RelaisSursee: E-Mail mit Amateurfunk - USKA

Technik
Mit der steigenden Digitalisierung
elektronischer Einrichtungen, ist unter
anderem der digitale Rundfunk
erschienen. Für die älteren OMs unter
uns, die Amplitudenmodulation (AM),
später Frequenzmodulation (FM) und
sogar single sideband (SSB) gekannt haben,
bedeutet digitaler Rundfunk einen
bedeutenden Wechsel. Für öffentliche
Dienste werden die Abkürzungen DAB
und DAB+ (digital audio broadcasting)
benützt, für den Amateurdienst die Abkürzung
DRM (digital radio mondiale).
Nachstehend wird erklärt, was diese
beiden Systeme gemeinsam haben
sowie ihre Funktionsweise und Vorteile
gegenüber sonstig bekannte Sendearten.
Ich werde damit beginnen,
die theoretischen Sendeprinzipien zu
detaillieren - leider ohne praktische
Anwendung. Danach werde ich mich
mit dem Empfang befassen, diesmal
mit einer praktischen Anwendung aus
dem am Schluss zitierten Referenzwerk.
Allgemeines
Das DRM-Verfahren wurde auf Grund
einer Rundfunknorm für Kurz-, Mittel-
und Langwelle entwickelt. Die
DAB- und DAB+ Verfahren wurden
für UKW-Bänder geschaffen, eher für
regionalen oder nationalen Rundfunk.
All diese Systeme basieren auf
OFDM. Was bedeutet OFDM? Es ist
ein Kürzel für «Orthogonal frequency-division
multiplexing». Es handelt
es sich dabei um die Umwandlung
eines zu übermittelnden NF-Signals
in ein numerisches Signal. Dieses NF-
Signal stammt entweder von einem
Mikrofon oder von irgendwelcher zu
übermittelnden Quelle. Dieses Kodierungsverfahren
verteilt das Signal auf
eine gewisse Anzahl Unterträger, die
unter sich rechteckig phasiert sind.
Man kann sich einen HF-Träger auf zwei
Weisen vorstellen:
A) Man zeichne eine Sinuskurve mit
der Gleichung y = sin x
y = Zeitwert der vertikalen Achse
entsprechend dem Wert
28 HBradio 3 - 2012
Digitaler Rundfunk
Werner Tobler HB9AKN
x = horizontale Achse, die den Wert
des variablen Drehwinkels darstellt
B) Man zeichne direkt den Vektor
ein
Diese Darstellung ermöglicht auf einfache
Weise, die zwei Vektoren um 90° zu
verschieben. Zwei Subträgerfrequenzen
stehen orthogonal zueinander, wenn die
Vektoren, die sie darstellen um 90° versetzt
sind. Das zu übermittelnde NF-Signal
wird in ein digitales Signal umgewandelt,
dass in eine grosse Zahl von Subträgerfrequenzen
aufgeteilt wird. Es ist, wie wenn
man das zu übermittelnde NF-Signal auf
mehrere unabhängige Sender verteilte,
die auf verschiedenen Frequenzen arbeiten.
Diese Subträgerfrequenzen stehen
so nahe wie möglich zueinander, sodass
ein Maximum an Informationen auf einer
gegebenen Frequenzspanne übermittelt
werden kann.
Die Orthogonalität der Subträgerfrequenzen
ermöglicht einen hohen spektralen
Wirkungsgrad, da die Bandbreite praktisch
voll ausgenutzt wird. Die Signale
der verschiedenen Subträgerfrequenzen
überlappen sich, stören sich jedoch nicht
gegenseitig dank der Orthogonalität.
In der orthogonalen Kodierung ist das
Intervall zwischen jeder Subträgerfrequenz
gleich:
Intervall f [Hz]: Δf = K / TU K = eine natürliche positive Zahl,
meistens 1
T = die Nutzdauer eines Symbols
U
[in sek]
Daraus folgt, dass die gesamte Bandbreite
mit N Subträgerfrequenzen so
aussieht
B = N x f
Jede Subträgerfrequenz wird numerisch
unabhängig moduliert. Es gibt
verschiedene digitale Modulationsarten,
wie z.B.
QPSK, QAM-4, QAM-16, QAM-64 usw.
Um sich eine genauere Vorstellung
über dieses Modulationsarten zu machen,
kann man einfach „googeln“.
Die OFDM-Dekodierung benötigt
eine sehr genaue Synchronisation der
Empfänger- mit der Senderfrequenz
(Syntonisation). In SSB kümmern sich
unseren Ohren um die kleinen Frequenzkorrekturen
des Empfängers.
Dies fällt hier weg, denn jede Frequenzabweichung
zieht einen Verlust
der Orthogonalität mit sich, bei dem
sich die Subträgerfrequenzen gegenseitig
stören. Diese Synchronisation
ist schwer zu erreichen wenn der
Empfänger mobil ist, besonders bei
Geschwindigkeits- oder Richtungsänderungen,
oder falls mehrere Stör-
Echos auftreten.
In dem von Amateurfunkern benutzten
DRM werden 64 Subträgerfrequenzen
eingesetzt. Für DAB und
DAB+ ist diese Zahl sicher verschieden.
Dies bedeutet in der Praxis, dass
der einzige Weg für den Amateurfunker,
ein solches Signal zu generieren
aus einer Software besteht, die eine
Soundkarte ansteuert. Das von der
Soundkarte generierte NF-Signal wird
so zum Sender geführt, wobei man
beim Eingangsniveau (ähnlich wie
SSB) die lineare Zone des Senders
beachten muss. Natürlich interagiert
jede Nicht-Linearität, wie zum Beispiel
bei zu hohem Eingangsniveau,
auf die Subträgerfrequenzen (IM)
und degradiert das Quellsignal im
Sender.
DRM-Empfänger
Der hier beschriebene Empfänger basiert
auf dem am Schluss zitierten Werk.
Das synoptische Schema ist in Bild 1
dargestellt; wovon die drei elektrischen
Teilansichten 1, 2 und 3 (alle S. 26/27)
separat dargestellt sind.
In Zukunft soll DRM-Rundfunk die alte
Amplitudenmodulation auf Frequenzen
unter 30 MHz ersetzten. Die hier
beschriebenen elektrischen Pläne benötigen
keine Eichung. Ich erinnere daran,
dass Eichung bei klassischen Geräten
die Einstellung des Mitten- oder Zwischenfrequenzverstärker
(MF oder
ZF) mittels einem KW-Generator bedeutet.
Danach stellt man noch die
so genannten Hochfrequenzkompo-