De eerste abonnementsdienst voor satellietradio probeerde alle problemen van terrestrische commerciële radio op te lossen

Luisteren naar de radio en rijden zijn net zo onlosmakelijk met elkaar verbonden als pindakaas en jam. Zelfs als je nog nooit hebt cruisen een boulevard met het dak naar beneden en de radio blaring, heb je waarschijnlijk gehoord over hoe geweldig het is in een Beach Boys lied (die je waarschijnlijk hoorde op de radio tijdens het rijden in uw auto).

Zelfs zo, vanaf het begin, het luisteren naar de radio in een auto had zijn frustraties. Satellietradio werd bedacht als het antwoord op al die dingen die irritant waren aan terrestrische radio-uitzendingen.

Klacht nr. 1? Advertenties. Conventionele, radio-omroep is ogenschijnlijk gratis, zolang je bereid bent om jezelf te onderwerpen aan de schreeuwerige advertenties die commerciële radiostations overleven op. Een andere ergernis: het gebrek aan variatie. In de meeste landen wordt de commerciële radio gedomineerd door cheesy popmuziek met, in delen van de Verenigde Staten, grote zakken met talkshows, country, salsa, of Mexicaanse formats zoals banda en mariachi. Als je van klassiek, jazz, folk of indierock houdt, heb je veel geluk bij het vinden van een zender. Nog een probleem is de relatief beperkte geografische dekking van de meeste stations. Tijdens een lange reis lijkt het er meestal op dat zodra je een zender begint op te warmen, je de dekkingskaart verlaat. Bovendien kan het aantal stations, afhankelijk van waar je je in de wereld bevindt, gering zijn. Sommige plaatsen zijn volledig buiten bereik van alle signalen at all.

Satelliet radio, aan de andere kant, is gebaseerd op een abonnement, dus er zijn geen advertenties. Er zijn veel verschillende kanalen, dus er is voor elk wat wils. Voorliefde voor jaren ’80 haar bands? The Grateful Dead? “Emotioneel gedreven alt rock”? Er zijn kanalen voor dat. Bovendien is elk kanaal beschikbaar overal waar er service is. En als er hemel boven je is, ga je een signaal krijgen.

Dit kunnen de rechtvaardigingen zijn geweest voor het creëren van het Sirius Satellietradiosysteem, maar ze waren niet de reden, volgens Robert Briskman, een van de medeoprichters van Sirius Radio.

Briskman’s ervaring met satelliettechnologie gaat ver terug. Hij kreeg een baan bij de NASA in 1959, het jaar nadat deze was opgericht, en werkte vervolgens voor de Communications Satellite Corp. (Comsat) en daarna bij Geostar Corp. In 1990 richtte een vriend van Briskman een bedrijf op om te concurreren met aanbieders van kabeltelevisie. De startup wilde tv-diensten voor particulieren rechtstreeks vanaf een satelliet in een baan om de aarde uitzenden. Briskman bood zijn technische expertise aan.

“Ik hielp Eddy Hartenstein om DirecTV thuis te brengen, en ik stelde voor om radiokanalen toe te voegen aan de videokanalen,” vertelde Briskman aan IEEE Spectrum. “Hij zei: ‘Weet je, Rob, mensen kijken thuis naar de televisie, en ze luisteren in de auto naar de radio.’ En ik zei: ‘Je hebt gelijk, Eddy, waarom doen we het niet in de auto?’ Dus hij zei: ‘Dat is technisch onmogelijk.’ Dat waren vechtende woorden voor mij.”

Satellietcommunicatie is afhankelijk van het handhaven van de line of sight (LOS) tussen satelliet en ontvanger. Wat satellietradio onmogelijk maakte, was dat voertuigen onvermijdelijk onder bruggen zouden passeren, onder boomkruinen of in parkeergarages zouden rijden, tunnels zouden binnenrijden of geïsoleerd zouden raken in diepe ravijnen van natuurlijke of stedelijke aard.

De uitdaging waar Briskman voor stond, was het ontwerpen van satellieten en complementaire ontvangers die op de een of andere manier zoveel mogelijk LOS zouden behouden. Als je een ondergrondse garage inrijdt en parkeert, gaat het signaal verloren, en daar is niets aan te doen. Maar als de LOS slechts kort wegvalt, moet er een manier zijn om ervoor te zorgen dat de ontvanger kan blijven spelen totdat hij het signaal weer kan oppikken.

Briskman, een IEEE Life Fellow, zegt dat het hem zeven of acht jaar en ten minste vijf patenten aan technologie heeft gekost om het onmogelijke werkelijkheid te maken.

Een groot deel van de oplossing voor het handhaven van een LOS-verbinding tussen ontvanger en satelliet was satellietdiversiteit. “Het betekent gewoon dat er twee satellieten zijn die hetzelfde signaal uitstralen, maar je plaatst ze in verschillende delen van de hemel. Als de auto van de ene satelliet wordt geblokkeerd, heeft hij hopelijk een duidelijke zichtlijn naar de andere,” legt Briskman uit.

In steden met hoge gebouwen, worden de satellieten aangevuld met terrestrische repeaters, land-gebaseerde antennes die signalen rechtstreeks in stedelijke canyons stralen. Deze maatregelen betekenden dat automobilisten die naar Sirius luisterden bijna altijd een signaal zouden krijgen, maar “bijna altijd” zou niet goed genoeg zijn. Er zijn honderdduizenden onderdoorgangen in de Verenigde Staten alleen al, merkte Briskman op, en onder een van hen gaan zou beide satellieten kunnen blokkeren.

“De oplossing voor dat was een ander patent, voor satelliet-tijddiversiteit,” zegt Briskman. “Het betekent gewoon dat we twee satellieten hebben die hetzelfde signaal uitstralen, maar we vertragen er één voor, zeg, ruwweg 5 seconden.”

De ontvanger bevat een buffer van 5 seconden, zodat als de satellieten geblokkeerd worden, de ontvanger de gebufferde gegevens afspeelt. Als je langer dan 5 seconden uit het zicht van een satelliet bent, krijg je een storing, maar 5 seconden bleken genoeg om de meeste Sirius abonnees door de meeste onderdoorgangen te krijgen zonder programma onderbreking.

De ontvanger is waar inkomende signalen worden gedecodeerd en ontcijferd. De Sirius radio is ongebruikelijk, zegt Briskman, omdat het eigenlijk drie onafhankelijke ontvangers heeft, een voor elk van de twee satellieten en een voor terrestrische repeaters. Om met drie afzonderlijke ontvangers om te gaan, ontwierp hij wat hij een maximal-ratio combiner noemt. Als er twee of drie sterke signalen van de ontvangers zijn, brengt deze schakeling ze in fase en – zoals de naam al aangeeft – combineert ze. Omgekeerd, als een of twee van de signalen slecht zijn, onderdrukt hij ze.

En de Sirius radio bestaat eigenlijk uit twee afzonderlijke eenheden. Er is de eerste, degene met de ontvangers, in de cabine van het voertuig. Dat is het deel dat eruit ziet als een typisch dashboard radio met een beeldscherm. De andere is gemonteerd op het dak of in de kofferbak. Het bevat de antenne en een ruisarme ontvanger. Het neemt de signalen die binnenkomen van de satellieten (op iets andere frequenties in de 2300-megahertz band), versterkt ze, downconverteert ze naar ongeveer 75 MHz, en leidt ze in naar de eerste eenheid in de hoofdcabine.

De omnidirectionele antenne is vrij klein, ongeveer 30 millimeter breed, of ruwweg de grootte van een Amerikaanse halve-dollar muntstuk. Briskman is tot op de dag van vandaag geërgerd dat automakers meestal aandringen op het verpakken van zijn satelliet radio-antenne met een GPS-antenne, waardoor de gecombineerde antenne-eenheid veel groter is dan hij zou willen.

Briskman herinnert zich dat de implementatie van zowel de satellieten als de radio-ontvangers soepel verliep. Het deel van de ontwikkeling dat het meest belastend was en de meeste iteraties vereiste, was het ontwerpen van de gebruikersinterface, een proces dat werd verergerd door elke verschillende autofabrikant die verschillende ideeën had over hoe het zou moeten werken. “Je zou niet denken dat je aan zoiets veel tijd zou moeten besteden, maar we moesten wel. Het was echter de moeite waard, omdat de klanten het gemak waardeerden waarmee je de radio kon bedienen,” zegt hij.

In die onstuimige begindagen, had Sirius een rivaal, genaamd XM. Sirius was de eerste om een uitzendvergunning te bemachtigen, maar XM versloeg het op de markt, live gegaan in september 2001. Sirius begon uit te zenden in februari 2002. XM kreeg oorspronkelijk plaatsing bij GM, Honda, en Toyota. Ondertussen, BMW, Chrysler, en Ford ondertekend op met Sirius.

De satelliet radio markt was moeilijk, echter. XM zou uiteindelijk een aanvraag indienen voor Hoofdstuk 11 faillissementsbescherming. De twee bedrijven voerden aan dat de enige manier voor beide om te overleven was om te fuseren, en ze kregen toestemming van de regelgevende instanties om dit te doen in 2008. Sinds de fusie heeft de combinatie genoeg abonnees om winstgevend te blijven.

SiriusXM bleef zijn technologie verbeteren. De chipset in de oorspronkelijke radio van Sirius was een twee-IC set, met de chips vervaardigd met behulp van 160-nanometer ontwerpregels. Het bedrijf bracht dat paar terug tot één chip op 130 nm in 2004. De entiteit na de fusie bleef ermee doorgaan; in 2014 werd de chip opnieuw verkleind tot 40 nm, merkt Briskman op.

Hartenstein werd in 2009 benoemd tot voorzitter van de XM-helft van het bedrijf; hij blijft een bestuurslid van het gecombineerde SiriusXM. Briskman rijdt nog steeds over de snelweg in zijn BMW met het dak naar beneden (“Ik ben een cabriolet man”) blazen Siriusly Sinatra (Ch. 71) en ’40s Junction (Ch. 73). SiriusXM-radio’s zijn nu in driekwart van alle auto’s ter wereld ingebouwd.