ARTIKEL

Technische werking van DAB


Michel Hazen | 19 mei 2005

De DAB-standaard is ontwikkeld door het zogenaamde Eureka 147 projectteam, gefinancierd door de Europese Unie. Begin jaren ’80 (!) is reeds gestart met Eureka 147 waarbij het projectteam bestond uit een internationale groep van broadcasters, broadcast operators, vertegenwoordigers van consumenten elektronica en onderzoeksinstituten. Dit projectteam kreeg de naam ‘147’ omdat het het 147ste project was van Eureka.

In 1994 werd dit nieuwe digitale transmissie systeem geadopteerd als wereldstandaard. Echter niet elk land heeft wereldwijd deze standaard overgenomen. De Verenigde Staten hebben bijvoorbeeld gekozen voor een andere standaard. Not invented by Uncle Sam blijkbaar…

DAB is een zogenaamd ‘multiservice’ uitzendsysteem. Dit houdt in dat er mee uit kan worden gezonden door (aardse) zenders, satellieten (of een combinatie van beide: ‘hybride’) maar ook via de kabel. Het signaal wordt volledig gedigitaliseerd voor transmissie. De DAB-radio decodeert dit digitale signaal weer terug naar het oorspronkelijke analoge signaal.

Het DAB frequentiespectrum is onderverdeeld in verschillende frequentieblokken. Deze zijn keurig internationaal verdeeld en voor Nederland is blok 12C (227.360 MHz) toegewezen aan de Publieke Omroep als de frequentieblok waarop DAB uitzendingen plaats vinden.

Er kunnen meerdere zogenaamde ‘audioservices’ met verschillende bandbreedte, afhankelijk van de kwaliteit en programma soort, binnen één frequentieblok worden uitgezonden. Dit in tegenstelling tot FM waarbij slechts één stereo geluid mogelijk is en AM waarbij slechts mono geluid mogelijk is.
Om dit te realiseren maakt DAB gebruik van een zogenaamde ‘multiplexer’. Deze stelt de functies van de meerdere beschikbare services binnen één blok in: een audio signaal, programma specifieke data of andere data. De multiplexer biedt dus mogelijkheden om gebruik makend van meerdere services het programma-aanbod samen te stellen maar ook te wisselen.

Het geheel aan services wordt wel het DAB ‘ensemble’ of ‘multiplex’ genoemd. De gebruikte bitrate is ongeveer bruto 2,3 Mbit/s, maar omdat iedere service binnen het multiplex zijn eigen foutcorrectie heeft is 0,7 tot 1,7 Mbit/s beschikbaar voor het totaal aan services binnen één multiplex. Ter vergelijking: een CD gebruikt ongeveer 1,4 Mbit/s, meer dus dan alle services binnen een multiplex. In eerste instantie lijkt het dus onmogelijk om überhaupt CD-kwaliteit te bereiken: je hebt meerdere DAB services die in totaal minder bits mogen gebruiken dan één CD. Het is echter zo dat er ook overbodige informatie of onhoorbare informatie op CD vastgelegd wordt. Door deze achterwege te laten en middels intelligente compressietechnieken is het mogelijk het originele signaal tot ongeveer 20% ervan te reduceren. Dat dit enigszins ten koste gaat van de originele geluidskwaliteit is natuurlijk te verwachten.

Twee technieken zijn van belang bij DAB: MPEG-1 layer 2 en OFDM:


MPEG-1 layer 2

Zoals al gezegd, we hebben voor de meerdere services minder bits beschikbaar dan voor één CD. Daarom wordt voor het audiogedeelte MPEG-1 layer 2 compressie toegepast. Het belangrijkste kenmerk van deze compressievorm is dat rekening gehouden is met de menselijke perceptie van geluid. Zo worden bij hardere geluidspassages de minder luide passages gemaskeerd omdat wij mensen ons (onbewust) steeds alleen op de luide passages richten. Door middel van deze compressie kan een bitrate van slechts 224 Kbps toch nog als CD-kwaliteit ervaren worden. In onderstaand diagram wordt de ervaren geluidskwaliteit tussen FM en DAB en het benodigd aantal bits/s weergegeven:

DAB
Uit dit diagram blijkt dat indien met altijd een betere geluidskwaliteit dan FM wenst minmaal 192 Kbit/s nodig is.


OFDM

Een andere techniek waarvan DAB gebruik maakt is de zogenaamde OFDM techniek. Dit staat voor Orthogonal Frequency Division Multiplex. OFDM is een draadloze techniek (reeds gepatenteerd in de jaren ’70) dat het binnenkomende bitstream signaal met een hoge bitrate verdeeld in parallelle bitstreams met een lagere bitrate, die elk via een eigen hoogfrequent draaggolf worden uitgezonden (1536 in het geval van DAB mode I). Door middel van wiskundige berekeningen is het hierdoor mogelijk dat  ondanks dat enkele van deze bitstream-‘pakketjes’ verloren kunnen gaan, het totale signaal niet verloren gaat. Ook is het mogelijk gereflecteerde pakketjes te gebruiken voor het herstellen van het originele signaal. Geen multipad interferentie meer dus. Dit alles resulteert in een robuustere ontvangst.

DAB
DAB infrastructuur

DAB
DAB receiver

EDITORS' CHOICE