Die Technik des DAB

Um einen störungsfreien Empfang in CD-Qualität gewährleisten zu können wird bei DAB die Modulationsart COFDM (Coded Orthogonal Frequency Division Multiplex) verwendet. Dabei werden die Informationen von z.B. sieben Hörfunkprogrammen und die verschiedenen Zusatzdaten auf 1536 einzelne Trägerfrequenzen aufgeteilt. Durch einen Trägerabstand von 1 kHz ergibt dies eine Bandbreite von 1,536 MHz. Dieses Methode erhöht die Immunität gegen Störungen erheblich, da im Störungsfall nur ein Teil der Information verloren geht. Beim herkömmlichen UKW-Rundfunk wird die gesamte Information auf eine einzige Trägerfrequenz aufmoduliert (Frequenzmodulation +/- 75 kHz). Tritt eine Störung auf, so wird bei UKW das gesamte Programm gestört (Bild 1a). Bei DAB hingegen werden die einzelnen Programminformationen und Daten nicht der Reihe nach auf die 1536 Träger aufmoduliert, sondern pseudozufällig verschachtelt auf alle Frequenzen verteilt (Frequency- and Time-Interleaving). Tritt eine Störung auf (Bild 1b) so wird nicht die Information eines einzelnen Programmes vernichtet sondern es werden mittels spezieller Fehlerkorrekturverfahren die verlorengegangenen Informationen korrigiert und wiedergewonnen. Der Grad des Fehlerschutzes kann sendeseitig über einen programmierbaren Fehlerkorrekturfaktor (Protection Level) eingestellt werden.
Da bei DAB zusätzlich für jede einzelne Trägerinformation eine gewisse zeitliche Toleranz (Schutzintervall) vorhanden ist, wird es möglich auch Signalreflexionen als Nutzsignal auszuwerten. Reflexionen an Gebäuden und Bergen werden deshalb ausgenutzt und vergrößern so Nutzsignal und versorgtes Gebiet. Diese Eigenschaft ermöglicht es auch, in DAB Gleichwellennetze (SFN Single Frequency Network) aufzubauen. Dadurch kann der Hörer im gesamten Sendegebiet sein bevorzugtes Programm immer auf derselben Frequenz empfangen.

(Bild 1) UKW-Störung

DAB-Störung

Signalaufbereitung:

Die analogen Audiosignale aus dem Studio werden zunächst in ein digitales Signal umgewandelt. Dies hat bei einer Stereoübertragung in CD-Qualität einen Datenfluss von 1,536 MBit/s bei einer Abtastrate von 48 kHz und einer Auflösung von 16 Bit zur Folge. Da dieser Datenstrom eine zu große Bandbreite benötigen würde, wird das Signal komprimiert. Dies ermöglicht das als MUSICAM bezeichnete Verfahren. Es macht sich die Eigenschaft des menschlichen Gehörs zu Nutze, welches Töne unter einer bestimmten, frequenzabhängigen Schwelle und leise Töne in unmittelbarer Nähe von lauten Tönen benachbarter Frequenzen nicht mehr wahrnimmt (Bild 2). Werden die überflüssigen Daten weggelassen, braucht man für dieselbe Audio-Qualität nur rund 1/10 der benötigten Datenrate und kommt somit mit 112 - 192 kBit/s aus. Es wird der gesamte Audiobereich von 0 bis 20,25 kHz übertragen, während bei UKW der Bereich von 30 Hz bis 15 kHz übertragen wird. Dieses Verfahren wird ebenfalls bei ADR (Astra Digital Radio) und bei DVB-T (Digital Video Broadcasting) angewendet.

(Bild 2)

Seit kurzem wurde ein neues Komprimierungsverfahren eingeführt, um noch mehr Programme über einen DAB-Block abstrahlen zu können. Dieses Verfahren nennt sich MPEG 4 / AAC und wird seit Oktober 2008 auch von uns für das Programm Deutschlandradio Kultur angewendet. Für den Empfang dieses Programms benötigt man ein Empfangsgerät der letzten Generation, ein sogenanntes DAB+ Gerät.

Als Bindeglied zwischen der MUSICAM-Einheit und dem COFDM-Coder befindet sich der Multiplexer. Dieser vereint die Audioprogramme mit den Datendiensten zu einer Einheit - dem Ensemble. Dabei können die Daten nach Belieben eingeteilt werden. So können beispielsweise an Stelle von 7 Stereo-Programmen, 14 Mono-Programme gesendet werden, es könnten aber auch 42 Sprachkanäle übertragen werden. Wird die Anzahl der gesendeten Begleitdaten erhöht, wirkt sich das ebenfalls auf die Audioqualität aus. Neben diesen Hörfunkprogrammen werden programmunabhängige Daten und programmbegleitende Daten gesendet (Datenraten/Multiplexer).

Um eine genaue Synchronisation zwischen den einzelnen Sendern zu erreichen, werden der Modulator, der Multiplexer und die Laufzeiteinstellung des DAB-Senders an eine Referenzfrequenz, die über GPS empfangen wird, angebunden. Der DAB-Mode 1 (verwendet im Frequenzband III auf den Blöcken 12A, 12D und 13A) erlaubt einen maximalen Laufzeitunterschied von 250 µs und verlangt eine Frequenzgenauigkeit von 10 Hz.

Nach dem Modulator wird das Signal von der 38,9 MHz-Zwischenfrequenz in die Hochfrequenzebene gebracht (z. B. im Band III, Block A auf 223,936 MHz) und dort verstärkt. Der Endverstärker erlaubt eine Verstärkung auf 50 bis 2000 W.

Blockschaltbild eines DAB-Senders

Um Interferenzen mit benachbarten Fernsehsendern zu verhindern, kommt ein steilflankiges HF-Ausgangsfilter zum Einsatz, welches das Signal bei +/- 0,97 MHz Abstand von der Mittenfrequenz um 71 dB dämpft.

Genauere Informationen zu den Senderstandorten

Übersicht der Anlagen mit Angaben der Koordinaten, Höhe ü.d.M., Programm, Polarisation, Höhe der Sendeantenne am Masten und effektiver Strahlungsleistung.

 
Datenraten/Multiplexer

Das obere Bild zeigt die Signalaufbereitung für einen DAB-Multiplex. Die untere Tabelle zeigt die Konfiguration der derzeit gesendeten Ensemble (Programmname, Datenrate, Protection Level, Capacity Units)