Sistema de datos de radio

El logo RDS

Radio Data System (RDS) es un estándar de protocolo de comunicaciones para incorporar pequeñas cantidades de información digital en transmisiones de radio FM convencionales. RDS estandariza varios tipos de información transmitida, incluida la hora, la identificación de la estación y la información del programa.

El estándar comenzó como un proyecto de la Unión Europea de Radiodifusión (EBU), pero desde entonces se ha convertido en un estándar internacional de la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC). Radio Broadcast Data System (RBDS) es el nombre oficial utilizado para la versión estadounidense de RDS. Los dos estándares son solo ligeramente diferentes, con receptores capaces de trabajar con cualquiera de los sistemas con solo inconsistencias menores en los datos mostrados.

Ambas versiones transportan datos a 1187,5 bits por segundo en una subportadora de 57 kHz, por lo que hay exactamente 48 ciclos de subportadora durante cada bit de datos. La subportadora RBDS/RDS se configuró en el tercer armónico del tono piloto estéreo FM de 19 kHz para minimizar la interferencia y la intermodulación entre la señal de datos, el piloto estéreo y la señal de diferencia estéreo DSB-SC de 38 kHz. (La señal de diferencia estéreo se extiende hasta 38 kHz + 15 kHz = 53 kHz, dejando 4 kHz para la banda lateral inferior de la señal RDS).

Los datos se envían con un código de corrección de errores, pero los receptores pueden elegir usarlos solo para la detección de errores sin corrección. RDS define muchas funciones, incluida la forma en que se pueden "empaquetar" en grupos de programas no utilizados.

Desarrollo

RDS se inspiró en el desarrollo del Autofahrer-Rundfunk-Informationssystem (ARI) en Alemania por parte del Institut für Rundfunktechnik (IRT) y el fabricante de radios Blaupunkt. ARI usó una subportadora de 57 kHz para indicar la presencia de información de tráfico en una transmisión de radio FM.

El Comité Técnico de la EBU lanzó un proyecto en su reunión de París de 1974 para desarrollar una tecnología con propósitos similares a ARI, pero que era más flexible y que permitiría la sintonización automática de un receptor donde una red de transmisión transmitía el mismo programa de radio en un número de frecuencias diferentes. El sistema de modulación se basó en el utilizado en un sistema de paginación sueco y la codificación de banda base fue un nuevo diseño, desarrollado principalmente por la British Broadcasting Corporation (BBC) y la IRT. La EBU emitió la primera especificación RDS en 1984.

De los tres socios de radiodifusión de la EBU, la BBC buscaba con mayor entusiasmo la aplicación de la tecnología RDS y buscaba atraer ofertas de los fabricantes para hacer una "radio acreditada por la BBC" compatible con funciones RDS. Sin embargo, al no haber recibido interés de los fabricantes, la corporación contrató a los diseñadores de Kinneir Dufort para producir un prototipo que mostrara estas características. Este prototipo, presentado en 1989, incorporaba una pantalla de cristal líquido capaz de mostrar imágenes como mapas meteorológicos, acompañada de "un lápiz óptico con el que se puede programar la radio a partir de códigos de barras", estos códigos de barras codifican información del programa, y módulos desmontables compatibles, de los cuales se desarrollaron un módulo de reproductor de casetes y un módulo de impresora. A pesar de la reticencia a desarrollar una funcionalidad basada en pantalla que pudiera hacer que RDS compitiera con la televisión, la utilidad de poder imprimir información como mapas meteorológicos o incluso publicidad se consideró potencialmente interesante tanto para los fabricantes de radio como para los de televisión.

Se agregaron mejoras a la funcionalidad de frecuencias alternativas al estándar y posteriormente se publicó como un estándar del Comité Europeo de Normalización Electrotécnica (CENELEC) en 1990.

En 1992, el Comité Nacional de Sistemas de Radio de EE. UU. emitió la versión norteamericana del estándar RDS, denominada Radio Broadcast Data System. El estándar CENELEC se actualizó en 1992 con la adición de Traffic Message Channel y en 1998 con Open Data Applications y, en 2000, RDS se publicó a nivel mundial como estándar IEC 62106.

RDS2

El RDS-Forum (Ginebra/CH) decidió en su reunión anual (8 y 9 de junio de 2015) en Glion/Montreux poner en marcha el nuevo estándar RDS2. El estándar se creará en estrecha colaboración con los colegas de EE. UU. del Subcomité RBDS de NRSC y debería ofrecer una plataforma unificada para la transmisión de FM y los servicios de datos en todo el mundo.

Logo para RDS1 y RDS2

Características clave

• Soporte sin fisuras para frecuencias de 64 MHz a 108 MHz (AF, EON)
• Nueva codificación de caracteres: UTF-8 (antiguo EBU Charset permanece para el modo de compatibilidad de los viejos 0A/2A Groups).
• Nuevo manejo de AOD, grupos "B" se asignan como grupo de señalización a los grupos "A".
• PS-Name largo, hasta 32 byte con el conjunto de caracteres UTF-8. (indio, chino, árabe y más)
• RadioText (eRT) 128 byte long with UTF-8 character set.
• Aumento de la capacidad de 11.4 a 57 grupos "A" por segundo. (2,109 bit/s. capacidad neta con la tecnología de múltiples subcarriers de tipo modulación único (SMMS))
• Graphical RadioText – admite plantillas HTML/CSS (para teléfonos inteligentes, radios de coches, computadoras/tablas)
• Admite canal de retorno sobre gRT si el receptor tiene capacidad IP o SMS.
• Logo gráfico de Broadcaster – un máximo de 4 kilobyte (JPEG, PNG o GIF)
• Función de radio híbrida (en parte basada en el desarrollo de Radio France)

Contenido e implementación

A Radio Sistema de datos – Canal de mensaje de tráfico (RDS-TMC) receptor (izquierda) conectado a un sistema de navegación TomTom para integrar datos de tráfico en tiempo real en la navegación.

Los siguientes campos de información normalmente están contenidos en los datos RDS:

AF (lista de frecuencias alternativas)

Esto proporciona al receptor una lista de frecuencias que permite que un receptor vuelva a ajustarse a una frecuencia diferente proporcionando la misma estación cuando la primera señal se vuelve demasiado débil (por ejemplo, cuando se mueve fuera de rango). Antes de realizar el interruptor, una radio comprobará por un código PI coincidente para asegurar que la AF es la misma estación. Esto se utiliza a menudo en sistemas estéreo de coches, permitiendo que la unidad de cabeza sintonice automáticamente la señal más fuerte en el movimiento, opcionalmente con el mismo código regional (para que, en el caso de las estaciones de radio nacionales, el usuario pueda seguir escuchando el programa de radio original).

TC (hora y fecha)

Puede sincronizar un reloj en el receptor o el reloj principal en un coche. Debido a la transmisión varía, la TC sólo puede ser exacta a menos de 100 ms de UTC. La TC no se transmite generalmente si una emisora no tiene forma de sincronizar regularmente el reloj dentro del encoder RDS.

EON (información de otras redes mejorada)

Informa al receptor acerca de otras redes o estaciones, vinculadas a la que se escucha, para cambiar datos dinámicamente como la bandera de TA encendida para una determinada estación de la red en un momento determinado debido a un programa de tráfico que se está emitiendo, y de forma automática y temporal permite que la radio se sintonice en esa estación.

PI (identificación de programas)

Este es el único código hexadecimal de 4 caracteres que identifica la estación. Cada estación en un país debe utilizar un código único de 3 caracteres con el prefijo del país correcto. En los Estados Unidos, la PI se determina aplicando una fórmula al signo de llamada de la estación, o asignado al azar por los traductores NRSC a FM (que tienen un signo de llamada más largo, haciéndolos incompatibles con la fórmula). El código PI es el parámetro RDS más importante y el más frecuentemente transmitido dentro de la estructura de datos RDS. La norma RDS para uso no estadounidense define códigos de país para todos los países de modo que no con fronteras comunes tenga el mismo código. Esto elimina la necesidad de coordinar códigos entre diferentes países. Cualquier transmisión que lleve el mismo código es considerada por los receptores como el mismo y se puede cambiar como una frecuencia alternativa para mejorar la recepción (incluso si no se enumera específicamente como una frecuencia alternativa).

PS (nombre del servicio del programa)

Esto es simplemente una pantalla estática de ocho caracteres que representa las letras de llamada o el nombre de identidad de estación. La mayoría de los receptores capaces de RDS muestran esta información y, si la estación está almacenada en los presets del receptor, caché esta información con el código PI, frecuencia y otros detalles asociados con ese preset. En algunos países, las estaciones utilizan el PS para enviar dinámicamente otra información. This is prohibited in some countries and was not its intended use within the RDS system.

PTY (tipo de programa)

Esta codificación de hasta 31 tipos de programas predefinidos (por ejemplo, en Europa: PTY1 News, PTY6 Drama, PTY11 Rock music) permite a los usuarios encontrar una programación similar por género. PTY31 está reservada para anuncios de emergencia en caso de desastres naturales u otras calamidades importantes.

REG (regional)

Esto se utiliza principalmente en países en los que las emisoras nacionales ejecutan programas "específicas de la región", como los opt-outs regionales en algunos de sus transmisores. Esta funcionalidad permite al usuario "bloquear" el conjunto a su región actual o dejar que la radio sintonice en otra programación específica de la región a medida que se mueven hacia la otra región.

Un ejemplo de RT RDS en la KFSH-FM de Los Ángeles

RT (texto de radio)

Esta función permite que una estación de radio transmita un mensaje de texto de 64 caracteres (o menos comúnmente 32) que puede ser estático (como eslóganes de estación) o en sincronía con la programación (como el título y artista de la canción actual).

RT+ (texto de radio más)

Una mejora de la RT original que permite que Artista, Título y algunos otros metadatos sean enviados a los receptores.

TA, TP (Anuncio comercial, programa de tráfico)

El receptor se puede fijar a menudo para prestar especial atención a esta bandera (aprovechando la conexión EON si está disponible) y, por ejemplo, pausar un CD o retune para recibir un boletín de tráfico. La bandera TP se utiliza para permitir que el usuario encuentre sólo aquellas estaciones que transmiten regularmente boletines de tráfico mientras que la bandera TA se utiliza para señalar un boletín de tráfico real en progreso, con unidades de radio que tal vez realicen otras acciones como la colocación de un CD/MP3 (para que se pueda escuchar la radio) o el aumento del volumen durante el boletín de tráfico.

TMC (canal de mensaje de tráfico)

Información de tráfico codificada digitalmente. No todo el equipo RDS soporta esto, pero a menudo está disponible para sistemas de navegación automotriz. En muchos países sólo se transmiten datos de tráfico cifrados, por lo que se requiere un decodificador apropiado, posiblemente vinculado a un servicio de suscripción, para utilizar los datos de tráfico. La suscripción es a menudo pagada por el fabricante del vehículo y por lo tanto es transparente para el usuario.

Anuncios de Traductor de FM NRSC

El Comité Nacional de Sistemas de Radio ha introducido un código de identificación único para traductores del US FM. Un tipo de metadatos transmitidos por el submarino RDS es el código PI, que es utilizado por el receptor para identificar el programa de audio que está siendo transmitido por la estación FM. En los EE.UU., el código PI se ha derivado históricamente del signo de llamada de una estación de radio, que puede ser complicado cuando se utiliza junto con traductores FM. Se ha creado un nuevo algoritmo para traductores FM que asigna un código PI único a cada traductor FM. Este algoritmo se ha implementado utilizando una herramienta web y una lista de todos los códigos conocidos de PI para todos los traductores de FM en los Estados Unidos. [1]

Soporte RDS

En lo que se refiere a la implementación, la mayoría de los estéreos para automóviles admitirán al menos AF, EON, REG, PS y TA/TP.

• Los estéreos de coches más caros ofrecerán TMC, RT y / o PTY, tal vez con "NEWS" override.
• Los sistemas caseros, especialmente los receptores de alta fidelidad, apoyarán principalmente funciones como PS, RT y PTY.

Hay un número creciente de implementaciones de RDS en dispositivos portátiles de audio y navegación gracias a soluciones de bajo costo y tamaño reducido.

Compatibilidad con RDS

La subportadora RDS a 57 kHz ocupa ±2 kHz del espectro compuesto que, en teoría, la mantiene por encima del corte superior de la subportadora estéreo a 53 kHz. Sin embargo, el corte de 53 kHz depende completamente del rendimiento de los filtros de paso bajo de 15 kHz utilizados antes del codificador estéreo. En equipos más antiguos, estos filtros solo se diseñaron para proteger el piloto de 19 kHz y, a veces, no brindaban suficiente protección a la subportadora RDS cuando había una cantidad significativa de información estéreo. En esta situación, los dispositivos de mejora estéreo combinados con un procesamiento de audio agresivo podrían hacer que la subportadora RDS no se pueda recibir.

Los sistemas de recorte compuestos también pueden degradar la subportadora RDS debido a los armónicos creados por el recorte. Los recortadores compuestos más modernos incluyen filtrado para proteger la subportadora RDS.

La subportadora RDS suele utilizar entre 2 y 4 kHz de desviación de la portadora. Por lo tanto, la desviación disponible para el material del programa se reduce en esta cantidad, suponiendo que no se supere el límite de desviación habitual de 75 kHz.

Tipos de programas

La siguiente tabla enumera los códigos de tipo de programa (PTY) RDS y RBDS (Norteamericano) y sus significados:

Tipo de programa (PTY) asignación de código

Código PTY	Tipo de programa RDS	Tipo de programa RBDS		Código PTY	Tipo de programa RDS	Tipo de programa RBDS
0	No tipo de programa o no definido			16	El tiempo	Ritmo y azul
1	Noticias	Noticias		17	Finanzas	Suave ritmo y azules
2	Asuntos actuales	Información		18	Programas infantiles	Idioma
3	Información	Deportes		19	Asuntos sociales	Música religiosa
4	Deporte	Talk		20	Religión	Charla religiosa
5	Educación	Rock		21	Teléfono	Personalidad
6	Drama	Piedra clásica		22	Viajes	Público
7	Cultura	Adult hits		23	Ocio	College
8	Ciencia	roca suave		24	Jazz music	Spanish Talk
9	Variado	Top 40		25	Música country	Música española
10	Música pop	País		26	Música nacional	Hip hop
11	Música de rock	Oldies		27	Música de Oldies	No asignados
12	Fácil de escuchar	Música suave		28	Música popular
13	Luz clásica	Nostalgia		29	Documental	El tiempo
14	Clásico serio	Jazz		30	Prueba de alarma	Prueba de emergencia
15	Otra música	Clásico		31	Alarma	Emergencia

Los códigos PTY han sufrido varias expansiones. El primer estándar RDS solo definía 0-15 y 31. El estándar RBDS posterior implementado en los EE. UU. asignó los mismos significados a los códigos 0, 1 y 31, pero no intentó hacer coincidir el resto del plan RDS original y creó su propia lista. para los códigos 2–22 y 30, incluidos los formatos de radio comercialmente importantes (en los EE. UU.) como los 40 principales, religioso, country, jazz y R&B que no estaban en la lista RDS. Esto incluía códigos no coincidentes para obtener información. deporte y roca. Los estándares RBDS posteriores agregaron los tipos 23 (Universidad) y 29 (Tiempo), mientras que la lista de códigos de tipo RDS creció a su tamaño actual, importando algunos tipos (por ejemplo, jazz y country) de la lista RDBS. Los tipos RDBS 24–26 se agregaron en abril de 2011. Las discrepancias de código son principalmente un problema para las personas que llevan radios portátiles hacia o desde América del Norte.

Especificaciones técnicas RDS

El estándar RDS, tal como se especifica en EN 50067:1998, se divide en estas secciones según el modelo OSI. (Se excluyen las capas de red y transporte, ya que se trata de un estándar de transmisión unidireccional).

1. Canal de datos (capa física)
2. Codificación de banda base (capa de enlace de datos)
3. Formato de mensaje (capa de sesión y presentación)

Canal de datos (capa física)

La capa física del estándar describe cómo se recupera el flujo de bits de la señal de radio. El hardware RDS primero demodula la señal subportadora RDS de 57 kHz para extraer una señal codificada de Manchester diferencial que contiene tanto el reloj de bits como el flujo de bits codificado diferencialmente. Esto permite que el decodificador RDS tolere la inversión de fase de su entrada.

Codificación de banda base (capa de enlace de datos)

En la capa de enlace de datos, 26 bits consecutivos forman un 'bloque', que consta de 16 bits de datos seguidos de 10 bits de corrección de errores. Cuatro bloques forman un 'grupo' de 104 bits. Los bits de corrección de errores también codifican el 'desplazamiento' o número de bloque dentro de un grupo de 4 bloques.

La corrección de errores se realiza mediante una comprobación de redundancia cíclica de 10 bits, con polinomio x¹⁰+x⁸+x⁷+x⁵+x⁴+x³+1. (No se utiliza ni un preajuste ni una inversión posterior, ya que no son necesarios con un campo de datos de tamaño fijo). El CRC también se suma con uno de cinco "compensación" palabras que identifican el bloque: A, B, C, C′ o D. Cuatro bloques consecutivos (ABCD o ABC′D) forman un "grupo" de 104 bits (64 bits de datos + 40 bits de control). Hay algo más de 11,4 grupos transmitidos por segundo.

No hay espacio entre bloques. El receptor se sincroniza con grupos y bloques comprobando los CRC en cada 26 bits hasta que se logra la sincronización. Una vez sincronizado (la palabra compensada es predecible), el código es capaz de corregir errores de ráfaga de hasta 5 bits.

Esta modulación básica y estructura de bloques se desarrolló originalmente para MBS (localización por radio) [fr] "búsqueda móvil" protocolo, con la diferencia de que MBS (o el equivalente norteamericano MMBS "MBS modificado") no usa una palabra de compensación. Para permitir que los dos sistemas interoperen (y para permitir que las estaciones de radio FM transmitan datos RBDS mientras mantienen sus contratos de buscapersonas), el estándar RBDS define una sexta palabra E con compensación de ceros. Se pueden mezclar grupos de cuatro bloques E con grupos RBDS, e ignorado por los receptores RBDS. (Del mismo modo, las palabras compensadas de RBS se eligen para que aparezcan como errores incorregibles para los receptores de MBS).

Los datos dentro de cada bloque (y grupo) se transmiten primero con el bit más significativo y, por lo tanto, se numeran desde el bit 15 (transmitido primero) hasta el bit 0 (transmitido último).

La información que se transmite con más frecuencia es una "identificación de programa" de 16 bits; código, identificando la estación de radio transmisora. Los bloques A y C′ siempre incluyen el código PI; el desplazamiento C se usa cuando el tercer bloque contiene algo más.

Estructura compartida

El bloque 1 siempre contiene el identificador de programa de 16 bits. Los primeros 11 bits (bits 15–5) del bloque 2 también son iguales en todos los grupos.

Los primeros 4 bits (bits 15 a 11) del bloque 2 son el "código de tipo de grupo", que describen la interpretación de los datos restantes. Cada tipo de grupo viene "A" y "B" variantes, distinguidas por la quinta "B" bit (bit 10): si B=0, entonces el grupo es de 0A a 15A y contiene 5+16+16 = 37 bits de datos. Si B=1, el bloque 2 contiene un código PI (y está codificado con la palabra de compensación C′), el grupo es uno de 0B a 15B y contiene 21 bits de datos.

Dentro del Bloque 1 y el Bloque 2 hay estructuras que siempre estarán presentes en ambas versiones de grupo, para identificaciones rápidas y receptivas. El primer bloque de cada grupo, será siempre el código de identificación del programa. El segundo bloque dedica los primeros 4 bits para Tipo de aplicación/grupo.

Significado de los bits del bloque 2

• GTYPE: Tipo de grupo
• B0: Si B0=0 entonces Mensaje Grupo Tipo A otro Tipo B
• TP: Programa de Tráfico. Indica que este canal incluye informes periódicos de tráfico.
• PTY: Tipo de programa (Ver § Tipos de programa).
• ? El resto de los bits son dependientes del grupo

Versión del mensaje A

Versión B del mensaje

El bloque 3 se usa para repetir el código de identificación del programa.

Código de identificación del programa (código PI)

Esto permite una identificación rápida del tipo de programa de radio, según el país, el área de cobertura y el número de referencia del programa. Si bien el estándar especifica el código de país, las autoridades locales de cada país especifican del bit 11 al bit 0.

Los códigos de país se reutilizan, pero solo en regiones geográficamente distantes más allá del rango de transmisión de FM entre sí. Por ejemplo, el código de país F se asigna a Francia, Noruega, Bielorrusia y Egipto.

Tipo de grupo

Esta es una breve lista del tipo de grupo completo. Cada tipo de grupo puede tener una versión secundaria disponible

Programa de Tráfico

Esto puede considerarse un bit de tipo de programa adicional e indica que la estación transmite informes de tráfico periódicos. Al incluirlo en cada grupo, un receptor puede buscar rápidamente una estación que incluya informes de tráfico.

Otro bit, el anuncio de tráfico (TA), se envía en los tipos de bloque 0A, 0B y 15B para indicar que dicho informe está en curso. Es común que los transmisores de transmisión simultánea tengan informes periódicos de tráfico local que se personalizan para el transmisor individual. El bit de anuncio de tráfico le dice a un receptor que una transmisión específica del transmisor está en progreso y debe evitar cambiar de frecuencia mientras están en progreso.

(Hay una forma diferente de bit de anuncio de tráfico en el tipo de bloque 14B, que indica la presencia de un anuncio de tráfico en una frecuencia diferente, para que los receptores de radio puedan cambiar automáticamente).

Ejemplos de mensajes RDS

Estos son ejemplos no exhaustivos que cubren solo los mensajes simples como el nombre de la estación, el texto de radio y la fecha/hora.

Tipo de grupo 0 – Versión B – Nombre de la estación

Como ya hemos descrito los campos anteriores, estos puntos a continuación muestran solo los campos específicos de la aplicación.

• TA: Anuncio de tráfico
• M/S: Music/Speech

El nombre de la estación y el código de identificación del decodificador se envían progresivamente en 4 grupos, donde el desplazamiento se define mediante los bits C1 y C0.

Grupo tipo 2 – Texto de radio

Como ya hemos descrito los campos anteriores, estos puntos a continuación muestran solo los campos específicos de la aplicación.

• A/B: La bandera A/B de texto se utiliza para detectar si se solicita una pantalla clara.
• C3 a C0: Es el valor offset del segmento de texto

El nombre de la estación y el código de identificación del decodificador se envían progresivamente en 4 grupos, donde el desplazamiento se define mediante los bits C1 y C0.

Grupo tipo 4 – Versión A – Hora y fecha del reloj

Cuando se utiliza el grupo tipo 4A, se transmitirá cada minuto de acuerdo con EN 50067.

El grupo de horas del reloj se inserta de modo que el borde de los minutos ocurra dentro de ±0,1 segundos del final del grupo de horas del reloj.

La hora y la fecha se empaquetan de la siguiente manera:

Nota: el desplazamiento de la hora local se expresa en múltiplos de media hora dentro del rango de -15,5 h a +15,5 h. Se expresa en forma de magnitud con signo, siendo el bit más significativo el "Signo de compensación local" bit (LOS), 0 = + (al este de Greenwich), 1 = −.

Ejemplo de uso de RDS

Las siguientes imágenes ilustran cómo se puede usar RDS en una estación de radio FM. Las tres primeras imágenes muestran la pantalla de la radio portátil Sony XDR-S1 DAB/FM/MW/LW. La segunda y la tercera fueron tomadas cuando la radio estaba sintonizada en la estación de radio Trent FM de Nottingham.

Pantalla de radio típica cuando no hay datos RDS disponibles

Pantalla de radio típica que muestra el campo de nombre de PS (servicio de programa).

Radio de muestra Uso de texto, en este caso mostrando el nombre y el artista de la canción que se transmite – "Salvar una oración" de Duran – los pergaminos de la línea inferior para revelar el resto del texto.

PI A206

Menú de servicio de una radio de coche

RDS en Radio C Yekaterinburg 103.7 MHz

Conjuntos de chips decodificadores RDS

RDS Demodulator Sanyo LC72723

Empresas como ST Microelectronics, Silicon Labs en Austin, Texas y NXP Semiconductors (anteriormente Philips) ofrecen soluciones de un solo chip que se encuentran en estos dispositivos.