Single Frequency Network (SFN) & DAB

SFN - Single Frequency Network
Ein Single Frequency Network (SFN) ist ein Netzwerk von Sendestationen, die dieselbe Frequenz verwenden, um dieselbe Information zu senden. Ein Einzelfrequenznetz ist ein Mittel, um den Versorgungsbereich ohne die Verwendung zusätzlicher Frequenzen zu erweitern.

Eine SFN ist besonders interessant für den Rundfunk. Sowohl T-DAB (digitales Radio über terrestrische Sender) als auch DVB-T (digitales Fernsehen über terrestrische Sender) bieten die Möglichkeit für ein Einfrequenznetz. Ein SFN kann auch mit anderen Funkkommunikationssystemen wie drahtlosen lokalen Netzwerken verwendet werden.

Das SFN basiert auf der Verwendung von Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing (COFDM). COFDM hat den Vorteil, dass es sehr robust gegen den Empfang eines Signals zusammen mit Echos desselben Signals ist (Mehrwegempfang). Diese Robustheit gegenüber Mehrwegempfang wird durch die Verwendung eines "Schutzintervalls" erhalten. Dies ist ein Teil der Zeit, in der keine Daten zwischen den Symbolen übertragen werden. Dieses Schutzintervall verringert die Übertragungskapazität.

Diese Mehrweg-Immunität kann verwendet werden, um ein SFN mit einem überlappenden Netzwerk von Sendestationen aufzubauen, die dieselbe Frequenz verwenden. In den Überlappungsbereichen wird das schwächere der beiden Signale aufgrund des Mehrwegempfangs als Echo betrachtet. Das Echo muss jedoch innerhalb des Schutzintervalls liegen und die Stationen müssen synchronisiert sein. Wenn also zwei Stationen weit voneinander entfernt sind, kann die Zeitverzögerung zwischen den beiden Signalen groß sein, und das System benötigt ein großes Schutzintervall.

Diese Erweiterung des Erfassungsbereichs ist nicht kostenlos. Nachteile einer SFN sind:
das Schutzintervall verringert die Kapazität;
Es gibt keine Option für lokale Programmvariationen.
Die Sendestationen müssen synchronisiert sein.


DAB
Digital Audio Broadcasting (DAB) ist ein digitales Radiosystem, das das analoge Radio ersetzen soll. Die Vorteile von DAB gegenüber analogem UKW-Radio sind:
Bessere Klangqualität;
Besserer mobiler Empfang;
Einfache Programmauswahl;
Erweiterte programmbezogene Daten;
Möglichkeit für Informations- und Datendienste.
Zum Empfang von DAB wird ein neues DAB-Radio benötigt.


T-DAB und S-DAB
Erstens wird DAB in terrestrischen Netzen ausgestrahlt. Deshalb wird es manchmal T-DAB genannt; Terrestrisches DAB. Eine Satellitenversion (S-DAB) wird später entwickelt.


Eureka 147
Die Entwicklung von DAB begann in 1987 als europäisches Projekt, dem Eureka 147-Projekt. Das Projekt wurde in 1999 mit dem WorldDAB-Forum (ehemals EuroDAB-Forum) zusammengeführt. Seit 2000 ist das WorldDAB-Forum für die technische Wartung des EU-147-DAB-Standards verantwortlich.


Multimedia-Dienste
DAB kann auch zur Erbringung anderer Dienste verwendet werden. DAB hat zwei Ergänzungen zum Standard für die Zustellung von IP-Paketen (DAB IP) und für die Zustellung von Multimediadiensten (DMB).

DVB-T
Digital Video Broadcasting - Terrestrial (DVB-T) ist ein System zur Übertragung von digitalem Fernsehen über terrestrische Sender. DVB-T gehört zur Normenfamilie des DVB-Projekts. DVB-T basiert wie alle anderen DVB-Standards auf der Übertragung von Datencontainern. Das DVB-T-System verwendet die gleichen 8-MHz- (oder 7- oder 6-MHz-) Funkkanäle wie das analoge Fernsehen.

Diese Container enthalten eine flexible Kombination aus MPEG-2-Video, -Audio und -Daten. Der Container kann mehr als ein Fernsehprogramm sowie Radioprogramme oder Datendienste enthalten. Die Daten der verschiedenen Programme werden in einem sogenannten Multiplex zusammengefasst. Jeder Container enthält Service-Informationen (SI), die Details zu den übertragenen Programmen enthalten. Jeder analoge Fernsehkanal von 8 MHz kann zur Übertragung von 3-6-Fernsehprogrammen verwendet werden.

Zum Empfang von DVB-T wird ein Decoder oder eine Set-Top-Box benötigt. Der Decoder empfängt das Signal und decodiert das komprimierte Video in ein Signal, das für ein gewöhnliches Fernsehgerät geeignet ist.


DVB-T-Übertragung
Die Übertragung basiert auf dem Coded Orthogonal Frequency Division Multiplex (COFDM). COFDM verwendet eine große Anzahl von Trägern. Jeder dieser Träger wird verwendet, um nur einen Teil der Gesamtdatenmenge zu übertragen. Die Daten werden auf den Trägern mit QPSK oder QAM moduliert. COFDM hat den Vorteil, dass es sehr robust gegenüber Mehrwegempfang und frequenzselektivem Fading ist. Diese Robustheit gegenüber Mehrwegempfang wird durch die Verwendung eines "Schutzintervalls" erhalten. Dies ist ein Teil der Zeit, in der keine Daten übertragen werden. Dieses Schutzintervall verringert die Übertragungskapazität.

Aufgrund dieser Mehrweg-Immunität ist es möglich, den Versorgungsbereich durch die Verwendung eines überlappenden Netzwerks von Sendestationen zu erweitern, die dieselbe Frequenz verwenden, ein sogenanntes Einzelfrequenznetz (Single Frequency Network, SFN). In den Überlappungsbereichen wird das schwächere der beiden Signale aufgrund des Mehrwegempfangs als Echo betrachtet. Die Stationen müssen jedoch synchronisiert sein und das Echo muss innerhalb der Schutzzeit liegen. Wenn also zwei Stationen weit voneinander entfernt sind, kann die Zeitverzögerung zwischen den beiden Signalen groß sein, und das System benötigt ein großes Schutzintervall.

Im DVB-T-System sind zwei COFDM-Übertragungsmodi möglich. Ein 2k-Modus, der 1705-Träger verwendet, und ein 8k-Modus, der 6817-Träger verwendet. Der 2k-Modus eignet sich für den Betrieb mit einem Sender und für relativ kleine Einzelfrequenznetze mit begrenzter Sendeleistung. Der 8k-Modus kann sowohl für Einzelsenderbetrieb als auch für großflächige Einzelfrequenznetze verwendet werden. Das Schutzintervall ist wählbar.

Portabler und mobiler Empfang von DVB-T-Signalen ist möglich. Es ist sogar möglich, die Empfangsmodi durch hierarchische Übertragungen zu mischen, bei denen einer der modulierten Streams (sogenannter HP - High Priority Stream) einen höheren Schutz vor Fehlern erhält, um für den mobilen Empfang geeignet zu sein; während der andere (sogenannter LP - Low Priority Stream) einen geringeren Schutz hat. Für den höheren Schutzmodus ist eine niedrigere Nettobitrate verfügbar.

Aus DVB-T ist auch eine Variante entwickelt worden, DVB-H, die für den mobilen Empfang auf tragbaren Handgeräten optimiert ist.

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