Olá, ComUnidade
WirelessBRASIL!
Conforme prometido na mensagem
anterior, mais abaixo está um artigo técnico sobre o Sistema
de Rádio Digital DRM (Digital Radio Mondiale), a
nova "preferência" do ministro Helio Costa.
Na próxima mensagem voltaremos com considerações
menos técnicas, inclusive transcrevendo notícias recentíssimas do espevitado
ministro inaugurando uma rádio
digital IBOC em Uberlândia!!!
Antecipando... :-)
Vejam o surpreendente recorte da notícia:
(...) O
ministro também participou do lançamento da transmissão do sinal digital da
rádio Globo Cultura, na sede da emissora, no bairro Umuarama, região Leste.
Durante as comemorações do 45º aniversário, a empresa de telecomunicações, que
foi a primeira afiliada da Rede Globo no País, apresentou nova logomarca.
(...)“É uma aposta firme que fizemos no sistema Iboc. Não estamos usando
equipamentos alugados ou cedidos. Foram adquiridos os melhores equipamentos para
transmissões. É um sistema comprovado, porque mais de mil emissoras
norte-americanas adotam o Iboc. Com o receptor digital, temos condição de captar
três modulações distintas, ou seja, três programações na mesma frequência”,
afirmou o presidente da TV Integração, Tubal de Siqueira e Silva.
O diretor-superintendente da TV Integração, Rogério Nery, disse que o
investimento na aquisição de equipamentos foi de US$ 1 milhão (cerca de R$ 1,8
milhão). Os aparelhos capazes de receber a transmissão digital de rádio ainda
não são encontrados com facilidade no mercado nacional e custam cerca de R$ 500.
“Com novas tecnologias, o aumento da escala de produção diminui o preço na mesma
proporção. Estamos antecipando o futuro e isso faz parte da ideologia da nossa
empresa”, disse Nery.(...)
Se vingar o DRM, este "mico" será promovido a orangotando!!! Ou será
que.... :-)
O ministro Costa
aparentemente faz um jogo duplo e continua devendo muitas explicações à
sociedade, pois não deixa de ser um funcionário do povo!!!.
Olá, Dona Mídia e "Seu" Helio Costa!
Vamos parar de tapar o sol com a peneira, fazer o dever de casa e esclarecer as
"coisas".
O Google informa que a UnB e a Radibrás já testaram o DRM; e todos sabemos que o
governo colocou a raposa para fazer teste no galinheiro: a ABERT testou e
"aprovou" o IBOC; o instituto Mackenzie, responsável pelos testes em S. Paulo,
"chiou" mas assinou o relatório favorável.
Há seriedade na atual consulta?
É hora de parar com a embromação e a policagem, convocar novamente as várias dezenas de instituições que participaram das pesquisas (não aproveitadas) da TV Digital e realizar um estudo isento, sério e competente sobre o Rádio Digital, sem pressa e com muita verba. Criativa e competente como é nossa Academia, de repente pode até "pintar" um padrão brasileiro...
Mas voltemos às técnicas.
:-)
Como motivação meio estranha (sorry,
é a idade), antes do excelente artigo do Takashi
Tome, transcrevo alguns
comentários técnicos de leitores do website GEEK:
Comentáros de leitores do Geek:
O sistema DRM já está
pronto para operar entre 148 Khz (LF) e 174 Mhz (VHF) ou mais com DRM ou DRM+ e
já foi aprovado pelo “European Standards Organisation – ETSI”: http://www.drm.org/news/
Opera Simulcast (analógico + digital no mesmo canal).
Em AM+DRM ocupa apenas 20 Khz de largura de banda enquanto o HDRadio ocupará 30
Khz. Em FM + DRM+ ocupa 300 Khz enquanto o HDRadio ocupará 400 Khz.
Em Ondas Curtas não existem concorrentes.
Portanto é o único sistema de rádio digital que contempla AM, FM e OC.
Seu áudio pode ser mono, paramétrico estéreo, estéreo ou 5.1 surround. Pode-se
montar diversas repetidoras digitais na mesma frequencia para aumentar a área de
cobertura, ídem ao sistema TV digital brasileira. Finalmente um pensamento
inteligente.
Ataliba Zandomenego Filho
Radioamador PP5AZF, Faixa do Cidadão PX5B-8091
Graduando em Eng. Elétrica Telemática – Unisul
Membro do Forum DRM – “PP5AZF-Ataliba” – www.drmrx.org/forum/
http://www.drmrx.org/forum/
Postado por Ataliba Zandomenego Filho em 24/09/2009 02:09
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E digo, a informação sobre “Em FM + DRM+ ocupa 300 Khz enquanto o HDRadio
ocupará 400 Khz”. Obrigado.
Postado por Matheus Gonçalves em 24/09/2009 08:28
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Entendi até o momento que o HDRadio transmitirá 100 Khz de cada lado do canal FM
(200 khz ANA + 100 khz LE DIG + 100khz LD DIG) e o DRM+ apenas em um dos lados
do canal FM (200 khz ANA + 100 khz LE DIG ou 200 khz ANA + 100 khz LD DIG,
totalizando os 300 khz. O mesmo acontece no AM, que precisa apenas 10 khz de um
dos lados para o digital, contra o HDRadio que é ambos os lados. Na verdade o
DRM (DRM+) é um sistema digital independente do AM ou FM e pode estar em
qualquer posição do espectro onde for compatível, só que no Brasil querem que
seja SIMULCAST – digital encostado no analógico – no mesmo canal.
Tenho alguns arquivos PDF sobre o assunto mas estão em Alemão e alguma coisa não
consegui traduzir.
De qualquer forma, acho melhor aguardarmos a versão v3.1.1 do sistema DRM que
trará a expecificação do sistema como um todo. http://www.drm.org/drm-the-
Sugiro ler o texto sobre “DRM system enhancement approved by ETSI” que está em http://www.drm.org/news/
Postado por Ataliba Zandomenego Filho em 24/09/2009 16:51
Ao debate técnico! :-)
Boa leitura!
Um abraço cordial
Helio Rosa
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Fonte: Informativo Sete Pontos
O sistema de rádio digital DRM (Digital Radio Mondiale) - por
Takashi Tome Obs:
Prefira sempre ler na fonte!!!
Informação de maio de 2007:
Takashi Tome é pesquisador em telecomunicações e trabalha na Fundação CPqD. É
membro do SinTPq e FITTEL. Eventuais erros e omissões, bem como qualquer
posicionamento expresso neste artigo refletem apenas a posição pessoal do autor.
O autor gostaria de agradecer aos colegas Renato Maroja (CPqD) e Fernando Castro
(PUC/RS), pelas valiosas discussões sobre espectro e modulação digital.
Parte 1 - Camada física
1. Introdução: Um breve histórico
Paris, setembro de 1996. Um
grupo de emissoras se reúne para discutir, entre outras coisas, as perspectivas
de seu futuro. Estão presentes as rádios Voice of America (VOA), a Deutsche
Welle, a Radio France Internationale e a Téle Diffusion de France (TDF), além da
fabricante Thomcast. Essas emissoras têm um ponto em comum: são emissoras
"internacionais", ou seja, transmitem a sua programação, em ondas curtas, com
alcance mundial.
Essas emissoras surgiram entre as duas guerras mundiais (1919-1945) e tiveram,
durante muito tempo, um importante papel de levar suas culturas (e suas
ideologias) aos quatro cantos do mundo. No Brasil, durante o auge da repressão à
imprensa na década de 70 (e portanto antes do surgimento da Internet), essas
emissoras eram uma das poucas alternativas para os nossos ouvintes terem uma
versão não censurada das notícias. Do ponto de vista técnico, isso era possível
porque as ondas curtas (OC - faixa de freqüências de 300 kHz a 3 MHz) possuem um
alcance muito grande, embora um tanto quanto instável pelos padrões atuais de
comunicação.
Uma outra faixa de freqüências bastante utilizada é as ondas médias (OM, que
abrange a faixa de 30 a 300 kHz, embora seja utilizada para a radiodifusão
apenas na faixa de 540 a 1600 kHz), possuindo um alcance bem menor - geralmente,
de algumas dezenas de quilômetros no caso de ondas de propagação direta, e de
algumas centenas no caso de ondas troposféricas, que se refletem na atmosfera.
Uma preocupação que as une é que elas empregam uma técnica de transmissão que
remonta ao início do século XX. E se questionam se as novas técnicas digitais
não poderiam tornar suas transmissões mais eficientes, agregando novas
funcionalidades, para fazer face ao avanço da Internet e de outras mídias que
estão ameaçando a "velha rádio OM/OC" cair no desuso.
Um novo encontro é marcado para dali a dois meses. Esse último acaba contando
com um maior número de participantes, e são definidos alguns rumos essenciais: o
grupo investiria na criação de um sistema de rádio digital para as faixas de
ondas médias e curtas, e o nome adotado foi o DRM - Digital Radio Mondiale.
A partir daí, começam a ocorrer uma série de reuniões técnicas: Las Vegas
(Estados Unidos, 1997), Berlim (Alemanha, 1997), Guangzhou (China, 1998),
Amsterdam (Holanda, 1998). Em 2001, é publicada a primeira especificação do
sistema2.
Essa especificação foi ratificada pela UIT no ano seguinte (2002)3.
Em 2003, a Deutsche Welle, a Radio Netherlands, a Radio France Internationale e
a Radio Sweden iniciam suas transmissões experimentais.
2. A versão inicial do
sistema: in band simulcasting
Na versão inicial do sistema DRM, especificada na norma ETSI TS 101 980
(ETSI 2001:147), o sinal digital é transmitido em uma das bandas laterais do
sinal analógico, seja a banda inferior, seja a superior, conforme indicado na
figura 14.
Fig. 1. Simulcasting do
sistema DRM (proposta inicial, cf. ETSI 101 980, 2001).
Conforme indicado na figura 1, existem diversas combinações possíveis. O
sinal analógico (indicado como um triângulo verde) pode ser do tipo DSB (double
side band), ocupando 9 ou 10 kHz, que é o caso típico das emissoras de ondas
médias e da maioria das de ondas curtas; ou pode ser um sinal do tipo SSB (single
side band), ocupando 4,5 ou 5 kHz. O sinal digital, que pode ser alocado tanto
acima quanto abaixo do sinal analógico, pode ocupar meio canal (4,5 - 5 kHz), um
canal inteiro (9 ou 10 kHz) ou dois canais (18 ou 20 kHz)5.
A parte digital é modulada em COFDM, com as mini-portadoras podendo ser
moduladas em 4, 16 ou 64-QAM. Com isso, obtém-se uma capacidade de transporte de
16 a 40 kbit/s. No site do fórum DRM ( www.drm.org ),
existem alguns trechos de áudio gravados, que mostram a qualidade do sinal
digital recebido. Veja em:http://www.drm.org/videos/
3. A segunda versão: Single
Channel Simulcasting (SCS)
A versão inicial do DRM aplica-se sem maiores problemas para o caso das
emissoras de ondas curtas. Entretanto, no caso das ondas médias, é comum haver
um congestionamento do espectro, de modo que os canais adjacentes em geral não
estão livres. Ou melhor, eles servem de banda de guarda entre emissoras
analógicas adjacentes. Assim, ao se colocar um sinal digital nesses canais,
corre-se o sério risco de promover interferências em outras emissoras geográfica
e espectralmente próximas.
A solução encontrada foi batizada de Single Channel Simulcasting (SCS), em
contraposição ao Multichannel Simulcasting (MCS) do modelo anterior, em que o
simulcasting era realizado ocupando-se vários canais. No Single Channel
Simulcasting, toda a parte digital do sinal é transmitido estritamente dentro da
faixa de 10 kHz da própria emissora, de modo a não provocar interferências em
eventuais estações adjacentes. Uma grande vantagem dessa solução, além do fato
da introdução do serviço digital não degradar o serviço analógico (não
perturbando as emissoras vizinhas), é que ela possibilita uma maior ocupação do
espectro, dobrando o número de emissoras possíveis na modalidade digital6.
Fig. 2. Ocupação dos canais
com o Single Channel Simulcasting
Conforme indicado na figura 2, o sinal digital é transmitido dentro do
próprio canal (10 kHz) da emissora analógica, com uma potência mais baixa. E os
canais de guarda do sistema analógico poderiam vir a ser ocupados com sinais
puramente digitais, de novas emissoras.
Entretanto, embora seja conceitualmente simples, do ponto de vista tecnológico,
não é fácil obter esse resultado. Qualquer sinal digital que seja colocado
dentro da mesma faixa do espectro ocupado pelo sinal analógico, tende a degradar
o mesmo, devido às interferências provocadas. A solução encontrada foi bastante
engenhosa, conforme veremos a seguir. Mas para que você possa compreender isso,
talvez seja melhor fazermos uma breve recapitulação de como funciona um sistema
AM.
3.1. Sistema AM
As rádios em ondas médias (OM) e curtas (OC) em geral empregam a modulação
em amplitude (AM - amplitude modulation). Na modulação AM, um sinal de
rádio-freqüência (RF, denominado "portadora") tem a sua amplitude variada,
conforme a amplitude do sinal de áudio. A figura 3 procura mostrar como seria
isso. Na parte esquerda da figura tem-se o sinal de RF puro, sem modulação.
Nesse caso, a amplitude do sinal é constante ao longo do tempo, ou seja, as
"subidas e descidas" do sinal de rádio (a linha azul) têm todas elas a mesma
intensidade.
Quando esse sinal de RF é "modulado", a amplitude dele passa a variar em função
das "subidas e descidas" do sinal de áudio (que são muito mais lentas). Assim,
as "subidas e descidas" do sinal de RF (denotado em azul, na figura 3) passam a
ser mais intensas ou menos intensas - como numa montanha russa - conforme o
sinal de áudio (denotado pela linha pontilhada em vermelho) estiver naquele
instante. Esse sinal de RF é então amplificado e irradiado - ou seja, "jogado no
ar" - pela emissora.
Na outra ponta da cidade, o teu receptor estará tentando captar esses sinais. O
receptor não enxerga a "linha vermelha" (o sinal de áudio), porém enxerga as
variações de intensidade do sinal de RF (as linhas azuis), e a partir dessa
informação consegue recuperar o sinal original de áudio que se queria
transmitir. A linha vermelha da figura 3 é tecnicamente conhecida como
"envoltória" ou "envelope" do sinal modulado em amplitude (AM).
Fig. 3. Sinal AM visto no
tempo
Quando o sinal AM é visto no espectro de freqüências, verifica-se um fenômeno
curioso, conforme indicado na figura 4. Inicialmente, o sinal de RF, ou seja, a
"portadora", aparece como um traço no espectro. No exemplo 4.a, a portadora é de
700 kHz, e tem-se um traço no espectro de freqüências, nessa posição. Agora, se
esse mesmo sinal for modulado por um sinal de áudio, começam a surgir raias em
volta dele. Digamos que a nossa portadora foi modulada com uma nota "lá" (que é
um tom de 435 Hz). Na figura 3, que mostra o sinal ao longo do tempo, você
"veria" a linha azul subindo e descendo 700 mil vezes no intervalo de um segundo
(700 kHz), enquanto que a linha vermelha (que representaria a nossa nota "lá")
subiria e desceria 435 vezes nesse mesmo intervalo (435 Hz).
No espectro de freqüências, indicado na figura 4.a, esse fenômeno corresponde a
uma raia da portadora (denotada em azul) na posição de 700 kHz, e uma segunda
raia (denotada em vermelho) em 770,435 kHz ( = 770.000 + 435 Hz). Mas além
disso, aparece uma "raia fantasma", na posição 699.565 kHz ( = 700.000 - 435
Hz). Esse "espelhamento" do sinal é um pouco complexo para eu explicar em poucas
palavras, por isso por ora peço apenas que acredite e aceite essa informação.
Fig. 4. Sinal AM visto no espectro de freqüências. (a) Sinal de RF modulado com um tom monofônico (nota "dó"); (b) sinal de RF modulado com um sinal de áudio complexo com 5 kHz de banda passante.
Na figura 4.b, está ilustrada uma situação um pouco mais complexa - e real. O espectro de áudio - vozes, música - na verdade é uma complexa composição de tons de várias freqüências. Assim, o mais provável é que, se a gente prestar atenção nele por alguns instantes, ouviremos uma gama muito grande de freqüências de áudio - ou seja, algo variando entre 20 Hz e 5 kHz7. É como se você ficasse numa rua movimentada, por alguns instantes, olhando a altura das pessoas que passam: Embora exista um certo limite, você verá pessoas altas e baixas, aleatoriamente. Mas o mais notável, na figura 4.b, é que o "espectro de áudio" (20 Hz a 5 kHz) aparece, de forma refletida, também na parte do espectro abaixo da portadora (denotado na figura 4.b em lilás), exatamente da mesma forma que ocorreu no caso da nota "lá" da figura 4.a. Esse sinal AM é conhecido também como AM-DSB (Double Side Band), porque o sinal modulante ocupa as duas bandas laterais da portadora.
Fig. 5. Obtenção do sinal SSB
Na figura 5, tem-se uma versão
um pouco mais sofisticada. Como as duas bandas laterais do sinal DSB transportam
a mesma informação, teoricamente, uma delas poderia ser suprimida. Isso é feito
na técnica denominada AM-SSB (Single Side Band). A figura 5 mostra como o sinal
SSB pode ser obtido. Inicialmente, um sinal senoidal puro na faixa de
rádio-freqüência (por exemplo, de 700 kHz) passa por um circuito modulador de
amplitude (AM). Esse circuito vai variar a amplitude do sinal de RF de forma
proporcional ao sinal de áudio que estiver recebendo em sua entrada. A saída do
modulador AM é um sinal do tipo DSB, conforme comentamos nas figuras 3 e 4. Esse
sinal DSB passa então por um filtro que vai deixar passar apenas uma parte das
freqüências (filtro passa-faixa). Esse filtro vai deixar passar a portadora e a
banda lateral superior, mas vai bloquear a banda lateral inferior. E assim se
obtém um sinal SSB, que no caso ocupa apenas a banda lateral superior da
portadora.
Apesar do sinal SSB ser mais econômico em termos de banda (espectro) que o
AM-DSB, ele tem um problema: o circuito receptor de um sinal AM-DSB é
relativamente simples, enquanto o receptor de um sinal SSB é relativamente
complexo (e portanto caro). Por tal motivo, o AM-DSB, a despeito de sua menor
eficiência espectral, tem sido a solução empregada em larga escala nos sistemas
convencionais de rádio AM.
Feita essa explicação preliminar, acredito que estejamos em condições de
compreender o funcionamento do DRM SCS.
3.2. DRM SCS
A solução encontrada pelos engenheiros para a transmissão do sinal digital
ocupando apenas o canal atual está delineada na figura 6.
Fig. 6. Princípio básico do sinal DRM SCS
Ao se colocar o sinal digital
na mesma janela de freqüências do sinal analógico, tem-se um resultado como o
delineado na figura 6.a, onde a parte analógica está representada pelo triângulo
verde e a parte digital, geralmente de menor potência, representada pelo
trapézio vermelho. Ocorre que o receptor AM, ao receber e demodular esse tipo de
sinal, não saberá distinguir o que é informação analógica e o que é digital:
para ele é tudo a mesma coisa, pois ele só "enxerga" a variação de potência da
emissora distante localizada alhures. O sinal digital, então, passa a ser ouvido
como um barulho de fundo (chiado de "chuva", conhecido como ruído branco).
A técnica concebida pelos engenheiros do DRM consiste em transmitir, não as duas
bandas laterais do sinal modulante digital, mas apenas uma delas - ou seja, o
sinal digital é transmitido em modo SSB, conforme indicado na figura 6.b. E na
banda lateral inferior, é transmitido um sinal de erro, cuja finalidade é a de
compensar o ruído introduzido pelo sinal digital SSB. Esse sinal é calculado
matematicamente a partir do próprio sinal digital. Um receptor convencional AM (DSB),
ao receber essa mistura de sinais, automaticamente soma todas elas ao realizar a
detecção do envelope. Como o sinal de compensação é calculado para anular o
sinal digital numa operação de soma, o receptor convencional (AM-DSB) passa a
enxergar somente a porção analógica (triângulo verde) desse conjunto. Já o
receptor DRM é projetado para identificar o sinal digital SSB e ignorar o sinal
de compensação.
A informação digital é transmitida modulando-se (ou seja, variando-se) a fase da
onda portadora, conforme indicado na figura 7. Na parte esquerda da figura 7
está representada uma onda senoidal modulada apenas em fase, com a amplitude
constante; e na parte direita, a composição dos dois efeitos, modulando-se tanto
a fase quanto a amplitude. Comparando-se essa figura com a figura 3, observa-se
que quando há uma modulação da fase, ocorrem "mudanças abruptas" no sobe e desce
da onda senoidal, que acabam resultando em pequenos sons de "click" sobrepostos
ao áudio. Esses sons são em geral imperceptíveis, porque a amplitude deles é
pequeno, quando comparado ao áudio (envelope vermelho)8.
Fig. 7. Modulação digital da portadora em fase (PSK)
Finalmente, na figura 8, tem-se a solução encontrada pelos engenheiros do DRM para o simulcasting intra-canal (SCS). O sinal analógico é modulado em amplitude (AM), obtendo-se o clássico sinal DSB, indicado no ponto "a". O sinal digital é modulado em fase, obtendo-se inicialmente um sinal QPSK, que ocupa as duas bandas laterais da portadora, conforme indicado no ponto "c". Tanto o sinal analógico quanto o digital passam por filtros SSB, de modo a se ter, no ponto "d", a banda lateral superior do sinal QPSK e no ponto "b", a banda lateral inferior do sinal AM-DSB. Essas duas metades são somadas, de modo que no ponto "e" tem-se um sinal modulado contendo uma composição dos dois sinais originais, ou seja, o áudio analógico corrompido pelo digital. Procede-se então à detecção de envelope desse sinal, e o sinal resultante ("f") é subtraído do sinal AM original, obtendo-se dessa forma o sinal-erro. Com uma última filtragem SSB, aproveita-se apenas a metade inferior do sinal-erro ("g"). A soma das componentes "a" (sinal AM-DSB do analógico), "d" (metade superior do sinal QPSK) e "g" (metade inferior do sinal-erro) resulta no sinal composto "h", que é o sinal DRM-SCS, pronto para ser transmitido.
Fig. 8. Esquema para a geração do sinal DRM-SCS
4. Pensando no Futuro: o
DRMplus
Em paralelo ao desenvolvimento de uma solução intra-canal para as ondas
médias, surgiu o interesse de que o DRM provesse também uma solução para as
rádios na faixa de FM. Essa solução, denominada DRMplus, foi especificada em
2005, e encontra-se em desenvolvimento. A proposta é a de se empregar a
modulação COFDM, com as mini-portadoras moduladas em 4, 16 ou 64-QAM (Bernhardt,
2005). O sinal digital deverá ocupar uma largura de 100 kHz (± 50 kHz em torno
da portadora analógica, conforme indicado na figura 9).
Fig. 9. Máscaras de emissão para o DRMplus
A capacidade de transporte do DRMplus depende dos parâmetros de modulação empregada (constelação QAM, FEC). A tabela a seguir indica os valores esperados de taxas brutas (sem o FEC):
| Modulação | 4-QAM | 16-QAM | 64-QAM |
|---|---|---|---|
|
Taxa bruta (kbit/s) |
187 |
352 |
475 |