radiodiffusione
Sistema atto a portare fino agli utenti segnali e informazioni utilizzando a questo scopo le onde elettromagnetiche.
Onde impiegate nella radiodiffusione
Le onde nella r. sono generalmente irradiate in maniera isotropa sul piano orizzontale (si parla allora di r. circolare) nella porzione del loro spettro che prende appunto il nome di radiofrequenza. In realtà, il campo delle radiofrequenze è utilizzato anche da altri servizi, per es., da quello televisivo che, nell’uso comune, non è considerato incluso nel termine r., dalle trasmissioni tra punti fissi dello spazio (per es., i ponti radio), dai collegamenti tra punti mobili (per es., i radiotelefoni portatili), dalle radiolocalizzazioni (per es., i radar), che nel loro insieme costituiscono il settore delle radiocomunicazioni. Nella r. di tipo circolare, le onde che sono irradiate orizzontalmente dall’antenna trasmittente si propagano a distanza seguendo grosso modo l’andamento del suolo e attenuandosi più o meno rapidamente a seconda della frequenza e delle caratteristiche del terreno (onde di terra, che servono la cosiddetta zona primaria); le onde irradiate dall’antenna secondo un certo angolo zenitale possono ritornare a terra dopo essere state riflesse dalla ionosfera, ad altezze comprese tra 100 e 300 km dal suolo: la zona servita da queste onde prende il nome di area di servizio secondaria. Le trasmissioni radiofoniche vengono effettuate in tutto il mondo adoperando onde elettromagnetiche che sono classificate nelle quattro categorie: onde lunghe, onde medie, onde corte, onde metriche (v. fig.).
Le stazioni radio a onde lunghe fanno uso di trasmettitori a modulazione di ampiezza, operanti tra i 150 e 285 kHz, spesso di grande potenza (sino a oltre 1000 kW) per coprire le interferenze di altre emittenti operanti sulla stessa frequenza e i disturbi di origine atmosferica. Nelle onde lunghe le onde di terra, su di un terreno quasi pianeggiante, si propagano con piccola attenuazione fino a una notevole distanza: l’area di servizio primaria può quindi essere notevolmente estesa. In Italia, la conformazione orografica del paese rende poco utile l’impiego delle onde lunghe nella r., che sono tuttavia usate per la filodiffusione.
Anche le stazioni radio a onde medie (520-1605 kHz) utilizzano trasmettitori a modulazione di ampiezza, di potenza compresa tra poche decine di watt e varie centinaia di kW, in relazione all’ampiezza della zona da coprire; l’attenuazione sofferta dalle onde di terra è molto maggiore rispetto al caso delle onde lunghe per cui l’area di servizio primaria risulta molto più piccola. Invece l’area di servizio secondaria, che ha inizio a 250-300 km dal trasmettitore, può giungere fino a distanze dell’ordine di qualche migliaio di km. La ricezione nell’area secondaria è meno buona che nell’area primaria, sia per la scarsa potenza dei segnali ricevuti, che facilita le interferenze, sia per effetti di evanescenza e distorsione che vengono introdotti nella riflessione.
Le stazioni radio a onde corte, anch’esse modulate in ampiezza, sono usate per servizi a lunga e lunghissima distanza. Il servizio è effettuato quasi esclusivamente per mezzo delle onde spaziali che, tra la stazione emittente e quella ricevente, vengono riflesse più volte rispettivamente dalla ionosfera e dalla Terra. Al di là della ristretta zona servita dalle onde spaziali e prima di aver superato una certa distanza (distanza di prima riflessione), non vi è servizio, in quanto le onde che incidono sulla ionosfera con un angolo di incidenza piccolo non sono riflesse. L’uso di antenne direttive consente di servire determinate zone con potenze di trasmissione notevolmente minori di quelle che, a parità di intensità del segnale ricevuto, sarebbero necessarie con antenne onnidirezionali.
Le stazioni radio a onde metriche operano a modulazione di frequenza: questo assicura una qualità audio molto superiore a quella delle normali trasmissioni a modulazione di ampiezza, sia per la maggiore larghezza delle bande di audiofrequenze ricevibili, sia per la maggiore immunità dai disturbi e l’assenza di interferenze da parte di stazioni lontane. Per le onde metriche, infatti, la propagazione è affidata esclusivamente alle onde dirette ed è quindi limitata grosso modo all’orizzonte.
Il sistema DAB
Il DAB (digital audio broadcasting) consiste in un nuovo standard che prevede la codifica digitale e la compressione dei segnali audio da trasmettere. La modulazione distribuisce l’informazione su oltre mille frequenze portanti ed è di tipo COFDM (coded orthogonal frequency division multiplexing), cioè basata su multiplazione a divisione di frequenza con codifica a componenti ortogonali. Tale standard è stato definito in Europa nel 1993 nell’ambito del progetto Eureka EU 147 della Comunità Europea. Si distinguono il DAB-S, per la diffusione diretta da satellite, e il DAB-T, per la diffusione con trasmettitori terrestri. Agli inizi del 2000 risultava più sviluppato il DAB-T, a causa della relativamente maggiore disponibilità di frequenze. Tale sistema ha anche il vantaggio di poter essere ricevuto con una normale antenna a stilo, tipica dei ricevitori mobili (autoradio) e portatili.
Caratteristiche del DAB-T. Le caratteristiche principali del sistema DAB-T sono: a) alta qualità del segnale, paragonabile a quella di un CD con una dinamica audio di oltre 60 dB: al diminuire dell’ampiezza del segnale, la qualità si mantiene costante fino al punto in cui l’ascolto si interrompe bruscamente, al confine dell’area di servizio; non si verifica quindi il progressivo peggioramento tipico della radio analogica; b) migliore protezione contro il rumore e i segnali interferenti: il DAB-T ha una forte insensibilità ai disturbi anche causati dai percorsi multipli del segnale ricevuto (multipath), a differenza del sistema analogico, nel quale è presente il fastidioso effetto di affievolimento (fading) e di interferenze con altri segnali; nel sistema digitale, le riflessioni su ostacoli naturali (come montagne o superfici lacustri) producono un effetto costruttivo, alla condizione però che il ritardo con cui viene ricevuto il segnale riflesso, rispetto al segnale diretto, non oltrepassi un ‘intervallo di guardia’; c) aumento del numero di servizi sonori: il sistema numerico ha una forte efficienza nell’impiego delle frequenze. In un canale televisivo standard di 7 MHz sono previsti 4 blocchi DAB-T da 1,5 MHz e ciascun blocco ha capacità di trasmettere 647 programmi stereofonici e testi (dati). La particolare tecnica di modulazione COFDM consente, inoltre, di utilizzare una sola banda di frequenze per un’intera rete nazionale o internazionale, detta rete a singola frequenza (SFN, single frequency network). A parità di banda di frequenze disponibile è quindi possibile aumentare il numero dei programmi. Un’offerta sensibilmente maggiore, però, può avvenire solo a fronte della remunerazione dei servizi aggiuntivi ad accesso condizionato. Il sistema tecnico per la realizzazione di servizi a pagamento viene detto accesso condizionato (CA, conditional access). I servizi a pagamento sono cifrati o crittati, cioè resi non intellegibili. I ricevitori, opportunamente abilitati dal centro di servizio del fornitore (service provider), sono in grado di effettuare la decifratura o la decrittazione, ricostruendo il segnale originario; d) fruizione di servizi multimediali: il DAB-T è il primo sistema di r. multimediale in esercizio. Il ricevitore più completo è dotato di altoparlanti, di uno schermo e di un’uscita seriale per la connessione con computer e stampante; in esso, inoltre, è possibile presentare le immagini fisse o in movimento sullo schermo (per es., telefoto, video-lento, documenti in formato testo, notizie giornalistiche, di borsa, sul traffico, previsioni del tempo); in più è dotato di programmi software destinati al computer. La capacità del canale trasmissivo può essere assegnata in modo variabile nel tempo alle diverse funzioni. Per es., se si privilegia l’audio, un blocco DAB può contenere 647 programmi ad alta qualità con associati dei dati di tipo PAD (program associated data). Ogni canale stereo può essere sostituito da due canali monofonici di pari qualità. Si possono sacrificare uno o più canali audio per trasmettere dati di tipo N-PAD (non PAD). Sono disponibili tutte le combinazioni fino a trasmettere un segnale televisivo digitale compresso a definizione standard (SDTV, standard definition TV); e) riduzione del consumo energetico e dell’inquinamento elettromagnetico: le elevate prestazioni del digitale rispetto all’analogico consentono la riduzione delle potenze emesse dai trasmettitori terrestri. Il broadcaster ha minori costi di esercizio, ma soprattutto diminuisce sensibilmente l’inquinamento elettromagnetico nelle aree di servizio.
Interattività. Consiste nella possibilità che ha un utente di interagire con il fornitore del servizio, per ottenere programmi e dati di suo interesse. Il cliente, per colloquiare, ha bisogno di un canale di ritorno, come, per es., una linea telefonica. In Europa il progetto MEMO (Multimedia Environment for Mobiles) coinvolge enti di ricerca, broadcasters e produttori di ricevitori. Il DAB viene utilizzato come sistema di diffusione di dati, a richiesta, su terminali portatili e mobili. Il canale di ritorno è realizzato con un telefono cellulare GSM. Sono stati considerati due tipi di servizi: applicazioni di editoria elettronica in formato Internet (HTML); applicazione per industrie che richiedono una grande quantità di dati su cui lavorano gruppi di dipendenti dislocati sul territorio.
I ricevitori DAB-T. Il vincolo principale a un significativo sviluppo del DAB-T consiste nella disponibilità sul mercato di ricevitori commerciali, soprattutto l’autoradio DAB. È infatti l’automobilista ad avere i maggiori vantaggi nell’ascolto del DAB e inoltre l’autoradio ha il più alto tasso di rinnovo rispetto agli altri tipi di ricevitori. I primi modelli in commercio si sono rivelati non solo eccessivamente costosi ma anche troppo grandi, in quanto composti di un apparato aggiuntivo all’autoradio, da installare, per es., nel portabagagli: con l’impiego di una nuova famiglia di circuiti, però, i costruttori hanno previsto valori più contenuti per le dimensioni e i costi. Alcuni costruttori hanno inoltre allestito un completo ricevitore su scheda da inserire nel PC multimediale per riprodurre programmi radiofonici, immagini e testi.