Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der digitalen Hörfunktechnik DAB. Ausgehend von Ausführungen zu der Geschichte des Hörrundfunks in Deutschland, sowie einem Einblick in die analoge UKW-Technik, wird die technische Umsetzung von DAB beschrieben. Dabei fungieren die Kriterien Aufbau, Übertragung und Empfang als Hauptbestandteil der Arbeit. Im Zuge dieser Kriterien wird auf die Probleme und Hindernisse in der Entwicklung und technischen Umsetzung von DAB, sowie deren Lösung eingegangen. Abschließend wird Bezug zu Senderstandorten und Sendernetzbetreiber in Deutschland und Baden-Württemberg genommen. Zur akustischen Ergänzung und Veranschaulichung dieser Ausführungen ist beiliegend eine CD zu finden, die an der entsprechenden Stelle im Text mit Verweis der Tracknummer abgespielt werden kann. Die Erkenntnisse dieser Arbeit sollen vor allem der Förderung des Bekanntheitsgrades von Digital Radio dienen, sowie einen tiefergehenden Einblick in die technischen Hintergründe geben.
Inhaltsverzeichnis
1 Einführung
2 Das analoge Übertragungssystem im Hörrundfunk
2.1 Die Entwicklung des Hörrundfunks in Deutschland
2.2 Das analoge UKW-Verfahren
3 Einführung in Digital Audio Broadcasting (DAB)
3.1 Geschichte von DAB
3.2 DAB im Überblick
4 Aufbau von DAB – Codierung
4.1 Quellencodierung – MUSICAM
4.2 Kanalcodierung – Forward Error Correction (FEC)
4.3 Modulationscodierung
4.3.1 Digitale Modulationsverfahren
4.3.2 Das Mehrträgerverfahren – COFDM
5 Aufbau von DAB – Datenstruktur und Datendienste
5.1 Datenstruktur
5.2 Datendienste: PAD und Non-PAD
6 Übertragung und Frequenzbereiche eines DAB-Signals
6.1 Übertragungskapazität und Multiplexstruktur
6.2 Übertragungsmodi
6.3 Abstrahlung eines DAB-Signals
6.4 Frequenzbereiche
7 Empfang und Sendernetze
7.1 Empfang eines DAB-Signals
7.2 Empfangsgeräte
7.3 Sendernetze, Programme und Senderstandorte
8 Vor- und Nachteile von DAB
9 Zusammenfassung und Ausblick
10 Anhang
10.1 Sendeplan der ersten Radiosendung vom Vox-Haus Berlin
10.2 Schrittfolge der Digitalisierung
10.3 Fehlerschutzlevel des UEP
10.4 Fehlerschutzprofil EEP
10.5 PTY-Codes (Auszug)
10.6 Empfangsgebiet in Baden-Württemberg Kanal 12B
Zielsetzung & Themen
Die Arbeit untersucht die technische Implementierung von Digital Audio Broadcasting (DAB), wobei ein besonderer Fokus auf den Prozessen der Codierung, der Übertragung und dem Empfang digitaler Rundfunksignale liegt, um deren Leistungsfähigkeit und Herausforderungen gegenüber dem analogen UKW-Hörfunk zu analysieren.
- Historische Entwicklung des Hörrundfunks und des analogen UKW-Verfahrens
- Technische Grundlagen von Quellencodierung (MUSICAM) und Kanalcodierung
- Modulationsverfahren und Problemlösung bei Mehrwegeausbreitung durch COFDM
- Datenstrukturen, Multiplexing und Datendienste im DAB-System
- Marktsituation, Sendernetze und Empfangsszenarien für DAB
Auszug aus dem Buch
4.1 Quellencodierung – MUSICAM
Digitale Daten werden in immer größer werdendem Umfang übertragen und gespeichert. Dabei ist das Datenvolumen der entscheidende Kostenfaktor. Durch die Quellencodierung, die die Datenmenge verlustfrei reduziert, kann sowohl die zur Übertragung benötigte Rechenleistung gesenkt werden, als auch die Kosten.
Mit Hilfe der Quellencodierung soll aus einem analogen Eingangssignal ein für DAB verwendbares digitales Signal gewonnen werden, das daraufhin mit dem MUSICAM- (Masking pattern adapted Universal Subband Integrated Coding And Multiplexing) Verfahren datenreduziert wird, um das auf diese Weise erzeugte Signal mit der Kanalcodierung fehlerschützen zu können.
Die Quellencodierung erfordert ein unkomprimiertes analoges Eingangssignal mit der Abtastfrequenz 48 kHz und eine Quantisierung von 16 Bit pro Abtastwert. Damit ergibt sich bei einem Stereoprogramm ein Datenstrom von 1536 kbit/s (48 kHz · 16 Bit · 2). Um die analogen Ausgangssignale für DAB nutzen zu können, müssen diese zunächst in eine Reihe digitaler Momentanwerte umgewandelt werden, um sie daraufhin in den digitalen Informationseinheiten 0 und 1 darstellen zu können. „Je mehr Momentanwerte vom analogen Ausgangssignal gewonnen werden, umso exakter entspricht das digitale Ebenbild dem analogen Original.“ Die Quantisierung der analogen Signale ist ein zweidimensionaler Prozess, der sowohl auf die Signalpegel (u) als auch auf die Zeit (t) Bezug nimmt. Die Umwandlung erfolgt in drei Schritten:
• das analoge Signal wird in Zeitabschnitte, sogenannte Abtastzeitpunkte, eingeteilt (Zeitquantisierung)
• jedem Abtastzeitpunkt wird ein Wert entsprechend des Spannungsverlaufs des Signals zugeordnet (Wertequantisierung)
• den ermittelten Werten werden definierte Bitfolgen zugeordnet (Codierung).
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einführung: Die Einleitung beleuchtet die historische Entwicklung des Rundfunks seit 1923 und motiviert die Notwendigkeit für das digitale DAB-System als Nachfolger der analogen Technik.
2 Das analoge Übertragungssystem im Hörrundfunk: Dieses Kapitel behandelt die Historie des Hörfunks in Deutschland und beschreibt die Funktionsweise sowie die systembedingten Grenzen der analogen UKW-Übertragung.
3 Einführung in Digital Audio Broadcasting (DAB): Der Fokus liegt auf der Entstehung von DAB im Rahmen der Initiative EUREKA-147 und einem allgemeinen Überblick über das digitale System.
4 Aufbau von DAB – Codierung: Es werden die essenziellen Codierungsverfahren detailliert erläutert: die Quellencodierung mittels MUSICAM, die Kanalcodierung (FEC) und die Modulationscodierung, insbesondere das Mehrträgerverfahren COFDM.
5 Aufbau von DAB – Datenstruktur und Datendienste: Das Kapitel beschreibt den Aufbau des DAB-Ensembles sowie die Organisation der Datenkanäle und die Unterscheidung zwischen PAD- und Non-PAD-Datendiensten.
6 Übertragung und Frequenzbereiche eines DAB-Signals: Hier werden die Multiplexstruktur, die verschiedenen Übertragungsmodi sowie die Frequenzbereiche und deren Zuweisungen für das DAB-Signal analysiert.
7 Empfang und Sendernetze: Es wird der Prozess der Signaldecodierung auf Empfängerseite sowie die Struktur von Gleichwellennetzen (SFN) und die Vielfalt der Empfangsgeräte dargestellt.
8 Vor- und Nachteile von DAB: Eine kritische Gegenüberstellung der technischen Vorzüge, wie Klangqualität und Frequenzökonomie, gegenüber Herausforderungen wie der schleppenden Markteinführung.
9 Zusammenfassung und Ausblick: Der Autor resümiert die technische Relevanz von DAB und wagt einen Ausblick auf die zukünftige Entwicklung im Kontext von Internetradio und DAB+.
Schlüsselwörter
DAB, Digital Audio Broadcasting, Hörfunk, MUSICAM, COFDM, Mehrwegeausbreitung, Kanalcodierung, Quellencodierung, Multiplex, Frequenzökonomie, Datenstruktur, Datendienste, SFN, Empfangstechnik, Digitalisierung
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Bachelorarbeit grundsätzlich?
Die Arbeit befasst sich mit der technischen Konzeption und Umsetzung des digitalen Rundfunksystems DAB, wobei Aufbau, Übertragung und Empfang im Zentrum der Analyse stehen.
Welche zentralen Themenfelder deckt die Arbeit ab?
Die Arbeit behandelt die Historie des analogen Radios, die mathematisch-technischen Grundlagen der digitalen Signalverarbeitung (Codierung, Modulation) sowie die infrastrukturellen Aspekte der Senderstandorte und Empfangsgeräte.
Was ist das primäre Ziel der Forschungsarbeit?
Ziel ist es, die technische Funktionalität von DAB transparent zu machen und aufzuzeigen, wie das System die Einschränkungen des analogen UKW-Radios überwinden kann.
Welche wissenschaftlichen Methoden werden verwendet?
Die Arbeit stützt sich auf eine fundierte Literatur- und Quellenanalyse der Nachrichtentechnik, ergänzt durch technische Beschreibungen, Abbildungen und Fallbeispiele aus der Praxis.
Was sind die inhaltlichen Schwerpunkte des Hauptteils?
Der Hauptteil gliedert sich in die drei Säulen der Signalverarbeitung – Quellencodierung, Kanalcodierung und Modulation (COFDM) – sowie die Beschreibung der Datenstruktur und der Sendernetze.
Welche Schlüsselbegriffe charakterisieren diese Publikation?
Wesentliche Begriffe sind DAB, MUSICAM, COFDM, Multiplex-Struktur, Fehlerschutz (FEC) und Frequenzökonomie.
Welche spezifische Rolle spielt der COFDM-Modulationsansatz in der Arbeit?
Das Verfahren wird als entscheidende Lösung für Probleme des terrestrischen Empfangs, wie etwa die Mehrwegeausbreitung und frequenzselektives Fading, hervorgehoben.
Welche Bedeutung misst die Autorin der zukünftigen Marktentwicklung bei?
Die Autorin sieht DAB kritisch in Bezug auf die schleppende Markteinführung und vergleicht das Potenzial mit dem Internetradio, betont jedoch die Bedeutung kommender Marketingkampagnen und der Weiterentwicklung zu DAB+.
- Quote paper
- Isabelle Räuchle (Author), 2009, Digital Audio Broadcasting (DAB). Aufbau, Übertragung und Empfang, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/265300
