Sistemas de radio digital terrena

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(1)Facultad de Ingeniería Eléctrica Departamento de Electrónica y Telecomunicaciones. TRABAJO DE DIPLOMA. Sistemas de Radio Digital Terrena. Autor: Yandi Amado Falcón Barroso. Tutor: M.Sc. Hiram Del Castillo Sabido. Santa Clara. "Año 49 de la Revolución.".

(2) Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas Facultad de Ingeniería Eléctrica Departamento de Electrónica y Telecomunicaciones. TRABAJO DE DIPLOMA. Título: “Sistema de Radio Digital Terrena”. Autor: Yandi Amado Falcón Barroso E-mail: yandi_amado@uclv.edu.cu Tutor: MSc.Hiram del Castillo Sabido E-mail: hiramd@uclv.edu.cu. Santa Clara 2007 " Año 49 de la Revolución ".

(3) Hago constar que el presente trabajo de diploma fue realizado en la Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas como parte de la culminación de estudios de la especialidad de Ingeniería en Automática, autorizando a que el mismo sea utilizado por la Institución, para los fines que estime conveniente, tanto de forma parcial como total y que además no podrá ser presentado en eventos, ni publicados sin autorización de la Universidad.. Firma del Autor Los abajo firmantes certificamos que el presente trabajo ha sido realizado según acuerdo de la dirección de nuestro centro y el mismo cumple con los requisitos que debe tener un trabajo de esta envergadura referido a la temática señalada.. Firma del Autor. Firma del Jefe de Departamento donde se defiende el trabajo. Firma del Responsable de Información Científico-Técnica.

(4) i PENSAMIENTO. “Solo perdura y es para bien, la riqueza que se crea.” José Martí.

(5) ii. DEDICATORIA ¾ A mis sobrinos Yaini y Yaimar, a mi hermana Yamila que siempre ha sido otra madre, a mi mamá Carmen, a mi papá Amado y a toda mi familia. ¾ A Sandra, mi novia; a todos mis verdaderos amigos por estos años de complicidad. ¾ A Fidel Castro Ruz por realizar cada día el sueño de tantos hombres y mujeres..

(6) iii AGRADECIMIENTOS ¾ A mi querida novia por todas sus noches insomnes trabajando a mi lado. ¾ A mis amigos que me han ayudado a realizar este sueño desde el principio, en especial a Lisandro, Bullón, Yasiel, Ahmad y Ailicec. ¾ A mis padres, a mi hermana, a mis sobrinos, y toda mi familia, quienes han hecho posible la ejecución de todas las tareas en cada momento. ¾ A mi tutor Hiram del Castillo por su paciente ayuda; y a todos los profesores que durante estos años me han enriquecido con sus enseñanzas. ¾ A la Revolución, a Fidel, a Raúl, por darme esta oportunidad que intentaré merecer. A todos, mi gratitud sincera con todo el corazón..

(7) iv TAREA TÉCNICA •. Revisión bibliográfica sobre la temática. De este aspecto se deriva el ordenamiento que debe presentar el trabajo por capítulos.. •. Principios de estos sistemas así como sus estructuras.. •. Ventajas sobre los sistemas tradicionales.. •. Características de la radiopropagación de estos sitemas en los diferantes entornos.. •. Las ecuaciones a tener en cuenta para la realización de un enlace y un ejemplo de implemetación de estos sistemas en la actualidad.. Firma del Autor. Firma del Tutor.

(8) v RESUMEN En la actualidad se ha hecho habitual, en todas las áreas donde está presente la electrónica, la tendencia al reemplazo de los sistemas analógicos existentes, por otros digitales. En el caso de la radio en los países desarrollados ya este cambio se lleva a cabo debido a la gran cantidad de ventajas que ofrece. Este tipo de tecnología será el que soporte los sistemas de radio en el futuro, por lo que nos hemos propuesto con la realización de este trabajo facilitar una fuente de información que sirva de ayuda a los técnicos y especialistas de esta rama. Para ello en este trabajo se a hecho una descripción detallada de este sistema.. ..

(9) vi TABLA DE CONTENIDOS. INTRODUCCIÓN ..................................................................................................................1 CAPÍTULO 1.. INTRODUCCIÓN A LOS SISTEMAS. TERRENA. 4. DE AUDIO DIGITAL. 1.1. Usos de la radio. 5. 1.2. Primeras transmisiones por radio............................................................................6. 1.3. Desarrollos durante el siglo XX..............................................................................7. 1.4. Principales estándares para la transmisión............................................................10. 1.4.1. DAB. “Digital Audio Broadcasting” ...........................................................10. 1.4.2. Descripción y características del sistema DAB ............................................10. 1.4.3. DRM. “Digital Radio Mondiale”................................................................12. 1.4.4. Funcionamiento del sistema DRM ...............................................................13. 1.4.5. HD Radio. “High Definition Radio”............................................................17. 1.5. Estructura de los elementos de transmisión y recepción ......................................19. 1.5.1. IMR (Intermediate Module Repeater) ..........................................................20. 1.5.2. Contribución de potencia ..............................................................................21. 1.5.3. Receptores.....................................................................................................22. 1.5.4. Receptores para el ordenador........................................................................23. 1.5.5. Receptores para el hogar...............................................................................24. 1.5.6. Receptores para el coche...............................................................................24. 1.5.7. Receptores portátiles.....................................................................................25. 1.6. Ventajas de la radio digital terrena .......................................................................26.

(10) vii CAPÍTULO 2.. CARACTERÍSTICAS DE PROPAGACIÓN DEL RADIOENLACE. DIGITAL. 28. 2.1. Sistema de Radiodifusión sonora digital ..............................................................28. 2.1.1 2.2. Propagación Multitrayecto............................................................................29. Estructura de la trama DAB 29. 2.2.1. Tipos de información en el DAB..................................................................29. 2.2.2. Trama de transmisión....................................................................................31. 2.2.3. Canal de Sincronización ...............................................................................32. 2.2.4. Canal de Información Rápida (FIC) .............................................................32. 2.2.5. Canal de Información Principal ....................................................................33. 2.3. Modos DAB. 33. 2.4. Codificación fuente. 35. 2.4.1. Codificación Convolucional .........................................................................38. 2.5. Entrelazado en tiempo. 39. 2.6. Generación de los símbolos QPSK.......................................................................39. 2.6.1. Entrelazado en frecuencia.............................................................................40. 2.6.2. Generación de símbolos D-QPSK. Símbolos de sincronismo......................40. 2.7. Modulación OFDM. Generación de símbolos OFDM .........................................41. 2.8. Multiportadoras Ortogonales 41. 2.9. Sistema de modulación OFDM.............................................................................42. 2.10. Afectaciones de la señal bajo diferentes condiciones...........................................44. 2.11. Variaciones en tiempo y frecuencia......................................................................47. 2.11.1. Variaciones en áreas grandes........................................................................49. 2.11.2. Variaciones en áreas pequeñas .....................................................................50. 2.11.3. Variaciones Conjuntas ..................................................................................51.

(11) viii CAPÍTULO 3. 3.1. Enlace en el espacio libre. 3.1.1 3.2. PROPIEDADES DE UN ENLACE .........................................................52 52. Ecuación de transmisión en condiciones reales de propagación ..................53. Ruido radioeléctrico. 54. 3.2.1. Ruido térmico ...............................................................................................54. 3.2.2. Ruido en amplificadores ...............................................................................55. 3.2.3. Ruido en atenuadores....................................................................................56. 3.2.4. Ruido en cuadripolos ruidosos en cascada ...................................................56. 3.2.5. Ruido captado por la antena..........................................................................57. 3.3. Modelo de ruido térmico del sistema de recepción ..............................................57. 3.4. Linea visual (LOS). 59. 3.5. Ejemplo. 59. 3.5.1. Red para radio digital....................................................................................60. 3.6. Codificador. 63. 3.7. Multiplexor de trama. 64. 3.8. Funcionamiento global de la cadena de compresión ............................................65. 3.9. Red de transporte. 67. 3.10. Estaciones transmisoras. 68. 3.10.1. Esquema y características de un centro de trasmisión..................................69. 3.10.2. Enlace de Madrid en Prado del Rey..............................................................73. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ...................................................................76 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................................................77 ANEXOS ..............................................................................................................................79.

(12) INTRODUCCIÓN. 1. INTRODUCCIÓN. En la actualidad se ha hecho habitual, en todas las áreas donde está presente la electrónica, la tendencia al reemplazo de los sistemas analógicos existentes, por otros digitales. En todas las transiciones el tiempo y esfuerzo invertido son muy elevados, pese a esto, en el caso que nos ocupa -la radiodifusión sonora- el cambio merece la pena, ya que la mejora que se logra es considerable. Desde la década de los 90, los dispositivos electrónicos de recepción y reproducción digital, incluyendo teléfonos celulares, se comunican entre sí y en entornos de redes, mediante interfaces sencillas. Por esta razón ofrecen beneficios no existentes en los medios analógicos. La digitalización provee ventajas notables para radiodifusores y difusores de información tanto nacional como internacional. A partir de sistemas de adquisición, producción y reproducción digital,-que comenzaron como simples cintas de audio digitalla evolución tecnológica ha conducido a las actuales infraestructuras de transmisión. Los estándares para la radio digital, pueden dividirse en dos grandes grupos según la plataforma de transmisión: radio digital satelital y radio digital terrena. El enfoque mixto se basa en servicios terrestres y de satélite que usan una banda de frecuencia común, la eficiencia del espectro se logra con una coordinación estrecha de ambos tipos de servicios, para lograr que se comparta la frecuencia debidamente y reutilización eficiente. del. espectro. También el uso de un formato común para ambos tipos de servicios permite a su vez emplear un receptor común. El sistema mezclado requiere que el receptor opere en el servicio en tierra y satélite, transparente al usuario. La transmisión de radio digital terrena es un nuevo servicio que ofrece programas estéreo de calidad CD a receptores móviles, fijos y portátiles. Este sistema se considera como una tecnología de sustitución para los servicios ya existentes de AM y FM. Los servicios de radioenlace terrestre son indispensables debido a que se hace muy difícil en ocasiones cubrir toda un área por su extensión mediante sistemas de satélite. En el caso.

(13) INTRODUCCIÓN. 2. de este trabajo se trata la parte del enlace terrestre el cual usa diferentes tipos de estándares para la transmisión. Este tipo de prestación debe ofrecer una alta confiabilidad para todas las condiciones de recepción, incluyendo ambientes urbanos, suburbanos y rurales, sin embargo, también es afectado por las anomalías de propagación, debido al ensombrecimiento, el multitrayecto y el efecto Doppler. Para la realización de este enlace debe tenerse en cuenta las afectaciones que pueden ocasionar el ruido radioeléctrico, térmico y el provocado por amplificadores y atenuadores. También es necesario comprender los efectos de propagación asociados a su fuente, su naturaleza y su enlace. Se resumen estos efectos de propagación en tres ambientes: genéricos: rural, rural-suburbano móvil y urbano móvil y en cada caso, sugerimos en el trabajo las técnicas a seguir. En este trabajo se pretende presentar un formato didáctico, que explique cuáles son los principios de estos sistemas, sus estructuras, y problemas con valores numéricos que reflejen los conceptos más importantes que lo caracterizan. El valor de uso consiste en constituir un material básico para cursos de postgrado sobre esta temática e incrementar la bibliografía referente al tema. Para su materialización se ha llevado a cabo primeramente una revisión bibliográfica del tema tratado, se ha realizado un balance del estado del arte de las investigaciones, que se han hecho en el mundo con relación al tema, teniendo en cuenta los aportes que han arrojado los estudios previos. Después de un profundo estudio y una comparación de los diferentes puntos de vista y con el objetivo de lograr una mejor comprensión se ha dividido en tres capítulos de cuales se hace una breve descripción: Capítulo 1 Introducción a los sistemas de audio digital terrena. En esta parte se hace un análisis sobre el desarrollo de los sistemas de radiodifusión, el surgimiento de los sistemas de radio digital terrena y su evolución, así como los principales estándares para la transmisión. Capítulo 2. Características de Propagación del radioenlace digital..

(14) INTRODUCCIÓN. 3. En este capítulo se determina en qué parte de espectro están situados estos sistemas (entre 30 MHz y 3 GHz); las afectaciones y cómo se pueden eliminar (por ejemplo, debido a la propagación multitrayecto o la atenuación); la estructura de la trama DAB; los canales que utiliza; los modos en que se puede transmitir; así como, el tipo de codificación que usa; la protección contra errores; la modulación y la explicación de las característica de la señal modulada. Además se hace un estudio de las variaciones en tiempo y frecuencia de la señal, atendiendo a las características de radiopropagación. Capitulo 3 Propiedades de un enlace A modo de resumen se realiza, partiendo de las ecuaciones de radiopropagación , un ejemplo de diseño de un Sistema DAB, donde se hace énfasis fundamentalmente en el enlace terrestre. Se resalta que existen en estos tipos de enlaces intervalos de frecuencias propios, que no se comparten con los del tipo satelital..

(15) Capítulo I. Introducción a los sistemas de audio digital terrena. CAPÍTULO 1.. INTRODUCCIÓN A LOS SISTEMAS. 4. DE AUDIO DIGITAL. TERRENA. La radio es una tecnología que posibilita la transmisión de señales mediante la modulación de ondas electromagnéticas. Estas ondas no requieren un medio físico de transporte, por lo que pueden propagarse tanto a través del aire, como del espacio vacío. Una onda de radio se origina cuando una partícula cargada (por ejemplo, un electrón) se excita a una frecuencia situada en la zona de radiofrecuencia (RF) del espectro electromagnético. Cuando la onda de radio actúa sobre un conductor eléctrico (la antena), induce en él un movimiento de la carga eléctrica (corriente eléctrica) que puede ser transformado en señales de audio u otro tipo de señales portadoras de información. Las bases teóricas de la propagación de ondas electromagnéticas fueron descritas por primera vez por James Clerk Maxwell en un documento dirigido a la Royal Society titulado “Una teoría dinámica del campo electromagnético”, el cual describía su trabajo entre los años 1861 y 1865. Heinrich Rudolf Hertz, entre 1886 y 1888, fue el primero en validar experimentalmente la teoría de Maxwell, demostrando que la radiación de radio tenía todas las propiedades de las ondas y descubriendo que las ecuaciones electromagnéticas podían ser reformuladas en una ecuación diferencial parcial denominada ecuación de onda. Hertz dio un paso de gigante al afirmar que las ondas se propagaban a una velocidad electromagnética similar a la velocidad de la luz, y ponía así las bases para el envío de las primeras señales. Como homenaje a Hertz por este descubrimiento, las ondas electromagnéticas pasaron a denominarse hertzianas.[1] Estos científicos pusieron la base técnica para que la radio saliera adelante, ya que la propagación de las ondas electromagnéticas fue esencial para desarrollar lo que posteriormente se ha convertido en uno de los grandes medios de comunicación de masas..

(16) Capítulo I. Introducción a los sistemas de audio digital terrena. 1.1. 5. Usos de la radio. Uno de sus primeros usos fue en el ámbito naval, para el envío de mensajes en código Morse entre los buques y tierra o entre buques. Actualmente, la radio toma muchas otras formas, incluyendo redes inalámbricas, comunicaciones móviles de todo tipo, así como la radiodifusión. Antes de la llegada de la televisión, la radiodifusión comercial incluía no solo noticias y música, sino dramas, comedias, show de variedades, concursos y muchas otras formas de entretenimiento, siendo esta el único medio de representación dramática que utilizaba el sonido solamente. Otros usos de la radio son: ¾ Audio o La forma más antigua de radiodifusión de audio fue la radiotelegrafía marina (ya no. utilizada). Una onda continua (CW), era conmutada on-off por un manipulador para H. H. crear código Morse, que se oía en el receptor como un tono intermitente. o Música y voz mediante radio en modulación de amplitud (AM). o Música y voz, con una mayor fidelidad que la AM, mediante radio en modulación de. frecuencia (FM). o Música, voz y servicios interactivos con el sistema de radio digital DAB. (Transmisión de audio digital) empleando multiplexación en frecuencia OFDM(Multiplexación por División de Frecuencias Ortogonales) para la transmisión física de las señales. o Servicios RDS (Sistema de Datos Radiales), en sub.-banda de FM, de transmisión de. datos que permiten transmitir el nombre de la estación, el título de la canción en curso y otras informaciones adicionales. o Transmisiones de voz para marina y aviación utilizando modulación de amplitud en. la banda de VHF(Muy Alta Frecuencia)..

(17) Capítulo I. Introducción a los sistemas de audio digital terrena. 6. o Servicios de voz utilizando FM de banda estrecha en frecuencias especiales para. policía, bomberos y otros organismos estatales. o Servicios civiles y militares en alta frecuencia (HF) en la banda de Onda Corta, para. comunicación con barcos en alta mar y con poblaciones o instalaciones aisladas. o Sistemas. telefónicos celulares digitales para uso cerrado (policía, defensa,. ambulancias, etc.). Distinto de los servicios públicos de telefonía móvil. ¾ Telefonía ¾ Vídeo ¾ Navegación ¾ Radar ¾ Servicios de emergencia ¾ Transmisión de datos por radio digital ¾ Calentamiento ¾ Fuerza mecánica ¾ Otros[2] 1.2. Primeras transmisiones por radio. Resulta difícil atribuir la invención de la radio, en su tiempo denominada "telegrafía sin hilos", a una única persona. En diferentes países se reconoce la paternidad en clave local: Alejandro Stepánovich Popov hizo sus primeras demostraciones en San Petersburgo, Rusia; Nikola Tesla en San Luís, Misuri, Estados Unidos y Guillermo Marconi fue quien primero puso en práctica y comercializó el invento desde el Reino Unido.[3] En 1896, Marconi obtuvo la primera patente del mundo sobre la radio, la Patente británica 12039, mejoras en la transmisión de impulsos y señales eléctricas y un aparato para ello. Países como Francia o Rusia rechazaron reconocer su patente por dicha invención, refiriéndose a las publicaciones de Popov, previas en el tiempo..

(18) Capítulo I. Introducción a los sistemas de audio digital terrena. 7. El 7 de mayo de 1895 el profesor e ingeniero ruso Alexander Popov había presentado un receptor capaz de detectar ondas electromagnéticas. Diez meses después, el 24 de marzo de 1896, ya con un sistema completo de recepción-emisión de mensajes telegráficos, transmitió el primer mensaje telegráfico entre dos edificios de La Universidad de San Petersburgo situados a una distancia de 250 m. El texto de este primer mensaje telegráfico fue: "HEINRICH HERTZ". En 1897 Marconi montó la primera estación de radio del mundo en la isla de Wight, al sur de Inglaterra y en 1898 abrió la primera factoría del mundo de equipos de transmisión sin hilos en Hall Street (Chelmsford, Reino Unido) empleando en ella alrededor de 50 personas. En 1899 Marconi consiguió establecer una comunicación de carácter telegráfico entre Gran Bretaña y Francia. Tan sólo dos años después, en 1901, esto quedaría como una minucia al conseguirse por primera vez transmitir señales de lado a lado del océano Atlántico.[1] La Oficina de Patentes de Estados Unidos adjudicó a Marconi una patente por la invención de la radio, posiblemente influenciada por los patrocinadores financieros de Marconi en Estados Unidos, entre los que se encontraban Thomas Alva Edison y Andrew Carnegie. El 12 de diciembre de 1901, Marconi transmitió, por primera vez, señales Morse por ondas electromagnéticas 1.3. Desarrollos durante el siglo XX. En 1906, Alexander Lee de Forest mejoró el invento de John Fleming, otorgándole con su tríodo, mayor cobertura y calidad de transmisión, lo que permitió la proliferación de las emisiones de radio. En 1907, inventaba la válvula que modula las ondas de radio que se reciben y de esta manera creó ondas de alta potencia en la transmisión. En 1909 Marconi, con Karl Ferdinand Braun, fue también premiado con el Premio Nobel de Física por sus "contribuciones al desarrollo de la telegrafía sin hilos". Sin embargo, la patente de Tesla número 645576 fue reestablecida en 1943 por la Corte Suprema de Estados Unidos, poco tiempo después de su muerte. La decisión estaba basada en el hecho de que había un trabajo preexistente antes del establecimiento de la patente de.

(19) Capítulo I. Introducción a los sistemas de audio digital terrena. 8. Marconi. Se considera que esto se hizo, aparentemente, por razones financieras, para permitir al gobierno estadounidense eludir el pago de los daños que estaban siendo reclamados por la compañía Marconi, por el uso de sus patentes durante la Primera Guerra Mundial. La nueva gran invención fue la válvula termoiónica detectora, inventada por un equipo de ingenieros de Westinghouse. La Noche buena de 1906, utilizando el principio heterodino, Reginald Fessenden transmitió desde Brant Rock Station (Massachusetts) la primera radiodifusión de audio de la historia. Así, buques en el mar pudieron oír una radiodifusión que incluía a Fessenden tocando al violín la canción O Holy Night y leyendo un pasaje de la Biblia.[1] Un gran paso en la calidad de los receptores, se produce en 1918 cuando Edwin Armstrong inventa. el. superheterodino.. Las. primeras. transmisiones. radiodifundidas,. para. entretenimiento, comenzaron en 1920 en Argentina. El día 27 de agosto desde la azotea del Teatro Coliseo, la Sociedad Radio Argentina transmitió la ópera de Richard Wagner, Parsifal. Comenzando así con la programación de la primera emisora de radiodifusión en el mundo. La primera emisora de carácter regular e informativo es considerada por muchos autores la KDKA de Pittsburg (EEUU) que comenzó a emitir en el año 1920. La KDKA trasmitió por primera vez un reportaje sobre las elecciones norteamericanas. Ese mismo año, en Inglaterra, la estación de Chelmsford, perteneciente a la Marconi Wireless, emitía dos programas diarios, uno sobre música y otro sobre información. El 4 de noviembre de 1922 se fundó en Londres la (BBC) Corporación de Transmisión Británica que monopolizó las ondas inglesas. En los primeros tiempos de la radio toda la potencia generada por el transmisor pasaba a través de un micrófono de carbón. En los años 1920 la amplificación mediante válvula termoiónica revolucionó tanto los radiorreceptores como los radiotransmisores. Philips, Bell, Radiola y Telefunken consiguieron, a través de la comercialización de receptores de válvulas que se conectaban a la red eléctrica, la audición colectiva de la radio en 1928. No.

(20) Capítulo I. Introducción a los sistemas de audio digital terrena. 9. obstante, fueron los laboratorios Bell los responsables del transistor y, con ello, del aumento de la comunicación radiofónica.[1] En los años cincuenta la tecnología radiofónica experimentó un gran número de mejoras que se tradujeron en la generalización del uso del transistor. Normalmente, las aeronaves utilizaban las estaciones comerciales de radio de modulación de amplitud (AM) para la navegación. Esto continuó así hasta principios de los años sesenta en que finalmente se extendió el uso de los sistemas VOR. A principios de los años treinta radio-operadores aficionados inventaron la transmisión en BLU(banda lateral única). En 1933 Edwin Armstrong describe un sistema de radio de alta calidad, inmune a los parásitos radioeléctricos, utilizando la modulación de frecuencia (FM). A finales de la década este procedimiento se establece de forma comercial, al montar a su cargo el propio Armstrong una emisora con este sistema. En 1948, la radio se hace visible: se desarrolla abiertamente la televisión, más tarde en 1952, se transmite televisión comercial en color sistema NTSC(Comité Nacional de Sistemas de Televisión), en EE.UU. En 1960, la firma Sony introduce el primer receptor transistorizado, lo suficientemente pequeño para ser llevado en un bolsillo y alimentado por una pequeña batería. Era fiable porque al no tener válvulas no se calentaba. Durante los siguientes veinte años los transistores desplazaron a las válvulas casi por completo, excepto para muy altas potencias o frecuencias. En 1963, se establece la primera comunicación de radio vía satélite. Al final de los años sesenta la red telefónica de larga distancia en EE.UU. comienza su conversión a red digital, empleando radio digital para muchos de sus enlaces, en los años sesenta comienza a utilizarse el LORAN (Navegación de amplio rango), primer sistema de radionavegación. Pronto, la Marina de EE.UU. experimentó con la navegación satélite, culminando con la invención y lanzamiento de la constelación de satélites GPS en 1987. Entre los años 1960 y 1980 se generaliza la figura del disk-jokey y el tocadiscos; es la época de la expansión discográfica. En los año noventa las nuevas tecnologías digitales comienzan a aplicarse al mundo de la radio. Aumenta la calidad del sonido y se amplía la cantidad de almacenaje. Se produce una sofisticación de los medios de edición y.

(21) Capítulo I. Introducción a los sistemas de audio digital terrena. 10. producción que tiene como característica principal la automatización de las emisoras. A finales del siglo XX, experimentadores radioaficionados comienzan a utilizar ordenadores personales para procesar señales de radio mediante distintas interfaces (Radio Packet). Hoy en día la radio a través de Internet avanza con celeridad, por eso, muchas de las grandes emisoras de radio empiezan a experimentar con emisiones por Internet, la primera y más sencilla es una emisión on-line, la cual con el avance creativo de los productores radiales deberá seguir evolucionando, e irá aparejado con el desarrollo de la banda ancha en Internet.[1] 1.4. Principales estándares para la transmisión 1.4.1. DAB. “Digital Audio Broadcasting”. DAB es el avance tecnológico más importante en las emisiones terrenas de radiodifusión desde la introducción de la FM estéreo. Este sistema proporciona recepción libre de interferencias, alta calidad de sonido y servicios de valor agregado, incluso en receptores en movimiento. DAB es un desarrollo europeo patrocinado como una parte del proyecto EUREKA 147. Desde mediados de los años ochenta, institutos de investigación, operadores y compañías privadas de Francia, Inglaterra y Alemania han estado involucrados en dicho desarrollo. 1.4.2. Descripción y características del sistema DAB. Después de codificar y comprimir según el método MUSICAM (Sub-bandas Integradas de Enmascaramiento Universal por Codificación y Multiplexación), la información de una señal de audio estéreo se puede transmitir a unos 192 Kbps. Dado que la señal DAB es capaz de transportar 1,2 Mbps de información, se impone el multiplexar las señales comprimidas de varios MUSICAM, hasta 6 programas. Igualmente existe capacidad de transmitir otra información de servicio como puede ser el estado del tráfico en las autopistas o carreteras, partes meteorológicos o emergencias. El resultado de toda la información empaquetada se llama "DAB ensemble". La salida del multiplexor se llama ETI (Interface de Transporte Ensamblado), esta es un interfaz de 2.[4].

(22) Capítulo I. Introducción a los sistemas de audio digital terrena. 11. En la transmisión analógica de audio, la señal que llega al receptor en un canal multitrayecto se altera por diversos efectos físicos. Por ejemplo, las diferencias de retardos provocados por la propagación multitrayectoria produce interferencias entre símbolos transmitidos sucesivamente, adicionalmente en los receptores en movimiento se producen cambios de frecuencia y fase, conocidos como efecto Doppler. Para compensar estos problemas en la transmisión se desarrolla la modulación COFDM Multiplexación por División de Frecuencias Ortogonales Codificadas. El principio de la modulación ortogonal se basa en que los máximos de cada portadora se hacen coincidir con los ceros de las otras. La trama ETI se distribuye en 1536 portadoras en modo 1 y cada una de ellas está modulada QPSK (Codificación de Desplazamiento por Cuadratura de Fase) a la correspondiente baja velocidad. Las portadoras están colocadas de forma que una no influya en las demás. Como resultado el período de cada símbolo que se obtiene es considerablemente superior que cualquier retardo de señal. [5] Además se introduce un intervalo de guarda para eliminar interferencias entre símbolos adyacentes. El receptor entonces encuentra una señal libre de interferencias. Como la información se distribuye entre varias portadoras, solo algunas partes de la información se destruirán si existe desvanecimiento selectivo de frecuencia, mientras que en métodos de portadora única toda la información se perdería. Esta información perdida se podría recuperar por la información recibida con la ayuda de los métodos de corrección de errores. Una ventaja adicional de la señal COFDM es que se puede transmitir en redes de una sola frecuencia un número determinado de programas. Esto es posible porque el máximo de retardo de la señal resultante de la distancia del transmisor es más corto que el intervalo de guarda. Se debe tener presente que la señal modulada en COFDM consiste en un gran número de portadoras espaciadas por intervalos de guarda y a su vez moduladas en QPSK o QAM (Modulación de Amplitud en Cuadratura). La relación entre la potencia pico y la potencia media de la señal está entre 8 a 10 dB. El amplificador del transmisor debe ser capaz de transmitir una potencia pico con extrema linealidad, si no fuera así aparecerán productos de íntermodulación dentro y fuera de la señal DAB, esto degradaría la relación señal a ruido y fuera provocaría interferencias con otros servicios. En DAB existen dos.

(23) Capítulo I. Introducción a los sistemas de audio digital terrena. 12. posibles bandas de trabajo, el canal 11 y 12 de TV (VHF B-III) o bien la banda L de 1452 a 1492 MHz. La figura 1.1muestra el proceso de generación de la señal DAB. [4]. in f o r m a c ió n m u lt ip le x y s e r v ic io s d e in f o r m a c ió n. s e r v ic io s d e a u d io. a u d io en co d er. ch an n el co d er. s e r v ic io s d e d ato s. p ack et m ux. ch an n el co d er. señ al D A B. T ran s m is io n m u lt ip le x e r. O FDM. tran s m is o r r a d io f r e c u e n c ia. M SC m u lt ip le x e r. Figura 1.1 Generación de la señal DAB 1.4.3. DRM. “Digital Radio Mondiale”. DRM es un sistema creado por el consorcio del mismo nombre cuya misión fue establecer un sistema digital para las bandas de radiodifusión con modulación AM, onda larga, onda media y onda corta , y es un estándar para la radiodifusión que inicialmente operaba a frecuencias por debajo de 30 Mhz, actualmente se ha ampliado hasta los 120 Mhz. El 16 de junio de 2003 se iniciaron las primeras emisiones regulares y aprobadas por la UIT (Unión Internacional de Telecomunicaciones) ese mismo año[6]. A continuación se mencionan los estándares que la soportan: •. BS.1514-1 (10/02) UIT-R. “Sistema para la radiodifusión digital terrena en las bandas por debajo de 30 MHz”. •. BS.1615 (06/03) UIT-R. “Parámetros de planificación para sistemas de radiodifusión digital terrenal por debajo de 30 MHz”..

(24) Capítulo I. Introducción a los sistemas de audio digital terrena. •. 13. Comisión Electrotécnica Internacional IEC 62272-1 (01/03). DRM Especificación del sistema.[4]. •. Instituto Europeo de Estándares de Telecomunicación ETSI ES 201 980 v2.1.1 (2003-12).. 1.4.4. Funcionamiento del sistema DRM. Los sistemas de radiodifusión digital comprenden conceptualmente distintas etapas de transmisión: 1. Codificación de la fuente. La señal de audio se convierte en digital, normalmente con una reducción de la velocidad binaria conforme a las características de la señal y el audio codificado se multiplexa con otras señales de datos que conforman la señal a transmitir. 2. Codificación del canal. Los datos multiplexados se someten a la codificación del canal para incrementar su robustez y adaptarse al medio de transmisión. 3. Los datos codificados se convierten en una señal de radiofrecuencia para su transmisión. En la codificación de la fuente el sistema ofrece tres opciones: •. MPEG 4 AAC (Codificación Avanzada de Audio): hasta 72 kbit/s estéreo. Para radiodifusión en mono o estéreo, con protección frente a errores.. •. MPEG 4 CELP (Codificación de la Predicción Linear Excitada): entre 4 y 20 kbit/s sólo para voz o para radiodifusión en mono, cuando se requiere baja velocidad binaria o alta protección frente a errores.. •. MPEG 4 HVXC (Codificación Armónica de la Excitación del Vector): entre 2 y 4 kbit/s. Solo voz y cuando se requiere muy baja velocidad binaria y protección frente a errores.. Con cualquiera de estas opciones puede utilizarse un método para la reconstrucción de las bandas altas SBR (Replicación Espectral de Banda), esto con el fin de mejorar la calidad percibida del audio, utilizando de forma dinámica el contenido espectral de la información.

(25) Capítulo I. Introducción a los sistemas de audio digital terrena. 14. en la banda baja, para simular en la recepción la información de la banda alta, eliminada previamente a la transmisión.[6] El multiplexor transporta tres componentes, que juntos suministran la información necesaria para que el receptor sincronice la señal y determine qué parámetros se han utilizado en la codificación para de esta forma, poder decodificar los canales de audio y datos contenidos en el múltiplex. Estos componentes son: audio y datos, que se combinan en el multiplexor de servicio principal formando un flujo denominado canal de servicio principal MSC (Canal de Servcio Principal). Además del canal de servicio principal, el múltiplex transporta dos canales subsidiarios de información, cuya función es que el receptor pueda identificar los parámetros de transmisión y de decodificación, y que se denominan: canal de acceso rápido FAC (Canal de Rápido Acceso) y canal de descripción de servicio SDC (Canal de Servicio de Descripción). El canal de servicio principal contiene la información de todos los servicios contenidos en el múltiplex. El múltiplex puede contener de 1 a 4 servicios, y cada servicio puede a su vez ser audio o datos. La velocidad binaria del canal de servicio principal depende del ancho de banda del canal y del modo de transmisión. El canal de acceso rápido se utiliza para la selección rápida de la información del servicio. Contiene información sobre parámetros del canal, por ejemplo: ancho de banda, tipo de modulación que se utiliza en el canal de servicio principal y el canal de descripción del servicio, la profundidad del entrelazado y el número de servicios que contiene el canal de servicio principal junto con el nombre de esos servicios. También contiene información sobre los servicios y el múltiplex. El canal de descripción del servicio contiene la información para decodificar el canal de servicio principal.[4] El sistema DRM utiliza modulación COFDM, es decir, una codificación que se inserta en un múltiplex por división de frecuencia, con la particularidad de que estas frecuencias están uniformemente espaciadas de forma que son ortogonales, y así transmitir los datos del múltiplex MSC, FAC y SDC. Se compone de una combinación de técnicas que combaten los efectos adversos de la propagación que se producen en la bandas de onda corta, media y larga. El sistema OFDM utiliza un gran número de subportadoras, moduladas individualmente y espaciadas en frecuencia de forma uniforme, que transportan la.

(26) Capítulo I. Introducción a los sistemas de audio digital terrena. 15. información. En el sistema DRM el número de subportadoras varía desde 88 a 458, dependiendo de modo y del ancho de banda ocupado. En la codificación del canal COFDM se encuentran los siguientes parámetros: •. 4 modos de transmisión: A, B, C y D. •. Modulación con 3 tipos de modulaciones: 4 QAM y 16 QAM para el SDC, 16QAM y 64-QAM para el MSC.. •. Modulación jerárquica.. •. 4 niveles de protección: 0, 1, 2 y 3.. •. 2 profundidades de entrelazado.. •. Capacidad de transmisión hasta 72 kbit/s.. •. 6 anchos de banda: 4,5; 9; 10; 18; 20 kHz.. •. Protección de error: igual o desigual.. Las subportadoras se modulan con modulación de amplitud en cuadratura QAM. En la codificación del canal de servicio principal se puede utilizar 64 QAM, que proporciona mayor eficiencia espectral y 16 QAM que proporciona las características más robustas para protección de errores. En cada uno de los casos se pueden utilizar diferentes niveles de protección frente a errores.[4] En la codificación del canal de acceso rápido se utiliza modulación 4 QAM, con una relación de protección fija. El canal de descripción del servicio puede utilizar 16 QAM ó 4 QAM. La modulación 16 QAM proporciona mayor capacidad, mientras que la 4 QAM proporciona una característica más robusta frente a errores. En este último caso se aplica una relación de protección fija. Cada símbolo OFDM está constituido por un conjunto de subportadoras que se transmiten durante un tiempo TS. La duración del símbolo es la suma B. B. de dos partes: una parte útil con duración TU, el espacio en frecuencia entre portadoras B. B. adyacentes es 1/TU para conseguir que sean ortogonales, y un intervalo de guarda con B. B. duración TG. El intervalo de guarda consiste en una continuación cíclica de la parte útil TU, B. B. B. B. que se inserta delante de la misma. Esto permite diseñar redes de frecuencia única y evitar.

(27) Capítulo I. Introducción a los sistemas de audio digital terrena. 16. los problemas de la recepción por multitrayectoria, consiguiendo que la mayor parte de las señales que entran en el receptor se sumen, es decir, que contribuyan positivamente a la recepción[6]. Parámetros relevantes de la codificación del canal: •. Modos del sistema DRM. •. Ocupación del espectro. •. Modulación y niveles de protección. La propagación en las bandas de onda larga, media y corta se produce mediante onda de superficie, donde el ruido eléctrico es el factor adverso predominante, y onda ionosférica, con canales variables con distintos grados de complejidad, donde los factores adversos son: el retardo diferencial y el efecto Doppler. En algunas circunstancias, la señal llega al área de cobertura con ambos tipos de propagación; en estos casos la señal recibida será la suma de las señales que lleguen por diferentes caminos más el ruido presente en el lugar de recepción. Para superar estos factores adversos, el sistema DRM ha sido diseñado con cuatro modos distintos: A, B, C y D, según el tipo de propagación, y en cada uno de estos modos es posible elegir el tipo de modulación y la velocidad binaria de codificación. Es necesario seleccionar la combinación óptima de los parámetros, dependiendo de las condiciones de propagación particulares, que permita asegurar que la señal es recibida con la calidad más alta posible para cumplir con la calidad del servicio y cobertura deseados. El modo A está diseñado para entregar la velocidad de codificación binaria más alta posible con cobertura por onda de superficie. El modo B será generalmente la primera opción para los servicios con cobertura por onda ionosférica. Cuando las condiciones de propagación son más duras, tales como en trayectos largos, con saltos múltiples o incidencia casi vertical, donde se producen fuertes y varias reflexiones, puede ser necesario emplear los modos C o D. En todos los casos existe la opción de escoger, bien 64 QAM o bien 16 QAM para el MSC, y esta elección tendrá influencia en la relación señal a ruido esperada en el área de servicio. Cuando se emplea 64 QAM se obtiene una relación señal a ruido muy baja, si interesa que sea más alta, se sustituye por una modulación 16 QAM. Los modos más robustos tienen el efecto de reducir la velocidad binaria disponible y por tanto, la calidad de audio. Para cada modo de transmisión, la anchura de banda ocupada de la señal.

(28) Capítulo I. Introducción a los sistemas de audio digital terrena. 17. puede elegirse en función de la banda de frecuencias larga, media y corta, y de la aplicación deseada. Los niveles de protección frente a errores se consiguen mediante una codificación convolucional que introduce redundancia en la señal. El modulador convierte la representación digital, de la señal OFDM en una señal analógica y que es transmitida, después de la correspondiente amplificación, a la antena. Si se utiliza un transmisor no lineal de alta potencia, antes de modular la señal OFDM se divide en dos componentes: amplitud y fase, que se inyectan al modulador. En el caso de que se utilicen transmisores con modulación lineal, la señal compuesta OFDM se aplica directamente a la entrada del modulador. La figura 1.2 muestra el esquema general del sistema DRM.[4]. protección normal/high. MSC audio. codificador fuente. datos. pre-encoder. FAC. pre-encoder. energy dispersal. codificador canal. FAC. SDC. pre-encoder. energy dispersal. codificador canal. SDC. multiplexor. energy dispersal. codificador canal. cell interleaver. generador piloto. señal DRM. generador señal OFDM. modulador. Figura 1.2 Esquema del sistema DRM. 1.4.5 HD Radio. “High Definition Radio” Este estándar es también conocido como IBOC(Banda de Entrada de Canal Encendido). El NDSC (Comité Nacional de Sistemas Digitales), organización normalizadora patrocinada por la Nacional Association of Broadcasters y la Consumer Electronics Association, adopta esta norma para la radiodifusión de funcionamiento en la banda y en el mismo canal,.

(29) Capítulo I. Introducción a los sistemas de audio digital terrena. 18. basada en el sistema desarrollado por iBiquity Digital Corporation y denominada NRSC-5. Designa el uso de esta tecnología para la radiodifusión digital en las bandas de AM y FM. La tecnología HD Radio fue aprobada por la Comisión Federal de Comunicaciones en octubre de 2002 como sistema digital de los EE.UU. para la radiodifusión digital en AM y FM, pero la medida tomada por la NDSC representa la especificación formal por la industria de los detalles del sistema HD Radio. La implementación en FM del sistema HD Radio figura en la Recomendación UIT-R BS.1114, y la implementación en AM en la Recomendación UIT-R BS. 1514. [7] El sistema HD Radio permite a los radiodifusores suministrar programas tanto en el formato analógico como en el digital. El sistema inserta portadoras digitales en cualquiera de los dos lados de la señal analógica existente y emplea técnicas avanzadas de codificación para evitar la interferencia entre las señales analógicas y las digitales. El resultado es sonido con calidad CD para las transmisiones FM y calidad FM en la banda AM. Permite la multidifusión por medio de la cual el radiodifusor transmite varios programas por una sola frecuencia FM. De esa forma los radiodifusores podrán ofrecer nuevos programas y posiblemente nuevos formatos sin necesidad de atribuciones adicionales del espectro. El sistema también trabaja con datos relativos a los programas, tales como la información sobre el artista y el título de la canción, así como con servicios de datos, desde alertas meteorológicos basados en texto y cotizaciones de la bolsa hasta informes en tiempo real sobre el tránsito en los caminos, transmitidos por estaciones locales y presentados visualmente en el sistema de navegación de un vehículo. El sistema HD Radio introduce la señal digital en la banda AM o FM existente, eliminando así la necesidad de nuevas atribuciones de frecuencias. Cualquier interrupción debida a la transición al sistema digital se reduce a un mínimo tanto para los radiodifusores como para los consumidores, al usarse la infraestructura y espectro existentes, preservando al mismo tiempo el servicio analógico existente durante tanto tiempo como sea necesario. Esto significa que los oyentes pueden seguir escuchando las estaciones AM/FM locales en las radios analógicas existentes así como en los nuevos receptores de HD Radio, con todos los servicios y ventajas adicionales que ofrece el sistema.[7].

(30) Capítulo I. Introducción a los sistemas de audio digital terrena. 19. Entre las características se cuentan: el sonido ambiente, la tecnología de almacenamiento y reproducción, los programas a pedido y el botón de “comprar”. Las características de almacenamiento y reproducción permitirán a los oyentes rebobinar una canción que acaban de oír o grabar un programa entero para escucharlo después a una hora más conveniente. El sistema es compatible con funciones a pedido que permitirán a los oyentes tener acceso inmediato a las noticias y la información en vez de tener que esperar un programa determinado a cierta hora. La inclusión de un botón de “comprar” convertirá a la radio en un dispositivo interactivo para el comercio electrónico.[4] 1.5. Estructura de los elementos de transmisión y recepción 9 Las configuraciones típicas de transmisores comprenden: antenas auxiliares para cubrir áreas sombreadas, extensores de cobertura para extender y/o dar forma a la cobertura de las áreas locales, y Redes de una Sola Frecuencia (SFN), compuestas de transmisores sincronizados para cubrir grandes áreas. La utilización de varios repetidores de baja potencia para complementar el transmisor principal permite una reducción significativa del ERP de éste. Asimismo, el hecho de que el receptor dispone de muchas fuentes de señales a través del área de servicio, crea diversidad y redundancia espacial (es decir, ganancia de la red) que da por resultado un mejoramiento adicional en materia de disponibilidad del servicio. En la etapa de planeamiento del servicio y especialmente durante la primera etapa de atribución de frecuencias, todas esas opciones en materia de cobertura se tienen que definir e investigar nítidamente, de tal manera, que se pueda garantizar la máxima flexibilidad para la fase de puesta en práctica del servicio. El grado de implantación de cada una de esas diferentes opciones dependería, entonces, de los requisitos del servicio y de la demanda del mercado. La atribución del espectro en 1,5 GHz tanto para los servicios de radiodifusión terrestre como por satélite facilitó la introducción de los conceptos sobre cobertura en base a los enfoques sobre radiodifusión "híbrida" y "mixta" terrestre y por satélite. Ellos permiten la utilización de transmisores terrestres y en satélites en la misma banda de frecuencias con el fin de suplir y/o complementar la cobertura de cada uno de ellos. En países como Canadá, que tienen una extensión geográfica vasta y una población repartida de manera desigual, los.

(31) Capítulo I. Introducción a los sistemas de audio digital terrena. 20. conceptos sobre servicios de radiodifusión "híbridos" y "mixtos" terrestres y por satélite tienen mucho que ofrecer en materia de cobertura de diversos tipos de zonas. Las áreas rurales y distantes así como las carreteras a través del país se pueden cubrir con haces de satélite, mientras que para las áreas urbanas y suburbanas el servicio por satélite se puede suplir mediante retransmisores locales en canal (concepto híbrido), transmisores terrestres independientes (ver figura 1.3) que operaran en diferentes frecuencias en la banda, también podrían ofrecer canales adicionales para dar cobertura local. Mediante técnicas adecuadas, es posible contar con dos servicios completamente integrados en la misma banda de frecuencia, utilizando el mismo formato de transmisión a fin de que los receptores para el consumidor puedan tener acceso a ambos servicios de manera transparente. [8]. Figura 1.3 Transmisor DAB 1.5.1. IMR (Intermediate Module Repeater). El IMR recibe la señal del segmento espacial y la reamplifica, sobre todo en zonas urbanas y suburbanas. Hay varios tipos de IMRs: • Repetidor con conversión de frecuencia. Recibe la señal en la banda de frecuencia HDFSS (Sistemas Satelitales Fijos de Alta Densidad), la amplifica y la retransmite en la banda MSS (Servicio de Satélite Móvil). • Repetidor en el mismo canal (on-channel). Recibe la señal del satélite en la banda MSS, la amplifica y la retransmite en los mismos intervalos de frecuencia. La necesidad de aislamiento entre la antena transmisora y receptora limita su cobertura. • Repetidor basado en nodos B. Realiza la conversión de frecuencia antes comentada, con la diferencia de que se construyen sobre nodos B estandarizados en 3GPP. El IMR es controlado por el RNC (Controlador de Red Radial) a través de un enlace de radio unidireccional con el satélite.[8].

(32) Capítulo I. Introducción a los sistemas de audio digital terrena. 1.5.2. 21. Contribución de potencia. Después de que las características de retardos de potencia sean ordenadas, la estructura temporal del receptor de rastrillo está determinada. El comienzo de la ventana del receptor viene dado por la primera contribución sobre un umbral definido, mientras que la duración de la ventana define el tiempo final. Cada contribución se asigna o a un dedo específico del receptor de rastrillo (si el retardo lo hace caer dentro de una ventana) o a la potencia interferente (si cae fuera de una ventana). Si más de una contribución cae en un mismo dedo del rastrillo, la superposición se realiza o de forma coherente o sumando potencias. [9] Después del cálculo de C/I (relación potencia portadora/interferente) para cada dedo del rastrillo, los N mejores son elegidos. Basándonos en estos valores, se calculan las diferentes salidas para cada canal de datos definido. Debido al hecho de que puede haber distribuciones de potencia no homogéneas entre diferentes canales de datos y de que los canales pueden proporcionar tasas de datos diferentes, los resultados son en general específicos para cada canal: • Eb/ N t se calcula añadiendo la ganancia de procesamiento del canal de datos al valor C/I. •En cuanto a la potencia de señal recibida, CRx, se lleva a cabo una superposición coherente de la potencia de código de canal de los N mejores dedos del rastrillo. (Ejemplo para dos contribuciones).. (. CRxtotal = 20 ⋅ log P1 2 + P 2 1. 1. 2. ) (1.1). La potencia interferente viene dada por la potencia total recibida en el ancho de Banda, incluyendo la señal de potencia CRx y la potencia de ruido térmico PN I TOTAL = 10 ⋅ log(P1 + P2 +... + Pn + PIntersystem + PInterbeam + PN ). (1.2). Para el cálculo de la cobertura SDMB, se considera además el margen de fading rápido. Si el valor instantáneo Eb/Nt es mayor que el correspondiente Eb/Nt objetivo más el margen de fading rápido, la localización del receptor considerado tiene suficiente cobertura. [8].

(33) Capítulo I. Introducción a los sistemas de audio digital terrena. 1.5.3. 22. Receptores. Muchos receptores actuales han sido mostrados en grandes exhibiciones como IFA 97 y CeBIT 98. Algunos de ellos ya se encuentran a la venta en muchos países europeos y Canadá. Los demás les seguirán en breve. La lista de receptores revela que la mayoría de los grandes fabricantes de radios están desarrollando receptores DAB. Aunque los fabricantes se han centrado en receptores para el coche, existen ya varias unidades hi-fi, tarjetas para PC, sintonizadores e incluso muy pronto habrá receptores portátiles. Algunas organizaciones han desarrollado también prototipos y modelos para simular lo que será la radio digital en el futuro; concretamente, Robert Bosch Multimedia y la BBC(Corporación de Transmisión Británica). Como puede deducirse, también se necesita equipamiento para la parte profesional del DAB; los encargados de las redes, los radiodifusores etc. Fabricantes como Rhode and Schwarz, ITIS y Philips han desarrollado equipo para uso profesional. La recepción de datos DAB depende de cada amplicación: • Para visualizar datos DLS es necesario un equipo receptor de DAB, con una pantalla de 32 caracteres alfanuméricos dispuestos en dos líneas de 16 caracteres. El receptor debe tener funciones para poder navegar a través de las diferentes cabeceras de los mensajes enviados en DLS. Los datos transmitidos mediante protocolo MOT se tratan de la misma manera una vez descodificados, tanto si proceden de PAD como si proceden de Packet Mode. El receptor debe disponer de un decodificador MOT[10]. Para visualizar los datos es necesario que el receptor soporte uno o varios de los siguientes formatos: Imágenes: para imágenes es necesario un decodificador de imágenes comprimidas y una. pantalla de 320x240 píxeles. Vídeo: se necesita, por supuesto, un decodificador de vídeo, que será dependiente del. formato de vídeo usado. Texto: se requiere una pantalla capaz de representar caracteres alfanuméricos. Lenguaje para aplicaciones interactivas: Se necesita una aplicación de decodificación. MHEG, JAVA o HTML, y para visualizar los datos una pantalla y una interfaz de comandos con el usuario, que permita aprovechar las prestaciones interactivas de estos lenguajes..

(34) Capítulo I. Introducción a los sistemas de audio digital terrena. 23. Archivo genérico. Se requiere una aplicación que guarde los objetos en una memoria para. la posterior utilización de los archivos. En esta aplicación el receptor más adecuado es la tarjeta de PC DAB con la pertinente aplicación de decodificación de objetos MOT.[10]. Figura 1.4 Receptor DAB Como se ve en la figura 1.4 los receptores DAB han ido evolucionando, no solo con las nuevas prestaciones que va ofreciendo la tecnología DAB, sino también con la propia evolución de la electrónica. 1.5.4 Receptores para el ordenador. En el mercado existen tarjetas receptoras de DAB que incorporan el “front-end” receptor de DAB. Mediante estas tarjetas se pueden dirigir los servicios de datos hacia la aplicación encargada de la decodificación de estos datos. Estas. aplicaciones pueden ser específicas. de los servicios de datos o aplicaciones estándares (por ejemplo un navegador)[10] Terratec – DRBox1. DR Box 1 puede trabajar igualmente con equipo de alta fidelidad como con el ordenador vía USB. Permite realizar grabaciones de audio programadas con múltiples formatos como WAP, MP2 or MP3. Todos los servicios pueden ser mostrados por medio de un navegador de Web estándar Banda III y Banda L Precio aproximado 399 € Modular Technology PC-I Card. DAB PCI Card, permite al usuario obtener toda la información del programa y además programar grabaciones utilizando un EPG en un formato MP3. Banda III [10].

(35) Capítulo I. Introducción a los sistemas de audio digital terrena. 24. Precio aproximado 140 € 1.5.5. Receptores para el hogar. Estos receptores están pensados para ser utilizados con equipos de alta fidelidad, tecnológicamente son los que menos problemas (junto con los receptores para PC) representan ya que inicialmente no están preparados para ser móviles y además tampoco presentan ninguna limitación fuerte de consumo de potencia eléctrica.[11] Restek - EDAB. Receptor de DAB High-end DAB Banda III y Banda L Precio aproximado 2850 € ¿? PURE Digital – Legato Sistema receptor de DAB/FM además de CD Banda III Precio aproximado 515 € 1.5.6. Receptores para el coche. La mayoría de los receptores de coche constan de tres partes: el módulo de la radio digital, la unidad central o radio de coche (que puede disponer o no de CD o cinta) y, por último, la antena. Todos los receptores de coche combinan DAB, FM y AM. Algunos fabricantes están empezando a comercializar receptores de coche DAB, que no requieren del módulo de radio digital al estar incorporado en la unidad central. Además algunos modelos incorporan una pantalla para la visualización tanto de imágenes como de aplicaciones interactivas, y de un “display” para la visualización de texto. Aunque tecnológicamente si que han de estar especialmente preparados para el problema que supone el movimiento del receptor tampoco están limitados especialmente por el consumo eléctrico.[11].

(36) Capítulo I. Introducción a los sistemas de audio digital terrena. 25. Alpine - TUA-100DAB. Radio de automóvil DAB con FM/AM, Reproductor CD, reproductor MP3, Banda III y Banda L Precio aproximado 515 € Blaupunkt – Woodstock DAB54. Radio de automóvil DAB con FM/AM, Reproductor CD, grabador/reproductor MP3, tecnología Bluetooth Todavía no esta a la venta 1.5.7. Receptores portátiles. Son los que presentan un mayor problema de diseño debido a la limitación que. han de. presentar tanto de tamaño como de consumo eléctrico (lo que repercute de forma drástica a su vez, también en el tamaño, debido a las baterías eléctricas); es en esto en lo que su implantación encuentra un problema a día de hoy difícilmente salvable; puesto que tienen un muy alto consumo en comparación con otras tecnologías portátiles, lo que hay que añadir ya a la de por sí alta diferencia en el precio del receptor.[11] PersTel – DR-101; DR-201; Bluenote. Radio portátil DAB, Banda III y Banda-L DR-101 con DAB/FM, Precio 215 €; DR-201 con DAB/FM/MP3 Precio 285 €; Bluenote con DAB exclusivamente, Precio 130 € Philips - DA1000. Radio portátil DAB/FM Antena integrada en los cascos Autonomía de la batería 12 horas Precio aproximado 220 € [12].

(37) Capítulo I. Introducción a los sistemas de audio digital terrena. 1.6. 26. Ventajas de la radio digital terrena. El DAB permite solucionar muchas de las limitaciones de la FM como la calidad de audio, la baja capacidad del canal auxiliar de datos RDS, la degradación de la calidad del audio en zonas urbanas por fadding, la imposibilidad de realizar la distribución de una emisora de radio en toda una zona con una única frecuencia de emisión, el bajo aprovechamiento del espectro. Gracias a la DAB se consigue mejorar y obtenemos: • Alta calidad de sonido comparable al CD con bajos niveles de recepción, se suprimen efectos de interferencia y los problemas de múltiples trayectorias en la recepción móvil.[1] • Se consiguen canales de datos de alta capacidad, los DAB incorporan una pequeña pantalla que permite mostrar visualmente información adicional del programa en emisión (títulos musicales, autor, texto de canciones en diferentes idiomas…), la parrilla de programación, publicidad complementaria, servicios de noticias del tráfico, actualidad, deportes, tiempo, bolsa, correo electrónico, emergencias, etc. • Mejora del aprovechamiento del espectro con una oferta más amplia de sintonías, se agrupan diversos programas de audio y servicios de datos para ser emitidos conjuntamente en un bloque (que se llama “multiplex”) de aproximadamente 1,5 MHz de ancho de banda como se aprecia en la figura 1.5. [13]. Figura 1.5 a) Técnica Multiportadora convencional, b) Modulación con portadoras ortogonales.

(38) Capítulo I. Introducción a los sistemas de audio digital terrena. 27. • Cada bloque tiene una capacidad de hasta 6 programas con calidad estéreo, además de los servicios de datos adicionales. De manera que se consigue una mayor oferta de programas de radio. • Los servicios pueden estructurarse y configurarse dinámicamente. El sistema puede acomodar velocidades de transmisión entre 8 y 380 kbit/s incluyendo la protección adecuada. • Radiodifusión con redes de frecuencia única (RFN), de esta manera se consigue que el usuario no tenga que resintonizar el programa de radio que escucha al cambiar de área de cobertura, también se consigue una mayor eficiencia espectral, ya que deja muchas frecuencias de emisión, libres entre dos centros emisores cercanos. De esta manera, se facilita la planificación de nuevas emisiones y aumenta la oferta de servicios de radiodifusión sonora.[13] •. 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. •. Las transmisiones requieren niveles de energía más bajos, lo que significa un ahorro. considerable en las facturas de electricidad. Esto es especialmente importante para grandes emisoras como la BBC. Con unos transmisores que usan 100 kW y más, los costos para sostener las transmisiones son altísimos. Al mismo tiempo, al reducir el consumo de energía, el sistema DAB ayuda al medio ambiente.[13].

(39) Capítulo II. Características de Propagación del radioenlace digital.. CAPÍTULO 2.. 28. CARACTERÍSTICAS DE PROPAGACIÓN DEL RADIOENLACE DIGITAL. Para realizar cálculos o simulaciones de cobertura se deben emplear modelos de propagación específicos para el sistema empleado. Con un modelo de propagación es posible estimar el nivel de campo que se supera en un porcentaje de las localizaciones y del tiempo. El modelo de propagación empleado para calcular la intensidad de campo en sistemas DAB en banda III (VHF) es el recomendado en el UIT-R P.370. En esta recomendación aparecen las curvas para la intensidad de campo superada en el 50% de las localizaciones para distintos porcentajes de tiempo. El campo en un punto se obtiene a partir de las curvas, posteriormente se le aplican una serie de correcciones para tener en cuenta parámetros distintos a los empleados en el modelo, como por ejemplo la altura de la antena. Dado el carácter especial de las redes de frecuencia única una vez realizados los estudios debe tenerse en cuenta el efecto de la combinación de las distintas señales en el punto de recepción. El operador del servicio, como es lógico, debe realizar simulaciones de cobertura previas a la implantación física de las estaciones transmisoras. Dichas simulaciones se usan para hacerse una idea de la cobertura que alcanzará la red con unas determinadas características, el operador debe jugar con distintos parámetros y modelos para conseguir depurar todo lo posible los resultados de las simulaciones.[14] 2.1. Sistema de Radiodifusión sonora digital. El DAB es un sistema que está pensado para operar en cualquier parte del espectro situado entre 30 MHz y 3 GHz. Es posible la radiodifusión de la señal empleando medios terrestres (T-DAB), por satélite (S-DAB) o ambas topologías al mismo tiempo, redes híbridas..

(40) Capítulo II. Características de Propagación del radioenlace digital.. 29. Además, el sistema DAB ha sido desarrollado pensando en distintos modos de recepción, de esta forma se ha considerado la recepción fija, portátil y móvil. Actualmente los esfuerzos en el desarrollo de redes DAB están centrados principalmente en el uso de la banda VHF y la banda L. La primera de ellas está dedicada de forma mayoritaria al establecimiento de redes de área extensa, en banda L se están estableciendo redes terrestres locales y de difusión por satélite.[14] 2.1.1. Propagación Multitrayecto. En un escenario de radiodifusión habitual siempre existen diferentes rayos que llegan al receptor. El hecho de recibir ecos de la señal principal puede causar un gran nivel de interferencia que impida la correcta recepción de la señal. Para evitar que los ecos afecten a la señal, normalmente se han empleado antenas receptoras directivas ya que las señales interferentes llegan en direcciones diferentes a la de la principal. El empleo de antenas directivas es sencillo en el caso de recepción fija pero no es factible en recepción portátil o móvil al no poder orientar la antena al transmisor. En radiodifusión digital sonora se ha dado un giro a estas técnicas, no se pretende eliminar la recepción de ecos de la mayor forma posible sino que se intenta que los ecos se sumen a la señal principal para aumentar el nivel de campo en recepción. Para conseguir este comportamiento de los ecos en DAB se trabaja en redes de frecuencia única.[14] 2.2. Estructura de la trama DAB. En este apartado se trata de reflejar de manera global la arquitectura de la trama DAB. Así, se comienza por una descripción de los bloques iniciales de la trama indicándose el tipo de información que transportan. Posteriormente se describe la trama de transmisión. 2.2.1. Tipos de información en el DAB. En la trama DAB es posible difundir distintos tipos de datos. En general los datos pueden ser de audio, información relativa al audio, datos de otro tipo de servicios (bolsa, tráfico, noticias, …). Cada uno de estos tipos de información se transporta en una de las partes en que se divide la trama. En la trama DAB se definen:.

(41) Capítulo II. Características de Propagación del radioenlace digital.. 30. 1. Servicios: Cada uno de los programas o canales de la trama. 2. Componentes de servicio: Son las partes en las que se divide cada servicio, principalmente son datos o sonido. Estos componentes se transportan en diferentes subcanales o incluso en el FIC (Fast Information Channel). 3. Subcanales. Son las partes de la trama donde se transportan los componentes de servicio. Es posible que los componentes de servicio sean compartidos por varios servicios, también es posible reconfigurar los servicios de modo que cambien sus componentes. Todos estos detalles los debe tener en cuenta el operador del múltiplex a la hora de definir la estructura completa de la trama, además, el operador debe ser capaz de realizar la reconfiguración de manera dinámica y eficiente para lo que debe desarrollar un sistema de gestión y control. Los principales bloques de datos de la trama con los tipos de información que pueden incluirse en los mismos y sus funciones se detallan en la siguiente lista: 1. Datos de control del múltiplex (MCI). En este bloque se difunden los datos de control necesario para demultiplexar la trama de audio así como los servicios que incluye. Así se definen: . La organización de los subcanales, posición, tamaño y protección.. . La lista de todos los servicios de la trama.. . Los enlaces entre los servicios y sus componentes.. . Los enlaces entre los componentes de servicio y los subcanales.. . Los datos necesarios para la demultiplexación.. 2. Canal de datos de información rápido (FIDC). En este bloque se distribuyen datos de forma rápida, esto se consigue al no realizarse el entrelazado en el tiempo en el FIC (Fast Information Channel) que es la parte de la trama de transmisión donde se transportan estos datos..