Radiodifusión de audio digital (DAB) Radio Digital Terrestre

Visto el interés de éste post según las visitas, vuelvo a publicarlo, tal y como lo hice el 14 de febrero del año pasado:

Radiodifusión de audio digital, también conocida por Digital Audio Broadcasting o DAB, es una tecnología en desarrollo para la difusión de audio en formato digital. Se trata de una sistema bastante robusto diseñado para receptores tanto de uso doméstico como portátiles y, especialmente, para la recepción de móviles, para la difusión de audio mediante satélites y para la difusión terrestre, la cual también permite introducir datos.

Historia

Los primeros servicios de DAB se inician el septiembre de 1995 en el Reino Unido por la BBC y en Suecia por la Swedish Broacasting Corporation. Posteriormente, han sido diversos estados federales alemanes los que han realizado la experiencia con el DAB. En España, la primera recepción en DAB se realizó en la Universidad Internacional Menéndez Pelayo, en la sede de Santander, el 26 de junio de 1996, como fruto de la cooperación entre la empresa alemana Blaupunkt y Radio Nacional de España. En diciembre del mismo año, Catalunya Radio promovía la primera experiencia con el DAB en Cataluña. En este momento hay en España un foro de discusión destinado a reflexionar en el entorno de la implantación del DAB en las diferentes comunidades autónomas.

Características

• Eficiencia. Se caracteriza por la eficiencia en la utilización del espectro y la potencia. Se utiliza un único bloque para una red nacional, territorial o local terrestre, con transmisores de baja potencia. Por esto no es preciso cambiar de frecuencia. Hasta ahora, cuando se escucha la radio analógica en el automóvil y se quiere seguir un determinado programa, la emisora se tiene que volver a sintonizar (manual o automáticamente) varias veces a lo largo de un recorrido. Hay zonas de España donde los sistemas automáticos de seguimiento de una radio (RDS) fallan porque se superponen dos frecuencias de la misma emisora, enloqueciendo al buscador automático. Con la Radio Digital las estaciones emiten en una frecuencia que puede ser sintonizada con un toque de botón, y de la cual no hay que moverse ya se esté en Cádiz, Ciudad Real o Bilbao.
• Mejoras en la recepción. Mediante el sistema DAB se superan los efectos que la propagación multitrayecto, debida a las reflexiones en edificios, montañas, etc., produce en los receptores estacionarios, portátiles y móviles, y se protege la información frente a interferencias y perturbaciones. Estas mejoras se logran mediante la transmisión COFDM, que utiliza un sistema de codificación para distribuir la información entre un elevado número de frecuencias.
• Rango de frecuencias de transmisión. El sistema DAB está diseñado para poder funcionar en el rango de frecuencias de 30 MHz a 3.000 MHz. En España se han asignado para dar cobertura DAB las frecuencias 195-223 MHz, en BIII, que corresponden a los canales 8 al 11 de la banda VHF.
• Distribución. Se puede realizar por satélite o transmisiones terrestres o de cable utilizando diferentes modos que el receptor detectará automáticamente.
• Calidad de sonido. Es equivalente a la del Disco Compacto (CD). En el sistema DAB se aprovecha el efecto de enmascaramiento que se produce debido a las características psicoacústicas del oído humano, ya que no es capaz de percibir todos los sonidos presentes en un momento dado y, por tanto, no es necesario transmitir los sonidos que no son audibles. El sistema DAB utiliza un sistema de compresión de sonido llamado MUSICAM para eliminar la información no audible, consiguiendo así reducir la cantidad de información a transmitir. La calidad de sonido de la Radio Digital es notablemente superior a la de la radio tradicional: la Radio Digital es a la radio analógica lo que los CD han sido para el disco de vinilo. La Radio Digital no sufre los efectos de las interferencias causadas por las condiciones atmosféricas adversas o por otros equipos eléctricos que deterioran las emisiones analógicas. Con la Radio Digital se obtiene un sonido puro y claro en todo momento, y no importa, incluso, que uno se traslade de un sitio a otro.
• Multiplexado. De manera análoga a como se entra en un multicine donde se exhiben varias películas y se selecciona una de ellas, es posible entrar en un múltiplex DAB y seleccionar entre varios programas de audio o servicios de datos. El sistema DAB permite multiplexar varios programas y servicios de datos para formar un bloque y ser emitidos juntos, obteniéndose idéntica área de servicio para todos ellos.
• Capacidad. Cada bloque (múltiplex) tiene una capacidad útil de aproximadamente 1,5 Mbit/s, lo que, por ejemplo, permite transportar 6 programas en estéreo de 192 kbit/s cada uno, con su correspondiente protección, y varios servicios adicionales. Con la FM, la Onda Media y la Onda Larga se utiliza la compresión de audio en casi todas las radioemisoras por razones técnicas. Aunque tiene muchas ventajas, los amantes de la música de alta fidelidad pueden sentirse irritados por la compresión del sonido. En el caso de la radio digital no es imprescindible comprimir la señal con el fin de proporcionar un sonido más nítido.
• Flexibilidad. Los servicios pueden estructurarse y configurarse dinámicamente. El sistema puede aceptar velocidades de transmisión entre 8 y 380 kbit/s incluyendo la protección adecuada.
• Servicios de datos. Además de la señal de audio digitalizada, en el múltiplex se transmiten otras informaciones.
• El canal de información. Transporta la configuración del múltiplex, información de los servicios, fecha y hora, servicios de datos generales como radio búsqueda, sistema de aviso de emergencia, sistema de posicionamiento global, etc. Destaca la información de tráfico. Los datos asociados al programa se dedican a la información directamente relacionada con los programas de audio: títulos musicales, autor, texto de las canciones en varios idiomas, etc.
• Servicios adicionales. Son servicios que van dirigidos a un grupo reducido de usuarios como, por ejemplo, cancelación de tarjetas de crédito robadas, envío de imágenes y textos a tableros de anuncios electrónicos, etc. Todos estos datos se reciben a través de una pantalla incorporada al receptor. Los nuevos aparatos de Radio Digital tienen pantallas de cristal líquido (LCD) que muestran información textual complementaria de lo que se está escuchando. Se pueden conocer así, simultáneamente, los resultados deportivos, las cotizaciones bursátiles, el nombre del grupo musical que está tocando o detalles sobre el título y el artista. Algunos aparatos tienen pantallas con la capacidad de hacer “scroll” (la información va pasando a lo largo de la pantalla: de arriba a abajo, o de izquierda a derecha) lo que permite mostrar hasta 128 caracteres de una sola vez.
• Cobertura. La cobertura puede ser local, regional, nacional y supranacional. El sistema es capaz de añadir constructivamente las señales procedentes de diferentes transmisores en el mismo canal, lo que permite establecer redes de frecuencia única para cubrir un área geográfica determinada en la que es posible utilizar pequeños transmisores para cubrir las zonas de sombra dejadas por aquellos. En España, cada bloque de frecuencias de cobertura nacional, autonómica o, en su caso, local, integrará, inicialmente, seis programas diferentes, susceptibles de ser explotados las veinticuatro horas del día. La capacidad a utilizar por los servicios adicionales de transmisión de datos no sobrepasará el 20% de la capacidad total de cada bloque de frecuencias del servicio de radiodifusión sonora digital terrestre. En nuestro país, la duración acumulada de las desconexiones territoriales en el caso de programas de ámbito nacional será como máximo el 30% del tiempo total de programación diaria y no podrá superar el 25% del total de la programación semanal.

Funcionamiento

El sistema de transmisión de la radio digital funciona combinado dos tecnologías digitales para producir un sistema de transmisión radial eficiente y muy solvente.

Primero está el sistema de compresión MUSICAM, que después se normalizó denominándose MPEG2 ó MP2, un sistema de codificación que funciona descartando sonidos que no serán percibidos por el oído humano. Cuando hay dos señales muy próximas en frecuencia y una de ellas es más fuerte que la otra, la señal que tiene nivel inferior normalmente queda enmascarada y no es posible oírla. Además, el oído tiene un umbral de ruido por debajo del cual no oye los sonidos. Lo que hacemos con este sistema es eliminar todo aquello que el oído no va a percibir. De esta forma se consigue disminuir el ancho de banda que se necesita para transmitir. Es un sistema muy parecido al MP3 pero necesita menor capacidad de procesamiento que éste. En realidad se transmite de forma continua “un contenedor” de información, donde por un lado se envía la información de su contenido y su configuración, para permitir al receptor conocer de forma muy rápida lo que se manda y seleccionar cualquiera de los contenidos (programas). Por otro lado, en el contenedor se envían los programas de audio y otros servicios adicionales, y dentro de cada programa de audio podemos introducir datos asociados a ese programa, como puede ser, por ejemplo, un mapa meteorológico cuando se esté informando sobre el tiempo. La capacidad bruta de información del múltiplex es de 2’3 Mbit/s, pero en realidad lo que tenemos es un contenedor con 864 cajones, que se van rellenando con los programas y datos y se emiten de forma continua.

La segunda tecnología es COFDM (Coded Orthogonal Frequency Division Multiplex). Es un múltiplex por división de frecuencias ortogonales en el que realizamos una codificación. Por un lado, la codificación introduce redundancia para poder detectar los errores de transmisión y corregirlos, y, además, el sistema utiliza diversidad en el tiempo, diversidad en el espacio y diversidad en frecuencia. La diversidad en el tiempo se consigue mediante un entrelazado en el tiempo de toda la información, de forma que si hay alguna perturbación, al tener la información distribuida es posible recuperarla mejor. Con la diversidad en frecuencia, utilizando una relación matemática exacta, la señal MUSICAM es dividida entre 1.536 frecuencias portadoras y conseguimos que la información se distribuya de manera discontinua en todo el espectro del canal y se vea menos afectada por las perturbaciones; y con la diversidad en el espacio conseguimos que se pueda enviar desde diferentes centros emisores y que todos ellos contribuyan positivamente creando una red de frecuencia única y, asimismo, que las reflexiones de la señal contribuyan positivamente en el receptor. Las interferencias que perturban la recepción de señal FM, causadas normalmente por edificios o montañas, son eliminadas por medio de la tecnología COFDM. Esto significa que una misma frecuencia puede ser utilizada en todo un país sin que sea preciso volver a sintonizar el receptor cuando se está viajando(red de frecuencia única).

Un multiplexado de radio digital está formado por 2.300.000 bits, los cuales son utilizados para transportar audio, datos y un sistema de protección contra errores de transmisión. De estos, alrededor de 1.200.000 bits se utilizan para el servicio de audio y datos. Durante un día, un número de bits puede ser asignado para cubrir cada servicio.

Cada multiplexado puede transportar una mezcla de emisiones estéreo o mono, así como servicios de datos. El número de programas depende de la calidad exigida para cada uno de ellos. Los servicios varían a lo largo del día dependiendo de la programación.

Esquema de distribución en España

El esquema de distribución de la red con desconexiones nacionales es el siguiente: los radiodifusores envían un programa a la cabecera nacional, donde se multiplexan todos los programas y se mandan al satélite; éste se recibe en las emisoras territoriales, que podrán introducir su propio programa si fuese necesario, que lo vuelven a remitir al operador para distribuirlo a los centros emisores.

La red nacional sin desconexiones es mucho más simple: se envía el programa a la cabecera nacional y ésta al satélite para distribuirlo directamente a los centros emisores. Cuando se dispone, como es el caso de RNE, de varios programas en el mismo múltiplex, se pueden escoger diferentes estrategias, en función de la calidad que se quiere difundir, para la difusión de esos programas. Se ha optado por atribuir a Radio Clásica el mayor ancho de banda, por tanto la mejor calidad, y a Radio Exterior, que tiene menor contenido musical, se le ha dado un ancho de banda inferior. La capacidad utilizada suma el total de la atribuida.

Analógico o Digital

La radio que conocemos es analógica, tanto en AM como en FM. En este caso, la onda radial transporta el sonido original –la música o la voz de un locutor– que puede verse sometido a interferencias atmosféricas o de otros equipos eléctricos. Las señales analógicas también pueden resultar bloqueadas o distorsionadas por los accidentes del terreno o los grandes edificios. Con la señal FM -una microonda de corto alcance, pero de mejor calidad auditiva que la AM- se requiere un gran número de frecuencias, generalmente distintas, para cubrir un área grande. Esto repercute en que el espectro electromagnético es utilizado de manera ineficiente y en que cuando una persona se traslada más de unas decenas de kilómetros hay que volver a sintonizar la emisora para seguir el programa que se estaba escuchando. La Radio Digital permite un uso más eficiente del espectro electromagnético y ofrece a los emisores una banda más ancha para incluir servicios adicionales. La señal de Radio Digital está convertida en “bits”, los famosos “1″ y “0″ del mundo de la informática. Estos son transportados por las ondas radiofónicas de tal manera que resisten las interferencias. El sonido es casi perfecto. Con la Radio Digital, el espacio utilizado en el espectro electromagnético puede ser optimizado por medio de una Red de frecuencia única (en inglés Single Frequency Network, SFN), gracias a la cual todos los emisores utilizan la misma frecuencia para emitir la misma señal de Radio Digital. Esto significa que no hay que cambiar de sintonía si uno se desplaza de un sitio a otro.

El Receptor

Para recibir los servicios de la nueva Radio Digital se necesita un nuevo receptor digital. Los aparatos domésticos y los que se han diseñado para automóviles ya están disponibles en las tiendas. Las radios digitales para coches llevan el logotipo DAB en su pantalla.

Arcam, Cymbol, Tag Mac Laren y Technics han lanzado aparatos de Radio Digital y muchos otros fabricantes ya los están preparando. Clarion, Grundid, Kenwood, Pioneer y Sony tienen a la venta radios digitales para automóviles.

¿Cómo son las radios digitales?

• Componentes de Hi-Fi. Las primeras radios digitales que han salido al mercado son componentes de Hi-Fi o aparatos separados que pueden conectarse en sistemas Hi-Fi preexistentes. Estos sintonizadores son de dos tipos diferentes: Sintonizadores exclusivamente de DAB o sistemas combinados de DAB y FM/AM tradicional. Todos los aparatos, sin importar cuál sea su capacidad de sintonización, tienen una pantalla incorporada que permite mostrar informaciones tales como resultados de deportes, títulos de canciones o los nombres del compositor o artista que esté sonando en ese momento en la emisión digital sintonizada. También tienen un control remoto por infrarrojos y una salida digital tipo SPDIF.

• Autorradios. Las radios digitales para los automóviles consisten en una unidad compatible con DAB de CD con un receptor de radio FM/AM incluidas en una caja (parecida a las de los CD para automóviles) que puede ir instalada debajo de los asientos o en el maletero del coche. Además cuentan con una antena digital.

• Tarjetas de audio digital para PC. Al instalar una tarjeta de radio digital para PC, el usuario no sólo puede oír sus programas favoritos de radio digital sino que puede acceder a nuevos servicios de información. En el futuro, la DAB permitirá transmitir hojas de fax o páginas de Internet.

• Sistema Hi-Fi. La segunda generación de sintonizadores de radio digital estará incluida en los nuevos sistemas de Hi-Fi, tanto cadenas como mini-cadenas. La llegada del sistema DAB significa que todos los componentes –CD, mini-disc y radio digital- serán compatibles entre sí.

• Portátiles. Actualmente son del tamaño de un móvil y su precio medio ronda los 30 euros.

¿Por qué no se ha logrado el apagón analógico en la radio?

El sistema DAB fue diseñado a finales de los años 1980, y sus objetivos principales eran proporcionar a la radio la calidad del CD; proporcionar mejor calidad de recepción en el coche que FM; usar el espectro de una manera más eficiente; permitir la sintonía por el nombre de la estación en vez de por frecuencia; y permitir la transmisión de datos. DAB alcanzó la mayor parte de estos objetivos, pero con una excepción bastante importante: DAB suena peor que la FM.

¿Por qué la calidad del sonido no es la esperada?

La razón principal por la que hay un problema con la calidad de audio sobre DAB es debido a que las estaciones de radio usan unos niveles de tasa de bit que son demasiado bajos para proporcionar una calidad buena de audio. La razón por la que usan tasas de bit insuficientes es debido a la codificación de audio MP2, que debe usar tasas de bit de al menos 192 kbps para proporcionar una calidad de audio parecida a la de FM.

Lamentablemente, la mayoría de las estaciones usan un nivel de tasa menor; de ahí que la calidad de audio sea pobre. La razón de por qué niveles tan bajos de tasa de bit son usados es porque las emisoras han decidido lanzar muchas estaciones digitales nuevas y únicas, pero como hay una cantidad limitada de espectro disponible para DAB, las emisoras decidieron usar bajos niveles de tasa de bit para que puedan caber estas nuevas estaciones, aunque supiesen perfectamente que la calidad de audio sería inferior que sobre FM.

Si a esto sumamos que los precios de los receptores son sensiblemente mayores que los actuales de FM (que en su versión más simple los puedes encontrar a precios irrisorios y además ya están incorporados en muchos móviles y reproductores de mp3), encontramos la respuesta del fracaso en la implantación de la tecnología DAB y nos damos cuenta de la simplicidad y efectividad de la Frecuencia Modulada. Luego si le sumamos la poca voluntad política de las diferentes administraciones públicas en impulsar ésta tecnología, estará avocada a su desaparición. Una lástima.

TPEG

El departamento de viajes de la BBC está experimentando con la tecnología TPEG, un formato que revolucionará la información de tránsito. Permite a la BBC transmitir más información sobre viajeros que si se estuviera 24h hablando por la radio, pero en cada receptor sólo aparecen las noticias de tránsito que le interesan al propietario.

Este servicio digital proporciona información de tránsito con el mayor detalle posible o actualizaciones al minuto de información de accidentes o atascos. Los datos se pueden facilitar en un amplio espectro de formatos: texto, pantalla, o voz sintetizada. La información también puede ser traducida a diversos idiomas.

España

En España al servicio de radiodifusión sonora digital terrenal se le han asignado las siguientes bandas de frecuencias:

a.- 195 a 216 MHz (bloque 8A a 10D)

b.- 216 a 223 MHz (bloques 11A a 11D).

c.- 1.452 a 1.467,5 MHz (bloques LA a LI).

d.- 1.467,5 a 1.492 MHz.

Estos bloques de frecuencias han sido divididos por la autoridad en diferentes redes que dan origen a los 3 multiplexores de ámbito estatal existentes.

Oferta

Hay tres múltiplex de ámbito estatal y seis programas por múltiplex. Dos de ellos con posibilidad de desconexión provincial.

Red FU-E (Frecuencia Única-España): Permite programas nacionales sin desconexiones territoriales. En este multiplexor se han asignado cuatro de sus seis programas a Radio Nacional de España. Los otros dos programas han salido a concurso público el jueves 30 de marzo de 2000.

• Radio 1
• Radio Clásica
• Radio 3
• Radio 5
• Vocento
• M80 Radio

Redes MF-I y MF-II: permiten programas nacionales con la posibilidad de efectuar desconexiones territoriales. En el multiplexor MF-I se han reservados dos programas para RNE. Los otros cuatro programas, más los seis programas del multiplexor MF-II fueron asignados el 10/03/00 por el Ministerio de Fomento a diez concesionarios privados

MF-1 Madrid – canal 9D, Barcelona – canal 10A

• Radio 1
• Radio 5
• Cope Digital
• Intereconomía
• Radio Marca
• El Mundo

MF-2 Madrid – canal 8A, Barcelona – canal 8A

• Ser Digital
• Onda Cero Radio
• Quiero Radio
• Onda Rambla
• Punto Radio
• Radio España

Autonómicas: existe también un múltiplex regional sin desconexión y otro con desconexión provincial para cada Comunidad Autónoma, que se denominan genéricamente FU y MF respectivamente y las siglas de cada autonomía (FU-AND, MF-MAD, etc.). El Gobierno de cada Comunidad Autónoma tiene hasta tres programas en cada uno de los múltiplex regionales. Los Gobiernos de las Comunidades Autónomas tienen las competencias de los múltiplex regionales y locales.

Desde Collserola emite Catalunya Ràdio por el bloque 11D. Por ello, sólo está disponible en el Área Metropolitana de Barcelona.

• Catalunya Ràdio
• Catalunya Informació
• Catalunya Música
• iCat fm
• Catalunya Digital 1 (música en catalán, artista y título en la pantalla del receptor)
• Catalunya Digital 2 (música variada, artista y título en la pantalla del receptor)

Por su parte, Onda Regional de Murcia emite por el bloque 11A, a través de los repetidores de Ricote y Carrascoy, cubriendo gran parte de la Región Murciana.

• Onda Regional de Murcia
• Onda Regional Música

La CRTVG emite en el dial 11C, cubriendo la grandes ciudades, a través de los repetidores: Pedroso (Santiago de Compostela), Bailadora-Ares (Ferrol y La Coruña), Domaio (Vigo), Tomba (Pontevedra), Seminario (Orense)

• Radio Galega
• Son Galicia Radio
• Radio Galega Música

Programación

El Mundo Radio es un jukebox con música variada, la mayoría rock.

Vocento, con música variada, aunque también incluye a la selección música clásica. Utilizan el programa ZaraRadio para reproducir las locuciones de las horas.

Cobertura

El Plan Técnico Nacional de la Radio Difusión Sonora Digital establece diferentes fases de introducción del DAB en España. Ya se han cumplido la primera y la segunda fase. La tercera fase, que se ha planificado implementar hasta el 31 de diciembre de 2011, consiste en emitir al 80% de la población del país, mediante la emisión por las capitales: Albacete, Almería, Ávila, Burgos, Cáceres, Cádiz, Castellón de la Plana, Ceuta, Ciudad Real, Córdoba, Cuenca, Gerona, Huelva, Huesca, Jaén, León, Lérida, Lugo, Madrid, Melilla, Mérida, Orense, Palencia, Pontevedra, Salamanca, San Sebastián, Santiago de Compostela, Segovia, Soria, Tarragona, Teruel, Toledo y Zamora, así como, al menos, todas las localidades con más de 50.000 habitantes.

Se establecen desconexiones territoriales no superiores al 30% de la programación diaria total ni el 25% de la programación semanal total. Ya se ha comenzado a conceder licencias digitales de carácter autonómico.