Digital Radio Mondiale ( DRM ; Mondiale di essere italiano e francese per “tutto il mondo”) è un insieme di broadcasting audio digitali tecnologie progettate per funzionare su bande attualmente utilizzate per la trasmissione radio analogica tra cui trasmissioni AM , in particolare a onde corte , e la trasmissione FM . Il DRM è più efficiente spettralmente di AM e FM, consentendo a più stazioni, con una qualità più elevata, di raggiungere una determinata quantità di larghezza di banda , utilizzando vari formati di codifica audio MPEG-4 .

Digital Radio Mondiale è anche il nome del consorzio internazionale no-profit che ha progettato la piattaforma e sta promuovendo la sua introduzione. Radio France Internationale , TéléDiffusion de France , BBC World Service , Deutsche Welle , Voice of America , Telefunken (ora Transradio ) e Thomcast (ora Ampegon ) hanno preso parte alla formazione del consorzio DRM.

Il principio del DRM è che la larghezza di banda è l’elemento limitato e la potenza di elaborazione del computer è economica; le moderne tecniche di compressione audio CPU-CPUconsentono un uso più efficiente della larghezza di banda disponibile, a scapito delle risorse di elaborazione.

Caratteristiche

Il DRM può offrire fino a una qualità del suono comparabile FM citazione necessaria ] su frequenze inferiori a 30 MHz ( onda lunga , onde medie e onde corte ), che consentono la propagazione del segnale a lunga distanza. Le modalità per queste frequenze più basse sono spesso note collettivamente con il termine “DRM30”. Nelle bande VHF viene usato il termine “DRM +”. DRM + è in grado di utilizzare spettri di trasmissione disponibili tra 30 e 300 MHz; generalmente questo significa banda I (da 47 a 68 MHz), banda II (da 87,5 a 108 MHz) e banda III (da 174 a 230 MHz). DRM è stato progettato per poter riutilizzare parti del trasmettitore analogico esistentestrutture come antenne, alimentatori e, soprattutto per DRM30, i trasmettitori stessi, evitando nuovi importanti investimenti. Il DRM è robusto contro lo sbiadimento e le interferenze che spesso affliggono le trasmissioni convenzionali in queste gamme di frequenza.

La codifica e la decodifica possono essere eseguite con l’elaborazione del segnale digitale , in modo che un computer embedded economico con un trasmettitore e un ricevitore convenzionali possa eseguire la codifica e la decodificazione piuttosto complesse.

Come mezzo digitale, il DRM può trasmettere altri dati oltre ai canali audio ( datacasting ) – così come i metadati di tipo RDS o i dati associati al programma come il DAB ( Digital Audio Broadcasting ). I servizi DRM possono essere utilizzati in diverse configurazioni di rete, da un tradizionale modello AM con un solo servizio ad un modello multi-servizio (fino a quattro) multi-trasmettitore, sia come rete a frequenza singola (SFN) che multi- rete di frequenza(MFN). Funzionamento ibrido, in cui lo stesso trasmettitore offre contemporaneamente servizi analogici e DRM contemporaneamente.

DRM incorpora la tecnologia nota come funzionalità di avviso di emergenza che può ignorare altre programmazioni e attiva le radio che sono in standby per ricevere trasmissioni di emergenza.

Stato

Lo standard tecnico è disponibile gratuitamente dall’ETSI , [1] e l’ ITU ne ha approvato l’uso in gran parte del mondo. L’approvazione per l’ area 2 ITU è in attesa di modifiche agli accordi internazionali esistenti. La trasmissione inaugurale si è tenuta il 16 giugno 2003 a Ginevra , in Svizzera , alla World Radio Conference dell’ITU .

Le emittenti attuali includono All India Radio , BBC World Service , BitExpress , Radio Exterior de España , Radio Nuova Zelanda Internazionale , Radio Vaticana e Radio Romania International . [2]

Fino ad ora i ricevitori DRM hanno tipicamente utilizzato un personal computer . Alcuni produttori hanno introdotto ricevitori DRM che finora sono rimasti prodotti di nicchia a causa della limitata scelta di trasmissioni. Si prevede che la transizione delle emittenti nazionali verso i servizi digitali su DRM, in particolare All India Radio, stimolerà la produzione di una nuova generazione di ricevitori convenienti ed efficienti.

Chengdu NewStar Electronics offre il DR111 da maggio 2012, che soddisfa i requisiti minimi per i ricevitori DRM specificati dal consorzio DRM e viene venduto in tutto il mondo. [3]

Il servizio generale d’oltremare di All India Radio trasmette quotidianamente in DRM verso l’Europa occidentale a 9,95 MHz alle 17:45 alle 22:30 UTC. [4] All India Radio è in procinto di sostituire e ristrutturare molti dei suoi trasmettitori AM domestici con DRM. Il progetto iniziato nel 2012 è previsto per il 2015. [5]

La BBC British Broadcasting Corporation ha sperimentato la tecnologia nel Regno Unito trasmettendo la BBC Radio Devon nell’area di Plymouth nella banda MF. Il processo è durato un anno (aprile 2007 – aprile 2008). [6] La BBC ha anche provato DRM + nella banda FM nel 2010 dalla stazione di trasmissione di Craigkelly a Fife , in Scozia, su un’area che includeva la città di Edimburgo . In questo studio, un trasmettitore FM da 10 kW (ERP) utilizzato in precedenza è stato sostituito con un trasmettitore DRM + da 1 kW in due diverse modalità e la copertura rispetto a FM [7]Digital Radio Mondiale è stata inclusa nella consultazione Ofcom 2007 sul futuro della radio nel Regno Unito per la banda di onde medie AM. [8]

RTÉ ha anche eseguito test notturni a programma singolo e multiplo durante un periodo simile sul trasmettitore LW da 252 kHz a Trim, Co.Meath, Irlanda, che è stato aggiornato per supportare DRM dopo la chiusura di Atlantic 252 .

L’Istituto Fraunhofer per i circuiti integrati IIS offre un pacchetto per le radio definite dal software che possono essere concesse in licenza ai produttori di radio. [1]

Regolamento internazionale

Il 28 settembre 2006, il regolatore australiano dello spettro, l’ Australian Communications and Media Authority , ha annunciato di aver “posto un embargo sulle bande di frequenza potenzialmente utilizzabili dai servizi di radiodiffusione usando Digital Radio Mondiale fino a che la pianificazione dello spettro non fosse completata” “5,950-6,200; 7,100-7,300; 9,500-9,900; 11,650-12,050; 13,600-13,800; 15,100-15,600; 17,550-17,900; 21.450-21.850 e 25.670-26.100 kHz. [9]

La Commissione federale delle comunicazioni degli Stati Uniti afferma nel 47 CFR 73.758 che: “Per le emissioni modulate digitalmente, deve essere utilizzato lo standard Digital Radio Mondiale (DRM).” Parte 73, sezione 758 è solo per la trasmissione HF .

Panoramica tecnologica

Codifica sorgente audio

I bitrate utili per DRM30 vanno da 6,1 kbit / s (modalità D) a 34,8 kbit / s (modalità A) per una larghezza di banda di 10 kHz (± 5 kHz attorno alla frequenza centrale). È possibile ottenere velocità in bit fino a 72 kbit / s (modalità A) utilizzando un canale standard da 20 kHz (± 10 kHz). [10] (Per il confronto, la radio HD digitale pura può trasmettere 20 kbit / s utilizzando canali di larghezza 10 kHz e fino a 60 kbit / s utilizzando canali a 20 kHz.) [11] Il bitrate utile dipende anche da altri parametri, come ad esempio:

  • la solidità desiderata agli errori ( codifica degli errori )
  • potenza necessaria ( schema di modulazione )
  • robustezza rispetto alle condizioni di propagazione ( propagazione multipath , effetto doppler ), ecc.

Quando il DRM era stato originariamente progettato, era chiaro che le modalità più robuste offrivano una capacità insufficiente per il formato di codifica audio di ultima generazione MPEG-4 HE-AAC (High Efficiency Advanced Audio Coding). Pertanto, lo standard è stato lanciato con una scelta di tre diversi sistemi di codifica audio (codifica sorgente) in base al bitrate:

  • MPEG-4 HE-AAC (codifica audio avanzata ad alta efficienza). AAC è un codificatore percettivo adatto per voce e musica e High Efficiency è un’estensione opzionale per la ricostruzione di alte frequenze (SBR: replica della larghezza di banda spettrale) e immagine stereo (PS: Parametric Stereo). Le frequenze di campionamento a 24 kHz o 12 kHz possono essere utilizzate per core AAC (senza SBR) che corrispondono rispettivamente a 48 kHz e 24 kHz quando si utilizza il sovracampionamento SBR.
  • MPEG-4 CELP che è un codificatore parametrico adatto solo per la voce (vocoder) ma che è robusto per gli errori e ha bisogno di un piccolo bit rate.
  • MPEG-4 HVXC che è anche un codificatore parametrico per programmi vocali che utilizza un bitrate ancora più piccolo di CELP.

Tuttavia, con lo sviluppo di MPEG-4 xHE-AAC , che è un’implementazione di MPEG Unified Speech e Audio Coding , lo standard DRM è stato aggiornato e sono stati sostituiti i due formati di codifica vocale, CELP e HVXC. USAC è progettato per combinare le proprietà di un discorso e una codifica audio generale in base ai limiti di larghezza di banda e quindi è in grado di gestire tutti i tipi di materiale del programma. Dato che c’erano poche trasmissioni CELP e HVXC in diretta, la decisione di abbandonare i formati di codifica solo vocali è passata senza problemi.

Molte emittenti usano ancora il formato di codifica HE-AAC perché offre comunque una qualità audio accettabile, in qualche modo paragonabile alla trasmissione FM a velocità di trasmissione superiori a circa 15 kbit / s. Tuttavia, si prevede che in futuro la maggior parte delle emittenti adottino xHE-AAC .

Inoltre, a partire dalla v2.1, il popolare software Dream può trasmettere utilizzando il formato di codifica Opus . Pur non rientrando nell’attuale standard DRM, l’inclusione di questo codec viene fornita per la sperimentazione. Oltre ai vantaggi tecnici percepiti rispetto alla famiglia MPEG come bassa latenza (ritardo tra codifica e decodifica), questo codec fornisce un’alternativa open source (quindi gratuita) alla famiglia proprietaria MPEG il cui utilizzo è consentito a discrezione dei titolari dei brevetti . I produttori di apparecchiature attualmente pagano le royalty per incorporare i codec MPEG.

Larghezza di banda

Le trasmissioni DRM possono essere eseguite utilizzando una scelta di diverse larghezze di banda:

  • 4,5 kHz. Fornisce la possibilità all’emittente di eseguire un simulcast e utilizzare l’area della banda laterale inferiore di un canale raster 9 kHz per AM , con un segnale DRM a 4,5 kHz che occupa l’area tradizionalmente occupata dalla banda laterale superiore. [12] Tuttavia il bit rate e la qualità audio risultanti non sono buoni.
  • 5 kHz. Fornisce all’emittente la possibilità di eseguire un simulcast e utilizzare l’area della banda laterale inferiore di un canale raster a 10 kHz per AM, con un segnale DRM a 5 kHz che occupa l’area tradizionalmente occupata dalla banda superiore. Tuttavia il bit rate e la qualità audio risultanti sono marginali (7.1-16.7 kbit / s per 5 kHz). Questa tecnica potrebbe essere utilizzata sulle bande a onde corte in tutto il mondo.
  • 9 kHz. Occupa metà della larghezza di banda standard di una regione 1 onda lunga o canale di trasmissione a onde medie.
  • 10 kHz. Occupa la metà della larghezza di banda standard di un canale di trasmissione di regione 2. potrebbe essere utilizzato per simulcast con il canale audio analogico limitato a NRSC5. Occupa un canale di trasmissione a onde corte in tutto il mondo (dando 14,8-34,8 kbit / s)
  • 18 kHz. Occupa l’intera larghezza di banda dei canali di onda 1 o media onda della regione 1 in base al piano di frequenza esistente. Questo offre una migliore qualità audio.
  • 20 kHz. Occupa l’intera larghezza di banda dei canali regione 2 o 3 AM in base al piano di frequenza esistente. Questo offre la più alta qualità audio dello standard DRM30 (dando 30,6-72 kbit / s).
  • 100 kHz per DRM +. Questa larghezza di banda può essere utilizzata nella banda I, II e III e DRM + può trasmettere quattro diversi programmi in questa larghezza di banda.

Modulazione

La modulazione utilizzata per DRM è codificata multiplexing di divisione di frequenza ortogonale ( COFDM ), in cui ogni portante è modulato con modulazione di ampiezza in quadratura ( QAM ) con una codifica di errore selezionabile.

La scelta dei parametri di trasmissione dipende dalla robustezza del segnale e dalle condizioni di propagazione. Il segnale di trasmissione è influenzato da rumore, interferenze, propagazione dell’onda multipath e effetto Doppler .

È possibile scegliere tra diversi schemi di codifica degli errori e diversi modelli di modulazione: 64-QAM, 16-QAM e 4-QAM. La modulazione OFDM ha alcuni parametri che devono essere regolati in base alle condizioni di propagazione. Questa è la spaziatura dell’elemento portante che determinerà la robustezza rispetto all’effetto Doppler (che causa compensazioni di frequenze, diffusione: diffusione Doppler) e l’intervallo di guardia OFDM che determinano la robustezza rispetto alla propagazione del multipath (che causa ritardi di ritardo, diffusione: diffusione del ritardo). Il consorzio DRM ha determinato quattro diversi profili corrispondenti alle tipiche condizioni di propagazione:

  • A: Canale gaussiano con propagazione multipath molto piccola e effetto Doppler. Questo profilo è adatto per trasmissioni locali o regionali.
  • B: canale di propagazione multipath. Questa modalità è adatta per la trasmissione a medio raggio. Oggi è usato frequentemente.
  • C: simile alla modalità B, ma con una maggiore robustezza al Doppler (maggiore distanza tra i carrier). Questa modalità è adatta per la trasmissione a lunga distanza.
  • D: simile alla modalità B, ma con una resistenza al diffuso ritardo e diffusione Doppler. Questo caso esiste con condizioni di propagazione avverse su trasmissioni a lunghissima distanza. Il bit rate utile per questo profilo è diminuito.

Il compromesso tra questi profili sta tra robustezza, resistenza in termini di condizioni di propagazione e bit rate utili per il servizio. Questa tabella presenta alcuni valori in base a questi profili. Maggiore è la distanza della portante, più il sistema è resistente all’effetto Doppler (diffusione Doppler). Maggiore è l’intervallo di guardia, maggiore è la resistenza agli errori di propagazione lungo multipath (diffusione del ritardo).

La risultante informazione digitale a bassa velocità viene modulata usando COFDM . Può essere eseguito in modalità Simulcast passando da DRM a AM, ed è anche predisposto per il collegamento ad altre alternative (es. Servizi DAB o FM).

Il DRM è stato testato con successo su onde corte , onde medie (con 9 e 10 kHz di spaziatura dei canali ) e onde lunghe .

Modalità Spaziatura dell’armadio OFDM (Hz) Numero di corrieri Lunghezza del simbolo (ms) Lunghezza dell’intervallo di guardia (ms) Simboli Nb per fotogramma
9 kHz 10 kHz 18 kHz 20 kHz
UN 41.66 204 228 412 460 26.66 2.66 15
B 46.88 182 206 366 410 26.66 5.33 15
C 68.18 138 280 20.00 5.33 20
D 107.14 88 178 16.66 7.33 24

C’è anche una versione comunicazione bidirezionale larghezza di banda inferiore di DRM come un sostituto per le comunicazioni SSB su HF [13] – Si noti che è non è compatibile con le specifiche ufficiali DRM. Potrebbe essere possibile in futuro che la versione DRM a larghezza di banda 4,5 kHz utilizzata dalla comunità di Radioamatori sia unita alle specifiche DRM esistenti.

Il software Dream riceverà le versioni commerciali e anche la modalità di trasmissione limitata utilizzando il codificatore FAAC AAC.

Errore di codifica

La codifica degli errori può essere scelta per essere più o meno robusta.

Questa tabella mostra un esempio di bitrate utili in base alle classi di protezione

  • Profili di propagazione OFDM (A o B)
  • modulazione portante (16QAM o 64QAM)
  • e banda del canale (9 o 10 kHz)
Bitrate, kbit / s
Classe di protezione A (9 kHz) B (9 kHz) B (10 kHz) C (10 kHz) D (10 kHz)
64-QAM 16-QAM 16-QAM 64-QAM 16-QAM 64-QAM 16-QAM 64-QAM
0 19.6 7.6 8.7 17,4 6.8 13.7 4.5 9.1
1 23.5 10.2 11.6 20.9 9.1 16,4 6.0 10.9
2 27.8 24.7 19.4 12.9
3 30.8 27.4 21.5 14.3

Più bassa è la classe di protezione più alto è il livello di correzione degli errori.

DRM +

Mentre lo standard DRM iniziale copriva le bande di trasmissione al di sotto dei 30 MHz, il consorzio DRM ha votato a marzo 2005 per iniziare il processo di estensione del sistema alle bande VHF fino a 108 MHz. [14]

Il 31 agosto 2009, DRM + (modalità E) è diventato uno standard ufficiale di trasmissione con la pubblicazione delle specifiche tecniche dall’Istituto europeo per le norme di telecomunicazione ; questa è in effetti una nuova versione dell’intera specifica DRM con la modalità aggiuntiva che consente operazioni superiori a 30 MHz fino a 174 MHz. [15]

Vengono utilizzati canali di larghezza di banda più ampi, che consentono alle stazioni radio di utilizzare velocità in bit più elevate, fornendo quindi una qualità audio più elevata. Un canale DRM + a 100 kHz ha una capacità sufficiente per trasportare un canale TV mobile a bassa definizione da 0,7 megabit / s: sarebbe possibile distribuire la TV mobile su DRM + anziché su DMB o DVB-H . Tuttavia, DRM + (DRM Mode E) come progettato e standardizzato fornisce solo bitrate tra 37.2 e 186.3 kbit / s [16] [17] a seconda del livello di robustezza, utilizzando 4-QAM o 16-QAM e 100 kHz di larghezza di banda.

DRM + bitrate [kbit / s]
Modalità Modulazione MSC Livello di robustezza Larghezza di banda 100 kHz
E 4-QAM Max 37.2
min 74.5
16-QAM Max 99,4
min 186.3

DRM + è stato testato con successo in tutte le bande VHF e questo dà al sistema DRM il più ampio utilizzo di frequenza; può essere utilizzato nella banda I, II e III. DRM + può coesistere con DAB nella banda III. [18] ma può essere utilizzata anche l’attuale banda FM. L’ITU ha pubblicato tre raccomandazioni su DRM +, note nei documenti come Digital System G. Questo indica l’introduzione del sistema DRM completo (DRM 30 e DRM +). ITU-R Rec. BS.1114 è la raccomandazione ITU per le trasmissioni audio nella gamma di frequenze da 30 MHz a 3 GHz. DAB, HD-Radio e ISDB-T erano già raccomandati in questo documento come Digital Systems A, C e F rispettivamente.

Nel 2011, l’organizzazione paneuropea Community Media Forum Europe [19] ha raccomandato alla Commissione europea che DRM + dovrebbe essere usato piuttosto per le trasmissioni su piccola scala (radio locali, radio comunitarie) rispetto a DAB / DAB +.

Vedi anche

  • Sistema di segnalazione AMSS AM
  • Digital Audio Broadcasting (DAB)
  • Digital Multimedia Broadcasting (DMB)
  • DVB-H (Digital Video Broadcasting – Handhelds)
  • DVB-T (Digital Video Broadcasting – Terrestrial)
  • ETSI Satellite Digital Radio (SDR)
  • Radio HD , sistema americano per radio digitale
  • ISDB-Tsb , sistema giapponese per radio digitale.
  • Effetto Cliff , che influisce sulle comunicazioni digitali come la radio
  • In-band on-channel

Riferimenti

  1. Salta su^ Specifiche del sistema DRM
  2. Salta su^ Programma di trasmissione DRM
  3. Salta su^ “DR111 DRM Radio” . Chengdu NewStar Electronics | 成都纽斯达电子公司:. 2014 . Estratto il 15-04-2014 .
  4. Salta su^http://allindiaradio.gov.in/Services/Digital%20Transmission/Pages/simple.aspx
  5. Salta su^ http://www.drm.org/?page_id=2494
  6. Salta su^ Rapporto di prova digitale a onde medie (BBC)
  7. Salta su^ Libro bianco di ricerca della BBC WHP199
  8. Salta su^ The Future of Radio (Ofcom, 2007) Archiviatoil 16 giugno 2010, sullaWayback Machine.
  9. Salta su^ ACMA:Embargo su nuove assegnazioni di frequenze per supportare i servizi di trasmissione nazionali usando la tecnethnology DRM
  10. Salta su^ “Guida introduttiva e di introduzione al DRM” (PDF, 6,7 MB) . DRM. p. 22.
  11. Salta su^ “La struttura e la generazione di forme d’onda robuste per la trasmissione digitale On-Channel On-Band AM” (PDF) . Archiviato dall’originale in data 2012-02-06.
  12. Salta su^ “Vedi la sezione 5:” DRM / AM simulcast a canale singolo ” ” (PDF) .
  13. Salta su^ WinDRM- software per audio e dati veloci suSSBHF
  14. Salta la pagina^ Presentazione DRM +, DRM.org, accessibile il 02-02-2009
  15. Salta su^ ETSI ES 201 980 V3.1.1
  16. Salta su^ “Guida introduttiva e di introduzione al DRM” (PDF) . Consorzio DRM. 13 settembre 2013. p. 22.
  17. Salta^ Schroeder, Jens (aprile 2016). “Uso di DRM + nella banda FM 87,5-108 MHz” (PDF) . Deutsches DRM-Forum. p. 6.
  18. Salta su^ Simposio sulla prova sul campo di DRM + in banda VHF III
  19. Vai su^ Community Media Forum Europa

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