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[29/09/05]
ISDB-Tsb: o padrão de rádio digital no Japão
- por Takashi Tome
(1)
(29/09/05 é
data da consulta na fonte)
ISDB-Tsb: o padrão de rádio digital no Japão
Os sistemas de rádio digital visam,
essencialmente, a transmissão de áudio com uma melhor qualidade (som de CD),
incluindo, adicionalmente, novos recursos, tais como a transmissão de
textos, imagens, gráficos e até mesmo vídeos de baixa resolução. Como todas
as informações estão em formato digital e como o receptor possui capacidade
de processamento de dados, as funcionalidades possíveis são limitadas, em
tese, apenas pela imaginação.
Analisando-se os sistemas de rádio digital, verifica-se que elas se dividem
em duas grandes vertentes.
Na primeira, o rádio digital é visto como uma evolução das atuais rádios.
Como decorrência dessa visão, o sistema é todo concebido para apresentar uma
"transição suave" entre o analógico e o digital. Exemplo desse enfoque é o
IBOC norte-americano.
Em outra vertente, o rádio digital é concebido como um novo serviço - não
uma mera evolução, mas algo diferente, complementar, como foi o caso da
introdução do FM num mundo dominado pelas rádios AM, na década de 70.
Exemplo desse enfoque é o DAB europeu (Eureka 147).
O sistema japonês de rádio digital adota a segunda abordagem: ele é visto
como um serviço complementar ao atual serviço de rádio analógico AM/FM. Mais
que isso, trata-se de um sistema desenhado em conjunto com a TV Digital, de
modo a aproveitar as sinergias de sistema (se visto sob um prisma mais
restrito) e criar um novo universo de comunicação (se visto sob um ângulo
mais abrangente).
1. A
Tecnologia
O sistema japonês de rádio digital é conhecido como ISDB-Tsb (Integrated
Services Digital Broadcasting, Terrestrial, Segmented Band).
A sua concepção tecnológica faz parte do sistema ISDB, o sistema de
televisão digital do Japão.
No caso da TV Digital, o ISDB-T é derivado do sistema europeu (DVB-T),
utilizando modulação COFDM.
Isso significa que o trem de bits a ser transmitido o é por meio de milhares
de pequenas portadoras - 1.400 no modo 2k, 2.800 no modo 4k e 5.600 no modo
8k [1].
No entanto, ao contrário do DVB-T, no ISDB-T essas mini-portadoras são
agrupadas em 13 grupos, chamados segmentos.
Uma das vantagens dessa estratégia é que pode-se adotar diferentes
parâmetros de transmissão em segmentos diferentes - por exemplo, em um
segmento as mini-portadoras podem estar moduladas em 64-QAM, enquanto no
segmento adjacente a modulação poderia ser QPSK.
No caso da TV Digital, e mais especificamente no caso de se ter HDTV (TV de
alta definição), todos os 13 segmentos seriam utilizados para transportar o
trem de bits necessário ao programa (cerca de 19 Mbit/s)
(2).
O sistema de rádio digital, dentro do ISDB, era conhecido como N-ISDB (Narrowband
ISDB).
Como indicava o nome, ele não seria exatamente um sistema de rádio (no
sentido de ser algo inerentemente ligado à transmissão de áudio), mas sim um
sistema multimídia, apenas com a diferença de estar operando com uma banda
mais estreita que a televisão.
E que largura de banda seria essa? As opções são de se usar um ou três
segmentos - o que corresponde a uma taxa líquida de transmissão da ordem de
200 a 300 kbit/s (no caso de 1 segmento) e 1 Mbit/s (no caso de 3 segmentos)
(3).
Ora, como o sinal ISDB-Tsb (o novo nome do N-ISDB) é uma fração do ISDB-T
"pleno", o sistema pode ser desenhado para que ambos "modos" sejam
compatíveis. Isso significa que se uma estação de televisão transmitir o seu
áudio em um segmento específico, um receptor ISDB de faixa larga
reproduziria a informação de televisão (áudio + vídeo), enquanto que um
receptor ISDB de faixa estreita reproduziria o áudio somente.
Da mesma forma, uma estação ISDB de faixa estreita que transmita programas
de rádio poderia ser diretamente captada, seja por um receptor de rádio,
seja por um receptor de televisão, conforme indicado na figura 1.
Fig. 1. Segmentação de banda no ISDB-T.
Lembremos que o ISDB-Tsb não serve
somente para a transmissão de áudio.
Assim como nos outros sistemas de rádio digital, o áudio é digitalizado e
compactado por meio de um codificador (encoder, no caso, o MPEG-2:AAC.
(4)
O fluxo digital assim decorrente é juntado a outros
fluxos (que podem ser outros fluxos de áudio digital, dados ou vídeo), por
meio de um multiplexador MPEG-2.
(5)
Finalmente, o conjunto assim montado (denominado "feixe de transporte" ou
transport stream) passa por um tratamento (codificação de canal) e é então
transmitido por meio das portadoras do COFDM, conforme indicado na figura 2.
Fig. 2. Diagrama em blocos simplificado do
ISDB-Tsb (transmissão).
A informação transportada no feixe de
transporte fica a critério da prestadora. A figura 3 ilustra alguns exemplos
típicos.
Fig. 3. Exemplo de alocação dos bits para 1 e 3 segmentos
[2].
2. O Serviço
No planejamento de espectro do Japão, a longo prazo, as estações de
televisão digital deverão ocupar a faixa de UHF e as estações de faixa
estreita, o VHF, conforme indicado na figura 4.
Durante a fase de transição (simulcasting), que vai de 2003 a 2011, a faixa
de VHF é então compartilhada entre as atuais estações de TV analógicas e as
novas estações ISDB-Tsb.
Na faixa de UHF, ter-se-ia o convívio entre as estações analógicas e
digitais de televisão.
Após o simulcasting, na faixa de VHF ter-se-iam os serviços ISDB-Tsb e
serviços de comunicações móveis.
Conforme indicado na figura 4, os serviços de rádio AM e FM analógicos
persistiriam mesmo após 2011.
Fig.
4. Planejamento de espectro no Japão.
Devido a uma anomalia no planejamento do espectro analógico, aquele país
experimenta uma situação sui generis: os canais 7 e 8 de televisão
apresentam uma sobreposição de 2 MHz (ou seja, a parte superior do canal 7
coincide com os 2 MHz inferiores do canal 8).
Por tal motivo, escolheu-se o canal 7 – ou melhor, os 4 MHz inferiores dele
– para a introdução do serviço de ISDB-Tsb.
Esse serviço teve início em outubro de 2003, quando a DRP (Digital Radio
Promotion Association, www.d-radio.jp) obteve licença para iniciar as
transmissões em Tóquio e Osaka. A DRP surgiu como um consórcio de consórcios
e atua no sentido de promover o rádio digital no Japão.
Fig.
5. Estações transmitidas pela DRP.
Conforme ilustrado na figura 5, o espaço de 4 MHz do "canal 7" em Tóquio e
Osaka foi fragmentado em 8 segmentos.
Os rótulos S1 a S8 identificam esses segmentos.
No planejamento do espectro, eles correspondem aos canais 91 a 98.
Os segmentos são transmitidos com potência de 100 W cada no caso de Tóquio
(totalizando 800W para o conjunto) e 30 W em Osaka (total de 240 W).
Emissoras já existentes (de rádio FM, AM ou televisão), fabricantes e
empresas de comunicação sozinhas ou em consórcio criaram "estações" de rádio
digital (ISDB-Tsb).
Na figura 5, o nome das estações aparece dentro das barras, enquanto que as
entidades ou consórcios que as formaram aparecem abaixo de cada barra – por
exemplo, a Sony para o segmento S5 em Tóquio.
As transmissões ainda são em caráter experimental.
Em Tóquio, as transmissões começam às 9 da manhã, ou apenas ao meio-dia, no
caso do canal 98.
Os programas transmitidos constituem-se principalmente de áudio, com o canal
91 transmitindo notícias em forma de texto (NHK) e dados para o sistema de
orientação para o trânsito (VICS). As transmissões encerram-se às 21 horas.
(6).
Osaka encontra-se em estágio mais
introdutório.
As transmissões iniciam-se às 11 horas e vão até as 19 horas.
O canal 91 transmite a programação da NHK com o mesmo jornal eletrônico
(NHK) e dados para o sistema auxiliar de trânsito (VICS).
Nos demais canais, existe um rodízio de programação, e parte das estações é
utilizada para a realização de testes de engenharia de transmissão no
período da manhã, enquanto que parte é utilizada para testes no período da
tarde.
Nos horários ativos, são transmitidos programas culturais e musicais
(basicamente, áudio).
Cada "estação" gera a sua programação e a empacota em forma de feixe de
transporte (transport stream), enviando-o então para a DRP, que fica na
torre de Tóquio ou Osaka.
A DRP procede então à transmissão desses sinais em forma de COFDM.
Aqui cabe uma ressalva importante: embora exista uma figura de "operador de
rede" (desempenhado pela DRP), esse papel é diferente do "multiplex" do
DVB-T.
Naquele caso, o "multiplex" recebe os sinais de vários programadores, e ele
gera o feixe de transporte que será transmitido em forma de um único trem de
bits de 20 e tantos megabits por segundo.
Já no caso do ISDB-Tsb, a DRP transmite o sinal de cada estação de forma
independente, ou seja, o sinal de cada estação é transportado pelo seu
próprio feixe de transporte e as mini-portadoras de COFDM ocupam a sua
janela de faixa estreita (segmento) do espectro.
3. Conclusão
Aqui cabe uma pergunta interessante: se cada estação ocupa, de fato, apenas
a sua janela de espectro de faixa estreita (segmento), porquê os sinais são
transmitidos inicialmente para a DRP?
Existem dois motivos para isso.
O menos importante é que, tanto no caso de Tóquio quanto Osaka, as
transmissões são realizadas a partir de altas torres construídas em locais
selecionados – mais ou menos como a Torre Eiffel em Paris.
Portanto, a existência de uma infra-estrutura comum facilita a transmissão.
Mas o mais importante é que o ISDB-Tsb, embora adote a segmentação de
espectro e estes possam ser manipulados de forma totalmente independente, na
hora de se efetuar a modulação COFDM, eles são tratados como um único grupo,
a fim de evitar a necessidade de se ter bandas de guarda entre os mesmos.
É cedo para se poder avaliar corretamente o potencial do ISDB-Tsb da forma
como está concebida.
Entretanto, o fato de ter sido planejado de forma integrada à televisão
digital, permitindo a interoperabilidade dos dois sistemas e respectivos
serviços, e o fato de utilizar um multiplexador quase universal como o
MPEG-2:Sistema, conferem-lhe uma grande flexibilidade e um bom potencial de
evolução.
Referências
[1] ARIB. Transmission System for Digital Terrestrial Television
Broadcasting. ARIB standard B-31 version 1.2. Association of Radio
Industries and Businesses. Jan/02.
Disponível em www.dibeg.org. Acesso em 19/12/04.
[2] Nakahara, J. ISDB-T for Sound Broadcasting. Terrestrial Digital Radio in
Japan. ABU Seminar 2003.
Disponível em
www.rthk.org.hk/about/digitalbroadcasting/ DSBS/ABU_AIR_2003/ses2.pdf ,
acesso em 09/01/05.
Notas
(1) Takashi Tome é pesquisador em
telecomunicações na Fundação CPqD. Quaisquer opiniões aqui relatadas
refletem apenas a posição pessoal do autor. Este artigo foi escrito em
janeiro de 2005.
(2) Para ser mais preciso, o uso dos segmentos
é bastante flexível. Pode-se, por exemplo, utilizar 12 segmentos para a
televisão e 1 para algum outro serviço.
(3) O ISDB-T, como o DVB-T, admite diversos
parâmetros de configuração da transmissão. Com isso, a taxa de transmissão
total depende desses parâmetros.
(4) MPEG-2 (ISO/IEC 13.818) parte 7, conhecido
como Advanced Audio Coding.
(5) MPEG-2 (ISO/IEC 13.818) parte 1, conhecido
como MPEG-2:Sistema.
(6) DRP. http://www.d-radio.jp/service.html.
Acesso em 23/01/05.