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Sonnenuntergang hinter der Relaisstation Sines, Portugal

DRM-Empfang in Zahlen - Systemperformance in der Praxis

Auf dieser Seite soll ein Systemvergleich zwischen AM und DRM v. a. hinsichtlich Versorgungssicherheit, Schwachsignalverhalten, Ausfallverhalten versucht werden. Wenn möglich, so werden die trockenen Zahlen durch Hörbeispiele ergänzt.

Inhalt:

  1. Reichweite/Versorgungsgebiet
  2. Gleichkanalstörungen
  3. Raumwelle/Fading
  4. Schlußfolgerungen

Reichweite / Versorgungsgebiet

Vorausgesetzt wird ungestörter Empfang (keine Gleich- und Nachbarkanalstörer, keine Raumwelleneffekte).

Leistungsbilanz am Sender

Am Ausgang der Überlegungen steht die Situation am Sender, wenn dieser von AM nach DRM umgebaut wird. Die Leistungsbilanz sieht dann wie folgt aus:

AM-Träger (rel.):  0dB (Bezug)
AM Spitzenleistung (m=100%):  +6dB
DRM-Crest-Faktor1) -10 (... -12)dB

=> DRM-Effektiv-Leistung:  -4 (... -6)dB
1): Der Crest-Faktor beschreibt bei Mehrträgerverfahren das Verhältnis zwischen Effektivwert und Spitzenaussteuerung des Signals.

Das heißt: Bei Umbau eines bestehenden Senders von AM nach DRM stehen bestenfalls 4dB weniger Effektivleistung verglichen mit der AM-Trägerleistung zur Verfügung (Bsp.: Deutsche Welle Wertachtal: AM - 500kW, DRM - 200kW).

Empfangsgrenze DRM vs. Rausch-Signal-Abstand AM

Die nächste Überlegung gilt den Empfindlichkeitsgrenzwerten am Empfänger:

Betriebsmodus:  64QAM 16QAM
SNR bei Empfind.grenze:  16dB 12dB
S/N bei AM2) 9dB 5dB

=> Diff. DRM-SNR - AM-S/N:  7dB 7dB
2): Es ist das S/N gemeint bei einem AM-Signal, dessen Trägerpegel gleich dem Effektivpegel des DRM-Signals ist.

Das heißt: Der Signal-Rauschabstand eines AM-Signals würde um 7dB unter dem angezeigten SNR eines DRM-Signals liegen, wenn die Kanalleistung (Effektivleistung) des DRM-Senders gleich der Trägerleistung des Vergleichs-AM-Senders wäre.

Gesamtsystem:

Kombiniert man die Ergebnisse der beiden vorangegangenen Abschnitte, so ergibt sich, daß das S/N bei AM in etwa 3dB geringer ausfallen würde als das in DRM angezeigte SNR, wenn man davon ausgeht, daß ein vorhandener AM-Sender in DRM umgestellt würde:

  • Bei 64QAM-Signal an der Empfangsgrenze (Bitfehlerrate BER = 10-4) würde der gleiche Sender im AM-Mode einen Signal-Rauschabstand von ca. 13dB liefern.
    Hörbeispiele dazu: Sprache - Musik
  • Bei 16QAM-Signal an der Empfangsgrenze (Bitfehlerrate BER = 10-4) würde der gleiche Sender im AM-Mode einen Signal-Rauschabstand von ca. 9dB liefern.
    Hörbeispiele dazu: Sprache - Musik

Die beiden Fälle nochmal mit einem 1kHz-Meßton:

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Gleichkanalstörungen

Nutzsender: DRM / Störsender: analog

An dieser Stelle soll untersucht werden, wie ein DRM-Signal auf einen analogen Störer reagiert, der auf demselben zugeteilten Kanal arbeitet.
Als DRM-Nutzsignal wird wieder ein Mode B / 64-QAM-Signal mit 10kHz Bandbreite verwendet.

Das Bild zeigt ein DRM-Spektrum einer Station, die mit einem unmodulierten Träger gleicher Leistung gestört wird.
Aufgrund der Tatsache, daß es sich bei DRM um ein Mehrträger-Signal (OFDM) handelt und sich die Leistung auf viele Einzelträger innerhalb der gegebenen Bandbreite verteilt, ist der Störträger deutlich als aus dem DRM-Signal herausragende Spitze zu erkennen.


Das SNR-Spektrum zeigt das SNR der Einzelträger des DRM-Signals (hier über 200Stck), aufgetragen über die Träger-Nummer.
Deutlich zu sehen ist der Einbruch in der Mitte des DRM-Spektrums, jedoch relativ schmal. In der exakten Spektrum-Mitte wird im DRM-Signal keine Information übertragen, dort befindet sich im Spektrum (bei hinreichend großer Auflösung betrachtet) eine schmale Lücke


Verstimmung des Störsenders um +5Hz

Unter den selben sonstigen Bedingungen (gleiche Leistung von Nutz(DRM)- und Störsender (analoger unmodulierter Träger)) wie oben wird der Störsender um 5Hz nach oben verstimmt.
Audio-Ausfall ist die Folge.

Anmerkung: Wenn von "Gleichkanal"-Sendern/-Störungen die Rede ist, so bedeutet das i. d. Regel, daß den beteiligten Stationen der selbe Rundfunkkanal zugewiesen ist. Eine exakte Einhaltung der Sendefrequenz kann nicht sichergestellt werden, je nach technischem Aufwand und umweltbedingter Faktoren wird die Abweichung bis zu einigen Hertz betragen können.


Um wieder Audio-Decodierung zu ermöglichen, muß der verstimmte Störsender-Träger um 15dB abgesenkt werden. Im Spektrum sieht man nur noch eine relativ unauffällige kleine Spitze auf der Mittenfrequenz.


Auch im SNR-Spektrum sieht man, daß sich das Signal wieder verbessert hat: Der "Trichter" um die Mittenfrequenz ist deutlich schmaler geworden, und auch weiter entfernt von der Mittenfrequenz ist der Verlauf insgesamt besser "geglättet".


Nutzsender: DRM / Störsender: DRM

Für zwei DRM-Sender auf der gleichen Frequenz gelten die Verhältnisse in der selben quantitativen Größenordnung: Ab einem Pegelunterschied von weniger als 15dB ist eine Audio-Decodierung nicht mehr gewährleistet.
Im Unterschied zu den obigen Beispielen mit analogem Störer, der relativ selektiv das Einzelträger-SNR verschlechtert, wird ein zweiter DRM-Sender das Signal in der gesamten Bandbreite gleichmäßig (zer)stören, ohne im Spektrum sichtbar zu werden.

Hörbeispiel zur Veranschaulichung von "Störabstand 15dB"

Wie hörte sich bei herkömmlicher AM eine Gleichkanalsituation mit zwei Sendern und einem Störabstand von 15dB an?
Hier ein Hörbeispiel dazu (Nutzsender: Sprache, Störsender: Musik):

AM-Gleichkanalsituation

Wie hört sich herkömmliche AM bei einer Gleichkanalsituation mit einem DRM-Sender als Störer und einem Störabstand von 15dB an?

AM-DRM-Gleichkanalsituation

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Raumwelle/Fading

- in Arbeit -

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Schlußfolgerungen/Ausblick

Diese Ausführungen sollen zeigen, wie sich DRM und analoge Kurzwelle unter vergleichbaren und definierten Bedingungen verhalten und so die Diskussion um "für" und "wider" der Umstellung versachlichen helfen.
Eines muß uns aber allen klar sein: Sollte sich DRM nicht durchsetzen und damit die Hörerzahlen wieder deutlich ansteigen, so ist es nur eine Frage der Zeit, bis wir den weltweiten Rundfunk in der bisherigen Form endgültig - mangels Masse - abschreiben können.

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