Rádio Digital DAB

1 - O que é o DAB?

DAB é a sigla para Digital Audio Broadcasting, ou seja, emissão digital de áudio ou ainda radiodifusão digital. Este termo contextualiza-se no âmbito da rádio, tal como conhecemos atualmente como meio de comunicação utilizando o FM (freqüência modulada) ou o AM (amplitude modulada) para transmitir o seu sinal analógico. O DAB será num futuro próximo o padrão de rádio, em que teremos uma nova banda em que não será preciso memorizar as freqüências. O som terá qualidade praticamente igual à de CD, sem interferências. Por fim, este sistema é mais econômico que o FM, pois além de permitir que várias rádios utilizem o mesmo emissor, a potência de emissão é substancialmente menor para cobrir uma mesma área o que leva a grandes economias elétricas.

2 - Como funciona.

2.1 - Introdução geral do funcionamento

3 - Codificação áudio

A qualidade do som que o DAB produz é assegurada por uma compressão de som altamente eficiente, conhecida por MUSICAM, que funciona removendo freqüências dos sons que não são perceptíveis pelo ouvido humano. Este processo de codificação áudio permite que a grande quantidade de informação digital seja reduzida, fazendo um ótimo uso do espectro hertziano disponível. O MUSICAM, também chamada por MPEG Layer II, com uma taxa de amostragem com e 24 ou 48kHz. O codificador processa o sinal já amostrado e o nível de compressão vai depender do conteúdo do áudio a ser transmitido. Assim, para caso da fala Humana, um bit-rate de 64kb/s é suficiente num canal mono, uma emissão musical já fica na faixa entre é 128kb/s e 192kb/s. A escolha do nível de compressão e do modo áudio é usualmente da responsabilidade da estação emissora.

4 - Distribuição e Geração dos canais do sinal de informação,

4.1 - Explicação do MSC

4.1.2 - Audio Services, data services

4.2 - Explicação do FIC

4.3 - Explicação do canal de Synchronization

5 - Modulação e Transmissão DAB

5.1 - Modulação OFDM

Num sistema convencional de transmissão, os símbolos são enviados em seqüência através de uma única portadora (modulada na taxa de símbolo da fonte de informação), cujo espectro ocupa toda a faixa de freqüência disponível. A técnica OFDM consiste na transmissão paralela de dados em diversas subportadoras com modulação QAM ou PSK e taxas de transmissão por subportadoras tão baixas quanto maior o numero destas empregadas. A redução na taxa de transmissão (aumento na duração dos símbolos transmitidos em cada subportadora) implica uma diminuição da sensibilidade à seletividade em frequencia (dispersão no tempo) causada por multipercurso. Além disso, a utilização de símbolos ciclicamente estendidos torna a técnica de modulação OFDM ainda mais eficaz no combate a desvanecimentos desta natureza. A próxima figura ilustra o espectro de um pulso gerado na modulção QAM, o qual é da forma sinc(fT), com cruzamentos de zeros em pontos múltiplos de 1/T, sento T a duração de um símbolo QAM. Cabe notar que o valor 0 no eixo horizontal desta figura corresponde de fato a freqüência da portadora.

Num sistema OFDM o espaçamento entre subportadoras é cuidadosamente selecionado de forma que cada subportadoras seja locada em pontos de cruzamento de zero do espectro das demais, conforme ilustrados na figura abaixo.

Embora exista sobreposição espectral de subportadoras moduladas, a informação conduzida por cada uma delas poderá ser isolada das demais através de um correlator (ou filtro casado) adequado. Admitindo sincronização de relógio, a saída deste correlator correspondera à projeção do sinal OFDM recebido sobre a subportadora a ele associada. É possível mostrar que tal projeção depende apenas da informação conduzida por esta subportadora (as projeções das outras subportadoras são nulas). Em outras palavras, existe ortogonalidade entre as subportadoras, a qual se deve ao espaçamento de freqüência empregado. No entanto, para que se tenha ortogonalidade entre os subcanais na recepção, é necessário que as subportadoras estejam centradas nas respectivas freqüências dos subcanais OFDM, alem de se ter a devida sincronização de relógio. Cabe notar ainda que esta sobreposição espectral particular produza uma economia significativa de banda relativamente à técnica FDM tradicional, conforme ilustrado na figura abaixo. Pode-se obter uma economia de banda de aproximadamente 50%.

Em relação ao domínio do tempo, a característica de ortogonalidade entre subportadoras implica que duas subportadoras quaisquer diferem exatamente por um número inteiro de ciclos durante um intervalo de símbolo OFDM, umavez que estas estarão separadas em freqüência por um valor múltiplo de 1/T. A próxima figura ilustra esta propriedades para o caso de quatro subportadoras OFDM.

Em principio a geração direta e a demodulação do sinal OFDM requerem conjuntos de osciladores coerentes, resultando numa implementação complexa e cara, particularmente quando o numero de subportadoras é elevado. Entretanto, esses processos de modulação e demodulação podem ser executados de forma mais simples utilizando-se respectivamente algoritmos IFFT (Enverse Fast Fourier Transform) e FFT (Fast Fourier Transform). A largura de faixa dos subcanais de um sistema OFDM é dada pela divisão da largura de faixa total destinada ao sistema pelo numero de subportadoras empregadas. Trabalhar com canais mais estreitos ao invés de um único canal mais largo traz um grande beneficio no que diz respeito à seletividade em freqüência. A possível natureza de desvanecimento seletivo em freqüência apresentado por um canal para uma transmissão de portadora única, pode ser revertida numa natureza de desvanecimento plano ou quase plano apresentada pelas frações deste canal, quando do emprego da técnica OFDM. Isso elimina ou reduz significativamente a necessidade de equalização. Embora a técnica leve o termo multiplexação em sua denominação, deve-se ter em mente que a rigor não ocorre multiplexação num sistema OFDM, mas sim a transmissão paralela de uma seqüência de bits originalmente única.

5.2 - Codificação COFDM

Como todo sinal transmitido através de ondas eletromagnéticas está sujeito a interferência, e conseqüentemente a perda de informação, a transmissão de sinal do sistema DAB pelo método conhecido como Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM), é reforçada contras perdas de dados (bits), inerentes à interferência na transmissão, com um Canal Codificador (Channel Coding), que faz a adição controlada de dados (bits) redundantes, para que o Canal Decodificador possa recuperar dados perdidos, a fim de possibilitar a correção de erros, inerentes a interferência na transmissão. Em outras palavras, os mesmo dados (bits) são enviados mais de uma vez, isso se aplica ao conceito do FEC (Forward Error Correction) técnica de correção de erros por prevenção.

A aplicação de um Canal Codificador (Channel Coding) em conjunto com a transmissão OFDM é chamada de COFDM (CODED ORTHOGONAL FREQUENCY DIVISION MULTIPLEX)

Pelo fato do OFDM usar um grande numero de subportadoras de banda estreita, e estarem sujeitas a desvanecimentos, o DAB usa o COFDM para garantir que os dados transmitidos nas subportadoras sejam protegidos pela codificação do Canal Codificador. O tipo de codificação de correção de erros que é usado pelo COFDM é a Codificação Convolucional. O efeito desta é que para cada dado que entre no Canal Codificador é adicionado a ele mais bits (informação redundante) de forma controlada, afim de utilizá-la para detecção e correção de erros dependendo da taxa de codificação que estiver sendo utilizada, permitindo assim que diferentes grupos de dados, mais importantes ou menos importantes, sejam protegidos com diferentes taxas de codificações, no DAB isso é conhecido como UEP (Unequal Error Protection) Proteção de erro desigual, também pode utilizar-se do EEP (Equal Error Protection) Proteção de erro igual, caso não seja necessária diferenciação entre bits.

5.3 - Transmissão

A transmissão do sinal no sistema DAB utilizando a modulação OFDM vai de encontro às especificações necessárias de emissão digital com altas taxas para receptores móveis, portáteis e fixos, tendo em conta ambientes multipercurso (ambiente onde há vários obstáculos que atrapalha a propagação do sinal refletindo-o e/ou atenuando-o) com reflexão de sinal. Antes da transmissão, a informação é dividida e um grande número de canais de dados (bits), cada um com baixa taxa de transmissão de bits. Esses canais são depois utilizados para modular as portadoras ortogonais individualmente de tal maneira que a duração correspondente dos símbolos seja maior que o atraso de propagação dos canais de transmissão. Inserindo um intervalo tempo de guarda entre símbolos sucessivos, assim a seletividade dos canais e a propagação reflexiva não vai causar interferências entre os símbolos.

O sistema DAB foi concebido para operar em quatro modos de transmissão que permite uma faixa de entre os 30MHz e os 3GHz e várias configurações da rede. Para as escalas de freqüências nominais, as modalidades de transmissão foram projetadas para não sofrer os efeitos da propagação de Doppler(1) nem de atraso de propagação, ambos inerentes em recepção móvel com reflexão.

• Modo I - Apropriado para uma rede terrestre Single-Frequency Netwok (SFN) no espectro VHF, pois permite uma distância maior entre emissores.

• Modo II - Preferível para a escala média SFN na banda L e para aplicações de rádio local no qual requer um transmissor terrestre. Maior distância entre emissores pode ser conseguida inserindo atrasos artificiais no transmissor e utilizando antenas direcionais

• Modo III - Para transmissão terrestre via cabo e transmissão via satélite, desde que este possa ser operado am todas as freqüências até 3GHz para recepção móvel e tenha maior tolerância ao ruído de fase.

• Modo IV – Utiliza também da banda L e permite um grande afastamento entre os transmissores na SFN. No entanto é menos resistente à degradação em recepção móvel a grande velocidade, em automóveis por exemplo.

Como o sinal se propaga por multipercurso, algumas portadoras serão amplificadas por sinais construtivos, enquanto outras sofreram interferências destrutivas. No entanto o sistema OFDM fornece freqüências intercaladas pelo rearranjo dos canais digitais entre as portadoras, de modo que sucessivas amostras não sejam afetadas pela selective fade (enfraquecimento seletivo). Em receptores estacionários, esta diversidade de freqüências intercaladas no domínio freqüência é o principal meio para garantir uma recepção não enfraquecida; a diversidade no domínio do tempo é devido à intercalação no tempo provendo com isso um auxilio adicional ao receptor móvel. Conseqüentemente, a propagação multipercurso é uma forma de diversidade do qual o DAB tira vantagem, em contraste com a FM convencional ou sistemas digitais de faixa estreita, onde isto pode destruir completamente um serviço.

(1) O efeito Doppler é a percepção de uma freqüência diferente daquela que está sendo transmitida por uma determinada fonte. Esse efeito acontece devido ao movimento relativo entre a fonte e o receptor. Quanto maior a velocidade de deslocamento do receptor em relação à direção de propagação da onda de rádio, maior o desvio de freqüência percebido.

6 - Recepção eletromagnetica do DAB,

7 - Conclusão geral

8.1 - Conclusão tecnica, pros e contras,

8.2 - Aspecto social comercial.

Se axarem q faltou, sobrou algum topico, ou tam mal estruturado, modifique a vontade.