Der Grund dafür war, das das Radio neben dem normalen analogen Mittelwellen und UKW-Rundfunk, auch für die etablierte und proprietäre HD-Radio Norm bzw. IBOC (kurz für In-Band-On-Channel) ausgestattet ist. Diese Norm sorgt im amerikanischen Raum für die Digitalisierung des Rundfunks unter Beibehaltung von Abwärtskompatibilität.
HD hat nichts mit Hochauflösend zu tun, sondern steht für den Begriff "Hybrid Digital". Während das bisherige analoge UKW-Rundfunkverfahren ein solches Spektrum aufweist wie nachfolgend zu sehen ist,
wird im HD-Radio Verfahren der Firma iBiquity das Frequenzspektrum auf beiden Seitenbändern erweitert.
Ein typisches HD-Spektrum eines analogen UKW-Signals mit 1 bis 2 Digitalradioprogrammen (Services) sähe so aus:
Rein theroretisch ist auch eine komplett digitale Ausstrahlung von bis zu vier Programmen (HD1,HD2,HD3,HD4) auf einer UKW-Frequenz möglich
Die Audiocodierung wahr lange Zeit, wie bei proprietäre System üblich, closed. Durch Reverse Engineering fand man jedoch heraus das es sich hierbei (wer hätte es gedacht) um AAC+ mit nur ein paar kleinen Abwandlungen handelt! Mittlerweile gibt es Patches die einen AAC+ Codec in eine für HD-Radio geeignete Codierung bringen. Damit war es möglich seinen eigenen kleinen HD-Radio Sender als Software Defined Radio in GNU-Radio zu implementieren.
Schauen wir uns mal das Systembild und die GNU-Radio Implementierung an:
Mehrere Radioprogramme (oder Audiospuren) werden nach einem Audioprozessing mit besagtem modifizierten AAC+ Codec und weiteren programmbegleitenden Informationen als Services in einem zwei Layer umfassenden Stack zu einem OFDM-Signal umgeformt. Der HD1-Service, also das erste Digitale Programm entspricht in einem Hybrid-Signal der digitalen Version des analogen Signals, welches für ältere analoge Rundfunkempfänger mitgesendet wird. Das analoge Signal wird dabei so verzögert, das es Empfängerseitig beim Umschalten von Analog auf Digital nicht zu "zu hässlichen" Umschalteffekten und damit Informationsverlust kommt. Wer die Analog-Digital-Umschaltung in einem einfachen DAB+ Audioradio gehört hat, der weiß was damit gemeint ist. Das OFDM-Signal wird dem normalen Analog Signal einfach aufaddiert, was einen einfachen und kostengünstigen Upgrade alter Sendeanlagen möglich macht. Die Firma iBiquity als "Erfinder" dieser Norm bietet den Radiostationen dafür preisgünstige Expanderboxen an, das Geld wird erst mit den Lizenzen für die HD-Services gemacht! Jeder HD-Service kostet der Radiostation nämlich eine Gebühr! Verpflichten ist im Hybridsignal die Ausstrahlung von HD1, also der digitalen Version des analogen UKW-Signals. Gegen geringere Gebühr ist dann das weitere Aussenden von zusätzlichen Programmen als HD2-4 Service in geringerer Audioqualität möglich. Mit Stand 2018 gab es nach der FCC in Amerika 2200 Sendelizenzen für HD-Radio-Signale, wobei 1950 wirklich on-Air mit mindestens HD1 sind, 1458 Radiostationen bieten einen HD2-Kanal, 470 ein drittes HD3-Programm und nur 72 Stationen senden in der teuersten Variante HD4 mit 4 Digitalradioprogrammen pro UKW-Frequenz.
Technisch kann der alte UKW-Sender samt Antenne und Anpassungsnetzwerk wie gesagt durch eine Expander-Box von iBiquity digitaltauglich gemacht werden. Es besteht aber auch die Möglichkeit den alten Sender zu lassen wie er ist und einen kleineren reinen Digitalsender neben dem Analogsender zu betreiben und das OFDM-Signal über einen zweiten Antennenmast dem Signal der Radiostation zuzufügen. Auch der Einsatz von rein digitalen Füllsendern wäre möglich. Durch das "Aufbohren" der Seitenbänder entstehen natürlich Probleme auf den Nachbarkanälen, selbst beim Kanalraster welches in den USA genutzt wird. Aus diesem Grund hatte man am Anfang von HD-Radio auch mit unterschiedlichen Sendeleistungen der "digitalen" Seitenbänder experimentiert. Das ging von 1-2 % der Sendeleistung des analogen Trägers los, wobei die Reichweite des Digitalsignals aber stark eingeschränkt war. Bei 5-7 % war wohl nur ungefähr 1/3 der Fläche des analogen Signals zuverlässig mit HD-Radio zu versorgen.
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17.01.20 14:00
Bernhard45
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17.01.20 14:00
Bernhard45
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Re: Ein HDRadio / IBOC Sender mit Fl2k-Grafikkarte
Letztendlich hat man sich auf -20dB bezüglich des analogen Trägers für MP1-Mode entschieden.
Für meinen Sangean HDR-1 und erste Sendetests sind wir da nicht so hinterher und ich habe für einen Fl2k-Grafikkartensender mal eine erste GNU-Radio Umsetzung versucht.
Der obere Bereich entspricht dem Digitalbereich. Hier werden die unterschiedlichen Radiosender oder Audiospuren zunächst in AAC+ mit iBiquity-Erweiterung codiert, das machen die HDC-Encoder Bausteine. Programmmetadaten werden durch die PSD-Bausteine bereitgestellt. Der so erzeugte Bitstrom durchläuft den Layer2-Encoder und wird dann mit Servicemetadaten Layer1 codiert. Anschließend erfolgt die OFDM-Signalerzeugung. Der mittlere grüne Bereich stellt einen kleinen analogen UKW-Sender dar. Beide Signale (analog+digital) werden addiert und auf Zielsamplerate 10MSps gebracht. Dort erfolgt auch die Trägergenerierung und die IQ-Modulation zur Erzeugung des eigentlichen Ausgangssignals. Die Ausgabe des berechneten Signals kann in Dateiform für fl2k_file erfolgen oder auch per TCP/IP an fl2k_tcp gestreamed werden. Die fl2k-Dienstprogramme füttern damit dann den DAC der USB3-Grafikkarte.
Die HF wird extern noch auf einen definierten Pegel gebracht und geht anschließend in die private Hauskabelanlage. Dort hängt dann der Sangean HDR-1 dran und er darf erstmalig in Europa ein HD-Radio Signal im UKW-Band empfangen.
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