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[27/09/05]   IBOC – Sistema de Rádio Digital nos Estados Unidos - por Takashi Tome (1)

(27/09/05 é data da consulta na fonte)

IBOC – Sistema de Rádio Digital nos Estados Unidos

1. Introdução

A tecnologia para o rádio digital adotada nos Estados Unidos é conhecida como IBOC (In-Band-On-Channel).
O serviço em si passou por diversos nomes:
- primeiro foi o DARS (Digital Audio Radio Service);
- depois DAB (Digital Audio Broadcasting), "emprestado" dos europeus;
e, mais recentemente, parece ter se estabilizado em
- HD Radio (High Definition Radio).

Da mesma forma que os outros sistemas de rádio digital (DAB Eureka 147, ISDB-Tsb, DRM), a idéia é levar ao ouvinte um som de melhor qualidade (como no CD), além de possibilitar a inclusão de outras informações por meio de um fluxo de dados ou mesmo um segundo canal de áudio independente.

Entretanto, ao contrário dos demais sistemas, o IBOC foi concebido para possibilitar a transmissão simultânea dos sinais digitais dentro da mesma banda alocada para o sinal analógico da emissora.
No modo híbrido, ambos os sinais – o analógico e o digital – convivem dentro do mesmo canal.
Na etapa posterior, o sinal analógico seria desativado, tendo-se uma transmissão totalmente digital ocupando todo o canal.

Existem duas versões do IBOC:
- uma para a faixa de ondas médias (IBOC AM) e
- outra para a faixa de 88-108 MHz (IBOC FM).

Ambas adotam a mesma filosofia, o mesmo codificador de áudio e o mesmo processo de modulação, diferindo em alguns detalhes como a configuração de parâmetros ou a alocação do espectro.

Em tese, por usar a mesma arquitetura e o mesmo codificador de áudio, um receptor "IBOC AM" e outro "IBOC FM”, ambos digitais, teriam boa parte de seus circuitos em comum para as duas faixas.

Para a emissora, existem dois grandes atrativos.
O primeiro é que ela pode usar o espectro de que já dispõe.
O segundo é que o acréscimo de equipamento necessário para a transmissão digital é mínimo.

Bem, essas são as vantagens que os defensores do IBOC alegam (as desvantagens serão abordadas na parte final deste artigo).

Este artigo versa sobre o IBOC FM.

Embora do ponto de vista de circuitaria, como observado acima, o IBOC AM seja similar, o ambiente de ondas médias apresenta problemas distintos, que trataremos em outra ocasião.
Para facilitar a compreensão dos leitores, apresentaremos inicialmente uma breve descrição técnica do sistema e, em seguida, o processo histórico de sua elaboração.
O que é surpreendente para muitos de nós, que vimos estudando esse tema há algum tempo, é que o rádio digital nos Estados Unidos, embora venha sendo implantado e testado em diversas estações, ainda não é um sistema consolidado e homologado pela FCC (como é, por exemplo, a TV Digital).
Essa questão será tratada na seção 3.

2. A tecnologia IBOC

2.1. O FM analógico

Para se entender o IBOC (FM), é útil revermos alguns conceitos do FM analógico.
Basicamente, no FM, pega-se um sinal de rádio-freqüência (RF), batizado de portadora, e varia-se a sua freqüência conforme a intensidade do sinal de áudio que se deseja transmitir.
Digamos que a portadora seja um sinal de 88,10 MHz.
Se a amplitude do sinal de áudio for fraquinha, muda-se momentaneamente aquele sinal de RF para, digamos, 88,11 MHz (um desvio de 10 kHz).
Se a amplitude do áudio aumentar, joga-se a freqüência do RF para 88,12 MHz (desvio de 20 kHz). E assim por diante.
O espectro do sinal resultante (RF + áudio, ou RF modulado) é complexo, e varia de instante para instante, em função da excursão do sinal de áudio (modulante).
A figura 1 traz uma representação simplificada desse sinal modulado: cada estação está representada por um triângulo, com a sua portadora no centro.
A largura do canal alocado a cada estação é de 200 kHz – ou seja, os sinais modulantes podem ocupar no máximo 100 kHz em torno da portadora, em cada lado.

Fig. 1. Espectro do FM.

Conforme ilustrado na fig. 1, as estações são alocadas de 200 em 200 kHz (ou 0,2 MHz) [CFR1].

Para uma dada estação – por exemplo, a de 88,3 MHz na fig. 1 – as estações localizadas no canal adjacente, ou seja, cuja portadora esteja a 200 kHz no espectro (88,1 e 88,5 MHz), são chamadas de “primeiro adjacente”.

Da mesma forma, aquela cuja portadora esteja afastada 400 kHz é denominada “estação segundo adjacente”.
Se duas estações – localizadas em cidades distintas – estiverem ambas transmitindo na mesma freqüência, diz-se que elas são “co-canal”.

Para evitar interferências entre as estações, a FCC estabelece uma distância mínima a ser observada entre as estações co-canal, primeiro adjacente e, em menor grau, no segundo e terceiro adjacentes.

O motivo para o afastamento mínimo a ser observado entre as estações adjacentes no espectro é que as raias do sinal de FM, por este ser complexo, não se limitam ao espaço de ± 100 kHz em torno da portadora.

A figura 2 mostra a máscara de emissão adotada pela FCC para o FM.
Essa máscara estabelece que podem existir espúrios na faixa entre 120 e 240 kHz afastados da portadora, desde que os mesmos estejam a 25 dB abaixo da potência da portadora não-modulada; e 35 dB abaixo da portadora não-modulada, na faixa entre 240 e 600 kHz (2).

Fig. 2. Máscara de emissão para o FM. Cf. 47cfr73-317 [CFR2].

2.2. IBOC FM

A idéia básica do IBOC (In-Band On-Channel) é a de transmitir o sinal digital dentro do mesmo canal do sinal analógico.
Isso possibilitaria, na visão de seus autores, que as estações de rádio atuais pudessem migrar para a tecnologia digital quando lhes fosse conveniente e sem interromper ou prejudicar a transmissão do modo analógico.

A proposta da USA Digital Radio (posteriormente, iBiquity) é a de transmitir os sinais digitais na "janela" entre 129 e 198 kHz, como indicado na figura 3a.
Esses sinais estariam sendo transmitidos em uma potência bem baixa, de modo a ficarem restritos dentro da máscara de emissão especificado pela FCC.

Fig. 3a. Sinal IBOC FM no modo híbrido [IBI].

O sinal digital apresentado na fig. 3a é do tipo OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex), formado por 190 mini-portadoras de cada lado, e capacidade de transporte total de 96 kbit/s.
Esse modo é chamado "híbrido", por conjugar a transmissão dos sinais analógico e digital.

Um outro modo de transmissão, denominado "híbrido estendido" (extended hybrid) é apresentado na fig. 3b
Nesse modo, o sinal analógico deve ser restrito a 100 kHz e a janela ocupada pelo sinal digital vai de 101 a 198 kHz.
A capacidade de transporte, nesse caso, varia de 110 a 150 kbit/s, dependendo dos parâmetros de configuração adotados.

Fig. 3b. Sinal IBOC FM no modo híbrido estendido [IBI].
 

Após a fase de transição, a porção analógica do sinal seria substituída por sinais digitais, tendo-se então o chamado modo "totalmente digital".
Existem diversas possibilidades para o mesmo.
A proposta da Lucent era a de que, no sinal totalmente digital, a parte principal da informação fosse concentrada nas portadoras centrais, que seriam transmitidas com uma potência maior, conforme o indicado na fig. 4a.

Fig. 4a. Sinal IBOC no modo totalmente digital. Proposta Lucent [SUN].
 

Já na proposta da USA Digital Radio, e que acabou prevalecendo na solução da iBiquity, no modo totalmente digital a parte principal da informação continuaria a ser transmitida nas raias laterais (como no modo híbrido), porém com maior potência, enquanto que a parte central do canal seria destinada à transmissão de informação secundária, conforme a figura 4b.

Fig. 4b. Sinal IBOC no modo totalmente digital. Proposta USA DR/iBiquity [IBI].
 

No modo totalmente digital, a capacidade de transporte varia de 200 a 300 kbit/s, dependendo dos parâmetros de configuração.
Como ocorre com a maioria dos sistemas digitais, a capacidade de transporte pode ser utilizada por uma mistura de sinais de áudio (um ou mais canais) e fluxos de dados.
Por exemplo, no modo híbrido mais simples, pode-se ter dois fluxos de bits: um com 74 kbit/s e outro com 25 kbit/s. No modo estendido, acrescenta-se um fluxo adicional de 12, 25 ou 50 kbit/s, dependendo dos parâmetros de configuração.

No modo totalmente digital, pode-se ter até quatro fluxos independentes, variando de 6 a 98 kbit/s.
Em tese, qualquer tipo de informação digital - seja de áudio ou dados - poderia ser transmitido nesses fluxos.

A versão "original" do IBOC empregava um codificador proprietário, denominado PAC (Perceptual Audio Coding) (3). Entretanto, as primeiras implantações nas emissoras indicaram um resultado muito insatisfatório, o que levou a iBiquity a substituí-lo por um segundo codificador, denominado HDC, desenvolvido pela Coding Technologies.

O codificador HDC é escalonável - funciona em 18, 36, 64 e 96 kbit/s, o que permite compor diferentes combinações.
Uma desvantagem é que, assim como o primeiro, este codificador é proprietário. A avaliação é a de que, em 96 kbit/s, a qualidade do som obtida é igual ao de um CD.

A figura 5 ilustra, de modo simplificado, a organização de um sistema para transmitir um sinal IBOC juntamente com o analógico.

Fig. 5. Esquema para a transmissão híbrida IBOC/analógico.

Na linha de cima temos, simplificadamente, um sistema FM convencional, composto por um estágio de tratamento de áudio em banda-base (amplificador, mixers, etc.), um modulador FM analógico, seguido de um amplificador de potência (RF) e finalmente a antena.

No IBOC (linha de baixo), o sinal analógico passa por um codificador de áudio (HDC) e um modulador digital.
A saída deste modulador é acoplada (por meio de um acoplador passivo) à saída do modulador analógico, de modo que ambos os sinais, assim juntados, são enviados ao elemento irradiante (antena).

Um elemento adicional que aparece aqui no circuito analógico é a linha de retardo: como o processo digital é mais demorado (leva alguns segundos para ser executado), para que a informações dos sinais analógico e digital "aconteçam" no mesmo instante, faz-se necessário tal retardo.

Dessa forma, um sintonizador IBOC poderia funcionar em modo "dual", como ocorre no FM mono/estéreo: Idealmente, o receptor IBOC estará sintonizando a parte digital do sinal.
Entretanto, se devido às condições de recepção o sinal digital não puder ser recuperado, o receptor automaticamente mudaria para a fonte analógica, sem interromper a continuidade do programa para o ouvinte.

Um último tópico a ser observado refere-se à sincronização entre as estações.
Como cada estação estará transmitindo de forma independente das demais, o receptor, ao ser mudado de estação, tem que "atracar" na nova estação.
Esse processo de sincronização leva alguns segundos para ocorrer, o que significa que, em tese, o usuário ficaria com o seu receptor mudo durante alguns segundos cada vez que ele mudasse de estação.
A forma proposta para evitar tal incômodo é o de que as estações sejam sincronizadas por meio de satélite (GPS) [IBI].

Fizemos uma breve descrição do sistema IBOC FM.
Apresenta-se a seguir a evolução histórica desse sistema.

3. Breve histórico

3.1. Os primórdios

O processo que viria a desaguar na atual tecnologia IBOC inicia-se em 1990, quando a Satellite CD Radio entrou com uma petição na FCC para a regulamentação de um novo serviço, o rádio digital via satélite (4).

Mas por essa época, o sistema europeu de rádio digital terrestre (DAB Eureka 147) já vinha sendo divulgado.

Por tal motivo, a FCC, face à petição da CD Radio, abriu um processo de consulta pública (Notice of Inquiry, GEN Docket 90-357) visando a regulamentação do rádio digital, não apenas via satélite, mas também para aplicação terrestre.

Esse novo serviço foi batizado de DARS – Digital Audio Radio Service.

Passados cinco anos – em 1995 – a FCC definiu as condições para a versão via satélite (Satellite DARS), fixando a faixa de operação em 2310-2360 MHz [FCC1].

Entretanto, a versão terrestre estava a patinar. Em seu DARS Report and Order, a FCC dizia que:

(...) nós antevemos que avanços técnicos logo irão permitir aos radiodifusores em AM e FM oferecerem sons digitais melhorados. (...) O subcomitê de rádio digital da EIA está avaliando as características técnicas de uma variedade de sistemas experimentais DARS. (...) Nós apoiamos totalmente esses desenvolvimentos, e vemos grandes promessas nessas inovações para prover melhores serviços aos consumidores. (...)
Quando os resultados dos testes indicarem a factibilidade de implementar tais sistemas, iremos agir rapidamente para modificar apropriadamente as nossas normas [FCC1, par. 28, grifo deste autor].

Voltemos um pouco no tempo.
A partir da publicação da consulta NOI GEN docket 90-357, em 1990, diversas propostas foram vislumbradas para o rádio terrestre.

Basicamente, elas se dividiam em três categorias.

A primeira alternativa seria a de utilizar uma faixa de freqüência totalmente nova.
Essa era a proposta do DAB europeu, que os canadenses encamparam e queriam convencer os seus pares norte-americanos.
Em boa parte, a discussão que ocorreu em torno do DARS refere-se a essa proposta.
Os canadenses adotaram a freqüência de 1,4 GHz (banda L) para o seu sistema de rádio digital, o que permitia que o mesmo fosse transmitido tanto por satélite quanto por antenas terrestres.
Os Estados Unidos  rejeitaram  essa idéia alegando que a banda L já estava ocupada, em seu país, para uso militar (5).

A segunda alternativa consistia em se transmitir o sinal digital em algum canal não ocupado por uma estação analógica - principalmente, os canais adjacentes aos analógicos.
Essa proposta foi denominada IBAC - In-Band, Adjacent Channel.
Apenas a AT&T (que viria a mudar o nome para Lucent Technologies após o desmembramento da Bell System) estava trabalhando nesse tipo de proposta.
A terceira alternativa, e que recebia a maior atenção, por suas características atraentes, era justamente o IBOC. Seus principais proponentes eram a AT&T, a Amati e um consórcio criado em 1991 pela emissora CBS, a Gannett e a Westinghouse, denominado USA Digital Radio (fig. 6).

Fig. 6. Genealogia da iBiquity

Em 1994, a EIA – Electronics Industries Association e a NRSC – National Radio Systems Committee, um organismo composto por técnicos de indústrias e de emissoras, propuseram realizar testes comparativos entre os diversos sistemas, a fim de fornecer subsídios para a decisão da FCC.

Foram realizados testes de transmissão em laboratório, no centro de pesquisas da NASA em Cleveland-Ohio (NASA Lewis Research Center), de qualidade de áudio no Canadá (Communiations Research Center, em Ottawa) e finalmente teste de campo em San Francisco.

Os testes demonstraram que tanto o IBOC quanto o IBAC ainda não estavam maduros para o uso.

Em presença  do sinal digital IBOC,  a qualidade do sinal analógico da  mesma estação degradava-se sensivelmente  (6).

No canal adjacente, o sinal analógico (interferido) ficava bem pior.
Essa interferência piorava se houvesse presença de reflexões (multipercurso) no sinal (7)

Para completar, se o receptor IBOC perdesse o sinal, ou no caso de mudança de estação, o receptor levava de 5 a 9 segundos para ressintonizar.
O sistema Eureka 147 estava se saindo melhor nesses testes [DRRI].

Essa situação levou a FCC em 1995, como mencionado anteriormente, a adiar qualquer decisão acerca do DARS terrestre, e continuar o processo GEN docket 90-357 somente para o rádio via satélite.

De 1995 a 1998, os técnicos se enclasuraram em seus laboratórios para tentarem melhorar os seus sistemas.
A AT&T abandonou a sua proposta de IBAC, considerando-a infactível devido ao alto nível de interferências provocadas [CHR] (8).

A Thompson, que propusera o Eureka 147 na banda L, desistira. A Lucent (novo nome da AT&T), a Digital Radio Express, Inc. (DRE) e a USA Digital Radio persistiam em suas pesquisas.
Esta última, em particular, firmara um acordo com o Instituto Fraunhofer, da Alemanha, para o desenvolvimento e integração de um codificador MPEG AAC em seu sistema [FCC2, pg. 10] (9).

3.2. A segunda geração de testes

Em 1998, a USA Digital Radio resolveu entrar com uma petição para que fosse iniciado processo de consulta pública especificamente para o rádio digital terrestre [FCC2].
Nessa petição, a USA DR peliteava que a máscara de emissão fosse relaxada para o caso da transmissão híbrida.
E que houvesse um período de transição de doze anos, após o qual a transmissão analógica não estaria mais protegida (10).

Mas apenas no ano seguinte - em novembro de 1999 - a FCC iniciou a consulta pública solicitada (Notice of Proposed Rule Making - NPRM).
O que a Comissão queria saber nessa consulta - de número MM Docket No. 99-325 - eram basicamente três coisas:
- se a tecnologia IBOC estava suficientemente madura;
- se deveria ser adotada uma única tecnologia, ou se poderiam haver várias tecnologias concorrentes; e
- verificar a possibilidade de uma alternativa "fora-de-banda", usando o canal 6 de televisão (82-88 MHz).

Em contraste com a posição otimista anterior, a NRSC - o braço de testes - não desejava realizar testes comparativos entre os sistemas propostos, mas apenas verificar se a idéia do IBOC "era viável" (11).

As emissoras comerciais eram a favor do IBOC.

A CEMA (associação de fabricantes de receptores), a emissora pública National Public Radio, Inc. (NPR) e diversas entidades de defesa de interesse público ainda preferiam um sistema "fora-de-banda", na banda L [FCC3, par. 13].

A alternativa "fora-de-banda" estava sendo considerada porque, a despeito das vantagens do IBOC, o período de transição - que poderia durar mais de uma década - imporia uma séria limitação no desempenho do sistema, ao passo que um sistema totalmente digital - numa nova banda - permitiria às emissoras e ouvintes desfrutarem da totalidade da qualidade digital já [FCC3, par. 22].

Os testes com os sistemas IBOC foram realizados no período entre 2000 e 2001 [NRSC1].
E
m agosto de 2000, as duas principais proponentes - a Lucent e a USA Digital Radio - uniam seus esforços e criavam a iBiquity Digital Corporation.

Em seu relatório de avaliação (nov/01), a NRSC recomenda que a FCC autorize a tecnologia da iBiquity para uso em sistemas IBOC em FM [NRSC2, pg. 9].

3.3. First Report and Order, 2002

Com base no relatório da NRSC, e nos comentários da consulta pública, em outubro de 2002 a FCC publica a decisão de adotar a tecnologia IBOC da iBiquity (First Report and Order). Mais: ela seria a única tecnologia de rádio digital: A iBiquity é atualmente a única a desenvolver sistemas IBOC. [FCC4, par. 5].

A alternativa fora-de-banda com o uso do canal 6 foi descartada devido aos atrasos no cronograma de liberação dos canais de TV analógicos. A alternativa da adoção do Eureka 147 na banda L foi descartada porque
Essa não é uma alternativa factível.
Em dramático contraste ao IBOC, Eureka 147 não tem nenhum proponente doméstico, nem um apreciável suporte por parte da indústria de radiodifusão. ... (A banda L) correntemente é utilizada para testes de telemetria de vôo. Levaria anos para liberar esse espectro para o DAB, mesmo que fôssemos decidir hoje que tal passo seria garantido. ... Mais ainda, sem uma alocação específica de espectro e uma tecnologia específica, nós simplesmente não temos uma opção fora-de-banda para considerar, muito menos para avaliar contra os critérios de teste de DAB enumerados na NPRM [FCC4, par. 9].

Em seu First Report and Order, a FCC determina que as estações que desejarem, poderão iniciar transmissões experimentais empregando o IBOC FM. A única restrição é a de que deveria ser utilizado o mesmo elemento irradiante (antena) para os sinais analógico e digital [FCC4, par. 41].

Iniciadas as transmissões experimentais, o desempenho do áudio não estava agradando.

Nos testes da NRSC, a iBiquity empregara o codec MPEG AAC, da Fraunhofer, o qual tivera um bom desempenho. Entretanto, para o uso "comercial", a iBiquity adotou o codec PAC da Lucent , cujo desempenho deixava a desejar. A solução, como mencionado na seção 2, foi a adoção de um novo codec, o HDC, da Coding Technologies.

Outro problema, sentido mais adiante, foi o da antena.

A FCC determinada o uso de mesma antena para o sinal analógico e o digital com o pressuposto de que, ao adotar tal procedimento, o diagrama de irradiação seria mantido, evitando as tão temidas interferências.
Além disso, o uso do mesmo elemento irradiante traria economia na instalação.

Entretanto, o que se observou foi algo distinto.
As emissoras concluíam que em geral era mais barato instalar um novo elemento irradiante do que lidar com maiores potências no sistema já existente.

Em abril de 2004, a FCC liberou o uso de elemento irradiante separado para a transmissão digital.

Uma questão relacionada a essa é o custo do amplificador de potência de RF (HPA).
Embora na figura 5 esteja ilustrado o emprego do HPA existente, isso só é válido se o mesmo possuir uma alta linearidade, o que ocorre somente com os amplificadores mais modernos e caros. Na maior parte dos casos, seria necessário substituir o amplificador.

De acordo com a iBiquity, o custo estimado para implantar o seu sistema IBOC gira em torno de US$ 30 mil a US$ 200 mil, com uma média de US$ 75 mil. Os custos de conversão variam, dependendo da idade e outras características da planta de transmissão e equipamentos de estúdio. [FCC4, par. 35].

Para se aproveitar a mesma antena (qualquer que seja o motivo), as emissoras, via de regra, tiveram que substituir seus amplificadores de potência por outros modelos com melhor linearidade, e com a mesma potência que o analógico.

Ao usar duas antenas distintas, bastava adquirir apenas um amplificador linear com uma potência bem menor, o que representava uma diferença de custo sensível.

Não obstante, algumas questões estavam sem resposta. A primeira delas era quanto às patentes.
Muitas entidades estavam preocupadas com a adoção de uma tecnologia proprietária.
A iBiquity concordava em "disponibilizar suas patentes a terceiros em termos razoáveis", bem como em seguir a política de patentes da FCC [FCC4, par. 34].

Em março de 2003, a iBiquity lançava um novo programa de taxas, que consistia em:
- as primeiras 125 estações comerciais a aderirem ao acordo adquiririam uma licença vitalícia por US$ 5.000;
- todas as estações não-comerciais que aderissem ao acordo até 30 de junho de 2003, estariam isentas de pagamento de licença por toda vida;
- ambas as ofertas teriam validade apenas se a estação realizasse o máximo esforço para iniciar as transmissões digitais antes de 30 de junho de 2003, e continuasse até pelo menos 31 de dezembro de 2004.

Essa licença mencionada não se refere ao equipamento transmissor nem aos custos embutidos no receptor, mas simplesmente na licença de uso dos codificadores - ou seja, uma licença para a estação poder usar a tcnologia IBOC.
O termo de licenciamento encontra-se disponível em: www.ibiquity.com/hdradio/documents/FormSLA2004-A.pdf.

O uso de retransmissores (com deslocamento de freqüência) (12)  era outra questão sem resposta.

Mas talvez a questão mais significativa era que a FCC não apoiava a proposta para o modo totalmente digital da iBiquity.

Conforme ilustrado na fig. 4b, a proposta da iBiquity era o da USA Digital Radio, que propunha aumentar a potência das raias laterais, transmitindo ali a programação principal.
Na visão da FCC, isso provocaria interferência além do necessário.

A FCC preferia a proposta da Lucent (fig. 4a), que trazia a programação principal para o centro do canal, liberando as raias laterais para informações de menor importância. Por tal motivo, no First Report and Order, a FCC não definiu o que fazer no modo totalmente digital [FCC4, par. 37].

Isso trazia mais uma questão: a evolutividade do sistema.
Esse foi um dos pontos indagados pela FCC no NPRM de 1999, e que ficou sem resposta nas rodadas de consulta pública até essa data [FCC3, par. 31 e FCC4 par. 33].

3.4. Further Notice of Proposed Rulemaking, 2004

Em abril de 2004, a FCC iniciou nova rodada da consulta pública, com a publicação do Further Notice of Proposed Rulemaking and Notice of Inquiry [FCC5].

Nessa etapa são discutidas as regras do serviço - ou seja, as condicionantes para a operação dos serviços. Indaga-se se as emissoras devem necessariamente oferecer uma programação em "alta definição" (alta qualidade de áudio); se as emissoras podem transmitir múltiplos programas de áudio; se as emissoras podem oferecer serviços de dados.

E, como um novo ponto a explorar, a questão do controle de direitos autorais.
Essa rodada encerrou-se em agosto passado (ago/04). Porém, até o presente (dez/04), não se tem informes sobre o seu desfecho.

Fig. 7. Processo de definição do serviço de rádio digital nos EUA

4. Conclusão

O princípio que norteou o desenvolvimento do IBOC é interessante, mas persistem uma série de questões não resolvidas.

Os críticos do IBOC tendem a se concentrar no seu desempenho - um problema existente, porém possivelmente passageiro. Outras questões são mais graves, por terem fundo estrutural e, portanto, caráter permanente.

A primeira questão é que, o IBOC, de fato, não é IBOC: o sinal digital é transmitido no canal adjacente.

De acordo com um crítico, "isso é como construir um prédio no terreno baldio vizinho, que você pensa que pode usar só porque está vazio".

A Benton Foundation faz um alerta de mais longo alcance: ao ocupar os canais adjacentes e efetivamente aumentar a largura do canal ocupado por uma estação, está-se reduzindo a disponibilidade de espectro para eventuais novos atores (13).

Uma segunda questão é que os testes mostram, em geral, alguma degradação nos sinais analógicos existentes.

A NRSC e a maioria das emissoras se conforma com isso, e o consideram um preço a ser pago (trade-off) para a obtenção de um sistema digital com mais recursos [FCC4, par. 14].

Mas a FCC, se por um lado procura minimizar esse problema, por outro tomou a iniciativa de buscar melhorar a qualidade (seletividade) dos receptores, com base no incentivo ao uso de técnicas mais modernas.
Para tanto, iniciou nova consulta pública em 2003, Interference Immunity Performance Specifications for Radio Receivers [FCC6], visando a elaboração de especificações mais rígidas para os receptores.

Essa iniciativa, se por um lado é interessante, por outro não resolve o problema dos aparelhos já existentes, e indica que as interferências que se pode esperar com o IBOC são mais severas que as reportadas nos relatórios.

A terceira questão é que, definido a opção pelo IBOC, e com o Further Notice of Proposed Rulemaking, o processo de definição do sistema de rádio digital nos Estados Unidos parece estar chegando ao seu desfecho

Entretanto, os pontos em aberto são um sério problema.

Primeiro: o que a FCC pretende fazer com o modo totalmente digital?
Isso pode ser apenas uma questão teórica na atual fase experimental, mas os receptores a serem vendidos ao público deverão trazer embutidos a resposta a essa pergunta.

Segundo: como fica a questão da tecnologia proprietária?
Aparentemente, a FCC acredita que as coisas irão se resolver por si (o procedimento adotado na TV Digital foi similar).

E finalmente, o que se espera em termos de evolução do sistema? Essa foi uma pergunta que a própria FCC fez, e não obteve resposta.

Referências

- [BOE] de Boer, G., Kupferschmidt, C., Bederov, D. e Kuchenbecker, H.: Digital Audio Broadcasting in the FM Band Based on Continuous Phase Modulation. IEEE Transactions on Broadcasting, set/03, pp. 293-303.

- [CFR 1] Code of Federal Regulations. Title 47 - Telecommunication. Chapter I - Federal Communications Commission. Part 73 - Radio Broadcast Services. Section 201. Numerical designations of FM broadcast channels. Disponível em http://a257.g.akamaitech.net/7/257/2422/05dec20031700/edocket.access.gpo.gov/cfr_2003/octqtr/pdf/47cfr73.201.pdf.

- [CFR 2] Code of Federal Regulations. Title 47 - Telecommunication. Chapter I - Federal Communications Commission. Part 73 - Radio Broadcast Services. Section 317. FM transmission system requirements. Disponível em http://a257.g.akamaitech.net/7/257/2422/05dec20031700/edocket.access.gpo.gov/cfr_2003/octqtr/pdf/47cfr73.317.pdf.

- [CHR] Chrysochoos, M. et al. Performance of an In-Band Adjacent-Channel DAB System for Frequency-Selective Rayleigh and Ricean Slow Fading Channels under Analog FM Interference. IEEE Transactions on Broadcasting, jun/98, pp. 243-249.

- [DRRI] Digital Radio Research Inc. EIA/NRSC DAB System Lab Test Results: An Assessment. 1995. O texto original apresentado em Monterey, em ago/95, não se encontra disponível na rede. Uma versão resumida encontra-se em: www.nrcdxas.org/articles/EIA-NRSCLabtest.html.

- [FCC1] FCC: In the Matter of Ammendment of the Commission's Rules with Regard to the Establishment and Regulation of New Digital Audio Radio Services. GEN Docket No. 90-357. Report and Order. FCC95017. FCC, jan/95.

_ [FCC2] Petition for Rulemaking RM-9395. In the Matter of Ammendment of Part 73 of the Commission's Rules to Permit the Introduction of Digital Audio Broadcasting in the AM and FM Broadcast Services. USA Digital Radio Partners. Disponível em www.fcc.gov/Bureaus/Mass_Media/Filings/rm9395.pdf. Acesso em 12/12/04.

- [FCC3] FCC. In the Matter of Digital Audio Broadcasting Systems and Their Impact on the Terrestrial Radio Broadcast Service. MM Docket No. 99-325. Notice of Proposed Rulemaking. FCC, 01/nov/99.

- [FCC4] FCC. In the Matter of Digital Audio Broadcasting Systems and Their Impact on the Terrestrial Radio Broadcast Service. MM Docket No. 99-325. First Report and Order. FCC, 11/out/02. Disponível em www.fcc.gov/mb/audio/digital/index.html.
- [FCC5] CC. In the Matter of Digital Audio Broadcasting Systems and Their Impact on the Terrestrial Radio Broadcast Service. MM Docket No. 99-325. Further Notice of Proposed Rulemaking and Notice of Inquiry. FCC, 20/abr/04.
- [FCC6] FCC. In the Matter of Interference Immunity Performance Specifications for Radio Receivers. ET Docket No. 03-65. Review of the Commission's Rules and Policies Affecting the Conversion to Digital Television. MM Docket No. 00-39. Notice of Inquiry. FCC, 24/mar/03.
- [IBI] iBiquity Digital. IBOC FM Transmission Specification. iBiquity Digital Corporation, ago/01.

- [NRSC1] National Radio Systems Committee. DAB Subcommittee Request for Proposals (RFP). In-band/on-channel (IBOC) DAB Terrestrial Broadcast Systems for the AM and FM Bands. 14/ago/00.

- [NRSC2] National Radio Systems Committee. DAB Subcommittee. Evaluation of the iBiquity Digital Corporation IBOC System. Part 1 - FM IBOC. Report from the Evaluation Working Group. Dr. H. Donald Messer, Chairman. 29/nov/01

- [SUN] Sundberg, C.E.W. et al. Multistream Hybrid In Band On Channel FM Systems for Digital Audio Broadcasting. IEEE Transactions on Broadcasting, dez/99, pp. 410-417.

Notas

(1) Takashi Tome é engenheiro e pesquisador na área de telecomunicações. Quaisquer opiniões aqui relatadas refletem apenas a posição pessoal do autor.

(2) Esta regra é um pouco difícil de entender para os não-iniciados na área. Primeiro, ela estabelece que, embora o canal "legal" seja de 200 kHz, admite-se que a estação irradie sinais livremente numa janela de 240 kHz (Fo ± 120 kHz). Em segundo lugar, parte considerável do canal adjacente pode ser invadida por raias laterais, desde que a potência dos mesmos esteja 25 dB abaixo da portadora não-modulada. Finalmente, nos canais segundo e terceiro adjacentes, ainda podem existir raias laterais, desde que a potência total dos mesmos esteja 35 dB abaixo do nível da portadora não-modulada.

(3) Praticamente todos os codificadores de áudio modernos (por exemplo, o MPEG) empregam a técnica de codificação subjetiva, ou perceptual audio coding. Não se deve, portanto, confundir o codificador PAC da iBiquity com os demais codificadores disponíveis, a despeito do nome. O da iBiquity é um codificador proprietário.

(4) Petition for Rulemaking, RM-7400 (1990). Citado em Magenau, J.: Digital Audio Radio Services: Boon or Bust to the Public Interest? Disponível em www.lawtechjournal.com/archives/blt/i1-jm.html. Acesso em 12/12/04.

(5) Deve-se notar, entretanto, que também a faixa de 2,3 GHz estava em uso militar. Na consulta GEN Docket 90-357, a aeronáutica (AFTRCC - Aerospace and Flight Test Radio Coordinating Council) manifestou-se favorável ao uso da faixa de 2,3 GHz para o DARS, mantendo a banda L para o seu uso [FCC1, par. 16]. Entretanto, não se deve descartar argumentos de natureza econômica nessa escolha. "Comments were received from a wide variety of parties both in support and in opposition to the allocation (da faixa de 2,3 GHz). ... they assert that the allocation would create economic opportunities in the United States for various segments of industry, especially manufacturers of DARS-related equipment. Finally, proponents argue that a satellite DARS will improve U.S. competitiveness in the world marketplace". [FCC1 par. 6]. Mais adiante: "Loral Aerospace Holdings, Inc. states that the expeditious allocation and licensing of satellite DARS is necessary in order to maintain the U.S. lead in technology over other countries, which are currently developing a system in the L-band. [FCC1, par. 14].

(6) “IBOC FM DAB produces a significant impairment to the quality of the FM stereo audio on its “host” analog station.” DRRI report [DRRI].

(7) “In a majority of the tests, expert listeners judged the stereo FM analog service to be “worse” or “much worse” when an adjacent-channel station, carrying an IBOC DAB service, is present. This interference tends to worsen when multipath occurs.” Idem.

(8) A decisão de abandonar o IBAC deveu-se em parte ao seu mau desempenho técnico, e em parte à atração do IBOC. Do ponto de vista tecnológico, talvez a proposta não tenha sido adequadamente explorada. O uso de modulação QPSK parece provocar um nível de interferência não aceitável nos canais adjacentes. Uma solução seria empregar uma modulação mais "amigável" ao entorno analógico. Uma proposta nesse sentido é descrita em [BOE].

(9) Em dezembro de 1997, o subcomitê de rádio digital da CEMA (Consumer Electronics Manufacturing Association) elaborou o relatório final de testes dizendo que o IBOC apresentava duas grandes deficiências: (1) desempenho pobre do áudio digital sob condições de recepção adversas; e (2) incompatibilidade com o serviço de FM analógico [FCC3, par. 9]. A CEMA defendia também que apenas o Eureka 147 apresentava robustez e qualidade de áudio desejáveis [FCC3, par. 11].

(10) [FCC2], pp. 8-9. "In order to insure that the new digital signal does not harm existing analog service, USADR proposes that the Commission (FCC) adopt separate AM and FM composite analog/digital emission masks for hybrid IBOC DAB. After a twelve year transition period, analog broadcasts would no longer be protected. In the case of FM, a new all-digital mask would become effective at that time. The new all-digital emission mask would allow the broadcaster to increase the power and bandwidth of the digital sidebands.

(11) "In contrast to the CEMA Final Report, which compared systems based on a number of performance objectives, this first phase of NRSC testing appears to be designed to demonstrate the technical viability of IBOC systems, that is, "to establish whether or not IBOC DAB systems are a significant improvement over existing AM and FM analog radio services", as well as whether IBOC systems can operate without disrupting analog service." [FCC3, par. 10].

(12) Relay station.

(13) Benton Foundation. Broadcasting Extra, may 5, 2000. Diponível em www.benton.org/News/Extra/broad050500.html. Acesso em 12/12/04