Perché il futuro del wireless è digitale

Tuomo Tolonen, responsabile di Shure UK Pro Audio Group, ha spiegato gli elementi che favoriscono lo sviluppo dei sistemi wireless digitali e i vantaggi offerti ai tecnici RF moderni.

In primo luogo, analizziamo alcuni retroscena. Nel settore dell'audio professionale, è ben nota la progressiva riduzione dello spettro libero disponibile per i microfoni wireless e gli in-ear monitor. Negli anni successivi allo switchover per la TV digitale (DSO), la quantità di spettro disponibile per il nostro settore si è ridotta notevolmente. La prima banda a non essere più disponibile è stata quella a 800 MHz (790-862 MHz), che ha lasciato il posto alla banda larga mobile di nuova generazione (4G), nel 2012. Poi, in rapida successione, OfCom ha annunciato il piano relativo allo sgombero della banda a 700 MHz entro gli anni successivi. Il 17 ottobre 2016 OfCom ha annunciato che gli utenti PMSE dovevano liberare la banda a 700 MHz entro il mese di maggio 2020. In breve tempo, abbiamo perso l'accesso a circa il 50% dello spettro utilizzabile. A complicare ulteriormente la situazione, altri annunci hanno riguardato la concessione ai cosiddetti White Space Device (dispositivi per "spazi bianchi") dell'autorizzazione a operare come utenti secondari nello spazio UHF, introducendo di fatto fonti prive di licenza e meno prevedibili di potenziali interferenze. In breve, le onde radio diventano sempre più affollate per via della tecnologia wireless, mentre i vari settori richiedono sempre più risorse per alimentare le nostre vite digitali.

Questo aumento della domanda di spettro wireless e la sua conseguente congestione hanno spinto sempre di più i produttori a sviluppare nuove tecnologie in grado di garantire gli stessi livelli di prestazioni a fronte di circostanze sempre più complicate e difficoltose.

I primi passi verso i sistemi wireless digitali

In sostanza, oggi la tecnologia disponibile per progettare sistemi wireless digitali dalla qualità professionale è talmente avanzata che possiamo gestire molti più canali in uno spettro libero ridotto. Grazie all'efficienza migliorata, possiamo prevedere la deviazione dei segnali digitali, rispetto al segnale analogico con modulazione di frequenza. A sua volta, tutto questo consente distanze di frequenza più ravvicinate da canale a canale. In molti casi, i sistemi digitali possono offrire quasi il doppio dei canali, nella stessa sezione di spettro, rispetto alle controparti analogiche. Tuttavia, allo stesso tempo, non dobbiamo semplificare la questione, pensando che i sistemi digitali garantiscano automaticamente maggiore efficienza. Un criterio fondamentale per stabilire l'efficienza spettrale è la linearità del trasmettitore e la solidità dei filtri nel ricevitore. Nella maggior parte dei casi, più è costoso il sistema, migliori saranno le prestazioni. Infine, anche il coordinamento RF e le procedure ottimali garantiranno la corretta implementazione dei sistemi wireless di grandi dimensioni.

A fronte della continua riduzione dello spettro RF e dell'aumento quotidiano della domanda di microfoni wireless e in-ear monitor, la tecnologia wireless digitale avrà un ruolo cruciale per garantire il futuro dei microfoni wireless negli eventi dalla portata maggiore. La questione dello spettro è chiara, ma riguardo l'audio? Qual è il suono dei sistemi digitali rispetto alle controparti analogiche?

Il confronto fra audio digitale e analogico è uno degli argomenti più discussi e dibattuti nel settore e, sebbene la risposta dipenda soprattutto dai dispositivi (mixer, elaborazione outboard, Hi-Fi ecc.), i sistemi wireless, di fatto, sono leggermente diversi. Per i microfoni wireless, la differenza principale fra analogico e digitale è il modo in cui viene modulata la portante RF. La maggior parte dei sistemi wireless analogici impiega la modulazione di frequenza (FM) e, sebbene si tratti di un modo consolidato ed efficace di trasmettere l'audio wireless, la modulazione FM presenta alcuni limiti. I sistemi digitali, ad esempio, possono funzionare in ambienti peggiori, dal punto di vista di portante e rumorosità, pertanto garantiranno un audio pulito anche in situazioni problematiche in termini di RF.

Per mantenere l'alta gamma dinamica, i sistemi analogici utilizzano anche un processo noto come compansione, in cui il segnale audio viene compresso nel trasmettitore per accogliere la gamma dinamica limitata della radio FM, che poi viene espansa nel ricevitore. Questo processo, anche se quasi impercettibile nella maggior parte dei sistemi analogici di alta qualità, può ancora rendere percepibili artefatti come le consonanti plosive e sibilanti. I sistemi wireless digitali convertono l'audio analogico in un segnale digitale che modula la portante radio in fasi distinte (pensiamo al codice binario, composto da serie di uno e zero). Dal momento che la trasmissione di un segnale audio digitale non richiede la compansione, è possibile ottenere un audio con una risposta di frequenza più ampia e lineare. In altri termini, il segnale audio digitale arriva al ricevitore senza interferenze da parte del collegamento radio.

L'efficienza spettrale e la trasparenza audio sono i vantaggi principali dei sistemi wireless digitali, ma gli aspetti positivi non finiscono qui. Gli operatori dei sistemi wireless digitali possono riscontrare una maggiore durata delle batterie, nonché una privacy più protetta grazie alla crittografia, l'ideale per gli eventi in cui circolano informazioni riservate, come le conferenze aziendali.

In conclusione

In buona sostanza, oggi la tecnologia wireless digitale ci offre diversi vantaggi per affrontare le sfide del nostro moderno ambiente RF. E, anche se i sistemi analogici sono privi di latenza di segnale, nemmeno questo piccolo svantaggio (meno di tre millisecondi nei sistemi digitali Shure) è sufficiente per ignorare gli enormi benefici in termini di efficienza spettrale. D'altronde, la situazione non migliorerà. La comunicazione wireless (in particolare in ambito mobile) è sempre più radicata nelle nostre vite e sarà sempre in rapido sviluppo. I consumatori richiederanno sempre più tecnologie wireless, con funzionalità tendenzialmente plug-and-play, che dovranno funzionare entro la quantità limitata di spettro disponibile. Continuare sviluppare sistemi wireless digitali efficienti a livello di spettro è uno dei modi principali in cui possiamo continuare a operare ai livelli desiderati dal pubblico, in condizioni sempre più difficili.

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Informazioni sull'autore

Tuomo Tolonen

Tuomo is Pro Audio Group Manager at Shure UK. He has a great interest in all things RF and often is on-site at events to assist with RF co-ordination. In his spare time Tuomo still talks about RF and recently entered the Guinness Book of Records for talking about wireless for 72 hours straight.

Being from Finland but having lived in Germany, the U.S. and now the U.K. Tuomo is an Arsenal and Bayern Munich fan, and switches his support throughout the season. In addition he is German during world cups, Finnish during Winter Olympics, and English between June and September when the weather is good.