Radio HD

El modo híbrido AM ("MA1") utiliza un ancho de banda de 30 kHz (±15 kHz ) y se superpone a los canales adyacentes a ambos lados del canal asignado a la estación. ^{[ 17 ]} Algunos oyentes nocturnos han expresado su preocupación de que este diseño perjudique la recepción de los canales adyacentes ^{[ 18 ] [ 19 ]} con una queja formal presentada al respecto: el propietario de WYSL, Bob Savage, contra WBZ en Boston.  

La capacidad de un canal de 30 kHz en la banda AM es limitada. Mediante la replicación de banda espectral, el códec HDC+SBR puede simular la recreación de sonidos de hasta 15 000 Hz, logrando así una calidad moderada en la banda AM de ancho de banda limitado . ^{[ 20 ]} El modo híbrido HD Radio AM ofrece dos opciones que pueden transmitir aproximadamente 40~60 kbit/s de datos, y la mayoría de las estaciones digitales AM utilizan por defecto el modo más robusto de 40 kbit/s , que cuenta con redundancia (los mismos datos se transmiten dos veces).    

La señal de radio digital recibida en un receptor AM convencional sintonizado a un canal adyacente suena como ruido blanco : el sonido de un "silbido".o una gran cascada, o un viento fuerte y constante a través de la densa vegetación de un bosque , o algo similar.

El modo híbrido digital/analógico FM ofrece cuatro opciones que pueden transmitir aproximadamente 100, 112, 125 o 150 kbit/s de datos con audio digital comprimido ( con pérdidas ), según el presupuesto de potencia del operador de la estación y el rango de señal deseado. HD FM también ofrece varios modos puramente digitales con una velocidad de hasta 300 kbit/s , y permite funciones adicionales como sonido envolvente. Al igual que AM , FM puramente digital ofrece una condición de "conmutación" en la que vuelve a una señal más robusta de 25 kbit/s .   

Las estaciones de FM pueden dividir su flujo de datos en subcanales (por ejemplo, 88.1 HD-1, HD-2, HD-3) de calidad de audio variable. Los servicios múltiples son similares a los subcanales digitales que se encuentran en la televisión digital compatible con ATSC que utiliza transmisión multiplexada . Por ejemplo, algunas estaciones de Top 40 han agregado Hot AC y rock clásico a sus subcanales digitales , para brindar más variedad a los oyentes. ^{[ 30 ]} Las estaciones eventualmente podrían digitalizarse por completo, lo que permitiría hasta tres canales de potencia máxima y cuatro canales de baja potencia (siete en total). Alternativamente, podrían transmitir un solo canal a 300 kbit/s . 

Las normas de la FCC exigen que un canal sea una transmisión simultánea de la señal analógica para que, cuando no se pueda decodificar la señal digital principal, el receptor pueda recurrir a la señal analógica. Esto requiere la sincronización de ambas, con un retardo significativo añadido al servicio analógico. En algunos casos, especialmente durante eventos de conductos troposféricos , un receptor HD se enganchará a la señal digital de una estación distante aunque haya una estación local analógica mucho más potente en la misma frecuencia . Sin identificación automática de la estación en la señal analógica, el receptor no puede reconocer que no hay correlación entre ambas. ^{[ a ]} ​​El oyente puede desactivar la recepción HD (para escuchar la estación local o evitar el cambio aleatorio entre las dos estaciones) o escuchar las estaciones distantes e intentar obtener una identificación de estación .

Aunque las señales se sincronicen en el transmisor y lleguen al equipo receptor simultáneamente, lo que el oyente escucha a través de una unidad HD y una radio analógica al mismo tiempo puede estar claramente desincronizado. Esto se debe a que todos los receptores analógicos procesan las señales analógicas más rápido que las radios digitales. El procesamiento digital de las señales analógicas en una radio HD también las retrasa. El inconfundible efecto de "reverberación" o eco resultante al escuchar radios digitales y analógicas en la misma habitación o casa, sintonizadas en la misma emisora, puede resultar molesto. Es más notorio con transmisiones de voz simples que con programas ^{musicales complejos .}

Las emisoras pueden transmitir en alta definición (HD) a través de sus antenas existentes mediante un diplexor , como en AM , o bien, la FCC les permite usar una antena independiente en la misma ubicación general, o en un sitio autorizado como auxiliar analógico , siempre que se encuentre dentro de una distancia y altura determinadas con respecto a la señal analógica principal. Esta limitación garantiza que ambas transmisiones tengan prácticamente el mismo alcance y que mantengan la relación adecuada de intensidad de señal entre sí para evitar interferencias destructivas en cualquier lugar donde puedan ser recibidas.

alertas EAS

Desde 2016, las radios HD más recientes admiten Bluetooth y alertas del Sistema de Alerta de Emergencia (EAS) ^{[ 32 ]} , que permiten visualizar en la radio la transmisión de alertas de tráfico, meteorológicas, de emergencia (Amber) y de seguridad. Al igual que con la función "Artist Experience", las alertas de emergencia se muestran a discreción de la emisora ​​y requieren equipo adicional.

Algunos países han implementado la radiodifusión digital de audio Eureka-147 (DAB) o la versión más reciente DAB+ . DAB transmite un único multiplex de aproximadamente 1,5 megahercios de ancho (≈1 megabit por segundo ). Este multiplex se subdivide en múltiples flujos digitales de entre 9 y 12 programas (o estaciones). En cambio, la HD FM requiere un ancho de banda de 400 kHz , compatible con el espaciado de canales de 200 kHz utilizado tradicionalmente en la Región 2 de la UIT (incluidos los Estados Unidos), con una capacidad de 300 kbit/s en modo exclusivamente digital.      

La primera generación de DAB, que se está eliminando gradualmente, utiliza el códec de audio MPEG-1 Audio Layer II (MP2), que tiene una compresión menos eficiente que los códecs más recientes. La tasa de bits típica para los programas estéreo de DAB es de 128  kilobits por segundo o menos y, como resultado, la mayoría de las estaciones de radio en DAB tienen una calidad de sonido inferior a la de FM en condiciones similares. ^{[ 43 ]} Muchas estaciones de DAB también transmiten en mono. En contraste, DAB+ utiliza el códec AAC+ más reciente y HD FM utiliza un códec basado en el estándar MPEG-4 HE - AAC .

Antes de la introducción de DAB+, la compresión ineficiente de DAB provocó en algunos casos la "degradación" de estaciones de estereofónicas a monoaurales , con el fin de incluir más canales en el ancho de banda limitado de 1 Mbit/s . ^{[ 44 ]} 

La radio digital permite una mayor cantidad de emisoras y una menor susceptibilidad a las interferencias en la señal. Sin embargo, en Estados Unidos, a excepción de  la radio HD, las tecnologías de radiodifusión digital, como DAB+, no han sido aprobadas para su uso ni en la banda VHF II ( FM ) ni en la banda de onda media .

La tecnología DAB se adapta mejor a las redes de radiodifusión nacionales que ofrecen varias emisoras, como es habitual en Europa, mientras que la tecnología HD es más apropiada para emisoras individuales.

La Radio Digital Mondiale (DRM  30) es un sistema diseñado principalmente para la transmisión en onda corta , onda media y onda larga  , con radios compatibles ya disponibles en el mercado. DRM 30 es similar a HD AM, ya que cada estación se transmite a través de canales espaciados a 10 kHz (o 9 kHz en algunas regiones) en frecuencias de hasta 30 MHz . Ambos estándares comparten el mismo esquema de modulación básico (COFDM), y HD AM utiliza un códec propietario. DRM 30 funciona con xHE-AAC , y tradicionalmente con varios códecs, incluidos AAC, Opus y HVXC . La sincronización del receptor y la codificación de datos son bastante diferentes entre HD AM y DRM 30. A partir de 2015, existen varios conjuntos de chips de radio disponibles que pueden decodificar AM, FM, DAB , DRM 30 y DRM+ , así como HD AM y HD FM.      

Al igual que HD AM, DRM permite transmisiones híbridas digitales-analógicas o transmisiones puramente digitales, y permite a las emisoras utilizar múltiples opciones:

• Modo híbrido (digital/analógico): un ancho de  banda analógico de 10 kHz más  un ancho de banda digital de 5 kHz permite una velocidad de datos de 5 a 16 kbit/s ; 
•  El ancho de banda digital de 10 kHz, limitado a ±5  kHz del centro del canal, permite una velocidad de 12 a 35  kbit/s;
•  Un ancho de banda exclusivamente digital de 20 kHz utilizando ±10  kHz (incluida la mitad de los canales adyacentes) permite una velocidad de 24 a 72  kbit/s.

En la onda media, las tasas de bits DRM reales varían según la transmisión diurna o nocturna ( onda terrestre o onda ionosférica ) y la cantidad de bits dedicados a la corrección de errores (robustez de la señal).

Si bien la gestión de derechos digitales (DRM) ofrece una vía de crecimiento para las emisoras de AM , comparte algunos problemas con la radio de alta definición (HD Radio) en la AM:

• Menor distancia de transmisión en modo híbrido en comparación con una señal AM analógica.
• Se produce interferencia con los canales adyacentes al usar el modo de 20 kHz , aunque en el modo totalmente digital la señal se ajusta a la máscara de canal designada . 

DRM+ , un sistema diferente basado en los mismos principios de HD  Radio en la banda FM, pero que puede implementarse en todas las bandas VHF ( 1 , 2 y 3 ), ^{[ 45 ]} ya sea como una transmisión híbrida analógica-digital o solo digital, pero con  un ancho de banda solo digital de 0,1 MHz, permite  una tasa de datos de 186,3 kbit/s ^{[ 46 ] [ 47 ]} (en comparación con HD FM con 0,4  MHz que permite 300  kbps).

Digital Radio Mondiale es un sistema de estándares abiertos , aunque sujeto a patentes y licencias . HD  Radio se basa en la propiedad intelectual de iBiquity Digital Co. / Xperi Holding Co. Estados Unidos utiliza DRM para las emisiones de HF / onda corta . ^{[ 48 ]}

Según una encuesta realizada por Bridge Ratings el 8 de agosto de 2007, cuando se les preguntó: "¿Compraría una radio HD en los próximos dos meses?" , solo el 1,0% respondió "sí" . ^{[ 49 ]}

Algunos ingenieros de radiodifusión han expresado su preocupación por el nuevo sistema HD. ^{[ 50 ]} Una encuesta realizada en septiembre  de 2008 mostró que un pequeño porcentaje de participantes confundía la radio HD con la radio satelital . ^{[ 51 ]}

Muchos receptores HD de primera generación tenían baja sensibilidad, lo que causaba problemas con la calidad del sonido. El nivel de la señal digital de la radio HD es de 10 a 20  dB inferior a la potencia de la señal analógica del transmisor de la emisora. Además, algunos comentaristas han señalado que la sección analógica de algunos receptores era inferior en comparación con los modelos más antiguos, que solo eran analógicos. ^{[ 52 ]}

Sin embargo, desde 2012, la adopción de receptores compatibles con HD ha aumentado significativamente en la mayoría de los automóviles más nuevos, y varios sistemas de radio del mercado de accesorios, tanto para vehículos como para uso doméstico, contienen receptores de radio HD y funciones especiales como Full Artist Experience. iBiquity informa que el 78% de toda la escucha de radio se realiza en estaciones que transmiten en HD. ^{[ 53 ]} Hay un número creciente de estaciones que cambian a HD o agregan subcanales compatibles con la radio digital, como St. Cloud, Minnesota , donde muchas emisoras de radio locales encuentran un número creciente de oyentes que sintonizan sus señales HD, lo que a su vez ha beneficiado las ventas. ^{[ 54 ]}

Aunque los estándares DAB y DRM son estándares abiertos y anteriores  a la radio HD, los receptores HD no se pueden usar para recibir estas estaciones cuando se venden o se trasladan al extranjero (con ciertas excepciones; hay estaciones HD en Sri Lanka , ^{[ 55 ]}Tailandia , Taiwán , Japón , Rumania y algunos otros países).

Los receptores DAB y DRM no pueden recibir señales HD en EE. UU. El sistema HD, que permite a las emisoras de AM y FM actualizarse a formato digital sin cambiar de frecuencia, es un estándar de radiodifusión digital diferente. La falta de un estándar común implica que los receptores HD no pueden recibir emisiones DAB o DRM de otros países, y viceversa, y que los fabricantes deben desarrollar productos específicos para cada país, que generalmente no son de doble formato.

Mientras que la familia de códecs Advanced Audio Coding (AAC) son estándares documentados públicamente, el códec HDC existe solo dentro del sistema HD y es un secreto comercial de iBiquity .

De manera similar, DAB o DRM son especificaciones abiertas, mientras que la especificación HD de iBiquity es parcialmente abierta, pero mayormente privada. ^{[ 56 ]}

La radio HD no utiliza ATSC , el estándar para la televisión digital en Estados Unidos , por lo que no logra recuperar la compatibilidad anterior entre la televisión y la radio FM de la que disfrutaban las  emisoras del canal 6. En la época de la televisión analógica, la franja más baja de la banda de transmisión FM (87,7–87,9 MHz ) se superponía con la portadora de audio FM del canal 6 de la televisión analógica estadounidense; ^{[ d ]} debido a que el estándar de televisión analógica NTSC utilizaba FM analógica convencional para modular la portadora de audio, el audio de las estaciones de televisión que transmitían en el canal 6 podía escucharse en la mayoría de los receptores FM. En los inicios de la televisión y la radio, varias estaciones de televisión aprovecharon esta superposición y operaron como estaciones de radio . Las estaciones de televisión de alta potencia se vieron obligadas a cesar sus transmisiones analógicas en junio de 2009, y las estaciones de baja potencia cesaron sus transmisiones analógicas en julio de 2021. Debido a que la televisión digital y todos los estándares de radio digital son incompatibles, los receptores HD no pueden recibir señales de televisión digital en la frecuencia de 87,75 MHz , lo que elimina la compatibilidad de doble medio que tenían las estaciones de televisión del canal 6. Las estaciones actuales de baja potencia del canal 6 de ATSC 3.0 que transmiten una señal de audio en 87.75 MHz no tienen radio HD.       

La promoción de la radio HD  a menudo no deja claro que algunas de sus características son mutuamente incompatibles con otras. Por ejemplo, el sistema HD se ha descrito como de "calidad de CD"; sin embargo, el sistema HD también permite la multiplexación del flujo de datos entre dos o más programas separados. Un programa que utiliza la mitad o menos del flujo de datos no alcanza la mayor calidad de audio de un solo programa al que se le permite el flujo de datos completo. La FCC ha declarado

"Una transmisión digital gratuita por aire [debe ser] de igual o mayor calidad que la señal analógica existente de la estación". ^{[ 57 ]}

Si la FCC prohíbe la transmisión simultánea analógica, cada emisora ​​dispondrá de un ancho de banda superior a 300 kbit/s , lo que permitirá una buena calidad estéreo o incluso audio envolvente , junto con múltiples subcanales y, en menor medida, mayor libertad para que los transmisores FM personales de baja potencia puedan emparejar teléfonos inteligentes modernos , ordenadores y otros dispositivos con receptores FM analógicos antiguos.  

La industria de la radiodifusión busca la aprobación de la FCC para futuros modelos de receptores HD, para acceso condicional ; es decir, permitir que los subcanales adicionales estén disponibles solo mediante suscripción de pago . NDS ^{[ e ]} ha llegado a un acuerdo con iBiquity para proporcionar a HD Radio un sistema de entrega de contenido encriptado llamado "RadioGuard". ^{[ 58 ]} NDS afirma que RadioGuard "proporcionará posibilidades adicionales de generación de ingresos".

Casi todos los receptores FM sintonizados a un canal que emite una señal HD son propensos a un aumento del ruido en la señal analógica, denominado "ruido propio de la radio HD", debido a la demodulación analógica de la(s) señal(es) digital(es). En algunos receptores FM de alta fidelidad, en sistemas de reproducción de calidad, este ruido puede ser audible e irritante. Casi todos los receptores FM existentes requerirán modificaciones en los filtros internos o la adición de un filtro posterior a la detección para evitar la degradación de la calidad de la señal analógica en las emisoras que transmiten  radio HD.

En Estados Unidos, las emisoras de radio tienen licencia para transmitir a un nivel específico de potencia radiada efectiva . En 2008, NPR Labs realizó un estudio sobre el funcionamiento previsto de la radio HD si los niveles de potencia digital se incrementaran al 10 % de la potencia máxima de la portadora analógica, tal como lo permite actualmente la FCC en determinadas circunstancias, y descubrió que la señal digital aumentaría la interferencia de radiofrecuencia en FM. Sin embargo, la cobertura de la señal digital HD mejorada superaría entonces la cobertura analógica, con un 17 % más de población cubierta en vehículos, pero un 17 % menos en interiores. ^{[ 59 ]}

Los costos de instalación del sistema, incluyendo las tarifas, varían de una estación a otra, según el tamaño de la estación y la infraestructura existente. Los costos típicos son al menos varias decenas de miles de dólares al principio ^{[ f ]} más tarifas anuales por canal (3% de los ingresos anuales de la estación ) que se pagan a Xperi para HD-2 y HD-3 (HD-1 no tiene cargo por regalías). Las grandes empresas en mercados de medios más grandes , como iHeartRadio o Cumulus Broadcasting , pueden permitirse implementar la tecnología para sus estaciones. Sin embargo, las estaciones de radio comunitarias , tanto comerciales como no comerciales, en muchos casos no pueden pagar la tarifa anual de US$ 1,000 de Xperi que se cobra a las estaciones LPFM . A mediados de 2010, se introdujo una nueva generación de equipos de transmisión de HD Radio, lo que redujo en gran medida los costos iniciales ^{[ f ]} de implementación del sistema.

Los receptores de radio HD cuestan entre 50 y varios cientos de dólares , en comparación con las radios FM convencionales, que a veces incluso se pueden encontrar en tiendas de descuento . Si bien históricamente el hardware HD ha sido más caro, con el aumento de su adopción, los precios se han reducido y los receptores con radio HD son cada vez más comunes, sobre todo a medida que más emisoras transmiten en formato HD.

Los transmisores FM analógicos convencionales suelen funcionar con amplificadores ^de " clase C " , que son eficientes , pero no lineales; la radio HD requiere una clase de amplificador ^diferente . Un amplificador de clase C puede funcionar con una eficiencia general del transmisor superior al 70 %. ^Los transmisores digitales funcionan con una de las otras clases de amplificadores, una que es cercana a la linealidad, y la linealidad reduce la eficiencia. Un transmisor FM HD híbrido moderno suele alcanzar una eficiencia del 50 % al 60 %, mientras que un transmisor FM HD digital solo debería alcanzar el 40 % al 45 %. La menor eficiencia provoca un aumento significativo de los costes de electricidad y refrigeración.  

Aunque las repetidoras de radio FM tienen prohibido generar su propia programación, la FCC permite que retransmitan un subcanal de radio HD de la estación principal a la que están asignadas, en lugar de la programación de la señal analógica de dicha estación. Los propietarios de estaciones en grandes mercados han aprovechado esta norma para permitir que los subcanales HD se escuchen en FM analógica, o bien adquieren licencias de AM con repetidoras conectadas en silencio mientras continúan alimentando la señal de la repetidora.

Los repetidores también pueden utilizarse de forma más tradicional para ampliar el alcance del contenido completo de la emisora ​​principal, incluyendo la señal principal sin modificar y los subcanales de HD Radio, en zonas con mala cobertura o recepción. Los repetidores no están obligados a transmitir una señal de HD Radio, y la gran mayoría de los repetidores existentes no lo hacen.

Para 2012, ya había varios receptores HD disponibles en el mercado. Un modelo básico costaba alrededor de 50 dólares estadounidenses .

Entre los fabricantes de receptores HD para automóviles se incluyen:

La mayoría de los fabricantes de automóviles ofrecen receptores HD como parte de los paquetes de audio en los autos nuevos, entre los que se incluyen:

Varias empresas ofrecen equipos de audio para el hogar y la oficina, tanto en modelos de receptores integrados como en modelos de sobremesa, entre las que se incluyen:

Inicialmente, no existían receptores HD portátiles debido a que los primeros conjuntos de chips eran demasiado grandes para una carcasa pequeña o requerían demasiada energía para ser prácticos en un dispositivo alimentado por batería. Sin embargo, en enero de  2008, en la Feria de Electrónica de Consumo (CES) de Las Vegas , iBiquity presentó un prototipo de un nuevo receptor portátil, aproximadamente del tamaño de una cajetilla de cigarrillos. Dos empresas fabricaban conjuntos de chips de bajo consumo para receptores HD:

• Samsung ^{[ 67 ]}
• SiPort ^{[ 68 ] [ k ]}

Al menos cinco empresas fabricaron receptores HD portátiles:

• Coby Electronics Corporation produjo el primer receptor portátil HD: el receptor portátil HD Coby HDR-700 para AM y FM. ^{[ 70 ]}
• Griffin Technology fabricó un receptor HD diseñado para conectarse al conector dock de un iPod o iPhone de Apple , con función de sintonización mediante software a través de la pantalla multitáctil del dispositivo . Este producto fue descontinuado.
• Best Buy comenzó a vender el Insignia NS-HD01, un receptor portátil de marca propia, el 12 de julio de 2009. Fue el segundo receptor HD portátil en llegar al mercado general y contaba con reproducción solo de FM y una batería recargable no extraíble que se cargaba mediante mini USB . El Insignia se vendía en 2009 por alrededor de US$ 50, el receptor más económico disponible. ^{[ 71 ]} Best Buy descontinuó el modelo NS-HD01 en septiembre  de 2019, en favor del NS-HD02.
• Microsoft lanzó el Zune HD el 15 de septiembre de 2009. Incluía un receptor HD integrado en el dispositivo multimedia. ^{[ 72 ]} El Zune  HD se descontinuó en noviembre de 2011 en favor de los Windows Phone .
• Sangean Electronics fabrica varios modelos de radios portátiles HD con recepción AM y FM, como el receptor portátil Sangean HDR-14.

En 2012, iBiquity estaba intentando introducir chipsets HDR en los teléfonos móviles .