Kapacita digitálního rozhlasového multiplexu T-DAB+ v souvislostech

Systém T-DAB(+) na rozdíl od pozdějších broadcastingových systémů umožňuje definovat různé úrovně zabezpečení proti chybám v radiovém kanále pro jednotlivé rozhlasové programy, případně datové servisy.

Zatímco například v televizním systému DVB-T je datová kapacita multiplexu jednoznačně dána volbou modulace datových nosných (QPSK, 16QAM nebo 64QAM), kódovým poměrem a ochranným intervalem pro celý jeho obsah, kapacita T-DAB multiplexu může teoreticky dosahovat rozličných hodnot, které budou závislé pouze na koktejlu kódového poměru pro jednotlivé programy.

Více o radiovém rozhraní T-DAB(+) i úrovni zabezpečení v původním systému DAB je možné najít v článku Perspektivy digitálního rozhlasu T-DAB v České republice.

V systému T-DAB+ jsou definovány 4 úrovně zabezpečení v rozmezí kódového poměru ¼ až ¾  – pro tyto krajní hodnoty se obrací poměr užitečných dat a dat určených k zabezpečení přenosu v radiovém kanále. Nejvyšší úrovni zabezpečení náleží označení 1A. Jak bude dále specifikováno, vyčerpává nejvíce rádiové zdroje, ale zároveň si vystačí s nižší úrovní přijímaného signálu, resp. poměru užitečného/rušícího signálu, než je tomu u dalších nižších úrovní zabezpečení.

Vliv úrovně zabezpečení signálu na možnost příjmu.

Za základní se u T-DAB+ považuje úroveň zabezpečení 3A, vylepšení respektive zhoršení příjmových vlastností proto vztahuji k této hodnotě. Jedná se o statistické hodnoty vztažené k příjmovým podmínkám, více popisuje dokument EBU. U pevného příjmu přijímač pracuje s téměř konstantními úrovněmi signálu, zatímco u pohyblivého příjmu pracuje se značně proměnlivými úrovněmi signálu. Zvýšení zabezpečení přináší v případě pohyblivého příjmu významnější benefit.

Konfigurace T-DAB(+) multiplexu je specifikovaná rozdělením 864 kapacitních jednotek (CU – Capacity Units).  Počet potřebných kapacitních jednotek pro jeden program určuje čerpání rádiových zdrojů. Pokud chceme přenos konkrétního programu lépe zabezpečit, spotřebujeme při stejné datové rychlosti, jakou může mít jiný méně zabezpečený program, větší počet kapacitních jednotek.

Počet kapacitních jednotek potřebných pro přenos požadovaného datového toku pro různé úrovně zabezpečení.

Multiplex se naplní volbou datové rychlosti a odpovídajícího počtu potřebných kapacitních jednotek pro jednotlivé programy až do dosažení počtu 864 kapacitních jednotek.

Kapacita T-DAB multiplexu, pokud je použita stejná úroveň zabezpečení pro všechny programy.

Datová kapacita DAB+ multiplexu, který má všechny programy nejlépe zabezpečené, je ve srovnání s multiplexem se všemi programy nejméně zabezpečenými třetinová. Pro příjem nejlépe zabezpečeného multiplexu však postačí v podmínkách pohyblivého příjmu signál o cca 10 dB slabší, což při troše zjednodušení může znamenat potřebný pouze desetinový výkon vysílače pro stejné pokrytí.

Jak jsem již zmínil, základní úrovní zabezpečení pro systém DAB+ je úroveň 3A, používá ji například většina rozhlasových programů v německých multiplexech. Lepší zabezpečení 2A je vhodné pro multiplexy s méně výkonnými vysílači a bílými místy v pokrytí – pro celý svůj multiplex je používá například západočeská RTI cz a vybrané programy v celoněmeckém multiplexu DR Deutschland.

Příklad – obsazení multiplexu RTI jednotlivými programy. Tabulku lze zvětšit na plnou velikost.

Příklad – obsazení německého multiplexu DR Deutschland jednotlivými programy. Tabulku lze zvětšit.

Všechny úrovně zabezpečení bylo možné v průběhu času pozorovat v multiplexu firmy Teleko. Aktuálně zde vysílá několik stanic v zabezpečení 4A (větší část pak ve 3A), díky tomu je možné přenášet většinu programů s datovým tokem 96 kbit/s. Dotčené programy však na hranici pokrytí nebudou hrát často, i když přijímač bude ukazovat, že má ještě signál.

Příklad – obsazení multiplexu Teleko jednotlivými programy. Obrázek lze zvětšit.

Pro představu, jaký má vliv zvolené zabezpečení na možnost příjmu, uvádím příklad z Prahy – příjem multiplexu Teleko v autobuse jedoucím po trase podél Jižní spojky: zabezpečení 2A – bez výpadku, zabezpečení 3A – s několika kratšími výpadky,  4A – významné několikavteřinové výpadky příjmu.

Multiplex se standardním zabezpečením (3A) pojme 12 programů s datovým tokem 96 kbit/s nebo 16 stanic s datovým tokem 72 kbit/s. Použití nižšího datového toku než 72 kbit/s pro hudební stanice přináší ztrátu opodstatnění použití digitálního systému oproti analogovému VKV-FM vysílání. Větší počet stanic bude vždy znamenat snížení zvukové kvality nebo omezení kvalitně pokrytého území. Pouhé srovnání datového toku stanice pro hodnocení kvality přenášeného zvukového signálu však opomíjí problematiku hardwarových a softwarových AAC kodérů a jejich nastavení, kde mohou být značné rezervy pro výsledný poslechový vjem.

Využití radiového kanálu pro přenos digitálního signálu vždy přináší kompromis mezi datovou rychlostí, zabezpečením a pokrytím, tento kompromis již v sobě nese úroveň zabezpečení 3A.

Pro nahlédnutí do obsahu DAB+ multiplexu je možné použít například program SDR-J.

Obsah multiplexů i úrovně zabezpečení jednotlivých programů a další zajímavé informace je možné čerpat na těchto stránkách.