Digitale Fernseh- und Hörfunktechnik in Theorie und Praxis

Fernsehtechnik und Datentechnik führten über viele Jahrzehnte parallele, jedoch völlig voneinander unabhängige Wege. Man benutzte zwar im Heimbereich in den achtziger Jahren des nun schon vergangenen Jahrhunderts Fernsehempfänger als erste Computermonitore, mehr hatten aber beide Bereiche nicht miteinander zu tun. Heute tut man sich aber immer schwerer, klare Trennlinien zwischen dem Medium Fernsehen und Computer zu finden. Beide Bereiche wachsen im Zeitalter von Multimedia immer mehr zusammen. Es gibt hervorragende TV-Karten für Personal Computer, so dass teilweise der PC zum Zweitfernseher werden kann. Auf der anderen Seite wurde schon in den achtziger Jahren Teletext als frühes Medium von digitalen Zusatzinformationen im analogen TV-Bereich eingeführt. Die Jugend nimmt dieses Informationsmedium z.B. als elektronische Programmzeitschrift als so selbstverständlich wahr, als hätte es diesen Teletext schon seit Beginn des Fernsehens an gegeben. Und seit 1995 leben wir nun auch im Zeitalter des digitalen Fernsehens.

Beim Analogen Fernsehen gibt es weltweit zwei Hauptstandards, nämlich das 625-Zeilensystem mit 50 Hz Bildwechselfrequenz und das 525- Zeilensystem mit 60 Hz Bildwechselfrequenz.

MPEG steht zwar zunächst für Moving Pictures Expert Group, d.h. MPEG beschäftigt sich in der Hauptsache mit digitaler Bewegtbildübertragung und zugehörigem lippensynchronen Audio. Das im MPEG-2-Standard (Abb. 3.1.) definierte Datensignal kann jedoch auch ganz allgemeine Daten tragen, die überhaupt nichts mit Video und Audio zu tun haben. Dies können z. B. Internetdaten sein. Und man findet tatsächlich weltweit immer wieder MPEG-Applikationen, in denen man vergeblich nach Video- und Audiosignalen sucht.

Im Fernsehstudiobereich wird seit längerer Zeit mit digitalen unkomprimierten Videosignalen gearbeitet. Basierend auf der ursprünglichen Norm CCIR601, die heute ITU-BT.R601 genannt wird, gewinnt man dieses Datensignal, wie im folgenden beschrieben.

Das seit den 50er Jahren eingeführte SDTV = Standard Definition Television ist immer noch in allen Ländern weltweit quasi der „Hauptstandard“ für analoges und digitales Fernsehen. Moderne TV-Kameras und mittlerweile auch Endgeräte wie Plasmabildschirme und LCD-Fernseher ermöglichen aber ähnlich wie im Computerbereich auch deutlich höhere Pixelauflösungen.

In diesem Kapitel werden Grundlagen der Transformationen vom Zeitbereich in den Frequenzbereich und zurück besprochen. Es beschreibt Methoden, die ganz allgemein in der elektrischen Nachrichtentechnik angewendet werden. Das Verständnis dieser Grundlagen ist aber von ganz großer Bedeutung für die nachfolgenden Kapitel der Video-Encodierung, Audio-Encodierung, sowie für den Orthogonal Frequency Division Multiplex (OFDM) bzw. DVB-T und DAB. Experten können dieses Kapitel einfach überspringen.

Digitale Standard Definition Videosignale (SDTV) weisen eine Datenrate von 270 Mbit/s auf. Diese Datenrate ist jedoch viel zu hoch, um solche Signale übertragen, also ausstrahlen zu können. Deswegen werden diese einem Kompressionsprozess unterworfen, bevor sie für die Übertragung aufbereitet werden. 270 Mbit/s müssen auf ca. 2…7 Mbit/s datenkomprimiert werden. Dies ist ein sehr hoher Kompressionsfaktor, der aber aufgrund vieler Redundanz- und Irrelevanzreduktionsmechanismen möglich ist. Die Datenrate eines unkomprimierten HDTV-Signals liegt sogar jenseits von 1 Gbit/s; MPEG-2-codierte HDTV-Signale haben eine Datenrate von etwa 15 – 20 Mbit/s.

Das menschliche Ohr weist eine Dynamik von etwa 140 dB und eine Hörbandbreite von bis zu 20 kHz auf. Folglich müssen hochqualitative Audiosignale diesem Anspruch genügen. Bevor man diese zunächst analogen Audiosignale abtastet und digitalisiert, müssen diese durch ein Tiefpassfilter bandbegrenzt werden. Die Analog-Digital-Wandlung erfolgt dann mit einer Abtastrate von 32, 44.1 oder 48 kHz (und jetzt auch 96 kHz) bei einer Auflösung von mindestens 16 Bit. 44.1 kHz Abtastrate entspricht der Audio-CD, 48/96 kHz entsprechen Studioqualität. 32 kHz Abtastfrequenz sind zwar bei MPEG im Standard noch vorgesehen, aber mittlerweile veraltet. Eine Abtastrate von 48 kHz bei 16 Bit Auflösung ergibt dann z. B. eine Datenrate von 786 kbit/s pro Kanal. D. h. das sind dann also etwa 1.5 Mbit/s für ein Stereosignal (Abb. 8.1.).

Videotext, Untertitel und auch VPS (Video Program System, Videorecordersteuerung) sind seit vielen Jahren beim Analogen Fernsehen gängige und viel benutzte Zusatzdienste. Neben der MÖglichkeit, bei DVB vÖllig neue vergleichbare Dienste zu schaffen, wurden bei DVB Standards geschaffen, die eine kompatible Einbindung dieser bekannten Dienste in DVB-konforme MPEG-2-DatenstrÖme ermÖglichen. Ansatz hierzu ist, dass der DVB-Receiver am Composite-Video-Ausgang (FBAS, CCVS) diese Dienste wieder vollkompatibel in die Vertikal-Austastlücke eintastet. Dass es parallel hierzu andere DVB-Datenservice gibt wie EPG = Electronical Program Guide und MHP = Multimedia Home Platform gibt, ist davon unberührt.

Als erster Standard für Bewegtbildcodierung mit begleitendem Ton wurde MPEG-1 im Jahre 1992 mit dem Ziel realisiert, bei CD-Datenraten (<1.5 Mbit/s) eine Bildqualität zu realisieren, die nahe an die VHS-Bildqualität heran kommt. MPEG-1 wurde nur für Applikationen auf Speichermedien vorgesehen (CD, Harddisk) und nicht für den Übertragungsbereich entwickelt (Broadcast). Entsprechend aufbereitet sind auch die vorzufindenden Datenstrukturen.

Mit der Einführung des digitalen Fernsehens haben sich die Hoffnungen der Anwender auf der einen Seite, als auch die Befürchtungen der Messgerätehersteller auf der anderen Seite nicht bestätigt; es besteht weiterhin großer, jedoch anders gearteter Bedarf an Messtechnik für das digitale Fernsehen. Waren es beim analogen Fernsehen hauptsächlich Videoanalysatoren, die die Prüfzeilen eines analogen Basisbandsignals auswerteten, so sind es beim digitalen Fernsehen hauptsächlich MPEG-2-Messdecoder, die hier Einsatz finden.

Die Bildqualität von digitalen TV-Signalen ist von ganz anderen Effekten und Einflüssen geprägt, als die Bildqualität von analogen TV-Signalen. Während bei analogen TV-Signalen Rauscheinflüsse direkt als rauschartigerEffekt im Bild erkennbar sind, äußert sich dies beim digitalen Fernsehenzunächst nur in einem Anstieg der Kanalbitfehlerrate. Aufgrund desim Signal enthaltenen Fehlerschutzes können aber bis zu einer bestimmten Grenze die meisten Bitfehler repariert werden und werden somit nicht als Störung im Bild oder im Ton erkennbar.

In diesem Grundlagenkapitel wird ganz allgemein ein Überblick über die Digitalen Modulationsverfahren gegeben. Nach diesem Kapitel könnte auch im Bereich der Mobilfunktechnik (GSM, IS95, UMTS) fortgefahren werden. Das hier besprochene Basiswissen ist im Bereich der modernen Nachrichtentechnik ganz allgemein anwendbar. Doch sollen hier aber Grundlagen für die nachfolgenden Kapitel der Übertragungsverfahren DVB-S, DVB-C, OFDM, DVB-T, ATSC und ISDB-T besprochen werden. Experten können dieses Kapitel einfach überspringen.

Der Satellitenempfang von analogen und digitalen Fernsehsignalen ist mittlerweile sehr weit verbreitet, da er extrem einfach und günstig geworden ist. So ist z. B. in Europa für deutlich unter 100 Euro eine einfache Satellitenempfangsanlage samt Spiegel, LNB und Receiver erhältlich. Es fallen keine Folgekosten an. DVB-S und seit 2005 auch DVB-S2 – Digital Video Broadcasting über Satellit lösen mittlerweile immer mehr den analogen Satellitenempfang in Europa ab. Dieses Kapitel beschreibt das Übertragungsverfahren für MPEG-quellencodierte TV-Signale über Satellit.

Die Satellitenübertragungstechnik von digitalen TV-Signalen wurde nun ausführlich besprochen. Das folgende Kapitel beschäftigt sich mit der DVB-S/S2-Messtechnik. Die Satellitenübertragung ist relativ robust und im Prinzip nur geprägt durch Rauscheinflüsse (ca. 205 dB Freiraumdämpfung) und evtl. Einstrahlungen von Richtfunkstrecken. Es gibt auch Störeinflüsse auf der ersten Sat-ZF durch Interferenzen von Schnurlos- Telefonen (DECT).

Viele Länder weisen v.a. in dicht besiedelten Gegenden eine gute Rundfunk- und TV-Versorgung über Breitbandkabel auf. Diese Kabelstrecken haben entweder eine Bandbreite von etwa 400 MHz (ca. 50...450 MHz) oder etwa 800 MHz (ca. 50...860 MHz). Neben dem vom terrestrischen Fernsehen her bekannten VHF- und UHF-Band sind hier noch zusätzliche Sonderkanäle belegt. Vor allem analoge Fernsehprogramme sind ohne zusätzlichen Aufwand bequem mit herkömmlichen TV-Empfangsgeräten empfangbar. Dies macht diese Art der TV-Versorgung für viele so interessant. Die einzige Hürde im Vergleich zum analogen Satellitenempfang stellen die zusätzlichen monatlichen Kabelgebühren dar, die in manchen Fällen eine Satellitenempfangsanlage schon innerhalb eines Jahres amortisieren. Beim analogen Fernsehen über Breitbandkabel treten oft deutlich sichtbare Moire-Effekte im Bild aufgrund von Mischprodukten der Vielkanalbelegung auf.

In Nordamerika kommt ein anderer Standard für die Breitbandkabelübertragung von digitalen TV-Signalen zum Einsatz, nämlich ITU-T J83B [ITUJ83].

Bei der Breitbandkabel-Messtechnik ist eine breite Messtechnikpalette verfügbar und auch notwendig. Die Einflüsse auf das BK-Signal, das bis zu 256QAM-moduliert sein kann, sind weitaus vielfältiger und kritischer als im Satellitenbereich. In diesem Abschnitt werden nun die Messgeräte und Messverfahren für Messungen an DVB-C, sowie J83A, B, C-Signalen erläutert. Breiter Raum wird v.a. der sog. Konstellationsanalyse von IQmodulierten Signalen geschenkt, die uns auch bei DVB-T begegnet.

Praktisch seit Beginn der elektrischen Nachrichtenübertragung, also seit etwa 100 Jahren werden Einträgermodulationsverfahren zur Übertragung von Information verwendet. Einem Sinusträger wird durch Amplituden-, Frequenz- oder Phasenmodulation die zu übertragende Nachricht aufgeprägt. Seit den 80er Jahren findet mehr und mehr die Übertragung auf diesen Einträgerverfahren in digitaler Art und Weise in Form von Frequency Shift Keying und v.a. auch durch Vektormodulation (QPSK, QAM) statt. Hauptapplikationen sind hier Fax, Modem, Mobilfunk, Richtfunk sowie Satellitenübertragung und Übertragung von Daten über Breitbandkabel. Manche Übertragungswege weisen jedoch Eigenschaften auf, die die Anwendung von Einträgerverfahren relativ störanfällig, aufwändig oder ungenügend gestalteten.

Im Kapitel COFDM – Coded Orthogonal Frequency Division Multiplex - wurden bereits ausführlich die besonderen Eigenschaften eines terrestrischen Funkkanals erläutert. Dieser ist bestimmt v.a. durch den sog. Mehrwegeempfang. Mehrwegeempfang führt zu orts- und frequenzselektivem Fading (Schwunderscheinungen). Bei DVB-T, also bei der terrestrischen Übertragung von digitalen TV-Signalen gemäß Digital Video Broadcasting hat man sich deshalb für COFDM, also für das geeignetste Modulationsverfahren hierfür entschieden. Für das Verständnis und das Prinzip von COFDM sei hier auf das Kapitel COFDM verwiesen. In Abb. 20.1. und 20.2. ist das Blockschaltbild das DVB-T-Modulators dargestellt.

Der DVB-T-Standard mit seinem sehr aufwändigem Modulationsverfahren COFDM wurde nun sehr ausführlich diskutiert. In diesem Kapitel werden Messverfahren an DVB-T Signalen erläutert. Aufgrund des sehr komplexen terrestrischen Übertragungsweges, des deutlich aufwändigeren DVB-T-Modulators und des dort meist benutzten analogen IQ-Modulators ist der Messbedarf wesentlich größer als bei den beiden anderen DVBÜbertragungswegen DVB-C und DVB-S.

Die Einführung der 2. Mobilfunkgeneration GSM (Global System for Mobile Communication) hat einen regelrechten Boom hin auf diese drahtlose Art der Kommunikation ausgelöst. War zu Beginn der 90er Jahre der Besitz von Autotelefonen oder ähnlichen mobiltauglichen Telefonen meist speziellen Personenkreisen vorbehalten, so hatte Ende der 90er Jahre fast zumindest jeder zweite sein persönliches Mobiltelefon, das bis dorthin meist auch entweder zum Telefonieren oder zum Versenden und Empfangen von Kurznachrichten – SMS – benutzt wurde. Ende der 90er Jahre entstand dann aber auch der Wunsch Daten z. B. von einem PC aus über ein Mobiltelefon zu versenden und zu empfangen.

Obwohl der terrestrische Funkkanal aufgrund von Mehrwegeempfang sehr schwierig ist und am besten mit Hilfe von Mehrträgerverfahren (Coded Orthogonal Frequency Division Multiplex – COFDM) bewältigt werden kann, hat man sich in Nordamerika im Rahmen der Arbeiten zu ATSC für ein Einträgerverfahren entschieden. In den Jahren 1993 bis 1995 wurde vom Advanced Television System Committee (ATSC) unter der Federführung von AT&T, Zenith, General Instruments, MIT, Philips, Thomson und Sarnoff ein Verfahren zur Übertragung von digitalen TV-Signalen über terrestrische Austrahlungswege und auch über Kabel entwickelt. Das dort entstandene Kabelübertragungsverfahren kommt jedoch nicht zum Einsatz und wird vom Standard J83B ersetzt. Als Basisbandsignal kommt wie bei allen anderen digitalen TV-Übertragungsverfahren auch der MPEG-2-Transportstrom zum Einsatz.

Im folgenden Abschnitt wird die Messtechnik an der Luftschnittstelle zum nordamerikanischen Übertragungsverfahren des digitalen terrestrischen Fernsehens im Detail diskutiert. ATSC – Advanced Television System Committee verwendet als Modulationsverfahren ein Einträgerverfahren, nämlich 8VSB – 8 Vestigial Sideband. Das Konstellationsdiagramm von 8VSB ist kein Punkt-Diagramm – es ist ein Liniendiagramm. Wegen der von der von der Restseitenbandfilterung hervorgerufenen Q-Komponente entstehen aus den ursprünglich 8 Punkten auf der I-Achse 8 Linien. Grundsätzlich gilt bei 8VSB, dass die Signalqualität umso besser sein wird, je schmäler die 8 Linien sind. Das 8VSB-Verfahren erscheint im Vergleich zum Mehrträgerverfahren COFDM als relativ einfach, aber umso empfindlicher ist es auf diverse Signaleinflüsse aus dem terrestrischen Umfeld.

Der japanische Standard für digitales terrestrischen Fernsehen heißt ISDB-T – nämlich Integrated Services Digital Broadcasting – Terrestrial. Der gleichnamige Standard wurde im Jahre 1999 deutlich nach DVB-T und ATSC verabschiedet. Man konnte deshalb auch Erfahrungen aus den älteren Standards mit in Betracht ziehen. Ganz klar hat man sich bei ISDB-T nicht wie bei ATSC für ein Einträgerverfahren, sondern wie bei DVB-T richtigerweise für ein COFDM-Vielträgerverfahren entschieden. ISDB-T ist noch deutlich aufwändiger als DVB-T; es ist aufgrund des deutlich größeren Interleaving über die Zeit auch robuster. Die erste Pilotstation wurde auf dem Tokyo Tower installiert; insgesamt wurde mit 11 Pilotstationen in ganz Japan begonnen.

Deutlich vor DVB, zu Beginn der 90er Jahre wurde DAB - Digital Audio Broadcasting eingeführt. Trotzdem ist DAB in vielen Ländern in der breiten Öffentlichkeit relativ unbekannt. Nur in wenigen Ländern wie z. B. in UK kann man tatsächlich von einem gewissen Erfolg von DAB im Markt sprechen. Dieses Kapitel beschäftigt sich mit den Grundzügen des Digitalen Hörfunkstandards DAB.

Neben DVB-H gibt es im Rahmen von DVB weitere aktuelle Datendienste, nämlich die Multimedia Home Platform, kurz MHP genannt und den System Software Update für DVB-Receiver – kurz SSU. Parallel hierzu läuft auch noch MHEG (=Multimedia and Hypermedia Information Coding Experts Group) in UK über DVB-T. All diese Datendienste haben als gemeisame Eigenschaft, dass sie über sog. Object Carousels überDSM-CC Sections ausgestrahlt werden. Über MHP und MHEG werden Applikationen zum Receiver hin übertragen, die dann ein speziell dafür ausgestatteter Receiver auch speichern und starten kann. Bei MHP sind dies HTML-Files und Java-Applikationen, die in kompletten Directory- Strukturen an das Endgerät übertragen werden. MHEG gestattet die Übermittlung und das Starten von HTML- und XML-Files.

T-DMB = Terrestrial Digital Multimedia Broadcasting stammt von der Idee her aus Deutschland, wurde in Südkorea weiterentwickelt und ist von der Physik her ganz genauso wie das europäische DAB - Digital Audio Broadcasting. T-DMB ist für den Mobilempfang von Broadcasting- Diensten ähnlich wie DVB-H vorgesehen für den Empfang am Handy. T-DMB entspricht im physikalischen Layer zu 100% DAB, wobei DAB von Haus aus den bei T-DMB verwendeten Modus „Stream Mode“ für Data Broadcasting unterstützt (Abb. 28.2.). Der bei DAB mögliche ungleiche Fehlerschutz „Unequal Error Protection“ ist jedoch hierbei nicht mehr möglich. Der gesamte Subchannel, der für den T-DMB-Channel vorgesehen ist, muss gleichmäßig geschützt werden.

Neben den klassischen Übertragungswegen für Fernsehen, nämlich der Terrestrik, dem Breitbandkabel und dem Satelliten gibt es nun dank neuer Technologien einen weiteren Verbreitungsweg, nämlich die Zweidrahtleitung, klassisch als Telefonkabel bekannt. Über VSDL (Very High Speed Digital Subscriber Line, [ITU-T G.993]) sind nun hierüber Datenraten möglich, die auch Fernsehen, IPTV – Fernsehen über Internet erlauben. IPTV wird jetzt z.B. von der T-COM/Deutsche Telekom oder der Telekom Austria unter dem neuen Schlagwort „Triple Play“ angeboten. Unter „Triple Play“ versteht man Telefon, Internet und Fernsehen aus einer Anschlussdose. Dieser Begriff gilt aber auch seit einiger Zeit für den Breitbandkabelanschluss; auch dort werden alle 3 Medien aus einer Dose zur Verfügung gestellt.

Mit DRM = Digital Radio Mondiale [ETS 101980] wurde im Jahre 2000 ein weiterer digitaler Rundfunk-Standard ins Leben gerufen. DRM ist vorgesehen für den Frequenzbereich von 30 kHz … 30 MHz, in dem üblicherweise AM-Service übertragen wurden.

Dieses Kapitel soll nun dem Praktiker einen Überblick über den Aufbau von TV-Sendestationen, sowie der Struktur von DVB-TGleichwellennetzen vermitteln. Als Beispiele sollen die DVB-TGleichwellennetze Süd- und Ostbayern mit einigen TV-Sendestationen des Bayerischen Rundfunks und T-Systems/Deutsche Telekom (heute Media Broadcast GmbH) dienen. Der Autor dieses Buches hat die Inbetriebnahme beider Netze hautnah miterleben können, sei es zuvor bei der Schulung von Teilen des Betriebspersonals gewesen, sei es bei Besuchen während der Installationsphase, als auch beim direkten Einschalten der Netze gewesen. Zudem befinden sich beide Netze in der Gegend, in der der Autor auch aufgewachsen ist und lebt; außerdem sind alle TV-Sendestationen durchgängig vollständig mit „bayerischer Technololgie“ der Firmen Rohde&Schwarz, Spinner und Kathrein ausgestattet.

DMB-T = Digital Multimedia Broadcasting - Terrestrial ist ein chinesischer Standard, der ähnlich wie DVB-T das Ziel hat, Fernsehen digital terrestrisch mit modernen Zusatzdiensten ökonomisch auszustrahlen. DMB-T wurde im Jahr 2006 – zumindest in Auszügen als „GB20600- 2006“=“Framinig Structure, Channel Coding and Modulation for Digital Terrestrial Television Broadcasting System“ veröffentlicht. DMB-T wurde umbenannt in DTMB, wobei in 2007 zwei Vorschläge zu einem Standard vereint wurden. In einem Vorschlag wurde ein Mehrträgerverfahren angesetzt, in einem anderen wird ein Einträgerverfahren vorgeschlagen.

Rückkanaltechniken gibt es im Bereich des digitalen Fernsehens seit längerer Zeit. Rückkanäle sind sowohl bei DVB-T, DVB-S und DVB-C definiert worden (DVB-RCT, DVB-RCS und DVB-RCC). Wirkliche Bedeutung hat aber nur der Kabel-Rückkanal gewonnen. Hierüber wird ein schneller Internet-Zugang über Breitbandkabel realisiert. Im Bereich des Kabelfernsehens gibt es zwei Standards für Rückkanaltechniken, nämlich DVB-RCC/DAVIC oder DOCSIS bzw. EURO-DOCSIS. Alle dem Autor in Europa bekannten Netze benutzen EURO-DOCSIS für die Rückkanaltechnik. Hierbei liegt der Rückkanal im Bereich von 5 – 65 MHz. Um den Rückkanal zu realisieren, wurde dieser Frequenzbereich „freigeschaufelt“, d. h. dort liegende Kanäle wurden in den Sonderkanalbereich verlagert. Heute werben sowohl klassische Telefongesellschaften, wie auch TVKabelnetzbetreiber mit dem Schlagwort „Triple Play“, alles aus einer Steckdose – Telefon, Fernsehen, Internet. Diese Kombination kann auch für den Endverbraucher einen deutlichen Preisvorteil bringen.

Lange hat die Kathodenstrahlröhre sowohl auf der Aufnahmeseite, als auch auf der Wiedergabeseite als wesentliches elektronisches Bauelement im TV-Bereich dominiert. Viele Parameter bzw. Eigenschaften eines Video- Basisbandsignals (sog. geschlossen codiertes Videosignal), wie z. B. die Horizontal- und Vertikal-Austastlücke, sowie das Zwischenzeilenverfahren zur Flimmerreduzierung basieren darauf und wären bei neuen Technologien gar nicht nötig, bzw. stören dort sogar. Vor der Röhre gab es aber schon seit 1883 Versuche, Bilder elektronisch von einem Ort zum anderen zu übertragen. Paul Nipkow erfand die rotierende Nipkow-Scheibe, die es überhaupt erst ermöglichte, sich Gedanken zu machen, Bildinformation – und noch dazu bewegte – von einem Ort zu einem anderen Ort zu versenden. Schon bei der Nipkow-Scheibe wurden Bilder in übertragbare Bestandteile zerlegt, im Prinzip in Zeilen.

Mit DVB-S2 erschien im Jahre 2003 der erste neue Übertragungsstandard im Rahmen von Digital Video Broadcasting – DVB. Wegen des nun deutlich höheren Datenratenbedarfs bei der Übertragung von HDTV-High Definition Television war es notwendig die Übertragungskapazität, sprich Nettodatenrate pro Satellitentransponder um mindestens 30% gegenüber DVB-S zu erhöhen. Auf der anderen Seite stand nun aber auch deutlich leistungsfähigere Hardware gegenüber Anfang bis Mitte der 90er Jahre zur Verfügung. Sowohl die Speicherkapazität, wie auch die Rechengeschwindigkeit der Chips ist deutlich gestiegen. Somit war es nun möglich eine v.a. auf der Empfängerseite zwar immens mehr Ressourcen schluckende Forward Error Correction (LDPC) einzusetzen, aber auf der anderen Seite bringt dieser Fehlerschutz auch deutlich mehr Nettodatenrate (ca. 30%).

Bei den DVB-Standards der ersten Generation (DVB-S, DVB-C, DVB-T) beschränkte sich das Eingangsdatenformat exakt nur auf MPEG-2- Transportströme. Alle Modulations- und Demodulationsschritte sind dort fest auf die 188 Byte lange Transportstrom-Paketstruktur synchron angebunden. Ein MPEG-2-Transportstrom-Paket beginnt mit einem 4 Byte langem Header und der wiederum mit einem Sync-Byte mit dem Wert 0x47. Diese Begrenzung auf die Transportstromstruktur gibt es bei den neuen DVB-x2-Standards nicht mehr. Bei den DVB-Standards der ersten Generation gab es auch nur die Möglichkeit genau einen Transportstrom in den Modulator einzuspeisen; einzige Ausnahme war DVB-T in der Betriebsart „hierarchische Modulation“. Dort bestand die Möglichkeit bis zu zwei Transportströme dem Modulator zuzuführen. Bei den neuen DVB-x2- Standards können bis zu 255 Transportströme oder Generic-Ströme oder beides in den Modulator eingespeist und übertragen werden. Diese Kapitel beschäftigt sich mit den Eingangssignalen für die neuen DVB-x2- Standards, sowie deren Signalverarbeitung - und Aufbereitung in den Eingangsschnittstellen der DVB-x2-Modulatoren.

Bei DVB-T2 – „Second Generation Digital Terrestrial Video Broadcasting“ [DVB A122r1], [ETSI EN 302755] handelt es sich um einen komplett neuen DVB-T-Standard, der nichts mehr mit dem herkömmlichen DVB-T-Standard gemeinsam hat. Ebenso wie DVB-T wurde DVBT2 v.a. von der BBC gepuscht. In UK soll damit eine terrestrische HDTVVersorgung in Verbindung mit MPEG-4-Quellencodierung forciert werden. Ziel von DVB-T2 ist eine um ca. mindestens 30% bis 50% höhere Nettodatenrate gegenüber DVB-T, sowie auch eine bessere Mobiltauglichkeit. Es gibt Applikationen, die zum einen entweder eine höhere Datenrate erfordern, aber auch Anwendungen, die im mobilen Umfeld sehr robust sein müssen und z.T. mit sehr schmalen Kanälen auskommen müssen. Beides konnte mit DVB-T selbst nicht abgedeckt werden. Nicht umsonst wurde als Bandbreite für DVB-T2 auch 1.7 MHz definiert. Es ist deshalb spannend, was dies für DAB bedeuten wird.

Es zeichnete sich schon seit einiger Zeit ab, dass nach DVB-T2 auch ein neuer DVB-Breitbandkabelübertragungsstandard erscheinen wird. „Call for Papers“ war schon Ende 2007. Auf der IBC 2008 wurden dann auf einem DINA4-Blatt grobe Informationen bekannt gegeben. Damals war aber noch nicht ganz klar, ob es nur auf ein Mehrträgerverfahren hinauslaufen würde, oder ob auch Single Carrier Modulation Bestandteil von DVB-C2 sein wird. Auf DVB-T2 basierende DVB-C2-Arbeitsdokumente waren dann seit Ende 2008 verfügbar. Im Frühjahr 2009 war es dann soweit. DVB-C2 wurde als Draft veröffentlicht.

Bei den DVB-x2-Standards wurden z. T. revolutionäre neue Ansätze realisiert. Dass dies auch neue gesteigerte Anforderungen an die DVB-x2- Messtechnik stellen wird, war von vorne herein klar.

CMMB - Chinese Multimedia Mobile Broadcasting ist ebenfalls ein Mobile TV - Standard. CMMB ist vergleichbar mit DVB-SH; es ist ein hybrides System und unterstützt den terrestrischen Versorgungsweg und den Versorgungsweg über Satellit. Ebenso wie bei DVB-SH sind Gap- Filler vorgesehen, die über Satellit gespeist werden. CMMB hat nichts mit DTMB zu tun, auch das Basisband-Signal ist in diesem Fall nicht der MPEG-2-Transportstrom. Das abgestrahlte Datensignal kann aus bis zu 39 Service Channels und einem Logical Control Channel bestehen. Diese werden in bis zu 40 Zeitschlitzen abgestrahlt. Das eingesetzte Modulationsverfahren ist OFDM, die Modulationsarten sind BPSK, QPSK und 16QAM. Als Fehlerschutz dient eine Kombination aus Reed-Solomon- Codierung und LDPC-Codierung und Bit-Interleaving.

Neben den bereits ausführlich beschriebenen Standards für Digital Video und Audio Broadcasting, sowie Mobile TV gibt es mittlerweile weitere Verfahren, die in diesem Kapitel z. T. „angerissen“ werden, aber z. T. soweit möglich auch ausführlicher diskutiert werden. Oft ist es so, dass Details gar nicht angesprochen werden können, da sie nicht veröffentlicht wurden oder nur unter dem Status „vertraulich“ bekannt sind. Rechte sollen hier natürlich nicht verletzt werden. Da UKW-FM-Stereo immer noch der dominierende Audio-Rundfunkstandard ist und da IBOC/HD-Radio und FMextra auf dem guten alten UKW-FM basieren, wird auch dieser analoge Rundfunkstandard hier kurz erläutert. Zudem gibt es kaum noch Literatur, die sich mit dem Thema „UKW-Hörfunk“ beschäftigt.

Nun wurden die zahlreichen technischen Details der verschiedenen digitalen Fernsehstandards besprochen. Was jetzt noch fehlt, ist ein Bericht über die aktuelle Entwicklung und Verbreitung dieser Technologien und ein Ausblick. Digitales Satellitenfernsehen - DVB-S - ist in Europa über zahlreiche Transponder der Satelliten Astra und Eutelsat verfügbar. Viele Multiplexe sind unverschlüsselt empfangbar. Komplette Empfangsanlagen für DVB-S werden kostengünstig in zahlreichen Kaufhäusern angeboten. Auch DVB-C ist mittlerweile etabliert. Digitales Terrestrisches Fernsehen hat sich in zahlreichen Ländern mittlerweile sehr gut verbreitet, allen voran Großbritannien, wo DVB-T 1998 startete. DVB-T verbreitete sich vor allem zuerst in Skandinavien; Schweden ist komplett mit DVB-T versorgt.