Digital Radio Mondiale

De Viquipèdia
Dreceres ràpides: navegació, cerca
Logo de DRM

Digital Radio Mondiale (DRM) és un sistema de radiodifusió d'àudio digital desenvolupat i estandarditzat amb l'objectiu de millorar la qualitat i la fiabilitat en recepció. Aquest sistema està dissenyat per funcionar en les bandes de radiodifusió amb modulació AM, concretament amb modulació d'ona llarga, d'ona mitja i d'ona curta (150 kHz-30 MHz).

Per altra banda DRM, és també el nom del consorci internacional sense ànim de lucre responsable de dissenyar i implementar aquesta plataforma. Aquesta organització consta d'un grup de més de 80 radiodifusors (50 actius + cooperants), fabricants d'equipament, organismes reguladors i operadors de xarxa, per aconseguir un sistema no propietari recomanat per la Unió Internacional de Telecomunicacions i amb el recolzament de l'estàndard IEC 62272-1, atorgat per la IEE (Unió Internacional de Telecomunicacions).

Característiques[modifica | modifica el codi]

La qualitat de la ràdio digital DRM millora exponencialment la qualitat dels senyals AM, apropant-se a la de les transmissions FM. A més, aquestes comunicacions et permeten transmetre simultàniament dades i texts que es visualitzen en el display que disposen els nous receptors.

La codificació i descodificació es pot realitzar amb procediments digitals de senyals, de manera que un ordinador integrat amb un transmissor i un receptor convencional pot realitzar ambdues funcions per complexes que siguin.

Objectius principals:

  • Millora la qualitat d'àudio i la fiabilitat de la recepció.
  • Nous serveis de valor afegit.
  • Compatible amb les bandes actuals (i futures).
  • Assegura la migració A/D als radiodifusors.
  • Sistema no propietari i obert.
  • Màxima reutilització de les infraestructures existent.

Antecedents[modifica | modifica el codi]

El 1994 sorgeix a París, França, la necessitat d'implantar un sistema de radiodifusió digital amb l'objectiu de poder-se aplicar a nivell mundial.

Sembla que aquesta idea prové de la Unió Internacional de Telecomunicacions (UIT).

El 1997 esdevé la primera reunió formal del Consorci DRM a Las Vegas, EUA.

Tot i així, la reunió més important va ser el 3 de març de 1998, organitzada per l'Acadèmia Xinesa de Ciències de la Radiodifusió a Guangzhou, Xina. Unes 20 institucions inicien els plans per crear i desenvolupar aquest sistema digital amb la finalitat de millorar les emissions de ràdio en freqüències inferiors als 30 MHz. El principal objectiu: un sistema aplicable arreu del món.

A finals de 1998, l'organització ja disposava de 68 membres de 27 països diferents.

El 4 d'abril del 2001, la ITU recomana l'aplicació del DRM per ones llargues, mitges i curtes.

El 14 de setembre del 2002 s'implementa el primer receptor domèstic d'aquest sistema.

A Europa, la primera transmissió pública data del 16 de juny del 2003. Aquest mateix dia a Ginebra, Suïssa, s'inaugura oficialment la Digital Radio Mondiale amb demostracions públiques de recepció.

Les especificacions tècniques van ser publicades per la ETSI (9/2001) sota la referència TS 101 980 v1.1.1, i disponibles a Internet [1]

Especificacions tècniques[modifica | modifica el codi]

Sub-canals[modifica | modifica el codi]

DRM empra un esquema de 3 sub-canals:

  • Canal d'accés ràpid (FAC): Informa del contingut dels paràmetres dels canals, com són l'ocupació de l'espectre, la profunditat de la correcció d'errors, o la constel·lació que empren els sub-canals SDC i MSC. Amb aquesta informació, el receptor, pot extreure ràpidament tota la informació sobre els serveis que transporta el multiplex.
  • Canal de descripció del servei (SDC): Transporta la informació sobre els serveis que porta el multiplex i les freqüències alternatives del servei. Són paquets de fins a 72 bits.
  • Canal de servei principal (MSC): Transporta totes les dades dels serveis del multiplex. Pot portar de 1 a 4 serveis d'àudio o dades. Els serveis que porta poden estar dividits en fluxos independents que es poden configurar independentment. Els serveis d'àudio sempre tenen un flux per servei en el qual es pot afegir un subflux de dades, i el flux de dades pot contenir fins 4 sub-fluxos de dades.

Bandes freqüencials[modifica | modifica el codi]

Ús de l'espectre radioelèctric en DRM

El DRM s'ha dissenyat específicament com una substitució digital d'alta qualitat de la radiodifusió analògica a les bandes d'AM i a les de FM / VHF i com a tal pot operar amb la mateixa assignacions de canals i espectre que s'empren actualment.

El DRM descriu dos modes d'operació diferents que es poden agrupar en dos:

  • Mode "DRM30": específicament dissenyat per a utilitzar les bandes de radiodifusió d'AM per sota de 30 MHz. DRM explota les propietats de propagació única de les bandes d'AM. Això permet a un organisme de radiodifusió oferir emissions amb una qualitat considerablement millorada d'àudio i amb fiabilitat de servei. Com a resultat, els organismes de radiodifusió internacionals poden prestar serveis en SW i MW que són comparables als serveis locals d'FM.
  • Mode "DRM+": que utilitza l'espectre de 30 MHz a 174 MHz (VHF banda III), centrat en la radiodifusió FM de banda II. Aquest es pot configurar perquè utilitzi menys espectre que les emissions actuals en FM, i alhora s'obtenen millores en l'ús de l'energia de transmissió i / o un increment de la cobertura.

Etapes de transmissió DRM[modifica | modifica el codi]

Diagrama d'un transmissor DRM
  • Codificació de font: l'àudio les dades auxiliars i dades de descripció i informació de canal (FAC i SDC) són codificades per reduir la seva taxa de bits.
  • Multiplexat de font: es crea un fluxe de dades del servei que conté aquell multiplex.
  • Codificació de canal: prepara el senyal binari per la transmissió distribuint la seva energía i protegint-lo d'errors.
  • Mapejat i modulació: multiplexa i recol·loca els fluxes binaris codificats en constel·lacions i modul·la el senyal digital per ser enviat a l'antena.

Creació de corrents[modifica | modifica el codi]

Codificació de font[modifica | modifica el codi]

L'àudio estàndard sense comprimir pot arribar a taxes de més de 1 Mbit/s, intolerables per fer un sistema eficient i adaptat a les necessitats; DRM fixa unes taxes de 8 fins a 72 kbit/s en funció de l'amplada de banda del canal i els serveis que porta, per això cal reduir dràsticament aquesta taxa mitjançant la codificació d'àudio amb pèrdues. L'estàndard DRM permet emprar una sèrie de codificicadors de font en funció de diferents paràmetres com el bitrate o la protecció contra errors:

  • MPEG-4 HE-AAC: ideal per aconseguir bones qualitats amb bitrates acceptables. És el més emprat en DRM, ja que aporta una qualitat comparable a la de la ràdio FM.
  • MPEG-4 CELP: codificador de predicció lineal per bitrates més baixos. Es ideal quan es necessita robustesa contra errors en el codi comprimit. Permet incloure 3 serveis de veu i un d'àudio.
  • MPEG-4 HVXC: per transmissions de baixa qualitat amb bitrates molt petits (de l'ordre de 2 a 5 kbit/s) i també té un codi molt robust contra errors. Permet passar diferents serveis de veu per un sol servei d'àudio, per tant és ideal per aplicacions multilingües.

Per altra banda la informació de dades de servei i les d'informació de canal i serveis passen per un pre-codificador. Les dades solen ser fluxes d'informació síncrona, asíncrona (les dades de FAC i SDC varíen segons el contingut dels multiplex i les seves caracteríestiques) o arxius paquetitzats amb bitrate configurable. El pre-coder permet ajustar la protecció contra errors de les dades de servei dels senyals FAC i SDC. En l'etapa multiplexora de dades de servei i àudio es crea el corrent de servei principal (MSC). En aquesta etapa també s'assigna a aquest fluxe una protecció d'errors prèvia a la codificació de canal.

FAC i SDC[modifica | modifica el codi]

Dels pre-codificadors de dades FAC i SDC surten uns fluxes de dades independents que són enviats al codificador de canal independent i posteriorment al mapatge. Aquesta independència dels senyals fins al mapatge és deguda al fet que FAC té una modulació fixa QPSK de ràpida decodificació.

Codificació de canal[modifica | modifica el codi]

Després del procés de codificació de font la seqüència de dades generada s'ha d'enviar mitjançant un canal de radiodifusió. La transmissió pel canal consta de diferents parts que són:

  • Canal d'Accés Ràpid (FAC): El canal d'accés ràpid és utilitzat pel receptor per obtenir informació sobre les propietats del senyal OFDM i sobre configuració la del SDC/MSC. Per a una sincronització adequada i una interpretació del SDC/MSC el receptor ha d'observar l'ocupació de l'espectre, l'espaiat de portadora i la informació de resolució QAM en el bloc de dades FAC. Els paràmetres del canal, que contenen la informació del senyal OFDM, es transmeten cada 400ms, juntament amb un bloc de paràmetres de servei. Els paràmetres de servei poden variar en un ordre definit en funció del nombre de serveis utilitzats. L'ús d'una velocitat de codificació fixa de 0,6 i l'ús de la codificació 4-QAM fan que el FAC sigui molt robust enfront d'errors. Les cel·les QAM s'assignen a una amplada de banda de forma independent en 65 portadores fixes dins d'un marc de transmissió. Per tant, l'amplada de banda de la FAC es limita a 72 bits per trama de transmissió.


  • Descripció del Servei de Canal (SDC):La SDC conté la informació necessària per desxifrar el MSC, com l'estructura múltiple de trama, així com altra informació addicional. Aquesta es transfereixen en una llista seqüencial d'entitats de dades. Cada tipus d'entitat de dades té un número únic que defineix la seva estructura de dades. El codificador de canal utilitza modulació 4-QAM o 16-QAM i una velocitat de codificació de 0.5
  • Servei del Canal Principal (MSC): El MSC codifica les trames múltiples generades pel multiplexor i utilitza 16-QAM o 64-QAM amb esquemes d'assignació diferents.Pot triar entre la assignació estàndard, l'assignació simètrica jeràrquica o mixta jeràrquica, però 16-QAM només es pot utilitzar si l'assignació és estàndard. Si s'utilitza la modulació jeràrquica, cada bit d'un trama múltiple jeràrquica s'assigna en un quadrant de cèl·lules complexes que permeten una descodificació 4-QAM de les cèl lules MSC si la taxa d'error és massa alta. Per fer el MSC més robust als errors es pot utilitzar UEP i dividir la trama múltiple en una part amb més protecció de dades i un altre amb menys protecció. En general, la part més protegida està codificada utilitzant un tipus de codi més gran que afegeix redundància i, per tant, disminueix la probabilitat d'errors de bit en les transmissions on el canal és molt propens a errors. També s'utilitza una dispersió de la trama que protegeix les dades de l'MSC contra ràfegues d'error.

Modulació[modifica | modifica el codi]

La modulació utilitzada pel sistema DRM és la COFDM (Multiplexació per Divisió de Freqüències Ortogonals) on es modulen totes les portadores amb la QAM (Modulació d'Amplitud en Quadratura) amb un error de codificació seleccionable.

L'elecció dels paràmetres de transmissió depèn de la robustesa del senyal i de les condicions de propagació. Normalment el senyal es veu afectat pel soroll, les interferències, la propagació de múltiples ones i l'Efecte Doppler. Per poder superar aquests factors adversos el sistema DRM ha estat dissenyat amb quatre modes diferents on per a cada un d'ells és possible elegir el tipus de modulació i la velocitat binària de codificació. Depenent de les condicions del medi és necessari seleccionar una combinació òptima dels paràmetres de transmissió que assegurin una qualitat de servei desitjada.


Mode de transmissió Condicions típiques de la propagació Banda de freqüència Aplicació
A Canals d'ona de superfície amb esvaniment reduït Ones quilomètriques i hectomètriques Radiodifusió local o regional
B Canals selectius en temps i freqüència amb dispersor de retard superior Ones hectomètriques i decamètriques Radiodifusió d'abast mitjà
C Com el mode B però amb més solidesa davant l'efecte Doppler Ones decamètriques Radiodifusió de llarga distància
D Com el mode B però amb més resistència a grans retards i a l'efecte Doppler Ones decamètriques Radiodifusió de llarga distància

Pel que fa a les seves característiques:

Mode Separació de portadores (Hz) Nombre de portadores Temps de símbol (ms) Temps de guarda (ms) Bitrate Robustesa contra reflexions

i interferències

9 kHz 10 kHz 18 kHz 20 kHz
A 41,66 204 228 412 460 26,66 2,66 ++ --
B 46,88 182 206 366 410 26,66 5,33 + -
C 68,18 * 138 * 280 20,00 5,33 - +
D 107,14 * 88 * 178 16,66 7,33 -- ++

(*) Mode no previst per ona llarga i mitjana

Com més grans és l'espai del portador més gran és la resistència a l'efecte Doppler.
Com més gran sigui l'interval de guarda, major resistència tendrà el sistema a la propagació multitrajecte llarg.

Situació actual[modifica | modifica el codi]

Si una emissora decideix utilitzar per les seves transmissions el sistema de radio digital DRM, pot transmetre el seu senyal utilitzant un transmissor de baixa potència i tenir una cobertura acceptable en comparació amb el sistema de ràdio analògic.

Oferta[modifica | modifica el codi]

Emisora Hora GMT Dies Freqüència Azimut Target Potència Llengua Emissor Qualitat d'àudio
BBC World Service 4:00 a 5:00 diàriament 5875 kHz 190º Europa 35 kW Anglès Kvitsoy, Noruega
5:00 a 7:00 diàriament 6195 kHz 190º Europa 35 kW Anglès Kvitsoy, Noruega
18:00 a 19:00 diàriament 5895 kHz 190º Europa 35 kW Anglès Kvitsoy, Noruega 20kbps SBR Mono
19:00 a 22:00 diàriament 5875 kHz 190º Europa 35 kW Anglès Kvitsoy, Noruega 20kbps SBR Mono
Deutsche Welle 0:02 a 2:00 dissabte i diumenge 3995 kHz 40º Europa 90 kW diverses Sines, Portugal 18kbps SBR Estèreo
4:00 a 5:00 diàriament 3995 kHz 40º Europa 90 kW diverses Sines, Portugal 18kbps SBR Estèreo
5:00 a 6:00 diàriament 3995 kHz 120º Europa 100 kW diverses Skelton, Regne Unit 17kbps SBR Estèreo
8:00 a 13:59 diàriament 13810 kHz 35º Europa 90 kW diverses Sines, Portugal 18kbps SBR Estèreo
16:00 a 16:57 diàriament 11810 kHz 40º Europa 90 kW diverses Sines, Portugal 18kbps SBR Estèreo
21:00 a 22:00 diàriament 3995 kHz 40º Europa 90 kW diverses Sines, Portugal 18kbps SBR Estèreo
22:00 a 24:00 divendres i dissabte 3995 kHz 120º Europa 100 kW diverses Skelton, Regne Unit 17kbps SBR Estèreo
RTBF 5:00 a 10:00 dimarts 9925 kHz 167º Sud-oest d'Europa 100 kW Francès Wavre, Bèlgica 14kbps SBR Mono
Ràdio Exterior d'Espanya 7:00 a 9:00 diàriament 9780 kHz 50º Europa 100 kW Castellà Noblejas, Espanya 17kbps SBR Mono
Ràdio Praga 13:00 a 13:57 divendres i dissabte 9850 kHz 102º Europa 100 kW Alemany i anglès Woofferton, Regne Unit
RAI 00:00 a 24:00 diariàment 693 kHz ND Itàlia 30 kW Italià Milà, Itàlia 16kbps SBR Estèreo paramètric
00:00 a 24:00 diariàment 846 kHz ND Itàlia 25 kW Italià Santa Palomba, Itàlia 12kbps SBR Mono
TDPradio 15:00 a 16:00 diàriament 6015 kHz 60º Europa 150 kW Música dance Issoudon, França 21kbps SBR Estèreo

Vegeu també[modifica | modifica el codi]

Referències[modifica | modifica el codi]

  1. [enllaç sense format] http://www.etsi.org

Enllaços externs[modifica | modifica el codi]