Qué es DRM Radio

Qué es DRM RadioDigital Radio Mondiale, La Radio Digital Global

La radio digital Mondiale (DRM) es el sistema de transmisión de audio digital universalmente estandarizado para la transmisión en las frecuencias I, II (banda FM) y III de Frecuencia Media (MF), así como en Frecuencia Muy Alta (VHF).

Proporciona una alternativa digital para reemplazar la transmisión de AM analógica que se utiliza para la transmisión de radio.

El DRM utiliza las bandas de frecuencia e infraestructura existentes con pequeñas modificaciones en los transmisores que se utilizan para la transmisión de onda media y corta.

¿Qué es DRM Radio?

Es compatible con varios modos que funcionan con un ancho de banda de 5 kHz y 10 kHz que se utiliza en la transmisión de AM actual, y modos que requieren un mayor ancho de banda.

La comunicación SSB que requiere un ancho de banda inferior para la comunicación bidireccional también es posible reemplazar por DRM. Como el DRM requiere menos ancho de banda, puede acomodar un mayor número de canales o una mayor velocidad de transmisión de datos para el ancho de banda existente de un canal que se utiliza para la transmisión de AM.

DRM puede usar una variedad de contenido de audio y es capaz de integrar texto y datos junto con audio. La visualización de estos contenidos adicionales en el receptor DRM mejora la experiencia auditiva. Los receptores DRM están equipados con características atractivas como la guía electrónica de programas (EPG), la recepción y grabación programadas y la visualización de programas.

DRM ofrece una mejora de la calidad de audio comparable a la transmisión de frecuencia modulada (FM). La compatibilidad hacia atrás y el costo del receptor son los obstáculos para el popular DRM a nivel mundial. Se están haciendo esfuerzos para superar estos problemas. Este documento revisa las características clave, la tecnología, los beneficios de la tecnología para los diferentes integrantes de la sociedad y los problemas de implementación relacionados con la tecnología.

Qué es DRM Radio

Introducción

El sistema DRM de transmisión de sonido digital es un estándar no propietario que opera en las bandas de frecuencia MF, HF y VHF I, II (banda FM) y III [1, 2, 3]. La transmisión en estas bandas de frecuencia puede propagarse por medio de la onda de tierra, la propagación ionosférica o una combinación de ambos mecanismos [4].

El área de cobertura de una transmisión de AM varía desde áreas locales en MW hasta áreas regionales hasta áreas grandes y lejanas en SW. La transmisión de MW utiliza la propagación de la onda terrestre que requiere una mayor cantidad de energía para cubrir el área geográfica designada. Además, la calidad del sonido tampoco es buena.

Las bandas de HF se utilizan generalmente para transmitir programas a objetivos alejados del transmisor utilizando propagación ionosférica. Idealmente, la ionosfera debe refractar la señal electromagnética a la Tierra, lo cual no es el caso en realidad. La propagación a través de la ionosfera tiene limitaciones para ofrecer una transmisión exitosa debido a la ionización de diferentes capas durante el día y la noche, además de ser un problema de desvanecimiento de propagación por trayectos múltiples.

DRM ofrece una alternativa digital a la transmisión de radio analógica existente. El beneficio clave de DRM es su capacidad para adaptarse al plan existente de transmisión de AM. Ofrece una calidad de sonido similar a la de FM en todas las bandas de frecuencia utilizadas para la transmisión de radio. El consorcio DRM propuso el uso alternativo de la banda de 26 MHz para la radiodifusión local [8]. Se han realizado ensayos para validar el mismo [7, 9, 10].

El componente troposférico es el principal mecanismo de propagación cuando se utiliza la banda de 26 MHz para la cobertura local. La consideración de la difracción y los parámetros de trayectoria múltiple son de gran importancia en DRM. El ancho de banda de 430 kHz disponible en la banda de 26 MHz podría usarse para 43 transmisiones DRM con modos de ancho de banda de 10 kHz, o 21 transmisiones DRM utilizando modos de 20 kHz.

la planificación de frecuencias de esta banda está coordinada por grupos de coordinación internacional, ASBU, HFCC, según lo regula el Artículo 12 del Reglamento de Radiocomunicaciones [11]. Esta banda ofrece los beneficios de la transmisión de audio digital para la transmisión local. Las autoridades en cada país estarían a cargo de las asignaciones de frecuencia, aunque los comités de coordinación deberían ser informados sobre el mismo.

Características del sistema DRM

  • El DRM puede ofrecer una calidad de sonido comparable a la de FM en frecuencias por debajo de 30 MHz y más allá de la banda VHF que permite la propagación de señales a muy larga distancia.
  • Utiliza la tecnología de canal en banda (IBOC) y puede operar en un modo híbrido llamado Single Channel Simulcast.
  • Se ha diseñado especialmente para utilizar partes de instalaciones de transmisores de AM más antiguas, como antenas, evitando grandes inversiones nuevas.
  • Es robusto contra el desvanecimiento y la interferencia.
  • La codificación y la decodificación se realizan mediante el procesamiento de la señal digital, de modo que puede realizar una computadora incrustada barata con un transmisor y receptor convencionales.
  • DRM puede transmitir otros datos además de los canales de audio.

Beneficios del sistema DRM

AM DIGITAL

Permite el acceso directo a millones de oyentes en excelente calidad de sonido. DRM en Onda Media (Medium Wave) es perfecto para las emisoras que buscan una audiencia nacional, especialmente en países que cubren un área geográfica considerable. En la mayoría de los países, las autoridades reguladoras ya han aprobado DRM como el sucesor digital de la onda media.

En países grandes, como Rusia o India, la DRM puede ser el único medio para lograr una cobertura nacional sin fisuras en la era digital y, sin duda, será la más rentable.

DRM también es la solución ideal para la cobertura regional de onda media. Es simplemente perfecto para las emisoras que planean implementar nuevos servicios digitales adicionales. Para las emisoras más pequeñas que apuntan a nichos urbanos, DRM + es la respuesta. Permitirá que las radios comunitarias o las emisoras comerciales especializadas lleguen a las audiencias previstas sin pasar por la congestión y los altos costos de la banda de FM analógica.

Una solución rentable para migrar al universo digital.

Los transmisores analógicos de onda corta y media se pueden convertir al modo DRM a bajo costo y la vida útil del equipo se prolonga significativamente, tanto desde el punto de vista técnico como financiero. El alcance de la inversión de capital requerida también es manejable porque solo unos pocos transmisores pueden lograr una excelente cobertura en territorios muy extensos.

DRM no requiere una gran red de transmisores o una red complicada de repetidores para hacer el trabajo. Los costos de transmisión no son superiores a los de las transmisiones analógicas de onda corta y onda media y ofrecen una excelente relación calidad-precio dada la amplia cobertura de área y la calidad de sonido superior.

DRM se ha desarrollado para funcionar junto con otras tecnologías de radio digital y en el campo de los receptores. La integración de la capacidad DRM en estos receptores de conjuntos de chips híbridos se puede lograr a un costo marginal, agregando muy poco al costo de la radio para el consumidor que utiliza otros receptores de tecnología digital.

Mientras la televisión avanza con la conversión digital y muchos países ya han establecido un cambio analógico, la radio está entrando en la era digital. El iPod y las capacidades de expansión de teléfonos móviles, dispositivos portátiles y computadoras portátiles son líderes en la industria que esperan un formato digital de radio. Para que la radio se traslade al mundo digital al mismo ritmo que otras plataformas, el sonido debe estar en un formato que estas plataformas puedan entender.

El estándar DRM proporciona eso. La radio DRM estará hablando con su reproductor mpeg player 3 y tu iPod. DRM también proporciona funciones digitales mejoradas, como EPG en pantalla, flujos de datos y pausa en la radio en vivo y funcionalidad de rebobinado, y facilita enormemente la interactividad con la audiencia.

DRM ofrece una variedad de programas, mejor calidad de sonido para los radioescuchas.

La radio promedio de hoy puede recibir unas 35-40 estaciones locales de FM y un puñado de transmisiones de onda media. DRM tiene el potencial de brindar a cada radio una amplia selección de contenido nuevo. Es posible incorporar nuevos programas de las principales emisoras internacionales.

Otro beneficio para el oyente incluye la calidad de la radio hablada en onda media, centrada en programas nacionales y regionales. El DRM aporta que las transmisiones de onda corta y media se pueden escuchar ahora con una calidad de sonido similar a la de FM. La recepción de DRM es excelente en cualquier lugar de las ciudades, así como en bosques densos, en interiores en un bloque de viviendas y en exteriores, e incluso en dispositivos móviles.

El receptor DRM es portátil y móvil. Uno puede tomar una radio DRM en cualquier lugar y escuchar. El DRM es ideal para transmisiones de largo alcance donde uno puede mantenerse informado.

El receptor DRM ofrece todos los beneficios asociados con las radios digitales modernas. Ofrece acceso a una Guía electrónica de programas (EPG) y la capacidad de sintonizar fácilmente por frecuencia, nombre de estación o tipo de programa. Además, los programas vienen con información de texto asociada, el nombre de la estación, el título del programa o la grabación, etc.

Las radios DRM también pueden sintonizar las bandas de FM y MW analógicas y la transmisión de audio digital, donde esté disponible.

DRM ofrece un vasto mercado nuevo a los fabricantes de receptores, transmisores y semiconductores.

Se estima que hay 2.500 millones de receptores AM analógicos actualmente en el mundo. A medida que la radio se traslada a la era digital, estos dispositivos serán reemplazados y, potencialmente, el mercado en general se expandirá aún más. También vale la pena señalar que la GRD se debe particularmente a la cobertura de áreas amplias, por lo tanto, es probable que se adopte en países que se extienden sobre grandes territorios, como Rusia, China e India, que también tienen grandes poblaciones y grandes mercados.

Una tecnología estándar abierta y una tecnología versátil.

Desde un punto de vista tecnológico, DRM es un estándar maduro, probado y libre de defectos y sin sorpresas ocultas. DRM es un estándar abierto, no propietario. El Consorcio DRM posee los derechos de propiedad intelectual y otorga licencias de la tecnología a aquellas organizaciones que desean usarla y desarrollarla aún más. DRM es totalmente compatible con el estándar en el que se basan las tecnologías DAB y DMB. Complementa que el estándar como DRM es actualmente el más adecuado para las bandas de AM, mientras que DAB ha sido promovido como una alternativa a la FM. Lo más importante es que, a corto plazo, es relativamente sencillo y rentable integrar las capacidades DRM en una amplia variedad de dispositivos, desde equipos de radio híbridos con funcionalidad multibanda hasta dispositivos portátiles y, próximamente, a teléfonos móviles.

Tecnología del sistema DRM

Codificación de Audio

Se demuestra que el DRM funciona en diferentes modos para satisfacer la necesidad de diferentes requisitos de transmisión. Ofrece la posibilidad de utilizar diferentes sistemas de codificación de audio (codificación de fuente) dependiendo de la velocidad de bits.

La codificación de audio utilizada en la transmisión digital se analiza en [12]. La velocidad de bits depende también de otros parámetros que incluyen la robustez deseada para los errores, la potencia necesaria y la robustez con respecto a las condiciones de propagación. Las velocidades de bits van desde 6 kbit / s hasta 35 kbit / s para la aplicación DRM. Se pueden lograr velocidades de bits de hasta 72 kbit / s (Modo A) para un canal de ancho estándar de 20 kHz (± 10 kHz).

Los métodos de codificación de fuente utilizados en DRM incluyen:

  • Codificación de audio avanzada de alta eficiencia MPEG-4. AAC es un codificador de percepción adecuado para voz y música, y la Alta Eficiencia es una extensión opcional.
  • MPEG-4 CELP, que es un codificador paramétrico adecuado para voz solamente (vocoder) pero que es robusto a los errores y necesita una pequeña tasa de bits.
  • MPEG-4 HVXC, que también es un codificador paramétrico para programas de voz que utiliza una tasa de bits incluso más pequeña que CELP.
  • MPEG-4 HE-AAC, que es una implementación de MPEG. USAC está diseñado para combinar las propiedades de una voz o un códec de audio general de acuerdo con las restricciones de ancho de banda. Estos cambios se incorporaron posteriormente en la especificación del sistema actual.

Los radiodifusores tienen cierta libertad de elección según el material que envíen. El modo más comúnmente usado es HE-AAC (también llamado AAC +) que ofrece una calidad de audio aceptable comparable con la transmisión de FM. Aparte de las ventajas técnicas percibidas sobre la familia MPEG, como la baja latencia (retraso entre la codificación y la decodificación), este códec proporciona a los aficionados una alternativa de código abierto a la familia MPEG cuyo uso está sujeto a regalías.

Ancho de banda

La difusión de DRM se puede hacer usando una opción de diferentes anchos de banda

  • 4,5 kHz. Band proporciona la capacidad de una transmisión simultánea y utilizar el área de banda lateral inferior de un canal completo de 9 kHz para AM de banda lateral única. Con una señal DRM de 4,5 kHz que ocupa el área tradicionalmente tomada por la banda lateral superior. Ofrece una tasa de bits moderada y una calidad de audio que se adapta al requisito de las bandas de onda media y onda corta de la región 1 (europea), o de la banda de onda media de la región 3 (asiática).
  • 5 kHz. Banda ampliamente utilizada por las emisoras ​​para la difusión simultánea y utiliza el área de banda lateral inferior de un canal completo de 10 kHz para la banda lateral única AM. DRM con una señal de 5 kHz que ocupa el área tradicionalmente tomada por la banda lateral superior. La velocidad de bits de 7.1-16.7 kbit / sy la calidad de audio es marginal para 5 kHz. Este régimen se aplicaría a la banda de AM en la región 2 y a las bandas de onda corta en el mundo.
  • 9 kHz. ocupa todo el ancho de banda estándar de un canal de transmisión de onda larga o de onda media de la región 1 para que el plan de frecuencia existente pueda reutilizarse. También se utiliza para la banda de onda media de la región 3.
  • 10 kHz. ocupa todo el ancho de banda estándar de una región-2 AM o un canal de transmisión de onda corta en todo el mundo que ofrece 14.8-34.8 kbit / s para que el plan de frecuencia existente pueda reutilizarse.
  • 18 kHz. Ofrece una mejor calidad de audio. Este ancho de banda ocupa un par adyacente de canales de onda larga o media de la región 1 o un par adyacente de canales de onda media de la región 3 de acuerdo con el plan de frecuencia existente.
  • 20 kHz. ofrece una mejor calidad de audio a una velocidad de bits de 30.6 a 72 kbit / s. Estos anchos de banda ocupan el par adyacente de la región-2 AM o los canales de onda corta en todo el mundo de acuerdo con el plan de frecuencia existente.
  • Se utilizan 100 kHz para la banda VHF I, II y III. DRM + puede transmitir cuatro programas diferentes en este ancho de banda.

Modulación

La modulación utilizada para DRM se codifica en multiplexación por división de frecuencia ortogonal, donde cada portadora se modula con modulación de amplitud en cuadratura con una codificación de error seleccionable. OFDM ha sido ampliamente aceptado como una técnica de modulación multiportadora sobre canales inalámbricos [13].

OFDM utiliza un gran número de portadores muy espaciados para la transmisión del audio codificado digitalmente y las señales de datos asociadas. El canal de transmisión asignado contiene todas estas portadoras dentro de su ancho de banda asignado.

Para mitigar el desvanecimiento del tiempo se emplea el intercalado. Se pueden variar varios parámetros del OFDM y la codificación para permitir que el DRM funcione con éxito en diferentes entornos de propagación. La selección de los parámetros permite planificar las transmisiones que encuentran la mejor combinación de potencia de transmisión, robustez y capacidad de datos.

Es posible elegir entre varios patrones de modulación: 64-QAM, 16-QAM y 4-QAM. La modulación OFDM tiene algunos parámetros que deben ajustarse según las condiciones de propagación.

El problema al que se enfrentan las emisoras digitales es el efecto Doppler y el desvanecimiento por trayectos múltiples. Estos problemas se resuelven en OFDM cambiando los parámetros de modulación.

El espaciado de la portadora determina la robustez contra el efecto Doppler y el intervalo de guarda asegura la robustez frente a la propagación por trayectos múltiples. La UIT proporciona niveles mínimos de intensidad de campo y relación señal / ruido para diferentes modos DRM y diferentes canales de propagación estimados [14].

La elección de los parámetros de transmisión depende de la robustez de la señal y las condiciones de propagación. La señal de transmisión se ve afectada por el ruido, la interferencia, la propagación de ondas de trayectos múltiples y el efecto Doppler. La información digital resultante de baja tasa de bits se modula utilizando COFDEM. Puede ejecutarse en modo de transmisión simultánea cambiando entre DRM y AM, y también está preparado para enlazar a otras alternativas como DAB o servicios de FM. El DRM se ha probado con éxito en onda corta y onda media con 9 y 10 kHz

El sistema DRM tiene cuatro modos OFDM. El cálculo teórico muestra que la robustez de los dos primeros modos es lo suficientemente fuerte como para hacer frente a la propagación de retardo y la propagación Doppler debido a multipath. Por lo tanto, se utilizaron varias combinaciones de parámetros con esos modos OFDM.

El estándar DRM permite hasta cuatro canales de audio en la señal DRM, los cuatro modos DRM se utilizaron con diferentes configuraciones de canales de audio. Estas diferentes combinaciones no afectan la SNR mínima y la intensidad de campo mínima calculadas para cada modo DRM.

  • El consorcio DRM ha configurado cuatro propagaciones diferentes basadas en perfiles de canal:
  • El perfil de canal gaussiano con muy poca propagación por trayectos múltiples y el efecto Doppler es adecuado para la difusión local o regional.
  • El modo de canal de propagación de trayectos múltiples es adecuado para la transmisión de medio alcance. Es el modo preferido hoy en día.
  • El modo de canal de propagación de trayectos múltiples con una mayor robustez al Doppler es adecuado para la transmisión a larga distancia.
  • El modo de canal de propagación multitrayecto con una resistencia a la propagación de retardo grande y la propagación Doppler es el caso de condiciones de propagación adversas de transmisiones de larga distancia. La tasa de bits útil para este modo se reduce.
  • Cuanto mayor es la separación entre portadores, más resistente es el sistema al efecto Doppler. Cuanto mayor es el intervalo de guarda, más resistente es el sistema a la propagación de trayectos múltiples largos. El compromiso entre estos perfiles y el requisito de la difusión se hace para mantener la calidad. La tabla [1] presenta parámetros para diferentes Modos de DRM.

Parámetros para diferentes modos de DRM

OFDM

portadora

espaciado

(Hz)

Número de portadoras Longitud del símbolo (ms) Guardia

intervalo

longitud

(ms)

Símbolos por frame
9

kHz

10

kHz

18

kHz

20

kHz

41.66 204 228 412 460 26.66 2,66 15
46.88 182 206 366 410 26.66 5.33 15
68.18 138 280 20.00 5.33 20
107.14 88 178 16.66 7.33 24

Conclusiones

DRM es un estándar de radio digital que se está implementando actualmente en mercados emergentes como India, que proporciona una calidad de audio comparable o mejor a FM en la banda de radio de AM.

En AM cubre a más del 98% de la población en India, mientras que solo el 37% de los oyentes puede recibir la señal de FM. El DRM mejora significativamente la calidad de audio a un bajo costo, al tiempo que proporciona servicios de datos adicionales como actualizaciones de tráfico, avisos de desastres naturales y noticias.

DRM es una tecnología de transmisión de audio digital diseñada para funcionar en las bandas que se utilizan actualmente para la transmisión de onda corta y AM.

Puede ofrecer más canales con mayor calidad de audio, en una cantidad determinada de ancho de banda, utilizando varios códecs MPEG-4. Ofrece beneficios a los difusores, fabricantes, oyentes y soluciones para mitigar el universo digital. La transmisión digital ofrece el beneficio de una reducción en el requisito de potencia, más canales por transmisor y una mejor experiencia auditiva.

El desvanecimiento, el problema serio en la transmisión de onda corta es posible eliminarlo y la recepción como los canales de FM son el beneficio adicional de usar DRM sin cambiar la infraestructura existente de transmisión de MW y SW. Además, el nivel mínimo de intensidad de campo necesario para una transmisión DRM a esas frecuencias es mucho más bajo que la intensidad de campo necesaria para una transmisión de AM en la banda MW.

Inconvenientes

La limitación de DRM es que no hay integración hacia atrás de los receptores. Debido a que los receptores existentes son inútiles. Otra limitación es el elevado costo de los receptores compatibles con DRM, lo que dificulta la compra por parte del público. Se hacen esfuerzos para reducir el costo de los receptores a fin de que sean asequibles para la mayoría en la sociedad a nivel mundial.

Es posible que en el futuro la versión DRM de ancho de banda de 4,5 kHz utilizada por la comunidad de Radioaficionados se fusione con la especificación DRM existente. Varios fabricantes de radios de automóviles y automóviles han mostrado interés en utilizar la solución DRM para futuras implementaciones.

Referencias

[1] ETSI, “ES 201980 V2.2.1, especificación del sistema Digital Radio Mondiale (DRM)”, ETSI, octubre de 2005.

[2] Sistema para la transmisión de sonido digital en las bandas de transmisión por debajo de 30 MHz, recomendación, BS.1514-1, octubre de 2002.

[3] Digital Radio Mondiale (DRM) Parte 1: especificación del sistema, Comisión Electrotécnica Internacional, IEC 62272-1, marzo de 2003.

[4] J. Stott. “Digital Radio Mondiale: características técnicas clave”, IEE Electronics & Communication Engineering Journal, vol. 14, no 1, febrero de 2002, pp. 4-14.

[5] UIT-R, Recomendación P.534-4, método para calcular la intensidad de campo esporádica-E, UIT, octubre de 1999.

[6] UIT-R, “Recomendación P.533-8, Método de predicción de propagación de ondas decamétricas,” Unión Internacional de Telecomunicaciones, marzo de 2005.

[7] T. Lauterbach, “Radio local en la banda de 26 MHz con DRM: resultados del ensayo de campo de Nuremberg y consideraciones generales”, Sonderdruc hriftenreihe der Georg-Simon-Ohm-Fachhochschule Nurnberg Nr. 31.

[8] Manual del usuario de los organismos de radiodifusión, Publicación de A Radio Digital Mondiale (DRM). edición, marzo de 2004. Pp. 47.

[9] T. Lauterbach, B. Kreuzer, R. Zitzmann, K. Blomeier, “¿Es el DRM en 26 MHz una opción para la radiodifusión digital local? Resultados de una prueba de campo en Nuremberg, Alemania ”, en Proc. 5º Taller de radiodifusión digital, Erlangen, Alemania, 23-24 de septiembre de 2004.

[10] UIT, Grupos de Estudio de Radiocomunicaciones, Documento 6E / 54-E, “Transmisión digital en frecuencias por debajo de 30 MHz MF y HF pruebas de campo informe resumen informe de rendimiento del sistema final para IST-Radiate 1999-20113 para ITU,” Feb. 4, 2004.

[11] Pham Nhu Hai, “El procedimiento de planificación para la radiodifusión en ondas decamétricas: artículo del Reglamento de Radiocomunicaciones”, Oficina de Radiocomunicaciones, UIT. Seminario de Radiocomunicaciones. Ginebra 11-15 de noviembre de 2002.

[12] S. Meltzer, G. Moser. “MPEG-4 HE-AAC v2 – Codificación de audio para el mundo de los medios digitales de hoy”, Revisión Técnica de la EBU, enero de 2006.

[13] Illsami B. Oluwafemi y Stanley H. Mneney, “Revisión de los sistemas de multiplexación por división de frecuencia con codificación de espacio-tiempo para comunicación inalámbrica”, Revista técnica de IETE vol.30, no.5, pp. 417-426, septiembre-octubre de 2013.

[14] UIT-R, “Recomendación BS. 1615-1, “Parámetro de planificación” para la transmisión de sonido digital en frecuencias inferiores a 30 MHz, ”Unión Internacional de Telecomunicaciones, junio de 2003.

Autor

PS Rathore B.Tech. Licenciado en Ingeniería Electrónica y de Telecomunicaciones por IETE, Nueva Delhi, y ME Licenciado en Comunicación Digital por la Universidad Tecnológica Rajiv Gandhi, Bhopal, India.

Recibió el título de MBA de la Universidad Devi Ahilya de Indore. Tiene 22 años de experiencia en el campo de las telecomunicaciones y la radiodifusión. Además, él está enseñando y guiando a estudiantes de ingeniería y administración de UG y PG.

Actualmente está asociado con el Instituto Indio de Tecnología de Indore, India. Sus intereses de investigación incluyen el procesamiento del habla, comunicación digital, procesamiento de señales y radiodifusión.

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