Rádio Digital DRM

DIGITAL RADIO MONDIALE - DRM

HISTÓRICO

Durante mais de 80 anos, tanto ouvintes como estações de radiodifusão reclamaram da qualidade das emissões em Amplitude Modulada (AM). As principais razões de queixa eram com a qualidade do áudio, que era muito limitada, e com o ruído estático - uma interferência que pode ser causada por maquinaria elétrica próxima, por trovoadas longínquas ou pela atividade solar.

Devido a isso foi fundado em 1998 o consórcio de DRM, que compreende hoje quase 100 membros incluindo radiodifusores internacionais de todo o mundo, fabricantes, operadores de rede, investigadores e corpos regulamentadores.

Em 16 de junho de 2003 em Genebra, somente cinco anos após sua fundação, o consórcio de DRM lançou oficialmente Digital Radio Mondiale com padrão não proprietário, com quase todos os radiodifusores internacionais que fornecem serviços de DRM, e os primeiros receptores disponíveis das tecnologias do sistema.

Atualmente a Faculdade de Tecnologia da Universidade de Brasília (UnB) está realizando testes em ondas curtas (OC) com o sistema DRM, e a emissora estatal Radiobrás (em Brasília e no Rio de Janeiro), realiza testes em ondas médias (OM). O resultado destas e outras pesquisas podem ser acompanhadas no site da Anatel: www.anatel.gov.br .

O receptor DRM Receiver 2010 já está disponível no mercado mundial e as aplicações do DRM poderão ser recebidas em receptores fixos, portáteis, auto-rádios, PDAs, computadores, etc..

INTRODUÇÃO

Apesar da perda de qualidade do sinal a AM tem, no entanto, várias vantagens: as emissões podem ser distribuídas por três bandas de frequência - OL, OM e OC - e não são necessários emissores muito potentes para cobrir grandes distâncias, para cobertura local por exemplo, fornece um serviço de alta qualidade na faixa de 26Mhz usando um transmissor de (1 ou 2 quilowatts).

O Digital Radio Mondiale (DRM) - também designado AM Digital - veio aliar a qualidade áudio da FM à facilidade de propagação das emissões em AM. O DRM opera em frequências abaixo dos 30 MHz -as mesmas da AM - e a qualidade sonora é idêntica à obtida em FM (aproximadamente entre os 30 Hz e os 15 000 Hz). No ultimo ano no entanto o DRM já desenvolveu tecnologia capaz de transmitir digitalmente através da freqüência modulada (FM) com a qualidade de áudio de um CD.

O processo básico da transmissão do DRM é : o sinal analógico é convertido através do processo de amostragem e quantização para um sinal digital,em seguida este é codificado e multiplexado por divisão de freqüências ortogonais (COFDM), assim transmitido e ao encontrar o receptor feito o processo inverso. No tópico seguinte veremos mais detalhadamente este processo.

OFDM

Todos os sistemas de rádio digital utilizam OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplex), sistema de codificação em que a banda de operação é sub-dividida em várias sub-portadoras ortogonais, com os dados de cada sub-portadora sendo independentemente modulados usando formas de QAM ou PSK, essas sub-portadoras na hora da transmissão podem se sobrepor constituíndo o COFDM( Coded Orthogonal Frequency Division Multiplex) transmitindo dados em paralelo(canaletas) utilizando uma ou mais sub-portadoras. No DRM pode caber mais canaletas do que no AM, usando códigos do MPEG 4.

As modulações mais frequentes que DRM pode usar são as seguintes constelações do sinal:

Constelação do sinal	Número de pontos do sinal no diagrama da constelação	Quantidade de sub-portadoras por símbolo de OFDM
QPSK	4	2
16-QAM	16	4
64-QAM	64	6

OFDM consiste então na transmissão de muitos - geralmente centenas ou milhares de canaletas estreitas em paralelo, chamada de sub-portadoras. A propriedade “orthogonal” significa que as sub-portadoras podem se sobrepor através da multiplexação não interferindo umas com nas outras. Este método de transmissão é muito eficiente em canais de banda larga, característica explorada por sistemas como Eureka 147 que não precisa se limitar às bandas dos canais AM e FM.

OFDM

COFDM

O COFDM é portanto um sistema que usa uma relação matemática precisa para dividir o sinal rádio por 1536 diferentes frequências condutoras pela fase. Isto certifica que, mesmo que alguns sinais sejam afetados por interferência ou caso o sinal seja perdido por um pequeno período, o receptor é capaz de o recuperar e o reconstruir perfeitamente.

O COFDM também permite que a mesma frequência seja usada por uma vasta área. Isto significa que não é necessário re-sintonizar a rádio quando se viaja de carro ou se leva um aparelho portátil de um local para outro. Há centenas de frequências usadas pelas rádios locais e as rádios nacionais, como a Antena 1 ou a Rádio Comercial utilizam até 20 frequências diferentes para serem escutadas em todo o país.

COFDM

COFDM

MODALIDADES DE DRM

Digital Mondiale de Rádio (DRM) foi projetada para operar em quatro modalidades para refletir as condições da transmissão.

MODALIDADE A: Usado para transmissões em ondas longas e médias onde o sinal alcançará o ouvinte através de uma onda de superfície que siga basicamente os contornos da terra. Usado também em 26 megahertz para o VHF com boa propagação.

MODALIDADE B: Transmissões em AM. Usado para a maioria de transmissões de onda curta e em alguns casos para a onda média.

MODALIDADE C: Usado para as transmissões em AM (devido ao seu poder de reflexão) que necessitam ser mais robustez. Tipicamente uma transmissão transpolar. A rádio do Vaticano testa esta modalidade.

MODALIDADE D: Para o uso nos trópicos onde os sinais batem na atmosfera quase verticalmente do transmissor.

SUB-PORTADORAS

O número das sub-portadoras usados por DRM depende da modalidade da robustez usada:

Modalidade de robustez	Número de Sub-portadoras	Número de Sub-portadoras
	largura de faixa da canaleta de 10 quilohertz	largura de faixa da canaleta de 20 quilohertz
Modalidade A	- 226	- 458
Modalidade B	- 206	- 410
Modalidade C	- 138	- 280
Modalidade D	- 88	- 178

O número das sub-portadoras para outras larguras de faixa da canaleta segue um relacionamento aproximadamente linear com os valores acima.

A modalidade A de robustez é a modalidade mais fraca, indo à modalidade D o mais forte. As modalidades mais fortes de robustez são significativas para as transmissões internacionais interurbanas que usam as características diferentes da propagação das faixas do HF. A modalidade A é a mais apropriada para a transmissão local,a regional e a nacional. As modalidades mais fortes de robustez têm capacidades de multiplexação mais baixas no DRM do que as modalidades mais fracas.

Sub-portadora Piloto DRM usa a modulação sincronizada das sub-portadoras. Isto significa que o receptor deve sincronizar as sub-portadoras na fase. Também, para permitir as ordens mais elevadas da constelação do sinal tais como 16-QAM e 64-QAM, o receptor deve executar uma estimativa da canaleta (estimar a resposta de freqüência - valor e fase - da canaleta wireless) e da correção. Para esta razão, as sub-portadoras piloto são transmitidas junto com as sub-portadoras que carregam dados. A modalidade A da robustez tem menos sub-portadoras piloto e a modalidade D tem a maioria das sub-portadoras sendo piloto. Porque as sub-portadoras piloto não carregam dados, então quanto mais elevado o número de sub-portadoras piloto usou mais baixa a capacidade de dados se multiplexar será.

DRM usa também três sub-portadoras como uma referência da freqüência para permitir a sincronização rápida da freqüência.

É também a transmissão de sinal com modulação COFDM que permite que existam dados e áudio em mais que um idioma, em canais próprios, que permitem ao ouvinte selecionar no receptor o que lhe interessa. Lembrando que, a escolha das codificações áudio dependerá do número de serviços que o operador de radiodifusão quiser ter em simultâneo e que quanto mais informação tiver a transmissão menos qualidade sonora terá

AAC(Advanced Audio Coding)

O DRM tem seu sinal compactado na transmissão através do AAC (Advanced Audio Coding), também conhecido como MPEG-2 Part 7 ou MPEG-4 Part 3 , ele foi projetado para ter melhor desempenho que o MP3, sendo usado para codificação de áudio em taxas médias e altas de bits. Ele possui até 48 canaletas de freqüências, possui um código de correção interno, a compressão é melhor e fornece resultados de melhor qualidade, possui uma definição de áudio mais elevada com uma amostragem de 8KHz a 96KHz, uma eficiência melhorada na codificação requerendo menos processos na hora da decodificação.

O áudio comprimido em AAC , 96Kbps excedeu em muito a qualidade do áudio comprimido em MP3 em 128Kbps.AAC em 128Kbps fornece um desempenho significativamente superior do que MP3 na mesma compactação.Isto significa que em altas compactações o ACC ainda não supera em muito o MP3. Estas são características básicas do AAC, pois se fosse para detalhar as características que este processo desenvolve iniciaríamos um novo trabalho.

RDS - Para Transmissão em FM

O DRM transmite texto e áudio ao mesmo tempo. Esse serviços só são possíveis devido a tecnologia RSD ( Radio Data System).

RDS é um sistema de transmissão de dados digitais usando emissores de radiodifusão em FM. O RDS permite visualizar várias informações sobre a estação de rádio sintonizada, como o nome da rádio, tipo de programação,etc. O RDS está largamente difundido na Europa, e tem menos sucesso nos Estados Unidos da América. O RDS usa uma subportadora de 57KHz para transmitir dados à velocidade de 1187,5 bits por segundo. Os 57 KHz são a terceira harmonica do piloto de FM estéreo, por isso, não causam interferências ou intermodulação com os canais de som. A transmissão de RDS está sujeita a uma correção de erros para garantir a sua correta decodificação pelo receptor de rádio.

Esses serviços são escolhidos de acordo com o conteúdo e implementação do RSD que podem ser:

• AF (Alternate frequencies) - permite sintonizar um receptor de rádio de forma automática, é especialmente usado nos rádios dos automóveis. O utilizador não necessita de procurar a frequência da estação sintonizada, pois o aparelho escolhe o emissor com

sinal mais forte.

• PS (Program service)- Permite visualizar no ecrã do receptor um texto de até 8 caracteres. Normalmente as rádios utilizam o PS para mostrar o nome da estação e informações sobre a música ou o programa que está sendo transmitido. A maioria dos receptores dispõe de PS.

• RT (Radio Text)- Permite visualizar no ecrã do receptor um texto de até 64 caracteres. Normalmente as rádios utilizam o RT para mostrar informações sobre o trânsito e notícias em geral. Apenas os modelos mais avançados de receptores são capazes de mostrar as mensagens de RT.

• CT (Clock Time - Pode sincronizar um relógio digital de um receptor de rádio.

• EON (Enhanced Other Networks) - Permite ao receptor detectar informações de trânsito.

O RDS (Radio Data System) é portanto um sistema de busca de dados que permite o recebimento de informações de texto direto no display do aparelho (rádio), juntamente com o sinal de áudio. Podem ser informações acerca das músicas ouvidas, previsão do tempo, cotações da bolsa, lazer, notícias e tráfego

IMPLANTAÇÃO

Cerca de 95% da população brasileira tem acesso a rádio. Não existem ainda fabricantes de receptor digital no país por isso sua falta de oferta no país é uma barreira que atrapalha os testes com sinal digital , já alguns transmissores existentes precisariam apenas de uma adaptação para iniciar a transmissão digital. O custo estimado para uma radiodifusão começar a operar em sistema digital é R$1.500,00.

A princípio o Brasil tem se inclinado a optar pelo sistema IBOC, padrão americano de rádio digital e rejeitado outros padrões como o europeus e o padrão japonês(NISDB-T). No entanto o IBOC é um padrão proprietário que implica taxas de licenciamento que incidiram sobre o custo do aparelho receptor, as mesmas taxas poderiam sacrificar milhares de rádios pequenas e comunitárias.

Durante o processo de digitalização das rádios é provavel que se passe por um período em que teremos simultaneamente o sinal analógico e o digital (simulcasting) isso deixará de ocorrer no momento em que seja desligado o sinal analógico, quando será possível perceber as melhores características do sinal digital - robustez, baixo nível de ruídos e eficiência no uso do espectro.

CONSIDERAÇÕES FINAIS

TECNOLOGICAMENTE: O rádio passa por uma nova e importante evolução tecnológica com a digitalização da sua plataforma alterando a difusão e a recepção. Conclui-se que ainda falta grandes melhorias no desenvolvimento e na implantação das rádios digitais,no entanto,o país está contribuindo através de pesquisas e em breve na produção de receptores para tal tecnologia.

POLITICAMENTE: Em geral fica a proposta de que o governo brasileiro avalie bem as propostas do mercado, espere a conclusão das pesquisas que estão sendo realizadas aqui e na Europa, e que não decida qual vai ser o padrão adotado no Brasil, baseado no interesse de grandes empresários. Para que novas tecnologias cheguem paralelamente a todas as classes e com receptores já produzidos no Brasil.

Bibliografias

http://www.drm.org
http://www.ualberta.ca/~mahmoodi/thesis.html
http://paginas.terra.com.br/.../hamdream/rxdrm.htm
http://de.wikipedia.org/wiki/Digital_Radio_Mondiale
http://www.telecomonline.com.br/v01/noticias/radio-digital-pode-ser-realidade-no-pais-em-2008
http://www.anatel.gov.br/radiodifusao/radio_digital/radio_digital_brasil_ccs.pdf
http://www.radiolivre.org/digitalizacao
http://www.wirelessbrasil.org/wirelessbr/secoes/blog_radio_digital/radio_digital_01.html
http://webinsider.uol.com.br/index.php/2005/10/26/o-radio-digital-ja-comecou-no-brasil-sabia
http://www.owdjim.gen.nz/chris/radio/DRM/
http://www.comunicacao.pro.br/setepontos/33/sbrd.htm
http://www.digitalradiotech.co.uk/drm.htm