Radio Digital Mundial

Digital Radio Mondiale ( DRM ; mondiale significa "mundial" en italiano y francés ) es un conjunto de tecnologías de transmisión de audio digital diseñadas para funcionar en las bandas que se utilizan actualmente para la transmisión de radio analógica, incluidas la transmisión AM ( en particular, la de onda corta ) y la transmisión FM . DRM es más eficiente espectralmente que AM y FM, lo que permite más estaciones, con mayor calidad, en una cantidad dada de ancho de banda , utilizando el formato de codificación de audio xHE-AAC . Varios otros códecs MPEG-4 y Opus también son compatibles, pero el estándar ahora especifica xHE-AAC .

Digital Radio Mondiale es también el nombre del consorcio internacional sin ánimo de lucro que ha diseñado la plataforma y que ahora promueve su introducción. Radio France Internationale , TéléDiffusion de France , BBC World Service , Deutsche Welle , Voice of America , Telefunken (ahora Transradio ) y Thomcast (ahora Ampegon) participaron en la formación del consorcio DRM.

El principio de DRM es que el ancho de banda es el factor limitante y la potencia de procesamiento de la computadora es barata; las técnicas modernas de compresión de audio con uso intensivo de la CPU permiten un uso más eficiente del ancho de banda disponible, a expensas de los recursos de procesamiento.

DRM puede transmitir en frecuencias inferiores a 30 MHz ( onda larga , onda media y onda corta ), lo que permite la propagación de señales a muy larga distancia. Los modos para estas frecuencias más bajas se conocían anteriormente como "DRM30". En las bandas de VHF , se utilizaba el término "DRM+". DRM+ puede utilizar los espectros de transmisión disponibles entre 30 y 300 MHz; generalmente esto significa banda I (47 a 68 MHz), banda II (87,5 a 108 MHz) y banda III (174 a 230 MHz). ^[1] DRM ha sido diseñado para poder reutilizar partes de las instalaciones de transmisión analógica existentes , como antenas, alimentadores y, especialmente para DRM30, los propios transmisores, evitando nuevas inversiones importantes. DRM es robusto contra el desvanecimiento y la interferencia que a menudo afectan a la transmisión convencional en estos rangos de frecuencia.

La codificación y decodificación se pueden realizar mediante procesamiento de señales digitales , de modo que un sistema integrado de bajo coste con un transmisor y un receptor convencionales puede realizar la codificación y decodificación bastante compleja.

Como medio digital, DRM puede transmitir otros datos además de los canales de audio ( difusión de datos ), así como metadatos de tipo RDS o datos asociados a programas , como lo hace la radiodifusión de audio digital (DAB). Los servicios DRM pueden funcionar en muchas configuraciones de red diferentes, desde un modelo tradicional de un solo servicio y un solo transmisor de AM hasta un modelo de múltiples servicios (hasta cuatro) y múltiples transmisores, ya sea como una red de frecuencia única (SFN) o una red de múltiples frecuencias (MFN). También es posible la operación híbrida, donde el mismo transmisor ofrece servicios analógicos y DRM simultáneamente.

DRM incorpora tecnología conocida como Funciones de Advertencia de Emergencia que pueden anular otra programación y activar radios que están en espera para recibir transmisiones de emergencia. ^[2]

La norma técnica está disponible de forma gratuita en el ETSI [ ^3] y la UIT ha aprobado su uso en la mayor parte del mundo. La aprobación para la región 2 de la UIT está pendiente de modificaciones a los acuerdos internacionales existentes. La transmisión inaugural tuvo lugar el 16 de junio de 2003 en Ginebra , Suiza , en la Conferencia Mundial de Radiocomunicaciones de la UIT .

Las emisoras actuales incluyen Akashvani (antes All India Radio), BBC World Service , funklust (antes conocida como BitXpress), Radio Exterior de España , Radio New Zealand International , Radio Vaticano , Radio Romania International y Radio Kuwait. ^[4]

Hasta ahora ^{[¿ cuándo? ]} los receptores DRM se han utilizado normalmente en ordenadores personales . Unos pocos fabricantes han introducido receptores DRM que hasta ahora han permanecido como productos de nicho debido a la limitada oferta de emisiones. Se espera que la transición de las emisoras nacionales a los servicios digitales con DRM, en particular All India Radio, estimule la producción de una nueva generación de receptores asequibles y eficientes.

Chengdu NewStar Electronics ofrece el DR111 desde mayo de 2012, que cumple con los requisitos mínimos para receptores DRM especificados por el consorcio DRM y se vende en todo el mundo. ^[5]

El Servicio General de Ultramar de Akashvani transmite diariamente en DRM a Europa Occidental en 9,95 MHz entre las 17:45 y las 22:30 UTC. ^[6] All India Radio está en proceso de reemplazar y renovar muchos de sus transmisores AM nacionales con DRM. El proyecto, que comenzó en 2012, está programado para completarse durante 2015. ^[7]

La BBC, la British Broadcasting Corporation, ha probado la tecnología en el Reino Unido transmitiendo BBC Radio Devon en el área de Plymouth en la banda MF . La prueba duró un año (abril de 2007 – abril de 2008). ^[8] La BBC también probó DRM+ en la banda FM en 2010 desde la estación transmisora ​​Craigkelly en Fife , Escocia, en un área que incluía la ciudad de Edimburgo . En esta prueba, se reemplazó un transmisor FM de 10 kW (ERP) con un transmisor DRM+ de 1 kW en dos modos diferentes y se comparó la cobertura con FM. ^[9] Digital Radio Mondiale se incluyó en la consulta de Ofcom de 2007 sobre el futuro de la radio en el Reino Unido para la banda de onda media AM . ^[10]

RTÉ también realizó pruebas nocturnas de programas individuales y múltiples durante un período similar en el transmisor LW de 252 kHz en Trim , Condado de Meath , Irlanda, que se actualizó para admitir DRM después del cierre de Atlantic 252 .

El Instituto Fraunhofer de circuitos integrados (IIS) ofrece un paquete de software para radios definidas por software que se puede ceder bajo licencia a los fabricantes de radios. Paquete de software para radios de coche con DRM – Digital Radio Mondiale

El 28 de septiembre de 2006, el regulador australiano del espectro, la Autoridad Australiana de Comunicaciones y Medios , anunció que había "impuesto un embargo sobre las bandas de frecuencia potencialmente adecuadas para su uso por los servicios de radiodifusión que utilizan Digital Radio Mondiale hasta que se pueda completar la planificación del espectro", "esas bandas son "5.950-6.200; 7.100-7.300; 9.500-9.900; 11.650-12.050; 13.600-13.800; 15.100-15.600; 17.550-17.900; 21.450-21.850 y 25.670-26.100 kHz". ^[11]

Desde 2005, la Comisión Federal de Comunicaciones de los Estados Unidos establece en 47 CFR 73.758 que: "Para emisiones moduladas digitalmente, se empleará el estándar Digital Radio Mondiale (DRM)". La Parte 73, sección 758 es solo para transmisiones HF .

Las velocidades de bits útiles para DRM30 van desde 6,1 kbit/s (Modo D) hasta 34,8 kbit/s (Modo A) para un ancho de banda de 10 kHz (±5 kHz alrededor de la frecuencia central). Es posible alcanzar velocidades de bits de hasta 72 kbit/s (Modo A) utilizando un canal estándar de 20 kHz (±10 kHz) de ancho. ^{[12] (A modo de comparación,} la HD Radio digital pura puede transmitir 20 kbit/s utilizando canales de 10 kHz de ancho y hasta 60 kbit/s utilizando canales de 20 kHz). ^[13] La velocidad de bits útil depende también de otros parámetros, como:

• Robustez deseada ante errores ( codificación de errores )
• potencia necesaria ( esquema de modulación )
• robustez respecto a las condiciones de propagación ( propagación por trayectos múltiples , efecto Doppler ), etc.

Cuando se diseñó originalmente el DRM, estaba claro que los modos más robustos ofrecían una capacidad insuficiente para el formato de codificación de audio de última generación, el MPEG-4 HE-AAC (High Efficiency Advanced Audio Coding). Por lo tanto, el estándar se lanzó con una opción de tres sistemas de codificación de audio diferentes (codificación de fuente) según la tasa de bits:

• MPEG-4 HE-AAC (codificación de audio avanzada de alta eficiencia). AAC es un codificador perceptual adecuado para voz y música, y High Efficiency es una extensión opcional para la reconstrucción de frecuencias altas (SBR: replicación de ancho de banda espectral) e imagen estéreo (PS: estéreo paramétrico). Se pueden utilizar frecuencias de muestreo de 24 kHz o 12 kHz para AAC básico (sin SBR), que corresponden respectivamente a 48 kHz y 24 kHz cuando se utiliza sobremuestreo SBR.
• MPEG-4 CELP , que es un codificador paramétrico adecuado únicamente para voz (vocoder), pero que es resistente a errores y necesita una tasa de bits pequeña.
• MPEG-4 HVXC , que también es un codificador paramétrico para programas de voz que utiliza una tasa de bits incluso menor que CELP.

Sin embargo, con el desarrollo de MPEG-4 xHE-AAC , que es una implementación de MPEG Unified Speech and Audio Coding , se actualizó el estándar DRM y se reemplazaron los dos formatos de codificación de solo voz, CELP y HVXC. USAC está diseñado para combinar las propiedades de una codificación de voz y audio general de acuerdo con las restricciones de ancho de banda y, por lo tanto, puede manejar todo tipo de material de programación. Dado que hubo pocas transmisiones CELP y HVXC al aire, la decisión de abandonar los formatos de codificación de solo voz se aprobó sin problemas.

Muchas emisoras siguen utilizando el formato de codificación HE-AAC porque aún ofrece una calidad de audio aceptable a velocidades de bits superiores a unos 15 kbit/s. Sin embargo, se prevé que en el futuro la mayoría de las emisoras adoptarán xHE-AAC .

DRM30, a diferencia de HD Radio en onda media, permite la multiprogramación.

Opus es un códec de código abierto que no está incluido en el estándar DRM, pero que suele estar soportado por implementaciones de software populares. Aparte de las ventajas técnicas percibidas sobre la familia MPEG, como la baja latencia (retardo entre la codificación y la descodificación), el códec no está sujeto a regalías ni a licencias de patentes. Los fabricantes de equipos actualmente pagan regalías por incorporar los códecs MPEG.

• Desde la versión 2.1, Dream puede transmitir utilizando el formato Opus.
• Spark admite transmisiones CELT, que es un subconjunto de Opus. ^[14]

La transmisión DRM se puede realizar utilizando una selección de diferentes anchos de banda:

• 4,5 kHz. Permite a la emisora ​​realizar una transmisión simultánea y utilizar el área de banda lateral inferior de un canal raster de 9 kHz para AM , con una señal DRM de 4,5 kHz que ocupa el área que tradicionalmente ocupa la banda lateral superior. ^[15] Sin embargo, la velocidad de bits y la calidad de audio resultantes no son buenas.
• 5 kHz. Permite a la emisora ​​realizar una transmisión simultánea y utilizar el área de banda lateral inferior de un canal raster de 10 kHz para AM , con una señal DRM de 5 kHz ocupando el área que tradicionalmente ocupa la banda lateral superior. Sin embargo, la velocidad de bits y la calidad de audio resultantes son marginales (7,1–16,7 kbit/s para 5 kHz). Esta técnica podría utilizarse en las bandas de onda corta en todo el mundo.
• 9 kHz. Ocupa la mitad del ancho de banda estándar de un canal de transmisión de onda larga o de onda media de la región 1.
• 10 kHz. Ocupa la mitad del ancho de banda estándar de un canal de transmisión de la región 2 y se puede utilizar para transmitir simultáneamente con un canal de audio analógico restringido a NRSC5. Ocupa un canal de transmisión de onda corta mundial completo (entre 14,8 y 34,8 kbit/s).
• 18 kHz. Ocupa todo el ancho de banda de los canales de onda larga o media de la región 1 según el plan de frecuencias existente . Esto ofrece una mejor calidad de audio.
• 20 kHz. Ocupa todo el ancho de banda del canal AM de la región 2 o la región 3 según el plan de frecuencias existente. Esto ofrece la máxima calidad de audio del estándar DRM30 (entre 30,6 y 72 kbit/s).
• 100 kHz para DRM+. Este ancho de banda se puede utilizar en las bandas I , II y III y DRM+ puede transmitir cuatro programas diferentes en este ancho de banda o incluso un canal de vídeo digital de baja definición.

La modulación utilizada para DRM es multiplexación por división de frecuencia ortogonal codificada ( COFDM ), donde cada portadora se modula con modulación de amplitud en cuadratura ( QAM ) con una codificación de error seleccionable.

La elección de los parámetros de transmisión depende de la robustez de la señal deseada y de las condiciones de propagación. La señal de transmisión se ve afectada por el ruido, las interferencias, la propagación de ondas por trayectos múltiples y el efecto Doppler .

Es posible elegir entre varios esquemas de codificación de errores y varios patrones de modulación: 64-QAM, 16-QAM y 4-QAM. La modulación OFDM tiene algunos parámetros que deben ajustarse en función de las condiciones de propagación. Estos son el espaciado de portadora que determinará la robustez frente al efecto Doppler (que causa desfases de frecuencia, spread: propagación Doppler) y el intervalo de guarda OFDM que determina la robustez frente a la propagación por trayectos múltiples (que causa desfases de retardo, spread: propagación de retardo). El consorcio DRM ha determinado cuatro perfiles diferentes correspondientes a las condiciones de propagación típicas:

• A: Canal gaussiano con muy poca propagación por trayectos múltiples y efecto Doppler. Este perfil es adecuado para transmisiones locales o regionales.
• B: canal de propagación por trayectos múltiples. Este modo es adecuado para transmisiones de alcance medio y se utiliza con frecuencia en la actualidad.
• C: similar al modo B, pero con mayor robustez al efecto Doppler (mayor espaciamiento de portadoras). Este modo es adecuado para transmisiones a larga distancia.
• D: similar al modo B, pero con resistencia a la propagación por retardo y a la propagación Doppler. Este caso se da en condiciones de propagación adversas en transmisiones a distancias muy largas. La tasa de bits útil para este perfil se reduce.

El equilibrio entre estos perfiles se encuentra entre robustez, resistencia en relación con las condiciones de propagación y tasas de bits útiles para el servicio. Esta tabla presenta algunos valores en función de estos perfiles. Cuanto mayor sea el espaciamiento de portadoras, más resistente es el sistema al efecto Doppler (dispersión Doppler). Cuanto mayor sea el intervalo de guarda, mayor será la resistencia a los errores de propagación por trayectos múltiples largos (dispersión por retardo).

La información digital resultante, de baja tasa de bits, se modula mediante COFDM . Puede funcionar en modo de transmisión simultánea alternando entre DRM y AM, y también está preparada para conectarse a otras alternativas (por ejemplo, servicios DAB o FM).

DRM se ha probado con éxito en ondas cortas , ondas medias (con espaciado de canales de 9 y 10 kHz ) y ondas largas .

También existe una versión de comunicación bidireccional de DRM con un ancho de banda más bajo que reemplaza las comunicaciones SSB en HF ^{[16] ; tenga en cuenta que} no es compatible con la especificación DRM oficial. Es posible que en el futuro la versión DRM con un ancho de banda de 4,5 kHz que utiliza la comunidad de radioaficionados se fusione con la especificación DRM existente.

El software Dream recibirá las versiones comerciales y también el modo de transmisión limitado mediante el codificador FAAC AAC.

La codificación de errores se puede elegir para que sea más o menos robusta.

Esta tabla muestra un ejemplo de tasas de bits útiles según las clases de protección:

• Perfiles de propagación OFDM (A o B)
• Modulación de portadora (16QAM o 64QAM)
• y ancho de banda del canal (9 o 10 kHz)

Cuanto menor sea la clase de protección, mayor será el nivel de corrección de errores.

Aunque el estándar DRM inicial cubría las bandas de transmisión por debajo de 30 MHz, el consorcio DRM votó en marzo de 2005 para comenzar el proceso de extensión del sistema a las bandas VHF de hasta 108 MHz. ^[17]

El 31 de agosto de 2009, DRM+ (Modo E) se convirtió en un estándar de transmisión oficial con la publicación de la especificación técnica por parte del Instituto Europeo de Normas de Telecomunicaciones ; se trata efectivamente de una nueva versión de toda la especificación DRM con el modo adicional que permite el funcionamiento por encima de 30 MHz hasta 174 MHz. ^[18]

Se utilizan canales con mayor ancho de banda, lo que permite a las estaciones de radio utilizar velocidades de bits más altas, proporcionando así una mayor calidad de audio. Un canal DRM+ de 100 kHz tiene capacidad suficiente para transportar un canal de TV móvil de baja definición de 0,7 megabit/s de ancho: sería factible distribuir TV móvil sobre DRM+ en lugar de DMB o DVB-H . Sin embargo, DRM+ (DRM Mode E) tal como está diseñado y estandarizado solo proporciona velocidades de bits entre 37,2 y 186,3 kbit/s ^{[19] [20]} dependiendo del nivel de robustez, utilizando modulaciones 4-QAM o 16-QAM y un ancho de banda de 100 kHz.

DRM+ ha sido probado con éxito en todas las bandas VHF , y esto le da al sistema DRM el uso de frecuencia más amplio; puede usarse en la banda I , II ( banda FM ) y III . DRM+ puede coexistir con DAB en la banda III . ^[21] La UIT ha publicado tres recomendaciones sobre DRM+, conocidas en los documentos como Sistema Digital G. Esto indica la introducción del sistema DRM completo (DRM 30 y DRM+). La Rec. UIT-R BS.1114 es la recomendación de la UIT para la radiodifusión sonora en el rango de frecuencia de 30 MHz a 3 GHz. DAB, HD-Radio e ISDB-T ya se recomendaron en este documento como Sistemas Digitales A, C y F, respectivamente.

En 2011, la organización paneuropea Community Media Forum Europe ^[22] recomendó a la Comisión Europea que se utilizara DRM+ en lugar de DAB/DAB+ para la radiodifusión a pequeña escala (radio local, radio comunitaria).

• Sistema de señalización AMSS AM
• Transmisión de audio digital (DAB)
• Transmisión multimedia digital (DMB)
• DVB-H (Transmisión de vídeo digital: dispositivos portátiles)
• DVB-T (Transmisión de vídeo digital terrestre)
• Radio digital por satélite (SDR) del ETSI
• HD Radio , sistema americano de radio digital
• ISDB-Tsb , sistema japonés para radio digital.
• Efecto acantilado , que afecta a las comunicaciones digitales como la radio.
• Radio de onda corta
• En banda y en canal

• Digital Radio Mondiale (DRM) - página oficial
• Cómo recibir DRM en las bandas de onda larga, media y corta
• Diorama Archivado el 6 de octubre de 2010 en Wayback Machine Receptor DRM. Un receptor DRM de código abierto escrito por el Instituto de Telecomunicaciones de la Universidad de Kaiserslautern (Alemania)
• WinDRM Software DRM para usuarios de radioaficionados
• Dream - un receptor DRM de software de código abierto
• Implementación del transmisor de radio GNU gr-drm
• Software DRM Colección de software DRM
• Calendario de transmisiones DRM globales