Digitale omroep op de lange-, midden- en kortegolf
Ook de kortegolf wordt digitaal! Nog dit jaar begint een veldtest waarin kortegolfluisteraars en zendamateurs over de hele wereld een nieuwe modulatievorm evalueren. Op de IBC-beurs in Amsterdam werd de eerste commerciële ontvanger aan het publiek voorgesteld. De officiële invoering vindt al plaats in juni 2003.
Het gebruik van de frequentiebanden beneden 30 MHz liep de laatste jaren gestaag terug. De reden daarvoor was hoofdzakelijk gelegen in de slechte geluidskwaliteit. De huidige kanaalspatiëring bedraagt 9 kHz voor de lange- en middengolfbanden en 10 kHz voor de kortegolfbanden. Dat is natuurlijk al erg smal. Daarbij komt nog dat de aloude amplitudemodulatie niet erg efficiënt omgaat met het beschikbare frequentiespectrum. Bovendien is amplitudemodulatie nogal storingsgevoelig. Met nieuwe technologie is het echter mogelijk om omroepsignalen uit te zenden en te ontvangen in 'bijna CD-kwaliteit'. Om dit te bereiken moet gebruik worden gemaakt van een complexere modulatietechniek, gecombineerd met moderne methoden voor spraakcodering en datacompressie.
De geschiedenis
In de afgelopen jaren werden naast elkaar twee verschillende systemen ontwikkeld. Beide systemen hadden als uitgangspunt een volledige uitwisselbaarheid met het in gebruik zijnde omroepsysteem.
Deutsche Telekom en Telefunken werkten aan een project genaamd T2M. Op een enkele draaggolf werd zowel een digitaal als een conventioneel analoog signaal gemoduleerd. Dit alles binnen een bandbreedte van slechts 10 kHz. Als modulatietechniek werd APSK gekozen, een combinatie van amplitude- en fasemodulatie. De eerste testuitzendingen vonden plaats in 1996 (figuur 1). In het volgende jaar werd op de IFA de eerste industriële ontvanger gepresenteerd: een omgebouwde Blaupunkt autoradio.
Figuur 1. Met behulp van deze print werden de eerste digitale uitzendingen op de kortegolf uitgevoerd (Telekom-zender Jülich Duitsland, april 1996; foto H. Weber).
Daarnaast werkte het Franse Thomcast (nu Thales) aan een systeem genaamd 'Skywave 2000'. Voor de signaaloverdracht werd hier een aantal (minstens 47) draaggolven gebruikt met een afstand van 66,666 Hz. Dit systeem werd ook wel gezien als een wat uitgeklede vorm van DAB (het bekende Digital Audio Broadcast). De gebruikte techniek, COFDM (Coded Orthogonal Frequency Division Multiplex), deed inderdaad denken aan DAB, maar was begrensd tot een veel kleinere bandbreedte. De draaggolf werd gemoduleerd met QAM (Quadrature Amplitude Modulation), een bijzondere vorm van APSK. De twee modulerende signalen zijn onderling 90 graden in fase verschoven en hebben elk 16- (16-QAM) of 64 amplitudewaarden (64-QAM).
Er dreigde een situatie te ontstaan waarin deze twee concurrerende systemen naast elkaar zouden worden ingevoerd. Maar gelukkig werd in maart 1998 het consortium Digital Radio Mondiale (DRM) opgericht. Deze organisatie heeft als taak gekregen alle ontwikkelingen te bundelen tot een eenduidige standaard. Bij de organisatie zijn inmiddels ruim 70 bedrijven en instellingen aangesloten, waaronder enkele grote internationale omroepbedrijven zoals de BBC, Radio Nederland Wereldomroep en de Deutsche Welle. Ook een aantal grote fabrikanten van zenders (Thales, Telefunken, Harris) en ontvangers (Sony, Sangean) heeft zich aangesloten.
De standaard
Na de oprichting van het DRM-consortium duurde het nog ruim een jaar voordat alle deelnemers tot over eenstemming waren gekomen. Voor de signaaloverdracht werd COFDM gekozen. De modulatietechniek werd 64-QAM voor situaties waarin het ontvangen signaal sterk is. Voor situaties waarin sterke stoorsignalen te verwachten zijn, wordt 16-QAM gebruikt. In het laatste geval is er natuurlijk sprake van een geringere geluidskwaliteit. Voor de audiocodering, het omzetten van audio in een digitale bitstroom, wordt gebruik gemaakt van Advanced Audio Coding (AAC). Deze codering werd ontwikkeld door het Fraunhofer-Instituut in het Duitse Erlangen. Dit instituut ontwikkelde eerder de alom bekende MP3-codering. De AAC-techniek is, wat de mate van datacompressie betreft, zelfs nog wat krachtiger dan MP3. Dit komt omdat AAC speciaal is ontwikkeld voor de kortegolfomroep met beperkte bandbreedte en een geringe bitstroom.
Om de audiobandbreedte van het signaal nog verder te verbeteren wordt gebruik gemaakt van een techniek genaamd SBR (Spectral Band Replication). Kort samengevat worden bij deze techniek de frequenties boven 6 kHz gesimuleerd door harmonischen uit de onderband. Hierdoor wordt een audiobandbreedte van 15 kHz bereikt, zonder de daarbij behorende HF-bandbreedte. Van het idee om het signaal volledig uitwisselbaar te maken met het conventionele systeem is men kennelijk afgestapt. In plaats daarvan zal in de toekomst van elke omroepband een deel worden toegewezen aan DRM. Dit om onderlinge storingen te voorkomen. De DRM-standaard werd in april 2001 door de ITU (International Telecommunications Union) goedgekeurd. Daarmee is de weg vrij voor een wereldwijd gebruik van deze nieuwe techniek.
Figuur 2. Blokscherna van de DRM-software-ontvanger (Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen).
De veldtest
De volgende stap is een twee jaar durende praktijktest van het systeem. Hieraan dienen zoveel mogelijk zendamateurs en kortegolfluisteraars actief deel te nemen. De test begint aan het einde van dit jaar. De deelnemers krijgen de beschikking over een light-versie van de professionele ontvanger-software ThG Software Radio' (figuur 2). Met behulp van deze software kunnen de testuitzendingen worden ontvangen en gedecodeerd. Bovendien kan de luisteraar hiermee een ontvangstrapport aan DRM terugsturen. Voor deze software moet vooralsnog 60,- worden betaald. De deelnemer moet beschikken over een redelijk tot goede kortegolfontvanger (bijvoorbeeld AOR 7030 of Yaesu FRG100) en een snelle PC. De ontvanger wordt via een kleine interface aan de PC gekoppeld. Deze interface (figuur 3) bestaat voornamelijk uit een mengtrapje waarin de laatste MF van de ontvanger, meestal 455 kHz, omlaag wordt gemengd naar 12 kHz. Dit laatste signaal kan zonder problemen aan de ingang van de geluidskaart worden aangeboden. Ook moet de ontvanger worden omgebouwd tot een MF-bandbreedte van 10 kHz. De meeste goede ontvangers zijn uitgerust met een smaller filter (voor AM meestal 6 kHz), dat niet het gehele DRM-signaal doorlaat.
De voor de modificatie benodigde printplaat is via verschillende wegen aan te schaffen. De kosten van de LC-versie (figuur 4) zijn gering; de kristal-uitvoering is wat kostbaarder. Wie niet zelf aan zijn ontvanger wil knutselen, kan dit natuurlijk ook laten doen. Inmiddels zijn er zelfs compleet omgebouwde nieuwe ontvangers verkrijgbaar vanaf € 799,--.
Figuur 3. De print (mixer) voor de modificatie van een wereldontvanger voor DRM- ontvangst.
Figuur 4. Schema van een LC-mixer (Sat-Service Schneider).
De ontvanger
Natuurlijk is het uiteindelijk niet de bedoeling om DRM-uitzendingen alleen met behulp van een PC te ontvangen. Op de laatste IBC-beurs in september werd voor het eerst een commerciële DRM-ontvanger gepresenteerd. Dit apparaat is ontwikkeld door Coding Technologies, een Zweeds-Duits bedrijf waar van de meeste werknemers afkomstig zijn van het eerder genoemde Fraunhofer-Instituut. Ook de BBC en productontwikkelaar AFG hebben hieraan meegewerkt. De taken die anders door de PC worden uitgevoerd, zijn in deze ontvanger in een DSP-module met de aanduiding 'Tri media DSP' ondergebracht (figuur 6). Ook andere bedrijven werken hard aan een ontvanger. Zo wil ook Sat-Service Schneider zijn Mini-Receiver binnenkort op de markt brengen. Het blokschema van deze ontvanger is te zien in figuur 7.
Figuur 6. Blokschema van een DRM-ontvanger (Coding Technologies).
Figuur 7. Blokscherna van een mini-DRM-ontvanger (Sat-Service Schneider)
De start
Tegelijk met de WRC-conferentie in juni 2003 zal officieel een start worden gemaakt met de DRM-uitzendingen. In de tussentijd zullen waarschijnlijk nog een aantal ontvangers beschikbaar komen. Vooralsnog moet voor een ontvanger diep in de buidel worden getast. Uiteindelijk, als de massaproductie eenmaal van start is gegaan, zal een DRM-ontvanger niet veel duurder meer zijn dan een gewone ontvanger. De komende jaren zal een ontvanger naast DRM ook de traditionele AM-modulatie moeten kunnen ontvangen. Het volledig verdwijnen van AM-modulatie voor de kortegolfomroep zal nog zeker 15 jaar duren (en in de arme landen waarschijnlijk nog beduidend langer). De meeste grote en veel kleine omroepstations hebben al aangegeven geïnteresseerd te zijn in DRM. Moderne omroepzenders kunnen betrekkelijk gemakkelijk worden omgebouwd voor DRM-uitzendingen.
De middengolf kan een nieuw leven worden ingeblazen, dankzij de veel betere geluidskwaliteit. De traditionele kwalen van de middengolf, zoals fading, kraken, in-kanaal-storing en hinderlijke fluitsignalen zullen met DRM helemaal tot het verleden behoren.
Links
www.drm.org; DRM algemeen.
www.drm-info.de.