Präsentation Kolloquium IRT | dab small scale

Small Scale DAB © IRT 2016
1
Small Scale DAB
DAB‐Kleinleistungssender
Aneta Baier, Alexander Erk, Andreas Sieber
Sachgebiet: Funksysteme & Mediendienste und Applikationen

2
Agenda
• SDR, CRC‐mmbTools, Opendigitalradio, OpenSource und USRP – Über was
reden Die da?
• Small Scale DAB
• Technische Realisierung
• Feldmessungen
• Kostenabschätzung
• Nächste Schritte und Zusammenfassung

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SDR – Software‐Defined‐Radio?
• Der herkömmliche Ansatz für Ausstrahlung und Empfang
von Radiodiensten
• Hauptsächlich Hardware basiert
• Relativ Kleine Stückzahlen
• Eingeschränkte Flexibilität (Updates vom Hersteller)
Image © ONEtastic

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SDR – Software‐Defined‐Radio
• Mit einem softwarebasierten Ansatz lassen sich viele der Einschränkungen
lösen
• In Software wird die komplette Sende‐ bzw. Empfangskette bis zur Modulation
abgebildet.
• Generische Hardware (günstig)
• Hohe Flexibilität (begrenzt durch CPU/Rechenleistung)
Code D/A Converter R/F Frontend

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SDR – Software‐Defined‐Radio für DAB
Code
Opendigitalradio.org
D/A Converter
ETTUS USRP,
HackRF
R/F Frontend
wie üblich

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SDR ‐ Der Anfang ‐ GNURadio
• Open Source Softwarepaket
• Stellt verschiedene DSP Module zur Verfügung, die beliebig miteinander
Verknüpft werden können.
• Python Interface oder eine grafische Oberfläche (GRC)
• Linux
• „Schweizer Taschenmesser
für SDR“
• Flexibel aber komplex

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ODRTools (ehem. mmbTools) CRC
• Die ursprüngliche DAB Kette bestehend aus Multiplexer, Modulator und
ETTUS‐USRP wurde vom CRC (Communication Research Center) in Kanada
entwickelt.
• Francois Lefebvre und Pascal Charest
• 2000 – 2006 erste Demo auf der IBC (2006)
• WorldDAB TC (09/2006)
• Diese Entwicklung wurde vom CRC 2009/2010 unter der GPL Lizenz als OpenSource
freigegeben.
• Opendigitalradio.org (Schweizer NPO) übernimmt die Koordination,
Weiterentwicklung und Dokumentation.

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• 2013:
• Digris AG: Lizenz für die Versorgung von DAB‐Inseln in der Schweiz
• OFCOM Tests in Brighton, UK
• DAB+ fdk‐aac‐encoder
• 2014
• ODR‐mmbTools eine Weiterentwicklung der CRC‐mmbTools
• CRC‐mmbTools werden eingestellt.
• CSP (Italien) entwickelt den MOT‐Encoder
• TU‐Kaiserslautern präsentiert einen DAB/DRM+‐Kleinleistungssender
• Reguläre DAB+‐Übertragung in Genf mit 5kW ERP

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• 2015‐2016:
• SFN‐Fähigkeit vollständig implementiert und getestet. OFCOM koordiniert und
unterstützt die DAB‐Versuche in UK.
10 Gebiete mit 70 Radiostationen
Versuch erfolgreich
Testlizenzen verlängert bis 2018
(siehe die weiteren Folien)
• Digris AG baut weitere Sender auf

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Agenda
reden Die da?
• Warum SDR?
• CRC und OpenSource
• Opendigitalradio.org der aktuelle Stand
• Small Scale DAB
• Feldversuche in der Schweiz
• OFCOM Trials in Großbritannien

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Warum Small Scale DAB?
• Lokalradios:
• Kostengünstige Verbreitung für Lokalradios zum Einstieg in DAB+
• Siehe Feldversuche der OFCOM in (UK) und DigrisAG (Schweiz)
• Auch zeitlich/lokal begrenzte Ausstrahlungen (z.B. Event Radio)
• Großveranstaltungen
• Campus‐/Schulradio
• Füllsender‐Betrieb um Versorgungsbereiche mit geringerer
Bevölkerungsdichte kostengünstig zu versorgen.

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Small Scale DAB in der Schweiz (Quelle: Digris AG)
• Derzeit 8 Lokale DAB Ausstrahlungen (bis zu 4 KW)
• Genf (Mai 2014), Zürich (Aug. 2014), Lausanne (Nov. 2015), Aarau (Mai 2016),
Winterthur‐Schaffhausen (Jun. 2016), Luzern‐Zug‐Nidwalden (Jul. 2016), Basel
(Jul. 2016), Unterwallis (Nov. 2016)
• Zusatzdienste – Slideshow,
Dynamic Label (2014), Journaline (Okt. 2016)
• SFN (Okt. 2016)

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Small Scale DAB in der Schweiz (Quelle: Digris AG)
https://www.digris.ch/#areas/map

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Small Scale DAB in UK  (Quelle: Ofcom)
• 2015 bis September 2016 fand, koordiniert durch die Ofcom, ein Small
Scale DAB‐Feldversuch in Großbritannien statt.
• In Großbritannien sind folgende „Layer“ für die Hörer verfügbar.
• National, lokal und Community Stationen
• 3 nationale Ensembles (Digital One, Sound Digital und BBC)
• 58 lokale kommerzielle Multiplexe
• Bis zu 400 lokale kommerzielle Radio‐ und Community Radio‐Stationen finden
derzeit nicht in DAB statt.
https://www.ofcom.org.uk/research-and-data/tv-radio-and-on-demand/radio-research/small-scale-dab-final-report

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Trial Type Lizenznehmer Lokation
Trial Type 1
(Single transmitter trial)
Angel Radio Porsmouth
BFBS Aldershot Working
Brighton & Hove Radio Brighton
Future Digital Norfolk Norwich
Niocast Radio Manchester
Switch Radio Birmingham
Trial Type 2
(SNF trial)
Scrimshaws Information
Directories
Glasgow
U.DAB London
Trial type 3
(on-channel repeater)
UKRD Cambridge

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• Technische Plattform für die Versuche
• Bis zu 6 Audioencoder (Einplatinen‐PC incl.
USB‐Audio‐Interfaces)
• Multiplexer/Modulator (PC + SDR‐Board )
• Linear Power Amplifier (100W ERP) + Maskfilter
• Antenne + Kabel, Netzwerktechnik und USV
• Kosten:
• 9000 GBP (Single Transmitter)
• 17000 GBP (SFN – 2Stück + Zeitsynchronisation)
• 19000 GBP (wie SFN + on‐channel repeater)

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Small Scale DAB in UK ‐ Birmingham(Quelle: Ofcom)

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Small Scale DAB in UK ‐ Ergebnis (Quelle: Ofcom)
• “The technology generally worked well and reliably, and technical problems
identified were resolved. We are continuing work to improve the technical stability
of some specific transmitter configurations.”
• “Coordination between service providers has generally been very effective. Across
the ten trial areas, nearly 70 unique radio stations are now being carried, the
majority of which are new to DAB.”
• “The ten trial operators have gained extensive practical experience of small scale
DAB, and have also shared their experiences and technical knowledge with each
other. Some operators have been directly involved in innovating further technical
enhancements to the small scale concept, and the trials have prompted wider
market interest.” https://www.ofcom.org.uk/research-and-data/tv-radio-and-on-demand/radio-research/small-scale-dab-final-report

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Agenda
reden Die da?
• Small Scale DAB
• Technische Realisierung
• Feldmessungen
• Kostenabschätzung
• Nächste Schritte und Zusammenfassung

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Small Scale DAB und IRT Aktivitäten
• 2014 Besuch der TU Kaiserslautern und LMK
• DAB/DRM+‐Kleinleistungssender wird vorgestellt
• Im IRT gibt es bereits Aktivitäten zu SDR in Verbindung mit GNURadio Tools
• CRC‐DabMod für Tunnelfunk
• Entscheidung DAB‐Kleinleistungssender aufzubauen und zu testen
• Zusatzdienste DLS und MOT, SFN‐Fähigkeit im Labor getestet
• Verträglichkeitsmessungen und Feldmessungen
• IRT Anlagen sind vollständig aufgebaut und einsatzbereit

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Realisierung von Small Scale DAB

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Small Scale DAB: Multiplexgenerator
• VLC‐Player, ALSA Soundcard

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Shell‐Skript unter Linux
• Konfiguration des ODR‐DabMux
• Initialisierung der ODR‐DabMod

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Entwicklung einer GUI zur Konfiguration und Anzeige des Betriebszustands der ODR‐
Tools an der Hochschule Kaiserslautern

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Leistungsfähigkeit des Multiplexgenerators
• IRT testete die
Konfiguration mit
3 DAB‐ und 5
DAB+‐Kanälen
• Auf Intel i7 (4
Kerne) unter 50%
Last.

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Zusatzdatendienste bei Small Scale DAB
• Derzeit im ODR‐Tools sind
Zusatzdienste realisiert:
• Dynamic Label DL/DL+
• MOT Slideshow
möglich
• Bisher nicht vollständig
unterstützt:
EPG, TPEG, BWS …

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SFN‐Betrieb
• GPS‐Synchronisation
• NTP‐Protokoll
SFN‐Betrieb im Laborbetrieb erfolgreich getestet.

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Small scale DAB: Welche Möglichkeiten gibt es noch?
• ETI‐Output
• EDI‐Output
• Zuführung über
Satellit
Kooperativer Betrieb von ODR‐Tools und klassischem DAB‐Equipment möglich

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IRT‐Realisierung Aufbau und Spektrum
IRT‐System ausschließlich mit Standardkomponenten aufgebaut.

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Antenne
• Groundplane Antenne
von WiMo für
Betriebsfunk von 61‐145
MHz
• Abstimmung durch
Kürzung auf 195,936
MHz
• Kosten für die Antenne
ca. 200€

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Antennenanpassung bei 195,936 MHz
195,936 MHz
Anpassung
ca. 13 dB
• Antennenanpassung
erfordert Fachkenntnisse
aufgrund der Eigenheiten
des Mehrträgersystems
DAB

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Dauerlasttest im Kanal 8A bei 195,936 MHz
Bei 50 Watt: Reflektierte Leistung 0,6 Watt
2h Dauertest ok
Temperatur der Verstärkerendstufe
max. 38 °Celsius
Bei 110 Watt: Reflektierte Leistung 1,5 Watt
1,5h Dauerlasttest ok
Temperatur der Verstärkerendstufe
max. 42 °Celsius
Bei Fachgerechter Antennenanpassung ist Dauerlastfähigkeit
gegeben und keine weitere Klimatisierung notwendig

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Empfang
Guter Empfang
kein Empfang
im Gebäude
Erdgeschoss
„Antenne
einfach aufs
niedrige Dach
reicht nicht
aus.“
gestörter
Empfang im
Gebäude
Erdgeschoss
Senderstandort

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Low Tower Versuch in Freimann ‐ Bilder
Sendeantenne auf dem Dach des IRT
Blick von der Sendeantenne auf die Fahrstrecke

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Ergebnisse der Messfahrten ‐ Fahrstrecke 1
-70
-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
0 5000 10000 15000 20000 25000
Fahrstrecke 1
1
Median: -40,22 dBm
Mittelwert: -41,68 dBm
Standardabweichung: 8,7
dBm
Messpunkte ->
Antennenhöhe muss höher als Bebauung und umliegende Vegetation sein

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DAB Small Scale – High Tower – BR‐Funkhaus 100 W ERP
100 m Sendeantennenhöhe
Grafik und Simulation:
© IRT/ Kerstin Pfaffinger 2016
Empfangssituation: Mobile Outdoor, 1,5m Antennenhöhe

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Medientage München
• Vorstellung der IRT‐Lösung für das
Fachpublikum
• 2 Audio Programme a 96kBit/s incl. SLS und
DLS
• Hohes Interesse und kritische Diskussionen
am IRT Messestand.
• Prototypischer kompakter Aufbau für
Betriebsversuche verfügbar.
• Demonstration in Verbindung mit dem
DAB‐EDI‐Archiver Produkt des IRT

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Kostenabschätzung der Einzelkomponenten
• Bisher sind Sendeleistungen bis zu 100 Watt angedacht. Höhere Leistungen
sind natürlich möglich (In der Schweiz bis 4 kW)
• Zusätzlich entstehen Kosten für
die Signalzuführung, Miete,
Betrieb, Strom und
Ausfallsicherheit.
• Vergleichbares DAB Equipment
ca. 60000 €.
Bezeichnung Preis SDR/ODR Lösung
DAB-Mux Software kostenlos
DAB MOD Software kostenlos
PC 1500 €
USRP 2800 €
Leistungsverstärker (100W) 4000 €
Maskenfilter 1500 €
HDSP-Karte 250 €
GPS Ublox 280 €
Antennen 500 €
Summe 10830 €

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Small Scale DAB: Nächste Schritte im IRT (Software)
• Systemupdates
• Signalzuführung über Satelliten testen
• Fernwartung
• SFN‐Test im Feld
• SFN‐Test im bestehenden SFN‐Sendernetz

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Small Scale DAB: Nächste Schritte im IRT (Feldtests)
• Testen von Einzelkomponenten wie z.B. andere Verstärker, Maskenfilter
• Feldmessungen
• Tests unter realen Bedingungen
• Realisierung von billigen Standorten
• Pilotprojekt
– Funkhaus
– Kanal 8A
– 100 Watt Ausgangsleistung

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Small Scale DAB: Zusammenfassung
• Die technische Lösung auf der Basis von ODR Tools ist funktionsfähig
• Zahlreiche intern. Feldversuche zeigen das Potential dieses Ansatzes
• IRT hat einen kompakten Lösung realisiert (Einstiegslösung für ca. 10000€
möglich ‐ Hardwarekosten)
• Standortwahl ist für eine optimale Versorgung, auch bei
Kleinleistungssendern, entscheidend.
• Dieser Aufbau steht für Pilottests und Dritte als Angebot zur Verfügung.

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Die Folien/Dokumente sind durch das Urheberrecht geschützt. Eine Vervielfältigung ist nur mit Genehmigung des Verfassers gestattet.
Dieser Urheberrechtshinweis darf nicht entfernt werden.
Experts in audiovisual media
Baier, Sieber, Erk
Kontakt unter:
Alexander Erk
Floriansmühlstraße 60
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Tel +49 89 323 99 – 282
FAX +49 89 323 99 – 200
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