RDS (Radio Data System) - передача цифровых данных по радио.

moderator

RDS (Radio Data System) - передача цифровых данных по радио. Система RDS позволяет в диапазоне FM вместе с радиопрограммой передавать дополнительную информацию. На качестве приема это совершенно не отражается, но зато слушатель получает немало дополнительных возможностей, повышающих комфорт при прослушивании радиопередач, особенно в автомобиле.

Разработка системы передачи данных по радиоканалу была начата в 1974 году. В 80х годах, после пробных испытаний, начинается внедрение RDS. В 1987 - 1988 годах, в Европе, а с 1990 года, в Азии и Африке, система получает широкое распространение. Европейские производители организуют массовый выпуск автомобильных приемников с поддержкой RDS. В 1992 году в США принят стандарт RDBS (Radio Broadcast Data System) - разновидности RDS.

Системы передачи данных по радио и сегодня продолжают совершенствоваться и расширяться. Например, разработанная и используемая с 1994 года в Японии система DARC (Data Radio Channel), в 1997 году принята в качестве общеевропейского стандарта построения параллельно действующей системы передачи данных. Поддерживая функции RDS, эта система также позволяет, например, управлять навигацией транспорта, выводя карты местности на монитор, с указанием месторасположения приемника, определять координаты по спутниковой системе GPS, принимать сообщения электронной почты и многое другое.

Структура сигнала

Передача дискретной информации требует сравнительно большой ширины частотного спектра. На рисунке представлен спектр излучения ЧМ станции при передаче стереосигнала по системе с пилот-тоном.

Слева расположена полоса частот, простирающаяся от 40 Гц до 15 кГц, которая принимается обычным монофоническим приемником. Она содержит сумму сигналов правого и левого звуковых каналов (L + R), передаваемых в стереофонической системе. Правее по оси, на частоте 19 кГц, расположен пилот-сигнал, и далее, две боковых полосы частот модуляции с подавленной поднесущей 38 кГц (L - R), которые предназначены для стереофонической передачи звука.
Излучение сигналов RDS происходит около частоты 57 кГц, которая является третьей гармоникой пилот-сигнала. Подавление частоты поднесущей в системе RDS не производится. Этo одно из условий ее совместимости с аналогичной системой передачи данных ARI, разработанной ранее в Германии и в Австрии для трансляции дорожной информации владельцам автомобилей.
Модуляция поднесущей 57 кГц амплитудная, при этом модулирующий сигнал цифровой. Скорость его передачи составляет 1187,5 бит/с. Для надежной передачи сигналов малого уровня, сравнимого с уровнем помех, цифровые сигналы предварительно кодируются дифференциальным и бифазным способами. Такая кодировка позволяет снизить число ошибок при приеме даже слабых сигналов.
Информация передается пакетами. Объем одного пакета составляет 104 бит и включает в себя четыре блока по 26 бит. Каждый блок состоит из информационного слова длиной 16 бит, в котором передаются данные, и контрольного (проверочного) слова из 10 бит.
Первый блок каждого пакета содержит в информационном слове коды, идентифицирующие пакет (код радиостанции PI, номер пакета PIN и другие). В третьем и четвертом блоках размещено по 16 бит данных, выводимых на табло приемника. Во втором блоке передаются коды, определяющие характер этих данных, например, TP и PTY.
Контрольная группа - это код, корректирующий данные информационного слова. Он позволяет надежно обнаружить все одиночные и двойные ошибки, которые могут возникнуть при передаче, а также цепочки ошибок длиной до 10 бит. С меньшей вероятностью обнаруживаются более длинные цепочки ошибочных данных. Корректирующая способность контрольного кода обеспечивает возможность исправления всех одиночных ошибок и цепочек ошибок длиной до 5 бит. Это позволяет детектировать слабые сигналы и безошибочно принимать данные при значительном уровне помех.

Схема приемника с RDS

Структурная схема радиоприемника, принимающего сигналы RDS, показана на рисунке:

По сути, это обычный FM-стереоприемник, дополненный блоком RDS и табло, с возможностью индикации RDS-информации.
Из принятого с помощью антенны и выделенного в тюнере радиосигнала путем демодуляции получают комплексный стереосигнал SAP, который кроме звуковой информации может также содержать сигналы RDS. С помощью стереодекодера из звуковой составляющей сигнала SAP выделяются сигналы левого (L) и правого (R) каналов. После усилителя низкой частоты (УНЧ) эти сигналы подаются на динамики акустической стереосистемы.
Сигнал SAP также поступает в блок RDS, где из него, с помощью демодулятора RDS выделяются две параллельные последовательности импульсных сигналов: информационных (RDA) и синхронизации (RCL), которые подаются на декодер RDS. Декодер RDS представляет собой специализированный микроконтроллер, обнаруживающий и устраняющий ошибки в полученных данных, а также определяющий код полученной информации. Результатом работы декодера являются потоки импульсов DATA, CLC, START и ключевые сигналы (например TA, TP, или другие). Эта информация поступает в драйвер табло, где формируются сигналы необходимые для ее отображения на индикаторе табло.

moderator

Сервисные возможности

В настоящее время насчитывается более двух десятков RDS-функций. Одни из них широко используются, другие лишь поддерживаются стандартом, но не используются, или используются ограниченно, использование третьих специалистами только обсуждается. Поэтому остановимся на рассмотрении нескольких, наиболее распространенных приложений:

Alternative frequencies (AF)
Список или списки альтернативных частот содержат информацию о частотах других передатчиков, передающих эти же самые программы в той же самой или смежной области приема. Это дает возможность приемникам, оборудованным памятью сохранять эти списки для быстрой автоматической перенастройки на альтернативную частоту, при ухудшении качества приема. Эта функция особенно полезна в автомобильных или носимых радиоприемниках, в которых по мере движения качество приема может существенно меняться.

Clock time and date (CT)
Коды времени и даты позволяют показать на табло приемника точное время и дату. Код времени может использоваться в других RDS-приложениях, а также, позволяет автоматически настроить и корректировать внутренние часы и (при наличии) программируемый таймер приемника, обеспечивая их точную работу.

Decoder identification (DI)
Сообщает приемному устройству о режиме передачи звукового сигнала (моно, стерео, с компрессией или без компрессии), что позволяет автоматически настроить звуковой тракт для оптимального воспроизведения.
Также указывает на характер включения кода PTY (статический или динамический).

Enhanced other networks information (EON)
Функция может использоваться для обновления в памяти приемника информации о других программах, отличных от принимаемой в данный момент. Информация AF, PS, TP, TA, PTY, PIN всех программ может передаваться для совместного использования. Связь с конкретной программой устанавливается по коду PI. Таким образом информация о многих программах может восприниматься приемником как единое целое.

Music/Speech swith (M/S)
Этот код, имеющий два значения, информирует о том, музыкальная это или речевая радиопередача. Его использование позволяет оборудовать приемник в автомобиле двумя отдельными регуляторами громкости, одним для музыки, другим для речи. Тогда слушатель может выставить их исходя из своих индивидуальных привычек, не отвлекаясь на подрегулировку во время движения. Изменение уровня воспроизведения музыки и речи будет происходить автоматически, в зависимости от значения сигнала M/S.

Programme identification (PI)
Код, который однозначно определяет радиопрограмму. Код не предназначен для отображения на табло приемника, но дает возможность автоматически перестраиваться на альтернативные частоты. Критерием для перехода на новую частоту является наличие лучшего сигнала, имеющего тот же самый код PI.

Programme-item number (PIN)
Код, позволяющий приемникам и магнитолам в которых данная функция предусмотрена распознать конкретную радиопередачу, заранее выбранную пользователем по расписанию, и включить или записать ее.. Формат ввода - время выхода программы в эфир и число месяца.

Programme service name (PS)
Название станции может содержать до восьми алфавитно-цифровых символов (например "Radio 21"), которые отображаются на табло, чтобы сообщить слушателю, на какую станцию настроен приемник.

Programme type (PTY)
Код может передаваться с каждой программой, определяя ее тип. Возможные типы программ и индикация этих типов на 8-ми и 16-разрядных дисплеях приемников приведены в таблице:

Код 31 зарезервирован для идентификации сигнала тревоги, при поступлении которого приемник находящийся в режиме ожидания подает звуковой сигнал.
Использование типа программы дает возможность, например, настроить приемник таким образом, чтобы при автоматическом поиске по диапазону он реагировал бы только на тип программ заданный пользователем. Или настроить магнитофон магнитолы на автоматическую запись радиопрограмм определенного типа.

Programme type name (PTYN)
Используя эти данные оператор радиостанции может по своему усмотрению дополнительно, более подробно описать программу с определенным PTY, например, PTY=4: "Sport" и PTYN: "Football".
PTYN отображается на дисплее приемника, но не является обязательным и не используется, как PTY, для автоматического выбора типа программы.

Radiotext (RT)
Функция радиотекст позволяет передавать небольшие текстовые сообщения информационного или рекламного содержания, которые могут в виде бегущей строки или построчно отображаться на табло приемника. Этой функцией обычно оснащаются стационарные приемники имеющие соответствующие дисплеи.

Traffic-announcement identification (TA)
Код сопровождает трансляцию объявлений относящихся к дорожному движению. Он может использоваться в приемниках для:
- подачи звукового сигнала извещающего о передаче сообщения о дорожном движении;
- автоматического увеличения уровня громкости, при передачи объявления о дорожном движении, если приемник находится в ждущем режиме с пониженным уровнем громкости;
- автоматической перенастройки на другую программу, когда по ней передается дорожная информация.
После окончания сообщения приемник возвращается в первоначальный режим работы.

Traffic-programme identification (TP)
Этот код отмечает программу, на которой передаются сообщения о дорожном движении. TP может быть использован для автоматического поиска и настройки на станции передающие информацию о дорожном движении. Непосредственно во время передачи сообщения о дорожном движении также передается код TA.

Источник: «Энциклопедия домашней электроники ON!»
http://www.edeon.by.ru/

moderator

Принять RDS-сигнал можно с помощью несложной приставки подключаемой к COM-порту компьютера и специального декодирующего ПО.

Принципиальная схема декодера

В качестве декодера применена микросхема TDA 7330, реализующая основные функции RDS-декодера.

http://www.remexpert.com/forum/dload.php?action=file&file_id=261 - даташит на TDA 7330.
http://www.remexpert.com/forum/dload.php?action=file&file_id=263 - собственно ПО.

moderator

Еще один вариант реализации приставки с применением микроконтроллера AT90S2313 и выводом текстовой информации на ЖК-дисплей:
http://www.remexpert.com/forum/dload.php?action=file&file_id=265

PS: При сборке конструкции следует обратить внимание на то, чтобы соединительные провода до индикатора были как можно короче (не более 5 мм), плюс сам корпус индикатора должен быть очень хорошо заземлен.