Radio Digital Mundial

El 28 de septiembre de 2006, el regulador del espectro australiano , la Autoridad Australiana de Comunicaciones y Medios de Comunicación , anunció que había "impuesto un embargo a las bandas de frecuencia potencialmente adecuadas para su uso por servicios de radiodifusión que utilizan Radio Digital Mondiale hasta que se pueda completar la planificación del espectro", "dichas bandas son "5.950–6.200; 7.100–7.300; 9.500–9.900; 11.650–12.050; 13.600–13.800; 15.100–15.600; 17.550–17.900; 21.450–21.850 y 25.670–26.100  kHz. ^{[ 12 ]}

Desde 2005, la Comisión Federal de Comunicaciones de los Estados Unidos establece en 47 CFR 73.758 que: "Para las emisiones moduladas digitalmente, se empleará el estándar Digital Radio Mondiale (DRM)". La Parte 73, sección 758, se aplica únicamente a la radiodifusión en HF . 

Las tasas de bits útiles para DRM30 varían de 6,1  kbit/s (Modo D) a 34,8  kbit/s (Modo A) para un  ancho de banda de 10 kHz (±5  kHz alrededor de la frecuencia central). Es posible alcanzar tasas de bits de hasta 72  kbit/s (Modo A) utilizando un canal estándar de 20  kHz (±10  kHz) de ancho. ^{[ 13 ]} (En comparación, la radio HD digital pura puede transmitir 20  kbit/s utilizando canales de 10  kHz de ancho y hasta 60  kbit/s utilizando  canales de 20 kHz). ^{[ 14 ]} La tasa de bits útil también depende de otros parámetros, como:

• robustez deseada frente a errores ( codificación de errores )
• potencia necesaria ( esquema de modulación )
• robustez con respecto a las condiciones de propagación ( propagación multitrayecto , efecto Doppler ), etc.

Cuando se diseñó originalmente el DRM, quedó claro que los modos más robustos ofrecían una capacidad insuficiente para el formato de codificación de audio MPEG-4 HE-AAC (High Efficiency Advanced Audio Coding), que era el más avanzado en ese momento. Por lo tanto, el estándar se lanzó con la opción de elegir entre tres sistemas de codificación de audio diferentes (codificación de origen) según la tasa de bits:

• MPEG-4 HE-AAC (Codificación de audio avanzada de alta eficiencia). AAC es un codificador perceptivo adecuado para voz y música, y la alta eficiencia es una extensión opcional para la reconstrucción de altas frecuencias (SBR: replicación de ancho de banda espectral) e imagen estéreo (PS: estéreo paramétrico). Se pueden usar frecuencias de muestreo de 24  kHz o 12  kHz para AAC básico (sin SBR), que corresponden respectivamente a 48  kHz y 24  kHz cuando se utiliza el sobremuestreo SBR.
• MPEG-4 CELP es un codificador paramétrico adecuado solo para voz (vocoder), pero que es resistente a errores y necesita una tasa de bits baja.
• MPEG-4 HVXC , que también es un codificador paramétrico para programas de voz, utiliza una tasa de bits aún menor que CELP.

Sin embargo, con el desarrollo de MPEG-4 xHE-AAC , una implementación de la codificación unificada de voz y audio MPEG , el estándar DRM se actualizó y los dos formatos de codificación de voz, CELP y HVXC, fueron reemplazados. USAC está diseñado para combinar las propiedades de la codificación de voz y audio general según las limitaciones de ancho de banda, por lo que puede manejar todo tipo de material de programa. Dado que había pocas transmisiones CELP y HVXC al aire, la decisión de abandonar los formatos de codificación de voz se aprobó sin problemas.

Muchas emisoras siguen utilizando el formato de codificación HE-AAC porque aún ofrece una calidad de audio aceptable a velocidades de bits superiores a unos 15  kbit/s. Sin embargo, se prevé que en el futuro la mayoría de las emisoras adoptarán xHE-AAC .

A diferencia de la radio HD en onda media, DRM30 permite la multiprogramación.

La transmisión DRM se puede realizar utilizando diferentes anchos de banda:

• 4,5  kHz. Permite al locutor realizar una transmisión simultánea y utilizar el área de banda lateral inferior de un  canal raster de 9 kHz para AM , con una  señal DRM de 4,5 kHz ocupando el área tradicionalmente ocupada por la banda lateral superior. ^{[ 15 ]} Sin embargo, la tasa de bits y la calidad de audio resultantes no son buenas.
• 5  kHz. Permite a la emisora ​​realizar una transmisión simultánea y utilizar la banda lateral inferior de un  canal de barrido de 10 kHz para AM , con una  señal DRM de 5 kHz ocupando la banda lateral superior. Sin embargo, la tasa de bits y la calidad de audio resultantes son limitadas (7,1–16,7  kbit/s para 5  kHz). Esta técnica podría utilizarse en las bandas de onda corta de todo el mundo.
• 9  kHz. Ocupa la mitad del ancho de banda estándar de un  canal de radiodifusión de onda larga o media de la región 1.
• 10  kHz. Ocupa la mitad del ancho de banda estándar de un  canal de transmisión de la región 2 y podría usarse para transmitir simultáneamente con un canal de audio analógico restringido a NRSC5. Ocupa un canal de transmisión de onda corta mundial completo (proporcionando 14,8–34,8  kbit/s).
• 18  kHz. Ocupa todo el ancho de banda de  los canales de onda larga o media de la región 1, según el plan de frecuencias vigente . Esto ofrece una mejor calidad de audio.
• 20  kHz. Ocupa todo el ancho de banda del  canal AM de la región 2 o región 3, según el plan de frecuencias vigente. Esto ofrece la máxima calidad de audio del estándar DRM30 (con una velocidad de 30,6 a 72  kbit/s).
• 100  kHz para DRM+. Este ancho de banda se puede utilizar en las bandas I , II y III , y DRM+ puede transmitir cuatro programas diferentes en este ancho de banda o incluso un canal de vídeo digital de baja definición.

La modulación utilizada para DRM es la multiplexación por división de frecuencia ortogonal codificada ( COFDM ), donde cada portadora se modula con modulación de amplitud en cuadratura ( QAM ) con una codificación de error seleccionable.

La elección de los parámetros de transmisión depende de la robustez de la señal deseada y de las condiciones de propagación. La señal de transmisión se ve afectada por el ruido, las interferencias, la propagación de ondas por trayectos múltiples y el efecto Doppler .

Es posible elegir entre varios esquemas de codificación de errores y varios patrones de modulación: 64-QAM, 16-QAM y 4-QAM. La modulación OFDM tiene algunos parámetros que deben ajustarse según las condiciones de propagación. Estos son el espaciado de portadora, que determinará la robustez frente al efecto Doppler (que causa desplazamientos de frecuencia, dispersión: dispersión Doppler), y el intervalo de guarda OFDM, que determina la robustez frente a la propagación multitrayecto (que causa desplazamientos de retardo, dispersión: dispersión de retardo). El consorcio DRM ha determinado cuatro perfiles diferentes que corresponden a condiciones de propagación típicas:

• A: Canal gaussiano con muy poca propagación multitrayecto y efecto Doppler. Este perfil es adecuado para la radiodifusión local o regional.
• B: canal de propagación multitrayecto. Este modo es adecuado para la transmisión a media distancia. Actualmente se utiliza con frecuencia.
• C: similar al modo B, pero con mayor resistencia al efecto Doppler (mayor separación entre portadoras). Este modo es adecuado para transmisiones de larga distancia.
• D: similar al modo B, pero con resistencia a grandes retardos y dispersión Doppler. Este caso se presenta en condiciones de propagación adversas en transmisiones de muy larga distancia. La tasa de bits útil para este perfil disminuye.

La disyuntiva entre estos perfiles radica en el equilibrio entre robustez, resistencia a las condiciones de propagación y tasas de bits útiles para el servicio. Esta tabla presenta algunos valores que dependen de estos perfiles. Cuanto mayor sea el espaciado entre portadoras, mayor será la resistencia del sistema al efecto Doppler (dispersión Doppler). Cuanto mayor sea el intervalo de guarda, mayor será la resistencia a los errores de propagación multitrayecto (dispersión de retardo).

La información digital resultante, de baja tasa de bits, se modula mediante COFDM . Puede funcionar en modo de transmisión simultánea alternando entre DRM y AM, y también está preparada para conectarse con otras alternativas (por ejemplo, servicios DAB o FM).

La tecnología DRM se ha probado con éxito en onda corta , onda media (con espaciado de canales de 9 y 10 kHz ) y onda larga .

También existe una versión de DRM con menor ancho de banda para comunicaciones bidireccionales, que reemplaza a las comunicaciones SSB en HF ^{[ 16 ]} . Cabe destacar que no es compatible con la especificación oficial de DRM. Es posible que en el futuro la  versión de DRM con un ancho de banda de 4,5 kHz, utilizada por la comunidad de radioaficionados, se integre a la especificación de DRM vigente.

El software Dream recibirá las versiones comerciales y también un modo de transmisión limitado mediante el codificador FAAC AAC.

La codificación de errores puede elegirse para que sea más o menos robusta.

Esta tabla muestra un ejemplo de tasas de bits útiles según las clases de protección:

• Perfiles de propagación OFDM (A o B)
• Modulación de portadora (16QAM o 64QAM)
• y ancho de banda del canal (9 o 10  kHz)

Cuanto menor sea la clase de protección, mayor será el nivel de corrección de errores.