Digital Audio Broadcasting

In diesem Artikel geht es um den DAB -Standard. Für digitale Audioübertragung im Allgemeinen siehe Digitales Radio.
Offizielles DAB -Logo
A Rein-Branded DAB -Empfänger

Digital Audio Broadcasting (TUPFEN) ist ein digitales Radio Standard zum Rundfunk- Digitale Audio -Radiodienste in vielen Ländern auf der ganzen Welt, definiert und gefördert von der Worlddab Forum. Der Standard dominiert in Europa und wird auch in Teilen Afrikas, Asiens und Australiens verwendet. Andere weltweit terrestrisch Zu den digitalen Funkstandards gehören HD -Radio, ISDB-TB, DRMund die verwandten DMB.[1]

Der DAB -Standard wurde als europäisches Forschungsprojekt namens genannt Eureka-147 in den 1980er Jahren.[2][3] Das Norwegian Broadcasting Corporation (NRK) startete am 1. Juni 1995 den ersten DAB -Kanal der Welt ((NRK KLASSISK),[4] und die BBC und Schwedisches Radio (SR) startete ihre ersten Sendungen später in diesem Jahr. TUPFEN Empfänger sind seit Ende der neunziger Jahre in vielen Ländern erhältlich. Die Originalversion von DAB verwendete die MP2 Audio- Codec. Eine verbesserte Version des Systems wurde im Februar 2007 veröffentlicht, heißt Tupfen+, was das verwendet He-aac v2 (AAC+) Audio -Codec und ist robuster und effizienter. Dab ist nicht vorwärts kompatibel Mit DAB+, was bedeutet, dass nur DAB-Empfänger DAB+ Sendungen erhalten können.[5]

Tupfer ist im Allgemeinen effizienter in der Verwendung von Spektrum als analog Fm Radio,[6] und kann daher mehr Radiodienste für die gleiche Bandbreite anbieten. Der Sender kann jede gewünschte Klangqualität auswählen, von hohen Fidelity-Signalen für Musik bis hin zu Signalen mit niedrigem Futter für Talk-Radio. In diesem Fall kann die Klangqualität analog FM merklich unterlegen sein. High-Fidelity entspricht einer hohen Bitrate und höheren Übertragungskosten. DAB ist in Bezug auf Lärm und Multipath Fading für mobiles Zuhören,[7] Obwohl sich die Qualität der DAB -Empfangsqualität schnell verschlechtert, wenn die Signalstärke unter einen kritischen Schwellenwert fällt (wie normal für die Digitale Sendungen), während sich die FM -Empfangsqualität langsam mit dem abnehmenden Signal verschlechtert und eine wirksame Abdeckung über einen größeren Bereich liefert.

Ab 2021, 42 Länder betreiben DAB -Dienste.[8] Der Großteil dieser Dienste nutzt das verbesserte DAB+, wobei nur Großbritannien, Neuseeland, Rumänien, Brunei Darussalam und die Philippinen immer noch eine beträchtliche Anzahl von (ursprünglichen) DAB -Diensten verwenden. In vielen Ländern wird erwartet, dass bestehende FM -Dienste auf DAB+umsteigen. Bisher ist Norwegen das einzige Land, das eine umgesetzt hat Analoger Ausschalten Programm, das seine nationalen Rundfunkveranstalter im Jahr 2017 nur auf digitale Digital umgestellt hat.

Geschichte und Entwicklung

Prototypic DAB Receiver (1993)

DAB ist seit 1981 in der Entwicklung in der Entwicklung Institut für RundfunkTechnik (IRT). Die ersten DAB-Demonstrationen fanden 1985 im WARC-ORB in Genf statt, und 1988 wurden die ersten DAB-Übertragungen in Deutschland vorgenommen. Später wurde DAB als Forschungsprojekt für die entwickelt europäische Union (Eureka), das 1987 auf einer Initiative eines 1986 gebildeten Konsortiums begann. MPEG-1 Audio Layer II ("MP2") Codec wurde als Teil des EU147 -Projekts erstellt. DAB war der erste Standard basierend auf orthogonales Frequenz-Division-Multiplexing (OFDM) Modulationstechnik, die seitdem eines der beliebtesten Übertragungsschemata für moderne Breitband -digitale Kommunikationssysteme geworden ist.

Eine Wahl von Audio-Codec, Modulation und Fehlerkorrektur-Codierungsschemata und erste Versuchsübertragungen wurden 1990 durchgeführt. 1993 wurden öffentliche Demonstrationen in der Vereinigtes Königreich. Die Protokollspezifikation wurde 1993 abgeschlossen und von der übernommen Itu-r Standardisierungsbehörde im Jahr 1994, die europäische Gemeinschaft im Jahr 1995 und von ETSI 1997 wurden 1995 in mehreren Ländern Pilotsendungen gestartet.

Im Oktober 2005 die World DMB Forum wies sein technisches Komitee an, die Arbeiten zur Übernahme der erforderlichen Arbeiten auszuführen AAC+ Audio -Codec und stärker Fehlerkorrekturcodierung. Der AAC+ Audio -Codierungsstandard verwendet a modifizierte diskrete Cosinus -Transformation (MDCT) Audiodatenkomprimierung Algorithmus.[9][10] Diese Arbeit führte zum Start des DAB+ -Systems.

Bis 2006 befanden sich weltweit 500 Millionen Menschen in der Berichterstattung von DAB -Sendungen, obwohl zu diesem Zeitpunkt der Verkauf von Empfängern nur in der Vereinigtes Königreich (UK) und Dänemark. Im Jahr 2006 waren weltweit ungefähr 1.000 DAB -Stationen in Betrieb.[11] Ab 2018 wurden weltweit über 68 Millionen Geräte verkauft und über 2.270 DAB -Dienste sind ausgestrahlt.[8]

Für andere digitale Audio -Rundfunksysteme siehe Digitales Radio.

Tupfen+

DAB+ Logo
Altes Tupf+ Logo

Der Begriff "DAB" bezieht sich am häufigsten sowohl auf einen bestimmten DAB-Standard unter Verwendung des MP2-Audio-Codec, kann sich jedoch manchmal auf eine ganze Familie von TOB-bezogenen Standards wie DAB+, DMB und DAB-IP beziehen.

Worlddab, Die für die DAB -Standards verantwortliche Organisation kündigte DAB+an, ein großes Upgrade des DAB -Standards im Jahr 2006, wenn der He-aac V2 Audio Codec[12] (auch bekannt als EAAC+) wurde adoptiert. AAC+ verwendet a modifizierte diskrete Cosinus -Transformation (MDCT) Algorithmus.[9][10] Der neue Standard, der als DAB+bezeichnet wird, hat auch die übernommen MPEG Surround Audioformat und stärker Fehlerkorrekturcodierung in Form von Reed -Solomon Codierung. Dab+ wurde als standardisiert als Europäische Telekommunikationsstandards Institut (ETSI) TS 102 563.

Wie Tupf nicht ist vorwärts kompatibel Bei DAB+ können ältere DAB -Empfänger DAB+ -Recadas nicht erhalten. DAB -Empfänger, die nach a jedoch den neuen DAB+ Standard erhalten konnten Firmware -Upgrade wurden bereits im Juli 2007 verkauft. Wenn ein Empfänger im Allgemeinen dab+ kompatibel ist, wird die Produktverpackung ein Zeichen geben.

DAB+ Sendungen haben in mehreren Ländern wie Australien, Tschechische Republik, Dänemark, Deutschland, Hongkong (jetzt gekündigt), Italien, Malta, Norwegen, Polen, Schweiz, Belgien (Oktober 2017), eingeführt.[13] das Vereinigte Königreich und die Niederlande. Malta war im Oktober 2008 das erste Land, das DAB+ in Europa startete. In den nächsten Jahren werden auch mehrere andere Länder DAB+ Sendungen wie Österreich, Thailand, Vietnam und Indonesien erwartet. Südafrika begann im November 2014 mit einem technischen Piloten von DAB+ auf Channel 13F in Band 3. Wenn DAB+ -Stationen in etablierten DAB -Ländern starten, können sie neben bestehenden DAB -Stationen, die die älteren verwenden, übertragen MPEG-1 Audio Layer II Das Audioformat und die meisten vorhandenen DAB -Stationen werden voraussichtlich weiter übertragen, bis die überwiegende Mehrheit der Empfänger DAB+unterstützt.[14]

Ofcom In Großbritannien veröffentlichte eine Konsultation für ein neues nationales Multiplex mit einer Mischung aus DAB- und DAB+ -Diensten mit der Absicht, alle Dienste langfristig auf DAB+ zu verschieben.[15] Im Februar 2016 das neue nationale Netzwerk Sound digital mit drei DAB+ -Stationen gestartet.[16] Im August 2021 startete die BBC ihre erste reguläre Inlandsübertragung von DAB+ auf den Kanalinseln[17] und folgte später mit dem Beginn der lokalen Sendungen im Dezember 2021 in Cumbria und North Lancashire.[18]

DMB

Hauptartikel: Digital Multimedia Broadcasting

Digital Multimedia Broadcasting (DMB) und DAB-IP sind beide für mobiles Radio und Fernsehen geeignet, weil sie unterstützen MPEG 4 AVC und WMV9 als Video -Codecs. Ein DMB -Video -Unterkanal kann jedoch problemlos zu jedem DAB -Getriebe hinzugefügt werden, da es für eine DAB -Unterkanal ausgelegt wurde. DMB -Sendungen in Südkorea tragen konventionelle MPEG 1 Layer II -DAB -Audiodienste neben ihren DMB -Videodiensten.

Ab 2017, DMB wird derzeit in Norwegen, Südkorea und Thailand ausgestrahlt.

Dab-ip

2006 fand in London Versuche für DAB-IP statt, wie "Bt Movio ".[19] Es konkurrierte mit DVB-H und MediaFlo die auch untersucht wurden.[20]

Länder nutzen DAB

 Länder mit regelmäßigen Dienstleistungen
 Länder mit Versuchen und/oder Regulierung
 Länder mit Interesse
 Tupfer nicht mehr verwendet
Hauptartikel: Länder mit DAB/DMB

Mehr als 40 Länder bieten DAB-, DAB+ oder DMB -Sendungen anentweder als dauerhafte Technologie oder als Testübertragungen. Im Spektrummanagement, die Bands, die für öffentliche DAB -Dienste zugewiesen werden, werden mit abgekürzt T-Dab.

DAB wird in den Vereinigten Staaten nicht verwendet. Die Vereinigten Staaten' FCC argumentiert, dass Stationen in einem solchen nationalen DAB -Band aufgrund der großen Landmasse des Kontinents schwieriger zu kontrollieren wären als AM/FM/TV. Und Unternehmen, die DAB -Radio in Nordamerika verkaufen, könnten es teurer finden, diese Art von Radio an die Verbraucher zu vermarkten. Ab 2018 gibt es in Nordamerika keine DAB -Radiosender.[Benötigt Update]

FM -Funkübergang zum Tupfen

Ab 2021 ist Norwegen das einzige Land, das das FM -Radio zugunsten von DAB (für nationale Sender) ausgeschaltet hat. Seitdem ist die Schweiz derzeit das einzige Land, das Pläne für einen Switch bestätigt hat und auf ein Datum von 2023 abzielt.[21]

Norwegen

Norwegen war das erste Land, das einen vollständigen Umschalten der nationalen FM-Radiosender bekannt gab. Der Ausschalten begann am 11. Januar 2017 und endete am 13. Dezember 2017.[22][23] Der Ausschalten von 2017 hatte keinen Einfluss auf einige lokale und regionale Radiosender. Sie können weiterhin bis 2027 auf FM übertragen.

Der Zeitplan für die Schließung von FM -Signalen im Jahr 2017 war wie folgt:[24]

Andere Länder

  • Schweden 2015 setzte seine Pläne zum Ausschalten aus.[25]
  • Dänemark 2018 beschloss, die FM -Sender nicht auszuschalten, zumindest nicht bis 2023.[26]
  • Italien In der nördlichen Region von South Tirol-Alto AdigeDer Sender Ras hat damit begonnen, FM -Dienste auszuschalten.[27][28]
  • Schweiz Schweizer Radio -Sender haben beschlossen, FM wie ursprünglich am 31. Dezember 2024 geplant zu schließen.[29]

DAB-Ausschalten

Während viele Grafschaften eine Verlagerung zum digitalen Audio -Rundfunk erwartet haben, haben sich einige nach erfolglosen Versuchen in die entgegengesetzte Richtung bewegt.

  • Kanada führte Versuche mit DAB in L-Band in Großstädten durch. Der Erfolg von Satellite Digital Radio und Mangel an L-Band-DAB-Empfängern führte jedoch dazu, dass der analoge Ausschalter aufgegeben wurde. Kanada anschließend angenommen HD -Radio wie in den benachbarten Vereinigten Staaten anstelle von DAB verwendet.[30]
  • Finnland verlassener Tupfer im Jahr 2005.[31] Es wird die EU aufgefordert, die FM -Unterstützung in Autos ähnlich wie digitales Radio zu beauftragen.
  • Hongkong kündigte die Kündigung von DAB im März 2017 an.[32] Es wurde durch DVB-T2 Lite ersetzt.
  • Portugal kündigte die Kündigung von DAB im April 2011 an.[33]
  • In Korea wurde die Übertragung von MBC 11FM im Jahr 2015 gestoppt und der DAB-Kanal wurde auf T-DMB V-Radio umgestellt.
  • Tupfen in Irland wurde von 2017 auf den staatlichen Sender beschränkt RTé Radio's Multiplex, das im März 2021 ausgeschaltet wurde, nach einer Umfrage ergab, dass 77% der Erwachsenen über FM Radio anhörten, verglichen mit 8% über digitale Mittelwerte, von denen 0,5% über DAB.[34] Der Dienst von RTé begann im Jahr 2006 nach den Versuchen in den Jahren 1998 und 2001.[35] Ein kommerzielles Multiplex wurde in den Jahren 2007 bis 2008 getestet und lizenziert, einschließlich Tupfen+Von 2010 bis 2017, aber der Lizenznehmer hat wegen mangelnder Take -up -Rundfunkveranstalter nicht erneuert.[35]
  • Ungarn kündigte die Kündigung von DAB am 5. September 2020 an, 12 Jahre nach seinem Start.[36][37]
  • Rumänien Die DAB -Sendung im September 2021 ausgeschaltet, da es an Interesse sowohl von Sendern als auch von Hörern, geringe Verfügbarkeit von Empfängern, geringer Hörer sowie höherer Akzeptanz und Interesse an Internet -Radio und FM ist. Rumänien begann mit der DAB -Sendung im Jahr 2004 im DAB -Format nicht an DAB+, und das Interesse war niedrig. Es war nur in Bukarest erhältlich, nur öffentliche Stationen waren verfügbar, obwohl einige private Stationen einige Prüfungen vorgenommen hatten. DAB -Zuhörer waren noch in niedrigeren Zählungen. Die Verfügbarkeit von DAB -Radios in Geschäften war (und ist immer noch niedrig), und trotz der Tatsache, dass einige Geschäfte DAB -Empfänger anbieten, bleibt das Zinsen begrenzt (sowohl aufgrund mangelnder Zinsen, höherer Preis als ein normaler FM -Empfänger und die Menschen sind bereit Um den höheren Preis für ein Internet -Gerät zu zahlen), bevorzugen die meisten Internet -Radios oder kombinierten Systeme (Geräte mit FM und Internet, obwohl viele solcher Geräte auch Tupferfunktionen haben, die jetzt unbrauchbar werden).

Technologie

Bänder und Modi

DAB verwendet eine Breitbandbreiten-Broadcast-Technologie, und normalerweise wurden Spektren dafür zugewiesen in Band III (174–240 MHz) und L Band (1452–1492 MHz), obwohl das Schema den Betrieb zwischen 30 und 300 ermöglicht MHz. Das US-Militär hat den L-Band nur in den USA reserviert und seine Verwendung für andere Zwecke in Amerika blockiert, und die Vereinigten Staaten haben eine Vereinbarung mit Kanada getroffen, um L-Band auf terrestrische Sendung einzuschränken, um Einmischungen zu vermeiden.

DAB hatte historisch gesehen eine Reihe von länderspezifischen Übertragungsmodi (I, II, III und IV).

  • Modus I für Band III, Erde
  • Modus II für L-Band, Erde und Satellit
  • Modus III für Frequenzen unter 3 GHz, Erde und Satelliten
  • Modus IV für L-Band, Erde und Satelliten

Im Januar 2017 entfernte eine aktualisierte DAB -Spezifikation (2.1.1) die Modi II, III und IV, wobei nur der Modus I.

Protokollstapel

Von einem OSI -Modell Protokollstapel Der Standpunkt der Sichtweise bewohnt die Technologien in den folgenden Schichten: Der Audio -Codec bewohnt die Präsentationsfolie. Darunter ist das Datenübertragungsebene, verantwortlich für Statistische Zeitabteilung Multiplexing und Rahmensynchronisation. Endlich, das Physische Schicht enthält die Fehlerkorrekturcodierung, OFDM Modulationund den Umgang mit der Übertragung und Empfang von Daten. Einige Aspekte davon werden nachstehend beschrieben.

Audio-Codec

Dab verwendet die MPEG-1 Audio Layer II Audio -Codec, das oft als als bezeichnet wird MP2 wegen der allgegenwärtigen MP3 (MPEG-1 Audio Layer III).

Der neuere DAB+ Standard übernahm die He-aac Version 2 Audio -Codec, allgemein bekannt als "AAC+" oder "AACPLUS". AAC+ verwendet a modifizierte diskrete Cosinus -Transformation (MDCT) -Algorithmus,[9][10] und ist ungefähr dreimal effizienter als MP2,[38] Dies bedeutet, dass Rundfunkveranstalter DAB+ in der Lage sind, eine weitaus höhere Audioqualität oder weit mehr Stationen zu liefern, als sie mit DAB oder einer Kombination sowohl aus höherer Audioqualität als auch mehr Stationen können.

Eine der wichtigsten Entscheidungen bezüglich des Entwurfs eines digitalen Radioscroading -Systems ist die Auswahl, die Audio -Codec verwenden soll, da die Effizienz des Audio -Codec feststellt Qualität.

Fehlerkorrekturcodierung

Fehlerkorrekturcodierung (ECC) ist eine wichtige Technologie für ein digitales Kommunikationssystem, da sie feststellt, wie robust der Empfang für eine bestimmte Signalstärke sein wird-stärker ECC bietet einen robusteren Empfang als eine schwächere Form.

Die alte Version von DAB verwendet punktiert Faltungscodierung für seine ECC. Das Codierungsschema verwendet ungleichen Fehlerschutz (UEP), was bedeutet, dass Teile des Audio-Bitstroms, die anfälliger für Fehler sind, die hörbare Störungen verursachen Coderate) und umgekehrt. Das UEP -Schema, das auf DAB verwendet wird, führt jedoch zu einer Grauzone zwischen dem Benutzer, die eine gute Empfangsqualität und überhaupt ohne Empfang haben, im Gegensatz zu der Situation mit den meisten anderen drahtlosen digitalen Kommunikationssystemen, die eine scharfe "digitale Klippe" haben, wo die Signal wird schnell unbrauchbar, wenn die Signalstärke unter einen bestimmten Schwellenwert fällt. Wenn DAB -Zuhörer in diesem Bereich mit Zwischenstärke ein Signal erhalten, erleben sie einen "Burbling" -Säule, der die Wiedergabe des Audios unterbricht.

Der DAB+ Standard beinhaltet Reed -Solomon ECC als "innere Schicht" der Codierung, die um den Byte -Verschachtel -Audio -Rahmen platziert wird, jedoch innerhalb der "äußeren Schicht" der Faltungscodierung, die vom ursprünglichen DAB -System verwendet wird, obwohl bei DAB+ die Faltungscodierung gleichermaßen Fehlerschutz (EEP) als auf dem gleichen Fehlerschutz verwendet und nicht anstatt UEP, da jedes Bit in DAB+gleich wichtig ist. Diese Kombination aus Reed-Solomon-Codierung als innere Kodierungsschicht, gefolgt von einer äußeren Schicht der Faltungskodierung-sogenannte "verkettete Codierung" - wurde in den neunziger Jahren zu einem beliebten ECC -Programm, und NASA adoptierte es für seine Tiefenmissionen. Ein geringfügiger Unterschied zwischen der verketteten Codierung, die vom DAB+ -System verwendet wird, und dem, die für die meisten anderen Systeme verwendet werden Verbreiten Sie sich im Bitstrom, was wiederum das ermöglicht Reed -Solomon Fehler -Decoder, um einen höheren Anteil an Fehlern zu korrigieren.

Die auf DAB+ verwendete ECC ist weitaus stärker als bei DAB verwendet, wobei alles andere gleich ist (d. H. Wenn die Übertragungskräfte gleich bleiben), würde es zu Menschen führen, die derzeit Empfangsschwierigkeiten auf DAB haben, das ein viel robusteres Signal erhält mit DAB+ Getriebe. Es hat auch eine weitaus steilere "digitale Klippe", und Hörtests haben gezeigt, dass die Menschen dies bevorzugen, wenn die Signalstärke im Vergleich zur flacheren digitalen Klippe auf dem DAB niedrig ist.[38]

Modulation

Immunität gegen Verblassen und Inter-Symbol-Interferenzen (verursacht durch Multipath-Ausbreitung) wird ohne Ausgleich mittels der OFDM und DQPSK Modulationstechniken. Details finden Sie in der OFDM -Systemvergleichstabelle.

Verwenden von Werten für den Übertragungsmodus i (tm i), die, die OFDM Die Modulation besteht aus 1536 Unterträgern, die parallel übertragen werden. Der nützliche Teil der OFDM -Symbolperiode beträgt 1,0 ms, was zu den OFDM -Unterträgern führt, die jeweils eine Bandbreite von 1 kHz aufgrund der inversen Beziehung zwischen diesen beiden Parametern und der Gesamt -DM -Kanalbandbreite von 1537 kHz haben. Das OFDM -Wachungsintervall für TM I beträgt 0,246 ms, was bedeutet, dass die Gesamtdauer des Dm -Symbols von 1,246 ms beträgt. Die Dauer des Schutzintervalls bestimmt auch die maximale Trennung zwischen Sendern, die Teil desselben Einzelfrequenznetzwerks (SFN) sind, das für TM i ungefähr 74 km ist.

Einzelfrequenznetzwerke

OFDM ermöglicht die Verwendung von Einzelfrequenznetzwerken (Sfn), was bedeutet, dass ein Netzwerk von Sendern die Abdeckung eines großen Bereichs bis zur Größe eines Landes liefern kann, in dem alle Sender denselben Übertragungsfrequenzblock verwenden. Sender, die Teil eines SFN sind, müssen sehr genau mit anderen Sendern im Netzwerk synchronisiert werden, wodurch die Sender sehr genaue Uhren verwenden müssen.

Wenn ein Empfänger ein Signal erhält, das von den verschiedenen Sendern, die Teil eines SFN sind, übertragen wurde, haben die Signale der verschiedenen Sender normalerweise unterschiedliche Verzögerungen, aber zu OFDM scheinen sie einfach unterschiedliche Multipathen desselben Signals zu sein. Empfangsschwierigkeiten können jedoch auftreten, wenn die relative Verzögerung von Multiphen die Intervalldauer der OFDM -Wache übersteigt, und es gibt häufige Berichte über Empfangsschwierigkeiten aufgrund dieses Problems, wenn sich die Ausbreitungsbedingungen ändern, z. und so werden die Signale wahrscheinlich mit einer relativen Verzögerung ankommen, die größer ist als das OFDM -Wächterintervall.

Geringer Strom Lückenfüller Sender können zu einem SFN nach Wunsch hinzugefügt werden, um die Empfangsqualität zu verbessern, obwohl die Art und Weise, wie SFNs in Großbritannien implementiert wurden Kosten unten.

Bitraten

Ein Ensemble hat ein Maximum Bitrate Das kann getragen werden, aber dies hängt davon ab, welches Fehlerschutzniveau verwendet wird. Alle DAB -Multiplexe können jedoch insgesamt 864 "Kapazitätseinheiten" tragen. Die Anzahl der Kapazitätseinheiten oder Cu, die eine bestimmte Bit-Rate-Ebene erfordert, hängt von der Menge an ab fehler Korrektur wie oben beschrieben zur Übertragung hinzugefügt. In Großbritannien übertragen die meisten Dienste mit der Schutzstufe drei, die eine durchschnittliche ECC -Code -Rate von ca. 1/2gleichwertig mit einer maximalen Bitrate pro Multiplex von 1.184 kbit/s.

Dienstleistungen und Ensembles

Verschiedene verschiedene Dienste sind in einen eingebettet Ensemble (was typischerweise auch als a genannt wird Multiplex). Diese Dienste können umfassen:

Tupf und am/fm verglichen

Traditionell wurden Radioprogramme auf unterschiedliche Frequenzen übertragen BIN und Fmund das Radio musste nach Bedarf auf jede Frequenz eingestellt werden. Dies verbrauchte eine vergleichsweise große Menge an Spektrum für eine relativ kleine Anzahl von Stationen und begrenzte die Hörauswahl. DAB ist ein digitales Rundfunksystem, das durch die Anwendung von Multiplexing und Komprimierung kombiniert mehrere Audio -Streams auf einem relativ schmalen Band, der auf einer einzelnen Broadcast -Frequenz namens a zentriert ist Tupfen -Ensemble.

Innerhalb einer Gesamtzielbitrate für das DAB -Ensemble können einzelnen Stationen unterschiedliche Bitraten zugewiesen werden. Die Anzahl der Kanäle innerhalb eines DAB -Ensemble kann durch Senkung der durchschnittlichen Bitraten erhöht werden, jedoch auf Kosten der Qualität der Ströme. Die Fehlerkorrektur unter dem DAB -Standard macht das Signal robuster, verringert jedoch die für Streams verfügbare Gesamtbitrate.

FM HD -Radio gegen DAB

DAB sendet ein einzelnes Multiplex, das ungefähr 1.500 Kilohertz breit ist (~ 1000 Kilobit pro Sekunde). Dieser Multiplex wird dann in mehrere digitale Ströme zwischen 9 und 12 Programmen unterteilt. Im Gegensatz dazu FM HD -Radio Fügt seine digitalen Träger den traditionellen 270 Kilohertz-weiten Analogkanälen mit bis zu 300 kbit/s pro Station (reiner digitaler Modus) hinzu. Die vollständige Bandbreite des Hybridmodus nähert sich 400 kHz.

Die erste Generation DAB verwendet die MPEG-1 Audio Layer II (MP2) Audio -Codec, das weniger effizient ist als neuere Codecs. Das typische Bitrate für DAB -Stereo -Programme beträgt nur 128 kbit/s oder weniger. Infolgedessen haben die meisten Radiosender auf DAB eine niedrigere Klangqualität als FM, was zu einer Reihe von Beschwerden in der audiophilen Community führt.[40] Wie bei DAB+ oder T-DMB In Europa verwendet FM HD -Radio einen Codec basierend auf dem MPEG-4 He-aac Standard.

HD -Radio ist ein proprietäres System von Ibiquity Digital Corporationeine Tochtergesellschaft von DTS, Inc. seit 2015, das selbst gehört Xperi Corporation Seit 2016. DAB ist ein offener Standard bei ETSI.

Verwendung von Frequenzspektrum- und Senderstellen

Tupfer kann wesentlich höher geben Spektrale Effizienz, gemessen in Programmen pro MHz und pro Senderstelle, als analoge Systeme. An vielen Orten hat dies zu einer Zunahme der Anzahl der Hörer, insbesondere außerhalb der großen städtischen Gebiete, zugenommen. Dies kann durch DAB+ weiter verbessert werden, der einen viel effizienteren Codec verwendet, was ein niedrigeres Bitrate pro Kanal mit kaum bis gar nicht an Qualitätsverlust ermöglicht. Wenn einige Stationen in Mono übertragen werden, kann ihre Bitrate im Vergleich zu Stereoübertragungen reduziert werden, was die Effizienz weiter verbessert.

Numerisches Beispiel: Analog FM erfordert 0,2 MHz pro Programm. Das Frequenzwiederverwendung Der Faktor in den meisten Ländern beträgt ungefähr 15 für Stereoübertragungen (mit geringeren Faktoren für Mono -FM -Netzwerke), was bedeutet Co-Kanal-Interferenz, d.h. Angenommen, eine Gesamtverfügbarkeit von 102 FM-Kanälen in einer Bandbreite von 0,2 MHz über dem Band II-Spektrum von 87,5 bis 108,0 MHz, sind durchschnittlich 102/15 = 6,8 Funkkanäle auf jeder Sender-Site möglich (plus lokale Sender, die weniger verursacht werden Interferenz). Dies führt zu a System spektraler Effizienz von 1 /15 / (0,2 MHz) = 0,30 Programmen / Sender / MHz. Tupfen mit 192 kbit/s Codec erfordert 1,536 MHz * 192 kbit/s/1.136 kbit/s = 0,26 MHz pro Audioprogramm. Der Frequenz-Wiederverwendungsfaktor für lokale Programme und Multifrequenz-Rundfunknetzwerke (Mfn) ist typischerweise 4 oder 5, was zu 1 /4 / (0,26 MHz) = 0,96 Programmen / Sender / MHz führt. Dies ist 3,2 -mal so effizient wie analog FM für lokale Stationen. Für die Übertragung eines Einzelfrequenznetzwerks (SFN), zum Beispiel für nationale Programme, beträgt der Kanal-Wiederverwendungsfaktor 1, was zu 1/1/0,25 MHz = 3,85 Programmen/Sender/MHz führt, was 12,7-mal so wirksam wie FM für nationale ist und regionale Netzwerke.

Beachten Sie, dass die oben genannte Kapazitätsverbesserung bei den L-Band-Frequenzen möglicherweise nicht immer erreicht wird Schattenverlust für hügeliges Gelände und für Innenkommunikation. Die Anzahl der Senderorte oder die für die vollständige Abdeckung eines Landes erforderliche Übertragungsleistung kann bei diesen Frequenzen eher hoch sein, um zu vermeiden, dass das System durch Co-Kanal-Interferenzen eher begrenzt und nicht begrenzt wird.

Tonqualität

Siehe auch: MP2 -Qualität

Die ursprünglichen Ziele der Konvertierung in die digitale Übertragung waren, höher zu ermöglichen Treue, mehr Stationen und mehr Widerstand gegen Rauschen, Co-Kanal-Interferenzen und Multipath als im analogen FM -Radio. In vielen Ländern, die DAB auf Stereo -Radiosender implementieren, verwenden die Komprimierung in einem solchen Grad, dass sie eine geringere Klangqualität erzeugt als die von FM -Sendungen erhalten. Dies liegt daran, dass die Bitrate -Werte für die zu niedrig sind MPEG -Schicht 2 Audio -Codec zur Bereitstellung von Audioqualität von High Fidelity.[41]

Das BBC Die Abteilung für Forschung und Entwicklung besagt, dass mindestens 192 kbit/s für eine High -Fidelity -Stereoübertragung erforderlich ist:

Ein Wert von 256 kbit/wurde beurteilt, um ein hochwertiges Stereo -Sendungssignal bereitzustellen. Eine geringe Reduzierung von 224 kbit/s ist jedoch häufig angemessen, und in einigen Fällen kann es möglich sein, eine weitere Reduzierung auf 192 kbit/s zu akzeptieren, insbesondere wenn Redundanz im Stereosignal durch einen Prozess der gemeinsamen Stereoanlage genutzt wird 'Codierung (d. H. Einige Geräusche, die in der Mitte des Stereobilds erscheinen, müssen nicht zweimal gesendet werden). Bei 192 kbit/s ist es relativ einfach, Unvollkommenheiten in kritischem Audiomaterial zu hören.

-BBC R & D White Paper von 061 Juni 2003[42]

Als die BBC im Juli 2006 die Bit-Rate der Übertragung ihrer klassischen Musikstation reduzierte Radio 3 Von 192 Kbit/s bis 160 kbit/s führte der daraus resultierende Abbau der Audioqualität zu einer Reihe von Beschwerden für das Unternehmen.[43] Die BBC kündigte später an, dass nach dieser Prüfung neuer Geräte die vorherige Praxis der Übertragung von Radio 3 bei 192 kbit/s wieder aufgenommen wird, wenn keine weiteren Anforderungen an Bandbreite bestand. (Zum Vergleich werden BBC Radio 3 und alle anderen BBC -Radiosender nun mit Verwendung gestreamt AAC bei 320 kbit/s als "hd" beschrieben, auf BBC Radio iPlayer Nach einem Zeitraum, in dem es zu zwei verschiedenen Bitraten verfügbar war.)

Trotz der oben genannten Umfrage im Jahr 2007 von DAB -Hörern (einschließlich Mobilgeräte) hat die meisten Fund DAB die gleiche oder bessere Klangqualität als FM aufweisen.[44]

Bis 2019 hatten einige Stationen auf DAB+ verbessert, anstatt die Klangqualität zu verbessern, sie reduzierten sie stattdessen auf 32 kbit/s oder 64 kbit/s, oft in Mono.[45]

Stärken und Schwächen

Vorteile von DAB

Verbesserte Funktionen für Benutzer

DAB-Geräte führen Band-Scans über den gesamten Frequenzbereich aus und präsentieren alle Stationen aus einer einzigen Liste, aus der der Benutzer ausgewählt werden kann.

DAB kann "Radiotext" tragen (in der DAB -Terminologie, Dynamisches Etikettsegmentoder dls) aus dem Sender, das Echtzeitinformationen wie Songtitel, Musiktyp und Nachrichten oder Verkehrsaktualisierungen mit einer Länge von bis zu 128 Zeichen enthält. Dies ähnelt einem Merkmal von FM genannt Rds, was einen Radiotext von bis zu 64 Zeichen ermöglicht.

Die DAB -Übertragung enthält eine lokale Uhrzeit und so kann ein Gerät dies verwenden, um seine interne Uhr automatisch zu korrigieren, wenn sie zwischen Zeitzonen und beim Wechsel zu oder von Die Sommerzeit.

Weitere Stationen

DAB ist nicht bandbreite effizienter als analog gemessen in Programmen pro MHz eines bestimmten Senders (der sogenannten Verknüpfen Sie die spektrale Effizienz), aber es ist weniger anfällig für Co-Channel-Interferenzen (Cross-Talk), was es ermöglicht, den Wiederverwendungabstand zu verringern, d. H. Den gleichen Funkfrequenzkanal dicht zu verwenden. Das System spektraler Effizienz (Die durchschnittliche Anzahl der Radioprogramme pro MHz und Sender) ist für lokale Radiosender ein Faktor drei effizienter als analoge FM. Für nationale und regionale Funknetzwerke wird die Effizienz aufgrund der Verwendung von mehr als um eine Größenordnung verbessert Sfns. In diesem Fall verwenden benachbarte Sender dieselbe Frequenz.

In bestimmten Bereichen - insbesondere in ländlichen Gebieten - gibt die Einführung von DAB Radio -Hörer eine größere Auswahl an Radiosendern. Zum Beispiel in SüdnorwegenRadio -Hörer verzeichneten eine Zunahme der verfügbaren Stationen von 6 auf 21, als DAB im November 2006 eingeführt wurde.

Empfangsqualität

Der DAB -Standard integriert Merkmale, um die negativen Folgen von zu verringern Multipath Verblassen und Signalrauschen, was bestehende betrifft analog Systeme.

Da DAB digitales Audio überträgt, gibt es kein Zisch mit einem schwachen Signal, das auf FM auftreten kann. Radios im Rand eines DAB -Signals können jedoch einen "sprudelnden Schlamm" -Anton aufweisen, der das Audio oder das Audio -Schnitt insgesamt unterbricht.

Aufgrund der Empfindlichkeit gegenüber Doppler -Verschiebung in Kombination mit Multipath -AusbreitungDie DAB -Empfangsbereich (aber nicht die Audioqualität) wird je nach Frequenz der Träger bei der Reisegeschwindigkeit von mehr als 120 bis 200 km/h reduziert.[7]

Weniger nicht lizenzierte ("Piraten") Stationsinterferenz

Die spezialisierte Art, das begrenzte Spektrum und die höheren Kosten für DAB -Rundfunkgeräte bieten Hindernisse für nicht lizenziert ("Pirat") Stationen, die auf DAB übertragen werden. In Städten wie London mit einer großen Anzahl von nicht lizenzierten Radiosendern, die auf FM übertragen werden, können einige Stationen in Bereichen zuverlässig erhalten werden, in Bereichen, in denen sie aufgrund der Einmischung von nicht lizenzierten Radiosendern regelmäßig schwierig oder unmöglich sind, auf FM zu empfangen.

Variable Bandbreite

Mono-Talk-Radio-, Nachrichten- und Wetterkanäle sowie andere nicht-musische Programme benötigen deutlich weniger Bandbreite als ein typischer Musik-Radiosender, mit dem DAB diese Programme zu niedrigeren Bitraten tragen kann, sodass mehr Bandbreite für andere Programme verwendet werden kann.

Dies führte jedoch zu der Situation, in der einige Stationen in Mono ausgestrahlt werden. sehen § Audio Qualität für mehr Details.

Übertragungskosten

DAB -Sender sind zwangsläufig teurer als ihre FM -Gegenstücke. DAB verwendet höhere Frequenzen als FM, und daher muss möglicherweise mehr Sender kompensiert werden, um die gleiche Abdeckung wie ein einzelner FM -Sender zu erreichen. DAB wird üblicherweise von einem anderen Unternehmen als Sender übertragen, das dann die Kapazität an eine Reihe von Radiosendern verkauft. Diese gemeinsamen Kosten können billiger funktionieren, als einen einzelnen FM -Sender zu betreiben.

Diese Effizienz stammt aus der Fähigkeit, dass ein DAB -Netzwerk im Rundfunk mehr Kanäle pro Sender/Netzwerk hat. Ein Netzwerk kann 6–10 Kanäle (mit MP2 -Audio -Codec) oder 10–18 Kanälen (mit HE AAC Codec) übertragen. Daher wird angenommen, dass der Ersatz von FM-Radios und FM-Transmitter durch neue DAB-Radios und DAB-Transmitter im Vergleich zu neuen FM-Einrichtungen nicht mehr kosten wird. Es wird auch argumentiert, dass der Stromverbrauch für Stationen, die auf einem einzelnen DAB -Multiplex übertragen wurden, im Vergleich zu einzelnen analogen Sendern niedriger sein wird.[46]

Einmal angewendet hat ein Betreiber behauptet, dass die DAB-Übertragung so niedrig wie ein 9. der Kosten für die FM-Übertragung ist.[47]

Nachteile von DAB

Empfangsqualität

Die Empfangsqualität im frühen Stadium des Einsatzes von DAB war selbst für Menschen, die gut im Berichterstattungsbereich leben, schlecht. Der Grund dafür ist, dass DAB schwach verwendet Fehlerkorrekturcodierung, damit, wenn es viele Fehler mit den empfangenen Daten gibt, die nicht genug von den Fehlern korrigiert werden können und ein "sprudelnder Schlamm" -Sund auftritt. In einigen Fällen kann ein vollständiger Signalverlust auftreten. Diese Situation wurde in der neueren DAB+ -Version verbessert, die stärker verwendet wird Fehlerkorrekturcodierung und als zusätzliche Sender gebaut.

Wie bei anderen digitalen Systemen funktioniert es, wenn das Signal schwach ist oder schwere Störungen erleidet, überhaupt nicht. Der DAB -Empfang kann auch ein Problem für Empfänger sein, wenn das gewünschte Signal an eine stärkere angrenzt. Dies war ein besonderes Problem für frühe und kostengünstige Empfänger.

Audio Qualität

Eine häufige Beschwerde der Zuhörer ist, dass die Rundfunkanlagen in mehr Stationen pro Ensemble als empfohlen werden[42] durch:

  • Minimieren Sie die Bit-Rate bis auf die niedrigste Ebene der Klangqualität, die die Zuhörer bereit sind, zu tolerieren, z. .
  • Mit wenigen digitalen Kanälen in Stereo ausstrahlen.

Signalverzögerung

Die Natur von a Einzelfrequenznetzwerk (SFN) ist so, dass die Sender in einem Netzwerk gleichzeitig dasselbe Signal übertragen müssen. Um die Synchronisation zu erreichen, muss der Sender alle Unterschiede in der Ausbreitungszeit entgegenwirken, die durch die verschiedenen Methoden und Entfernungen entstehen, die an der Trage des Signals vom Multiplexer zu den verschiedenen Sendern beteiligt sind. Dies erfolgt durch die Anwendung einer Verzögerung des eingehenden Signals am Sender basierend auf einem am Multiplexer erzeugten Zeitstempel, der unter Berücksichtigung der maximalen wahrscheinlichen Ausbreitungszeit mit einem großzügigen zusätzlichen Rand zur Sicherheit erstellt wurde. Verzögerungen im Audio -Encoder und im Empfänger aufgrund der digitalen Verarbeitung (z. B. Deeinterleaving) tragen zur allgemeinen Verzögerung des Hörers bei.[7] Das Signal wird normalerweise um 1 bis 4 Sekunden verzögert und kann für DAB+erheblich länger sein. Dies hat Nachteile:

  • DAB -Radios sind mit Live -Events nicht in Schritt. Daher ist die Erfahrung, Live -Kommentare zu Ereignissen zu hören, die beobachtet werden, beeinträchtigt.
  • Zuhörer, die eine Kombination aus Analog- (AM- oder FM) und DAB -Radios (z. B. in verschiedenen Räumen eines Hauses) verwenden, hören eine Mischung, wenn beide Empfänger in Hörweite sind.

ZeitsignaleIm Gegenteil, sind in einem genau definierten Netzwerk mit fester Verzögerung kein Problem. Der DAB -Multiplexer fügt den verteilten Zeitinformationen den richtigen Offset hinzu. Die Zeitinformationen sind auch unabhängig von der (möglicherweise unterschiedlichen) Audio -Dekodierungsverzögerung der Empfänger, da die Zeit nicht in die Audio -Frames eingebettet ist. Dies bedeutet, dass eingebaute Uhren in Empfängern genau korrekt sein können.

Übertragungskosten

DAB kann Einsparungen für Netzwerke mehrerer Stationen bieten. Die ursprüngliche Entwicklung von DAB wurde von nationalen Netzbetreibern mit einer Reihe von Kanälen angetrieben, die von mehreren Standorten übertragen wurden. Für einzelne Stationen wie kleine Gemeinde oder lokale Stationen, die traditionell ihren eigenen FM -Sender auf ihrem eigenen Gebäude betreiben, sind die Kosten für die DAB -Übertragung viel höher als analog. Der Betrieb eines DAB -Senders für eine einzelne Station ist keine effiziente Verwendung von Spektrum oder Strom. Trotzdem kann dies bis zu einem gewissen Grad durch Kombination mehrerer lokaler Stationen in einem DAB/DAB+ MUX gelöst werden, ähnlich wie bei DVB-T/DVB-T2 mit lokalen Fernsehsendern.

Berichterstattung

Obwohl die FM -Deckung in den meisten Ländern, die alle Arten von DAB -Diensten implementieren, die DAB -Deckung überschreitet, hat eine Reihe von Ländern, die in digitale Umschaltanlagen wechseln, erhebliche DAB -Netzwerk -Rollouts unterzogen. Ab Dezember 2019Die folgenden Abdeckungen wurden von Worlddab gegeben:[48]

Land Berichterstattung
(% der Bevölkerung)
Kuwait 100
Malta 100
Monaco 100
Norwegen 99.7
Schweiz 99,5
Dänemark 98
Deutschland 98
Vereinigtes Königreich 97,3
Belgien 97
Niederlande 95
Gibraltar 90
Südkorea 90
Tschechische Republik 85
Slowenien 85
Italien 84
Österreich 77
Australien 65
Polen 56
Tunesien 51
Schweden 41,8
Aserbaidschan 30
Frankreich 25
Spanien 20
Ukraine 7.07
Griechenland ?
Vatikan ?

Kompatibilität

Im Jahr 2006 begannen die Tests mit den viel verbesserten zu verwenden He-aac Codec für Tupfen+. Kaum einer der Empfänger, die vor 2008 erstellt wurden MP2 Codierte Stationen sind weg. Die meisten neuen Empfänger sind sowohl dab als auch dab+ kompatibel; Das Problem wird jedoch von einigen Herstellern verschärft, die die DAB+ -Funktionen auf ansonsten kompatiblen Funkgeräten deaktivieren, um Lizenzgebühren zu sparen, wenn sie in Ländern ohne aktuelle DAB+ -Radien verkauft werden.

Strombedarf

Tragbarer DAB/DAB+ und FM -Empfänger, circa 2016. Diese Einheit erfordert zwei "Aa" Größe Batterien. (Kopfhörer nicht gezeigt).

Da DAB digitale Signalverarbeitungstechniken erfordert, um vom empfangenen digital codierten Signal in den analogen Audiogehalt umzuwandeln, ist die Komplexität der dafür erforderlichen elektronischen Schaltkreise höher. Dies führt dazu, dass mehr Leistung erforderlich ist, um diese Konvertierung zu bewirken, als mit einem analogen FM -zu -Audio -Umwandlung zu vergleichen. Dies bedeutet, dass sie mehr Energie verbrauchen als analoge VHF -Empfänger. Dank der erhöhten Integration (Funk-On-Chip) wurde der DAB-Empfänger-Stromverbrauch jedoch dramatisch reduziert, was tragbare Empfänger weitaus verwendbarer macht.

Siehe auch

Verweise

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Allgemein

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Externe Links