Theorie van DAB II - Multiplexen. (Toestel of techniek)

door Pieter Vos , 22-08-2014, 18:16 (3553 dagen geleden) @ Pieter Vos

Theorie van DAB II - Multiplexen.
Het gebruik van data compressie is niet het enige onderwerp bij digitale radio. Ik vond het beslist interessant om via Wikipedia ook een aantal andere aspecten van de digitale radio te bestuderen. Het blijkt dat digitale radio nogal aanzienlijk verschilt van analoge radio. Een aantal zaken wil ik hier kort beschrijven.

Bij analoog uitzenden is er altijd sprake van één draaggolf die met slechts één signaal in één bepaalde vorm wordt gemoduleerd. Bij FM stereo radio en bij televisie worden ook hulpdraaggolven gebruikt maar ten opzichte van de hoofd draaggolf zijn dit onderdelen van het modulatie signaal. Binnen het modulatie signaal worden de hulpdraaggolven en hun zijbanden altijd zo gekozen dat elkaar en de basis modulatie qua frequentie spectrum niet overlappen. Bijvoorbeeld bij FM stereo: Links en rechts worden bij elkaar opgeteld en dit mono signaal is de basis modulatie. Daarnaast wordt het verschil van links en rechts AM gemoduleerd op een hulpdraaggolf van 38 kHz. De 38kHz hulpdraaggolf wordt overigens zelf niet op de hoofd draaggolf (tussen 87,5 en108 MHz) gemoduleerd. In plaats daarvan wordt een 19kHz ‚piloot’ toon gebruikt waarmee de stereo decoder in de ontvanger weer een 38 kHz hulpdraaggolf kan maken om daarmee het links-rechts verschil signaal te kunnen de-moduleren. De hoofddraaggolf wordt bij FM stereo dus gemoduleerd met het samenstelsel van mono signaal, piloottoon en links-rechts verschil signaal zijbanden. Bij analoge PAL kleuren televisie vindt modulatie van de hoofd-draaggolf plaats met in directe vorm het video zwart-wit signaal, en daarbij opgeteld een hulpdraaggolf met kleur informatie en een hulpdraaggolf met de audio gemoduleerd.

Bij digitale radio en ook digitale televisie gaat het heel anders. In plaats van één hoofd draaggolf worden er tientallen tot honderden draaggolven gebruikt. Over het waarom daarvan later meer. Elk van deze draaggolven wordt slechts met één soort informatie gemoduleerd, namelijk met een deel van de te uit te zenden datastroom.

Stel men heeft de beschikking over een zender die wat betreft de toegestane maximale bandbreedte een datastroom van maximaal 1600 kilobit per seconde kan uitzenden. Het doet er dan eigenlijk niet toe hoe die 1600 kbit/s wordt samengesteld en waar die 1600kbit/s van afkomstig is. De 1600 kbit/s kan afkomstig zijn van de digitalisatie van slechts één audio signaal van iets beter dan CD kwaliteit. Maar de 1600 kbit/s kan ook opgebouwd zijn uit twee datastromen van elk 800 kbit/s of tien datastromen van elk 160 kbit/s. Maar ook datastromen van gemengde snelheid kunnen in één multiplex worden ondergebracht, bijvoorbeeld twee stromen van 400 kbit/s, drie stromen van 160 kbit/s en vier stromen van 80 kbit/s.

Het onderbrengen van meerdere uit onafhankelijke bronnen samengestelde datastromen in één data hoofdstroom heet multiplexen. Het is bij digitale radio en televisie dus heel natuurlijk om meerdere radio- en/of televisie programma’s tegelijk in één bundel uit te zenden en te ontvangen. Zo een bundel wordt ook wel een boeket genoemd

Het maakt dus voor de zender niets uit of de ene stroom afkomstig is van gedigitaliseerd geluid, een andere data stroom gedigitaliseerde video omvat en een derde datastroom alleen tekst omvat. Dus radiomakers, televisie makers, fotografen en tekst schrijvers kunnen allemaal een stuk van de uit te zenden totale datastroom invullen. Uiteraard moet de digitale ontvanger de verschillende onderdelen van de hoofd-datastroom kunnen onderscheiden en de sub-datastromen op hun specifieke wijze kunnen decoderen. Bij digitale radio zal er geen data afkomstig van beelden worden meegezonden omdat de ontvangers daarvoor niet geschikt zijn. Wel hebben digitale radio’s vaak een mogelijkheid om beperkt tekst weer te geven. Datastromen over het internet zullen vaak wel alle soorten gedigitaliseerde informatie omvatten omdat de meeste computers deze allemaal kunnen decoderen.

Juist omdat het voor de zender niets uitmaakt waarvan de betreffende datastroom afkomstig is, is alleen de gegevensstroomsnelheid bepalend voor de kosten van het uitzenden. De radio of televisie maker kan daarbij met aanvullende datacompressie zelf bepalen hoe groot de datastroom gaat worden. Wil men digitale radio of televisie goedkoop uitzenden dan moet er flinke data compressie worden toegepast. De beeld- en geluidskwaliteit zullen bij de ontvanger navenant slechter zijn. Dit is de praktijk bij alle vormen van digitale gegevens stromen of die nu worden verzonden via internet, via satelliet of via zenders met antennes in hoge masten op de aarde.

Veel luisteraars naar digitale radio en kijkers naar digitale televisie zullen ontdekt hebben dat er hoorbaar c.q. zichtbaar verschil in kwaliteit van geluid en beeld is bij de verschillende radio en TV aanbieders. Gratis aangeboden uitzendingen worden vaak met een lage datastroom snelheid uitgezonden. Voor hoge kwaliteit beeld en geluid moet men als ontvanger - vanwege de benodigde hoge datastroomsnelheid - het nodige betalen. Om hiertoe de ontvanger te dwingen wordt de betreffende datastroom op speciale wijze gecodeerd. Deze versleuteling kan alleen ongedaan worden gemaakt als de luisteraar c.q. kijker daartoe speciale, vooraf betaalde informatie in het ontvangtoestel aanwezig heeft, bijvoorbeeld een smartcard bij een digitale satelliet ontvanger.