Sistemas de radiodifusión

El sistema de radiodifusión: transmisión cuyo objeto es poner las señales de radio y televisión al alcance del público en general.

Radio AM

Radio AM:

• Portadora modulada en amplitud en DBL con audio en analógico.
• Banda de OM: 520–1605 kHz.
• Canalización: 10 kHz (calidad de audio de 4,5 kHz).
• Propagación: por onda de superficie (área primaria) e ionosférica (área secundaria).
• Cobertura: decenas o cientos de kilómetros, según potencia y condiciones ionosféricas.

Radio FM

Radio FM:

• Portadora modulada en frecuencia.
• Banda II (VHF): 87,5–108 MHz.
• Canalización: 200 kHz, con ±75 kHz de ancho de banda útil y ±25 kHz de guarda.
• Cobertura: principalmente local; puede ampliarse mediante redes MFN (Multi-Frequency Network).

Multiplex de FM

RDS (Radio Data System): protocolo de envío de datos digitales (resintonía automática, nombre de emisora, tráfico, hora, etc.).

SCA (Subsidiary Communications Authorization): canales adicionales orientados a servicios profesionales.

El receptor de FM

Sistema receptor heterodino: el circuito de sintonía envía la señal a un mezclador con la señal de un oscilador local que sitúa la frecuencia intermedia (FI) en 10,7 MHz por encima de la captada.

Filtros separadores (L+R y piloto 19 kHz) y demodulador (L−R).

La FI en AM es de 455,47 kHz y la de TV-PAL analógica es de 38,9 MHz.

Sistemas de radio digital

La FM mejora la calidad de audio frente a AM.

Inconvenientes de FM: sigue siendo analógica; menor calidad que el CD; no permite redes SFN en su forma analógica; bajo aprovechamiento del espectro.

Tecnologías de radio digital: DAB (Digital Audio Broadcasting), DRM (Digital Radio Mondiale), HD Radio (EE. UU.), ISDB-TSB (Integrated Services Digital Broadcasting — Terrestrial for Sound Broadcasting, Japón).

Radio sobre IP (Radio DNS)

Combina FM, DAB, DRM, etc., con servicios a través de IP.

Aplicaciones de valor añadido:

• Radio VIS (imágenes y texto).
• Radio EPG (información sobre la programación).
• Radio TAG (interacción con el oyente).

El sistema DAB / DAB+

Ventajas:

• Calidad parecida al audio CD.
• Mejor aprovechamiento del espectro (compresión MPEG‑2 en DAB y MPEG‑4 en DAB+).
• Canalización: 1,5 MHz (permite multiplexar varios servicios: hasta 6 canales de sonido digital y varios de datos).
• Acepta el uso de redes SFN (Single Frequency Network).
• Modulación COFDM.

Inconvenientes: receptores no compatibles con anteriores; requiere infraestructuras de radiodifusión diferentes.

Servicios de radio (DAB+)

Utiliza compresión MPEG‑4 HE‑AAC v2, similar a la TDT. Ofrece calidad de audio próxima a la del CD. Un multiplex puede emitir hasta 20 canales, dependiendo del bitrate.

El sistema IBOC / HD Radio

IBOC (In Band On Channel) — Nombre comercial: HD Radio. Es el sistema americano de radio digital.

• Usa la canalización de 20 kHz de AM típica en EE. UU., que admite estéreo; en Europa la canalización de AM suele ser de 9 kHz y habitualmente en mono.
• Permite emisiones híbridas (analógico + digital) tanto en AM como en FM, lo que facilita una transición gradual de analógico a digital.

Modos de funcionamiento:

• Modo híbrido (simulcast): señal analógica y digital coexistente; potencia digital ≈ 10 % de la analógica; la digital puede no alcanzar la máxima calidad.
• Modo híbrido mejorado: la señal analógica deja de ser estéreo y el núcleo digital codifica información estéreo de alta calidad (por ejemplo, +16 kbps en AM). En FM, parte del ancho de banda analógico se usa para la portadora digital.
• Modo totalmente digital: solo señales digitales.

El sistema DRM / DRM+

Diseñado para reemplazar la AM actual en formato digital. Admite emisión simultánea en digital y analógico.

Utiliza compresión MPEG‑4 para ofrecer calidad de sonido similar a FM incluso en la banda de AM. La señal digital DRM puede transmitirse en la banda de AM y también dentro de la de FM.

Ventajas del sistema DRM:

• Sistema abierto diseñado por el consorcio DRM.
• Mejor calidad de audio: calidad FM en banda AM y posibilidad de sonido envolvente en FM.
• Transmisión simultánea (analógica y digital).
• Mejor aprovechamiento del ancho de banda (por ejemplo, cuatro programas en un canal de FM mediante multiplexación).
• Menor consumo de potencia (40–50 % menos en algunos despliegues).
• Conmutación automática a DAB, AM o FM en caso de pérdida de señal.
• Admite redes SFN.
• Sintonía de estaciones por nombre, no solo por frecuencia.

Sistemas de televisión analógicos

Inicialmente sistemas de imagen en blanco y negro; para compatibilidad con color se inserta información de crominancia en huecos del espectro de luminancia.

Luminancia: señal de blanco y negro. Crominancia: señal de color.

En la transición a color, cada país adoptó diferentes estándares:

• PAL: utilizado en gran parte de Europa, Asia y África.
• NTSC: utilizado en América y parte de Asia (Japón usó una variante).
• SECAM: adoptado por Francia y parte de la antigua URSS.

Sistema NTSC

Aprobado en 1953 por la FCC y definido posteriormente como RS‑170A.

La señal de crominancia se transmite en dos componentes: R−Y y A−Y.

Características: 525 líneas verticales (útiles 480), 29,97 imágenes por segundo, 59,94 campos por segundo, frecuencia de línea 15.734 Hz, portadora de color 3,579545 MHz y portadora de audio 4,5 MHz.

Sistema PAL

El sistema PAL (Phase Alternating Line) surgió en 1963 (Telefunken) para reducir defectos en el tono de color presentes en NTSC.

Las dos componentes de crominancia, R−Y y A−Y, se transmiten invirtiendo la fase en cada línea, lo que permite corregir errores de tono.

Características: 625 líneas verticales (útiles 576), 25 imágenes por segundo, 50 campos por segundo, frecuencia de línea 15.625 Hz, portadora de color 4,4336 MHz y portadora de audio 6 MHz.

Sistema SECAM

Desarrollado inicialmente en 1956 en Francia (Thomson) y en uso desde 1967; también adoptado en la URSS.

Utiliza dos portadoras diferentes para transmitir las dos componentes de crominancia. Algunos países que adoptaron SECAM han migrado posteriormente a PAL.

Formatos de TV digital

Aunque cada estándar de TDT (televisión digital terrestre) tiene sus propias características de propagación, inmunidad al ruido y ancho de banda, las resoluciones de vídeo y calidades de audio son, en la práctica, comparables entre ellos.

Sistemas de telefonía

RTC: red telefónica conmutada (por cable).

Conexión por radio: telefonía móvil.

Sistemas de telefonía móvil

Tipos de sistemas y evolución:

• 1G: analógica (AMPS, NMT, TACS…)
• 2G: GSM
• 2.5G: GPRS
• 2.75G: EGPRS (EDGE)
• 3G: UMTS
• 3.5G: HSDPA
• 3.75G: HSUPA
• 3.8G–3.85G: HSPA+
• 4G: LTE
• 4G+: LTE Advanced
• 5G NR: New Radio

Arquitectura 5G al detalle

Mejoras respecto a 4G:

• Mayor alcance en ciertos despliegues.
• Más velocidad: hasta 20 Gbps en condiciones óptimas; entre 100 y 1 000 veces más rápida que 4G en algunos escenarios.
• Menor consumo: reducción de consumo de energía (hasta aproximadamente 90 % en ciertos modos y escenarios).
• Baja latencia: desde ~50 ms en 4G a ~1 ms en 5G (objetivo en modo extremo).
• Mayor densidad de dispositivos: hasta 100 veces más usuarios y dispositivos conectados por celda en escenarios de IoT masivo.

Arquitectura 5G NR

El nuevo núcleo de red 5G utiliza ampliamente NFV (Network Function Virtualization) y cuenta con infraestructura MEC (Multi‑Access Edge Computing) para aproximar servicios al borde de la red.

Modos y técnicas relevantes

• 5G NSA (Non‑Standalone): agrega portadoras 5G NR sobre una base 4G para acelerar el despliegue.
• 5G DSS (Dynamic Spectrum Sharing): reutiliza espectro asignado a 4G; un mismo canal se multiplexa en el tiempo para LTE y 5G NR.
• 5G SA (Standalone): el núcleo 5G toma el control total; no necesita una portadora 4G para el control de sesión. Se utilizan portadoras 5G NR en distintas bandas (por ejemplo, 700 MHz y 3 500 MHz) y arquitecturas con MEC.

Identificación en la red móvil

• SIM: módulo de identificación del abonado.
• ICCID: identificador de circuito integrado (identificador de la tarjeta SIM física).
• IMSI: identificador internacional de abonado móvil (vinculado al operador).
• MSISDN: número de teléfono del abonado (no necesariamente ligado al operador en sí mismo).
• IMEI: identificador internacional del equipo terminal (código que puede consultarse con *#06#).

Radiotelefonía móvil privada (RTP)

PMR (Private Mobile Radiocommunications): semidúplex; modulación de frecuencia; canales típicos de 12,5 kHz; incorporan subtonos CTCSS (Continuous Tone‑Coded Squelch System).

DMR (Digital Mobile Radio, 2006): canalización nominal de 12,5 kHz; modulación 4FSK; acceso múltiple por división en el tiempo (TDMA).

dPMR (Digital Private Mobile Radio, 2007): canalización de 6,25 kHz; acceso múltiple por división de frecuencia (FDMA); subtonos digitales.

PAMR (Public Access Mobile Radio): operadoras con licencia que ofrecen servicios a grupos de usuarios.

Sistemas trunking: optimizan el uso de canales disponibles; estructuran una red celular independiente de las públicas. La comunicación suele iniciarse por un código de llamada; si el destinatario no corresponde, la red remite la llamada (repetidor). En sistemas troncales el canal se asigna automáticamente.

Sistema TETRA (Terrestrial Trunked Radio): definido por ETSI como norma abierta para comunicaciones móviles digitales profesionales. Opera habitualmente en torno a 400 MHz.

Servicios fijos vía radio

Servicios de telefonía fija y datos vía radio.

TRAC (telefonía rural de acceso celular): operaba a través de Moviline; evolucionó a TRAC Digital (GSM) y actualmente proporciona acceso mediante 3G o 4G.

LMDS (Local Multipoint Distribution System): acceso inalámbrico de banda ancha en bandas milimétricas, típicamente 28–31 GHz.

WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access): foro y estándar basado en IEEE 802.16e. Evolución de LMDS en bandas como 2,5–5,8 GHz.

Notas finales

Este documento recoge de forma estructurada los principales sistemas y tecnologías de radiodifusión, televisión y telefonía móvil, con énfasis en sus características técnicas y ventajas/inconvenientes. Los términos y acrónimos clave se han destacado para facilitar la lectura y revisión.