadcasting transmitter of DRM standard taking into account the distribution of atmospheric radio noises," In the collection: Technologies of the Information Society. Materials of the XII International branch scientific and technical conference. ["Opredelenie zony obsluzhivaniya peredatchika cifrovogo radioveshchaniya standarta DRM s uchetom raspredeleniya atmosfernyh radioshumov", V sbornike: Tekhnologii informacionnogo obshchestva Materialy XII Mezhdunarodnoj otraslevoj nauchno-tekhnicheskoj konferencii], Moscow, pp. 136-137.
Information about authors:
Oleg V. Varlamov, Doctor of science, Head of Department, Moscow Technical University of Communications and Informatics, Moscow, Russia
Vladimir O. Varlamov, Student, Moscow Technical University of Communications and Informatics, Moscow, Russia Anna V. Dolgopyatova, engineer, Moscow Technical University of Communications and Informatics, Moscow, Russia
