DRM im Rundund Amateurfunk

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1 DRM im Rundund Amateurfunk PRIG Roland Elmiger, HB9GAA 5. Januar 2008

2 Digital Radio Mondiale (DRM) Die Idee von DRM Das Medium Kurzwelle wird von der breiten Öffentlichkeit nicht mehr wahrgenommen, geschweige denn genutzt. Ziel war es, den Rundfunk auf Kurzwelle für die verwöhnten Ohren kompatibel zu machen. September 1996, Treffen einer kleinen Gruppe von Rundfunk-Pionieren und Herstellern mit der Absicht ein digitales System für den Rundfunk unterhalb von 30 MHz zu lancieren.

3 Tempo Die Entwicklung zum Standard Die Organisation Digital Radio Mondiale (DRM) wurde 1998 gegründet. Ein einheitlicher Standard für digitale Sendungen auf Kurzwelle wurde in nur 5 Jahren entwickelt und 2001 offiziell durch die ITU bestätigt. Weiterentwicklung von DRM zu DRM+ für Rundfunk auf Frequenzen über 30 MHz (UKW-Bereiche).

4 Digital ist besser Wo sind die Vorteile? DRM versus AM? gleichbleibende, gute Empfangsqualität Near-FM Quality d.h. ohne Störgeräusche, Verzerrungen oder Pegelschwund Zusatzinformationen wie z.b. Stationsnamen, Liedtitel, Alternativfrequenzen, Zusatzdienste usw. Europaweiter Empfang eines Senders auf der gleichen Frequenz. Möglichkeit von Gleichwellennetzen (Single Frequency Networks, SFN) Weiterverwendung bestehender Sendeanlagen Frequenzpläne bleiben jedoch mit höherer Effizienz

5 Nachrichtenübertragung Analogsignale (zeitkontinuierlich u. wertkontinuierlich) Digitalsignale (zeitdiskret und wertdiskret) Information repräsentiert durch Signal (Spannung) Übertragungskanal Leitergebunden (Koax, Glasfaser) bzw. Drahtlos

6 Amplitudenmodulation Technisch einfach, aber wenig effizient Vorteile von AM Geringe Anforderung an den Empfänger Amplitudenmoduliertes Signal hat ein relativ schmales Spektrum Nachteile von AM Ein sehr grosser Teil der Sendeleistung ist für den Träger erforderlich (Modulationsgrad von m=0,3 97,5%!) Sendeleistungen von 500 kw notwendig Schlechte Klangqualität und die Anfälligkeit gegen Störungen

7 Digitale Modulationsverfahren Information codiert in Form von Symbolen verschiedene Modulationsverfahren Amplitudenumtastung (ASK) Frequenzumtastung (FSK) Phasenumtastung (PSK) keine wertkontinuierlichen Signale sondern Signale mit diskreten Zuständen

8 Amplitudenumtastung (ASK) Das Trägersignal wird durch das Modulationssignal ein- und ausgeschaltet On-Off Keying (OOK) Beispiele für ASK: DCF77-, HBC-Funkuhrensender einfache Funkfernsteuerungen CW (Morsesignale)

9 Amplitudenumtastung (4 ASK) -A2 -A1 A1 A Amplitude

10 Frequenzumtastung (FSK) Die Frequenz des Trägersignals wird durch das Modulationssignal umgeschaltet Digitale Frequenzmodulation Beispiele für FSK: RTTY SSTV FAX-Übertragung

11 Phasenumtastung (PSK) Bei der Phasenumtastung wird die Phase des Trägersignals umgeschaltet. 180 Grad = Space (0), 0 Grad = Mark (1) Komplexe Demodulation mit Trägerrückgewinnung Träger wird als Vergleichsfrequenz benötigt Beispiele für PSK: PSK31 DRM DVB-T

12 Vierphasen-PSK (QPSK) sin(ωt) sin(ωt) A2 01 A2 00 -A1 cos(ωt) A1 -A1 A1 cos(ωt) -A2 11 -A2 10

13 höherwertige Phasenumtastung (M-QPSK)

14 Quadratur-Amplitudenmodulation (QAM)

15 Übertragungsprobleme Probleme: Phasenverschiebungen Laufzeitunterschiede Doppler

16 Technik für bessere Robustheit

17 Technik für bessere Robustheit

18 Technik für bessere Robustheit Schutzintervall (Guard Intervall)

19 FDM und OFDM Frequency Division Multiplexing Orthogonal Frequency Division Multiplexing

20 FDM Frequency Division Multiplexing f f f f FDM f f14 f1 bk f13 f12 f11 T 4T T*=4T P A t t A

21 FDM OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing f f f f FDM OFDM TG f14 f13 f12 f11 f17 f16 f15 f14 f13 f12 f11 T*=4T T*=4T t A t A

22 Aufteilung des Datenstroms Parallelisierung des Datenstroms

23

24 DRM-Empfang DRM Technologie Als Modulationsart für die Subträger wird die Quadraturamplitudenmodulation (QAM) verwendet. Einsatz von COFDM (Coded Orthogonal Frequency Division Multiplex d.h. Vorwärtsfehlerkorrektur), wie bei DAB und DVB-T Übertragungsraten bis maximal 25 kbit/s (mit nur 10 khz Bandbreite dank SBR, Spectral Band Replication) optimiertes MPEG4 AAC+ (Advanced Audio Codec).

25 DRM-Übertragung ist charakterisiert durch die drei Kanäle: FAC (Fast Access Channel) SDC (Service Description Channel) MSC (Main Service Channel) FAC F1 F2 F3 Frequenz 750 Hz Hz Hz

26 DRM-Empfänger (HW) Kommerzielle Empfänger auf DSP-Basis

27 DRM-Empfang auf SW-Basis Umbauanleitungen

28 DRM-Empfang mit Amateur-Rx LMK-Empfänger mit ZF-Mischer und PC-Software. ZF =455 khz ZF =12 khz

29 Rx-Anforderungen Bandbreite > 10 khz, z.b. AM oder FM ZF-Filterkurve mit geringer Welligkeit für DRM optimierte AGC bzw. manueller RF-Gain stabile Oszillatoren mit geringem Phasenrauschen gutes Grosssignalverhalten (IP3) hoher Dynamikbereich

30 DRM-Empfangs-Demo Radio Kuwait MHz Sulaibiyah, Kuwait Deutsche Welle MHz Sines, Portugal

31 Dream

32 SoDiRa

33 DRM im Amateurfunk Alles softwarebasierende Übertragungssysteme mit freier Software (z.t. mit Sourcecode) Bandbreite max. 2.5kHz (nur für Sprache) keine Modifikationen der Geräte nötig Programme: WinDRM DRMDV FDMDV DIGTRX (entstanden aus HamDream) (Digital Voice, wie WinDRM) (Digital Voice, nur 1.1kHz Bandbreite) (nur für Bildübertragung, HDSSTV)

34 Versuche mit WinDRM Ein QSO mit sich selber Tx Rx Erstverbindung mit HB9CZV am 3. Jan 2008 auf 14.3 MHz

35 Hard und Soft, woher? DRM-Empfangssoftware DREAM DRM for Matlab SoDiRa WinDRM DRMDV DIGTRX Hardware, ZF-Mischer 12kHz Universeller DRM-Mischer EL-2 DRM-Mischer 455kHz 12kHz oder DRM-Empfänger Elektor Software Defined Radio Festfrequenz RX Spartan Bauteilesatz Umbauanleitungen

36

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