Twee verschillende lokale DAB+ scenario’s die we kennen
In België beslist de regelgever over het maximum aantal zenders en welk “effectief uitgestraald vermogen (ERP)” per zendersite mag worden gebruikt. Het radiostation zal de wet overtreden wanneer een ERP-vermogen gebruikt wordt dat niet in overeenstemming is met de vergunning.
In Nederland zal de regelgever het zendgebied beperken (in plaats van het aantal zenders en het ERP-vermogen). Hier overtreedt het radiostation de wet wanneer het uitzendt buiten het opgelegde zendgebied. Op een afstand van 10 km van het vergunde verzorgingsgebied mag de veldsterkte niet hoger zijn dan 50dBµV/m.
Beide zijn tegengestelde regelingen!
Alle informatie over DAB+ voorschriften in andere landen is welkom. We kunnen deze informatie op lokaaldigitaal.vlaanderen en localdab.org delen. Zo kan iedereen leren over de verschillen in wetgeving en wat de beste manier is om dit aan te pakken.
De volgende regels gelden bijvoorbeeld in Nederland, waar de vergunning het verzorgingsgebied definieert als het toewijzingsgebied:
- Op een afstand van 10 km van het vergunde allotment mag de veldsterkte niet hoger zijn dan 50dBµV/m
- Op een afstand van 30 km van het toegewezen gebied mag de veldsterkte niet hoger zijn dan 40dBµV/m
Omroepen en DAB+ providers in Nederland moeten zelf nadenken over:
- aangepaste antennepatronen
- de meest geschikte zenderlocaties
- het zendervermogen per site
Het zal dan ook heel belangrijk zijn om het verzorgingsgebied zo goed mogelijk te optimaliseren volgens de opgelegde vergunning. Buiten het randgebied van het toegewezen gebied mag er immers geen hogere veldsterkte gemeten worden. Extra SFN-zenderlocaties (steunzenders) zijn bespreekbaar met de regelgever of de mediabestuurder.
De feiten in het veld
De beste oplossing voor lokale radio’s in een bepaalde regio, zal niet noodzakelijk de oplossing zijn voor lokale radio’s in een ander regio. Soms kan een zender van 5000 Watt met twee steunzenders van 250 Watt de oplossing zijn, in andere situaties kan de beste keuze de combinatie van vier 1000 Watt zenders met een 250 Watt zender zijn. Kennis en praktijkervaring zullen een belangrijke rol spelen.
We kunnen alvast enkele theoretische feiten met jullie delen:
1. FM-vermogen is vrij eenvoudig. Het is slechts een frequentieverandering als modulatie. De amplitude is constant. Wat resulteert in een continu zendvermogen.
2. Dat is niet het geval bij de DAB+ zender. Hoewel de zender gebruik maakt van fasemodulatie, vergelijkbaar met FM, zal de amplitude niet veranderen. Onthoud vooral dat bij DAB+ niet één draaggolf gemoduleerd wordt, er worden 1536 draaggolven gemoduleerd. De 1536 draaggolven in het frequentiedomein resulteren in de som van al hun amplitudes in het tijdsdomein.
De draaggolfamplitudes kunnen positief (45° en 135°) of negatief (225° en 315°) zijn. De som van de amplitudes van alle dragers zal op elk moment anders zijn. Het DAB+ zendervermogen is dan ook sterk variabel en niet vergelijkbaar met een FM zender waarbij het vermogen niet zal variëren.
We zullen zien dat deze sterke variërende amplitude de vermogensversterker van de DAB(+) zender kan overbelasten. Het resultaat is harmonische vervorming en spectrale energie buiten het DAB+ kanaal. Een verplicht filter tussen de zender en de antenne is dus echt wel nodig.
Het is niet mogelijk om altijd 100% van het vermogen van de DAB+ te gebruiken (zoals bij FM). Daarom zal een 1000 Watt DAB+ zender slechts 25% van zijn totale vermogen (gemiddeld gebruik)kunnen gebruiken. Een 1000 Watt DAB+ zender zal dus een gemiddeld zendvermogen van slechts 250 Watt gebruiken!
3. Verhouding vermogen/bandbreedte – Als je een draaggolf (sinus) gaat moduleren, wordt het spectrum van gegenereerde frequenties rond de draaggolffrequentie groter door de modulatie. De gemoduleerde informatie is niet de draaggolf, maar het hele spectrum rond de draaggolf. Hoe meer informatie per tijdseenheid je wilt overdragen, hoe groter de bandbreedte aan weerszijden van de draaggolf.
De informatie in FM heeft een bandbreedte van 15 kHz (de hoogste audiofrequentie dat bij FM-broadcast uitgezonden worden). In hoogwaardige “Wideband FM” hebben we geprobeerd tot de 4e Bessel-harmonische op te nemen, wat betekent dat 4 x 15 kHz 60 kHz is. Daarom is het spectrum 75 kHz aan elke kant van de draaggolf. De totale bandbreedte voor een FM-kanaal is 150 kHz. Dit is natuurlijk als radiostations de wettelijke grenzen van de 75 kHz frequentiezwaai respecteren. In de praktijk zien we dat FM-radiostations met deze grenzen flirt en zelfs tot het uiterste drijft. De bekende reden hiervoor is de bekende loudness war.
Stel dat een FM-zender van 100 watt, met een maximale frequentiezwaai van 75 kHz, een spectrumbandbreedte heeft van 150 kHz. Als we 100 watt (uitgestraald vermogen) delen door 150 000 Hz (bandbreedte), krijgen we een “vermogen per Hz” van
0,000667 W/Hz of 0,667 mW/Hz.
Laten we dit vergelijken met een DAB+ zender van 1000 watt die een bandbreedte van 1537 kHz (1536 dragers@1kHz afstand) heeft. Door 1000 watt (uitgestraald vermogen) te delen over 1537 000 Hz (bandbreedte) krijgen we een “vermogen per Hz” van
0,0006506 W/Hz of 0,6506 mW/Hz.
Een DAB+ zender heeft dus iets meer dan 1000 Watt nodig om hetzelfde “vermogen/Hz” te bereiken als een FM-zender van 100 Watt. Het door de modulatie en de 1536 draaggolven gegenereerde spectrum is immers veel breder dan bij FM. De zendenergie van DAB+ is verspreid over een veel breder frequentiespectrum.
Uiteraard geldt een vergelijking tussen FM en DAB+ onder vergelijkbare, gelijke omstandigheden. Bijgevolg kan men het ontvangstbereik van DAB+ in de toekomst niet zomaar één op één vergelijken met het huidige bereik van de plaatselijke FM-radiozender.
4. In veel landen is de FM-band propvol. FM-radiostations zullen elkaar daarom heel vaak storen. De reden hiervoor is de bescherming van slechts 100 kHz tussen de zenders van de lokale radio’s, zelfs wanneer de afstand veel minder dan 60 km bedraagt. In de DAB+ band zullen deze storingen minder snel optreden, wat de ontvangstkwaliteit van DAB+ ten goede komt.
5. DAB+ is ongevoelig voor fasevervorming, terwijl FM zeer gevoelig is voor fasevervorming. Dit is een voordeel voor DAB+.
6. DAB+ gebruikt een hogere frequentieband (VHF-band III) dan FM (VHF-band II). Bij hogere frequenties is de paddemping echter groter. Dat kan een klein voordeel zijn voor FM.
7. De gevoeligheid van de radio ontvanger speelt een belangrijke rol. De FM-radio ontvanger moet een bandbreedte van 150 kHz opvangen, terwijl de DAB+ ontvanger een bandbreedte van 1 537 kHz moet opvangen. Dat is ongeveer het tienvoudige van de FM-radio ontvanger. Dit betekent dat ook de opgevangen ruis tienmaal zo hoog zal zijn. De FM-radio ontvanger zal een ruisvloer hebben van -122,17 dBm en DAB(+) van -112,06 dBm (ongeveer 10 dB verschil in ruisvloer).
8. Het is ook belangrijk te onthouden dat als een conformiteitscertificaat wordt aangevraagd, het moeilijker wordt dit te verkrijgen wanneer het uitgestraalde vermogen toeneemt en de hoogte van de mast laag blijft. Dit conformiteitscertificaat heeft te maken met de bescherming van mensen tegen te sterke elektromagnetische velden in hun leefomgeving. Antennes van een hoog vermogen zender plaatst men dan ook best op hoge torens.
Gelukkig is een “Single Frequency Network (SFN)” bij uitstek geschikt voor DAB+. In plaats van 1 zender te gebruiken om een bepaalde regio te coveren, is het bij DAB+ beter om meerdere zenders op dezelfde frequentie te gebruiken. Over de locatie van de zenders moet natuurlijk goed worden nagedacht.