Alguns codificadores de ´audio s˜ao permitidos pelo DRM. Esses codecs s˜ao pertencentes a fam´ılia de codificadores da norma MPEG4 Parte 3. A ferramenta MPS MSC (MPEG Surround Main Service Channel tamb´em pode ser utilizada em conjunto com codificador MPEG-4 HE-AAC para a transmiss˜ao multicanal 5.1 ou 7.1 [14].
Segue a lista dos codificadors permitidos:
• HE-AAC (High-Efficiency Advanced Audio Coding): Codificador de ´audio com foco em m´usica e voz, transmiss˜ao mono entregando qualidade aproximada a de FM mono e transmiss˜ao est´ereo entregando com qualidade aproximada a de FM est´ereo j´a conhecida usando-se a ferramenta “Parametric Stereo”.
• CELP (Code-excited linear prediction): Este codec est´a dispon´ıvel para os modos de robustez de A a D, onde ´e capaz de prover qualidade de telefonia para voz a 8 kbit/s. O CELP tem faixa de opera¸c˜ao que vai de 4 kbit/s at´e 20 kbit/s.
• HVXC (Harmonic Vector Excitation Coding): Dispon´ıvel para os modos de ro- bustez de a A a D, provˆe qualidade pr´oxima a de telefonia a baix´ıssimos bitrates. Opera em taxa fixa de 2 kbit/s ou 4 kbit/s.
A ferramenta SBR (Spectral Band Replication) pode ser usada com qualquer um dos codi- ficadores dispon´ıveis. Al´em dos codificadores definidos pelo padr˜ao, pelo menos um teste foi feito por Michael Feilen, (University of Applied Sciences in Kaiserslautern) utilizando um outro codificador. No caso, o codificador usado foi o CELT (Constrained Energy Lapped Transform), um codificador de ´ultima gera¸c˜ao, desenvolvido pela Xiphophorus Foundation, que n˜ao requer pagamento de royalties para a sua utiliza¸c˜ao. Atualmente o mesmo pesquisador prop˜oe o uso do codificador OPUS (IETF RFC 6716), que ´e uma fus˜ao dos codificadores CELT (voltado para m´usica) com o codificador criado pela ent˜ao Skype Inc. (agora Microsoft ), o SILK. A faixa de opera¸c˜ao do OPUS vai de 6kbit/s a 510kbit/s. O OPUS n˜ao faz o uso de nenhuma tecnologia que requer o pagamento de royalties, mas ainda se est´a apenas no n´ıvel da pesquisa.
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3.3.4
A transmiss˜ao em FM
Como foi dito anteriormente, para a transmiss˜ao em FM, adota-se o nome de DRM+ para esse padr˜ao.
A proposta ´e a de se empregar a modula¸c˜ao COFDM, com as mini-portadoras moduladas em 4, 16 ou 64-QAM onde o sinal digital dever´a ocupar uma largura de 100 kHz ( 50 kHz em torno da portadora anal´ogica) conforme indicado na Figura 3.10 [45]
Figura 3.10: M´ascaras de transmiss˜ao para FM. .
A capacidade de transmiss˜ao para o DRM+ varia entre 187 kbits/s e 475 kbit/s, em 4-QAM e 64-QAM, respectivamente
3.3.5
Servi¸cos dispon´ıveis
Assim como outros padr˜oes, o DRM tem a disponibilidade de oferecer alguns servi¸cos extras, de acordo com a vontade do operador. O DRM utiliza o protocolo MOT (Multi- media Object Transfer ) para o envio de conte´udo. Esse protocolo permite a transferˆencia de arquivos individualmente (MOT header mode), lida com metadados dos arquivos de
forma transparente.
O MOT opera em modo de carrossel de dados com suporte opcional a m´ultiplas classes de prioridade e o modo de diret´orio garante a consistˆencia dos componentes de conjuntos de dados no receptor em todos os momentos. J´a o MOT Broadcast Website define um certo tipo de conte´udo web que ser´a transmitido no carrossel MOT, opcional- mente com p´aginas HTML iniciais para diferentes classes de receptores enquanto o MOT Slideshow carrega imagens que ser˜ao apresentadas em sequˆencia.
O DRM tamb´em pode usar o Sistema de Transmiss˜ao de Aviso de Emergˆencia (EWBS - Emergency Warning Broadcast System) que utiliza o meio de transmiss˜ao para alertar o p´ublico em situa¸c˜oes que sejam necess´arios avisos r´apidos. O sistema pode ser implementado no r´adio e na TV, tanto em sistemas digitais e anal´ogicos. A opera¸c˜ao envolve o envio de um c´odigo espec´ıfico, o sinal de controle EWS, que ´e transportado pelo mesmo canal da transmiss˜ao.
O envio de informa¸c˜oes de trˆansito no formato TPEG ( Transport Protocol Experts Group ), onde o TPEG ´e um formato com especifica¸c˜oes para transmiss˜ao de dados precisos sobre tr´afego.
J´a o Journaline ´e um servi¸co de texto e menus interativo nativo DRM. Esse servi¸co ´e composto por p´aginas com informa¸c˜ao de texto de tamanho m´aximo de 4096 caracteres por p´agina, que s˜ao acess´ıveis atrav´es de menus definido pela emissora. O Journaline ´e capaz de ser exibido em todos os tipos de receptores que tenham uma simples tela que suporte texto. Ele tamb´em suporta Unicode (todos os conjuntos de caracteres s˜ao suportados) e tem taxa de bits no intervalo de 200 bps `a 2 kbps.
H´a tamb´em, em processo de normatiza¸c˜ao, o servi¸co de v´ıdeo H.264 sobre o DRM chamado Diveemo. Esse servi¸co consiste no envio de v´ıdeo em tempo real, em baixa resolu¸c˜ao, com uma ou mais trilhas de ´audio.
3.4
IBOC HDRadio
Criado pela empresa norte-americana Ibiquity, o In Band on Channel Hybrid Digital Radio (IBOC-HDRadio) ´e um sistema propriet´ario, onde quem quiser utilizar o sistema, sejam emissoras ou fabricantes, devem efetuar o pagamento de taxas para a empresa.
24 acordo com a receita obtida pelo uso do sistema e deve-se pagar para obter as atualiza¸c˜oes do sistema que possam ser desenvolvidas.
Isso claramente encarece a implanta¸c˜ao desse sistema, especialmente para empresas que s˜ao locais e n˜ao tem tanta verba dispon´ıvel para a aquisi¸c˜ao do sistema. H´a tamb´em ainda o fato de n˜ao ser um sistema flex´ıvel, impossibilitando a adapta¸c˜ao a diferentes caracter´ısticas de mercado. Um outro entrave ao sistema ´e que o contrato ´e perp´etuo, ou seja, a empresa adquirente est´a presa a Ibiquity para sempre e a emissora fica impedida de realizar engenharia reversa para entender como o sistema funciona.
O HDRadio ´e o padr˜ao escolhido para os Estados Unidos, situa¸c˜ao que foi definida em 2002.
Este padr˜ao funciona com Ondas M´edias (onde funcionam as frequˆencias AM) e tamb´em com a faixa VHF onde funcionam as frequˆencias utilizadas no FM. A premissa de opera¸c˜ao do sistema ´e que a transmiss˜ao digital pode funcionar no mesmo canal do sinal anal´ogico que j´a existe, tanto para canais em AM como FM, por isso a denomina¸c˜ao In-band on-Channel (IBOC). A Figura 3.11 apresenta os modos de opera¸c˜ao do HD Radio.
Figura 3.11: Modos de opera¸c˜ao do IBOC HDRadio. .
Este padr˜ao usa como codificador de ´audio o HDC (Hybrid Digital Coding), de propriedade da empresa sueca Coding Technologies, por´em com segredo industrial, au- mentando a dificuldade para a cria¸c˜ao de novos equipamentos compat´ıveis com o modelo. A Figura 3.12 abaixo mostra, de modo simplificado, a organiza¸c˜ao de um sistema para transmitir um sinal IBOC juntamente com o anal´ogico. Na linha de cima temos, simplificadamente, um sistema FM convencional, composto por um est´agio de tratamento de ´audio em banda-base (amplificador, mixers, etc.), um modulador FM anal´ogico, seguido
de um amplificador de potˆencia (RF) e finalmente a antena.
Figura 3.12: Esquema de transmiss˜ao do IBOC HDRadio. .
A linha de baixo sinaliza o caminho digital da transmiss˜ao, onde o sinal anal´ogico passa pelo codificador de ´audio HDC e por um modulador digital. A sa´ıda do modula- dor digital ent˜ao ´e acoplada `a sa´ıda do modulador anal´ogico, para que os sinais sejam unificados e ent˜ao enviados ao elemento irradiante do sistema.
Na linha superior do esquema, podemos perceber um item extra: a linha de retardo. Ela est´a adicionada ao circuito anal´ogico para que as informa¸c˜oes anal´ogicas e digital cheguem simultaneamente, pois a codifica¸c˜ao de ´audio e a modula¸c˜ao digital inserem um atraso em seu processo.
Devido a essa constru¸c˜ao, um sintonizador IBOC foi planejado para funcionar em modo ”dual”, j´a que idealmente, o receptor IBOC estar´a sintonizando a parte digital do sinal. Entretanto, se o sinal digital n˜ao puder ser recuperado devido `as condi¸c˜oes de recep¸c˜ao, o receptor automaticamente mudaria para a fonte anal´ogica, sem interromper a continuidade do programa para o ouvinte.
Devemos lembrar que cada esta¸c˜ao envia sua programa¸c˜ao independentemente das demais, portanto ao mudar de esta¸c˜ao, o sintonizador deve descobrir a nova frequˆencia e ficar preso a ela. Esse processo demora alguns segundos, e o aparelho, por n˜ao estar recebendo nenhuma informa¸c˜ao, ficaria em silˆencio. Para evitar isso, a sincroniza¸c˜ao deveria ser feita por sat´elite.
Um outro fato interessante sobre o IBOC HDRadio ´e que h´a um atraso no sinal, devido `a codifica¸c˜ao. Esse atraso ´e visto frequentemente com o valor de 8 segundos, o que em sistemas de comunica¸c˜ao ´e um valor muito alto e afeta muito a qualidade
26 da transmiss˜ao, por exemplo, de um jogo de futebol, onde vocˆe ter´a uma experiˆencia prejudicada caso tente acompanhar a transmiss˜ao pela TV e a narra¸c˜ao pelo r´adio.
Testes indicaram que, apesar do nome, o HDRadio n˜ao ´e um leg´ıtimo ”In Band On Channel”, visto que o sinal ´e transmitido tamb´em no canal adjacente, o que naturalmente diminui a disponibilidade de espectro para novos players no mercado.
Atualmente, a Ibiquity foi adquirida pela empresa DTS, que se torna a propriet´aria da plataforma e tecnologia.
3.5
ISDB-Tsb
O Integrated Services Digital Broadcasting - Terrestrial sound broadcasting (ISDB-Tsb) ´e um padr˜ao japonˆes desenvolvido pela NHK, que ´e a empresa p´ublica de radiodifus˜ao do Jap˜ao. Esse sistema ´e baseado no sistema japonˆes de TV digital.
Esse modelo exige uma grande largura de banda, de forma que diversos programas diferentes devem ser transmitidos juntos, o que exige um ´org˜ao operador da rede para efetuar essa transmiss˜ao.
Assim como os outros modelos de R´adio Digital, o ISDB-Tsb n˜ao ´e utilizado apenas para transmitir ´audio. O ´audio ´e codificado utilizando o codec MPEG-2:AAC e ´e agregado com outros fluxos atrav´es de um multiplexador MPEG-2. O conjunto montado ´e passa ent˜ao por codifica¸c˜ao de canal e ´e transmitido, conforme ´e mostrado na Figura 3.13 a seguir:
Figura 3.13: Diagrama em blocos do ISDB-Tsb. .
A informa¸c˜ao enviada fica a cargo de cada emissora, com mais de um programa simultˆaneo ou n˜ao.
Figura 3.14: Exemplo de aloca¸c˜ao de bits para 1 e 3 segmentos no ISDB-Tsb. .
Para a inclus˜ao do sinal de r´adio digital no espectro eletromagn´etico, o Jap˜ao seguiu um padr˜ao que n˜ao prevˆe a substitui¸c˜ao do r´adio anal´ogico pelo digital, mas a coexistˆencia de ambos, aproveitando do iminente fim da TV anal´ogica no pa´ıs. Com uma fase de transi¸c˜ao que foi de 2003 at´e 2011, o sinal da TV anal´ogica, que ocupava a faixa UHF e VHF (essa ´ultima ocupada tamb´em pelo sinal da TV digital), passou a dividir
28 espa¸co com o r´adio digital na faixa UHF, enquanto foram mantidos os sinais AM e FM. Ap´os 2011, a TV anal´ogica foi desligada e o espectro UHF ficou totalmente liberado para o ISDB-Tsb
Figura 3.15: Planejamento de espectro no Jap˜ao. .
Para a transmiss˜ao, cada esta¸c˜ao de r´adio gera a sua programa¸c˜ao pr´opria e a empacota em forma de feixe de transporte (transport stream), enviando-o para a DRP, que mant´em torres de transmiss˜ao nas cidades de T´oquio e Osaka. A DRP procede ent˜ao `
a transmiss˜ao desses sinais em forma de COFDM, onde a DRP transmite o sinal de cada esta¸c˜ao de forma independente, ou seja, o sinal de cada esta¸c˜ao ´e transportado pelo seu pr´oprio feixe de transporte e as subportadoras de COFDM ocupam a sua janela de faixa estreita (segmento) do espectro.
A necessidade desse envio pode ser explicada por dois motivos:
1. Nas cidades de T´oquio e Osaka as transmiss˜oes s˜ao feitas em torres extremamente altas constru´ıdas em locais previamente selecionados, ent˜ao j´a existe uma infraes- trutura comum que facilita a transmiss˜ao.
2. O outro motivo ´e que o ISDB-Tsb, apesar de usar a segmenta¸c˜ao de espectro (e apesar de esses segmentos poderem ser manipulados de forma independente), trata
os canais como um ´unico grupo, a fim de evitar a necessidade de se ter bandas de guarda entre os mesmos.
3.6
T-DMB
O T-DMB ´e uma vers˜ao do Digital Multimedia Broadcasting (DMB), que foi adaptada para trabalhar utilizando frequˆencias de r´adio terrestres, ou seja, trabalha em VHF e UHF.
O DMB por sua vez, ´e um aprimoramento do DAB, baseado para as necessidades da Cor´eia do Sul, onde o foco era uma unifica¸c˜ao dos modelos digitais de r´adio e tv.
O T-DMB ´e utilizado principalmente no pa´ıs asi´atico, onde sua presen¸ca ´e encon- trada em 80% da ´area do pa´ıs e atinge 90% da popula¸c˜ao sul-coreana.
T-DMB funciona em ve´ıculos em uma velocidade acima de 120 km/h. TV e r´adio continuam funcionando em t´uneis, com pequenas falhas que rapidamente s˜ao corrigidas pelo sistema.
Cap´ıtulo 4
R´adio Digital no Mundo
Como mostrado no cap´ıtulo anterior, existem diversos padr˜oes de transmiss˜ao digital do sinal de r´adio. Esse padr˜oes podem ser os escolhidos para in´umeros projetos de digitali- za¸c˜ao da radiodifus˜ao pelo mundo, cada qual com sua especifica¸c˜ao e necessidades. Cabe a cada pa´ıs ou organiza¸c˜ao deve ent˜ao selecionar qual o padr˜ao que ´e apropriado para a regi˜ao.
Muitos pa´ıses j´a iniciaram o processo de digitaliza¸c˜ao. Alguns j´a est˜ao em fase final, outros est˜ao implementando e ainda temos exemplos onde o projeto n˜ao foi levado a frente e nesse cap´ıtulo iremos trazer alguns exemplos desses trˆes casos.
4.1
Alemanha
Com o modelo j´a definido, DAB+, as transmiss˜oes na Alemanha foram iniciadas em 2009. Dados coletados em 2017 mostram que j´a existe transmiss˜ao digital em grande parte do pa´ıs, incluindo assim todas as regi˜oes metropolitanas.
Em setembro de 2016, a ´ultima regi˜ao metropolitana alem˜a foi alcan¸cada pelo r´adio digital: a cidade-estado de Hamburgo, que passou a ser atendida pela RSH, esta¸c˜ao mais popular do estado de Schleswig-Holstein, que come¸cou a transmitir via DAB+ na regi˜ao. Em janeiro de 2017, a Alemanha possu´ıa 110 transmissores preparados para o padr˜ao digital em um total de 150 esta¸c˜oes dispon´ıveis em todos os 16 estados, como foi dito.
A Figura 4.1 abaixo, retirada de [15] mostra um mapa com as transmissoras e a cobertura total no pa´ıs:
Figura 4.1: Mapa de Cobertura do R´adio Digital na Alemanha. .
As maiores transmiss˜oes digitais s˜ao feitas pelas emissoras p´ublicas, que detˆem redes de transmiss˜ao em todos os estados, ao contr´ario das r´adios comerciais que est˜ao presentes na maioria, mas n˜ao em todos, como por exemplo o estado de Mecklenburg- Vorpommern, que tem cobertura da popula¸c˜ao de apenas 20,3% e existe apenas um multiplexador da NDR (Norddeutscher Rundfunk - R´adio Alem˜a do Norte) operando na frequˆencia 225,648 MHz.
O governo alem˜ao tamb´em recomenda o DAB+ como plataforma para transmis- s˜ao de informa¸c˜oes para os motoristas, usando o r´adio automotivo como interface. Na Alemanha, cerca de 80% dos carros novos vendidos tem o r´adio automotivo digital, seja como padr˜ao ou como opcional para compra.
Essas informa¸c˜oes s˜ao transmitidas desde 2013 por dois provedores comerciais, Garmin e Mediamobile, que utilizam o padr˜ao TPEG (Transport Protocol Experts Group) via multiplexadores DAB+.
32 A expectativa de ser criado mais conte´udo no pa´ıs germˆanico, conforme foi divul- gado no painel ”Use oportunidades, Salve parcelas de mercado, Conquiste alvos”(
”Chancen nutzen, Marktanteile sichern, Zielgruppen erobern.“ ). Nesse evento Willi Schreiner , diretor-gerente da Absolut Digital e Antenne Deutschland disse que ”Em 2018, ser˜ao lan- ¸cados mais 16 programas de r´adio privados nacionais, o que levar´a ao reavivamento do mercado e `a aceita¸c˜ao dos ouvintes.”J´a Martin Deitenbeck , diretor-gerente da S¨achsis- che Landesanstalt para transmiss˜ao privada e novos meios de comunica¸c˜ao, disse que ”Na Saxˆonia, a oferta no r´adio digital terrestre DAB + aumentar´a massivamente.”[16]
Dados de Outubro de 2017 j´a mostravam a Alemanha como o segundo maior ven- dedor de equipamentos receptores do mundo,ficando atr´as apenas da Inglaterra. [17]