Bude u nás více rádia s DAB+? Dnes končí přihlášky na aukci DAB kmitočtů

V průběhu roku 2022 se České republice podařilo dokončit mezinárodní koordinaci kmitočtů pro digitální rozhlasové vysílání (DAB) v pásmu VHF. Český telekomunikační úřad (ČTÚ) začal proto připravovat výběrové řízení na přidělení těchto kmitočtů pro jednotlivé vysílací sítě, určené k šíření komerčního vysílání. Jedná se o příděly rádiových kmitočtů pro 2 celoplošné vysílací sítě a dalších 27 regionálních nebo lokálních vysílacích sítí.

ČTÚ do „Výběrového řízení na udělení práv k využívání rádiových kmitočtů pro zajištění celoplošných a regionálních veřejných komunikačních sítí pro poskytování služeb šíření zemského digitálního rozhlasového vysílání a mobilních multimediálních aplikací v České republice“ zařadil všechny disponibilní kmitočtové bloky, a proto mají dražené vysílací sítě disponovat s více jak dostatečnou kapacitou jak pro všechny stávající, tak i pro případné nové provozovatele vysílání. Výběrové řízení bude probíhat formou elektronické aukce typu „kombinatorická clock aukce“, která je mezinárodně využívána zejména v oblasti přidělování kmitočtů. Účastníci aukce budou mít možnost se zúčastnit podrobného školení a současně si budou moci ověřit v přípravě simulovanou aukci na zkoušku. V prvním říjnovém týdnu zveřejní ČTÚ harmonogram samotné aukce, která proběhne ve čtyřech fázích. Očekává se, že poslední čtvrtá fáze proběhne na přelomu letošního a příštího roku. Podrobný popis jednotlivých bloků a fází jsme uveřejnili před týdnem

Jak bude probíhat aukce sítí DAB+? Zbývá týden pro podání přihlášek

Krátký přehled standardů DAB a co všechno umí v multimediálních aplikacích

Systém digitálního vysílání DAB vznikl z evropského projektu pod názvem Eureka 147 už v roce 1985 a byl označován jako T-DAB (Terrestrial Digital Audio Broadcasting). Členové projektového týmu se rozhodli systém standardizovat v ETSI a systémový standard byl poprvé publikován v roce 1995 jako ETSI 300 401. Standard DAB je od té doby již mnoho let podporován a rozvíjen organizací WorldDAB Forum, s neziskovým členstvím, a je aktivně podporován Evropskou vysílací unií (EBU). Nejnovější verzi normy DAB zveřejnila ETSI v lednu 2017 jako EN 300 401 V2.1.1.(u nás jako ČSN ETSI EN 300 401 Systémy rozhlasového vysílání – Digitální rozhlasové vysílání (DAB) pro pohyblivé, přenosné a pevné přijímače – ale je jen za úplatu a v angličtině – jinak je možné stáhnout zde). Jen pro zajímavost první standard DVB-T byl publikován ETSI až v roce 1997 a přesto se digitální televize prosadila mnohem dříve. Společnou vlastností DVB-T a DAB je multiplex s mnoha jednotlivými programy.

Základní standard DAB popisuje parametry kódování, modulace a přenosového systému. K dispozici jsou dva základní datové mechanismy: mód datového toku a paketový mód. Také je definován signální kanál, který umožňuje přijímači porozumět obsahu multiplexu. Ve srovnání s analogovými rozhlasovými systémy je přenos DAB relativně širokopásmový a tato extra šířka pásma umožňuje přenos několika služeb. Takový přenos přenášející více než jednu službu je znám jako ensemble (soubor). Původně mechanismus kódování zvuku v DAB využíval kódování MPEG Layer II a byl zahrnut do základní specifikace ETS 300 401. Pozdější vývoj v účinnosti kódování zvuku vedl k zavedení kódování zvuku DAB+, založeného na kódování MPEG-4 AAC (Advanced Audio Coding) resp. HE-AAC v2, které je popsáno v samostatné specifikaci TS 102 563 v2.1.1. Vzhledem k postupnému vývoji dalších doplňků byla vydána i ETSI TR 100 495 jako Průvodce DAB standardy (Guide to DAB standards), kde jsou nejdůležitější standardy pro základní systém, přijímače, distribuci vyjmenovány a popsány. Mezi některé z nich patří použití metody pro signalizaci informací o službě DAB do přijímače naladěného na FM-RDS dopravní informace, nebo protokoly umožňující přenést video transportní tok MPEG 2 přes DAB, či dodat sekvenci obrázků (SlideShow). Zajímavé jsou rovněž techniky umožňující přenést EPG nebo celé webové stránky v HTML jako podporu informačních služeb. Standard TS 102 428 – DMB specifikuje uživatelské aplikace pro video služby přes DAB na odpovídajícím způsobem vybavené přijímače.

Na základě jedné z připomínek k vyhlášenému výběrovému řízení byl do podmínek Aukce doplněn standard ETSI EN 302 077 v2.2.0, jako harmonizovaný standard EU pro přístup k rádiovému spektru, aby poskytl způsob, jak splnit základní požadavky směrnice 2014/53/EU o harmonizaci právních předpisů členských států týkajících se dodávání rádiových zařízení na trh. Obsahuje proto testovací procedury shody s technickými požadavky. V tomto standardu je též upozorněno na to, že tradiční DAB vysílač generuje a zesiluje jeden OFDM blok. S dalším rozvojem DAB sítí jsou však žádoucí levnější gap-fillery a schopnost generovat a zesilovat více OFDM bloků v rámci stejného opakovače se stává atraktivní. Systém MCOFDM tuto potřebu splňuje a umožňuje generování a zesílení řady sousedních OFDM bloků. Výkon každého OFDM bloku ve skupině MCOFDM může být odlišný a některé OFDM bloky nemusí být obsazeny, ale musí zajistit požadované limity vyzařování mimo definované pásmo.

Co je DAB/DAB+

Ještě na vysvětlenou: rozdíl mezi DAB a DAB+ je ve zdrojovém kódování. Pokročilejší DAB+ využívá HE-AVC v2, což umožňuje po kompresi dosáhnout stejnou kvalitu zvuku zhruba s polovičním datovým tokem. Zjednodušené koncepční blokové schéma systému DAB je znázorněno na následujícím obrázku, který ukazuje koncepci vysílače.

Principiální blokové schéma DAB vysílače (zdroj: ETSI EN 300 401)

Systém DAB poskytuje signál, který přenáší multiplex několika digitálních služeb současně. Systémová šířka pásma je 1,536 MHz a poskytuje celkovou přenosovou rychlost jednoho ensemblu něco málo přes 2,4 Mbit/s. V závislosti na požadavcích provozovatele vysílání (pokrytí území vysílačem, kvalita příjmu) je množství poskytované ochrany proti chybám nastavitelné pro každou službu nezávisle. V souladu s tím se dostupná přenosová rychlost pro vysílací služby pohybuje mezi 1,728 Mbit/s a 0,576 Mbit/s. Služby mohou obsahovat zvuk, video nebo data a data mohou, ale nemusí, souviset se zvukem programu. Počet a bitová rychlost každé jednotlivé služby je flexibilní a přijímače mohou být schopné dekódovat několik komponent nebo služeb současně. Vlastní obsah flexibilního multiplexu je popsán v tzv. Informaci o konfiguraci multiplexu (MCI). Ten je přenášen ve specifické vyhrazené části multiplexu tzv. rychlým informačním kanálem (FIC), protože netrpí vlastním zpožděním časového prokládání, které je aplikováno do hlavního servisního kanálu (MSC). Kromě toho poskytuje FIC informace o samotných službách a odkazech.

Zde je každý servisní signál kódován individuálně na úrovni zdroje a poté chráněn proti chybám časovým prokládáním. Poté je multiplexován do hlavního servisního kanálu (MSC) s dalšími podobně zpracovanými servisními signály, podle předem určené, ale měnitelné konfigurace služeb. Výstup multiplexeru je frekvenčně prokládaný a v kombinaci s multiplexními řídicími a servisními informacemi, které postupují v rychlém informačním kanálu (FIC) v pořadí tak, aby se zabránilo zpoždění při časovém prokládání. Nakonec jsou před aplikací přidány velmi odolné synchronizační symboly pro ortogonální frekvenčně dělený multiplex (OFDM) a diferenciální modulace QPSK (Quadratute Pulse Shift Keying) na velký počet nosných k vytvoření signálu DAB.

Následující obrázek přibližuje princip DAB přijímače, ve kterém je přijímaný signál vybírán, konvertován dolů a kvadraturně demodulován před jeho aplikací na pár analogově-digitálních převodníků. Poté přijímač provede v opačném pořadí operace vysílače z předchozího obrázku, po výběru požadovaného ensemblu DAB a získání synchronizace. Výběr se tedy provádí v analogovém tuneru, který provádí funkce ladění a filtrování.

Principiální blokové schéma DAB příjímač (zdroj: ETSI EN 300 401)

Digitalizovaný výstup převodníku je nejprve přiveden do stupně DFT (Discrete Fourier Transform) a diferenciálně demodulovaný. Poté následují procesy odstraňování časového a frekvenčního prokládání a korekce chyb, aby se originální kódovaná servisní data dostala na výstup. Tato data jsou dále zpracovávána ve zvukovém dekodéru, který vytváří levý a pravý kanál zvuku nebo případně v datovém dekodéru. Dekódování více než jedné komponenty služby ze stejného ensemblu, např. audio program souběžně s datovou službou, je proveditelný a poskytuje zajímavé možnosti pro rozšířené možnosti přijímače (např. hojně využívané slideshow).Podmínky na přijímače a různé profily podle jejich schopností  stanovuje WorldDab Forum a je možné se s nimi seznámit zde.

Kompletní blokové schéma vysílače systému DAB, včetně možného začlenění modulu pro podmíněný přístup (scrambling) ukazuje následující obrázek.

Koncepční blokové schéma vysílání DAB (zdroj: ETSI EN 300 401)

Historie frekvenčních plánů DAB v Evropě

Kmitočtové plány pro digitální rozhlas doznaly bouřlivý vývoj, který byl ovlivněn i televizní digitalizací. První frekvenční plán DAB v Evropě byl stanoven hned po standardizaci DABu v roce 1995 dohodou Wiesbaden z roku 1995 (WI95). Plán pokrýval položky plánu v pásmech VKV I a III a v pásmu L. V roce 2002 byl plán rozšířen o L-Band Maastrichtskou dohodou MA02. Protože se část L-pásma (1452–1492 MHz) stala samostatným plánem MA02, starý plán WI95 byl formálně revidován a přejmenován na WI95revMA02.

V roce 2006 byl na Regionální radiokomunikační konferenci RRC-06 v Ženevě (GE06) vytvořen známý frekvenční plán ITU jak pro vysílání digitálního rozhlasu (DAB), tak i TV (DVB-T). Tento plán, i přes některé dílčí změny v oblasti televizních pásem 700-800 MHz, je stále v platnosti a pokrývá většinu položek plánu VHF WI95revMA02. Proto byla maastrichtská dohoda v roce 2007 zrušena a nahrazena dohodou WI95revCO07 z Constance, která nyní pokrývá pouze zbývající položky předchozího plánu, které nejsou zahrnuty v GE06. Jedná se o položky plánu v kanálu 13 (230 MHz – 237 MHz) a jednu položku plánu v pásmu I. Plán z roku 2007 MA02revCO07, také ještě aktualizoval další regulační postupy pro L-pásmo.

Mezitím na úrovni EU Evropská komise (EC) určila L-Band (také) mobilnímu širokopásmovému připojení (jako SDL – doplňkový downlink). V mnoha evropských zemích bylo toto pásmo vydraženo pro mobilní operátory a přestalo být k dispozici pro vysílání DAB – ačkoli formálně je v rámci CEPT stále v platnosti dohoda MA02revCO07.

Jedním z důvodů tohoto rozhodnutí EU/EC bylo to, že za posledních 20 let nebyl L-Band fakticky využíván vysíláním DAB – s velmi malým počtem implementovaných sítí a ještě méně z nich stále funkčních. Při tom v ČR první vysílání DAB probíhalo v L-pásmu a bylo ukončeno v letech 2020/21.

Frekvenční plány DAB pro Evropu v pásmu VHF III

Jedná se převážně o implementaci plánů podle GE06 a v malé míře WI95revCO07. Většina principů a postupů je pro GE06 a WI95revCO07 stejná; v GE06 však bylo třeba vzít v úvahu například sdílení s DVB-T. Sdílení s DTT (digitální zemskou televizí) je tudíž stále v platnosti, a to se nutně projevilo v případě koordinačních rozhovorů o vytvoření ucelených sítí u nás, protože například Polsko má jeden televizní multiplex ve III. VHF pásmu.

Při vzniku plánu GE06 v roce 2006 bylo III. pásmo VHF (174 MHz – 230 MHz) určeno pro DVB-T i DAB. Pro DVB-T byl přijat původní televizní rastr 7 MHz podle standardu CCIR B (na rozdíl od našeho OIRT s 8 MHz) a pro DAB rastr 1,75 MHz. Národní orgány se mohly svobodně rozhodnout, zda pásmo použijí pro přenos zvuku (DAB) nebo pro televizi (DVB-T) a jak pásmo mezi obě služby rozdělí.

Rozdělení III.VHF pásma s vyznačením ochranných pásem mezi jednotlivými službami TV a DAB, střední kmitočty jednotlivých bloků jsou označeny tučně (zdroj: EBU Tech 3391)

Blok DAB je frekvenční kanál o šířce 1,536 MHz. Ochranné pásmo 176 kHz odděluje sousední bloky DAB. DAB ve VHF bylo zavedeno v již existujícím 7 MHz rastru analogové TV; proto se 4 bloky DAB vejdou do jednoho TV kanálu s ochranným pásmem 320 kHz nebo 336 kHz mezi limity TV kanálů. Bloky jsou označeny podle jejich pozice TV kanálu v pásmu III (kanály 5 až 12) a označeny A až D pro každý TV kanál, např. 5A pro nejnižší blok DAB v pásmu VHF III.

Kanál 13 (230 MHz – 240 MHz), který není pokryt GE06, zachovává plán z roku 2007 (WI95revCO07), obsahuje 6 DAB bloků s ochranným pásmem 176 kHz. Pro zajímavost podle tohoto plánu zůstává také blok 4A ve VHF pásmu I (na Kypru o středním kmitočtu 61.936 MHz).

Pro rychlou orientaci mezi DAB blokem a středním kmitočtem jsem si sestavil následující tabulku:

Tabulka středních kmitočtů TV a bloků DAB

Bude rozhlas digitální?

Stávající převažující analogové vysílání ve VKV pásmu s technologií kmitočtové modulace (FM) dosáhlo svých kapacitních možností. Dnes je využito více jak 1000 individuálních kmitočtů a z toho více jak 100 s výkonem 100 W a nižším, dokonce 13 s výkonem pod 50 W, když nejsilnější FM vysílače Českého rozhlasu (ČRo) a komerční stanice Frekvence 1, Rádio Blaník a Rádio Impuls mají výkon i 100 kW (Krásné a Buková Hora). Tito a samozřejmě i ostatní vysílatelé mají licence od Rady ČR pro rozhlasové a televizní vysílání, které zahrnují i vysílací kmitočty a podle stávající legislativy mají tyto kmitočty v podstatě přidělené, dokud vláda nerozhodne, o termínu přechodu z analogového na digitální vysílání. A to se v současné době neočekává, takže vlastně mohou FM licence (a s nimi i kmitočty) komerční vysílatelé využívat do zatím neurčené budoucnosti. FM vysílání bude dále provozováno souběžně s DAB. Jedná se pouze o zavedení nové digitální technologie – nové služby v novém, vyšším kmitočtovém pásmu.

Potvrzuje se zde předpověď otce frekvenční modulace Edwina Armstronga z roku 1941, že v případě poptávky po kmitočtech, které převýší možnosti stávajících kmitočtových pásem, najdou se nové technologie a nová vyšší pásma, jak jsme psali v posledním článku, kde jsme popisovali historické souvislosti v rozhlasovém vysílání

Jak šel čas od VKV po digitální T-DAB Kde se vzalo pásmo OIRT pro FM rozhlas (VKV)

Současně se na příkladu přidělování pásem pro rozhlasové vysílání potvrzuje další pravda, že rozhodování o kmitočtovém spektru, jako přírodním zdroji, postupně přecházelo od nadšenců nové technologie – vysílatelů přes politiky a vlády až po dnešní různé lobbyistické skupiny prosazující své komerční zájmy, když neexistuje dlouhodobá strategie v zájmu veřejnosti pro zachování tohoto přírodního zdroje. Zájem třetích komerčních subjektů o pásmo VKV FM v současné době není a současní provozovatelé vysílání nevidí důvod, proč by měli opouštět své jistoty přidělených kmitočtů za nejistotu obchodních smluv s operátory sdílených multiplexů. Zavedení DAB nelze považovat za přechod FM vysílání na digitální vysílání. Tak to prozatím platí pro celou Evropu (s výjimkou Norska), i když budoucnost rozhlasového vysílání je v digitálu. Ale nebudou to nakonec různé nadnárodní internetové platformy s automatickým hudebním programem, které získají většinu posluchačů? Nebo aplikace silných mediálních domů, které proniknou do mediálních panelů v automobilech, kde nebudu moct naladit mou oblíbenou stanici podle kmitočtu? Takže i přes všechna zpoždění v rozhlasové digitalizaci u nás se výběrovým řízením ČTÚ prolomily ledy a brzy se možná dočkáme plně obsazeného III. VHF pásma rádiem s mobilními multimediálními aplikacemi, které DAB+ podporuje. Dnešní den a počet přihlášek nám napoví.

Úvodní koláž: Václav Udatný: Snímky z obrazovky DAB přijímače náhodně vybraných služeb