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DAB, DRM e HD Radio: a evolução das tecnologias de rádio digital

26/01/2025 | Rádio OTA, Tecnologia

O Workshop Rádio Digital, realizado em 22 de janeiro pela ZYDIGITAL, contou com a participação dos três principais proponentes de tecnologia para a digitalização do rádio.

Durante a live do workshop, cada proponente apresentou uma visão geral executiva da sua tecnologia, discutindo o status de mercado no mundo e os aspectos mais relevantes para o contexto brasileiro.

Além disto, os proponentes produziram uma segunda apresentação, mais detalhada,  sobre a tecnologia, abordando das características técnicas aos benefícios para a experiência dos ouvintes.

Todas as apresentações estão disponíveis para assistir on demand na página do evento que inclui também diversos links úteis e materiais de apoio para entender melhor estas tecnologias.

As apresentações são um bom ponto de partida para entender o funcionamento destas tecnologias. Elas também apontam para necessidades como o investimentos em infraestrutura, a produção de receptores e mecanismos compatíveis de migração.

Resumimos a seguir os principais tópicos abordados pelos proponentes de tecnologias em suas duas apresentações.

A visão geral das tecnologias

Os tópicos a seguir resumem as apresentações com a visão geral executiva de cada tecnologia.

DAB (Digital Audio Broadcasting)

O DAB+ é um sucesso comprovado em mercados ao redor do mundo. Ele oferece benefícios para ouvintes, emissoras e para a sociedade.

Jacqueline Bierhorst, Presidente do WorldDAB
  • Sucesso global: O DAB+ é um padrão aberto com ampla adoção global, presente em mais de 40 países e com mais de 129 milhões de dispositivos vendidos.
  • Eficiência espectral: Permite a transmissão de múltiplas estações em uma única frequência, ampliando a oferta para os ouvintes.
  • Custo-benefício: A transmissão em DAB+ é significativamente mais barata que em FM, cerca de 80% mais econômica.
  • Sustentabilidade: O DAB+ é a solução mais verde, com consumo de energia 33% menor que o FM.
  • Segurança pública: O sistema ASA (Automatic Safety Alert) integrado ao DAB+ oferece alertas de emergência confiáveis, mesmo com interrupções na internet ou redes móveis.
  • Penetração no mercado automotivo: 96% dos carros novos na Europa já possuem receptores DAB+ como padrão.

DRM (Digital Radio Mondiale)

O DRM é um padrão superior, a tecnologia mais recente. Ele é eficiente, ecológico, economiza espectro e energia.

Ruxandra Obreja, Presidente do Consórcio DRM
  • Abrangência completa: O DRM é o único padrão global que opera em todas as faixas de radiodifusão, de ondas longas a VHF.
  • Recursos e benefícios consistentes: Oferece os mesmos recursos e qualidade de áudio em todas as faixas, garantindo uma experiência uniforme para o ouvinte.
  • Eficiência espectral: Permite a transmissão simultânea de até três programas de áudio e dados multimídia em um único canal.
  • Custo-benefício: Reduz o consumo de energia entre 40% e 90%, dependendo da faixa de frequência.
  • Sistema de alertas de emergência: Permite a transmissão de alertas de emergência eficazes através do áudio e do canal multimídia.
  • Educação a distância: O DRM facilita a educação a distância através do recurso Journaline, que permite o acesso a materiais de aprendizagem via rádio.
  • Multicanal: A tecnologia multichannel permite que até 18 programas de rádio compartilhem um único transmissor, reduzindo custos de capital CAPEX e operacionais OPEX.

HD Radio

O HD Radio é o sistema de rádio digital comercial mais bem-sucedido implantado em todo o mundo, alcançando quase 400 milhões de pessoas.

Fabián Zamarrón Senior Manager Business Development Mexico & LATAM, Xperi
  • Qualidade de áudio superior: Oferece um som digital cristalino, sem chiados ou interferências.
  • Canais adicionais: Permite a criação de até três canais de programação de áudio adicionais em uma única frequência.
  • Conteúdo multimídia: Oferece recursos de metadados para exibir imagens, textos e informações adicionais aos ouvintes.
  • Publicidade aprimorada: Permite a inclusão de elementos visuais em anúncios, tornando-os mais atrativos e competitivos.
  • Alertas de emergência digitais: Fornece um sistema eficaz para alertar a população sobre situações de emergência.
  • Ampla adoção na América do Norte: O HD Radio é o padrão oficial de rádio digital nos EUA, México e Canadá, com mais de 4.700 canais digitais em operação.

As características técnicas e os detalhes de operação

Os tópicos a seguir resumem os aspectos destacados pelos proponentes nas apresentações mais detalhadas sobre as características técnicas e os aspectos operacionais de cada tecnologia.

DAB

O DAB é um sistema de rádio digital que oferece mais opções para os ouvintes e novas oportunidades para as emissoras. O sistema é projetado para recepção móvel, utilizando a Banda III de VHF (174 a 240 MHz) com uma largura de banda de 1,5 MHz. O DAB pode fornecer até 1,8 Mbps em um único canal, embora normalmente seja configurado para 1,2 Mbps para equilibrar a capacidade e a potência do transmissor.

  • Capacidade de serviço: O DAB permite até 64 serviços em um único canal, mas geralmente são fornecidos cerca de 20 serviços de rádio com conteúdo multimídia adicional.
  • Experiência do usuário: Os serviços são selecionados por nome ou logotipo, não por frequência. A qualidade de áudio é consistente e há informações adicionais como o texto sobre a música que está tocando ou notícias. A função de sintonia automática do serviço evita a necessidade de sintonizar novamente o rádio em movimento enquanto se move de uma área de transmissão para outra, como em um trajeto carro.
  • Multimídia: Aplicativos multimídia, como slideshows com imagens da arte de capa dos álbuns, informações adicionais do serviço e dos programas, ou informações de tráfego e viagens, estão disponíveis para aprimorar a experiência de áudio.
  • Flexibilidade de bitrate: O áudio DAB+ usa AAC-V2, que oferece um atraso de áudio baixo e consistente. Os serviços podem usar qualquer taxa de bits entre 24 e 192 kbps, permitindo que as emissoras ajustem a qualidade e a capacidade de acordo com suas necessidades. Por exemplo, algumas estações de música pop no Reino Unido usam 32 kbps para gêneros de nicho, enquanto estações de música clássica suíças usam 88 kbps para concertos ao vivo.
  • Serviços pop-up: A capacidade de um serviço pode ser alterada dinamicamente para permitir a introdução de serviços temporários para eventos especiais.
  • Robustez da recepção: O DAB usa um sinal de banda larga para evitar o desvanecimento e usa COFDM (Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing), uma tecnologia usada por outras tecnologias digitais modernas. O COFDM inclui entrelaçamento de tempo e frequência, correção de erro e múltiplas portadoras, o que proporciona uma recepção robusta, tolerância ao efeito Doppler e ao desvanecimento do sinal, bem como à propagação multipercurso.
  • Redes de frequência única: A tecnologia COFDM permite a construção de redes de frequência única, onde todos os transmissores operam na mesma frequência, economizando a necessidade de planejar frequências adicionais para estender a cobertura. Os receptores se beneficiam dos sinais de vários transmissores, um fenômeno conhecido como ganho de rede, que permite uma rede menos densa de transmissores.

DRM

O DRM é uma tecnologia que se apresenta como um sucessor digital direto para as transmissões analógicas AM e FM, operando nas mesmas faixas de frequência. Esta tecnologia oferece uma série de vantagens em relação ao rádio analógico tradicional, como maior capacidade de dados por kHz, permitindo mais serviços de áudio, melhor qualidade de som (incluindo surround sound) e uma variedade de conteúdos multimídia.

  • Potencial de receita: Em vez de um único serviço de áudio, o DRM possibilita até três, o que pode triplicar a receita de uma estação de rádio. Além disso, oferece a oportunidade de criar estações temporárias para eventos especiais, gerando receitas adicionais.
  • Qualidade de áudio e recursos: O DRM utiliza o codec de áudio HE-AAC, garantindo alta qualidade de áudio em todos os serviços. Ele também suporta serviços multilíngues e atrai novos públicos. Além de nomes de estações, o DRM permite a exibição de logotipos, que são transmitidos via rádio, e mensagens de texto, que são enviadas rapidamente.
  • Aplicações multimídia: As altas taxas de dados permitem aplicações multimídia avançadas como o “Journaline”, links para hipertexto, apresentações de slides com imagens e um guia eletrônico de programação. Essas aplicações podem fornecer notícias, informações sobre esportes e clima, além de informações detalhadas para agricultores.
  • Sistema de alertas de emergência: O DRM inclui um sistema de alertas de emergência, que pode salvar vidas, alertando automaticamente os ouvintes em situações de crise, com informações visuais e em texto detalhadas. O sistema é útil quando as redes móveis ficam inoperantes devido a desastres naturais ou outras situações de emergência.
  • Educação a distância: O DRM também se destaca no apoio à educação a distância, especialmente em regiões sem acesso à internet. O conteúdo educacional pode ser transmitido através de estações de rádio e distribuído por um hotspot Wi-Fi integrado a um receptor, permitindo que os alunos acessem o conteúdo em tablets ou smartphones sem necessidade de internet.
  • Cobertura e flexibilidade: O DRM pode ser implementado em diversas faixas de frequência, desde VHF (incluindo a faixa FM) até ondas médias e curtas, oferecendo a mesma qualidade e recursos em todas as faixas. Isso o torna adequado para diversas necessidades de cobertura, desde áreas locais até transmissões de longa distância.
  • Economia de energia: O DRM oferece uma significativa economia de energia em comparação com as transmissões AM e FM analógicas. Em AM, por exemplo, o DRM pode economizar mais de 40% de energia. Na faixa FM, as economias podem chegar até 90%.
  • Eficiência de espectro: O DRM utiliza o espectro de forma mais eficiente, permitindo a inclusão de múltiplos programas em espaços que estariam ociosos em sistemas analógicos. O DRM permite a distribuição de até 6 programas a partir de um único transmissor, proporcionando uma grande flexibilidade e redução de custos.
  • Multicanal: A tecnologia multicanal do DRM permite que vários transmissores usem o mesmo canal de forma independente, compartilhando custos, mas mantendo o controle sobre o conteúdo.
  • Receptores: Existe um ecossistema crescente de receptores DRM, incluindo modelos para carros, dispositivos móveis e rádios domésticos. Há esforços para produzir módulos receptores localmente, com o objetivo de reduzir custos e gerar empregos. A possibilidade de usar aplicativos em smartphones com um dongle de RF também aumenta a acessibilidade.
  • Migração suave: Para uma transição suave do analógico para o digital, o DRM permite a transmissão simultânea de sinais analógicos e digitais (simulcasting), informando os ouvintes sobre a mudança para o digital.

HD Radio

O HD Radio, também conhecido como IBOC (In-Band On-Channel), é uma tecnologia que permite a transmissão de sinais de rádio digital dentro da mesma banda de frequência utilizada pelas transmissões analógicas AM e FM. Este sistema possibilita uma transmissão híbrida, onde os sinais analógicos existentes são mantidos, enquanto sinais digitais de baixo nível são adicionados adjacentes ou abaixo do sinal analógico. O HD Radio oferece uma série de benefícios, como qualidade de áudio aprimorada e funcionalidades adicionais, mantendo a compatibilidade com os receptores de rádio analógicos existentes.

  • Transmissão híbrida: O HD Radio utiliza um modo de transmissão híbrido, que permite que estações de rádio transmitam tanto sinais analógicos quanto digitais simultaneamente. Isso garante que os receptores analógicos continuem a receber o sinal, enquanto os receptores digitais podem se beneficiar dos recursos avançados oferecidos pela tecnologia HD Radio.
  • Componentes do sistema: O sistema HD Radio é composto por quatro componentes principais: o modem, o codec para correção de erros (FEC), o interleaving (entrelaçamento) e o blending (chaveamento). Esses componentes são integrados para atender aos requisitos do HD Radio e garantir uma transmissão digital robusta e eficiente.
  • Modulação e multiplexação: O HD Radio utiliza modulação QPSK (Quad Phase Shift Keying) para transmissão digital devido à sua performance robusta e eficiência de largura de banda. A tecnologia também utiliza OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing), que é altamente resistente a interferências multipercurso.
  • Níveis de potência: Inicialmente, o HD Radio foi introduzido com uma potência digital de 1% da potência analógica autorizada. Posteriormente, o nível de potência digital foi aumentado para 10% da potência analógica, permitindo uma maior cobertura digital. O nível de potência digital pode ser ajustado para garantir que não haja interferência com o serviço analógico principal.
  • Canais lógicos: O HD Radio utiliza canais lógicos para transmitir o conteúdo de programa através da camada um, com taxas de serviço determinadas pelo modo de serviço. Existem quatro canais lógicos principais: P1, P2, P3 e PIDS, cada um mapeado para subportadoras OFDM específicas.
  • Cobertura: A avaliação do NRSC (National Radio System Committee) determinou que o modo MP1 do HD Radio com -20 dBc oferece cobertura digital uniforme até um nível de sinal de 45 a 50 dBu. Ao aumentar a potência digital para -10 dBc, a cobertura digital se estende até o nível de 35 dBu.
  • Equipamento de transmissão: Para transmitir o sinal HD1, as estações de rádio precisam de um transmissor com amplificação linear Classe AB, um gerador HD Radio para produzir a modulação OFDM de camada 1 e um exportador para criar a programação de áudio codificada em HTC para a camada e o modulador. O importador HD funciona como um multiplexador para todos os serviços além do HD1, como canais multicast, “Artist Experience” e serviços de dados.
  • Modos de transmissão FM: A transmissão de sinal híbrido FM HD Radio combina um sinal digital e analógico. Essa combinação pode ser feita em baixo nível, no estágio do excitador, ou em alto nível, no sistema de antena. O método preferido é a amplificação comum de baixo nível, onde o sinal RF de baixo nível do excitador FM analógico é combinado com a saída de um excitador digital HD Radio.
  • Serviços HD Radio: As transmissões HD Radio incluem serviços de informação da estação, serviço do programa principal, serviços do programa suplementar e serviços avançados de aplicação. O serviço de informação da estação fornece dados sobre a estação e o transmissor, enquanto o serviço do programa principal é o equivalente digital do sinal analógico. Os serviços suplementares são canais de áudio adicionais que podem ser adicionados ao programa principal. Os serviços avançados de aplicação permitem a adição de aplicativos personalizados, como serviços de tráfego e funções de datacasting.
  • Metadados: O HD Radio permite a transmissão de metadados, como logotipos de estações, capas de álbuns e informações de texto, o que aumenta o envolvimento do ouvinte e cria novas oportunidades de receita para as estações.
  • Codec de áudio: Para lidar com as limitações de largura de banda do canal FM, o HD Radio usa o codec HTC para comprimir o bitstream digital até 96 kbps, mantendo uma qualidade de áudio comparável a um CD. O codec também possui técnicas de correção para manter a qualidade do sinal, mesmo quando ocorrem erros.
  • Robustez do sistema: O HD Radio emprega um “cancelador de primeiro adjacente” para mitigar os efeitos da interferência analógica do canal adjacente no sinal digital. A tecnologia também usa o interleaving para espalhar os erros ao longo do tempo e da frequência, facilitando a sua correção. A diversidade de tempo entre duas transmissões independentes da mesma fonte de áudio garante uma recepção robusta durante interrupções móveis.
  • Redes de Frequência Única (SFN): O HD Radio pode utilizar redes de frequência única, onde transmissores adicionais de menor potência (boosters) são usados para preencher áreas de sombra e lacunas na cobertura do transmissor principal. Os boosters SFN são usados para estender a cobertura ao longo de estradas específicas.

Veja também a análise do cenário brasileiro aqui.

Fonte: Workshop Rádio Digital

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