In onze technische uiteenzetting proberen we niet in te gaan op de mathematische ondergrond van DAB(+). Reden hiervoor is dat het voor iedereen leesbaar en begrijpbaar moet blijven. Doen we dit toch, dan doen we dit heel summier voor eventueel geïnteresseerden. We zetten de tekst dan in cursief. De schuine tekst kan telkens zonder enig probleem overgeslagen worden.

- Welk type verbinding gebruiken voor STL?

- Automatisch overschakelen tussen FM en DAB+

- Headroom bij digitale audio

- Hoe werkt audio bitcompressie?

- Het verschil tussen ETI en EDI?

- Wat zijn Capacity Units (CU’s)?

- De DAB SFN on-channel repeater (OCR)

- De gevoeligheid van een ontvanger

- Wat is DPD (Digital Pre-Distortion)?

- DAB+ testvergunningen versus "type 2 masker"

- ETI Transmissie capaciteit getest
- De DAB(+) Fout Correctie Code
- De DAB(+) zender
- Het verplichte caviteitsfilter
- De DAB(+) frequentieband
- De DAB(+) antenne

Welk type verbinding gebruiken voor de STL?

De bitrate van de datastream van een volle MUX (bv 12 omroepen aan 96 kbps) is 1.2 Mega bit per seconde (Mbps). Het is dan ook heel belangrijk om te kiezen voor een verbinding die deze datastream aankan.

Wanneer er meer dan 1 zendersite gebruikt wordt, zal de ETI stream naar alle zendersites gestuurd moeten worden. Als er (bijvoorbeeld) 3 zendersites zijn en de multiplexer op nog een andere locatie staat, zal er 3.6 Mbps geüpload worden (1.2 Mbps per zendersite). Het is dan ook heel belangrijk om voldoende reserve te voorzien en voor een verbinding te kiezen die meer aankan dan wat er in de praktijk nodig is. Waarom leggen we later in een volgend artikel uit.

Een stabiele verbinding is dan ook iets waar heel goed over nagedacht worden. Wanneer de verbinding niet stabiel genoeg is, kunnen er immers snel problemen met de “synchronisatie” optreden waardoor de verschillende zenders elkaar zullen storen.

Daarom sommen we even op welke oplossingen in aanmerking kunnen komen om de EDI (ETI over IP) stream te transporteren. 

1. Private VPN verbinding (vb: Proximus Explore)

Het gaat altijd over een “IP verbinding”, zij het een private Internet verbinding gebaseerd op het MPLS-protocol (PE en CE routers).

Dit is een privaat IP netwerk waar een stukje gereserveerd wordt voor een gebruiker. Verder is alles identiek aan het publieke Internet. SLA’s (Service Level Agreement’s) over throughput zijn mogelijk maar zullen een meerprijs hebben.

Het kan ook over een LAN gaan (switch op de sites) men noemt deze dienst VPLS (Virtual Private Lan Service). In dit geval sluit je aan op een switch (geen router) op de verschillende sites. Het netwerk lijkt dan op een switch waar je met Ethernet op aansluit. We weten dat deze laatste service duurder is vanwege de huurprijs van de Catalist switches (Explore).

2. Straalverbinding (vb: draadloze data verbindingen)

De belangrijkste voorwaarde om een (professionele) straalverbinding te kunnen gebruiken is dat de “antennes elkaar kunnen zien”. Dit heeft vooral te maken met de gebruikte frequentieband.

In het beste geval kan een goede straalverbinding enkele kilometers overbruggen. Onze test bewees dat dit soort dataverbindingen perfect gebruikt kunnen worden voor een STL voor DAB. Best is om hiervoor professionele apparatuur te gebruiken.

3. Glasfiber network

Het huren van fiber is duur alsook het oplichten ervan (een signaal op steken). Omwille van de kostprijs is Dedicated fiber uitgesloten voor lokale radio’s. Men zal zich dan ook moeten concentreren op gedeelde oplossingen zoals SDH.

4. Het publieke internet

Het gaat hier over een publiek netwerk (publiek internet). Hier gelden geen SLA’s (Service Level Agreement’s). Voor een meerprijs kan er gekozen worden voor een business abonnement waar er wel SLA's zijn.

Het uitgangspunt is “best effort”. Het gebruik van publiek Internet houdt dus bepaalde risico’s in.

De doorvoersnelheid (throughput) is vooral in functie van het gebruik. Indien veel mensen gebruik maken van het internet kan de throughput dalen tot een niveau waar ETI signalen niet meer tijdig aankomen om de SFN zenders synchroon te houden.

Het gebruik van publiek internet moet gezien worden als het aanvaarden van risico’s. Men kan er NOOIT een 100% beschikbaarheid mee realiseren.

Service linking (Automatisch overschakelen tussen FM en DAB+)

Nu er wettelijk in iedere nieuwe EU-wagen standaard een FM/DAB+ ontvanger aanwezig is en de helft van alle Vlaamse lokale/regionale radio’s ook via DAB+ te ontvangen zijn, kunnen luisteraars hun favoriete lokale/regionale omroep zelfs in een groot deel van de desbetreffende provincie beluisteren. De overschakeling van DAB+ naar FM gebeurt zelfs automatisch.

Maar soms ook niet … ?

Omdat we het fijne ervan wilden van weten en we vooral een oplossing voor het probleem zochten, hebben we de uitgezonden FIC-data van de MUX'en van het proefproject vergeleken met de FIC-data van de MUX van de VRT (BP) en die van Norkring. De oorzaak werd al snel gevonden.

Blijkbaar doet de software van de autoradio van sommige fabrikanten iets niet wanneer voor de "SId" een verschillende code gebruikt wordt dan de "PI code" (FM-RDS) gebruikt voor de FM-zender. Maar ook de FM-frequentie(s) toevoegen in de FIC-data is iets wat we bij enkele proefprojecten niet zien.

Theoretisch kan je verschillende SId en PI gebruiken en dit rechtzetten door beiden expliciet te linken door bijkomende informatie door te sturen via DAB+.

Helaas reageren sommige autoradio’s niet op deze expliciete linkinfo. Het overrulen van de impliciete linking (SId simpelweg gelijk aan de PI) werkt dus niet. Het fenomeen blijkt gerelateerd te zijn aan de prijsklasse van de radio (dito wagen).

Wil men het laten werken op ALLE autoradio’s dan moet men zonder enige twijfel kiezen voor de impliciete link:

voor de DAB SId dezelfde code kiezen als de PI code voor de FM-RDS.

Trouwens, het gebruik van expliciete linking wordt enkel gebruikt als de twee stations (DAB+ en FM) gedurende enkele uren per dag verschillende programma’s uitzenden. Dan kan men door het uitschakelen van de expliete linking beide stations ontkoppelen (zie ETSI-document). Dit is een situatie die nooit voorkomt in de lokale/regionale radio-wereld.

Impliciete linking is dus de beste manier om je DAB+ omroep te linken aan je FM-RDS omroep, zie ook ETSI TS 103 176:

Ons vermoeden is dat sommige radio’s werken met een beperkte FIC-functionaliteit en bepaalde instructies niet interpreteren.

We raden dan ook aan om even te (laten) checken of de "PI code" als "SId" gebruikt wordt en dat ook de FM-frequentie(s) toegevoegd zijn in de FIC-data. De sysop of operator van de MUX zou daar een antwoord op moeten kunnen geven. Zo kan je ervoor zorgen dat de luisteraar probleemloos naar zijn/haar favoriete omroep kan blijven luisteren ongeacht in welke wagen hij/zij rijdt.

Belangrijk om te onthouden:

- Wie een SId code gebruikt verschillend van zijn FM PI-code heeft gegarandeerd problemen met overschakelen bij bepaalde merken van auto’s
- Wie geen alternatieve FM-frequenties doorstuurt via zijn DAB+ MUX zal mogelijk problemen hebben voor het overschakelen tussen DAB+ en FM

Een check van beide parameters is dus aangewezen om een maximaal aantal luisteraars te bereiken.

Een voorbeeld van wat er in de FIC-data uitgezonden wordt, vind je hier.

In het technisch Engels gebruikt men voor de actie zelf de term "Service linking". Voor het systeem van overschakelen wordt de benaming "service following" gebruikt. Het systeem wordt beschreven in ETSI TS 103 176, hoofdstuk A.3.4 (Receiver Behaviour).

Tot slot nog iets over audio volumes.
Het audioniveau van vele FM-zenders is dikwijls VEEL te hoog. Het bereiken van een gelijkaardig volume bij DAB+ is technisch ONMOGELIJK zonder substantiële distorsie van het digitale audiosignaal te veroorzaken. Men heeft namelijk een eindig aantal bits ter beschikking die deze FM-audioniveaus NIET AANKUNNEN. Deze distorsie zal bij een digitaal systeem zoals DAB+ resulteren in bijzondere slechte audio-kwaliteit. We schreven er al eens over in "The war of loudness deel 1" en "deel 2".

Kwaliteit begint dus bij het verlagen van het FM-audioniveau, zodat DAB+ kwalitatief kan werken. Vele landen hebben daar een overeenkomst over tussen “Broadcasters” onderling. Hoe het moet lees je in "Headroom bij digitale audio"

Helaas blijft Vlaanderen hopeloos achterlopen. Hierdoor bieden Vlaamse radio-omroepen de luisteraars niet de kwalitatieve audio-kwaliteit waarvoor DAB+ ontwikkeld werd. We hopen dat daar eens over nagedacht wordt.

Headroom bij digitale audio

Om goed te kunnen begrijpen waarom headroom zo belangrijk is, leggen we eerst nog eens op een eenvoudige manier uit hoe een analoog audiosignaal digitaal gemaakt wordt.

Hoe is audio opgebouwd?

Audio is opgebouwd uit de som van een groot aantal sinussen. Sinussen zijn de bouwstenen van alle audiosignalen. Audiosignalen zijn altijd samengesteld uit sinussen van een bepaalde frequentie (in Hz, kHz) en een bepaalde spanning

in Volt (V), milli Volt (mV) of micro Volt (µV).

De frequentie van de sinus bepaalt de toon en de amplitude van de sinus bepaalt het volume.

Dergelijk signaal is wat men een "analoog" (audio)signaal noemt. Met een oscilloscoop kan je zo’n (audio)signaal ook zien.

De "Stereo Tool" gebruikers onder jullie zullen weten dat er in "Stereo Tool" een oscilloscoop functie zit die IN- en OUTPUT grafisch kan laten zien:

Van analoog naar digitaal

Op de oscilloscoop worden alle sinussen (de optelling ervan) weergegeven die in de audio te vinden zijn. 

Om op een duidelijke manier te laten zien hoe de analoge audio digitaal gemaakt wordt, gaan we een sinus met een fictieve frequentie en een fictief audioniveau bekijken:

Deze sinus gaan we nu digitaliseren door toepassing van sampling.

Sampling

Omdat een digitaal signaal uit "nulletjes en ééntjes" bestaat, zullen er van de sinus "staaltjes" genomen worden. Men noemt dit ook "bemonsteren" of in het Engels "sampling".

Hoe meer staaltjes (samples) men neemt van die sinus, hoe gedetailleerder de sinus "bekeken" wordt.

Het aantal genomen samples (sampling rate) wordt uitgedrukt in "aantal samples per seconde". Als eenheid wordt kHz (periode per seconde) gebruikt. In het voorbeeld van onze sinus hierboven, worden er per periode 28 samples genomen.

Voorbeelden uit de praktijk:

- Bij een CD wordt 44.1 kHz (44 100 samples per seconde) gebruikt

- Bij DAB+ wordt vooral 48 kHz (48 000 samples per seconde), 32 kHz (32 000 samples per seconde), 24 kHz (24 000 samples per seconde) en 16 kHz (16 000 samples per seconde) gebruikt (veel radiostations werken met 48kHz als sampling frequentie)

Hoogste audiofrequentie versus sampling rate

De hoogste audiofrequentie die correct weergegeven kan worden door het digitale signaal, hangt af van de gebruikte sampling rate. In theorie is de hoogste audiofrequentie die correct gedigitaliseerd kan worden, de helft van de gebruikte sampling rate.

Helaas liggen deze theoretische audiofrequenties iets lager omdat er aan de ingang van de "analoog digitaal conversie" absoluut geen frequenties MOGEN OPTREDEN die hoger zijn dan de helft van de sampling frequentie. Dit is nodig om het effect "aliasing" te voorkomen.

Aliasing veroorzaakt ongewenste componenten (sinussen) in het audiosignaal (vervorming van het audiosignaal) die we niet wensen).

De praktische frequenties zullen als gevolg van het imperfecte ingangsfilter meestal een tweetal kHz lager liggen:

- hoogste audiofrequentie bij 48 kHz sampling rate is 22 kHz

- hoogste audiofrequentie bij 44.1 kHz sampling rate is 20,05 kHz

- hoogste audiofrequentie bij 32 kHz sampling rate is 14 kHz

- hoogste audiofrequentie bij 24 kHz sampling rate is 10 kHz

- hoogste audiofrequentie bij 16 kHz sampling rate is 6 kHz

Bit diepte

Ook het geluidsniveau (amplitude) van de sinus moet een "digitale waarde" krijgen. De amplitude van onze sinus zal bepaald worden door de "bit diepte" (audio bit depth).

Bij CD wordt bijvoorbeeld "16 bit" gebruikt.

Bij DVD en Blu-Ray wordt "24 bit" gebruikt

Bij pro-audio gebruikt men zelfs "32 bit".

"Bit diepte", ook wel "resolutie" genoemd, definieert het aantal mogelijke waarden dat een staaltje (sample) van onze sinus kan hebben en wordt aangeduid in "bits".
Als de resolutie 1 bit is, zijn er slechts twee waarden mogelijk: 0 en 1.

Voor elke toegevoegde resolutie bit wordt het aantal mogelijke waarden vermenigvuldigd met twee:

2 bits = 4 digitale waarden
3 bits = 8 digitale waarden
4 bits = 16 digitale waarden
5 bits = 32 digitale waarden
6 bits = 64 digitale waarden
7 bits = 128 digitale waarden
8 bits = 256 digitale waarden
9 bits = 512 digitale waarden
10 bits = 1 024 digitale waarden
11 bits = 2 048 digitale waarden
12 bits = 4 096 digitale waarden
13 bits = 8 192 digitale waarden
14 bits = 16 384 digitale waarden
15 bits = 32 768 digitale waarden
16 bits = 65 536 waarden
20 bits =  1 048 576 waarden
24 bits = 16 777 216 waarden
32 bits = 4 294 967 296 waarden

Hoe meer bits men neemt, hoe preciezer we de amplitude van het audiosignaal kunnen vastleggen. In de praktijk resulteert dit in een hogere dynamiek en betere signaal ruisverhouding. De 3 meest gebruikte bit dieptes voor audio broadcasting hebben we even in het vet gezet.

Bit diepte versus geluidsniveau

We willen niet te diep in deze materie gaan, dat zou ons immers veel te ver leiden. Onthoud vooral dat "voor elke 1 bit toegevoegde resolutie, het dynamische bereik waarover een signaal correct kan worden opgenomen met 6 dB toeneemt". 6dB is namelijk het dubbele (een audiosignaal is spanning).

M.a.w.: we zien dat voor elke bit meer, het dynamisch bereik met 6dB toeneemt.

Op de audiometer van "Adobe Audition (CS6)" (met in dit voorbeeld 24dB range) kunnen die bits als volgt voorgesteld worden:

Waar kan het in de praktijk fout lopen?

Het allerbelangrijkste bij streamen is dat het volume van de audio correct ingesteld wordt. Het audiovolume kan namelijk niet hoger gaan dan het dynamisch bereik, nml. het aantal bits die beschikbaar zijn.

Bij een audiometer voor digitale audio stopt de schaal op 0dB. Daarom wordt dat ook "0dB full scale (fs)" benoemd.

Verder GAAT NIET!

Wanneer we de schaal van een audiometer voor digitale audio vergelijken met de schaal van een analoge audioniveau meter, dan is er toch wel een heel groot verschil! Bij een VU meter voor het opnemen van analoge audio (zoals die op cassettedecks, bandopnemers en mengtafels te vinden zijn) gaat de schaal immers hoger dan 0dB.

Laten we beide schalen even onder elkaar zetten.

We vergelijken de schaal van een dB(fs) meter (volgens IEC 60268-18) met een (Amerikaanse) VU meter (volgens IEC 60268-17):

De regel is: "nul dB(fs)" moet als een muur beschouwd worden.

Verder gaan dan die "nul dB(fs)" is in principe onmogelijk omdat er simpel gezegd "geen bitjes meer zijn".

Wanneer daar toch tegen gezondigd wordt, zal dat meteen te horen zijn in de vorm van gekraak. Eerst in de pieken van de muziek en als men het volume nog hoger wil maken, zal er op den duur enkel nog gekraak (en zelfs stilte) te horen zijn.

Hoe werkt audio bitcompressie?

Wanneer men een audiosignaal lineair (niet bit-gecompresseerd) zonder kwaliteitsverlies wil omzetten in een digitaal signaal, heeft men relatief veel bits nodig om de kwaliteit te behouden. Men noemt zo’n digitaal signaal dan een “PCM-gecodeerd signaal” (Pulse Code Modulatie). PCM codering wordt bijvoorbeeld bij CD gebruikt, maar ook AES/EBU en AES67 transporteren PCM-signalen.

Bij PCM wordt het audiosignaal bemonstert (sampelen) met zeer korte pulsen. Hieronder zie je een voorbeeld zo'n bemonstering.

Het continue analoog signaal wordt omgevormd in een reeks opeenvolgende pulsen die overeenkomen met de amplitude van het analoge signaal op het moment dat de bemonstering plaats vindt. De frequentie waarmee bemonsterd wordt, noemt men de “sampling frequentie”.

De grootte van ieder pulsje wordt gemeten en met een bepaalde precisie omgezet in een binair getal. De preciesie van omzetting noemt men de resolutie.

Gebruikt men getallen van 16-bit, dan heeft men een resolutie van 16-bit (ook wel bit-diepte genoemd).

Een CD heeft een bitdiepte van 16-bit met een sample fresquentie van 44,1 kHz (44100 monsters/16-bit waarden per seconde).

Het linker en rechtersignaal worden apart bemonsterd, elk met 16-bit en 44100 keer per seconde.

Een stereo-CD levert bij het afspelen dus per seconde 2x 44100 monsters met waarden van 16-bit resolutie!

Dit zijn 88200 waarden van 16bit per seconde of 1 411 200 bits/s.

Gebruikt men een bemonstering van 48000 samples per seconde dan komt men uit bij 1 536 000 bits/s.

Als je weet dat DAB+ slechts 2304 kbit/s kan versturen, inclusief de error correctie, kom je daar eigenlijk niet ver mee. Daarom zijn er manieren gevonden om deze bitsnelheid naar beneden te krijgen. Dit gaat uiteraard ten koste van wat kwaliteit.

Gelukkig bestaan er methodes die met slechts 10% van de originele bitsnelheid, het kwaliteitsverlies kunnen beperken tot 3% kwaliteitsverlies (97% kwaliteit i.p.v. 100%). Als men dan weet dat het frequentiespectrum schaarser is dan het goud dat men op de aarde vindt, moet men de 3% aan kwaliteitsverlies even gaan relativeren.

Denk hier eens over na:

gezien alle miserie op de FM band van de voorbije 40 jaar, is het beter om 10 radiostations met een kwaliteit van 97% te zien, dan 1 radiostation met een kwaliteit van 100%. 

Niet alle luisteraars zullen zo'n 100% perfecte geluidskwaliteit kunnen weergeven. Een kleine inboeting op audiokwaliteit is dan ook perfect aanvaardbaar voor radio broadcast.

Conclusie:

Audio-compressie en het kleine verlies aan geluidskwaliteit is een noodzakelijk kwaad waar iedereen mee moet leven. Bovendien is het menselijk oor quasi niet in staat de 3% kwaliteitsverlies te detecteren.

Audio datacompressie kan men opdelen in twee soorten compressie.

1. “Lossless” audio datacompressie

Zoals de woorden het zeggen, verlies je bij “Lossless” compressie geen kwaliteit. Deze compressiemethode kan het origineel signaal exact terug construeren. Een welbekend voorbeeld is FLAC.

De meeste van de datacompressie algoritmes zijn gebaseerd op Huffman codes.

Het principe is eenvoudig:

de meest voorkomende bits-sequenties krijgen een kortere code en weinig voorkomende bit-sequencies krijgen een langere code.

De Morse code past dit principe reeds toe: de letter e (•) heeft een kortere code dan de letter y (- • - -).

In het geval van audio gaat men dit principe dynamisch toepassen op blokken audio data. Men kan zo zonder enig verlies van data toch een kleine bitrate verlaging teweeg brengen.

2. “Lossy” audio datacompressie

"Lossless" compressie is echter onvoldoende om de bitrate te verlagen zodat het mogelijk wordt om deze compressie te gebruiken voor radio toepassingen zoals DAB of DAB+. Daarom gaat men over naar “Lossy” compressie methodes (lossy = verlies). Zoals het woord het zegt, doet men hier afbreuk aan een exacte copie en accepteert men een (klein) verlies aan kwaliteit. Gelukkig heeft men manieren ontwikkeld om dit verlies te beperken tot enkele percenten.

Men maakt vooral gebruik van de de imperfectie van het menselijk oor. De informatie waarvan de kans klein of nul is dat het oor deze informatie kan detecteren, wordt uit het signaal weggenomen.

Men noemt dit soort compressie "perceptuele" compressie.

Bij het herstellen van het bit-gecompresseerd signaal (decoder) zal buiten een "onbeschadigd perfect getraind oor" quasi niemand het verschil horen.

Bij “Lossy compressie” zal men het audio signaal uiteen rafelen in stukjes audio informatie. Die stukjes worden gerangschikt volgens een schaal van "heel belangrijk" tot "minder belangrijk". Hiervoor wordt ook de gehoorcurve gebruikt die overeenkomt met de werking van het menselijk gehoor. Daarna worden bepaalde stukjes weggegooid.

De kans is groot dat als je 80% van de minst belangrijke informatie weggooit, je niet eens het verschil hoort in het audio signaal.

Maar hoe  kan audio informatie in “heel belangrijke informatie” en “mindere belangrijke” of zelfs "overbodige informatie" ingedeeld worden?

Eenvoudig uitgelegd zal de AAC-bitcompressiemethode hiervoor een mathematische transformatie uitvoeren op het PCM-signaal. Men noemt deze transformatie “Modified Discrete Cosine Transform” of MDCT. Dit is een transformatie van het tijdsdomein naar het frequentiedomein die alle cosinussen, waaruit het signaal is samengesteld, uit het signaal haalt.

Daarna voert men de bekomen data door een perceptuele algoritme waardoor enkel de meest nodige componenten overblijven die we als mens kunnen horen.

Deze componenten worden dan gekwantiseerd (omgezet in waarden) en doorgestuurd als zijnde het AAC-signaal.

De decoder zal de ontvangen waarden uit het frequentiedomein terug omzetten naar het tijdsdomein en naar hoorbare audio.

Belangrijk voor DAB+:

Het venster (aantal samples) die aangeeft hoeveel samples men verwerkt voor één omzetting (HE-AAC) kent twee vensterlengtes nml. 1024 samples en 960 samples.

Het tijdsinterval waarmee samples continu verwerkt worden, moet overeenstemmen met het interval dat met de HE-AAC informatie wordt doorgestuurd.

Dit is belangrijk omdat de meeste decoders voor Internet streams enkel het meest gebruikte venster van 1024 samples herkennen.

DAB+ werkt echter met een 960 samples venster! Dit is belangrijk om weten.

Bij 48000 samples per seconde (48kHz) duren 960 samples dan 960/48000 = 0,02 s of 20ms. Het resultaat van 6 van deze omzettingen past dan in het HE-AAC DAB+ superframe van 120ms. 

Het verschil tussen ETI en EDI?

We merken dat er heel wat misverstanden bestaan tussen deze twee types interfaces.

Reden is de complexe wereld van datacommunicatie. In dit artikel proberen we het eenvoudig uit te leggen.

Digitale DAB+ signalen zijn eigenlijk “data streams” die informatie bevatten over audio-kanalen en de indeling ervan.

Deze signalen worden georganiseerd in een stream van ETI-frames die om de 24ms moeten gegenereerd worden. Deze 24ms heeft te maken met audio frames die eveneens gebaseerd zijn op veelvouden van 24ms.

Een beetje historiek:

Tijdens de ontwikkeling van DAB in de jaren 90 werden de MPEG-1 (48kHz sample rate) en MPEG-2 (24kHz sample rate) layer 2 gekozen als de meest geschikte audiocoderingsmethoden voor DAB.

Een DAB audio frame is identiek in lengte en tijd (24ms) en is eigenlijk gebaseerd op het MPEG-1 layer II audio frame en een MPEG-2 layer 2 audio frame van 48ms die twee opeenvolgende DAB frames gebruikt. Sinds het ontstaan van DAB zijn er echter enorme stappen gezet in efficiëntie en kwaliteit van audiocoderingsmethodes.

In 2005 was de evolutie in coderingsmethoden zo geëvolueerd dat het hele DAB verhaal moest herbekeken worden. Zo ontstaat in 2007 de nieuwe norm DAB+ (enkel te maken met het coderen van audio, alle andere specificaties blijven bestaan).

De duur tijd van het voor DAB gebruikte audio frame van 24ms moest echter behouden blijven om compatibel te blijven met de bestaande technische specificaties van DAB. Ook ontvangers moesten compatibel blijven.   

AAC-access units kunnen waarden aannemen van 20, 30, 40 en 60 ms. De oplossing was dus een super frame van 120ms te definiëren die enerzijds al deze lengtes aankan maar tevens een veelvoud is van 24ms (nl. 5 x 24ms = 120 ms).

Zo’n frame noemt men dan een HE-AAC v2 Superframe en past in 5 achtereenvolgende DAB frames van 24 ms.

Op deze manier heeft men ervoor gezorgd dat frames van 24ms, 48ms, 20ms, 30ms en 60ms allemaal compatible zijn binnen het gedefinieerde 24ms frame van DAB en blijft DAB en DAB+ compatibel.

We willen nog eens benadrukken dat alles gebaseerd is op een sampling frequentie van 48kHz. Andere sample rates zoals bv 44,1 kHz dienen een sample rate conversie te ondergaan wat de kwaliteit negatief beïnvloed (zie ons artikel over

DAB+ audiokwaliteit).

Deze 24 ms zijn belangrijk voor DAB. Zo produceert de zender uitgaande van die ETI-frames (eigenlijk ETI-LI frames) het zendsignaal dat elke 96ms uitgezonden wordt. Er zijn 4 ETI frames nodig voor een DAB transmission frame (uitzendframe).

Je merkt hoe makkelijk het is ETI te gebruiken zonder het achtervoegsel… één van de redenen dat alles zowat vervaagt tot ETI en er heel wat verwarring gecreëerd wordt.

Het rauwe ETI-signaal (ETI-LI) kan niet zondermeer verzonden worden tussen de MUX en de zender. Daarvoor is een fysische laag (draden, spanningen, stroom, impedantie, connector, enz…nodig) en ook een link laag (protocol die een punt tot punt verbinding kan realiseren).

ETI-LI is gewoon de definitie van de “frames” die de data van het DAB signaal omvat. Niets meer of niets minder. Om deze informatie te transporteren moet je ook een fysische laag (1) en een link-protocol (2) definiëren.

Voor DAB+ kunnen we het ETI-frame op verschillende wijzen transporteren. Eén van de mogelijkheden is door gebruik te maken van de historische synchrone seriële transmissie methodes.

Vertrekkende van de ETI-LI informatie die je naar de zender moet sturen, ga je afhankelijk van de manier hoe je dit wil verwezenlijken, een manier moeten kiezen hoe je het ETI-(LI) signaal gaat transporteren.

Een V.11 (V.11 is de fysische verbinding) seriële verbinding kan zeker werken en men noemt het dan een ETI-NI verbinding.

Een seriële verbinding over G.703 of G.704 resp (2024 kbps en 1984 kbps) is ook mogelijk via een netwerk of straalverbinding. Men noemt ook deze oplossingen respectievelijk ETI-NI en ETI-NA.

MAAR… meestal gebruiken we het IP-protocol (Internet of virtueel privé Internet (VPN)) voor het transport. Dit netwerk is echter niet synchroon.

Synchrone frames en asynchrone pakketten

We maken dit duidelijk aan de hand van een voorbeeld. Je hebt een snelweg waarop alle auto’s met dezelfde snelheid rijden. De auto’s noemen we frames die elk een hoeveelheid data bezitten. Om de 24 ms komt er een auto aan op het einde van de snelweg. En de ontvanger krijgt dus om de 24ms een lading data. Dit is een synchrone transmissie (de stream houdt niet op).

Internet is echter geen snelweg. Internet zijn snelle wegen met kruispunten, rode lichten, enz.  We simuleren hier de routers die processing tijd nodig hebben om te routeren en hun buffers die nodig zijn om de auto’s even op te houden als er op een bepaalde weg een opstopping is.

Hier noemt men de auto’s geen frames meer maar pakketten. De auto’s moeten nu sneller rijden om binnen de 24ms op hun bestemming aan te komen, gezien er wachttijden dienen ingerekend te worden. Deze wachttijden ontstaan in de routers.

Het versturen van frames op een synchrone punt-to-punt verbinding is dus anders dan het versturen van pakketten over een asynchroon netwerk als Internet. We kunnen zeggen dat het Internet een synchrone verbinding kan emuleren als de snelheid maar hoog genoeg blijft, zodat gegarandeerd kan worden dat alle aankomende pakketten tijdig aankomen om de originele synchrone frames opnieuw te creëren.

Om dit te realiseren heeft men geschikte protocollen nodig.   

Daarom moet je het ETI(-LI) frame eerst in een IP-pakket stoppen. Dit noemt men encapsulatie. Als je het ETI-frame op deze manier in IP-pakketten verpakt, noem je het EDI (Encapsulation of DAB Interfaces).

Bij gevolg, als een zender een ETI-interface heeft dan is dit een transporteerbare interface ofwel V.11, G.703 of G.704. Iets dat lokale radio’s waarschijnlijk niet gaan gebruiken. Als ETI dus over IP gaat is het zonder twijfel een EDI-interface.  

Wat zijn moet men weten.

1. Of het nu gaat over ETI-NI, ETI-LA of EDI men spreekt altijd verkeerdelijk over ETI omdat alle signalen, hoe ze ook verpakt zijn, altijd de ETI-informatie bevatten.
   
   
2. De fysische interface van G.703 kan coax zijn (BNC) maar meestal is het een RJ45 (idem als EDI). Je voelt de miserie al hé. Gelukkig heeft de V.11 een 15-pin sub-D connector. V.11 is een DAB-standaard maar we hebben nog niet veel zenders gezien met zo’n connector.
   
   
3. Voor EDI plaats men één 1 ETI-LI frame in één IP-pakket. Maar men gebruikt daarvoor het protocol dat voor DRM (Digital Radio Mondiale) ontwikkeld werd (zie ETSI TS 102 821). Men noemt het protocol DCP of Distribution Communications Protocol. 

Een zender met EDI-interface heeft meestal de nodige software om met de EDI-encapsulatie om te gaan en de informatie van het ruwe ETI(-LI)-signaal er uit te halen.

Heeft de zender enkel een seriële interface in de vorm van G.703/G.704 dan heb je natuurlijk een EDI naar ETI-(NI/NA) convertor nodig. Maar weet dat de meeste op de markt bestaande zenders meestal wel degelijk een EDI-interface hebben die je onmiddellijk kan gebruiken voor ETI over IP.

Er zijn ook convertors te vinden, maar bij de juiste keuze van de zender echt niet nodig. Want ze zijn nogal prijzig. Zie bv. Een toestel van AVT  https://www.avt-nbg.de/en/products/magic-eec

Wat zijn Capacity Units (CU’s)?

Capacity Units worden bij DAB+ gebruikt om de capaciteit van de MUX aan te geven.

Er zijn in totaal 864 CU containertjes (of 55296 bit) per 24ms beschikbaar voor de mux. Deze 864 containertjes zitten in een grotere container "CIF" genaamd (Common Interleave Frame).
Eén transmissie frame duurt 96ms en bevat dus 4 CIF containers van 864 CU containertjes. Ieder CU containertje heeft een capaciteit van 64 bits.

We kunnen nagaan of dit klopt als proef:

4 CIF’s x 864 CU’s x 64bit = 221 184 bit per 96ms of 221184 / 0,096 = 2 304 000 bits = 2 304 kbps wat overeenkomt met de totale audiocapaciteit van een DAB MUX.   

In de CU containertjes verstuurt men de audiobits en de error-correction bits samen. De error code is nml. een convolutie-code waarbij audiobits en error bits in elkaar verstrengeld worden. Het uiteindelijk aantal bits is de audio-bitrate gedeeld door de error correctie factor.

Men kan nu op eenvoudige manier het aantal CU’s berekenen voor een audio sub-kanaal in de MUX. Men gaat uit van de audio-bitrate en de gebruikte error-code.

Voorbeeld:

1. Men neemt de bitrate van het audiosignaal en deelt dit door de error correctie factor. Bitrate 96kbps en EEP-3A (factor ½) geeft dan 96kbps gedeeld door ½ of 192kbps totaal te versturen bits voor dit audio (sub)-kanaal.

2. We transformeren deze bitrate van 1 seconde naar 0,024s (24ms).

192kbps * 0,024 = 4608 kb/24ms

3. We delen het aantal bekomen kbits per 24ms door 0,064 kb (64-bit) om het aantal CU’s te bekomen.

4608kb/24ms delen door 0,064kb (64 bit) geeft 72 CU’s

Het is dus belangrijk te weten dat één CU 64 bit groot is en berekend wordt per 24 ms.

We willen graag volgende omzettingstabel voor CU’s meegeven. Hou rekening dat het maximale aantal CU’s in een MUX gelijk is aan 864. Men houdt eveneens in het achterhoofd dat het zendgebied iets zal verkleinen als men van EEP-1A naar EEP-4A gaat, dit terwijl het aantal stations die in de MUX passen zal toenemen. 

Voor "Equal Error Protection (EEP)" zijn er twee opties, A en B,  beschikbaar. Elke optie bestaat uit 4 verschillende protectieniveaus gaande van 1 tot 4. 

Hierbij staat niveau 1 voor het hoogste protectieniveau en niveau 4 voor het laagste protectieniveau.

Optie A gaat uit van een opdeling van de audio sub-kanalen in veelvouden van 8kbps. Deze indelingen geeft de maximale flexibiliteit voor het indelen van audiokanalen en wordt door providers gebruikt voor DAB+.

Optie B gaat uit van een opdeling van de sub-kanalen in veelvouden van 32kbps en is dus minder flexibel voor audio diensten. Deze optie werd hoofdzakelijk gedefinieerd voor DMB  video-diensten.

Als voorbeeld een audiokanaal van 80kbps is niet mogelijk met optie B omdat 80 geen veelvoud is van 32!

Optie B zal dus enkel 32kbps, 64kbps, 96kbps toelaten als audio bitsnelheden!

We gaan er dus van uit dat optie B niet echt bruikbaar is voor DAB+ en dat het mengen van de optie A en B in éénzelfde MUX geen optie zijn bij de uitrol van DAB+.

Meer info is te vinden op pagina 16 (2.4. Protection levels, coding and net bit rates) van dit document.

De DAB SFN on-channel repeater (OCR)

Een dergelijk systeem plukt een DAB-signaal afkomstig van een andere DAB+ zender uit de lucht (met een ontvangstantenne) en zendt het binnen een bepaalde bijzonder korte tijdslimiet terug uit via een zendantenne. Dit gebeurt op hetzelfde kanaal en in een SFN-netwerk, zonder dat ontvangst- en zendsignaal elkaar storen.

Het systeem respecteert ook de synchronisatieregels zodat ontvangst- en zendsignaal elkaar zullen versterken, zoals dit ook gebeurt tussen twee onafhankelijke DAB+ zenders die in SFN-mode werken.

M.a.w. laat het ons een straf stukje techniek noemen.

Zie ook het Europese EU FP6 project PLUTO

Een van de doelstellingen van het PLUTO-project is "broadband technologieën" zoals DVB-T, DVB-H en DAB spectrum efficienter maken. Het gebruik van kleine "on-channel repeaters" is één van de voorgestelde oplossingen in dit project.

De meeste nieuw ontwikkelde technologieën betreffende echo-cancelling vloeien meestal voort uit dit Europese project.

Er zijn twee belangrijke voorwaarden te vervullen i.v.m. on-channel DAB repeaters:

1. Het risico op terugkoppeling tussen zend- en ontvangstantenne dient zo laag mogelijk gehouden te worden zodat het systeem niet gaat oscilleren (onstabiel worden).
De meeste radiomakers kennen dit fenomeen onder de vorm van de fluittoon (oscillatie) die ontstaat wanneer de luidspreker (zender) instraalt op de microfoon (ontvanger). Het principe is eigenlijk identiek.

Naast het correct plaatsen van de antennes (richtantennes) en het ontkoppelen/isoleren van de antennes (ver van elkaar op een manier dat ze elkaar zo min mogelijk beïnvloeden), gebruikt men voor DAB "on-channel repeaters" de technologie van "echo- cancelling". Eenvoudig uitgelegd gaat men eigenlijk het eigen opgewekte zendsignaal elimineren in het ontvangstsignaal van de ontvanger.

Voor echo cancelling wordt meestal een adaptieve FIR-filter (Fast Impulse Response filter) toegepast. Met adaptief bedoelen we dat de parameters van het (meestal digitaal) filter kunnen aangepast worden. Het resultaat van de autocorrelatie stuurt zo het filter aan zodat echo’s onderdrukt worden.

We denken dat hier genoeg lectuur over te vinden is op het internet. We willen enkel meegeven dat correlatie een statistische techniek is, gebruikt om twee reeksen van getallen te vergelijken. Autocorrelatie zoekt overeenkomsten in één reeks getallen die zich voordoen over bepaalde tijdsintervallen ∆T_n (echo’s).

2. Om de regels van SFN niet te overtreden, is het bijkomend probleem dat het zendsignaal slechts een tiental µs vertraagd kan worden ten opzichte van het ontvangstsignaal. M.a.w zoals bij twee onafhankelijke DAB-zenders moet het uitgezonden signaal van twee zenders elkaar versterken en niet elimineren!

DAB heeft daarvoor een ingebouwd mechanisme dat een kleine verschuiving toelaat. Dit mechanisme is nodig om SFN netwerken te laten werken. De afstand van twee SFN-zenders tot de ontvanger die beide zenders ontvangt, is meestal niet gelijk. Gezien beide signalen zich voortplanten met een gelijke snelheid (lichtsnelheid), zullen beide signalen steeds een kleine beetje verschoven zijn in de tijd. Het mechanisme om dit op te vangen is het zgn. "Guard Interval", een korte pauze van 246 µs voor het uitzenden van ieder symbool (op iedere draaggolf).

Het mathematische proces van "autocorrelatie" en "adaptief FIR-filter" moet dus binnen een heel korte tijd kunnen uitgevoerd worden!

Zelfs heel snelle DSP’s (Digitale Signaal Processoren) kunnen dit niet in enkele tientallen µs realiseren. Daarom moet men de berekeningen met veel snellere hardware doen. Hier komt dan weer de "FPGA" (Field Programmable Gate Array) ter hulp.

Het is een chip met duizenden geïntegreerde digitale poortschakelingen. Deze poorten kunnen willekeurig met elkaar verbonden worden door de chip te programmeren. Zo kunnen complexe hardware schakelingen snel gerealiseerd worden en kan men ook een snelle digitale echo-cancelling schakelingen maken.

Eens de schakeling werkt, kan men voor grotere oplagen eventueel een specifieke chip maken voor deze functie. Dergelijke chips noemt men dan "ASIC" (Application Specific Integrated Circuit). Het is de toekomst van de elektronica en vindt dus normaliter ook zijn plaats in de DAB-technologie.  

De gevoeligheid van een ontvanger

Wanneer een DAB+ zender (VHF Band III) uitzendt op een frequentie van 200 MHz, dan is het vermogen van het zendsignaal na een afstand van 10 km reeds afgenomen met 98,45 dB (factor 0.000000000143 verzwakking). Van een zender met een vermogen van 1000 Watt zal er dus na 10 km slechts 0,00000014 Watt bij de ontvanger toekomen.

Dat is dus een HEEL KLEIN VERMOGEN die een HEEL KLEINE SPANNING gaat opwekken aan de ingang van de ontvanger!

Je zou dan kunnen denken: “geen probleem, we kunnen deze kleine spanning toch terug versterken en er een groter signaal van maken”. En inderdaad elektronica is tot veel in staat. Zo ontvangen we vandaag nog steeds signalen op van de “voyager 1” die op 5 september 1977 gelanceerd werd en al een hele tijd ons zonnestelsel heeft verlaten. De door de “Voyager 1” uitgezonden signalen hebben meer dan 20 minuten nodig om de aarde te bereiken. Het toestel bezit wel een schotelantenne van 3,7m diameter, wat voor een zeer grote winst zorgt. Maar het ruimtetuig bevindt zich vooral in “deep space” waar het ook bar koud is (quasi absoluut nulpunt).

Waarom dit verhaal? Wel, er zit hier een wetenschappelijk addertje onder het gras voor wat ontvangers betreft:

IEDERE ELEKTRONISCHE SCHAKELING GENEREERT RUIS ALS DE TEMPERATUUR VAN DE ELEKTRONISCHE SCHAKELING HOGER IS DAN HET ABSOLUTE NULPUNT (-273°C).

Men kan dit berekenen, maar deze moeite willen we jullie echt besparen. De RUISVLOER van een elektronische schakeling met een bandbreedte van 1,5MHz (zoals een DAB+ ontvanger) bij omgevingstemperatuur is ongeveer -106 dBm.

De formule is:

Met KB, de constante van Bolzmann: 1,38E-23 [J/K]

En Bandbreedte: 1,540 MHz (of 1,540E+6)

Dit een belangrijk gegeven, want signalen die zwakker zijn dan -106 dBm kunnen dus ONMOGELIJK ONTVANGEN WORDEN. Ze zullen gemaskeerd worden door de ruis die de ontvanger zelf opwekt!

Maar opgelet, de ontvanger heeft nog een probleem: het ingangssignaal van de antenne moet versterkt worden en hierbij gaat men ook de ruis van de versterkertrap mee versterken.

Als de versterker aan zijn uitgang het dubbele ruisvermogen toont dan aan de ingang, zegt men dat de versterker een ruisfactor heeft van 2 (of een ruisgetal van 3dB). Een versterker met ruisgetal van 3dB is ongeveer het beste van het beste dat men kan bereiken (low-noise amp).

De doorsnee ingangstrap van een DAB+ ontvanger heeft een ruisgetal van 6 a 7dB. M.a.w de versterker produceert 4 maal meer ruis aan de uitgang dan aan de ingang.

Dit trekt het minimale niveau van -106 dBm op tot ­-99 dBm.

Dit wil zeggen dat de ontvanger een signaal van -99 dBm juist begint te zien, maar nog niet kan demoduleren. Want om te demoduleren heeft een ontvanger ongeveer een signaal- ruisverhouding nodig van ongeveer 13 dB (afhankelijk van de precisie waarmee de demodulator werkt).

Dit brengt ons bij ongeveer -86 dBm.

We kunnen aannemen dat -86 dBm ongeveer de theoretische gevoeligheid van een doorsnee DAB+ ontvanger zal zijn.

Dit is een eigenschap van de ontvanger en ook alleen de ontvanger. We zullen in volgende artikels zien dat er nog veel externe factoren zijn (extern aan de ontvanger) die er kunen voor zorgen dat de ontvanger, zelfs met deze gevoeligheid, het moeilijk krijgt om radiosignalen duidelijk te ontvangen.

Onthoud:

• De ruisvloer van de ontvanger wordt bepaald door de thermische agitatie van de moleculen in de elektronische componenten en geeft een bepaald ruisniveauu per bandbreedte.

• Het ruisgetal is een getal dat aangeeft hoeveel ruisvermogen er in de eerste versterkertrap van de ontvanger zal bijkomen

• Modulatie S/R is het verschil tussen signaal en ruis vermogen.

• De gevoeligheid (sensitivity) van een ontvanger wordt bepaald door bovenstaande 3 parameter en bedraagt voor DAB+ ontvangers theoretisch ongeveer -86 dBm. Betere ontvangers kunnen (bijvoorbeeld) een gevoeligheid van -90dBm hebben en zelfs meer … slechtere kunnen (bijvoorbeeld) een gevoeligheid hebben van -82dBm en zelfs minder.

Simulaties van radiodekking

Radio-omroepen besteden veel aandacht aan simulaties van het bereik van een zendersite. Het toont hen een mooie dekkingskaart van hun zenders. Er is echter een onbekende maar essentiële factor in die simulaties: niemand vraagt zich ooit af met welke ontvangstgevoeligheid de simulatie rekening heeft gehouden.

Meestal gebruiken de simulaties de veldsterkte en misschien is dat inderdaad de juiste manier om de dekking uit te drukken. Maar dit is een zeer technische aangelegenheid die vaak moeilijk te begrijpen is. De omzetting van veldsterkte naar vermogen en verder naar ontvanger gevoeligheid is geen gemakkelijke berekening.

Waarom wordt de gevoeligheid van de ontvanger niet gebruikt?

Verkopers van radioapparatuur vermijden het gebruik van ontvanger gevoeligheid. Het zou een te realistisch beeld geven van de dekking en de klant teleurstellen. Het is dus beter de simulaties te verhullen en de zaken op een meer complexe manier voor te stellen zodat de klant ze kan begrijpen.

Vergeet niet dat een simulatie niets zegt zonder de specificaties van de ontvanger te specificeren. En zelfs dan zal een simulatie met de beste DAB-ontvanger een enorm bereik geven dat in de praktijk niet realistisch zal zijn.

Anderzijds kan een simulatie met een goedkope ontvanger teleurstellend zijn, maar wel dichter bij de werkelijkheid liggen.

Wat is DPD (Digital Pre-Distorsion)?

Deze techniek laat toe de vermogen versterker van een DAB-zender op een hoog niveau van perfectie te laten werken. De toename in perfectie van de vermogen versterker resulteert in een belangrijke eigenschap en zorgt dat de versterker in alle omstandigheden een heel zuiver signaal aflevert. Dit is vooral belangrijk om geen storingen op te wekken in de nabijgelegen DAB-kanalen.

Uiteraard heeft men ook nog het verplichte filter (achter de zender), maar hoe beter het signaal van de zender, hoe beter het eindresultaat dat zal uitgezonden worden.

Gezien de eis van de VRM dat het zendsignaal moet voldoen aan een "type 2 mask", is het logisch om van een goede basis te vertrekken. Een zender met DPD-technologie kan hier het verschil maken. Dergelijke zender met een doorsnee DAB-filter moet makkelijk kunnen voldoen aan de "type 2 mask" eis van de VRM.

DPD-techniek vereist een ingebouwde DAB-ontvanger van hoge kwaliteit die het signaal aan de DPD-schakeling levert. De snelle rekencapaciteit past de imperfecties van de versterker onmiddellijk aan door de inversie imperfectie aan de ingang van de versterker te berekenen. Dit vereist een groot aantal bijkomende elektronische componenten zoals microprocessoren en voor DPD ontwikkelde chips. Dit resulteert dan ook in een veel duurdere zender. 

Wat zijn de verschillen?

Bij een zender zonder DPD zal de zender moeten werken in een "power back-off" mode. Dit wil zeggen dat je om een klein zendvermogen op te wekken, een krachtige eindversterker met groot verbruik moet inzetten. Dit resulteert in een zeer lage efficiëntie, m.a.w. veel energieverbruik voor weinig zendvermogen.

Ondanks de “power back-off” zal het afgegeven DAB-signaal ook nooit de zuiverheid bereiken van de met DPD uitgeruste zender. Met een doorsnee caviteitsfilter bestaat het risico dat het opgelegde "type 2 mask" niet gehaald kan worden. Meerdere opeenvolgende filters (om toch te voldoen aan het type 2 mask) hebben natuurlijk als gevolg dat het zendvermogen nog zal dalen.

Een met DPD uitgeruste zender daarentegen heeft een veel hoger efficiëntie en zal een positief verschil maken op het energieverbruik en de operationele kost van de zendersite. Er zal ook geen probleem zijn om met een doorsnee caviteitsfilter de voldoen aan de vereiste van een "type 2 mask". Aankoop van een dergelijke zender zal wel een grotere investering betekenen voor het DAB+ proefproject.      

DAB+ testvergunningen versus "type 2 masker"

Het wettelijk kader voor het DAB+ proefproject stelt dat het uitgezonden DAB+ signaal moet voldoen aan een “type 2 masker”. Dit masker zal in de praktijk een samenstelling zijn van twee filters. De reeds aanwezige filter in de zender en de filter dat additioneel tussen zender en antenne geplaatste wordt (verplichte filter).

Reden voor toepassing van een “type 2 masker” is dat het enerzijds allemaal moet gebeuren binnen éénzelfde kanaal (kanaal 10) en het dus gaat over naast elkaar liggende DAB+ kanalen (10A, 10B, 10C en 10D). Maar ook dat in alle provincies kanaal 11A reeds in gebruik is voor de Vlaamse commerciële zenders. De toepassing van het “type 2 masker” is dus werkelijk een noodzaak en geen luxe.

Het masker zoals o.a. type 2 staan beschreven in volgende ITU-documenten.

• In de ITU Radio Spectrum Mask aanbeveling ITU-R SM.1792 – annex 1
• In het ETSI-document over DAB, ETSI 300401 zie pag. 117 Figuur 66
• In de ITU-radio aanbeveling over de technische basis voor het plannen van DAB in de VHF-band ITU-R BS.1660 blz 3 figuur 1

En uiteraard in het document waar de VRM naar verwijst the final acts van de Regionale Radiocommunication Conference (RRC) in Genève 2006 (GE06) zie RRC-06 op blz 198.

Tests uitgevoerd met een ETI-LI stream encapsulatie in ZMQ/ZMTP en verzonden over een Ubiquity link.

Testopstelling met 5GHz wifi sets van Ubiquity waarmee een straalverbinding werd opgezet.

Het idee achter deze test was nagaan of de berekende bandbreedtes ongeveer kloppen met de calculatortool voor het berekenen van de bandbreedtes, die we op onze website willen plaatsen.

Hieronder zie je hoeveel data er over de verbinding tussen de MUX en de exciter (de zender) loopt. We beginnen met één omroep in de mux en we eindigen met 12 omroepen in de mux. De mux staat ingesteld voor een geluidskwaliteit van 96Kbps. We merkten meteen op dat metingen overeen komen met onze berekeningen (zie tabellen).

Een tweede test was uiteraard nagaan of onze straalverbinding zo’n hoeveelheid data zonder problemen kan versturen. Ook dat is gelukt: we kunnen via een straalverbinding bijvoorbeeld twee zendersites, die een zichtverbinding hebben, met elkaar verbinden en een stream van een dikke 1,2 mega bit per seconde versturen over een digitale straalverbinding.

Over één straalverbinding werkt het, maar dat is natuurlijk nog geen netwerk. De mensen van Wireless België onderzoeken momenteel of hun netwerk dergelijke datastreams wel kan verwerken.

Belangrijk is te weten dat een ETI-LI pakket om de 24ms verstuurd wordt. Het is dus opletten geblazen als je het aantal bit/24ms en aantal bit/s gaat mengen in de berekeningen, want dan bekom je sowieso verkeerde uitkomsten. Je zal dus de bit/s moeten vermenigvuldigen met 0,024 om het aantal bit/24ms te bekomen. Omgekeerd zal je bit/24ms moeten delen door 0,024 om bit/s te bekomen. Zoals vermeld werken we aan een calculator die in de komende weken op onze website zal verschijnen. Dan kunnen jullie zelf makkelijk de bitstreamcapaciteit tussen een MUX en de zender uitrekenen voor een aantal stations met een bepaalde audiostreamcapaciteit. We hebben voor iedere grafiek een tabel met de berekende waarden bijgevoegd.

De structuur van het ETI(LI) logischframe is te vinden in document ETSI 300 799. Wij hebben een oud document (1997) op onze site geplaatst (de recente versies zijn aan te kopen). Hier kan je het document raadplegen, op pagina 21 kan je deze informatie terug vinden.

Resultaten

MUX met 1 radiostation met 96kbps audio stream:

Onze metingen tonen echter 172kbit/s aan... vraag is dan waar zit het verschil tussen de berekende 146kbit/s en de gemeten waarde met de Ubiquity?

Dit is te enerzijds te verklaren door de verschillende encapsulaties. Het ETI-LI frame (de applicatie) wordt geincapsuleerd in ZMQ (laag 5), ZMQ op zijn beurt wordt geincapsuleerd in ZMTP (laag 4), ZMTP wordt geincapsuleerd in IP (laag 3) en eigenlijk wordt IP geincapsuleerd in Ethernet frames (laag 2). Iedere encapsulatie voegt bits toe.

Anderzijds schommelt de waarde gemeten met de Ubiquity sterk als gevolg van de buffering. De waarde op de grafiek is een momentopname en geeft niet de exacte gemiddelde bitsnelheid weer. Hierdoor kunnen sterke afwijkingen ontstaan rond het gemiddelde.

Onderstaande figuur toont de gemeten waarde met de Ubiquity langs de ontvangstzijde (blauwe lijn). De waarde van 172kbps is een momentopname die mogelijk wat afwijkt van het gemiddelde dat 145,7 kbit/s is.

MUX met 2 radiostations met 96kbps audio stream:

MUX met 3 radiostations met 96kbps audio stream:

MUX met 4 radiostations met 96kbps audio stream:

MUX met 5 radiostations met 96kbps audio stream:

MUX met 6 radiostations met 96kbps audio stream:

MUX met 7 radiostations met 96kbps audio stream:

MUX met 8 radiostations met 96kbps audio stream:

MUX met 9 radiostations met 96kbps audio stream:

MUX met 10 radiostations met 96kbps audio stream:

MUX met 11 radiostations met 96kbps audio stream:

MUX met 12 radiostations met 96kbps audio stream:

Fout Correctie Code

Het versturen van digitale audio data via een draadloze omroep (broadcast) in combinatie met mobiele ontvangst kan nooit zonder enige transmissiefout gebeuren. Daarvoor zijn de ontvangstcondities van de autoradio, bij het rijden, te onstabiel. Het ontvangen signaal van de bewegende autoantenne is veel te veel onderhevig aan grote signaalvariaties. Zelfs met de perfecte foutcorrectie zal men er nooit in slagen om een foutvrije mobiel digitale transmisssie te realiseren.

Het is juist dit fenomeen dat het ontvangstgebied zal vastleggen voor een DAB+ zender. Naarmate men zich beweegt naar de rand van het zendgebied, zullen bitfouten meer en meer gaan toenemen. Eens het moment bereikt is waar de foutcorrectie de bitfouten onvoldoende kan corrigeren, wordt het signaal onbruikbaar en de ontvangst valt weg. De reikwijdte van een DAB+ zender wordt dus niet enkel bepaald door het vermogen van de zender, maar dus ook door de toegepaste audiocodering en de toegepaste foutcorrectie.

Waarom speelt ook de audiocodering een rol?

In DAB(+) is de toegepaste foutcorrectie code (error correction code = ECC) afhankelijk van de toegepaste audio codering. Voor de versie DAB met MP2 codering wordt gebruik gemaakt van "Unequal Error Protection (UEP)". Bij DAB+ is men overgestapt naar een "Equal Error Protection (EEP)". Testen tonen ook aan dat de HE-AAC v2 codering met EEP (DAB+) beter presteert (verder te ontvangen is) dan de MP2-codering met UEP(DAB). We moeten hieruit concluderen dat de keuze van de audio-encoder en de daarbij gebruikte foutcorrectie code, een rol zal spelen in het plannen van het zendvermogen voor een bepaald zendbereik. Het wordt dus allemaal iets complexer dan de huidige FM problematiek.

UEP versus EEP

UEP (DAB) wordt gebruikt voor data waar bepaalde bits belangrijker zijn dan andere, dit komt goed overeen met de manier waarop MPEG-2 audio gecodeerd wordt. Men gaat hier gebruik maken van de "LDPC-error correctie" (Low-Density Parity-Check).

EEP (DAB+) wordt gebruikt voor data waar alle bits evenwaardig belangrijk zijn, dit komt goed overeen met de manier waarop HE AAC v2 gecodeerd wordt. Bij EEP gebruikt men "RS error Correctie Code" (RS-code), genaamd naar de personen die deze code ontwikkelden namelijk Irving Stoy Reed en Gustave Solomon.

RS foutcorrectie wordt ook toegepast bij CD's. Het is die code die ervoor zorgt dat een kras (fout) op het CD plaatje soms geen invloed heeft op de geluidskwaliteit. De foutcorrectie gebeurt gewoon terwijl je naar de muziek luistert. Het hele proces van foutcorrectie moet dus heel snel gaan. Daarom gebruikt men ook geen software algorithmen maar hardware (poorten en schuifregisters) om de codering en decodering tegen hoge snelheid te kunnen realiseren bij audio- en videostreams.

DAB+ is dus wel degelijk een evolutie van DAB. Buiten het gebruik van een andere audio codec, wordt er dus ook een andere en beter foutcorrectie toegepast bij een DAB+ systeem.

Beide manieren van foutcorrecties zijn puur wiskundige aangelegenheden en wie daar eventueel toch dieper wil op ingaan raden wij een zoektocht op internet aan (zoek naar BCH -Bose-Chaudhuri-Hocquenghem- codes, finite fields, Langlois fields en syndroom calculatie).

Wat wel heel belangrijk om weten is, is dat je een foutcorrectie-code niet mag zien als iets dat de data opsplitst in twee verschillende delen (een deel databits en een deel foutcorrectie-bits). Je moet het zien als een groep databits waar databits en foutcorrectie bits door elkaar verweven zijn. Deze groepen met vaste layout volgen elkaar op. De foutcorrectie-bits zitten dus verweven tussen de audiodata.

In onze DAB+ info over foutcorrectie gebruiken we het idee dat men 2 of 3 maal dezelfde informatie zou uitzenden. De reden hiervoor was om de uitleg van het principe eenvoudig te houden, maar het is zeker niet zo dat eenzelfde signaal twee of drie keer uitgezonden wordt.

Een aantal opeenvolgende bits moet men bekijken als afgelijnde blokken van een bepaalde lengte met een bepaalde hoeveelheid bits. Deze opeenvolgende bits worden in een tabel opgesplitst: een tabel van kolommen en rijen. Bepaalde posities in de tabel gaat men vrij houden voor foutcorrectie-bits. Naargelang de hoeveelheid posities voor foutcorrectie-bits, kan men meer fouten herstellen in de tabel. Vergelijk het met een kruiswoordraadsel waar je soms het woord vindt door de letters te gebruiken van andere woorden. Door de pariteit van de kolommen en rijen te testen, kan je zo fouten ontdekken en herstellen in de tabel.

De werking van een foutcorrectie kan verbeterd worden door de data niet mooi achter elkaar te sturen, maar door ze te spreiden. Bij DAB+ gebeurt dit door de data te spreiden in de tijd en in het frequentiespectrum. Tijd (time interleaving), ook wel concatenated coding genoemd, gebeurt door door een lading data te versturen in 4 achtereenvolgende uitzendframes. Een DAB-uitzendframe duurt 96ms waardoor men al kan vermoeden dat de audio 4 x 96ms = 384 ms vertraagd zal zijn in de ontvanger. Na de tijd-interleaving gaat men de bits nog eens volgens een bepaald patroon verdelen over de 1536 draaggolven. Dit noemt men frequentie-interleaving. Deze methode van time-interleaving en frequentie-interleaving maakt, samen met de RS-error correctie, het signaal heel robuust tegen storingen.

Hoe groter de tijdsduur van de tijd-interleaving, hoe robuuster het signaal wordt tegen bitfouten in de ontvangst. Uiteraard kan men voor radio geen te lange vertragingen gebruiken. De methode werd echter door de NASA geadopteerd, weliswaar met veel grotere vertragingen, voor "deep space" data-communicatie (doorsturen van foto's). Het toont aan hoe geavanceerd een DAB+ systeem is.

De DAB(+) zender

Aan de ingang van de DAB(+) zender wordt een continue digitale stream van bits aangeboden die afkomstig is van de (Ensemble)-MUX. De bitsnelheid (bit/s) hangt af van hoeveel radio's de MUX bevat. Hoe meer radio's, hoe meer audiobits en hoe hoger de bitsnelheid aan de ingang van de zender. Dit kan gaan van 114 kbit/s voor één radiostation (van 64kbit/s) tot bijna 1217 kbit/s voor 12 radiostatios (van 96kbps) of 18 stations (van 64kbit/s). De snelheid van de bitstream aan de ingang van een DAB+ zender heeft dus geen vaste bitsnelheid aan zijn ingang, deze is afhankelijk van het aantal radiostations en hun audio bitsnelheid. Deze transmissie tussen (Ensemble)-MUX en zender kan via verschillende verbindingen verlopen en zal later in detail besproken worden.

Het eerste wat de zender doet met deze bitstream is de bitstream coderen. Deze codering heeft niets te maken met de audiocodering (HE-AAC). De audio is namelijk reeds gecodeerd in HE-AAC v2 voor de ingang van de MUX.

De hele coderingsmethode heeft tot doel de stream afkomstig van de MUX op verschillende manieren te versleutelen en een aantal bits toe te voegen waarmee de ontvanger ook fouten kan herstellen. Deze versleuteling is eigenlijk standaard bij digitale transmissies en heeft tot doel de digitale transmissie bedrijfszekerder te maken.

De DAB(+) zender zal de gecodeerde stream in aparte groepen van 3072 opeenvolgende bits behandelen. Denk eraan dat door de toegevoegde bits voor de voorwaardse errorcorrectie, er nu eigenlijk meer bits zullen zijn dan het aantal ontvangen bits van de MUX. De groepjes van 3072-opeenvolgende bits, zullen per twee opeenvolgende bits aangeboden worden aan 1536 draaggolven (2 bits per draaggolf). De zender zal deze 3072 bits uitzenden gedurende 1 ms.

De OFDM modulatiemethode werd al midden de jaren 60 bedacht. Tot de jaren 80 was het met de toen bestaande elektronica quasi onmogelijk om deze methode praktisch te realiseren. De precisie van iedere modulator en zijn draaggolf was in de praktijk moeilijk te realiseren en zo bleef het systeem eerder beperkt tot een 30-tal draaggolven en meestal in labo omgeving. Het was ook economisch ondenkbaar dergelijke electronische schakelingen te fabriceren voor massaproductie. De oplossing kwam er pas door de opkomst van snellere signaal processoren. De opkomst van deze processoren, aan marktconforme prijzen, maakt OFDM-modulatie op grote schaal mogelijk.

In groepjes van 3072 bit gaat een DSP (processor) het spectrum samenstellen: 1536 draaggolven gemoduleerd met elk 2 bit. De snelheid waarmee dit gebeurt is 1 duizendste van een seconde (1 ms). Dit is nodig omdat de dicht bij elkaar liggende draaggolven (op 1kHz afstand) elkaar niet zouden storen. De regel is simpel: de afstand tussen de draaggolven moet exact de modulatiefrequentie zijn, 1kHz afstand komt overeen met een periode van 1/1000 seconde. Men zegt dat de draaggolven Orthogonaal zijn (de "O" in OFDM). Het resultaat van de berekeningen resulteert in twee tijdssignalen (het I-signaal en Q-signaal). Dit tijdssignaal wordt berekend door toepassing van het algoritme van de "Inverse snelle (Fast) Fourier Transformatie (IFFT)".

Dan rijst de vraag: waarom twee signalen I en Q (of Q/I signaal)?. I/Q staat voor enerzijds het I-signaal (In faze) en Q-signaal (in Quadratuur = 90° verschoven). Reden is dat het baseband signaal moet verschoven worden naar de uiteindelijke DAB+ frequentie. Als je aan de I-ingang en Q-ingang van een I/Q modulator hetzelfde signaal aanlegt, dan krijg je een dubbelzijband signaal (tweemaal het baseband signaal in spiegelbeeld met onderdrukte draaggolf). Leg je echter verschillende signalen aan de ingang van de UP-CONVERTER, zoals de I-uitgang en Q-uitgang van de OFDM-MODULATOR, dan ga je slechts één zijband opwekken. M.a.w. je verschuift het baseband signaal naar een hogere frequentie en dat is nu juist de bedoeling van de up-converter. De I/Q modulator speelt een grote rol in digitale modulaties en dus zeker ook in DAB+. We proberen, zo snel mogelijk, de werking van deze modulator uitvoerig te verklaren op onze webpagina.

Na een DAC (digitaal Analoog Converter) gaan de analoge baseband I/Q signalen terug naar een I/Q modulator om ze te converteren naar de zendfrequentie (verschuiving in het frequentiespectrum).

Nu dient dit signaal nog enkel versterkt te worden en via een filter toegevoerd te worden aan de zendantenne.

Het verplichte caviteitsfilter

Een caviteitsfilter, dat soms beschouwd wordt als een onnodige kost, is wel degelijk ALTIJD NODIG tussen de DAB(+)-zender en de antenne. Men kan niet zonder als men aan de wettelijke verplichtingen van een DAB(+) zendinstallatie wil voldoen.

Men dient te weten dat bij DAB(+) (C)OFDM als modulatiemethode gebruikt wordt. Voor de gemakkelijkheid laten we hier de beginletter "C" nog even weg. Deze letter staat voor "Coded" en heeft geen enkele relatie met het verplicht gebruik van het filter. Het is de OFDM-modulatie die oorzaak is van het feit dat een caviteitsfilter echt nodig is. Voor wie "modulatie" niet begrijpt, vermelden we dat dit een noodzakelijk proces is om informatie om te zetten in een signaal dat het mogelijk maakt de informatie te kunnen transporteren (hetzij via kabel of draadloos).

De OFDM-modulator levert het DAB+ basebandsignaal af (0 - 1540 kHz). Dit basebandsignaal dient nadien in het frequentiespectrum enkel verschoven te worden naar de eigenlijke zendfrequentie door de UP-CONVERTER. Je kan de OFDM-modulator vergelijken met de FM-modulator in een FM-zender. De modulator is meestal een onderdeel van de zender (ook het geval bij FM waar de FM-modulator in de zender te vinden is).

Naast de vele voordelen van OFDM heeft deze modulatie ook een bijzonder nadeel. Het OFDM-basebandsignaal, afgeleverd door de OFDM-modulator, heeft nml. een zeer hoge "Crest-factor" of hoge PAPR (Peak to Avergage Power Ratio). De "Up-Converter" verschuift dit signaal, inclusief de pieken, naar de ingang van de powerversterker.

Eenvoudig gezegd: het door de OFDM-modulator afgeleverd DAB(+) zendsignaal kan enorm grote pieken bevatten die de zender serieus kunnen oversturen.

Voor de echte techneuten willen we vermelden dat de "Crest-factor" van een wisselspanningsignaal de verhouding is van de hoogste piekwaarde (piekspanning) van het signaal t.o.v. de RMS-waarde van de wisselspanning (kwadratisch gemiddelde van de wisselspanning). Deze verhouding wordt logarithmisch uitgedrukt in dB. Voor spanning wordt
20 * LOG (piek waarde / RMS-waarde) gebruikt.

Voor OFDM (de modulatiemethode gebruikt voor DAB(+) kan men zich indenken dat op een gegeven moment ALLE draaggolven de maximale of minimale waarde hebben. Theoretisch heeft men dan een Crest-factor van:  10 * log(2N)

Hier is N gelijk aan 1536 (het aantal gebruikte draaggolven in DAB+ Mode I). Dit resulteert in een Crest-factor van 10 * log (3072) = 34,87 dB. In de praktijk zal men echter voor een DAB+ zender een waarde van 13 dB hanteren.

(Bron: Rohde & Schwarz DAB Application Note - Transmitter Measurements for Acceptance, Commisioning an Maintenance – 3.1.2 Crest Factor pag. 10).

LET OP: 13dB komt overeen met een factor van bijna twintig! Je kan in de praktijk geen zender uitsturen met slechts 1/20 van zijn vermogen! Meestal hanteert men 1/4. Het risico op oversturing van een DAB(+) zender blijft dus nog steeds een hoog risico en dus blijft een filter absoluut noodzakelijk.

PAPR is eigenlijk identiek, maar dan voor het vermogen van een signaal. Deze waarde wordt eveneens uitgedrukt in dB. Gezien P = V²/R (toepassen wet van Ohm) weten we dat het vermogen overeenkomt met V². Voor vermogen wordt
10 * LOG (piekvermogen / gemiddeld vermogen) gebruikt.

Waarmee kunnen we dit fenomeen vergelijken?

Iedere lokale radio kent wel het fenomeen van pieken in de audioniveaus. Iedereen die met geluid bezig is, zal ooit wel eens het probleem van audio oversturing meegemaakt hebben (bv: VU-meters in het rood). Het resultaat van oversturing is (harmonische) vervorming. Om dit op te lossen verminderen we het audioniveau of gebruiken we audiolimiters en audiocompressors.

Met DAB(+) hebben we dit probleem nu ook met het uitgangssignaal van de OFDM-modulator in de DAB+ zender.

Wat is de oorzaak van deze pieken?

Het feit dat het zendsignaal bestaat uit de som van 1536 individuele draaggolven, zorgt ervoor dat het zendsignaal varieert over een groot bereik (grote dynamiek). Iedere draaggolf kan (afhankelijk van zijn frequentie en de bits die moeten verstuurd worden) een waarde hebben die bijdraagt tot het maximum of het minimum van het signaal. De kans is dus heel groot dat er op bepaalde tijdstippen pieken te zien zijn. Wanneer veel draaggolven positief of negatief zijn, zal de som van alle draaggolven sterk positief of sterk negatief zijn. Meestal zullen positieve waarden en negatieve waarden in balans zijn, waardoor het signaal geen pieken bevat. Maar op ieder moment kan er zich een situatie voordoen waarbij een piek optreedt die veel groter is dan men gemiddeld van het signaal verwacht.

Men kan dit beperken door bepaalde CFR-algoritmes (CFR = Crest Factor Reduction) toe te passen. CFR-technieken zijn vrij complex en zou ons te ver leiden. Wij verwijzen geïnteresseerden daarvoor naar internet waar over CFR toch wel wat uitleg te vinden is. We willen er wel op wijzen dat men bij de specificaties van een DAB(+) zender, soms bepaalde specificaties kan zien opduiken die betrekking hebben op PAPR.

Een methode die er kan voor zorgen dat de zender niet overstuurd wordt bij grotere pieken, is natuurlijk het niveau van het signaal laag houden. Daarvoor wordt de eindversterker van de zender meestal tot slechts 25% uitgestuurd, zodat er ruimte blijft voor eventuele pieken. Men vermijdt hierbij dat de zender overstuurd geraakt. Het oversturen van de zender heeft het opwekken van harmonischen tot gevolg. Deze meestal sterke harmonischen kunnen naburige DAB(+) blokken storen.

Stiekem het zendervermogen gaan verhogen om er meer power uit te krijgen, is bij DAB(+) dus absoluut "uit den boze". Het enige wat men zal bereiken, is een slecht DAB(+) signaal dat door de ontvanger steeds moeilijker te decoderen valt. Hoger vermogen zal ook het caviteitsfilter sterk opwarmen. Deze nutteloze verwarming van de caviteiten, die de harmonische zendenergie uit het zendsignaal halen en omzetten in warmte, betaal je later via je energiefactuur. Dus zeker NOOIT DOEN !

In de praktijk stuurt men een 1200 Watt zender slechts uit tot een uitgangsvermogen van maximaal 400 Watt. Zo voorkomt men dat de zender eindtrap over de limiet gaat bij eventuele pieken. Als deze pieken grotendeels kunnen vermeden worden, zal ook het opwekken van vervorming van het zendsignaal en de daarbijhorende harmonischen verminderen. De caviteit is hoe dan ook nodig en zorgt dat bij een kortstondige oversturing van de zender, de harmonischen onderdrukt worden zodat nabij gelegen DAB(+) blokken daar geen hinder van ondervinden.

Door zorgvuldig het oversturen van de zendertrap te voorkomen, zal het caviteitsfilter slechts een kleine hoeveelheid harmonische energie omzetten in warmte (het opwarmen van het caviteitsfilter). Uiteindelijk kan men hierdoor een besparing realiseren op de elektriciteitsfactuur.

Afbeelding uit ETSI TR 101 496 van wat het filter moet doen. Het diagram toont het DAB(+) signaal met en zonder het filter.

De DAB(+) frequentieband

FM gebruikt de frequentieband van 87,5 MHz tot 108 MHz met een totale bandbreedte (capaciteit) van 20,5 MHz.

DAB(+) gebruikt de frequentieband van 174 MHz tot 230 MHz met een totale bandbreedte (capaciteit) van 56 MHz.

Als radiostation moeten we ons bewust zijn van de mogelijkheden die het systeem biedt. DAB+ laat 12 stations (in FEC 3A) van 96kbps of zelfs 18 stations van 64 kbps toe in een MUX. Gezien ze simultaan uitgezonden worden door een digitaal systeem, liggen ze allemaal binnen eenzelfde bandbreedte van 1,54 MHz. Dus heel dicht bij elkaar zonder elkaar te storen. Dit zou onmogelijk zijn met FM!

Bovendien is de frequentieband voor DAB+ meer dan dubbel zo groot, een capaciteit van 56 MHz tegenover 20,5 MHz bij FM. In tegenstelling tot FM is DAB(+) ontwikkeld en geschikt voor SFN (Single Frequency Network). Dit wil zeggen dat zenders over een groot gebied (land) steeds dezelfde frequentie kunnen gebruiken. DAB+ is dus bij uitstek de oplossing voor de huidige beperkingen op de FM-band. Dit moeten we als lokale radio gaan beseffen en omarmen.

De frequentie-band gebruikt voor DAB(+) is in Europa ooit vastgelegde geweest als VHF Band III. Hierin staat VHF voor Very High Frequency. Oorspronkelijk werd deze band gebruikt voor analoge televisie. Vandaar dragen de DAB(+) kanalen nog steeds het cijfer dat overeenkomt met het originele analoge TV-kanaal.

Er kunnen 4 DAB(+)-muxen in het 7 MHz brede analoog TV-kanaal, de bandbreedte van 1 MUX is 1,712 MHz. Men heeft de benaming van het vroeger TV-kanaal behouden voor de DAB(+)-kanalen. Het oude TV-kanaalnummer wordt steeds vermeld voor de MUX. Zo staat kanaal 5A waar voor het vroegere TV-kanaal 5 en A voor de eerste van de vier muxen beschikbaar in het TV-kanaal (A, B, C, D). De DAB(+)-band bezit dus in totaal 32 frequentie blokken voor DAB(+) MUXen. Bovenstaande tabel geeft de center-frequentie van de 32 mogelijke MUXen. In Vlaanderen zijn er momenteel 4 muxen toegekend door ITU en ook operationeel. Het betwiste kanaal 10, tot 2024 vergund aan Norkring, is momenteel geschorst door de VRM wegens niet gebruikt (januari 2021). Dit kanaal is een mogelijke opportuniteit voor lokale radio's waar we reeds lang op wachten.

5A - exploitatie Norkring - regionale MUX Oost- en West Vlaanderen (omgevormd tot commerciële landelijke MUX met 5D)

5D - exploitatie Norkring - regionale MUX Antwerpen, Limburg, Vlaams Brabant (omgevormd tot commerciële landelijke MUX met 5A)

11A - exploitatie Norkring / landelijke MUX commerciële landelijke radio's

12A - exploitatie Broadcast Partners / Landelijke MUX openbare landelijke radio (VRT)

10A - exploitatie door Norkring voor DVBT momenteel geschorst (door de VRM), mogelijkheid vergunning voor lokale radio?

10B - exploitatie door Norkring voor DVBT momenteel geschorst (door de VRM), mogelijkheid vergunning voor lokale radio?

10C - exploitatie door Norkring voor DVBT momenteel geschorst (door de VRM), mogelijkheid vergunning voor lokale radio?

10D - exploitatie door Norkring voor DVBT momenteel geschorst (door de VRM), mogelijkheid vergunning voor lokale radio?

De DAB(+) antenne

De antenne die voor DAB(+) gebruikt wordt, is korter dan de antenne voor FM. De reden daarvoor is de iets hogere frequentie-band waarin DAB(+) (MODE I) actief is. De verplaatsingssnelheid van een elektromagnetische golf is een constante snelheid (lichtsnelheid), de golflengte van de golf is omgekeerd evenredig met de frequentie. Dus hoe hoger de frequentie, hoe kleiner de golflengte. De lengte van de antenne is steeds gerelateerd aan de golflengte. Een hogere frequentie betekent dan ook logischerwijs een kortere antenne.

Een halve-golf-dipool is, zoals de beschrijving zegt, een halve golflengte lang (mits kleine verschillen als gevolg van de snelheid van de radiogolf die iets minder is in lucht dan in vacuüm en ook afhankelijk is van het soort metaal waar de antenne uit gemaakt is). Grofweg kan men de golflengte berekenen door de lichtsnelheid te delen door de frequentie.

In het midden van de FM band (VHF Band-II) is de frequentie 98 MHz, wat overeenkomt met een golflengte van 300/98 ≅ 3,00 meter. Een halve golflengte is dan 1,5m.

In het midden van de DAB band (VHF Band-III) is de frequentie ongeveer 200 MHz, wat dan weer overeenkomt met een golflengte van 300/200 = 1,5 meter. Een halve golf is dan 0,75m.

Een DAB-dipool zal dus de helft kleiner zijn dan een FM-dipool. Zie volgende tekening op schaal.

Ook de afstand tussen twee dipolen, ongeveer 0,9 maal de golflengte, zal afnemen: van 2,9 meter (FM) naar 1,35 meter voor DAB(+). De totale lengte van een juist geplaatste FM-antenne met 4 dipolen zal een totale hoogte van 9,60 meter hebben (3 maal 2,7 meter, plus de lengte van één dipool-antenne zijnde 1,5 m).

Berekent men op dezelfde wijze 4 dipolen boven elkaar voor een DAB(+)-antenne, dan komt men uit op 4,8 m (3 maal 1,35 meter, plus de lengte van één dipool-antenne zijnde 0,75 m). Een 4 dipool-antenne voor DAB is dus de helft kleiner dan een antenne voor FM. Dit maakt, hoe dan ook, de montage veel makkelijker dan bij FM.

Al onze technische teksten en tekeningen zijn geschreven en getekend door teamleden van lokaal digitaal. De drijvende kracht achter dit initiatief is het grote gebrek aan kennismateriaal op maat van de lokale radio's.

Indien jullie in onze teksten of tekeningen fouten ontdekken, zowel technisch als taalkundig, laat het ons gerust weten zodat we dit kunnen aanpassen. Feedback hierover is altijd welkom, het kan enkel leiden tot een betere uitleg van de materie.