DRM – Digital Radio Mondiale je standard pro digitalizaci klasického AM vysílání. Digitálním zpracováním signálu pomocí modulace a komprese lze údajně dosáhnout srovnatelné nebo lepší kvality zvuku než u FM vysílání a zároveň lze snížit až pětkrát požadavky na výkon vysílače v porovnání s klasickým AM vysíláním. Dnes po celém světě vysílá s technologií DRM asi 75 radií. Nejvíce stanic vysílá z Evropy a z Asie. Seznam stanic si můžete prohlédnout zde.
Historicky byly první testy technologie u nás provedeny v roce 2003 Českými Radiokomunikacemi ve spolupráci s Českým rozhlasem. vysílalo se na 774kHz z Hradce králové program stanice ČRO 6. První stále vysílání české stanice bylo spuštěno v roce 2006, a to mezinárodní vysílání ČRO 7 Praha z britského Rampishanu. Rádio vysílalo až do roku 2010, pak to vypli díky snížení rozpočtu od ministerstva zahraničí. V roce 2009 například začalo na technologii DRM vysílat All India Radio, které pokrylo až 600 milionů lidí.
Pilotní vysílání zahájily České radiokomunikace letos v červenci a spuštěné bylo kvůli ověřování a nastavení různých modulačních parametrů, pokrytí a dosah ve dne i v noci, využitelná kapacita sítě a odolnost proti rušení.
Signál DRM je šířen výkonem 3,1 kW z Českých Budějovic na kmitočtu 954 kHz z vertikálního příhradového anténního systému o výšce 107 m. Je vysílána rozhlasová stanice ČRo Radiožurnál. ČRA pro příjem a vyhodnocení využijí specializované měřicí přístroje a také speciální přijímače SDR.
Nějaké podrobnosti lze nalézt např. zde. Podrobnosti o DRM standardu, typu modulace atd. jsou pak tady.
Byť je vysílání jen dočasné a dle informací bude po nějaké době ukončeno, je mezi radioamatéry velký zájem si vyzkoušet toto vysílání zachytit/dekódovat. Možná to znáte – některé věci obecně nemají smysl, ani budoucnost, ale člověk je tvor zvídavý a musí si občas vyzkoušet i takové věci, které jsou jaksi zbytečné. U DRM zbytečné v tom smyslu, že tu již máme velmi slušné pokrytí DAB a na malém komerčním a dostupném přijímači lze zachytit spoustu stanic ve slušné kvalitě. Tak proč se o to pokoušet jinak? Proč takové „sebemrskačství“ ? Protože je to výzva, protože o není tak jednoduché a na trhu na to chybí hotové přijímače. Minimálně se při tom člověk něco naučí, nezblbne něco si vyzkouší a i když to nebude mít budoucí reálné využití, může se zkušenost hodit. V momentě, kdy zjistíte, že to funguje, jak se to ovládá a nastavuje, co to umí to ale zpravidla člověka přestane bavit. V mém případě to byla i sázka, když jsem prohlásil, že to doma v Klatovech musí jít poslouchat, když mám signál i na feritce.Tu jsem zkusil připojit pomocí jednoduchého zesilovače s legendárním BF245 rovnou k SA:
Výhoda tohodle zapojení je, že se feritová anténa nezatlumí nízkou impedancí SA a LC obvod je minimálně zatěžován vstupní impedancí tranzistoru. Bohužel BF245 se již nevyrábí a náhrady ve formě BF545 se k bastlení nehodí, neboť jsou SMD. SRI
Odstup je pouhých 10dB, na feritku to asi nepůjde. Chtělo by to ještě zesílit víc..
Zkusil jsem stanici poslouchat na starém DRM přijímači HIMALAYA 2009, bohužel neúspěšně. Patrně díky starému ( úplně původní FW byl požkozený ) FW v přijímači, který neumí dekódovat AAC+. Novější nejde sehnat a FW co jsem sehnal umí jen kodek AAC. Nakonec údaj MER na display je jen cca 3,7 dB i s externí anténou a to je pro příjem nedostatečné. Sice display ukáže název programu, ale nic nedekóduje, ticho..
Příjem DRM v amatérských podmínkách jsem zkoušel i pomocí mého transceiveru FLEX . A dále také pomocí RTL-SDR „klíčenky“ do USB portu a počítače. Už protože je to nejlevnější způsob, jak si DRM příjem „osahat“. PC má dnes každý, SW lze stáhnout zdarma a RTL-SDR „dongl“ lze zakoupit za cenu do 300kč. Většina z nás ho ale stejně má někde v šuplíku. Je třeba použít verzi V3, která umí příjem i HF pásma. Já mám starší verzi V2, která umí přijímat v rozsahu cca 30-1700MHz.
Lze použít také, ale je třeba použít UP-convertor na vstupu , který zkonvertuje signály z pásma středních vln někam mezi oněch 30 – 1700MHz. Nebo mnohem jednodušeji použít mod „direct sampling“. Je to mod, který využívá samotný převodník v RTL-SDR ( bez tuneru ) a signál je zpracován přímo na I nebo Q vstupech. Kdo ještě RTL-SDR nevyzkoušel, rozhodně doporučuji jako levný přijímač vyzkoušet, velmi dobře lze poslouchat na KV, VKV radioamatérská pásma včetně SSB signálů. Lze poslouchat i leteckou komunikaci v AM na 120-130MHz, případně příjem ADS-B majáků letadel na 1090MHz včetně dekódování jejich polohy. Podobně velké lodě na moři. Jde přijímat i profesionální služby v pásmu 80,160 a 450MHz včetně digitálních DMR sítí. ( pozor nezaměňovat s DRM ). Jde přijímat i dekódovat polohu, a parametry meteorologických sond v pásmu 403MHz, jde dekódovat různé FAX protokoly s počasím... Existuje i experimentální SW, kterým lze přijímat a dále zpracovávat i GSM signály. Všechno výše popsané jsem osobně vyzkoušel a i když mám mnohem lepší přijímače, je právě RTL-SDR dongl ten, který se nebojím nechat trvale připojený na LW anténě na chalupě. Prostě za málo peněz hodně muziky, ale je třeba vědět, jak RTL-SDR správně použít v tom či onom případě.
Při použití externí antény je třeba vždycky zajistit, aby se na vstup nedostaly nějaké nežádoucí silné signály VKV rozhlasu, TV a GSM, LTE vysílačů, které mohou být klidně o 50dB silnější, než úroveň žádoucího přijímaného kmitočtu. Vstup je širokopásmový a RTL-SDR má pouze 8 bitový převodník – vstup může zahltit právě nějaký silný místní signál. 8 bitů zpracování A/D by mělo dle pravidla 1bit=cca 6dB mít dynamiku 8x6 = 48dB. V praxi jsem ale naměřil víc, cca 55 – 60dB, vliv na to bude mít nějaké integrované AVC, nebo prosté matematické průměrování, které nejspíš převodník umí. Při určitých vzorkovacích kmitočtech ( 2000kHz ) jsem dokonce naměřil dynamiku od cca -35dBm do - 100dBm ( 65dB ) , ale při silných signálech od cca -50 dBm a méně se v pásmu začínají objevovat různé signály, které tam rozhodně být nemají.
V praxi pro příjem DRM pomocí RTL-SDR ( a obecně SV a KV AM ) použijeme nějakou dolní propust s mezním kmitočtem cca 15MHz, nebo přímo filtr na pracovní kmitočet, který chceme přijímat. Bez této „preselekce“ nemá vůbec žádný smysl se o cokoliv pokoušet s výjimkou např. přijmu FM VKV rozhlasu na „kus drátu“. Nebo lze přímo na vstup připojit např. krátkovlnnou laděnou rámovou anténu, smyčku, která má sama o sobě již slušnou selektivitu, případně feritovou anténu s ladicím kondenzátorem a případným zesilovačem. V mém případě jsem v QTH Klatovy použil pro příjem DRM z Českých Budějovic drátovou (LW) anténu délky cca 25m s dolní propustí 30MHz a preselektorem. Ten je původní pro pásmo 3,5 – 21MHz. A úpravou (zvětšením indukčnosti pro 3,5MHz) jsem přidal ještě pásmo 800-1900kHz a naladil propustné pásmo na střed DRM signálu: 954kHz:
Před vlastními pokusy jsem zkusil prohlédnout pásmo cca 500kHz – 1500kHz spektrálním analyzátorem a zjistil několik silných vysílačů.
Signál DRM na 954 kHz je mezi nimi poměrně utopený - těsně vedle je nějaký signál na 985kHz.. Bohužel se ukázalo, že v pásmu jsou další silné signály, které nebyly vůbec vidět kvůli velkému kroku nastavenému na SA. Objevuje se např. signál na 515,625kHz s úrovní -41dBm, nebo 616kHz -38dBm. Signály jsou čisté nosné , v druhém případě modulované brumem 50Hz a nejspíš pocházejí z nějakých spínaných zdrojů v okolí. Jsou vidět jen při BW nastaveném na 10Hz. Ve večerních hodinách se pak objevují silné signály zahraničních AM vysílačů.
Pro příjem signálů pomocí RTL-SDR používám SW HDSDR ve verzi 2.80 .
Připadá mi lepší než oblíbený SDRSharp ve kterém jsou nějaké chyby. Např. nefunguje dobře výstup v režimu RAW, některé verze ve spojení s Ryzen procesory mrznou. Při použití v propojení s DREAMem ( výstup USB a příslušné posunutí f RX ) byl i o něco horší s/š než u HDSDR. Nepřišel jsem na to proč i když jsem laboroval s nastavením. SDRSharp také od verze v1700 změnil desing – pro mě nepříjemná změna. A také je třeba instalace runtime… L
Do HDSDR je třeba přidat soubor ExtIO_RTL2832.dll jinak nebude fungovat ovládání RTL-SDR donglu. Samozřejmě je třeba do systému nainstalovat driver „zadig“ RTL-SDR. Používám všude verzi 2.7, je funkční i na W11. Na deskách s Ryzenem nefunguje RTL –SDR v USB 3.0 portech. Hodně jsem se s tím vyvstekal u kamaráda, kde nechtěl RTL-SDR fungovat. Driver zadig hlásil úspěšnou instalaci, avšak RTL-SDR nebyl v systému vidět. Na Ryzenech (zkoušeno 1x stolní PC a 1x NTB) je i nějaký další problém s RTL-SDR co používají tuner E4000, zřejmě nefunguje správně komunikace s tímto donglem, protože velmi dlouho trvá, než se tuner přeladí. Reakce na změny v SDRSharp jsou někdy neúměrně dlouhé a nastavování vyžaduje trpělivost.
V HDSDR pak nastavujeme u RTL-SDR direct sampling:
Šířku pásma na cca 9kHz a výstup
digital.
Úroveň volume v HDSDR nastavíme tak, aby signál na bargrafu v hlavní obrazovce programu DREAM nebyl přebuzený - v červeném poli.
Já používám vzorkovací kmitočet 300kHz. Je ale možné, že s jiným vzorovacím kmitočtem bude lepší odstup s/š, nevnikají pak například na vodopádu různé aliasy v užitečné šířce přijímaného spektra. Je třeba ostatní předvolené vzorkovací kmitočty vyzkoušet. V žádném případě neznamená, že pokud použijeme menší vzorkovací kmitočet a uvidíme ve spektru jen menší šířku pásma s absencí silných signálů, že tam nemohou vadit. Pokud na vstupu SDR ten signál je, může vadit i když ho díky nastavenému kmitočtu samplování nezpracujeme a nevidíme na vodopádu!
Pro vlastní dekódování jsem použil známý SW DREAM. S některými verzemi je problém, řve to, že chybí soubory wpcap.dll a packet.dll. A nejde bez problému přepínat zvukové vstupy a výstupy. Pokud zkusíme přepnout zvukový vstup z interní zvukové karty např. na virtuální kabel, DREAM spadne. Našel jsem ale starší verzi 2.1.1 , která je stabilní, nepadá, ale neumí zase dekódovat xHE-ACC ( ACC+) . Stačí ale do adresáře DREAM dokopírovat soubor faad2_drm.dll , který tam není nejspíše z nějakých licenčních důvodů. Pak dekódování funguje bezchybně. Kromě programu HDSDR, driveru ZADIG pro RTL-SDR a programu DREAm pro dekódování DRM je třeba ještě další program: WB CABLE. Jedná se o program, který zajistí virtuální propojení audio výstupu z programu HDSDR do programu DREAM. Jedná se o verzi virtuálního kabelu „zdarma“ podobné programy jsou i v placené verzi.
V HDSDR pak zvukový výstup nastavíme na vstup tohoto virtuálního kabelu, v DREAMu pak vstup nastavíme na výstup virtuálního kabelu. Zvukový výstup pak není směrován z HDSDR do reproduktorů ale do VB a zvukový výstup z Dreamu je třeba nastavit do reproduktorů.
Pokud dodržíme doporučená nastavení a odstup s/š v záložce Evaualtion dialog v programu DREAM jeSNR alespoň 13-15dB, mělo by dojít k dekódování a přehrávání audio signálu:
Video z přehrávání DRM signálu na stolním PC:
Video youtube
Nejhorší výsledky jsou ve večerních hodinách, signál je občas nedekódovatelný, zvedá se rušení . Mezi 4-16 hodinou je příjem lepší, bezproblémový. Nejsilnější signál bývá okolo 18-20 hodiny. I při této páře ale dekódování „zabije“ nějaký další rušicí signál:
Příjem v pásmu SV a KV znemožňuje i hojně rozšířené ADSL a VDSL byť provozované na symetrických kabelech vyzařuje a zvedá úroveň šumu na pozadí.
To jsou patrně důvody bránící většího rozšíření DRM v praxi. Na rozdíl od DAB totiž jsou průmyslové lokality, kde je příjem dlouhých, středních a krátkých vln naprosto nemožný. I kvůli tomu já používám vzdálený RX na chalupě, kde je lokalita skoro rádiově čistá a vysílám pak ze svého QTH v Klatovech. A i s obyčejným SDR 8bit dongle mám na chalupě mnohem lepší příjem než ve městě. Šum na pozadí je tam „jen“ S 6 , t.j na úrovni okolo - 90dBm. Pro srovnání ve městě mám šum v klidu na úrovni -70 až – 65dBm, některé frekvenční úseky ale i okolo -50dBm!!!
Obecně lze vlastně pro příjem DRM použít jakýkoliv SDR přijímač a jeho výstup pomocí virtuálního kabelu poslat do proramu DREAM. Na stránce http://sdr.ipip.cz/hardware je výčet dostupných SDR přijímačů spolu s uvedenými parametry. S kvalitními SDR RX je příjem mnohem jednodušší, není třeba preselekce, SDR přijímače mají již zabudované nějaké vstupní propusti a hlavně mají mnohem větší dynamický rozsah díky použití A/D převodníků s více než 8 bity.
Pro úspěšný příjem jde využít i nějaký upravený SW analogový přijímač. Analogovým přijímačem je míněn i takový, který má digitální stupnici a zpracování signálu probíhá standardně pomocí jednokonverzního nebo dvojkonverzního směšovače a demodulátoru. Je třeba vytáhnout ven z rádia výstup MF na 450kHz ( 455, 465kHz ) a např. pomocí obvodu SA612 MF signál zkonvertorovat na 12kHz. A ten dál zpracovat zvukovou kartou v PC a programem DREAM. Problém tady může být s malou šířkou MF filtru, která je pro DRM nedostatečná. Proto se používá onen down konvertor a MF se připojuje před filtr. DRM vysílání má oproti DABu jednu výhodu - pokud se provozuje na SW a KV, je možno využít velký dosah takového vysílání - typicky zahraniční vysílání. A oproti AM je tu samozřejmě vyšší kvalita zvuku a ve večerních hodinách nevadí případné uniky signálu dané šířením těchto delších vln v atmosféře Země. Na druhé straně jsou zatím stále drahé komerční přijímače. Plánuji vyzkoušet ještě DRM příjem někde v terénu, daleko od civilizace, nebo na chalupě. Je také dostupný SW pro Android na dekódování DRM za cenu cca 120kč. Telefon/tablet by pak měl umět po připojení SDR do USB přehrávat DRM signál:
Doplnění 14.11.2022
Je až s podivem, kolik jsem dostal e-mailů a dotazů ohledně přijmu DRM. Zvlášť když se obecně ví, že to nebude mít pokračování a stanice v českých Budějovicích ukončí svoji činnost. Bohužel nemám čas na každý dotaz zvlášť odpovídat, psát jednotlivcům. Nejdůležitější věci shrnu tady:
Většina dotazu zní, jaké minimální úrovně musí být pro správné dekódování audia. Mnozí píšete, že vám sice úvodní obrazovka ukazuje informace o vysílání, ale není nic slyšet.
Natočil jsem jedno video zobrazující, při jakých hodnotách SNR je ještě dekódování audia v pořádku. Na vstupu RTL-SDR mám attenuátor a vstup pomalu zatlumuji - je vidět, kdy se dekódování zastaví. Hodnoty, které jsou ve videu musíte mít, aby vám to hrálo. SNR pod 14-15dB už je špatně. To samé MSC/MER by mělo být více než 15dB, v podstatě je to nejdůležitější údaj. Na VIDEU je to vidět nejlépe.
Další dotazy jsou k filtru/preselektoru na vstupu RTL-SDR. Používám dolní propust v podstatě hned za LW anténou. Mám ji tam připojenou stále i kvuli QRM.
Za dolní propustí,která odlehčí RTL-SDR přijímači od GSM, LTE, FM a TV silných signálů používám pásmovou propust:
Jedná se vlastně o sériový LC obvod ( v rezonanci má nejmenší impedanci ) který je připojen na nízkoimpedanční odbočku transformátoru. To je kvůli zvýšení selektivity, samotný LC připojený mezi porty sice také funguje, není ale tak selektivní.... Původní preselektor který jsem použil pochází z HAM bandu, kde jsem doplnil cívku pro střední vlny a přepínač. Protože to fungovalo a preselektor používám na remote RX, vyrobil jsem na kousku cuprextitu nový, jednopásmový pro SW. Přeladění je asi 400kHz - 1,7MHz, ladicí kond je 50-650pF a cívka je cca 80µH. Útlum je cca 1-2dB v celém pásmu, selektivita dostatečná na příjem DRM a AM rozhlasových stanic. Plánuji udělat zvlášť popis samotného preselektoru, zatím na to nemám čas.
Další věc, kterou používám ve spojení s RTL-SDR je attenuátor. Občas je třeba silný signál zatlumit aby nebyl přetížený převodník, někdy je dobré otestovat, při jakých úrovních signálu to , či ono ještě je poslouchatelné.
Pro kmitočty do cca 150MHz je použitelný tento v provedení "potenciometr":
Dodělané konektory, impedance 75 OHM nevadí. Důležitá věc - méně (signálu) je někdy více. To souvisí i s přijmem DRM. Vůbec nejde o VF úroveň na vstupu. Ve videu je vidět pára S9+48dB. Krom toho, že S-metr je neocejchovaný, nemá úroveň signálu v určité míře vliv na kvalitu NF signálu, i když ve videu je vidět, že pokles o na S9+44 způsobí rozpad dekódování. Během dne je dekódování bezproblémové i s úrovní cca S7- S9+10dB.
Další dotazy jsou k Direct sampling "MODu". Google na tento dotaz doplněný RTL-SDR vyhodí spousty odkazů. O co se tedy jedná? Je to HW úprava, kdy se obchází tuner v RTL-SDR klíčence a signál je připojený přímo na vstupy I nebo Q kvůli možnosti přijímat nízké kmitočty. Úpravy popsané na webu jsou ve stylu rozpojení cesty (odstranění kondenzátorů do I vstupů) Já jsem použil nezapojené vstupy Q. Programy je umí využívat. Úprava je pak o to jednodušší, stačí připojit transformátor 1:4 ( nebo lépe 1:16 ) přímo k těmto vstupům. A vstup transformátoru přes tlumivku rovnou k anténnímu konektoru. Zde je foto mojí úpravy:
SDR pak využívá pro HF kmitočty přímo Q vstupy, původní kmitočty od cca 26MHz výše normálně dál přijímá pomocí tuneru, který zůstává připojený na I vstupy. Výhoda donglu z obrázku je, že má vyvedené Q vstupy převodníku na desce jako pájecí body. Lze do nich bez problému strčit dráty o průměru 0,5mm. Asi hůře se bude shánět transformátor , nebo bude drahý ( v ceně klíčenky SRI. ) Jedná se o 50/200OHM ,
23.11.2022
Dnes večer mělo DRM na 954 kHz výpadek. Vypadá to, že se dělají nějaké změny na vysílači, možná nějaká údržba, měření.
Jen pro zajímavost sem dávám článek z roku 2003, který vyšel v časopise sdělovací technika. Tehdá ČRa taktéž testovaly DRM vysílání. Letos to je tedy skoro přesně po 19 letech. Bylo by zajímavé, kdyby ČRA zveřejnily současné výsledky pro porovnání s testovacím vysíláním v. r. 2003.
Dnes 27.11.2022 večej jsem již DRM zkušební vysílání nenaladil. Vypadá to na onen avízovaný konec. Stanice zmizela i ze seznamu DRM aktuálních vysílačů. Možná ale opět jen údržba, testy???
Uvidíme co v budoucnu s DRM bude. Aktuální dění budu sledovat a případně dám info.
