Übertragungssysteme
WS 2011/2012
Vorlesung 12
Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg
[email protected]
Kontakt:
Dipl.-Ing.(FH) Sara Kepplinger / Dipl.-Inf. Thomas Köllmer
[email protected]
© Fraunhofer IDMT
 Videocodierung – H.264
 Digitaler Rundfunk
Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, [email protected]
© Fraunhofer IDMT
Seite 2
MPEG4- AVC (H.264)

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
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MPEG4- AVC (H.264) - Neuerungen

Slice-Groups


Verschiedene Arten der Prädiktion in einem Bild möglich
Spatial Directional Prediction

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Prädiktion anhand der bereits dekodierten Daten eines Bildes
MPEG4- AVC (H.264) - Neuerungen

Bewegungsvorhersage

Blockgröße variabel

Suche im Viertelpixelraster

Deblocking Filter

Entropiecodierung

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Arithmetische Codierung als Option möglich (CABAC, ContextAdaptive Binary Arithmetic Coding)
MPEG4- AVC (H.264)

H.264 Encoder
Quelle: A. Bovik: The essential guide to video processing
© Fraunhofer IDMT
 Videocodierung – H.264
 Digitaler Rundfunk
Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, [email protected]
© Fraunhofer IDMT
Seite 7
12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk
1.
2.
Terrestrische Systeme
Satellitenbasierte Systeme
Digitaler Hörfunk: Überblick

Terrestrische Systeme
 Digital Audio Broadcasting DAB/DAB+
 Digital Radio Mondiale DRM/DRM+

Satellitenbasierte Systeme
 WorldSpace
 ARIB
 Sirius / XM Radio
Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, [email protected]
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Seite 8
12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk
1.
2.
Terrestrische Systeme: DAB
Satellitenbasierte Systeme
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
Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, [email protected]
© Fraunhofer IDMT
Seite 9
12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk
1.
2.
Terrestrische Systeme: DAB
Satellitenbasierte Systeme
DAB: Gebietsabdeckung 2007
Quelle: www.digitalradio.de
Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, [email protected]
© Fraunhofer IDMT
Seite 10
12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk
1.
2.
Terrestrische Systeme: DAB
Satellitenbasierte Systeme
DAB: Blockdiagramm Sender
Quelle: Seminar „Digitaler Rundfunk“ an der Univ. Erlangen, 2000
Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, [email protected]
© Fraunhofer IDMT
Seite 11
12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk
1.
2.
Terrestrische Systeme: DAB
Satellitenbasierte Systeme
DAB: Blockdiagramm Sender
Quelle: Seminar „Digitaler Rundfunk“ an der Univ. Erlangen,
2000
Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, [email protected]
© Fraunhofer IDMT
Seite 12
12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk
1.
2.
Terrestrische Systeme: DAB
Satellitenbasierte Systeme
DAB: Sendefrequenzen

Band III:
 z.B. f = 224,25 MHz = Fernsehkanal 12
 flächendeckend

L-Band:
 f = 1452 .. 1492 MHz
 hohe Kosten
 lokale Versorgung

Terrestrisches Sendernetz = Gleichwellennetz
 Spektrums- und leistungseffiziente Techniken
 ETS 300401 (30 MHz – 3 GHz)
Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, [email protected]
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Quelle: Seminar „Digitaler Rundfunk“ an der Univ. Seite
Erlangen,
2000
13
12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk
1.
2.
Terrestrische Systeme: DAB
Satellitenbasierte Systeme
Probleme beim Mobilempfang
Problem
DAB-Lösung
Zeitabhängiges Fading
(Durch Mehrwegeausbreitung beim
Fahren
Zeitinterleaving
Frequenzabhängiges Fading
Breitbandigkeit, Frequenzinterleaving
(Durch stationäre Mehrwegeausbreitung)
Dopplerverschiebung
Wahl des Unterträgerabstands bei COFDM in
Abhängigkeit von der Betriebsfrequenz
(Durch Bewegung des Fahrzeuges)
(Unterträgerabstand abhängig vom DABMode)
Am Empfänger verzögert eintreffende
Signale (Delay Spread durch
Mehrwegeausbreitung)
Schutzintervall zwischen aufeinanderfolgenden
Symbolen (Länge abhängig vom DAB-Mode
Übertragungsfehler
RCPC-Kodes als Kanalfehlerschutz
Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, [email protected]
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Seite 14
12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk
1.
2.
Terrestrische Systeme: DAB
Satellitenbasierte Systeme
DAB: Übertragungsformat
Quelle: Seminar „Digitaler Rundfunk“ an der Univ. Erlangen,
2000
Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, [email protected]
© Fraunhofer IDMT
Seite 15
12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk
1.
2.
Terrestrische Systeme: DAB
Satellitenbasierte Systeme
DAB: Aufbau des Multiplex




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)
Quelle: Seminar „Digitaler Rundfunk“ an der Univ. Erlangen, 2000
Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, [email protected]
© Fraunhofer IDMT
Seite 16
12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk
1.
2.
Terrestrische Systeme: DAB
Satellitenbasierte Systeme
DAB: Transportmechanismen für Datendienste

Fast Information Data Channel (FIDC)

Programme Associated Data (PAD)

Packet Mode
Quelle: Seminar „Digitaler Rundfunk“ an der Univ. Erlangen, 2000
Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, [email protected]
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Seite 17
12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk
1.
2.
Terrestrische Systeme: DAB
Satellitenbasierte Systeme
DAB: Programmbegleitende Daten (PAD)

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
Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, [email protected]
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Quelle: Seminar „Digitaler Rundfunk“ an der Univ. Erlangen, 2000
Seite 18
12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk
1.
2.
Terrestrische Systeme: DAB
Satellitenbasierte Systeme
DAB: Stream & Packet Mode

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
Quelle: Seminar „Digitaler Rundfunk“ an der Univ. Erlangen, 2000
Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, [email protected]
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Seite 19
12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk
1.
2.
Terrestrische Systeme: DAB
Satellitenbasierte Systeme
DAB: Multimedia Object Transfer Protocol

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)
Quelle: Seminar „Digitaler Rundfunk“ an der Univ. Erlangen, 2000
Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, [email protected]
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Seite 20
12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk
1.
2.
Terrestrische Systeme: DAB
Satellitenbasierte Systeme
DAB: Packet Mode & Multimedia Object Transfer Protocol
Quelle: Seminar „Digitaler Rundfunk“ an der Univ. Erlangen, 2000
Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, [email protected]
© Fraunhofer IDMT
Seite 21
12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk
1.
2.
Terrestrische Systeme: DAB
Satellitenbasierte Systeme
DAB: Übertragungsprotokoll
Quelle: Seminar „Digitaler Rundfunk“ an der Univ. Erlangen, 2000
Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, [email protected]
© Fraunhofer IDMT
Seite 22
12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk
1.
2.
Terrestrische Systeme: DAB
Satellitenbasierte Systeme
DAB: Zusatzdienste

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
Quelle: Seminar „Digitaler Rundfunk“ an der Univ. Erlangen, 2000
Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, [email protected]
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Seite 23
12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk
1.
2.
Terrestrische Systeme: DAB
Satellitenbasierte Systeme
DAB: Zusatzdienste

Dynamic Label:
 Funktion: Ausgabe kurzer Textnachrichten (Labels) auf dem alphanumerischen 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 LabelSegment
 Typische Anwendung:
 Kurznachrichten,
 Wettervorhersagen,
 Titel/Interpret v. aktuellem Lied
Quelle: Seminar „Digitaler Rundfunk“ an der Univ. Erlangen, 2000
Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, [email protected]
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Seite 24
12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk
1.
2.
Terrestrische Systeme: DAB
Satellitenbasierte Systeme
DAB: Blockdiagramm Empfänger
Quelle: Seminar „Digitaler Rundfunk“ an der Univ. Erlangen, 2000
Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, [email protected]
© Fraunhofer IDMT
Seite 25
12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk
1.
2.
Terrestrische Systeme: DAB
Satellitenbasierte Systeme
Leistungsökonomie
 DAB-System erlaubt ankommende Signale zu summieren, wenn die
verzögerten Signale innerhalb des Schutzintervalles eintreffen
 Später eintreffende Signale erzeugen Eingeninterferenzen
 maximal möglicher Senderabstand:
dMaxSender =1.2 tguard * c
DAB-Mode
I
IV
II
III
dMaxSender [km]
90
45
22,5
11,25
 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
Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, [email protected]
© Fraunhofer IDMT
Seite 26
12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk
1.
2.
Terrestrische Systeme: DAB
Satellitenbasierte Systeme
Leistungsökonomie
 Leistungsökonomie von DAB-Gleichwellennetzen im Vergleich zu FM
Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, [email protected]
© Fraunhofer IDMT
Seite 27
12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk
1.
2.
Terrestrische Systeme: DAB
Satellitenbasierte Systeme
Frequenzökonomie

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
Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, [email protected]
© Fraunhofer IDMT
Seite 28
12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk
1.
2.
Terrestrische Systeme: DAB
Satellitenbasierte Systeme
Frequenzökonomie

CEPT-Referenznetz für den VHF-Bereich
Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, [email protected]
© Fraunhofer IDMT
Seite 29
12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk
1.
2.
Terrestrische Systeme: DMB
Satellitenbasierte Systeme
DMB (Digital Multimedia Broadcasting)

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)
Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, [email protected]
© Fraunhofer IDMT
Seite 30
12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk
1.
2.
Terrestrische Systeme: DMB
Satellitenbasierte Systeme
DMB (Digital Multimedia Broadcasting)
MPEG-4 Video
(AVC)
MPEG-4 Audio
(BSAC / HE-AAC)
MPEG-4
Interactive Content
BIFS: Core2D Profile
MPEG-4 SL
Encapsulation
MPEG-4 SL
Encapsulation
MPEG-4 SL
Encapsulation
MPEG-2 TS Multiplexing
Forward Error Correction
Eureka-147 Stream Mode (DAB)
Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, [email protected]
© Fraunhofer IDMT
Seite 31
12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk
1.
2.
Terrestrische Systeme: DAB+
Satellitenbasierte Systeme
DAB +

DAB+ wurde als ETSI TS 102 563 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 102 563
Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, [email protected]
© Fraunhofer IDMT
Seite 32
12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk
1.
2.
Terrestrische Systeme: DAB+
Satellitenbasierte Systeme
DAB +

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)
Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, [email protected]
© Fraunhofer IDMT
Seite 33
12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk
1.
2.
Terrestrische Systeme: DRM
Satellitenbasierte Systeme
Digital Radio Mondiale (DRM)

Standardisiert als ETSI ES 201 980 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.
Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, [email protected]
© Fraunhofer IDMT
Seite 34
12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk
1.
2.
Terrestrische Systeme: DRM
Satellitenbasierte Systeme
Digital Radio Mondiale (DRM)

Conceptual DRM transmission block diagram
audio data
stream
normal prot.
energy
dispersal
channel
encoder
MSC
cell
interleaver
[high prot.]
FAC
information
SDC
information
pre
coder
energy
dispersal
channel
encoder
FAC
pre
coder
energy
dispersal
channel
encoder
SDC
OFDM
signal
generator
MSC:
Main Service Channel
FAC:Fast Access Channel
SDC:
Service Description Channel
Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, [email protected]
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Seite 35
modulator
DRM transmission signal
normal/[high]
protection
OFDM cell mapper
data
stream
normal prot.
pre
coder
multiplexer
source
encoder(s) [high prot.]
12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk
1.
2.
Terrestrische Systeme: DRM
Satellitenbasierte Systeme
Digital Radio Mondiale (DRM)

DRM Source Encoding
Audio
Signal
SBR Encoder
(configuration
dependent)
AAC
Encoder
CELP
Encoder
Audio
Super
Framing
Mux and
Channel
Coding
HVXC
Encoder
AAC:
CELP:
HVXC:
Advanced Audio Coding
Code Excited Linear Prediction
Harmonic Vector eXcitation Coding
Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, [email protected]
© Fraunhofer IDMT
Seite 36
12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk
1.
2.
Terrestrische Systeme: DRM+
Satellitenbasierte Systeme
DRM+

DRM Konsortium beschließt die Ausweitung des DRM
Standards auf den Bereich bis 120MHz (UKW)  DRM+

Beibehaltung von HE-AAC v2

Schmalbandig mit Kanalbandbreite 50-100kHz

CD-Qualität (Stereo, 5.1 Mehrkanalton)

Rein lokale Versorgung
Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, [email protected]
© Fraunhofer IDMT
Seite 37
12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk
1.
2.
Terrestrische Systeme:
Satellitenbasierte Systeme
Digital Audio Radio Broadcasting via Satellite (DARS)

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
Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, [email protected]
© Fraunhofer IDMT
Seite 38
12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk
1.
2.
Terrestrische Systeme
Satellitenbasierte Systeme
Digitaler Satellitenrundfunk
Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, [email protected]
© Fraunhofer IDMT
Seite 39
12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk
1.
2.
Terrestrische Systeme
Satellitenbasierte Systeme: WorldSpace
WorldSpace: Coverage
Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, [email protected]
© Fraunhofer IDMT
Seite 40
12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk
1.
2.
Terrestrische Systeme
Satellitenbasierte Systeme: WorldSpace
WorldSpace: Überblick
 3 Satelliten (evtl. Ausbau auf bis zu 6):
 Afristar (21o Ost, Start Okt. 1998), Asiastar (105o 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: 8 - 128 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
Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, [email protected]
© Fraunhofer IDMT
Seite 41
12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk
1.
2.
Terrestrische Systeme
Satellitenbasierte Systeme: WorldSpace
WorldSpace: ISO-OSI-Modell
Feeder Link Station
Geo-stationary
Satellite with
Transparent and
Processed Payloads
QPSK
Modulator
TDM Format
Encoder
(Broadcast Channel
Transport Layer to
Multiplex Transport
Layer)
Repeater Segment
Receiver Segment
QPSK
Demod.
MCM
Demod.
QPSK
Demod.
Transport
Layer
adaptation
TDM / MCM
Selector
TDM Format
Encoder
TDM / MCM
format
decoder
(Service Component
Layer to Broadcast
Transport Layer)
Audio
Image
Data
Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, [email protected]
© Fraunhofer IDMT
Space Segment
MCM
Modulator
Studio
Service
Service Broadcast Multiplex
Physical Layer
Component Layer Channel Transport
Layer
Transport
Setellite Terristrial
Layer
Layer
Physical Physical
Layer
Layer
Broadcast Segment
Audio
Seite 42
Image
Data
12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk
1.
2.
Terrestrische Systeme
Satellitenbasierte Systeme: WorldSpace
WorldSpace: Digitales Format des Service Layer
Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, [email protected]
© Fraunhofer IDMT
Seite 43
12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk
1.
2.
Terrestrische Systeme
Satellitenbasierte Systeme: WorldSpace
WorldSpace: Time Diversity
Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, [email protected]
© Fraunhofer IDMT
Seite 44
12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk
1.
2.
Terrestrische Systeme
Satellitenbasierte Systeme: WorldSpace
WorldSpace: Time Diversity und Space Diversity
Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, [email protected]
© Fraunhofer IDMT
Seite 45
12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk
1.
2.
Terrestrische Systeme
Satellitenbasierte Systeme: WorldSpace
WorldSpace: Repeater Konzept
Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, [email protected]
© Fraunhofer IDMT
Seite 46
12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk
1.
2.
Terrestrische Systeme
Satellitenbasierte Systeme: ARIB
ARIB: Überblick

Satellitengestützt und terrestrisch

Sendebereich: 2.630 - 2.655 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 MultipfadEmpfang

Pilot-Kanal zur besseren Synchronisation und für Kontrolldaten-Übermittlung
Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, [email protected]
© Fraunhofer IDMT
Seite 47
12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk
1.
2.
Terrestrische Systeme
Satellitenbasierte Systeme: ARIB
ARIB: Sendeseite (1)
Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, [email protected]
© Fraunhofer IDMT
Seite 48
12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk
1.
2.
Terrestrische Systeme
Satellitenbasierte Systeme: ARIB
ARIB: Sendeseite (2)
Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, [email protected]
© Fraunhofer IDMT
Seite 49
12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk
1.
2.
Terrestrische Systeme
Satellitenbasierte Systeme: ARIB
ARIB: Digitales Format für den Pilot-Kanal
Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, [email protected]
© Fraunhofer IDMT
Seite 50
12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk
1.
2.
Terrestrische Systeme
Satellitenbasierte Systeme: ARIB
ARIB: Interleaver auf Bit-Ebene
Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, [email protected]
© Fraunhofer IDMT
Seite 51
12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk
1.
2.
Terrestrische Systeme
Satellitenbasierte Systeme: ARIB
ARIB: Blockschaltbild des Interleavers
Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, [email protected]
© Fraunhofer IDMT
Seite 52
12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk
1.
2.
Terrestrische Systeme
Satellitenbasierte Systeme: ARIB
ARIB: CDM-QPSK-Signal
Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, [email protected]
© Fraunhofer IDMT
Seite 53
12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk
1.
2.
Terrestrische Systeme
Satellitenbasierte Systeme: ARIB
ARIB: Blockschaltbild des Receivers
Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, [email protected]
© Fraunhofer IDMT
Seite 54
12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk
1.
2.
Terrestrische Systeme
Satellitenbasierte Systeme: XM Radio
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
Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, [email protected]
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Seite 55
12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk
1.
2.
Terrestrische Systeme
Satellitenbasierte Systeme: XM Radio
XM - Satelliten

GEO
 stationär in 35786km Höhe am Äquator
 Umlaufzeit 24h

HEO (highly elliptical Orbit)
 Elliptische Bahn um die Erde (13000 – 30000km)
 geosynchrone Umlaufzeit 24h
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12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk
1.
2.
Terrestrische Systeme
Satellitenbasierte Systeme: XM Radio
XM - Satelliten

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
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12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk
1.
2.
Terrestrische Systeme
Satellitenbasierte Systeme: XM Radio
XM – Diversity Concept

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)
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1.
2.
Terrestrische Systeme
Satellitenbasierte Systeme: XM Radio
XM – Diversity Concept
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12. Vorlesung – Digitaler Hörfunk
1.
2.
Terrestrische Systeme
Satellitenbasierte Systeme: XM Radio
XM – Diversity Concept
 Links: Spatial Diversity (z.B. Stadt)
 Unten: Time Diversity
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2.
Terrestrische Systeme
Satellitenbasierte Systeme: XM Radio
XM – Multiplex Struktur
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Nächste Vorlesung:
 Dienstag, 17.01. 2012, 13:00 Uhr, K-HS 2
Nächstes Seminar:
 Montag, 09.01. 2012, 17:00 Uhr, SrHU 129
Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg, [email protected]
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DAB