Difusión de audio digital

Logo DAB+

Logo DAB (1990-2018)

DAB receiver Pure

Difusión de audio digital (DAB) es un estándar de radio digital para la transmisión de servicios de radio de audio digital en muchos países del mundo, definido, respaldado, comercializado y promovido por la Organización WorldDAB. El estándar es dominante en Europa y también se usa en Australia y en partes de África y Asia.

A partir de 2022, 55 países cuentan con servicios DAB. La mayoría de estos servicios utilizan el estándar DAB+ actualizado, y solo el Reino Unido, Nueva Zelanda, Rumania, Brunei Darussalam y Filipinas siguen utilizando una cantidad significativa de servicios DAB originales. Inicialmente, en muchos países se esperaba que los servicios de FM existentes pasaran a DAB, aunque la adopción de DAB ha sido mucho más lenta de lo esperado. A partir de 2022, Noruega es el primer país en implementar un apagón de radio FM nacional, y otros lo seguirán en los próximos años.

El estándar DAB se inició como un proyecto de investigación europeo llamado Eureka-147 en la década de 1980. La Norwegian Broadcasting Corporation (NRK) lanzó el primer canal DAB del mundo el 1 de junio de 1995 (NRK Klassisk), y la BBC y la Radio Sueca (SR) lanzaron sus primeras transmisiones ese mismo año. Los receptores DAB para consumidores han estado disponibles en muchos países desde el comienzo de este milenio. La versión original de DAB usaba el códec de audio MP2; Posteriormente se desarrolló y lanzó una versión mejorada del sistema llamada DAB+ que utiliza el códec de audio HE-AAC v2 (AAC+) y es más robusto y eficiente. DAB no es compatible con DAB+.

Por lo general, DAB es más eficiente en el uso del espectro que la radio FM analógica y, por lo tanto, puede ofrecer más servicios de radio para el mismo ancho de banda. La emisora puede seleccionar cualquier calidad de sonido que desee, desde señales de alta fidelidad para música hasta señales de baja fidelidad para programas de radio, en cuyo caso la calidad del sonido puede ser notablemente inferior a la FM analógica. La alta fidelidad equivale a una alta tasa de bits y un mayor costo de transmisión. DAB es más robusto con respecto al ruido y el desvanecimiento multitrayecto para la escucha móvil, aunque la calidad de recepción de DAB se degrada rápidamente cuando la intensidad de la señal cae por debajo de un umbral crítico (como es normal en las transmisiones digitales), mientras que la calidad de recepción de FM se degrada lentamente con la disminución de la señal. proporcionando una cobertura efectiva en un área más grande.

DAB+ es un "verde" y brinda un ahorro del 85 por ciento en el consumo de energía en comparación con la transmisión de FM.

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

Historia y desarrollo

Prototypic DAB receiver (1993)

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

En 1990 se realizó una elección de códec de audio, modulación y esquemas de codificación de corrección de errores y las primeras transmisiones de prueba. En 1993 se realizaron demostraciones públicas en el Reino Unido. La especificación del protocolo se finalizó en 1993 y fue adoptada por el organismo de normalización del UIT-R en 1994, la comunidad europea en 1995 y el ETSI en 1997. En 1995 se lanzaron transmisiones piloto en varios países.

En octubre de 2005, el Foro Mundial DMB instruyó a su Comité Técnico para llevar a cabo el trabajo necesario para adoptar el códec de audio AAC+ y una codificación de corrección de errores más fuerte. El estándar de codificación de audio AAC+ utiliza un algoritmo de compresión de datos de audio de transformada de coseno discreto modificado (MDCT). Este trabajo condujo al lanzamiento del sistema DAB+.

En 2006, 500 millones de personas en todo el mundo se encontraban en el área de cobertura de las transmisiones DAB, aunque en ese momento las ventas de receptores solo habían despegado en el Reino Unido (UK) y Dinamarca. En 2006 había aproximadamente 1.000 estaciones DAB en funcionamiento en todo el mundo. A partir de 2018, se han vendido más de 68 millones de dispositivos en todo el mundo y hay más de 2270 servicios DAB en el aire.

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

DAB+

Logo DAB+

Antiguo logo DAB+

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

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

Como DAB no es compatible con DAB+, los receptores DAB más antiguos no pueden recibir transmisiones DAB+. Sin embargo, los receptores DAB que eran capaces de recibir el nuevo estándar DAB+ después de una actualización de firmware se vendían desde julio de 2007. Generalmente, si un receptor es compatible con DAB+, habrá una señal en el empaque del producto.

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

En el Reino Unido, DAB+ se lanzó en enero de 2016 luego de un período de prueba que comenzó en septiembre de 2014. Ofcom publicó una consulta para un nuevo múltiplex nacional que contiene una combinación de servicios DAB y DAB+, con la intención de trasladar todos los servicios a DAB+ a largo término. En febrero de 2016, se lanzó la nueva red nacional Sound Digital con tres estaciones DAB+. En agosto de 2021, la BBC comenzó su primera transmisión nacional regular de DAB+ en las Islas del Canal y siguió más tarde con el inicio de las transmisiones locales en diciembre de 2021 en Cumbria y el norte de Lancashire.

DMB

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

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

IP-DAB

Las pruebas de DAB-IP se llevaron a cabo en Londres en 2006, como "BT Movio". Compitió con DVB-H y MediaFLO, que también estaban bajo prueba.

Países que usan DAB

Países con servicios ordinarios

Países con juicios y/o regulación

Países con intereses

DAB ya no se utiliza

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

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

A raíz de la obligación de la Unión Europea en 2020 de incluir receptores DAB+ en los automóviles nuevos, Bélgica detuvo todas las ventas de receptores de radio analógicos a partir del 1 de enero de 2023. Por lo tanto, los consumidores ya no pueden comprar receptores FM o AM para uso doméstico. “La obligación de incorporar DAB+ para automóviles nuevos y receptores de radio domésticos es un buen paso adelante en la digitalización de nuestro panorama de radio”, comentó Benjamin Dalle, el ministro de medios flamenco.

Transición de radio FM a DAB(+)

Noruega

Noruega fue el primer país en anunciar el apagado total de las estaciones de radio FM nacionales. El apagón se inició el 11 de enero de 2017 y finalizó el 13 de diciembre de 2017. El apagón de 2017 no afectó a algunas emisoras de radio locales y autonómicas. Pueden seguir transmitiendo en FM hasta 2027.

El cronograma para el cierre de señales de FM en 2017 fue el siguiente:

• 11 de enero en Nordland (toda la radio)
• 8 de febrero en Trøndelag y Møre og Romsdal (NRK Radio)
• 21 de abril en Trøndelag y Møre og Romsdal (P4, Radio Norge y radio local)
• 26 de abril en Telemark, Buskerud, Hedmark y Oppland (NRK)
• 16 de junio en Telemark, Buskerud, Hedmark y Oppland (P4, Radio Norge y radio local)
• 21 de junio en Sogn og Fjordane, Hordaland, Rogaland y Agder (NRK)
• 15 de septiembre en Sogn og Fjordane, Hordaland, Rogaland y Agder (P4, Radio Norge y radio local)
• 20 de septiembre en Østfold, Vestfold, Oslo y Akershus (NRK)
• 8 de diciembre en Østfold, Vestfold, Oslo y Akershus (P4, Radio Norge y radio local)
• 13 de diciembre en Troms y Finnmark (todas las radios)

Suiza

Las emisoras de radio suizas cerrarán la radio FM el 31 de diciembre de 2024.

Otros países

• Malta fue el primer país europeo en establecer una red y servicios DAB+ desde 2008. Cubre el 100% de la población.
• En Italia, Rai Radio propone que el país comience a apagar transmisores de FM a partir de 2025 con el objetivo de ser todas las transmisiones de FM digitales y de obturación enteramente en 2030. En la región norte del Tirol Sur de Italia - Alto Adige, la emisora RAS ha comenzado a apagar los servicios de FM.
• "El gobierno de Dinamarca ha propuesto un cierre de la transmisión de FM dos años después de que más de la mitad de la radio escucha sea digital".
• En Suecia, "el regulador MPRT ha sido encargado por el gobierno sueco para revisar las condiciones de radio comercial a largo plazo (Ku 2021/01993). En diálogo con actores relevantes, incluyendo la industria, la autoridad planea analizar la necesidad de cualquier cambio en la normativa para la concesión de licencias con el objetivo de presentar un informe final al Ministerio de Cultura para el 2022 de diciembre".
• En el Reino Unido, el gobierno estuvo de acuerdo con la conclusión principal de la revista Digital Radio y Audio Review de que no debería haber un cambio formal de los servicios de radio analógicos antes de 2030 a la mayor brevedad, y señala que la continua disminución de la escucha analógica hace que sea apropiado considerar la posibilidad de actualizar los elementos del marco legislativo para apoyar una transición gradual de los servicios lejos de la analogía a su debido tiempo. El Gobierno también convino en que el gobierno y la industria deberían volver a examinarlo en 2026.
• En Polonia, tras las consultas, el KRRiT ha adoptado una posición al final de la radiodifusión analógica "no antes del 31 de diciembre de 2026 y a más tardar el 31 de diciembre de 2030".
• En los Países Bajos, las expectativas son sobre el apagado oficial de la radio FM entre 2027 y 2032.
• Bélgica también ha expresado su disposición a cambiar a la radiodifusión DAB: "El ministro flamenco de Medios Benjamin Dalle espera que el cierre final de las frecuencias FM, la llamada "salida", tendrá lugar entre 2028 y 2031. Según él, el VRT debe ser un precursor en la digitalización del paisaje radiofónico. Por ejemplo, si el 'switch off' no viene el 1 de enero de 2028, puede ser una opción, según Dalle, para digitalizar completamente uno de los canales VRT."
• Moldova abandonará la radio FM y cambiará a la radio digital, según un anuncio hecho por el Ministerio de Infraestructura y Desarrollo Regional.
• Alemania todavía no ha llegado a un acuerdo para la transición completa de la radio terrestre digital, en cambio el país invierte intensamente en desarrollo de sitios de transmisión DAB+ y transmisión simultánea DAB+/FM.
• En la República Checa, la situación es similar a la de Alemania - los planes son para la transmisión simultánea DAB+/FM.
• En Estonia, las estaciones de radio con el apoyo de Levira comenzaron a probar frecuencias de radio digitales en noviembre de 2022. “Uno de nuestros objetivos para el próximo año es crear las condiciones técnicas necesarias para el desarrollo de la radio digital”, dijo Oliver Gailan, jefe del departamento de comunicaciones de la protección del consumidor y autoridad reguladora técnica del país, la TTJA.
• En Haute-Vienne, un departamento de la región de Nouvelle-Aquitaine en el suroeste-central de Francia, desde el 6 de diciembre de 2022, el Groupement de radios asociatives libres en Limousin (Gral), ha intercambiado la radio FM tradicional para DAB+.

Tecnología

Bandas y modos

DAB utiliza una tecnología de transmisión de ancho de banda amplio y, por lo general, se le han asignado espectros en la banda III (174-240 MHz) y la banda L (1452-1492 MHz), aunque el esquema permite operar entre 30 y 300 MHz. El ejército de los EE. UU. ha reservado la banda L solo en los EE. UU., bloqueando su uso para otros fines en los Estados Unidos, y los Estados Unidos han llegado a un acuerdo con Canadá para restringir la banda L DAB a la transmisión terrestre para evitar interferencias.

Históricamente, DAB tenía varios modos de transmisión específicos de cada país (I, II, III y IV).

• Mode I for Band III, Earth
• Mode II for L-Band, Earth and satellite
• Modo III para frecuencias inferiores a 3 GHz, Tierra y satélite
• Mode IV for L-Band, Earth and satellite

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

Pila de protocolos

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

Códec de audio

DAB utiliza el códec de audio MPEG-1 Audio Layer II, que a menudo se conoce como MP2 debido al omnipresente MP3 (MPEG-1 Audio Layer III).

El nuevo estándar DAB+ adoptó el códec de audio HE-AAC versión 2, comúnmente conocido como 'AAC+' o 'aacPlus'. AAC+ utiliza un algoritmo de transformada de coseno discreto modificado (MDCT) y es aproximadamente tres veces más eficiente que MP2, lo que significa que las emisoras que utilizan DAB+ pueden proporcionar una calidad de audio mucho mayor o muchas más estaciones que con DAB, o una combinación de tanto una mayor calidad de audio y más estaciones.

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

Codificación de corrección de errores

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

La versión anterior de DAB usa codificación convolucional perforada para su ECC. El esquema de codificación utiliza protección contra errores desiguales (UEP), lo que significa que las partes del flujo de bits de audio que son más susceptibles a errores que causan perturbaciones audibles reciben más protección (es decir, una tasa de código más baja) y viceversa. Sin embargo, el esquema UEP utilizado en DAB da como resultado un área gris entre el usuario que experimenta una buena calidad de recepción y ninguna recepción en absoluto, a diferencia de la situación con la mayoría de los otros sistemas de comunicación digital inalámbricos que tienen un fuerte "acantilado digital". 34;, donde la señal se vuelve rápidamente inutilizable si la intensidad de la señal cae por debajo de un cierto umbral. Cuando los oyentes de DAB reciben una señal en esta área de intensidad intermedia, experimentan un "burbujeo" sonido que interrumpe la reproducción del audio.

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

El ECC que se usa en DAB+ es mucho más potente que el que se usa en DAB, lo que, si todo lo demás es igual (es decir, si las potencias de transmisión siguen siendo las mismas), se traduciría en que las personas que actualmente experimentan dificultades de recepción en DAB reciben mucho señal más robusta con transmisiones DAB+. También tiene un "acantilado digital" mucho más pronunciado, y las pruebas de escucha han demostrado que las personas prefieren esto cuando la intensidad de la señal es baja en comparación con el acantilado digital menos profundo en DAB.

Modulación

La inmunidad al desvanecimiento y la interferencia entre símbolos (causada por la propagación multitrayecto) se logra sin ecualización mediante las técnicas de modulación OFDM y DQPSK. Para obtener más información, consulte la tabla de comparación del sistema OFDM.

Usando valores para el Modo de transmisión I (TM I), la modulación OFDM consta de 1536 subportadoras que se transmiten en paralelo. La parte útil del período del símbolo OFDM es 1,0 ms, lo que da como resultado que las subportadoras OFDM tengan un ancho de banda de 1 kHz debido a la relación inversa entre estos dos parámetros, y el ancho de banda general del canal OFDM es 1537 kHz. El intervalo de protección de OFDM para TM I es de 0,246 ms, lo que significa que la duración total del símbolo de OFDM es de 1,246 ms. La duración del intervalo de guarda también determina la separación máxima entre transmisores que forman parte de la misma red de frecuencia única (SFN), que es de aproximadamente 74 km para TM I.

Redes de frecuencia única

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

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

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

Tasas de bits

Un conjunto tiene una tasa de bits máxima que se puede transportar, pero esto depende del nivel de protección contra errores que se utilice. Sin embargo, todos los múltiplex DAB pueden transportar un total de 864 "unidades de capacidad". El número de unidades de capacidad, o CU, que requiere un cierto nivel de tasa de bits depende de la cantidad de corrección de errores agregada a la transmisión, como se describe anteriormente. En el Reino Unido, la mayoría de los servicios transmiten utilizando el 'nivel de protección tres', que proporciona una tasa de código ECC promedio de aproximadamente 1/2, lo que equivale a una tasa de bits máxima por múltiplex de 1184 kbit/ s.

Servicios y conjuntos

Varios servicios diferentes están integrados en un conjunto (que también suele denominarse múltiplex). Estos servicios pueden incluir:

• Servicios primarios, como las principales estaciones de radio
• Servicios secundarios, como comentarios deportivos adicionales
• Servicios de datos
  • Guía electrónica del programa
  • Colecciones de páginas HTML e imágenes digitales (conocidas como 'sitios web de transmisión masiva')
  • Diapositivas, que pueden sincronizarse con transmisiones de audio. Por ejemplo, una apelación policial podría emitirse con el e-fit de un sospechoso o imágenes de la CCTV.
  • Video
  • Aplicaciones de plataforma Java
  • Tunelización IP
  • Otros datos brutos

Comparación de DAB y AM/FM

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

Dentro de una tasa de bits objetivo general para el conjunto DAB, a las estaciones individuales se les pueden asignar diferentes tasas de bits. La cantidad de canales dentro de un conjunto DAB se puede aumentar al reducir las tasas de bits promedio, pero a expensas de la calidad de las transmisiones. La corrección de errores bajo el estándar DAB hace que la señal sea más robusta pero reduce la tasa de bits total disponible para las transmisiones.

Radio FM HD frente a DAB

DAB transmite un multiplex único de aproximadamente 1500 kilohercios de ancho (≈1000 kilobits por segundo). Ese múltiplex luego se subdivide en múltiples flujos digitales de entre 9 y 12 programas. Por el contrario, FM HD Radio agrega sus portadores digitales a los tradicionales canales analógicos de 270 kilohercios de ancho, con una capacidad de hasta 300 kbit/s por estación (modo digital puro). El ancho de banda completo del modo híbrido se acerca a los 400 kHz.

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

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

Uso del espectro de frecuencias y sitios de transmisión

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

Ejemplo numérico: Analog FM requiere 0,2 MHz por programa. El factor de reutilización de frecuencias en la mayoría de los países es de aproximadamente 15 para las transmisiones estéreo (con menos factores para las redes mono FM), lo que significa (en el caso de estereo FM) que sólo uno de cada 15 sitios de transmisores puede utilizar la misma frecuencia de canal sin problemas con la interferencia de cocanal, es decir, la radio. Asumiendo una disponibilidad total de 102 canales FM en un ancho de banda de 0.2MHz sobre el espectro de banda II de 87,5 a 108.0 MHz, un promedio de 102/15 = 6,8 canales de radio son posibles en cada sitio del transmisor (más transmisores locales de menor potencia que causan menos interferencia). Esto resulta en un sistema de eficiencia espectral de 1 / 15 / (0.2 MHz) = 0.30 programas/transmisor/MHz. DAB con 192 kbit/s codec requiere 1.536 MHz * 192 kbit/s / 1,136 kbit/s = 0.26 MHz por programa de audio. El factor de reutilización de frecuencias para los programas locales y las redes de radiodifusión multifrecuencia (MFN) suele ser de 4 o 5, lo que da lugar a 1 / 4 / (0,26 MHz) = 0,96 programas/transmisor/MHz. Esto es 3.2 veces tan eficiente como el FM analógico para estaciones locales. Para la transmisión de una red de frecuencias únicas, por ejemplo de programas nacionales, el factor de reutilización de canales es 1, lo que da lugar a 1/1/0.25 MHz = 3.85 programas/transmisor/MHz, que es 12,7 veces tan eficiente como FM para redes nacionales y regionales.

Tenga en cuenta que es posible que la mejora de la capacidad anterior no siempre se logre en las frecuencias de la banda L, ya que son más sensibles a los obstáculos que las frecuencias de la banda FM y pueden provocar desvanecimiento por sombras en terrenos montañosos y comunicaciones en interiores. El número de sitios de transmisión o la potencia de transmisión requerida para la cobertura completa de un país puede ser bastante alto en estas frecuencias, para evitar que el sistema se vea limitado por el ruido en lugar de estar limitado por la interferencia cocanal.

Calidad de sonido

Los objetivos originales de la conversión a la transmisión digital eran permitir una mayor fidelidad, más estaciones y más resistencia al ruido, a la interferencia cocanal y al trayecto múltiple que en la radio FM analógica. Sin embargo, muchos países al implementar DAB en estaciones de radio estéreo usan la compresión hasta tal punto que produce una calidad de sonido inferior a la que se recibe de las transmisiones de FM. Esto se debe a que los niveles de velocidad de bits son demasiado bajos para que el códec de audio MPEG Layer 2 proporcione una calidad de audio de alta fidelidad.

La investigación de la BBC & El departamento de desarrollo afirma que se necesitan al menos 192 kbit/s para una transmisión estéreo de alta fidelidad:

Se ha juzgado un valor de 256 kbit/s para proporcionar una señal de transmisión estéreo de alta calidad. Sin embargo, una pequeña reducción, a 224 kbit/s es a menudo adecuada, y en algunos casos puede ser posible aceptar una reducción adicional a 192 kbit/s, especialmente si la redundancia en la señal estéreo es explotada por un proceso de codificación "estreo conjunto" (es decir, algunos sonidos que aparecen en el centro de la imagen estéreo no necesitan ser enviados dos veces). En 192 kbit/s, es relativamente fácil escuchar imperfecciones en material de audio crítico.

—BBC R distantD White Paper WHP 061 June 2003

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

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

En 2019, algunas estaciones se actualizaron a DAB+, pero en lugar de mejorar la calidad del sonido, la redujeron a 32 kbit/s o 64 kbit/s, a menudo en mono.

Fortalezas y debilidades

Beneficios de DAB

Funciones mejoradas para los usuarios

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

DAB es capaz de proporcionar metadatos junto con la transmisión de audio. Los metadatos permiten que se muestre información visual, texto y gráficos, como el nombre y el logotipo de la estación, el presentador, el título de la canción y la carátula del álbum, mientras se reproduce una estación. Las estaciones de radio pueden proporcionar los metadatos para aumentar la experiencia auditiva, particularmente en los receptores de automóviles que tienen grandes pantallas.

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

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

Más estaciones

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

En ciertas áreas, particularmente en áreas rurales, la introducción de DAB brinda a los oyentes de radio una mayor variedad de estaciones de radio. Por ejemplo, en el sur de Noruega, los oyentes de radio experimentaron un aumento en las estaciones disponibles de 6 a 21 cuando se introdujo DAB en noviembre de 2006.

Calidad de recepción

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

Además, como DAB transmite audio digital, no hay silbido con una señal débil, lo que puede ocurrir en FM. Sin embargo, las radios al margen de una señal DAB pueden experimentar un "barro burbujeante" el sonido interrumpe el audio o el audio se corta por completo.

Debido a la sensibilidad al desplazamiento Doppler en combinación con la propagación por trayectos múltiples, el rango de recepción DAB (pero no la calidad del audio) se reduce cuando se viaja a velocidades de más de 120 a 200 km/h, según la frecuencia de la portadora.

Ancho de banda variable

La radio monofónica, los canales de noticias y meteorológicos y otros programas que no son de música necesitan mucho menos ancho de banda que una estación de radio de música típica, lo que permite que DAB transmita estos programas a tasas de bits más bajas, dejando más ancho de banda para otros programas.

Sin embargo, esto llevó a la situación en la que algunas estaciones se transmiten en mono; consulta § Calidad de audio para obtener más detalles.

Costos de transmisión

Los transmisores DAB son inevitablemente más caros que sus equivalentes FM. DAB usa frecuencias más altas que FM y, por lo tanto, puede ser necesario compensar con más transmisores para lograr la misma cobertura que un solo transmisor de FM. DAB es comúnmente transmitido por una compañía diferente a la emisora que luego vende la capacidad a varias estaciones de radio. Este costo compartido puede resultar más económico que operar un transmisor de FM individual.

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

Una vez aplicado, un operador ha afirmado que la transmisión DAB es tan baja como una diecinueveava parte del costo de la transmisión FM.

Desventajas de DAB

Calidad de recepción

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

Al igual que con otros sistemas digitales, cuando la señal es débil o sufre interferencias severas, no funcionará en absoluto. La recepción de DAB también puede ser un problema para los receptores cuando la señal deseada se encuentra junto a una más fuerte. Este fue un problema particular para los receptores tempranos y de bajo costo.

Calidad de sonido

Una queja común de los oyentes es que las emisoras 'aprietan' más estaciones por conjunto que las recomendadas por:

• Minimizar el bit-rate, al nivel más bajo de calidad de sonido que los oyentes están dispuestos a tolerar, como 112 kbit/s para estereo y hasta 48 kbit/s para radio monohablante (LBC 1152 y la Voz de Rusia son ejemplos).
• Pocas canales digitales que transmiten en estereoeste.

Retardo de señal

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

• Las radios DAB están fuera de paso con los eventos en vivo, por lo que la experiencia de escuchar comentarios en vivo sobre los eventos que están siendo observados está deteriorada;
• Los oyentes que utilizan una combinación de radios analógicas (AM o FM) y DAB (por ejemplo, en diferentes habitaciones de una casa) escucharán una mezcla cuando ambos receptores están dentro de la oreja.

Las señales de tiempo, por el contrario, no son un problema en una red bien definida con un retardo fijo. El multiplexor DAB agrega el desplazamiento adecuado a la información de tiempo distribuida. La información de tiempo también es independiente del retraso de decodificación de audio (posiblemente variable) en los receptores, ya que el tiempo no está incrustado dentro de los cuadros de audio. Esto significa que los relojes integrados en los receptores pueden ser exactamente correctos.

Costos de transmisión

DAB puede proporcionar ahorros para redes de varias estaciones. El desarrollo original de DAB fue impulsado por operadores de redes nacionales con varios canales para transmitir desde múltiples sitios. Sin embargo, para estaciones individuales, como pequeñas comunidades o estaciones locales que tradicionalmente operan su propio transmisor FM en su propio edificio, el costo de la transmisión DAB será mucho más alto que el analógico. Operar un transmisor DAB para una sola estación no es un uso eficiente del espectro o la potencia. Dicho esto, esto se puede resolver hasta cierto punto mediante la combinación de varias estaciones locales en un multiplexor DAB/DAB+, similar a lo que se hace en DVB-T/DVB-T2 con las estaciones de televisión locales.

Cobertura

Aunque la cobertura de FM aún supera la cobertura de DAB en la mayoría de los países que implementan cualquier tipo de servicio DAB, una serie de países que se están moviendo hacia la transición digital han experimentado importantes despliegues de redes DAB; a diciembre de 2019, WorldDAB brindó las siguientes coberturas:

Compatibilidad

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

Requisitos de energía

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

Como DAB requiere técnicas de procesamiento de señales digitales para convertir la señal codificada digitalmente recibida al contenido de audio analógico, la complejidad del circuito electrónico necesario para hacerlo es mayor. Esto se traduce en la necesidad de más energía para efectuar esta conversión que en comparación con una conversión analógica de FM a audio, lo que significa que el equipo receptor portátil tendrá una duración de batería mucho más corta y requerirá mayor potencia (y, por lo tanto, más volumen). Esto significa que utilizan más energía que los receptores analógicos de VHF de Banda II. Sin embargo, gracias a una mayor integración (radio-on-chip), el uso de energía del receptor DAB se ha reducido drásticamente, lo que hace que los receptores portátiles sean mucho más útiles.

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

Si bien muchos países esperaban un cambio a la transmisión de audio digital, algunos se movieron en la dirección opuesta luego de pruebas fallidas.

• El Canadá llevó a cabo juicios de DAB en banda L en las principales ciudades. Sin embargo, el éxito de la radio digital por satélite y la falta de receptores DAB de banda L llevaron a que se abandonara el desvío análogo. El Canadá adoptó posteriormente la radio HD utilizada en los Estados Unidos vecinos en lugar de la DAB.
• Finlandia abandonó el DAB en 2005.
• Hong Kong anunció la terminación del DAB en marzo de 2017.
• Portugal anunció la terminación del DAB en abril de 2011.
• En Corea, la transmisión de MBC 11FM se detuvo en 2015 y el canal DAB se cambió a T-DMB V-Radio.
• DAB en Irlanda fue confinado de 2017 a la emisora estatal RTÉ Radio, que fue apagado en marzo de 2021, después de una encuesta mostró que el 77% de los adultos escuchan radio a través de FM, en comparación con el 8% a través de medios digitales, de los cuales 0,5% a través de DAB. El servicio de RTÉ comenzó en 2006, después de juicios en 1998 y 2001. Un multiplex comercial fue juzgado en 2007–8 y licenciado, incluyendo DAB+, de 2010 a 2017, pero el licenciatario no se renovó debido a la falta de toma por las emisoras.
• Hungría anunció la terminación del DAB+ el 5 de septiembre de 2020, 12 años después de su inicio.
• Rumania canceló la emisión DAB en septiembre de 2021 debido a la falta de interés tanto de las emisoras como de los oyentes, baja disponibilidad de receptores, bajo número de oyentes y mayor aceptación e interés en la radio y FM de Internet. Rumania inició la emisión DAB en 2004, en el formato DAB, no adoptó DAB+, y desde entonces el interés era bajo. Sólo estaba disponible en Bucarest, sólo había estaciones públicas disponibles, aunque algunas estaciones privadas hicieron algunos juicios. Los oyentes de la DAB todavía estaban en bajos cargos. La disponibilidad de radios DAB en tiendas era (y todavía es) baja, y, a pesar de que algunas tiendas estaban ofreciendo receptores DAB, el interés sigue siendo limitado (ambos por falta de interés, precio más alto que un receptor común de FM y las personas están dispuestas a pagar el precio más alto para un dispositivo de Internet), la mayoría prefieren radios de Internet o sistemas combinados (dispositivos con FM e Internet, aunque muchos de estos dispositivos también tienen capacidad DAB, que ahora es inútil).
• Suecia El gobierno sueco aplazó la transición a DAB en 2016, tras un informe de la Oficina Nacional de Auditoría que criticó los beneficios para los oyentes en comparación con las continuas transmisiones de FM emparejaron otras técnicas de transmisión digital (4G, Internet) y la fuerza de FM-radio como una fuente sencilla y fiable de información de emergencia/crisis. Las transmisiones limitadas continúan en Estocolmo, Göteborg, Malmö y Luleå