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© Fraunhofer IDMT Übertragungssysteme WS 2011/2012 Vorlesung 12 Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg Kontakt: Dipl.-Ing.(FH)

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1 © Fraunhofer IDMT Übertragungssysteme WS 2011/2012 Vorlesung 12 Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg Kontakt: Dipl.-Ing.(FH) Sara Kepplinger / Dipl.-Inf. Thomas Köllmer

2 © Fraunhofer IDMT Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, Seite 2 Videocodierung – H.264 Digitaler Rundfunk

3 © Fraunhofer IDMT 2003 Standardisiert: MPEG-4 Part 10: H.264/AVC Deutlich höhere Komprimierungsleistung als MPEG2/H.262 Anwendungsgebiete: BluRay, Youtube, DVB-S2, DVB-H … Profile: Baseline, Extended, Main, High, High 10, High 4:2:2, High 4:4:4 Level: von 64kBit/s bis 240 MBits/s MPEG4- AVC (H.264)

4 © Fraunhofer IDMT Slice-Groups Verschiedene Arten der Prädiktion in einem Bild möglich Spatial Directional Prediction Prädiktion anhand der bereits dekodierten Daten eines Bildes MPEG4- AVC (H.264) - Neuerungen

5 © Fraunhofer IDMT Bewegungsvorhersage Blockgröße variabel Suche im Viertelpixelraster Deblocking Filter Entropiecodierung Arithmetische Codierung als Option möglich (CABAC, Context- Adaptive Binary Arithmetic Coding) MPEG4- AVC (H.264) - Neuerungen

6 © Fraunhofer IDMT MPEG4- AVC (H.264) H.264 Encoder Quelle: A. Bovik: The essential guide to video processing

7 © Fraunhofer IDMT Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, Seite 7 Videocodierung – H.264 Digitaler Rundfunk

8 © Fraunhofer IDMT Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, Seite 8 Terrestrische Systeme Digital Audio Broadcasting DAB/DAB+ Digital Radio Mondiale DRM/DRM+ Satellitenbasierte Systeme WorldSpace ARIB Sirius / XM Radio Digitaler Hörfunk: Überblick 12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk1.Terrestrische Systeme 2.Satellitenbasierte Systeme

9 © Fraunhofer IDMT Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, Seite 9 DAB: Einführung Großbritannien: 60% Bevölkerungsabdeckung Frequenz-Zuteilung ist Schlüsselentscheidung! Markt für 800 Mio Radio-Geräte in Europa Robuster Empfang im mobilen Einsatzbereich CD-ähnliche Audio-Qualität bei 192 kbit/s Zusätzliche Datendienste Insgesamt: hohe Nutz-Datenrate > 1,5 Mbit/s 1.Terrestrische Systeme: DAB 2.Satellitenbasierte Systeme 12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk

10 © Fraunhofer IDMT Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, Seite 10 DAB: Gebietsabdeckung 2007 Quelle: 1.Terrestrische Systeme: DAB 2.Satellitenbasierte Systeme 12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk

11 © Fraunhofer IDMT Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, Seite 11 DAB: Blockdiagramm Sender Quelle: Seminar Digitaler Rundfunk an der Univ. Erlangen, Terrestrische Systeme: DAB 2.Satellitenbasierte Systeme 12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk

12 © Fraunhofer IDMT Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, Seite 12 DAB: Blockdiagramm Sender Quelle: Seminar Digitaler Rundfunk an der Univ. Erlangen, Terrestrische Systeme: DAB 2.Satellitenbasierte Systeme 12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk

13 © Fraunhofer IDMT Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, Seite 13 Band III: z.B. f = 224,25 MHz = Fernsehkanal 12 flächendeckend L-Band: f = MHz hohe Kosten lokale Versorgung Terrestrisches Sendernetz = Gleichwellennetz Spektrums- und leistungseffiziente Techniken ETS (30 MHz – 3 GHz) DAB: Sendefrequenzen Quelle: Seminar Digitaler Rundfunk an der Univ. Erlangen, Terrestrische Systeme: DAB 2.Satellitenbasierte Systeme 12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk

14 © Fraunhofer IDMT Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, Seite 14 ProblemDAB-Lösung Zeitabhängiges Fading (Durch Mehrwegeausbreitung beim Fahren Zeitinterleaving Frequenzabhängiges Fading (Durch stationäre Mehrwege- ausbreitung) Breitbandigkeit, Frequenzinterleaving Dopplerverschiebung (Durch Bewegung des Fahrzeuges) Wahl des Unterträgerabstands bei COFDM in Abhängigkeit von der Betriebsfrequenz (Unterträgerabstand abhängig vom DAB- Mode) Am Empfänger verzögert eintreffende Signale (Delay Spread durch Mehrwegeausbreitung) Schutzintervall zwischen aufeinanderfolgenden Symbolen (Länge abhängig vom DAB-Mode ÜbertragungsfehlerRCPC-Kodes als Kanalfehlerschutz Probleme beim Mobilempfang 1.Terrestrische Systeme: DAB 2.Satellitenbasierte Systeme 12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk

15 © Fraunhofer IDMT Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, Seite 15 DAB: Übertragungsformat Quelle: Seminar Digitaler Rundfunk an der Univ. Erlangen, Terrestrische Systeme: DAB 2.Satellitenbasierte Systeme 12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk

16 © Fraunhofer IDMT Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, Seite 16 DAB: Aufbau des Multiplex Quelle: Seminar Digitaler Rundfunk an der Univ. Erlangen, 2000 Drei verschiedene Übertragungswege: 1. Synchronisationskanal (Synchronisation channel) Null- und Phasenreferenz-Symbol 2. FIC (Fast Information Channel) Steuerung- und Dekodierungsinformationen (MCI – Multiplex Configuration Information) SI (Service Information): Nach Auswertung des FIC kann Empfänger die Nutzdaten dekodieren Gliederung in FIBs (Fast Information Blocks) 3. MSC (Main Service Channel) Eigentliche Nutzdaten (Programme und Datendienste des Ensembles) Gliederung in Common Interleaved Frames (CIFs) Aufteilung der CIFs in CU ( Capacity Unit) 1.Terrestrische Systeme: DAB 2.Satellitenbasierte Systeme 12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk

17 © Fraunhofer IDMT Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, Seite 17 Fast Information Data Channel (FIDC) Programme Associated Data (PAD) Packet Mode DAB: Transportmechanismen für Datendienste Quelle: Seminar Digitaler Rundfunk an der Univ. Erlangen, Terrestrische Systeme: DAB 2.Satellitenbasierte Systeme 12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk

18 © Fraunhofer IDMT Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, Seite 18 DAB: Programmbegleitende Daten (PAD) Quelle: Seminar Digitaler Rundfunk an der Univ. Erlangen, 2000 F-PAD ( Fixed Programme Associated Data ): Unmittelbare mit dem Hörfunkprogramm zusammenhängende Daten X-PAD ( Extended Programme Associated Data ) Texte ("Dynamic Label") In-house-Daten Daten für geschlossene Benutzer Multimedia Object Transfer (MOT) PAD-Inhaltsverzeichnis 1.Terrestrische Systeme: DAB 2.Satellitenbasierte Systeme 12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk

19 © Fraunhofer IDMT Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, Seite 19 Stream Mode Übertragung von Datenströmen Konstante Datenrate: n * 8 kbit/s z.B. Hörfunkprogramme, Ton mit MPEG-1 Layer II kodiert Paket Mode Übertragung von Datenströmen - mit geringer Datenrate ( < 8 kbit/s) oder - zeitlich stark schwankendes Datenaufkommen - Datenaufkommen asynchron ist Reine Datendiensten DAB: Stream & Packet Mode Quelle: Seminar Digitaler Rundfunk an der Univ. Erlangen, Terrestrische Systeme: DAB 2.Satellitenbasierte Systeme 12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk

20 © Fraunhofer IDMT Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, Seite 20 Standardprotokoll für DAB Multiplex auf Segmentebene durch eindeutige Transport-ID Header Core: Objekt-Typ und Größe Header Extension: Content Name Version Number Start Validity Expire Time... sonstige Objekt-Parameter Transport der Information als Objekte begrenzter Länge (max. Objektlänge: ca. 255 Mbyte) DAB: Multimedia Object Transfer Protocol Quelle: Seminar Digitaler Rundfunk an der Univ. Erlangen, Terrestrische Systeme: DAB 2.Satellitenbasierte Systeme 12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk

21 © Fraunhofer IDMT Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, Seite 21 Quelle: Seminar Digitaler Rundfunk an der Univ. Erlangen, 2000 DAB: Packet Mode & Multimedia Object Transfer Protocol 1.Terrestrische Systeme: DAB 2.Satellitenbasierte Systeme 12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk

22 © Fraunhofer IDMT Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, Seite 22 DAB: Übertragungsprotokoll Quelle: Seminar Digitaler Rundfunk an der Univ. Erlangen, Terrestrische Systeme: DAB 2.Satellitenbasierte Systeme 12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk

23 © Fraunhofer IDMT Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, Seite 23 Traffic Message Channel (TMC) Datendienst bestehend aus nach Alert C-Protokoll digital codierten Verkehrsnachrichten - Bezug der numerischen Zahlencodewerte auf die Informationstafeln * event * location * severity * duration * alternative route Organisation der Zahlencodewerte in Gruppen, bestehend aus < 38 bit Information Transport der Nachricht im FIDC in FIGs DAB: Zusatzdienste Quelle: Seminar Digitaler Rundfunk an der Univ. Erlangen, Terrestrische Systeme: DAB 2.Satellitenbasierte Systeme 12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk

24 © Fraunhofer IDMT Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, Seite 24 Dynamic Label: Funktion: Ausgabe kurzer Textnachrichten (Labels) auf dem alpha- numerischen Display Zum Transport: Aufteilung der Labels in bis zu 8 Segmente aus bis zu 16 Zeichen; eingeschränkte Formatierung möglich. Grundlegende Struktur einer X-PAD Datengruppe mit Dynamic Label- Segment Typische Anwendung: Kurznachrichten, Wettervorhersagen, Titel/Interpret v. aktuellem Lied DAB: Zusatzdienste Quelle: Seminar Digitaler Rundfunk an der Univ. Erlangen, Terrestrische Systeme: DAB 2.Satellitenbasierte Systeme 12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk

25 © Fraunhofer IDMT Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, Seite 25 DAB: Blockdiagramm Empfänger Quelle: Seminar Digitaler Rundfunk an der Univ. Erlangen, Terrestrische Systeme: DAB 2.Satellitenbasierte Systeme 12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk

26 © Fraunhofer IDMT Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, Seite 26 DAB-System erlaubt ankommende Signale zu summieren, wenn die verzögerten Signale innerhalb des Schutzintervalles eintreffen Später eintreffende Signale erzeugen Eingeninterferenzen maximal möglicher Senderabstand: d MaxSender =1.2 t guard * c DAB-ModeIIVIIIII d MaxSender [km]904522,511,25 Leistungsersparnis DAB zu FM bis zu 10dB mehrere kleine Sender anstatt einem Sender mit großer Leistung wie bei FM, vermindert Störleistung in benachbarten Sendergebieten und benötigt weniger Gesamtleistung Leistungsökonomie 1.Terrestrische Systeme: DAB 2.Satellitenbasierte Systeme 12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk

27 © Fraunhofer IDMT Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, Seite 27 Leistungsökonomie von DAB-Gleichwellennetzen im Vergleich zu FM Leistungsökonomie 1.Terrestrische Systeme: DAB 2.Satellitenbasierte Systeme 12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk

28 © Fraunhofer IDMT Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, Seite 28 Frequenzökonomie wird durch die Größe des Gleichwellennetzes bestimmt Je größer das Versorgungsgebiet, desto frequenzökonomischer ist DAB Bei kleinen Versorgungsgebieten spielt der Entkopplungsabstand eine wichtige Rolle Entkopplungsabstand legt Abstand fest, um gleichen Frequenzblock zur Versorgung eines weiteren Gebietes zu verwenden ohne die Versorgungsqualtität zu beeinträchtigen CEPT für VHF-Bereich Ideale Darstellung, aber dennoch geeignet um Interferenzpotential und Entkopplungsabstand für Gleichwellennetze zu ermitteln Spektrumseffizienz des DAB-Gleichwellennetzes im Vergleich zu FM-Netzen in MFN-Technik um Faktor bis drei verbessert Frequenzökonomie 1.Terrestrische Systeme: DAB 2.Satellitenbasierte Systeme 12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk

29 © Fraunhofer IDMT Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, Seite 29 CEPT-Referenznetz für den VHF-Bereich Frequenzökonomie 1.Terrestrische Systeme: DAB 2.Satellitenbasierte Systeme 12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk

30 © Fraunhofer IDMT Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, Seite 30 Erweiterung zu DAB Erbt volle Funktionalität von DAB Mischbetrieb mit DAB möglich Benutzt MPEG-2 Transportstrom für Audio und Video H.264 für Video BSAC (Bit Sliced Arithmetic Coding) und HE-AAC für Audio MPEG-4 BIFS (Binary Format for Scenes) für interaktive Inhalte Testbetrieb in Deutschland eingestellt Zur Zeit eingesetzt in Südkorea, (Einsatz in Frankreich geplant) DMB (Digital Multimedia Broadcasting) 1.Terrestrische Systeme: DMB 2.Satellitenbasierte Systeme 12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk

31 © Fraunhofer IDMT Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, Seite 31 DMB (Digital Multimedia Broadcasting) 1.Terrestrische Systeme: DMB 2.Satellitenbasierte Systeme 12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk

32 © Fraunhofer IDMT Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, Seite 32 DAB+ wurde als ETSI TS standardisiert: Digital Audio Broadcasting (DAB); Transport of Advanced Audio Coding (AAC) audio HE-AAC V2 audio coder Audio Super Framing Reed-Solomon Coder And Virtual interleaver DAB main service channel multiplexer Scope of ETSI TS DAB + 1.Terrestrische Systeme: DAB+ 2.Satellitenbasierte Systeme 12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk

33 © Fraunhofer IDMT Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, Seite 33 Vorteile: Mehr Sender können in einem Multiplex untergebracht werden Neue Empfänger sind rückwärtskompatibel mit existierenden MPEG Audio Layer II Angeboten Stabilere Audioübertragung als bei herkömmlichen DAB (verbesserter Fehlerschutz) DAB + 1.Terrestrische Systeme: DAB+ 2.Satellitenbasierte Systeme 12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk

34 © Fraunhofer IDMT Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, Seite 34 Standardisiert als ETSI ES in 2003 DRM wurde für den Einsatz bei Frequenzen unter 30 MHz entwickelt Langwelle, Mittelwelle, Kurzwelle Die Nutzung dieses Frequenzbereichs ist die einfachste Möglichkeit mit geringer technischer Infrastruktur große Gebiete zu versorgen. Bisherige boadcastbasierte Verfahren in diesem Frequenzbereich nutzen die sehr ineffiziente Zweiseitenband AM und liefern nur eine sehr geringe Audioqualität Unterstützte Kanalraster: 4,5 / 5 / 9 / 10 / 18 / 20 kHz Durch die Nutzung von DRM in Verbindung mit High Efficiency AAC soll nahezu FM Qualität erreicht werden. Digital Radio Mondiale (DRM) 1.Terrestrische Systeme: DRM 2.Satellitenbasierte Systeme 12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk

35 © Fraunhofer IDMT Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, Seite 35 Conceptual DRM transmission block diagram normal/[high] protection source encoder(s) pre coder pre coder pre coder multiplexer normal prot. [high prot.] normal prot. [high prot.] energy dispersal channel encoder cell interleaver OFDM signal generator modulator OFDM cell mapper MSC energy dispersal channel encoder FAC energy dispersal channel encoder SDC audio data stream data stream FAC information SDC information DRM transmission signal MSC:Main Service Channel FAC:Fast Access Channel SDC: Service Description Channel Digital Radio Mondiale (DRM) 1.Terrestrische Systeme: DRM 2.Satellitenbasierte Systeme 12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk

36 © Fraunhofer IDMT Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, Seite 36 DRM Source Encoding SBR Encoder (configuration dependent) Audio Signal AAC Encoder Audio Super Framing Mux and Channel Coding CELP Encoder HVXC Encoder AAC:Advanced Audio Coding CELP: Code Excited Linear Prediction HVXC: Harmonic Vector eXcitation Coding Digital Radio Mondiale (DRM) 1.Terrestrische Systeme: DRM 2.Satellitenbasierte Systeme 12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk

37 © Fraunhofer IDMT Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, Seite 37 DRM Konsortium beschließt die Ausweitung des DRM Standards auf den Bereich bis 120MHz (UKW) DRM+ Beibehaltung von HE-AAC v2 Schmalbandig mit Kanalbandbreite kHz CD-Qualität (Stereo, 5.1 Mehrkanalton) Rein lokale Versorgung DRM+ 1.Terrestrische Systeme: DRM+ 2.Satellitenbasierte Systeme 12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk

38 © Fraunhofer IDMT Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, Seite 38 WorldSpace Private Firma mit Sitz in Washington DC 1992 gegründet Satelliten-Radio für die Dritte Welt XM-Radio/Sirius Radio Zwei ehemals konkurrierende Firmen in den USA, mittlerweile: Sirius|XM Radio Satelliten-Radio für USA/Amerika ARIB (Association of Radio Industries and Businesses) Japanisches Satelliten-Radio System Digital Audio Radio Broadcasting via Satellite (DARS) 1.Terrestrische Systeme: 2.Satellitenbasierte Systeme 12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk

39 © Fraunhofer IDMT Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, Seite 39 Digitaler Satellitenrundfunk 1.Terrestrische Systeme 2.Satellitenbasierte Systeme 12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk

40 © Fraunhofer IDMT Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, Seite 40 WorldSpace: Coverage 1.Terrestrische Systeme 2.Satellitenbasierte Systeme: WorldSpace 12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk

41 © Fraunhofer IDMT Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, Seite 41 WorldSpace: Überblick 3 Satelliten (evtl. Ausbau auf bis zu 6): Afristar (21 o Ost, Start Okt. 1998), Asiastar (105 o Ost, Start März 2000), Ameristar (in Planung) TDM Downlink im L-Band (1.6 GHz) 6 Beams pro Satellit Netto-Datenrate/Beam: 96 * 16 kbps Audio-Compressionsverfahren: MP3 Audio-Datenraten: kbps in 8 kbps Schritten Signal wird von verschiedenen Uplink-Stationen am Satellit zu einem Beam zusammengefügt Terrestrische Unterstützung der Abdeckung durch Repeater ist geplant Time Diversity: 4.32 s 1.Terrestrische Systeme 2.Satellitenbasierte Systeme: WorldSpace 12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk

42 © Fraunhofer IDMT Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, Seite 42 Broadcast Segment Space Segment Repeater Segment Receiver Segment Physical Layer Setellite Physical Layer Terristrial Physical Layer Multiplex Transport Layer Broadcast Channel Transport Layer Service Layer Service Component Layer Audio Image Data TDM Format Encoder (Service Component Layer to Broadcast Transport Layer) TDM Format Encoder (Broadcast Channel Transport Layer to Multiplex Transport Layer) QPSK Modulator Geo-stationary Satellite with Transparent and Processed Payloads QPSK Demod. MCM Modulator MCM Demod. QPSK Demod. Audio Image Data TDM / MCM format decoder Transport Layer adaptation TDM / MCM Selector Studio Feeder Link Station WorldSpace: ISO-OSI-Modell 1.Terrestrische Systeme 2.Satellitenbasierte Systeme: WorldSpace 12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk

43 © Fraunhofer IDMT Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, Seite 43 WorldSpace: Digitales Format des Service Layer 1.Terrestrische Systeme 2.Satellitenbasierte Systeme: WorldSpace 12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk

44 © Fraunhofer IDMT Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, Seite 44 WorldSpace: Time Diversity 1.Terrestrische Systeme 2.Satellitenbasierte Systeme: WorldSpace 12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk

45 © Fraunhofer IDMT Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, Seite 45 WorldSpace: Time Diversity und Space Diversity 1.Terrestrische Systeme 2.Satellitenbasierte Systeme: WorldSpace 12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk

46 © Fraunhofer IDMT Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, Seite 46 WorldSpace: Repeater Konzept 1.Terrestrische Systeme 2.Satellitenbasierte Systeme: WorldSpace 12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk

47 © Fraunhofer IDMT Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, Seite 47 Satellitengestützt und terrestrisch Sendebereich: MHz In-Band Repeater (Gap-Filler) Direct: Empfangsfreqenz = Sendefreqenz Frequency Conversion: Empfangsfrequenz = 11 oder 12 GHz MPEG-2 Systemarchitektur für den Service Layer Audio-Compressionsverfahren: AAC Für den mobilen Empfang ausgelegt 64 CDM-Kanäle möglich, in der Praxis aber nur 30 Kanäle bei Multipfad- Empfang Pilot-Kanal zur besseren Synchronisation und für Kontrolldaten-Übermittlung ARIB: Überblick 1.Terrestrische Systeme 2.Satellitenbasierte Systeme: ARIB 12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk

48 © Fraunhofer IDMT Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, Seite 48 ARIB: Sendeseite (1) 1.Terrestrische Systeme 2.Satellitenbasierte Systeme: ARIB 12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk

49 © Fraunhofer IDMT Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, Seite 49 ARIB: Sendeseite (2) 1.Terrestrische Systeme 2.Satellitenbasierte Systeme: ARIB 12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk

50 © Fraunhofer IDMT Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, Seite 50 ARIB: Digitales Format für den Pilot-Kanal 1.Terrestrische Systeme 2.Satellitenbasierte Systeme: ARIB 12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk

51 © Fraunhofer IDMT Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, Seite 51 ARIB: Interleaver auf Bit-Ebene 1.Terrestrische Systeme 2.Satellitenbasierte Systeme: ARIB 12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk

52 © Fraunhofer IDMT Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, Seite 52 ARIB: Blockschaltbild des Interleavers 1.Terrestrische Systeme 2.Satellitenbasierte Systeme: ARIB 12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk

53 © Fraunhofer IDMT Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, Seite 53 ARIB: CDM-QPSK-Signal 1.Terrestrische Systeme 2.Satellitenbasierte Systeme: ARIB 12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk

54 © Fraunhofer IDMT Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, Seite 54 ARIB: Blockschaltbild des Receivers 1.Terrestrische Systeme 2.Satellitenbasierte Systeme: ARIB 12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk

55 © Fraunhofer IDMT Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, Seite 55 XM – Satelliten Radio Marktvorraussetzungen in den USA Städte mit dichter Besiedelung Große Flächen mit geringer Bebauung Mobilempfang spielt große Rolle Hohe Programmvielfalt üblich Conditional Access üblich $9.95 Systemüberblick Gleichwellennetz mit 2.3 GHZ (S-Band) Bis zu 100 Programme 2 Satelliten im geostationären Orbit Hybrid-Technik: Satellit (QPSK) und terrestrische Repeater (OFDM/MCM) in bebauten Gebieten 1.Terrestrische Systeme 2.Satellitenbasierte Systeme: XM Radio 12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk

56 © Fraunhofer IDMT Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, Seite 56 GEO stationär in 35786km Höhe am Äquator Umlaufzeit 24h HEO (highly elliptical Orbit) Elliptische Bahn um die Erde (13000 – 30000km) geosynchrone Umlaufzeit 24h XM - Satelliten 1.Terrestrische Systeme 2.Satellitenbasierte Systeme: XM Radio 12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk

57 © Fraunhofer IDMT Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, Seite 57 GEO stationär + gleichbleibende stabile Empfangsverhältnisse + Beam Forming möglich + für Redundanz weiterer Satellit + einfache Antenne ausreichend durch feste Position am Äquator wird mit dem Breitengrad der Elevationswinkel kleiner HEO + hoher Elevationswinkel - höhere Anforderung an die Antennenkonstruktion - Empfangseigenschaften ändern sich mit der Zeit - mehrere Satelliten notwendig - Kein beam-forming möglich XM - Satelliten 1.Terrestrische Systeme 2.Satellitenbasierte Systeme: XM Radio 12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk

58 © Fraunhofer IDMT Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, Seite 58 Spatial diversity: Ein zweites (identisches) Signal wird von einem weiteren Satelliten auf einer andern Position im Orbit ausgesstrahlt Time diversity: zweifaches zeitversetztes Ausstrahlen des selben Signals Terrestrial Repeater: Ergänzung durch terrestrische Ausstrahlung in Gebieten mit unzureichenden Satellitenempfang (Städte) XM – Diversity Concept 1.Terrestrische Systeme 2.Satellitenbasierte Systeme: XM Radio 12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk

59 © Fraunhofer IDMT Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, Seite 59 XM – Diversity Concept 1.Terrestrische Systeme 2.Satellitenbasierte Systeme: XM Radio 12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk

60 © Fraunhofer IDMT Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, Seite 60 Links: Spatial Diversity (z.B. Stadt) Unten: Time Diversity XM – Diversity Concept 1.Terrestrische Systeme 2.Satellitenbasierte Systeme: XM Radio 12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk

61 © Fraunhofer IDMT Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, Seite 61 XM – Multiplex Struktur 1.Terrestrische Systeme 2.Satellitenbasierte Systeme: XM Radio 12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk

62 © Fraunhofer IDMT Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, Seite 62 Nächste Vorlesung: Dienstag, , 13:00 Uhr, K-HS 2 Nächstes Seminar: Montag, , 17:00 Uhr, SrHU 129


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