DAB: Einzigartige Software Qirx für SDR – smart, funktionsreich und kostenlos Teil 1 u. Teil 2

  

Nils DK8OK schreibt über sich auf seiner Webseite:

Willkommen auf meiner Website. Hier dreht sich alles um HF.

Angefangen habe ich 1968 mit einem Grundig Heinzelmann 168 GW von 1948 – ein Regenerativempfänger, mit zwei Röhren, made in Germany. Seitdem war ich ein fast täglicher Hörer auf HF. Der erste internationale Rundfunk weckte mein Interesse, gefolgt von einer langen Periode des regionalen Rundfunks, vorzugsweise in den Tropenbändern von 120 bis 60 m. Seit Anfang der 70er Jahre bin ich ein begeisterter Hörer von Utility-Radiostationen, d.h. von See-, Luft- und Punkt-zu-Punkt-Sendern. Ich machte meine Amateurfunkprüfung (Rufzeichen DK8OK) und jagte von Land zu Land, bis ich meine Mitgliedschaft in der “DXCC Honor Roll” erhielt. Auf diesem Spielplatz bevorzugte ich CW und Datenmodi mit geringer Leistung (QRP). Eines meiner letzten Länder, das ich für die DXCC Honor Roll bearbeitet habe, war Nordkorea in RTTY mit 5 Watt Leistung.

Heutzutage konzentriere ich mich hauptsächlich auf Utility-DX oder HF-Monitoring mit Software-definierten Funkgeräten, SDRs. Darum geht es auf diesen Seiten hauptsächlich.

Ich arbeite als freiberuflicher Journalist und schreibe über Wissenschaft, Technik und Wirtschaft.

Viel Spaß auf diesen Seiten!

73 Nils, DK8OK

Clemens DF9GI schreibt auf seiner Webseite über QIRX:

QIRX wird von Clem Schmidt, wohnhaft in Frankfurt/M, Deutschland, entwickelt und gepflegt. Nach dem Start im Jahr 2017 hat QIRX vor allem durch neue Funktionen im Demodulator für Digital Audio Broadcast (DAB) an Popularität gewonnen.

Entwickelt in der Programmiersprache C# und der Windows Presentation Foundation (WPF) als technologische Basis für die grafische Benutzeroberfläche (GUI), ist es hauptsächlich für den Einsatz auf dem Betriebssystem Windows gedacht. Es existiert jedoch eine Portierung (für QIRX Version 1) für Linux unter Mono, leider mit starken Einschränkungen, da Mono keine geeigneten GUI-Funktionen bietet.

Der Hauptantrieb für die Entwicklung von QIRX ist die Bereitstellung von technischen Informationen und Empfangsmöglichkeiten für die Anwender. Im Gegensatz zu anderen SDRs verbindet sich QIRX mit der unterstützten Hardware ausschließlich über TCP/IP-Netzwerkverbindungen. Leider gibt es kein allgemein anerkanntes bi-direktionales Kommunikationsprotokoll für SDR-Empfänger. Daher sind für jede unterstützte Hardware-Familie spezifische Treiber notwendig, da die meisten, wenn nicht alle Hersteller USB und nicht TCP/IP zur Verbindung mit ihrer Hardware unterstützen.

Die Entwicklung von QIRX wäre nicht möglich gewesen ohne die Hilfe von vielen Leuten, die Fehler melden und neue Funktionen vorschlagen. Im deutschen Rundfunkforum haben Benutzer einen eigenen Thread für QIRX erstellt, der als Basis für Diskussionen, Vorschläge und Kommentare dient.
Vielen Dank, dass Sie QIRX unterstützen.

Etwas Feedback wäre toll. Schicken Sie es an clem@softsyst.com.


DAB: Einzigartige Software Qirx für SDR –
smart, funktionsreich und kostenlos Teil 1 von 2
Ein Beitrag von (c)Nils Schiffhauer, DK8OK – Software QIRX by Clemens Schmidt, DF9GI.
 
Das Dashboard von QIRX zeigt die Leistungsfähigkeit dieser Software. Mein Standort [Burgdorf] ist grün markiert (nicht rot), weil QIRX den Standort per GPS ermittelt; besonders nützlich, wenn man mobil ist. Anklicken für bessere Auflösung – wie bei allen folgenden Screenshots!

Digital Audio Broadcast, oder: DAB, ist mittlerweile in den meisten Haushalts- und Autoradios zu finden – nach einem mehr als holprigen Start. In den Markt gepresst mit üppigen Zuschüssen vom Steuerzahler und der unverschämten Erpressung, die UKW-Ausstrahlung einzustellen und damit alle analogen UKW-Radios ohne finanziellen Ausgleich obsolet zu machen.

Nach heftigen Protesten gibt es eine gewisse Koexistenz zwischen beiden Wegen zum Hörer – meist dank des Drucks kommerzieller Sender, die oft zu Mediengiganten gehören.

Software-definierte Radios, oder: SDRs, sind ein hervorragender Start, um beide Welten zu entdecken. Ich werde mich hier auf DAB mit der freien Software QIRX von Clem Schmidt, DF9GI, aus Frankfurt konzentrieren. Sie arbeitet direkt mit RTL-SDR, Airspy und RSP2 SDRs zusammen. Ich habe diese sehr clevere Software von meinem Standort in der Nähe von Hannover/Norddeutschland aus ausprobiert, hauptsächlich mit meinem RSP2.

Dieser Blog besteht aus zwei Teilen: in diesem ersten Teil (1/2) möchte ich etwas Boden unter die Füße bekommen – sowohl in Bezug auf DAB als auch auf QIRX. Der zweite Teil (2/2) beschäftigt sich mit einigen Ergebnissen der QIRX-Logs.

QIRX zeichnet sich durch eine Reihe von Analysewerkzeugen und eine OSM-basierte Karte aus, die sowohl den eigenen Standort als auch die Standorte der Sender anzeigt, alle übertragenen Metadaten sowie weitere Features wie die Anbindung an den NMEA-Ausgang des GPS-Empfängers für den mobilen Einsatz. Es kann auch ganz grundsätzlich verwendet werden: nur zum Zuhören.

DAB – ein effizientes Konzept
Im ersten Schritt müssen Sie herausfinden, welche Sender Sie an Ihrem Standort empfangen. Jeder Sender strahlt ein sogenanntes “Ensemble” (auch “Bouquet” genannt) ins Land, also ein Bündel von Programmen. Viele dieser Programme oder Dienste können in nur einen physikalischen DAB-VHF-Kanal (“Block”, z.B. 5D) von 1.536MHz Breite gepackt werden, und zwar über ein robustes und spektrumseffizientes Verfahren, genannt OFDM. Dabei handelt es sich um eine spezielle Kombination von phasenmodulierten Trägern, die vom Münchner Institut für Rundfunktechnik ab 1981 für DAB kommerziell entwickelt wurde. Jedes Ensemble trägt eine Ensemble-ID (EId), wie 11F7 für “Antenne DE”. Dank des “Extended Country Code” ist diese EId weltweit eindeutig. Jeder Sender/Programm/Service innerhalb eines Ensembles trägt wiederum eine eindeutige Service-ID (SId), wie 121A für “Absolut OLDIE”.
Einige identische Ensembles können von verschiedenen Standorten/Sendern innerhalb einer Service-Region ausgestrahlt werden. In diesem Fall arbeiten sie als ein vermutlich GPS-synchronisiertes Einzelfrequenznetz zusammen – dazu kommen wir später.

QIRX – der leichte Einstieg

QIRX bietet einen Scanner, der alle diese Ensembles von allen Sendern in Reichweite Ihrer Antenne auffängt:

Erster Schritt: Der DAB-Scanner der QIRX fängt automatisch alle DAB-Sender ein, die an Ihrem Standort ein Nutzsignal liefern.

An meinem Standort bietet der QIRX-Scanner neun bis zehn solcher Ensembles an. Für dieses Beispiel wählte ich das Ensemble “Mitteldeutscher Rundfunk – Sachsen-Anhalt” (MDR-S-Anhalt), und klickte in der Liste der elf Dienste auf “MDR Klassik”, das mit einigen Daten zur Servicequalität plus Multimedia auftaucht:

Das Ensemble “6B/MDR S-Anhalt ” bietet elf Angebote, von denen “MDR Klassik” ausgewählt wurde. Es zeigt auch die Diaschau Daten mit zusätzlichen Informationen und auch Bilder.

Er bietet perfekten Empfang, obwohl er ein Signal-Rausch-Verhältnis von nur 10,9 dB von einem Sender in einer Entfernung von 80+ Kilometern liefert.

Das Scannen erfolgt im Hintergrund und kann in einer Schleife (Klick: “Scan forever”) über Stunden oder sogar Tage laufen. Es schreibt die Ergebnisse kontinuierlich in das TII Logfile zur späteren Einsichtnahme – ein großartiges Werkzeug, das auch kurze Öffnungen über einen bestimmten Zeitraum aufdeckt – darunter Streuungen durch Tropos, Flugzeuge oder Meteore.

Wie ist das Signal?

Als SDR-Liebhaber werden Sie sich freuen, das Spektrum und das Spektrogramm (“Wasserfall”) des Signals zu sehen, auf das der Empfänger abgestimmt ist. Der erste Screenshot unten zeigt einen nahezu perfekten Fall von meinem Lokalsender in 15,8km Entfernung, der ein SNR von bis zu über 33dB liefert, während der zweite Screenshot des Ensembles “11D/Radio für NRW” in 115km Entfernung einen holprigen Weg mit SNRs deutlich unter 10dB zeigt. Der “Radiohorizont” dieses spezifischen Senderstandorts endet bereits bei etwa 85km, der Spielraum ist also nicht allzu groß.

Spektrum (oben) und Spektrogramm (unten) zeigen die feine Qualität eines lokalen Ensembles, was zu einem SNR von fast 30dB führt, während …
… dieser verrauschte/gemischte Empfang des Ensembles “11D/Radio für NRW” von Sendern in 100+ Kilometern Entfernung führte zu einem SNR von mehr unter als über 10dB.

Analytische Werkzeuge

Eine der spannendsten Funktionen von QIRX sind die Analysetools. Um sie in vollem Umfang nutzen zu können, ist ein grundlegendes Verständnis des Konzepts von DAB unumgänglich. ETSI, das European Telecommunications Standards Institute, ist die Dachorganisation, die auch dieses Konzept pflegt. Sie stellen eine große Anzahl verschiedener Papiere mit Normen und technischen Berichten zur Verfügung, von denen ich die EN 300 401 (mit Schwerpunkt auf Empfängern) und die TR 101 496-3 (mit Schwerpunkt auf dem Betrieb eines DAB-Netzwerks) besonders hilfreich fand. Clemens, der Software-Autor von QIRX, hat auf seiner Website einige ausgezeichnete Informationen zu diesen Themen veröffentlicht, wobei ich besonders die beiden Teile empfehle, die sich mit TII, also Transmiter Identification Information, beschäftigen. Er hat viel Arbeit hineingesteckt, um alle Informationen zu präsentieren, damit man eine Ahnung davon bekommt, was hinter diesem ziemlich komplexen und intelligenten DAB-System passiert.

Das Fenster für die Analysetools besteht aus bis zu fünf Unterfenstern, wobei das Audio Spectrum hier übersprungen wird:

Analysetools: vier Unterfenster.

Lassen Sie uns diese Schritt für Schritt durchgehen.

Die Konstellation stellt die vier Phasen der robusten DQPSK-Modulation linear dar, wobei jeder Unterträger des OFDM-Signals separat dargestellt wird. Dadurch können Sie sehen, welcher der Träger tatsächlich durch Mehrwegeausbreitung, z. B. durch Reflexion an Flugzeugen, beeinträchtigt wird.
Oben sehen Sie die Konstellation bei nahezu perfektem Empfang mit einem SNR von 33dB. Unten sehen Sie zwei Beispiele bei einem wesentlich geringeren SNR. Beim dritten Beispiel wird die robuste Meta-Information aus dem Fast Information Channel (FIC) bereits dekodiert, wobei jedoch die Signalstärke (genauer gesagt, das SNR) knapp unter der Schwelle liegt, um eine Audio-Dekodierung zu ermöglichen.

Constellation at an SNR of 12dB …
… und bei 8,3dB, knapp unterhalb der Schwelle des dekodierten Audios.

Channel Impulse Repsonse (CIR) zeigt die Laufzeit von allen Sendern zum Empfänger – bezogen auf das stärkste Signal, das als “0” angezeigt wird. Sie können die Skala von Samples auf Zeit in Mikrosekunden bis (relativ) Kilometer umschalten. Diese Daten erscheinen auch im TII-Fenster auf der linken Seite und werden zum Auffüllen der Karte verwendet.
Es ist die gut lesbare Oberfläche der schweren Arbeit unter der Haube, zu der auch einige andere Funkenthusiasten beigetragen hatten.
Unten sehen Sie zunächst die CIR-Anzeige, in der Sie die Signale von drei Sendern sehen. Die X-Skala ist in Mikrosekunden, Time-of-Flight, bezogen auf das stärkste Signal. Links sehen Sie eine Liste aller drei empfangenen Sender, Ensemble 5D, mit ihrer realen Entfernung (km abs.) vom Empfänger, ihrer Entfernung relativ zum stärksten Signal (km rel.), und ihrer Richtung vom Empfänger aus gesehen (AZM) – um Ihre Antenne in die richtige Richtung zu drehen …

Rechtes Fenster: Signale von drei Kanälen mit jeweils unterschiedlichen Laufzeiten zum Empfänger. Sie sind auf das stärkste Signal (“0”) bezogen. Das linke Fenster listet die empfangenen DAB-VHF-Blöcke plus ihre Haupt- und die Sub-Kennung auf.
Hier sehen Sie die drei empfangenen Standorte eines DAB-VHF-Blocks (“5D” – Frequenz) und eines Ensembles (11F7) plus deren Haupt-ID (“51”). Die folgenden Sub-IDs 1, 2 und 4 markieren den eigentlichen Senderstandort. Der Standort mit der grünen Markierung (5D/11F7/51 1) ist derjenige, der gerade entschlüsselt wird – der stärkste, der in diesem Fall auch der nächstgelegene auf Telemax in Hannover in einer Entfernung von nur 15,8km ist.

TII Carriers ist ein einzigartiges und spannendes Werkzeug der QIRX-Software, um ein wenig tiefer in die Struktur des Einfrequenznetzes zu schauen, in dem DAB organisiert ist. Nehmen wir die obige Karte mit drei Sendern auf demselben DAB-Block, oder: VHF-Kanal. TII oder Transmitter Identification Information sagt uns, welche(n) Sender wir empfangen. Clem, der Autor von QIRX, hat eine Menge Arbeit investiert, nicht nur um dieses Tool zum Laufen zu bringen, sondern auch um die Hintergründe und die Benutzung dieser Funktion zu beschreiben – das dürfen Sie nicht verpassen (es gibt zwei Teile …)! Ich kann hier nur ein schwaches Echo seiner sehr gut platzierten Erklärungen wiedergeben.

Grundsätzlich dekodiert es das “Null-Symbol” des TII, das mit geringer Leistung in einer scheinbar nur 1,3ms langen “Pause” zwischen jedem Frame des DAB-Streams gesendet wird, der selbst 96ms lang ist.

Die einfachste Situation ist es, nur einen Sender zu empfangen und zu dekodieren. Das folgende Bildschirmfoto zeigt diese Situation mit DAB-VHF-Block 9B, Sender Visselhövede. Im TII-Fenster sehen Sie 4 x 4 Träger, die innerhalb von vier Fächern durch eine gestrichelte vertikale gelbe Linie getrennt sind. Jede der vier Gruppen von Trägern enthält die gleichen Informationen, aber jede wird aus einem anderen Teil des Spektrums entnommen, um die Gesamtempfindlichkeit für schwache(re) Stationen zu erhöhen. Die Position des TII-Subträgers definiert die Sub-ID und damit den einzelnen Sender. In diesem Fall ist die Sub-ID “1”, was Visselhövede als Senderstandort bezeichnet.
Die Zuordnung von DAB-VHF-Block, Main/Sub-ID und Senderstandort wurde hauptsächlich vom UKW/TV-Arbeitskreis e.V. vorgenommen, einer pfiffigen Gruppe von Enthusiasten, die sich mit dem Empfang oberhalb von 30 MHz beschäftigt.

4 x 4 einzelne TII-Träger zeigen den Empfang von nur einem Senderstandort.

Wenn Sie mit dem “Threshold” zur Erkennung von TII-Trägern herumspielen, kann dies auch andere Senderstandorte aufdecken, die über denselben DAB-VHF-Block transportiert werden. Daher habe ich den Schwellenwert auf 0,010 (x10) gesenkt. Dadurch werden in den vier Kompartimenten viel mehr TII-Träger sichtbar. Sie gehören zu anderen Standorten, tragen also andere Sub-IDs. Um sie zu dekodieren, müssen sie in allen vier Kompartimenten des Trägerspektrum-Fensters (rechts) annähernd gleich auftauchen. Erst dann werden sie unter dem Reiter TII auf der linken Seite ordnungsgemäß aufgelistet und tauchen auch in der Karte oben auf.

Mit einer deutlich abgesenkten Schwelle tauchen vier weitere Senderstandorte auf, die den DAB-VHF-Block “9B” tragen. Audiodekodiert ist das beste Signal, nämlich Visselhövede, in der Karte grün markiert. (Zur Erinnerung: Klicken Sie das Bild zum Vergrößern an, um mehr Details zu sehen!)

Sie sehen 4 x fünf Träger, die über die graue Schwelle springen. Auf der linken Seite sind sie alle mit ihren Metadaten inklusive ihrer Sub-IDs aufgelistet von:

  • 1 Visselhövede – 65,8km/10kW,
  • 2 Dannenberg/Zernien – 91,2km/10kW,
  • 5 Bispingen – 74,2km/2kW,
  • 6 Lüneburg/Neu-Wendhausen – 96,1km/4kW und
  • 4 Rosengarten/Langenrehm – 106,8km/10kW

Die zusätzlichen vier Standorte sind in der Karte rot eingezeichnet, der fünfte, Visselhövede, ist grün markiert, da er das beste Signal hat.

I/Q-Daten: Das Diagramm zeigt immer die zeitliche Abfolge der IQ-Daten, in Einheiten von Samples. Dabei entspricht ein Sample der Systemtaktzeit von 1/2048000 sec, also etwa 1/2 Mikrosekunde. Die Y-Achse kann umgeschaltet werden zwischen “Magnitude” (etwa die absoluten Amplituden von I/Q), oder nur die Amplituden der I-Daten (“I-Data” angehakt). Ersteres ist das Mittel der Wahl, um das oben erwähnte “Null-Symbol” von 1,3 Millisekunden sichtbar zu machen, siehe Screenshot unten. Eine detaillierte Erklärung, die den Rahmen dieses Blogeintrags sprengen würde, finden Sie auf der Website von QIRX.

Zwei Sender mit jeweils unterschiedlichen Laufzeiten: Zuerst endet der Endrahmen des starken und näheren Signals, gefolgt von dem deutlich schwächeren Endrahmen von Sender 2. Nach diesen Frames von 96ms folgt ein Zeitraum von 1,3ms, in dem das Null-Symbol ausgeblendet wird. Eine leichte Kerbe in dieser Periode markiert, dass beide Signale den ETSI-Spezifikationen entsprechen.

Ein zusätzliches, sehr erwähnenswertes Merkmal von DAB ist das sogenannte “Guard Interval”. Es garantiert, dass alle an einem Singe-Frequency-Network beteiligten Sender, deren einzelne Stationen nur durch ihren TII-Code unterscheidbar sind, alle auf exakt der gleichen Frequenz senden können – wobei die relativen Entfernungen bis zu ca. 75km auseinander liegen können, ohne sich gegenseitig zu stören. Dies hat zur Folge, dass z.B. der Bundesmux (5C – DR Deutschland) bundesweit nur eine Frequenz benötigt, die z.B. einmal im Auto angewählt wird und dann in der ganzen Republik funktioniert, ohne dass der Fahrer eine Neueinstellung vornehmen muss. Übrigens: Alle in der Datenbank gespeicherten Standorte eines Blocks lassen sich in QIRX mit einem Mausklick anzeigen.

Caveat: “Threshold” ist ebenso sensibel, wie sinnvoll. Ein zu niedriger Schwellenwert kann zu Fehlern führen, ein zu hoher Schwellenwert kann einige Sender übersehen. Es ist eine gute Idee, mit einem Schwellenwert zu beginnen, der nur einen oder zwei Sender durchlässt, und dann diesen Schwellenwert zu reduzieren, indem Sie die Ergebnisse sorgfältig auf ihre Wahrscheinlichkeit (z. B. anhand ihrer Entfernung) überprüfen.

An manchen Orten kann es zu einer Kollision der gleichen Sub-ID von verschiedenen Sendern kommen. Dies kann mit der QIRX-Funktion “Show Collisions for Sub-ID” entschärft werden, aber das würde den Rahmen dieser Einführung sprengen. Ich muss auch noch viele weitere interessante Anwendungen dieser Software auslassen, z.B. die Verwendung zur Mehrwegeerkennung durch sorgfältige Beobachtung des Spektrums und Messung seiner Abweichungen von einer nahezu perfekten, ziegelsteinartigen Form – so dass man sogar die durch diesen Effekt verursachte Verzögerung berechnen kann.

Wir alle müssen Clemens nicht nur für seine kluge Leistung beim Schreiben der QIRX-Software, sondern auch für seine Erklärungen und Beispiele auf seiner Website zu Dank verpflichtet sein!
Er hat auch bei der Erläuterung einiger Details für diesen Text geholfen.

(c) Nils Schiffhauer, DK8OK
QIRX by Clemens Schmidt, DF9GI
Der zweite Teil ist in Vorbereitung!
Bis dahin 73: Nils, DK8OK
 
Auf der Webseite von Nils findet Ihr den Beitrag in englischer Sprache mit weiterführenden Links und Informationen.
 


DAB: Einzigartige Software Qirx für SDR –
smart, funktionsreich und kostenlos Teil 2 von 2
Ein Beitrag von (c)Nils Schiffhauer, DK8OK – Software QIRX by Clemens Schmidt, DF9GI.
 

In diesem zweiten Teil über DAB/QIRX werde ich mich mit der Analyse einiger Ergebnisse des QIRX-Logs beschäftigen.

Abbildung 1: Tag-Wolke aller DAB-Ensembles, ermittelt durch einen 24-Stunden-Scan des gesamten DAB-Frequenzbereichs am Standort von DK8OK in der Nähe von Hannover/Norther Deutschland. Je größer, desto besser.Die QIRX-Software bietet verschiedene Werkzeuge und Daten für den DAB-Empfang, die sie in einer Datei namens TII-Logger speichert. TII steht für Transmitter Identification Information. Die wichtigsten dieser Daten sind:

  • Zeitpunkt des Empfangs
  • Ensemble ID – Identifikation des empfangenen DAB-VHF-Kanals
  • Signal-Rausch-Verhältnis, oder SNR, des gesamten 1,536MHz breiten VHF-Kanals. Maximalwerte liegen hier bei ca. 34dB aus dem Lokalbereich. Audio kann ab ca. 9dB erwartet werden, zuverlässige Dekodierung von Metadaten ab ca. 7dB
  • Haupt-ID und Sub-ID des physikalischen Senderstandortes
  • Stärke – der Durchschnitt der Amplituden (Magnituden) der TII-Träger jedes Senders zu diesem Zeitpunkt. Der stärkste Träger innerhalb eines Ensembles erhält den Wert “1”, die anderen Träger eine Zahl von 0 bis 1 in Bezug auf ihre relative Größe, verglichen mit dem stärksten Träger. Die Skalierung ist linear, nicht logarithmisch.

Für den mobilen Einsatz werden auch GPS-Daten in 3D gespeichert, die aus einem NMEA-Strom extrahiert werden, der z. B. von einer externen GPS-Maus bereitgestellt wird.

Es gibt zwei grundsätzliche Methoden der Datenerfassung:

  • Das Scannen des gesamten DAB-Bandes mit allen Ensembles oder das Scannen einiger Ensembles, wie in der Registerkarte “Optionen” eingestellt, siehe Abbildung 2. Dies wird gemacht, um einen Überblick über alle oder viele Ensembles zu bekommen.
  • Scannen von nur einem Ensemble, meist um die Ausbreitung von den Standorten der physikalischen Sender zu untersuchen – Abbildung 3.

Für das Scannen ist die Position des Schiebereglers “Threshold” wichtig. Dieser kann als eine Art “Rauschsperre” betrachtet werden. Er legt die Schwelle fest, ab der ein Ensemble/Dienst protokolliert wird. Sie können diese Funktion über das Fenster “TII Carriers” steuern. Ein hoher Schwellenwert führt dazu, dass die stärksten Sender zuverlässig geloggt werden. Eine niedrige Schwelle speichert auch schwache(re) Signale, ist aber anfällig für falsch-positive Logs, die manuell geprüft/gelöscht werden müssen.

Abbildung 2: Scannen des gesamten DAB-Bandes oder nur einiger Ensemble(s). Die Ergebnisse werden automatisch in das TII-Logfile geschrieben – hier geöffnet, im Hintergrund.
Abbildung 3: Scannen von nur einem Ensemble, hier 5D. Unter der Registerkarte TII müssen Sie zunächst die TII-Aufnahme zur Protokollierung starten. Danach können Sie auf diese Datei zugreifen, indem Sie auf das Seitensymbol rechts in dieser Zeile doppelklicken.

 

Scannen des gesamten Bandes

Ein Scan des gesamten Bandes mit einem hohen Schwellwert (hier 0,54) ergab die Ensembles der Abbildung 1. Der Empfang erfolgte von einem festen Standort mit einer weitgehend vertikal polarisierten Diskusantenne in etwa 50m Höhe in der Nähe von Hannover, im norddeutschen Tiefland. Der Radiohorizont beträgt etwa 30km, entsprechend der Gleichung von Armbrüster/Grünberger: Elektromagnetische Wellen im Hochfrequenzbereich, München/Heidelberg [Siemens], 1978, S.48. Ihr Faktor von 4,1 ist etwas höher als andere ebenfalls gefundene Werte, die um 3,6 liegen. Der Empfänger ist ein SDRPlay RSP2.

Abbildung 4 zeigt die SNRs von drei Ensembles, die vom lokalen Telemax-Turm in 15,8 km Höhe mit Antennen in einer maximalen Höhe von etwa 340 m über dem Meeresspiegel (ASL) gesendet wurden. Daraus ergibt sich ein Funkhorizont von 75km.

Die beiden 10kW-Signale von Ensemble 5C und 5D zeigen ein mehr oder weniger ähnliches SNR, jedoch bei unterschiedlichen Medianen von 27,0dB [Ensemble 5C], 31,3dB [5D] bzw. 27,1dB [7A]. Bei (fast) gleicher Leistung und gleicher horizontaler Polarisation – passend zu meiner vertikalen Discone-Antenne – liegt 5D um satte 4dB oder den Faktor 2,5 vorne, wobei vermutlich ein anderes Antennendiagramm am Standort des Senders verwendet wurde. Was mich mehr verwundert ist, dass die Varianz des Ensembles 7A mit 1,56 mehr als doppelt so hoch ist wie mit dem anderen Signal (0,62 und 0,70).

Abbildung 4: Drei Ensembles vom lokalen Sender liefern unterschiedliche SNRs, siehe Text.

Das nächste Diagramm (Abbildung 5) zeigt das SNR von Ensemble 11C, gesendet vom Brocken. Mit einer Höhe von 1141m liegt er ebenfalls praktisch auf Sichtweite. Hier sehen wir ein deutlich geringeres SNR, bedingt durch die fünffache Entfernung, plus die Leistung des Senders, die nur ein Viertel der von Hannover Telemax beträgt. Das mittlere SNR liegt mit 10,2dB nur knapp über der zuverlässigen Schwelle von etwa 10dB, um überhaupt Audio zu liefern. Mit einer Varianz von 0,9 neigt er dazu, unter diesen wichtigen Wert zu sinken – und liefert dann keinen Ton. Die drei größeren Einbrüche fallen weitgehend mit dem lokalen Sonnenaufgang, Mittag und Sonnenuntergang zusammen. Weitere Studien sind erforderlich, um einen Anhaltspunkt dafür zu bekommen.

Abbildung 5: Das SNR von Ensemble 11C, wie es über den Brocken übertragen wird, fällt manchmal unter die lebenswichtige Schwelle von 10dB; siehe Text.

Das letzte Diagramm dieser Serie, Abbildung 6, zeigt einen Hauch von DX: Von meinem Standort aus bietet der Sender “Eggegebirge/Lichtenauer Kreuz” nur marginalen Empfang – mit einem mittleren SNR von 8,6dB und einer Varianz von 0,3 springt er nur selten über die Schwelle von 10dB. Manchmal gehen sogar Metadaten verloren, was zu einem etwas ausgedünnten Erscheinungsbild des Diagramms führt.
Wenn Sie die Diagramme vom Brocken oben und vom Eggegebirge unten vergleichen, können Sie eine gewisse Ähnlichkeit im SNR über die Zeit erkennen, mit ebenfalls ausgeprägten Einbrüchen um Sonnenaufgang, Mittag und Sonnenuntergang.

Bild 6: Nur marginalen Empfang bietet das Ensemble 11D, Radio für NRW, aus dem Eggegebirge. Es springt selten über ein SNR von 10dB, das für Audio benötigt wird.

Scannen eines Ensembles

In einem zweiten Schritt habe ich nur ein Ensemble für 24 Stunden gescannt, nämlich 9B “NDR NDS LG” auf 204.640MHz mit einer Auswahl von sechs Stationen – einige einfach, aber z.B. Stade etwas anspruchsvoll. Abbildung 7 zeigt die Standorte und einige Ergebnisse, aus einer stolzen Anzahl von 276’092 Logs. Dabei war “Threshold” auf den niedrigstmöglichen Wert gesetzt worden, der höchste Empfindlichkeit mit einem Maximum an falschen Treffern (hier: fast 30%) kombiniert, die später aussortiert werden sollten – was in diesem Beispiel natürlich schon geschehen war.

Abbildung 7: Der Sender Visselhövede lieferte einen kontinuierlichen Empfang mit fast 80.000 Treffern, als er das Ensemble 9B 24 Stunden lang gescannt hatte. Aus diesem Diagramm ersehen Sie das Verhältnis von Treffern, Entfernung und Sendeleistung aller empfangenen sechs Standorte.

Um die Leistung der einzelnen Senderstandorte innerhalb eines Ensembles zu erhalten, können Sie die SNR-Werte nicht verwenden, da sie sich auf den stärksten Sender innerhalb des Ensembles beziehen: In diesem Fall Visselhövede. Daher musste ich die Spalte “Stärke” des TII-Logs verwenden, die von “1” für das größte Signal im Ensemble bis “0” auf einer linearen Skala verläuft. Hier haben die schlauen Jungs von UKW/TV Arbeitskreis e.V. viel Arbeit in die Identifizierung der TIIs investiert. Wenn man die Main/Sub-Id des TII-Logs mit deren freien Veröffentlichungen abgleicht, kann man die IDs ihren Standorten zuordnen.

Dies ist für Abbildung 8, sortiert nach Entfernungen der Sender, geschehen. Der Sender Bispingen/Egestorf (74,2km) läuft nur mit 2kW, daher ist seine Stärke schwächer und lückenhafter als z.B. der 10kW-Sender Dannenberg/Zernien, trotz seiner Entfernung von 91,2km. Am auffälligsten im Diagramm dieses Senders sind zwei Peaks zwischen 18:00 und 00:00 UTC. Sie treten – jeweils zeitversetzt und schwächer – auch in den Diagrammen von Egestorf, Lüneburg und Rosengarten sowie, deutlich schwächer, Visselhövede auf. Quelle dieser Peaks ist mit ziemlicher Sicherheit ein “Moving Reflector”, also eher ein Flugzeug als ein atmosphärisches Phänomen, das derzeit den Empfang verstärkt. Websites wie Flightradar24 mit ihrer Playback-Funktion werden helfen, einige Verdächtige zu finden.

Abbildung 8: Stärke aller sechs Sender, beobachtet am Ensemble 9B über 24 Stunden. Bitte beachten Sie die jeweils unterschiedliche lineare Skala!

Zum Schluss noch ein alternativer Blick auf die Stärken. In Abbildung 9 habe ich die Stärken von nur drei Sendern kombiniert, wobei ich jetzt eine logarithmische vertikale Skala anstelle einer linearen Skala eingestellt habe, um die schwächeren Signale hervorzuheben.

Abbildung 9: Signalstärke von drei Sendern aus Ensemble 9B, verglichen über 24 Stunden auf einer logarithmischen Skala. Vergleichen Sie diese Ansicht mit dem linearen Diagramm oben, um hier eine viel bessere Auflösung der schwachen Signalstärken zu sehen.

Einige Anmerkungen zur Ausbreitung
Zu guter Letzt möchte ich noch einige Anmerkungen zur Ausbreitung machen. Im DAB-Frequenzbereich von etwa 170 bis 255 MHz folgt die Ausbreitung weitgehend der “Sichtlinie”, die in erster Linie durch die Höhe der Antennen von Sender und Empfänger bestimmt wird – plus Leistung des Senders und Empfindlichkeit des Empfängers. Auch die Polarisation der Antenne spielt eine Rolle – die Polarisation der Empfängerantenne muss mit der der Senderantenne übereinstimmen, um Verluste durch Fehlanpassung zu vermeiden. Bedenken Sie, daß viele Senderantennen ein nicht-omnidirektionales Diagramm haben können.

Diese allgemeine Ausbreitung kann durch atmosphärische Phänomene, hohen oder niedrigen Druck/Temperatur, durch Regen und Nebel, durch Flugzeugstreuung und andere Faktoren verstärkt oder verschlechtert werden.

Das SNR eines Ensembles ist meist umso besser, je stärker das Signal ist. Es gibt eine Ausnahme: Wenn dasselbe Ensemble von zwei Sendern in einer relativen Entfernung von mehr als ca. 75 km empfangen wird, ist das “Guard Interval” zu kurz, um sie auszusortieren. Das Ergebnis ist dann ein reduziertes SNR bei einem hohen Signalpegel. Diese Situation ist mir allerdings noch nie untergekommen.

Clem machte mich auch auf ein anderes sehr wertvolles Werkzeug aufmerksam, das von fmscan.org bereitgestellt wird. Sie unterhalten detaillierte Datenbanken über DAB-Sender, ihre Antennen, Leistungen, Ensembles usw., und einen Webdienst, der Kreise der Abdeckung auf eine Karte zeichnet. Dies ist ein cooles und kostenloses Tool, das Sie nicht verpassen dürfen – siehe Abbildung 10.

Abbildung 10: Ein Webdienst von fmscan.org stellt ein Werkzeug zur Verfügung, mit dem die Abdeckung (“footprint”) von bestimmten Stationen, Standorten, Frequenzen usw. auf eine Karte gezeichnet werden kann. Dies wurde hier für das Ensemble 9B mit sechs Sendern gemacht. Der Empfänger “Burgdorf” befindet sich ca. 20km nordöstlich von Hannover, am unteren Ende des mittleren Maßes. Die Abdeckung von Dannenberg/Zernien wurde hervorgehoben.

Das oben genannte Tool berücksichtigt keine topografischen Daten, die für die Berechnung der Abdeckung in bergigen Regionen wichtig sein können. Hier bietet Nautel, ein kanadischer Hersteller von Sendern, ein kostenloses Webtool nach Registrierung an, siehe Abbildung 11.

Fgiure 11: Radio Coverage of DAB transmitter “Brocken”, taking into account terrain data.
 
(c) Nils Schiffhauer, DK8OK
QIRX by Clemens Schmidt, DF9GI
73: Nils, DK8OK
 
Auf der Webseite von Nils findet Ihr den Beitrag in englischer Sprache mit weiterführenden Links und Informationen.

 

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert.

Translate »
×

Powered by WhatsApp Chat

× Wie kann ich dir helfen?