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.