DABbiamoci! – RKE

DABbiamoci!

Così come accaduto sul finire degli anni ‘90 per la TV via satellite e in tempi più recenti per la TV terrestre, anche la famigliare radio FM sarà affiancata e forse sostituita nei prossimi anni da una tecnologia più moderna, digitale, nota come DAB, acronimo delle parole inglesi Digital Audio Broadcasting. Si tratta della tecnologia più diffusa al mondo per questo tipo di trasmissione ed è definito dallo standard ETSI EN300401, adottato in Italia e nel resto d’Europa.

Storia del DAB

Il sistema DAB è stato sviluppato in Europa, nell'ambito del progetto EUREKA EU-147, nato negli anni ‘80 dalla cooperazione di un consorzio di industrie elettroniche, broadcaster, network provider ed istituti di ricerca. La sua diffusione sul territorio e affermazione nel mercato sono state particolarmente lente specie se paragonate ad altre evoluzioni tecniche, quali ad esempio il digitale terrestre televisivo. Questo è dovuto principalmente all’attesa della liberazione delle frequenze assegnate al DAB ​​ prima impegnate da altri servizi, poi riallocati o dismessi. Non basta però questo a spiegarne completamente la lenta penetrazione: a quanto già detto occorre aggiungere uno scarso interesse del pubblico per i servizi multimediali. Al di là dei limiti intrinsechi di molti apparecchi per la ricezione DAB degli anni ‘90 e inizio nuovo millennio, (ad esempio la mancanza di schermi integrati adeguati), è proprio l'offerta di contenuti multimediali (immagini, testi ecc.) abbinata al “mero suono” ad essere in conflitto con il concetto stesso di radio. Coloro che ascoltano la radio la scelgono proprio per il suo veicolare musica ed informazioni senza che questo richieda particolari attenzioni. E’ quindi una utenza poco interessata a contenuti diversi dall'audio, contenuti inoltre oggi, disponibili più comodamente tramite una infinità di altri media, da quelli informatici alla TV.

Obiettivi del sistema DAB

La radiodiffusione in modulazione di frequenza fu introdotta nel nostro paese negli anni ‘60 per offrire un buon livello qualitativo di ascolto agli utenti dotati di un ricevitore fisso (in precedenza le uniche trasmittenti radiofoniche erano in onda lunga e media, con la ridotta banda audio e sensibilità ai disturbi ben nota) Il rapido sovraffollamento della banda specie nel nostro paese con il fenomeno delle ”radio libere” (o private), la rapida diffusione dei ricevitori portatili e dell'autoradio hanno messo rapidamente in evidenza i limiti della ricezione FM, ma ben 40 anni e innumerevoli sviluppi tecnologici, sono stati necessari per ipotizzare una nuova infrastruttura di radiodiffusione.

Gli obiettivi del Digital Audio Broadcasting si possono riassumere come segue:

  • fornire una buona qualità del servizio all'utente senza richiedere occupazioni di banda superiori a quelli dei sistemi tradizionali

  • ridurre la potenza necessaria per l'emissione a parità di area di servizi, quindi meno inquinamento elettromagnetico e meno costi per il gestore

  • possibilità di realizzare delle reti isofrequenziali, quindi riuso delle frequenze e sfruttamento sostenibile dello spettro elettromagnetico.

Questo nuovo sistema di radiodiffusione digitale nasce sin dal principio per essere fruibile con antenne ridotte, sia in uso mobile sia fisso. Così come altri sistemi digitali di trasmissione (GSM, DVB-T, etc.) si basa su moderni algoritmi di codifica audio, sull'uso di tecniche numeriche per la modulazione e la codifica di canale unite a sistemi di compressione dell'informazione (per ridurre la banda necessaria) e tecniche di correzione d'errore (per assicurare robustezza).

Aspetti tecnici

Senza entrare in complessi dettagli tecnici, possiamo sintetizzare le principali caratteristiche dello standard DAB/DAB+ come segue:

  • Possibilità di diffondere attraverso reti di terra o via satellite, singoli blocchi DAB ciascuno in grado di veicolare da 6 a 8 programmi radio stereo, più una varietà di dati addizionali, occupando una banda di appena 1,5 MHz.

  • Similmente al DVB-T (la nota TV digitale terrestre), anche nello standard DAB/DAB+ diversi programmi radiofonici vengono raggruppati in un multiplex, detto anche “blocco” o “bouquet”. Normalmente un multiplex contiene 8 programmi DAB ovvero dai 12 ai 16 programmi DAB+. Un multiplex occupa una larghezza di banda pari a 1,54 MHz, contro gli 0,2 MHz occupati da un singolo canale FM stereo.

  • Possibilità di riconfigurare il multiplex in ogni momento a seconda delle esigenze, suddividendo in modo ottimale la capacità di trasmissione di informazioni tra programmi audio aventi anche bit rate diversi e servizi dati accessori.

  • Tecnica di modulazione e trasmissione di tipo COFDM (Coded Ortogonal Frequency Division Multiplexing), basata sul principio della distribuzione del flusso-dati su un elevato numero di frequenze portanti, così da minimizzare il degrado qualitativo causato da interferenze a banda stretta e percorsi multipli (riflessioni).

  • Multiplazione del pacchetto di programmi stereo-digitali attraverso una stessa portante radio ed utilizzando una medesima frequenza di trasmissione (rete isofrequenza) in trasmettitori capaci di coprire aree adiacenti: questo permette un ottimale riutilizzo delle frequenze e uno sfruttamento più proficuo dello spettro radioelettrico.

I servizi aggiuntivi di DAB/DAB+

Le emittenti radio hanno oggi la possibilità di inviare assieme al segnale audio DAB+ vari contenuti aggiuntivi. Generalmente si dividono in due categorie:

  • di tipo PAD, acronimo di Program Associated Data, ove il contenuto delle informazioni trasmesse è sempre strettamente correlato con il programma musicale in onda (per esempio, una canzone accompagnata dalle immagini del suo album)

  • di tipo NPAD, acronimo di Not Program Associated Data, anche nota come "trasparenti" , cioè indipendente dai contenuti musicali trasmessi: questa tecnica è impiegata ad esempio per servizi di informazione generale e traffico, piuttosto che trasmissione di aggiornamenti software

Ecco alcuni esempi:

  • Copertina dell’album (SLS)

  • Titolo del brano (DLS/DLS+)

  • Interprete (DLS/DLS+)

  • Conduttore (DLS/DLS+)

  • Ospiti in studio (DLS/DLS+)

  • Tabelle di risultati sportivi (Journaline)

  • Immagini meteo (Journaline)

  • Rapporti finanziari (Journaline)

  • Borsa (Journaline)

  • Numeri di emergenza e servizi di ricerca (Announcements)

  • Notizie in breve e titoli di cronaca (Journaline)

  • Download e acquisti di file musicali (BWS)

  • Pubblicità con possibilità di vendita diretta (BWS)

Differenza fa il DAB e DAB+

Il primo tipo di trasmissione in codifica digitale, il DAB propriamente detto, prevedeva un bit rate di 128 kbit/s abbinato al codec audio MP2, cioè MPEG-1 Audio Layer 2, progenitore del ben più celebre MP3. Tale codec necessitava di almeno 160 kbit/s per raggiungere una qualità paragonabile a quella della FM e dai 192 ai 256 kbit/s per raggiungere la qualità CD. Al di là dei limiti del codec impiegato, i problemi vennero da una cattiva implementazione del sistema: gran parte delle trasmissioni utilizzavano bitrate relativamente bassi (in genere 128 kb/s), inoltre, per ammortizzare i costi, molte stazioni sfruttavano in maniera eccessiva la multiplazione, così che la condivisione di un unico canale di trasmissione portava ad una qualità audio relativamente bassa, addirittura spesso percepita come inferiore a quella FM, che voleva invece superare e sostituire nelle intenzioni iniziali.

A fronte di queste critiche, nel febbraio 2007 l'ETSI (Istituto europeo per gli standard nelle telecomunicazioni o European Telecomunication Standard Institute), ha introdotto lo standard DAB+, in sostituzione del DAB. Per garantire una più elevata qualità del segnale trasmesso, lo standard DAB+ adotta l'algoritmo di compressione HE-AAC (High Efficiency Advanced Audio Codec, o AAC+) così come prevede una trasmissione più robusta ai disturbi, adottando un codice di correzione Reed-Solomon. Il DAB+ rispetto al precedente standard, consente, a parità di qualità e potenza del segnale, di raddoppiare o triplicare il numero dei programmi trasmessi in un singolo multiplex (normalmente detto “ bouquet”), consentendo anche l'erogazione di altri servizi radiofonici.

Normalmente oggi, dopo oltre 10 anni dall’emissione dello standard DAB+, quando si fa riferimento a DAB, si intende DAB+.

Frequenze utilizzate

Le diffusioni DAB in Europa sono state previste in due porzioni dello spettro radioelettrico: la banda VHF III e la banda UHF L. Le frequenze coinvolte sono state in questi anni (per motivi storici di assegnazione) occupate da altri servizi, sia in Italia sia in vari paesi europei. In particolare, nel nostro paese la banda III VHF era utilizzata per le diffusioni televisive del programma RAI UNO e servizi del Ministero della Difesa. E’ stato quindi necessario attendere lo sviluppo del digitale televisivo, definito circa dieci anni dopo il DAB, per cominciare ad avere una parziale disponibilità di frequenze per il servizio DAB. Al momento la gran parte dei bouquet sono raggruppati sui canali 10B-12D, con locali eccezioni.

 

Vediamo ora la situazione, abbinando il nome del canale alla sua frequenza centrale:

Band III (174 - 240 MHz) ​​ (per l'Europa) ​​ 

 

​​ 5A ​​ 174.928 MHz

​​ 9D ​​ 208.064 MHz

​​ 5B ​​ 176.640 MHz

10A ​​ 209.936 MHz

​​ 5C ​​ 178.352 MHz

10B ​​ 211.648 MHz

​​ 5D ​​ 180.064 MHz

10C ​​ 213.360 MHz

​​ 6A ​​ 181.936 MHz

10D ​​ 215.072 MHz

​​ 6B ​​ 183.648 MHz

11A ​​ 216.928 MHz

​​ 6C ​​ 185.360 MHz

11B ​​ 218.640 MHz

​​ 6D ​​ 187.072 MHz

11C ​​ 220.352 MHz

​​ 7A ​​ 188.928 MHz

11D ​​ 222.064 MHz

​​ 7B ​​ 190.640 MHz

12A ​​ 223.936 MHz

​​ 7C ​​ 192.352 MHz

12B ​​ 225.648 MHz

​​ 7D ​​ 194.064 MHz

12C ​​ 227.360 MHz

 ​​​​ 8A ​​ 195.936 MHz

12D ​​ 229.072 MHz

​​ 8B ​​ 197.648 MHz

13A ​​ 230.784 MHz

​​ 8C ​​ 199.360 MHz

13B ​​ 232.496 MHz

​​ 8D ​​ 201.072 MHz

13C ​​ 234.208 MHz

​​ 9A ​​ 202.928 MHz

13D ​​ 235.776 MHz

​​ 9B ​​ 204.640 MHz

13E ​​ 237.488 MHz

​​ 9C ​​ 206.352 MHz

13F ​​ 239.200 MHz

 

T-DAB L-band (1.452 - 1.490 GHz)  ​​​​ (per l'Europa)

LA ​​ 1452.960 MHz

LF ​​ 1461.520 MHz

LB ​​ 1454.672 MHz

LG ​​ 1463.232 MHz

LC ​​ 1456.384 MHz

LH ​​ 1464.944 MHz

LD ​​ 1458.096 MHz

LI  ​​​​ 1466.656 MHz

LE ​​ 1459.808 MHz

 

 

S-DAB ​​ L-band (1.452 - 1.490 GHz) ​​ 

LJ ​​ 1468.368 MHz

LQ ​​ 1480.352 MHz

LK ​​ 1470.080 MHz

LR ​​ 1482.064 MHz

LL ​​ 1471.792 MHz

LS ​​ 1483.776 MHz

LM 1473.504 MHz

LT ​​ 1485.488 MHz

LN ​​ 1475.216 MHz

LU ​​ 1487.200 MHz

LO ​​ 1476.928 MHz

LV ​​ 1488.912 MHz

LP ​​ 1478.640 MHz

LW 1490.624 MHz

Spegnimento della radiofonia analogica (switch off)

Il primo paese al mondo in cui è stato programmato lo spegnimento della rete in modulazione di frequenza in favore di quella digitale è stato la Norvegia a partire ​​ dall'11 gennaio 2017. Giova notare come questo sia stato reso possibile anche dall’aver raggiunto già nel 2014 una copertura del 99,5% del territorio. Al momento l'unico altro paese che ha programmato il passaggio al DAB assieme all’abbandono della rete FM è la Svizzera, la quale inizierà la transizione a partire dal 2020 per arrivare al suo completamente nel 2024.

Nel nostro Paese, fatta eccezione per il Südtirol, non è prevista al momento la disattivazione delle trasmissioni analogiche in modulazione di frequenza, anche se per legge dal 2020 i ricevitori radiofonici (fissi e trasportabili) dovranno essere dotati di almeno un'interfaccia digitale, sia essa via internet o via Dab+. Questo dovrebbe dare la “spinta finale” alla sua introduzione ed accettazione da parte del mercato.

Altri paesi europei, quali Gran Bretagna e Danimarca hanno in discussione l’abbandono delle trasmissioni analogiche tra il 2020 e il 2022.

Ricevitori

Le proposte commerciali di ricevitori DAB+ compatibili sono ancora limitate e forse poco visibili al largo pubblico, nonostante ormai da molti anni il sistema sia fruibile in larghe aree nel nostro paese.

Come visto nei capitoli precedenti, la radio digitale ha subito un importante cambio di standard nel 2007: è per questo motivo che all’atto dell’acquisto di un apparato radio DAB è opportuno accertarsi che lo stesso riceva il DAB+.

Una radio digitale DAB+ base con certificazione ARD riceverà sicuramente i programmi audio diffusi con gli standard DAB / DAB+ / DMB oltre ai programmi analogici FM.

Ricevitori con più di 7-10 anni o diffusi in altri paesi europei potrebbero non essere aggiornati e quindi non funzionare in Italia,oggi. Generalmente però, i principali costruttori rendono disponibili aggiornamenti del firmware per adeguarli allo standard più recente.

Un filtro in aiuto

Come spiegato, ricevere e gustare le nuove trasmissioni DAB potrebbe non essere semplice a causa della limitata disponibilità di ricevitori di buona qualità a prezzo contenuto, la limitata copertura delle trasmittenti, la vicinanza delle frequenze utilizzate per altri servizi. Ecco che allora, “la vecchia cura”, un buon filtro fra antenna e ricevitore può aiutare a migliorare la situazione in molte circostanze.

Sul mercato l’offerta è ancora molto ridotta se non assente, ecco allora una breve analisi di uno dei pochi prodotti disponibili a catalogo realizzato da Juri IZ4OSG della JG HiTechnology.

Descrizione

Il filtro si presenta come un elegante cilindro in alluminio, con serigrafate tutte le informazioni relative. I connettori sono N (femmina+maschio per una inserzione “trasparente” lungo la linea), di ottima fattura. La costruzione appare solida, capace di ben reggere ai maltrattamenti del trasporto e a sbalzi termici senza perdere la sintonia o la capacità di filtrare.


Illustrazione 1: Il filtro DAB a tripla elica di JG HiTechnology

La struttura interna è quella di un filtro ad elica a tripla cella, singolarmente tarato in laboratorio per ottimizzarne la risposta.

Prove di laboratorio

La prove a banco indicate per questo tipo di dispositivo sono sostanzialmente di tre tipi:

  • Risposta in frequenza

  • Adattamento

  • Ritardo

Vediamo ora una per una le risultanze dei test eseguiti.

Risposta in frequenza

Nell’immagine a fianco è registrata la risposta del filtro da 300kHz a 1GHz, campo di frequenze solitamente molto popolato da forti segnali radio, TV e telefonia mobile. Il risultato è molto buono, in particolare per l’attenuazione fuori banda che quasi ovunque supera i 50dB. La banda FM 88-108MHz è attenuata di circa 65dB. Peccato per la risposta spuria alla frequenza della 3° armonica, (inevitabile per quella tipologia di filtri) attorno quindi ai 700MHz, ma vista la frequenza non dovrebbe portare apprezzabili difficoltà d’uso pratico.

A fianco la risposta misurata del filtro su una banda di ±25MHz rispetto la sua frequenza centrale. I circa 8MHz di banda utile, sono capaci di gestire 5 canali DAB+, generalmente più che adeguati a rispondere ai bisogni di ricezione fissa.

L’attenuazione è contenuta in poco più di 2dB e i fianchi sono molto simmetrici. La risposta in banda utile è praticamente piatta.

Adattamento

L’adattamento è buono, con un andamento molto pulito. Il valore migliore di circa 20dB a centro banda è più che adeguato all’uso come preselettore per un ricevitore.

Ritardo

 

Il ritardo fra ingresso ed uscita è abbastanza costante su tutta la banda utile del filtro e non dovrebbe generare alcun problema alla ricostruzione del segnale DAB+ (che occupa circa 1,5MHz) dopo la filtratura.

Prova sul campo

Per valutare l’efficacia del filtro in una situazione reale, ho chiesto l’aiuto dell’amico Claudio IK4MTS che, da posizione di prima periferia bolognese e in perfetta visibilità delle colline con tutti i principali trasmettitori radio e TV ha rilevato l’intensità dei segnali ricevibili con e senza filtro inserito. Per semplicità, è stata impiegata una antenna radioamatoriale bibanda 2m/70cm modello X-300, collocata sul tetto di un edificio di 8 piani.

Ecco i risultati:

Senza filtro

Con filtro

 

L’efficacia del filtro è ben evidente e la banda dalle HF al GHz viene completamente “ripulita” da ogni segnale indesiderato ed estraneo al servizio DAB. Questo non può che aiutare il ricevitore nel suo lavoro e permette l’uso di SDR a campionamento diretto pensati per frequenze inferiori (ad esempio gli Elad FMD S1 e S2), tramite la tecnica del sottocampionamento (a patto ovviamente che le frequenze di Nyquist non cadano all’interno della banda del canale da ricevere) così come di economiche “chiavette/dongle” tipo le RTL.

Conclusioni

Il DAB è ormai una realtà concreta e abbastanza diffusa. Se costituirà il futuro della radiofonia non è dato sapere visti i sistemi alternativi che stanno avanzando quali le WebRadio e come cantava Lucio Battisti: “lo scopriremo solo vivendo”. Nel frattempo vale la pena godersi la tecnologia DAB/DAB+ con la sua qualità e servizi aggiuntivi. A meno di investire cifre significative in un ricevitore specifico di media/alta classe, un buon filtro a monte non può che dare un significativo aiuto, specie nelle aree più popolate e ricche di emissioni radio.

Un ringraziamento ovviamente a Juri e Claudio per l’aiuto pratico che mi hanno offerto nella stesura di questo articolo.

Chiosa definizioni

DAB+: è una tecnologia sviluppata per la radiofonia digitale che, grazie all'adozione di un sistema di codifica audio molto efficiente (AAC+) consente di veicolare su un unico multiplex (cioè su un'unica frequenza/canale radio) oltre 20 diversi programmi audio con qualità superiore a quella delle normali trasmissioni analogiche in FM.

DMB VR: è un sistema “complementare” al DAB, di trasmissione per la radiofonia digitale che consente di veicolare contenuti multimediali (audio, video e dati). In particolare, l'acronimo "VR" (Visual Radio) indica la possibilità di trasmettere, oltre ai consueti contenuti audio, anche immagini associate ai suddetti contenuti.

I segnali DAB/DAB+ e DMB VR possono coesistere all'interno del medesimo multiplex e possono essere ricevuti da radioricevitori adatti.

Bibliografia

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wohnort.org/dab/italy.html

www.dab.it/home/

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www.homerecording.it/articoli/mondo-audio/1447-dab-la-radio-digitale-storia-di-una-rivoluzione-mancata.html

www.radiosapienza.net/switch-off-addio-alla-radio-fm/

www.jghitechnology.com

www.agcom.it/documentazione/documento?p_p_auth=fLw7zRht&p_p_id=101_INSTANCE_2fsZcpGr12AO&p_p_lifecycle=0&p_p_col_id=column-1&p_p_col_count=1&_101_INSTANCE_2fsZcpGr12AO_struts_action=%2Fasset_publisher%2Fview_content&_101_INSTANCE_2fsZcpGr12AO_assetEntryId=2467531&_101_INSTANCE_2fsZcpGr12AO_type=document

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www.crit.rai.it/eletel/Important/Anni1990/1996-2e3.pdf

www.radioamatori-rai.it/appoggio/Roma_DAB.pdf

 

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