Transmisión de audio digital
Estándar de radio digital

Logotipo oficial de DAB+ [1]
Logotipo oficial de la DAB (década de 1990-2018)
Un receptor DAB de marca Pure [2]

Digital Audio Broadcasting ( DAB ) es un estándar de radio digital para la transmisión de servicios de radio de audio digital en muchos países del mundo, definido, respaldado, comercializado y promovido por la organización WorldDAB . El estándar es dominante en Europa y también se utiliza en Australia , y en partes de África y Asia ; a partir de 2022, 55 países están ejecutando activamente transmisiones DAB. [3] [4]

El DAB fue el resultado de un proyecto de investigación europeo y se implementó públicamente por primera vez en 1995, y los receptores DAB de consumo aparecieron a principios de este milenio. Inicialmente, se esperaba que en muchos países los servicios FM existentes cambiaran a DAB, aunque la adopción de DAB ha sido mucho más lenta de lo esperado. [5] [6] [7] [8] A partir de 2023 [actualizar], Noruega es el primer país que ha implementado un apagón nacional de radio FM, [9] [10] y otros seguirán su ejemplo en los próximos años. [11] [12] [13] En los últimos años, DAB se ha convertido en la plataforma de escucha de radio más popular en Noruega, Suiza y el Reino Unido , [14] y se ha convertido en un requisito para todos los automóviles nuevos vendidos en la UE desde 2021. [15]

La versión original de DAB utilizaba el códec de audio MP2 ; posteriormente se desarrolló y lanzó una versión mejorada del sistema denominada DAB+ , que utiliza el códec de audio HE-AAC v2 (AAC+) y es más robusta y eficiente. DAB no es compatible con DAB+. [16] Hoy en día, la mayoría de las transmisiones DAB en todo el mundo utilizan el estándar DAB+ actualizado, y solo el Reino Unido, Rumania, Brunei y Filipinas siguen utilizando una cantidad significativa de transmisiones DAB heredadas.

En general, la DAB es más eficiente en el uso del espectro que la radio FM analógica [17] y, por lo tanto, puede ofrecer más servicios de radio para el mismo ancho de banda. El transmisor puede seleccionar cualquier calidad de sonido deseada, desde señales de alta fidelidad para música hasta señales de baja fidelidad para radio hablada, en cuyo caso la calidad del sonido puede ser notablemente inferior a la FM analógica. La alta fidelidad equivale a una alta tasa de bits y un mayor costo de transmisión. La DAB es más robusta con respecto al ruido y al desvanecimiento por trayectos múltiples para la escucha móvil [18] , aunque la calidad de recepción de la DAB se degrada rápidamente cuando la intensidad de la señal cae por debajo de un umbral crítico (como es normal para las transmisiones digitales ), mientras que la calidad de recepción de FM se degrada lentamente con la señal decreciente, lo que proporciona una cobertura más efectiva en un área más grande. [ cita requerida ] La DAB+ es una plataforma " verde " y puede generar hasta un 85 por ciento de ahorro en el consumo de energía [19] en comparación con la transmisión FM (pero los sintonizadores analógicos son más eficientes que los digitales [20] y se ha recomendado la DRM+ para transmisiones a pequeña escala). [21]

Estándares de radio digital terrestre similares son HD Radio , ISDB-Tb , DRM y el DMB relacionado . [22]

Historia y desarrollo

Prototipo de receptor DAB (1993)

El estándar DAB se inició como un proyecto de investigación europeo llamado Eureka-147 en la década de 1980. [23] [24] DAB ha estado en desarrollo desde 1981 en el Institut für Rundfunktechnik (IRT). Las primeras demostraciones DAB se llevaron a cabo en 1985 en el WARC-ORB en Ginebra, y en 1988 se realizaron las primeras transmisiones DAB en Alemania. Más tarde, DAB se desarrolló como un proyecto de investigación para la Unión Europea ( EUREKA ), que comenzó en 1987 por iniciativa de un consorcio formado en 1986. El códec MPEG-1 Audio Layer II ("MP2") se creó como parte del proyecto EU147. DAB fue el primer estándar basado en la técnica de modulación de multiplexación por división de frecuencia ortogonal (OFDM), que desde entonces se ha convertido en uno de los esquemas de transmisión más populares para los sistemas de comunicación digital de banda ancha modernos.

En 1990 se realizó una selección de códecs de audio , esquemas de codificación de modulación y corrección de errores y las primeras transmisiones de prueba. Se realizaron demostraciones públicas en 1993 en el Reino Unido . La especificación del protocolo se finalizó en 1993 y fue adoptada por el organismo de normalización ITU-R en 1994, la comunidad europea en 1995 y por ETSI en 1997. Se lanzaron transmisiones piloto en 1995: la Norwegian Broadcasting Corporation (NRK) lanzó el primer canal DAB del mundo el 1 de junio de 1995 ( NRK Klassisk ), [25] y la BBC y la Radio Sueca (SR) lanzaron sus primeras transmisiones más tarde en septiembre [26] mientras que en Alemania se inició una transmisión piloto en Baviera en octubre de 1995. [27] En el Reino Unido, las estaciones comerciales comenzaron a transmitir en noviembre de 1999. [28]

Por diversas razones, como los altos costos de los receptores y la recepción limitada, la adopción de DAB había sido inicialmente lenta, con la excepción del Reino Unido y Dinamarca. En el Reino Unido, los receptores de radio DAB se vendían mucho y el 10% de los hogares poseían una radio DAB en 2005, [29] ayudados por fabricantes locales que crearon receptores asequibles como el Pure Evoke . [30] En países donde DAB no despegó, se hicieron esfuerzos en años posteriores para "relanzarlo" utilizando el estándar más nuevo DAB+: [31] comenzó a ganar terreno a lo largo de la década de 2010 [32] y finalmente despegó en países como Francia en 2019. [33] La adopción de DAB en automóviles se volvió cada vez más común durante este tiempo, y en 2016 era estándar en la mayoría de los automóviles vendidos en el Reino Unido, Noruega y Suiza. [34]

En octubre de 2005, el Foro Mundial DMB encargó a su Comité Técnico que llevara a cabo el trabajo necesario para adoptar el códec de audio AAC+ y una codificación de corrección de errores más sólida . El estándar de codificación de audio AAC+ utiliza un algoritmo de compresión de datos de audio de transformada de coseno discreta modificada (MDCT) . [35] [36] Este trabajo condujo al lanzamiento del sistema DAB+.

En 2006 se realizaron en Londres las pruebas de DAB-IP, bajo el nombre de " BT Movio". [37] Competía con DVB-H y MediaFLO, que también estaban en fase de pruebas. [38]

En 2006, 500 millones de personas en todo el mundo se encontraban en el área de cobertura de las transmisiones DAB, aunque en ese momento las ventas de receptores solo habían despegado en el Reino Unido (RU) y Dinamarca . En 2006, había aproximadamente 1000 estaciones DAB en funcionamiento en todo el mundo. [39] En 2018, se han vendido más de 68 millones de dispositivos en todo el mundo y más de 2270 servicios DAB están en el aire. [4]

En octubre de 2018, la organización WorldDAB presentó un logotipo completamente nuevo para DAB (específicamente DAB+) para reemplazar el logotipo anterior que había estado en uso desde antes del lanzamiento inicial de DAB en 1995. [40]

DAB+

Antiguo logotipo de DAB+

El término "DAB" se refiere comúnmente a un estándar DAB específico que utiliza el códec de audio MP2, pero a veces puede referirse a una familia completa de estándares relacionados con DAB, como DAB+, DMB y DAB-IP.

WorldDAB , la organización a cargo de los estándares DAB, anunció DAB+, una importante actualización del estándar DAB en 2006, cuando se adoptó el códec de audio HE-AAC v2 [41] (también conocido como eAAC+ ). AAC+ utiliza un algoritmo de transformada de coseno discreta modificada (MDCT). [35] [36] El nuevo estándar, que se llama DAB+, también ha adoptado el formato de audio MPEG Surround y una codificación de corrección de errores más fuerte en forma de codificación Reed-Solomon . DAB+ ha sido estandarizado como Instituto Europeo de Normas de Telecomunicaciones (ETSI) TS 102 563.

Como el DAB no es compatible con el DAB+, los receptores DAB más antiguos no pueden recibir emisiones DAB+. Sin embargo, los receptores DAB que podían recibir el nuevo estándar DAB+ después de una actualización de firmware se vendieron ya en julio de 2007. Por lo general, si un receptor es compatible con DAB+, habrá un cartel en el embalaje del producto.

Las transmisiones DAB+ se han lanzado en varios países como Australia, República Checa, Dinamarca, Alemania, Hong Kong (ahora descontinuado), Italia, Malta, Noruega, Polonia, Suiza, Bélgica (octubre de 2017), [42] el Reino Unido y los Países Bajos. Malta fue el primer país en lanzar DAB+ en Europa en octubre de 2008. Sudáfrica comenzó un piloto técnico DAB+ en noviembre de 2014 en el canal 13F en la banda 3. Si las estaciones DAB+ se lanzan en países DAB establecidos, pueden transmitir junto con las estaciones DAB existentes que usan el formato de audio MPEG-1 Audio Layer II más antiguo , y se espera que la mayoría de las estaciones DAB existentes continúen transmitiendo hasta que la gran mayoría de los receptores admitan DAB+. [43]

En el Reino Unido, DAB+ se lanzó en enero de 2016 tras un período de prueba que comenzó en septiembre de 2014. [ cita requerida ] Ofcom publicó una consulta para un nuevo multiplex nacional que contenga una mezcla de servicios DAB y DAB+, con la intención de trasladar todos los servicios a DAB+ a largo plazo. [44] En febrero de 2016, se lanzó la nueva red nacional Sound Digital con tres estaciones DAB+. [45] En agosto de 2021, la BBC inició su primera transmisión nacional regular de DAB+ en las Islas del Canal [46] y luego siguió con el inicio de transmisiones locales en diciembre de 2021 en Cumbria y el norte de Lancashire. [47] Classic FM cambió de DAB a DAB+ el 1 de enero de 2024. [48] [49]

DMB

Tanto la radiodifusión multimedia digital (DMB) como la DAB-IP son adecuadas para la radio y la televisión móviles porque admiten los códecs de vídeo MPEG 4 AVC y WMV9 respectivamente. Sin embargo, se puede añadir fácilmente un subcanal de vídeo DMB a cualquier transmisión DAB, ya que fue diseñado para transmitirse en un subcanal DAB. Las transmisiones DMB en Corea del Sur transmiten servicios de audio DAB convencionales MPEG 1 Layer II junto con sus servicios de vídeo DMB.

A partir de 2017 [actualizar], DMB se transmite actualmente en Noruega, Corea del Sur y Tailandia.

Países que utilizan DAB

  Países con servicios regulares
  Países con ensayos y/o regulación
  Países con interés
  DAB ya no se utiliza/se ha cambiado a otro estándar

55 países ofrecen transmisiones DAB(+) regulares o de prueba. [3] En la gestión del espectro , las bandas que se asignan para servicios DAB públicos se abrevian con T-DAB .

En la Unión Europea , "el Código Europeo de Comunicaciones Electrónicas (EECC) entró en vigor el 20 de diciembre de 2018, y su transposición a la legislación nacional por parte de los Estados miembros debe realizarse antes del 21 de diciembre de 2020. La Directiva se aplica a todos los Estados miembros de la UE, independientemente del estatus de DAB+ en cada país. Esto significa que, desde finales de 2020, en todos los países de la UE, todas las radios de los automóviles nuevos deben ser capaces de recibir y reproducir radio digital terrestre". [50]

Tras la obligación impuesta por la Unión Europea en 2020 de incluir receptores DAB+ en los coches nuevos, Bélgica ha suspendido todas las ventas de receptores de radio analógicos a partir del 1 de enero de 2023. Por tanto, los consumidores ya no podrán adquirir receptores AM o FM para uso doméstico. "La obligación de incorporar DAB+ en los coches nuevos y en los receptores de radio domésticos es un buen paso adelante en la digitalización de nuestro panorama radiofónico", comentó Benjamin Dalle, ministro de Medios de Comunicación de Flandes. [51]

Transición de radio FM a DAB(+)

Noruega

Noruega fue el primer país en anunciar un apagón total de las emisoras de radio FM nacionales. El apagón comenzó el 11 de enero de 2017 y finalizó el 13 de diciembre de 2017. [52] [53] El apagón de 2017 no afectó a algunas emisoras de radio locales y regionales, que podrán seguir transmitiendo en FM hasta 2027.

El calendario de cierre de señales FM en el año 2017 fue el siguiente: [54]

Suiza

La emisora ​​pública suiza SRG SSR cerrará su infraestructura de transmisión FM el 31 de diciembre de 2024. La corporación concluyó que mantener las transmisiones FM junto con DAB+ y la transmisión por Internet ya no era rentable, ya que debido a la adopción generalizada de DAB+, la proporción del público que depende exclusivamente de FM era inferior al diez por ciento y estaba disminuyendo. [55] Todas las demás emisoras FM del país deben cerrar o convertirse a DAB+ antes del 31 de diciembre de 2026. [56] [57] [58] [59] [11] [60]

Otros países

  • Malta , un pequeño país insular, fue el primer país europeo en desplegar una red DAB+ y sus servicios están en antena desde 2008. Cubre el 100% de la población. [61]
  • En Italia , Rai Radio propone que el país comience a apagar los transmisores FM a partir de 2025 con el objetivo de que todo sea digital y desactive la transmisión FM por completo en 2030. [62] [63] En la región norte de Tirol del Sur - Alto Adigio de Italia , la emisora ​​RAS ha comenzado a apagar los servicios FM. [64] [65]
  • "El gobierno de Dinamarca ha propuesto el cierre de las emisiones en FM dos años después de que más de la mitad de la audiencia de radio fuera digital". [66]
  • En Suecia , "el gobierno sueco ha encargado al regulador MPRT que revise las condiciones de la radio comercial a largo plazo (Ku 2021/01993). En diálogo con los actores relevantes, incluida la industria, la autoridad planea analizar la necesidad de cualquier cambio en las regulaciones para la concesión de licencias con el objetivo de presentar un informe final al Ministerio de Cultura en diciembre de 2022". [67] A partir de agosto de 2023, las señales DAB solo se transmiten en la región metropolitana de Estocolmo - Uppsala , Gotemburgo , Malmö , Luleå y Piteå , sin planes conocidos de ninguna de las 3 empresas de licencias de transmisión para ampliar la cobertura a otras regiones. [68] Partes de Helsingborg reciben señales de Dinamarca, [69] mientras que Strömstad recibe señales de Noruega. [70]
  • En el Reino Unido , el gobierno estuvo de acuerdo con la principal conclusión de la Revisión de la Radio y el Audio Digitales de que no debería haber un apagón formal de los servicios de radio analógicos antes de 2030 como muy pronto, y señala que la continua disminución de la escucha analógica hace que sea apropiado considerar la actualización de elementos del marco legislativo para apoyar una transición fluida de los servicios que dejen de ser analógicos a su debido tiempo. El gobierno también estuvo de acuerdo en que el gobierno y la industria deberían volver a analizar esto en 2026. [71] [72] [73] [74]
  • En Polonia , tras las consultas celebradas, el KRRiT ha adoptado una posición sobre el fin de la radiodifusión analógica "no antes del 31 de diciembre de 2026 y no después del 31 de diciembre de 2030". [12]
  • En los Países Bajos , las expectativas son que la radio FM se apague oficialmente entre 2027 y 2032. [75]
  • Bélgica también ha expresado su disposición a pasar a la radiodifusión DAB: "El ministro flamenco de Medios, Benjamin Dalle, espera que el cierre definitivo de las frecuencias FM, el llamado 'apagón', se produzca entre 2028 y 2031. Según él, la VRT debe ser un precursor en la digitalización del panorama radiofónico. Por ejemplo, si el 'apagón' no se produce el 1 de enero de 2028, podría ser una opción, según Dalle, digitalizar por completo uno de los canales de la VRT". [13] [76]
  • Moldavia abandonará la radio FM y pasará a la radio digital, según un anuncio realizado por el Ministerio de Infraestructura y Desarrollo Regional. [77] [78] [79]
  • Alemania aún no ha llegado a un acuerdo para la transición completa a la radio digital terrestre, en lugar de ello, el país invierte intensamente en el desarrollo de sitios de transmisión DAB+ y en la transmisión simultánea de DAB+/FM. [80] [81] [82]
  • En la República Checa , la situación es similar a la de Alemania: está previsto realizar transmisiones simultáneas de DAB+ y FM. [83]
  • En Estonia , las estaciones de radio con el apoyo de Levira comenzaron a probar frecuencias de radio digitales en noviembre de 2022. "Uno de nuestros objetivos para el próximo año es crear las condiciones técnicas necesarias para el desarrollo de la radio digital", dijo Oliver Gailan, jefe del departamento de comunicaciones de la autoridad de protección del consumidor y regulación técnica del país, la TTJA. [84] [85] [86]
  • En Haute-Vienne , un departamento de la región de Nouvelle-Aquitaine , en el centro-suroeste de Francia , desde el 6 de diciembre de 2022, el Groupement de radios asociatives libres en Limousin (Gral) ha cambiado la transmisión tradicional de FM por DAB+. [87]

Tasas de penetración de receptores domésticos

A partir de 2021 [actualizar]: [88]

PaísPenetración
(% de hogares)
Noruega71
Australia68,5
Reino Unido65
Alemania34
Dinamarca31
Bélgica21
Francia14
Italia13

Tecnología

Bandas y modos

La tecnología DAB utiliza un ancho de banda amplio y, por lo general, se le han asignado espectros en la banda III (174-240 MHz) y la banda L (1,452-1,492 GHz), aunque el esquema permite el funcionamiento entre 30 y 300 MHz . El ejército de los EE. UU. ha reservado la banda L solo en los EE. UU., bloqueando su uso para otros fines en América, y los Estados Unidos han llegado a un acuerdo con Canadá para restringir la banda L DAB a la transmisión terrestre para evitar interferencias. [ cita requerida ]

Modo actual
  • Modo I para Banda III, Tierra

En enero de 2017, una especificación DAB actualizada (2.1.1) eliminó los modos II, III y IV, dejando solo el modo I.

Modos anteriores
  • Modo II para banda L, Tierra y satélite
  • Modo III para frecuencias inferiores a 3 GHz, Tierra y satélite
  • Modo IV para banda L, Tierra y satélite

Pila de protocolos

Desde el punto de vista de la pila de protocolos del modelo OSI , las tecnologías utilizadas en DAB ocupan las siguientes capas: el códec de audio ocupa la capa de presentación . Debajo de esta se encuentra la capa de enlace de datos , encargada de la multiplexación estadística por división de tiempo y la sincronización de tramas . Finalmente, la capa física contiene la codificación de corrección de errores , la modulación OFDM y se ocupa de la transmisión y recepción de datos por aire. A continuación se describen algunos aspectos de estas.

Códec de audio

Inicialmente, DAB solo utilizaba el códec de audio MPEG-1 Audio Layer II , a menudo denominado MP2 debido al omnipresente MP3 (MPEG-1 Audio Layer III).

El nuevo estándar DAB+ adoptó el LC-AAC y HE-AAC , incluidos sus códecs de audio de la versión 2 , comúnmente conocidos como AAC , AAC+ o aacPlus . AAC+ utiliza un algoritmo de transformada de coseno discreta modificada (MDCT), [35] [36] y es aproximadamente tres veces más eficiente que MP2, [89] lo que significa que las emisoras que utilizan DAB+ pueden proporcionar una calidad de audio mucho mayor o muchas más estaciones de las que podrían con DAB, o una combinación de mayor calidad de audio y más estaciones.

Una de las decisiones más importantes en cuanto al diseño de un sistema de transmisión de radio digital es la elección de qué códec de audio utilizar, porque la eficiencia del códec de audio determina cuántas estaciones de radio pueden transmitirse en un multiplex de capacidad fija con un nivel dado de calidad de audio.

Codificación de corrección de errores

La codificación de corrección de errores (ECC) es una tecnología importante para un sistema de comunicación digital porque determina qué tan robusta será la recepción para una intensidad de señal determinada: una ECC más fuerte proporcionará una recepción más robusta que una forma más débil.

La versión antigua de DAB utiliza codificación convolucional perforada para su ECC. El esquema de codificación utiliza protección desigual contra errores (UEP), lo que significa que las partes del flujo de bits de audio que son más susceptibles a errores que causan perturbaciones audibles reciben más protección (es decir, una tasa de código más baja ) y viceversa. Sin embargo, el esquema UEP utilizado en DAB da como resultado una zona gris entre el usuario que experimenta una buena calidad de recepción y ninguna recepción en absoluto, a diferencia de la situación con la mayoría de los demás sistemas de comunicación digital inalámbrica que tienen un marcado "acantilado digital", donde la señal se vuelve rápidamente inutilizable si la intensidad de la señal cae por debajo de un cierto umbral. Cuando los oyentes de DAB reciben una señal en esta zona de intensidad intermedia, experimentan un sonido "burbujeante" que interrumpe la reproducción del audio.

El estándar DAB+ incorpora el sistema Reed–Solomon ECC como una “capa interna” de codificación que se coloca alrededor de la trama de audio intercalada de bytes, pero dentro de la “capa externa” de codificación convolucional utilizada por el sistema DAB original, aunque en DAB+ la codificación convolucional utiliza protección de errores equivalentes (EEP) en lugar de UEP, ya que cada bit es igualmente importante en DAB+. Esta combinación de codificación Reed–Solomon como capa interna de codificación, seguida de una capa externa de codificación convolucional (la denominada “codificación concatenada” ) se convirtió en un esquema ECC popular en la década de 1990, y la NASA lo adoptó para sus misiones en el espacio profundo. Una ligera diferencia entre la codificación concatenada utilizada por el sistema DAB+ y la utilizada en la mayoría de los otros sistemas es que utiliza un entrelazador de bytes rectangulares en lugar de entrelazado Forney para proporcionar una mayor profundidad de entrelazado, lo que aumenta la distancia en la que se distribuirán las ráfagas de errores en el flujo de bits, lo que a su vez permitirá que el decodificador de errores Reed-Solomon corrija una mayor proporción de errores.

El ECC utilizado en DAB+ es mucho más fuerte que el utilizado en DAB, lo que, en igualdad de condiciones (es decir, si las potencias de transmisión se mantuvieran iguales), se traduciría en que las personas que actualmente experimentan dificultades de recepción en DAB recibirían una señal mucho más robusta con las transmisiones DAB+. También tiene un "acantilado digital" mucho más pronunciado, y las pruebas de escucha han demostrado que las personas lo prefieren cuando la intensidad de la señal es baja en comparación con el acantilado digital menos profundo en DAB. [89]

Modulación

La inmunidad al desvanecimiento y a la interferencia entre símbolos (causada por la propagación por trayectos múltiples) se logra sin ecualización mediante las técnicas de modulación OFDM y DQPSK . Para obtener más detalles, consulte la tabla de comparación de sistemas OFDM .

Utilizando valores para el Modo de Transmisión I (TM I), la modulación OFDM consta de 1.536 subportadoras que se transmiten en paralelo. La parte útil del período de símbolo OFDM es de 1,0 ms, lo que da como resultado que cada subportadora OFDM tenga un ancho de banda de 1 kHz debido a la relación inversa entre estos dos parámetros, y el ancho de banda total del canal OFDM es de 1,537 MHz. El intervalo de guarda OFDM para TM I es de 0,246 ms, lo que significa que la duración total del símbolo OFDM es de 1,246 ms. La duración del intervalo de guarda también determina la separación máxima entre transmisores que forman parte de la misma red de frecuencia única (SFN), que es de aproximadamente 74 km para TM I.

Redes de frecuencia única

OFDM permite el uso de redes de frecuencia única ( SFN ), lo que significa que una red de transmisores puede proporcionar cobertura a un área extensa (hasta del tamaño de un país) donde todos los transmisores utilizan el mismo bloque de frecuencia de transmisión. Los transmisores que forman parte de una SFN deben estar sincronizados con mucha precisión con otros transmisores de la red, lo que requiere que los transmisores utilicen relojes muy precisos.

Cuando un receptor recibe una señal que ha sido transmitida desde los diferentes transmisores que forman parte de una SFN, las señales de los diferentes transmisores normalmente tendrán diferentes retardos, pero para OFDM parecerán simplemente diferentes trayectos múltiples de la misma señal. Sin embargo, pueden surgir dificultades de recepción cuando el retardo relativo de los trayectos múltiples excede la duración del intervalo de guarda de OFDM, y hay informes frecuentes de dificultades de recepción debido a este problema cuando las condiciones de propagación cambian, como cuando hay alta presión, ya que las señales viajan más lejos de lo habitual y, por lo tanto, es probable que las señales lleguen con un retraso relativo que es mayor que el intervalo de guarda de OFDM.

Se pueden agregar transmisores de relleno de huecos de baja potencia a una SFN cuando se desee para mejorar la calidad de recepción, aunque la forma en que se han implementado las SFN en el Reino Unido hasta ahora ha tendido a consistir en transmisores de mayor potencia que se instalan en los sitios de transmisión principales para mantener bajos los costos.

Tasas de bits

Un conjunto tiene una tasa de bits máxima que puede transportarse, pero esto depende del nivel de protección contra errores que se utilice. Sin embargo, todos los multiplexores DAB pueden transportar un total de 864 "unidades de capacidad". La cantidad de unidades de capacidad, o CU, que requiere un cierto nivel de tasa de bits depende de la cantidad de corrección de errores agregada a la transmisión, como se describió anteriormente. En el Reino Unido, la mayoría de los servicios transmiten utilizando el "nivel de protección tres", que proporciona una tasa de código ECC promedio de aproximadamente ⁠1/2⁠ , lo que equivale a una velocidad de bits máxima por multiplexor de 1.184 kbit/s.

Servicios y conjuntos

Se integran varios servicios diferentes en un conjunto (que también suele denominarse multiplex ). Estos servicios pueden incluir:

Comparación de DAB y AM/FM

Tradicionalmente, los programas de radio se transmitían en diferentes frecuencias, a través de AM y FM , y la radio debía sintonizarse en cada frecuencia según fuera necesario. Esto utilizaba una cantidad comparativamente grande de espectro para un número relativamente pequeño de estaciones, lo que limitaba las opciones de escucha. DAB es un sistema de transmisión de radio digital que, mediante la aplicación de multiplexación y compresión, combina múltiples transmisiones de audio en una banda relativamente estrecha centrada en una sola frecuencia de transmisión llamada conjunto DAB .

Dentro de una tasa de bits objetivo global para el conjunto DAB, a cada estación se le pueden asignar diferentes tasas de bits. El número de canales dentro de un conjunto DAB se puede aumentar reduciendo las tasas de bits promedio, pero a expensas de la calidad de las transmisiones. La corrección de errores bajo el estándar DAB hace que la señal sea más robusta pero reduce la tasa de bits total disponible para las transmisiones.

Radio FM HD frente a DAB

El DAB emite un único multiplex de aproximadamente 1,5 MHz de ancho (≈1.000 kilobits por segundo). Ese multiplex se subdivide a su vez en múltiples secuencias digitales de entre 9 y 12 programas. En cambio, la radio FM HD añade sus portadoras digitales a los canales analógicos tradicionales de 270 kilohertz de ancho, con una capacidad de hasta 300 kbit/s por estación (modo digital puro). El ancho de banda total del modo híbrido se acerca a los 400 kHz.

La primera generación de DAB utiliza el códec de audio MPEG-1 Audio Layer II (MP2), que tiene una compresión menos eficiente que los códecs más nuevos. La tasa de bits típica para los programas estéreo DAB es de solo 128 kbit/s o menos y, como resultado, la mayoría de las estaciones de radio en DAB tienen una calidad de sonido inferior a la FM, lo que genera quejas de los oyentes. [91] Al igual que con DAB+ o T-DMB en Europa, FM HD Radio utiliza un códec basado en el estándar MPEG-4 HE - AAC .

HD Radio es un sistema propietario de iBiquity Digital Corporation , una subsidiaria de DTS, Inc. desde 2015, que a su vez es propiedad de Xperi Corporation desde 2016. DAB es un estándar abierto depositado en ETSI.

Uso del espectro de frecuencias y sitios de transmisión

El DAB puede ofrecer una eficiencia espectral sustancialmente mayor , medida en programas por MHz y por sitio de transmisión, que los sistemas analógicos. En muchos lugares, esto ha llevado a un aumento en el número de estaciones disponibles para los oyentes, especialmente fuera de las principales áreas urbanas. Esto se puede mejorar aún más con DAB+, que utiliza un códec mucho más eficiente, lo que permite una tasa de bits más baja por canal con poca o ninguna pérdida de calidad. Si algunas estaciones transmiten en mono, su tasa de bits se puede reducir en comparación con las transmisiones estéreo, lo que mejora aún más la eficiencia.

Ejemplo numérico: La FM analógica requiere 0,2 MHz por programa. El factor de reutilización de frecuencia en la mayoría de los países es de aproximadamente 15 para transmisiones estéreo (con factores menores para redes FM mono), lo que significa (en el caso de FM estéreo) que solo uno de cada 15 sitios de transmisión puede usar la misma frecuencia de canal sin problemas con interferencias cocanales , es decir, diafonía. Suponiendo una disponibilidad total de 102 canales FM en un ancho de banda de 0,2 MHz en el espectro de la Banda II de 87,5 a 108,0 MHz, es posible un promedio de 102/15 = 6,8 canales de radio en cada sitio de transmisión (más transmisores locales de menor potencia que causan menos interferencias). Esto da como resultado una eficiencia espectral del sistema de 1 / 15 / (0,2 MHz) = 0,30 programas/transmisor/MHz. El DAB con códec de 192 kbit/s requiere 1,536 MHz * 192 kbit/s / 1.136 kbit/s = 0,26 MHz por programa de audio. El factor de reutilización de frecuencias para programas locales y redes de radiodifusión multifrecuencia ( MFN ) es normalmente 4 o 5, lo que da como resultado 1 / 4 / (0,26 MHz) = 0,96 programas/transmisor/MHz. Esto es 3,2 veces más eficiente que la FM analógica para estaciones locales. Para la transmisión de red de frecuencia única (SFN), por ejemplo de programas nacionales, el factor de reutilización de canal es 1, lo que da como resultado 1/1/0,25 MHz = 3,85 programas/transmisor/MHz, que es 12,7 veces más eficiente que la FM para redes nacionales y regionales.

Cabe señalar que la mejora de capacidad antes mencionada no siempre se puede lograr en las frecuencias de banda L, ya que estas son más sensibles a los obstáculos que las frecuencias de banda II de VHF y pueden causar desvanecimiento por sombras en terrenos montañosos y en comunicaciones en interiores. El número de sitios de transmisión o la potencia de transmisión requerida para la cobertura total de un país puede ser bastante alta en estas frecuencias, para evitar que el sistema quede limitado por el ruido en lugar de por la interferencia cocanal.

Calidad de sonido

Los objetivos originales de la conversión a transmisión digital eran permitir una mayor fidelidad de audio , más estaciones y más resistencia al ruido, interferencia cocanal y trayectoria múltiple que en la radio FM analógica. La calidad de sonido mejorada se logra mediante el uso de tecnología CRC y FEC, que mejora el rendimiento de transmisión de señales digitales. [92] Sin embargo, muchos países al implementar DAB en estaciones de radio estéreo usan la compresión a tal grado que produce una calidad de sonido inferior a la recibida de las transmisiones FM. Esto se debe a que los niveles de tasa de bits son demasiado bajos para que el códec de audio MPEG Layer 2 proporcione una calidad de audio de alta fidelidad. [93]

El departamento de Investigación y Desarrollo de la BBC afirma que se necesitan al menos 192 kbit/s para una transmisión estéreo de alta fidelidad:

Se ha determinado que un valor de 256 kbit/s proporciona una señal de transmisión estéreo de alta calidad. Sin embargo, una pequeña reducción, a 224 kbit/s, suele ser adecuada y, en algunos casos, puede ser posible aceptar una reducción adicional a 192 kbit/s, especialmente si se aprovecha la redundancia en la señal estéreo mediante un proceso de codificación "estéreo conjunta" (es decir, no es necesario enviar dos veces algunos sonidos que aparecen en el centro de la imagen estéreo). A 192 kbit/s, es relativamente fácil escuchar imperfecciones en material de audio crítico.

—  Libro blanco sobre I+D de la BBC WHP 061, junio de 2003 [94]

Cuando en julio de 2006 la BBC redujo la tasa de bits de transmisión de su estación de música clásica Radio 3 de 192 kbit/s a 160 kbit/s, la degradación resultante de la calidad de audio provocó una serie de quejas a la corporación. [95] La BBC anunció más tarde que, tras esta prueba del nuevo equipo, reanudaría la práctica anterior de transmitir Radio 3 a 192 kbit/s siempre que no hubiera otras demandas de ancho de banda. (A modo de comparación, BBC Radio 3 y todas las demás estaciones de radio de la BBC se transmiten en línea utilizando AAC a 320 kbit/s, descrito como "HD", en BBC Radio iPlayer después de un período en el que estaba disponible en dos tasas de bits diferentes).

A pesar de lo anterior, una encuesta realizada en 2007 entre oyentes de DAB (incluidos los usuarios de dispositivos móviles) mostró que la mayoría considera que el DAB tiene una calidad de sonido igual o mejor que la FM. [96]

En 2019, algunas estaciones habían actualizado a DAB+, pero en lugar de mejorar la calidad del sonido, la redujeron a 32 kbit/s o 64 kbit/s, a menudo en mono. [97]

Fortalezas y debilidades

Beneficios del DAB

Funciones mejoradas para los usuarios

Los dispositivos DAB realizan escaneos de banda en todo el rango de frecuencia, presentando todas las estaciones desde una única lista para que el usuario seleccione.

La DAB es capaz de proporcionar metadatos junto con la transmisión de audio. Los metadatos permiten que se muestre información visual, texto y gráficos (como el nombre y el logotipo de la estación, el presentador, el título de la canción y la carátula del álbum) mientras se reproduce una estación. Las estaciones de radio pueden proporcionar metadatos para mejorar la experiencia de escucha, en particular en los receptores de automóviles que tienen grandes paneles de visualización. [98]

La tecnología DAB puede transmitir "radiotexto" (en la terminología DAB, Dynamic Label Segment o DLS) desde la estación, brindando información en tiempo real, como títulos de canciones, tipo de música y noticias o actualizaciones de tráfico, con una longitud de hasta 128 caracteres. Esto es similar a una función de FM llamada RDS , que permite un radiotexto de hasta 64 caracteres.

La transmisión DAB contiene una hora local del día y, por lo tanto, un dispositivo puede usarla para corregir automáticamente su reloj interno cuando viaja entre zonas horarias y cuando cambia hacia o desde el horario de verano .

Más estaciones

El DAB no es más eficiente en cuanto a ancho de banda que el analógico medido en programas por MHz de un transmisor específico (la llamada eficiencia espectral del enlace ), pero es menos susceptible a las interferencias cocanal (diafonía), lo que permite reducir la distancia de reutilización, es decir, utilizar el mismo canal de radiofrecuencia de forma más densa. La eficiencia espectral del sistema (el número medio de programas de radio por MHz y transmisor) es un factor tres veces más eficiente que la FM analógica para las estaciones de radio locales. Para las redes de radio nacionales y regionales, la eficiencia mejora en más de un orden de magnitud debido al uso de SFN . En ese caso, los transmisores adyacentes utilizan la misma frecuencia.

En algunas zonas, en particular en las rurales, la introducción del DAB ofrece a los oyentes una mayor variedad de emisoras de radio. Por ejemplo, en el sur de Noruega , los oyentes de radio experimentaron un aumento de la disponibilidad de emisoras de 6 a 21 cuando se introdujo el DAB en noviembre de 2006.

Calidad de recepción

El estándar DAB integra características para reducir las consecuencias negativas del desvanecimiento por trayectos múltiples y el ruido de la señal , que afectan a los sistemas analógicos existentes .

Además, como el sistema DAB transmite audio digital, no se produce un silbido con una señal débil, algo que puede ocurrir en FM. Sin embargo, las radios que se encuentran en los márgenes de una señal DAB pueden experimentar un sonido de "barro burbujeante" que interrumpe el audio o que este se corta por completo.

Debido a la sensibilidad al efecto Doppler en combinación con la propagación por trayectos múltiples , el rango de recepción DAB (pero no la calidad del audio) se reduce cuando las velocidades de viaje son de más de 120 a 200 km/h, dependiendo de la frecuencia portadora. [18]

Ancho de banda variable

La radio mono, los canales de noticias y del clima y otros programas no musicales necesitan significativamente menos ancho de banda que una estación de radio musical típica, lo que permite que DAB transmita estos programas a velocidades de bits más bajas, dejando más ancho de banda para otros programas.

Sin embargo, esto ha llevado a una situación en la que algunas estaciones transmiten en mono; consulte § Calidad de audio para obtener más detalles.

Costos de transmisión

Los transmisores DAB son inevitablemente más caros que sus homólogos FM. El DAB utiliza frecuencias más altas que el FM y, por lo tanto, puede ser necesario compensar con más transmisores para lograr la misma cobertura que un solo transmisor FM. El DAB suele transmitirse por una empresa diferente a la emisora, que luego vende la capacidad a varias estaciones de radio. Este costo compartido puede resultar más económico que operar un transmisor FM individual.

Esta eficiencia se debe a la capacidad que tiene una red DAB de transmitir más canales por transmisor/red. Una red puede transmitir de 6 a 10 canales (con el códec de audio MP2) o de 10 a 18 canales (con el códec HE AAC). Por lo tanto, se cree que la sustitución de radios FM y transmisores FM por nuevas radios DAB y transmisores DAB no costará más que las nuevas instalaciones FM. También se sostiene que el consumo de energía será menor para las estaciones transmitidas en un solo multiplex DAB en comparación con los transmisores analógicos individuales. [99]

Una vez aplicado, un operador ha afirmado que la transmisión DAB tiene un coste tan bajo como una diecinueveava parte del de la transmisión FM. [100]

Desventajas del DAB

Calidad de recepción

La calidad de recepción durante la primera etapa de implementación de DAB era deficiente incluso para las personas que vivían dentro del área de cobertura. La razón de esto es que DAB utiliza una codificación de corrección de errores débil , de modo que cuando hay muchos errores con los datos recibidos no se pueden corregir suficientes errores y se produce un sonido de "barro burbujeante". En algunos casos puede producirse una pérdida total de la señal. Esta situación se ha mejorado en la versión más reciente de DAB+ que utiliza una codificación de corrección de errores más fuerte y a medida que se construyen transmisores adicionales.

Al igual que con otros sistemas digitales, cuando la señal es débil o sufre interferencias graves, no funcionará en absoluto. La recepción DAB también puede ser un problema para los receptores cuando la señal deseada está junto a otra más fuerte. Este era un problema particular para los primeros receptores de bajo costo.

Calidad de audio

Hasta mediados de la década de 2010, una queja común de los oyentes era que las emisoras "introducían" más estaciones por conjunto de las recomendadas [94] al:

  • Minimizar la tasa de bits al nivel más bajo de calidad de sonido que los oyentes estén dispuestos a tolerar, como 112 kbit/s para estéreo e incluso 48 kbit/s para radio mono (LBC 1152 y la Voz de Rusia son ejemplos).
  • Tener pocos canales digitales transmitiendo en estéreo.

Retraso de señal

La naturaleza de una red de frecuencia única (SFN) es tal que los transmisores de una red deben transmitir la misma señal al mismo tiempo. Para lograr la sincronización, el transmisor debe contrarrestar las diferencias en el tiempo de propagación que se producen por los diferentes métodos y distancias involucradas en el transporte de la señal desde el multiplexor a los diferentes transmisores. Esto se hace aplicando un retardo a la señal entrante en el transmisor en función de una marca de tiempo generada en el multiplexor, creada teniendo en cuenta el tiempo de propagación máximo probable, con un generoso margen adicional para la seguridad. Los retrasos en el codificador de audio y el receptor debido al procesamiento digital (por ejemplo, el desentrelazado) se suman al retraso general percibido por el oyente. [18] La señal se retrasa, generalmente alrededor de 1 a 4 segundos y puede ser considerablemente más larga para DAB+. Esto tiene desventajas:

  • Las radios DAB no están en sintonía con los eventos en vivo, por lo que la experiencia de escuchar comentarios en vivo sobre los eventos que se están viendo se ve afectada;
  • Los oyentes que utilizan una combinación de radios analógicas (AM o FM) y DAB (por ejemplo, en diferentes habitaciones de una casa) oirán una mezcla cuando ambos receptores estén al alcance del oído.

Las señales horarias , por el contrario, no son un problema en una red bien definida con un retardo fijo. El multiplexor DAB añade el desfase adecuado a la información horaria distribuida. La información horaria también es independiente del retardo de decodificación de audio (posiblemente variable) en los receptores, ya que la hora no está incrustada dentro de los cuadros de audio. Esto significa que los relojes integrados en los receptores pueden ser precisos.

Costos de transmisión

La tecnología DAB puede suponer un ahorro para las redes de varias estaciones. El desarrollo original de la tecnología DAB fue impulsado por operadores de redes nacionales con una serie de canales para transmitir desde varios sitios. Sin embargo, para estaciones individuales, como pequeñas estaciones comunitarias o locales que tradicionalmente operan su propio transmisor de FM en su propio edificio, el coste de la transmisión DAB será mucho mayor que el de la analógica. Operar un transmisor DAB para una sola estación no es un uso eficiente del espectro o la potencia. Dicho esto, esto se puede solucionar hasta cierto punto combinando varias estaciones locales en un multiplexor DAB/DAB+, de forma similar a lo que se hace en DVB-T/DVB-T2 con las estaciones de televisión locales.

Cobertura

Aunque la cobertura de FM aún supera la cobertura de DAB en la mayoría de los países que implementan cualquier tipo de servicio DAB, varios países que están pasando a la transición digital han realizado importantes implementaciones de redes DAB; a partir de 2022, WorldDAB brindó las siguientes coberturas: [14]

PaísCobertura
(% de la población)
Kuwait100
Malta100
Mónaco100
Dinamarca99,9
Noruega99,7
Suiza99,5
Alemania98
Reino Unido97.3
Bélgica97
República Checa95
Países Bajos95
Gibraltar90
Corea del Sur90
Katar90
Croacia90
Italia86
Eslovenia85
Austria83
Serbia78
Túnez75
Polonia67
Australia66
Estonia50
Eslovaquia46
Suecia43
Francia42
Azerbaiyán33
Pavo30
Montenegro29
España20
Tailandia17
Argelia8
Ucrania7
Grecia?
Indonesia?

Compatibilidad

En 2006, se empezaron a hacer pruebas con el códec HE-AAC, muy mejorado , para DAB+ . Sin embargo, casi ninguno de los receptores fabricados antes de 2008 es compatible con el nuevo códec, lo que los hace parcialmente obsoletos una vez que comienzan las transmisiones DAB+ y completamente obsoletos una vez que desaparecen todas las estaciones codificadas en MP2 . La mayoría de los receptores nuevos son compatibles con DAB y DAB+; sin embargo, el problema se ve agravado por el hecho de que algunos fabricantes desactivan las funciones DAB+ en radios que de otro modo serían compatibles para ahorrar en tarifas de licencia cuando se venden en países sin transmisiones DAB+ actuales.

Requisitos de potencia

Receptor portátil DAB/DAB+ y FM, alrededor de 2016. Esta unidad requiere dos baterías de tamaño "AA" ( los auriculares no se muestran).

Como el DAB requiere técnicas de procesamiento de señales digitales para convertir la señal codificada digitalmente recibida en contenido de audio analógico, la complejidad de los circuitos electrónicos necesarios para realizar esta conversión es mayor. Esto se traduce en que se necesita más energía para efectuar esta conversión en comparación con una conversión de FM a audio analógica, lo que significa que los equipos de recepción portátiles tendrán una vida útil de batería mucho más corta y requerirán mayor energía (y, por lo tanto, más volumen). Esto significa que consumen más energía que los receptores analógicos de banda II VHF. Sin embargo, gracias a una mayor integración (radio en chip), el consumo de energía del receptor DAB se ha reducido drásticamente, lo que hace que los receptores portátiles sean mucho más utilizables.

Países donde se cancela/pospone la transición de radio FM a DAB(+)

Aunque muchos países esperaban un cambio hacia la transmisión de audio digital, unos pocos se han movido en la dirección opuesta luego de pruebas fallidas.

  • Canadá realizó pruebas de DAB en banda L en las principales ciudades. Sin embargo, el éxito de la radio digital por satélite y la falta de receptores DAB en banda L hicieron que se abandonara la tecnología analógica. Posteriormente, Canadá adoptó la radio HD , tal como se utiliza en los Estados Unidos vecinos, en lugar de DAB. [101]
  • Finlandia abandonó el DAB en 2005. [102]
  • Hong Kong anunció la terminación del DAB en marzo de 2017. [103]
  • Portugal anunció la terminación del DAB en abril de 2011. [104]
  • En Corea, la transmisión de MBC 11FM se detuvo en 2015 y el canal DAB se cambió a T-DMB V-Radio.
  • En Irlanda, el DAB se limitó desde 2017 al multiplex de la emisora ​​estatal RTÉ Radio , que se apagó en marzo de 2021, después de que una encuesta mostrara que el 77% de los adultos escuchan la radio a través de FM, en comparación con el 8% a través de medios digitales, de los cuales el 0,5% a través de DAB. [105] El servicio de RTÉ comenzó en 2006, después de pruebas en 1998 y 2001. [106] Se probó un multiplex comercial en 2007-8 y se otorgó licencia, incluido DAB+ , de 2010 a 2017, pero el licenciatario no renovó debido a la falta de aceptación por parte de las emisoras. [106]
  • Hungría anunció el fin de DAB+ el 5 de septiembre de 2020, 12 años después de su inicio. [107] [108]
  • Rumanía dejó de emitir en DAB en septiembre de 2021 debido a la falta de interés tanto de las emisoras como de los oyentes, la baja disponibilidad de receptores, el bajo número de oyentes y la mayor aceptación e interés en la radio por Internet y FM. Rumanía comenzó a emitir en DAB en 2004, en el formato DAB, no adoptó DAB+ y desde entonces el interés ha sido bajo. Solo estaba disponible en Bucarest, solo había emisoras públicas disponibles, aunque algunas emisoras privadas hicieron algunas pruebas. Los oyentes de DAB seguían siendo menores. La disponibilidad de radios DAB en las tiendas era (y sigue siendo) baja y, a pesar de que algunas tiendas ofrecían receptores DAB, el interés sigue siendo limitado (tanto por la falta de interés, como por un precio más alto que un receptor FM normal y por la disposición de la gente a pagar el precio más alto por un dispositivo de Internet), y la mayoría prefiere radios de Internet o sistemas combinados (dispositivos con FM e Internet, aunque muchos de estos dispositivos también tienen capacidad DAB, que ahora resulta inútil). [ cita requerida ]
  • Suecia El gobierno sueco pospuso la transición a DAB en 2016, tras un informe de la Oficina Nacional de Auditoría que criticaba los beneficios para los oyentes en comparación con las transmisiones FM continuas combinadas con otras técnicas de transmisión digital (4G, Internet) y la fortaleza de la radio FM como fuente simple y confiable de información de emergencia/crisis. Las transmisiones limitadas continúan en Estocolmo, Gotemburgo, Malmö y Luleå [109]
  • Nueva Zelanda inició una prueba de DAB+ con transmisores que transmitían en la banda III en Auckland y Wellington en 2006. La aceptación del servicio fue muy baja y la prueba finalizó en 2018. [110] [111]

Véase también

Referencias

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General

  • Las especificaciones ETSI están disponibles en el Área de descarga de publicaciones ETSI, pda.etsi.org (esto abrirá el motor de búsqueda de documentos ETSI; para encontrar la última versión del documento, ingrese una cadena de búsqueda; se requiere registro gratuito para descargar el PDF)
  • Stott, JH; El cómo y el por qué de COFDM, BBC Research Development
  • WorldDAB, el foro mundial de la industria de la radio digital
  • Radiodifusión de audio digital (DAB) - Fundación Canadiense de la Comunicación
  • ETSI EN 300 401 v1.4.1: especificación DAB original, etsi.org
  • Especificación técnica ETSI TS 102 563 V1.2.1 (2010-05), etsi.org
  • DAB Ensembles Worldwide (también conocido como "Wohnort", la parte principal del sitio es una lista de servicios que transmiten actualmente)
  • Una visión general de los servicios DAB+ en Alemania Archivado el 1 de junio de 2019 en Wayback Machine.
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