Slik fungerer DAB: Klikk deg gjennom animasjonen ved hjelp av pil-ikonene til høyre.(Animasjon: Forskning.no)

Hvordan virker: DAB+

Slik virker DAB+

FM i Norge synger på siste verset. Det har vært klart i mange år, men jo nærmere virkeligheten rykker mot oss jo mer høylytt blir protestene mot at FM må vike for DAB+. Ikke minst for at Norge skal være først ute med å legge ned FM.

Mange mener at vi uten problemer kan fortsette å sende på FM, og noen synes at strømme-radio kan gjøre jobben. Og alle har rett, eller i det minste litt rett.

La oss se på argumentene og så på selve teknologien:

For å sette ting i perspektiv, vi digitaliserte bakkenettet for TV for ikke mange år siden - uten de helt store protestene. Folk opplevde at de fikk inn støyfrie signaler og mange av dem i HD. Det ville vært umulig med de gamle analoge PAL-signalene.

Heller ikke den gangen kunne de gamle TV-ene ta imot de nye digitale signalene, og man måtte skaffe seg en egen boks mellom UHF-antennen og TV-en. I dag har alle moderne TV'er DVB-T-mottaker innbygget. Kanskje en slags analogi til bilene hvor de fleste kommer med DAB+ innbygget i dag.

Beholde FM

Per dags dato er det ingen som har meldt inn ønsker om å bruke de 20 MHz-ene som blir ledige når FM-senderne stilner. Så hvorfor ikke fortsette å sende når nettet står der?

Det er to viktige motargumenter. Det ene er kostnader, det andre er kapasitet.

Hovedsender: I en av de store hovedsenderne som denne i Sogndal er det veldig mye radioutstyr. Ikke bare for digital radio, men for digital TV, FM og mye annet.
Hovedsender: I en av de store hovedsenderne som denne i Sogndal er det veldig mye radioutstyr. Ikke bare for digital radio, men for digital TV, FM og mye annet. Foto: Norkring

Dyrt i drift

Det å fortsette å drive FM-nettet ville blitt svært kostbart. Alle senderne krever svært mye strøm og de må vedlikeholdes.

Mange av dem er også modne for utskifting. Teoretisk er det mulig å ha rundt 20 kanaler på FM, men det ville blitt særdeles kostbart å bygge ut en slik kapasitet.

En eventuell videreføring av FM-nettet vil kreve betydelige tilskudd fra regjeringen i størrelsesorden 200 millioner kroner hvert år. Hverken NRK eller de kommersielle kanalene er naturlig nok interessert i å finansiere dobbeltdekning.

I andre land er dette et mye mindre problem og det har med befolkningsdekning og topografi og gjøre. Rent radiomessig er Norge et dyrt land å bygge ut, enten det gjelder radio, TV, mobiltelefoni eller nødnett. 

I et land som Danmark er problemet med parallelldistribusjon svært mye mindre. Det skal ikke mange sendere til hverken på DAB+ eller FM for å dekke landet og nettene er ikke dyre i drift sammenliknet med i Norge.

Ulempen er at fysikken er på FMs side. Det er ikke mulig å øke kanalkapasiteten på FM, som er en tungtveiene grunn til å gå over til DAB+. En frivillig oppgradering har vist seg å gå særdeles tregt når brukerne slipper å gjøre noe. 

Hoppe over

Mange har tatt til orde for å droppe hele DAB+ nettet og i stedet bruke mobilnettet. Fordelen med mobilnettene er at de har svært mange basestasjoner.

Langt flere enn DAB+ nettene har sendere. Telenor har rundt ti ganger flere basestasjoner enn NRK har DAB+ sendere.

Ved første øyekast burde det være et enkelt valg, men det er ikke så enkelt som det ser ut. Laveste mobilfrekvens (utenom ICE, som sender LTE på 450 MHz) er 800 MHz. DAB-nettet sender på rundt 200 MHz og har mye lenger rekkevidde. Mange av de store senderne har også svært høy senderstyrke slik at de når langt. Derfor er dekningen på DAB+ bedre enn på mobil.

I fremtiden vil man ta i bruk 700 MHz og få 5G, så dette vil endre seg på lang sikt.

Sværing: Det er mange sendere som Sogndal hovedsender rundt om i Norge. Det trengs for å formidle TV og radio og overføre alle mulige andre signaler.
Sværing: Det er mange sendere som Sogndal hovedsender rundt om i Norge. Det trengs for å formidle TV og radio og overføre alle mulige andre signaler. Foto: Bo Mathisen for Norkring

En overgang til mobilnettet vill også belaste nettet betydelig. Spesielt i store byer hvor svært mange bilister hører på radio når de sitter i bilkø.

Et annet argument mot å bruke strømmelyd over mobilnettet, er at det koster. For mange med gode dataplaner betalt av jobben betyr det ikke mye, men NRK har uansett en forpliktelse til å levere innholdet slik at det kan mottas gratis.

Radiostasjonene er også redd for at det vil begrense lyttingen om det skal koste å motta. Strømming er jo «gratis» over wifi hjemme, så lenge man ser på internett som en «sunk cost», men det er kanskje ikke slik på hytta. Her vil man trenge en ny type radio med SIM-kort, om man ikke skal binde seg til telefonen og strømme fra den over Bluetooth.

Dekning

I FM-nettet krever hver kanal sin egen sender. Derfor er det bare P1 som har virkelig god dekning, men det krever over 1200 sendere.

De fire andre riksdekkende kanalene, NRK P2, NRK P3, P4 og Radio Norge har langt fra den samme dekningen fordi de har langt færre sendere.

Regionblokka: NRKs behov for distriktssendinger deler opp Norge i syv som bruker frem ulike frekvenser.
Regionblokka: NRKs behov for distriktssendinger deler opp Norge i syv som bruker frem ulike frekvenser. Foto: NKOM

Med DAB+ vil alle de 14 kanalene til NRK ha den samme dekningen som P1, fordi alle sendes fra den samme senderen. En såkalt multiplekser, eller MUX, hvor alle kanalene er pakket inn i en bitstrøm på rundt 1,2 Mbit/s.

De kommersielle kanalene har langt færre sendere, men de til sammen 162 senderne er plassert på hovedsendernettet som ligger på de høyeste toppene og sender med stor signalstyrke. Det gir over 92 prosent befolkningsdekning, og det er langt mer enn de to tidligere riksdekkende kanalene hadde på FM.

Til sammen er det nå 24 riksdekkende kanaler på DAB+. I storbyene, og i noen regioner, er det langt flere.

Da dekningen i DAB-nettet ble målt til 99,5 prosent av NKOM, hadde NRK til sammen 762 sendere. Siden har det kommet til 128 nye og mange av de tidligere har blitt justert.

I tillegg er det rundt 100 til i bestilling, og man regner med at det vil være rundt 1000 senere i drift når FM-nettet skrus av. På toppen kommer alle senderne som skal dekke tunnelene, men de er det Statens Vegvesen som har ansvar for.

Masse plass

I Norge er det til sammen 37 tilgjengelige frekvenser som hver teoretisk kan formidle rundt 14 kanaler. Det betyr ikke at vi kan ha så mange radiostasjoner. De aller fleste går med til å formidle lokalradio og regionsendingene til NRK, hvor man ikke kan gjenta nabofrekvensene.

Lokalblokka: Oversikten over hvordan Norge er delt opp i lokalområder for DAB+-sendinger er litt av et lappeteppe og diametralt forskjellig fra Riksblokk 1.
Lokalblokka: Oversikten over hvordan Norge er delt opp i lokalområder for DAB+-sendinger er litt av et lappeteppe og diametralt forskjellig fra Riksblokk 1. Foto: NKOM

I tillegg har man også nabolandsavtaler som begrenser den norske frekvensbruken. Akkurat som man har med TV og mobiltelefoni. 

Likevel, kapasiteten i det digitale radionettet er formidabel. Det er vel grunn til å tro at Norge går tom for folk som er villige etablere nye radiokanaler før vi går tom for digitale frekvenser.

Modulasjon og kompresjon

Dette er to stikkord som er verd å få med seg når det dreier seg om digital kringkasting. 

Modulasjon på FM vil si hvordan man modellerer lydsignalet inn i en bærebølge. Det er svært enkle saker, selv om teknologien over årene har utviklet seg med stereo og RDS.

I motsetning til hvordan man modulerte AM, slik som mellom- og langbølgen, hvor man varierte bølgehøyden i takt med lyden, så varierer FM selve frekvensen på bølgene. Digital modulasjon er noe helt annet. Her brukes to faseforskjøvede bærebølger til å overføre data.

I DAB/DAB+ blir to bit overført per bærebølger per symbol: Det gjør overføringen veldig robust, men går på bekostning av bitrate. I tillegg kommer feilkorreksjonen i overføringen av hver enkelt kanal.

Her handler det om å forme to bærebølger som er skilt 90 grader fra hverandre i fase.

Digital modulasjon: I DAB+-nettet brukes QPSK til å modulere inn digital informasjon i radiobølger som er analoge. QPSK er en meget forsiktig modulasjon som sikrer et mest mulig robust signal.
Digital modulasjon: I DAB+-nettet brukes QPSK til å modulere inn digital informasjon i radiobølger som er analoge. QPSK er en meget forsiktig modulasjon som sikrer et mest mulig robust signal. Foto: Wikipedia

De 90 gradene utgjør et kvadrat slik at denne formen for modulasjon kalles (Q) kvadratur, eller QPSK. Innenfor hver av bølge varierer amplitude og fase og da kan man skille ut et antall punkter.

I DAB-nettet er det fire punkter i en slik modulasjon. Hadde man vært garantert at signalet kom frem kunne man ofret robusthet for kapasitet. Det er greit når man sitter noen meter fra en wifi-ruter, men ikke mellom bakker og berg. 

Det andre stikkordet er kompresjon. Hvis man skulle sikte på å overføre CD-lyd ukomprimert ville det ikke bli plass til en radiokanal en gang. En CD leverer en bitrate på 1,41 Mbit/s, mens en DAB-MUX på opp til 14 kanaler bare er på 1,2 Mbit/s.

Heldigvis er det dukket opp effektiv teknologi for å komprimere lyd akkurat som å og si all video vi ser på er komprimert. Moderne TV ville heller ikke vært mulig uten kompresjon.

Radio for vanskelig topografi

Digital kringkasting har en veldig stor radioteknisk fordel i forhold til analog kringkasting som FM og AM. Hver DAB-sender bruker et frekvensbånd på 1 536 kHz og her moduleres det digitale signalet inn med det som kalles OFDM - Orthogonal Frequency Division Multiplexing.

Til sammen er bitstrømmen i en slik digital kanal på brutto 2,46 Mbit/s. Det er som nevnt en meget moderat modulasjon for å gjøre signalet robust.

I tillegg har man i Norge valgt å bruke 50 prosent av kapasiteten til feilkorreksjon. Det kan høres voldsomt ut, men er nødvendig på grunn av den vanskelige topografien og for at radioene skal kunne brukes selv om signalet er langt fra senderne.

Det brukes også litt ekstra korreksjon innad i kodingen som i DAB+ og en del datatjenester. Netto er derfor bitstrømmen i en MUX på 1,2 Mbit/s.

Forsterker i stedet for å forstyrre

Men selv en bitstrøm på 1,2 Mbit/s ville gjort det vanskelig for mobilt mottak, hvor forholdene varierer kontinuerlig. Det er her modulasjonsteknikken OFDM kommer til hjelp.

OFDM deler den inn signalet i mange underbærebølger, eller hjelpebærebølger. Hele 1536 stykker i en MUX. Innen hver av disse er symbolhastigheten svært saktegående og det gjør det lett å skille 1 og 0 fra hverandre. Tar vi utgangspunkt i bruttostrømmen på 2,46 Mbit/s så er bitraten i en underbærebølger rundt 1600 bits/s.

Ingen hovedsender: Denne senderen på Vinstra tar seg av dekning som hovedsenderne ikke klarer. Det finnes hundrevis av slike og mindre i både FM og DAB-nettverkene.
Ingen hovedsender: Denne senderen på Vinstra tar seg av dekning som hovedsenderne ikke klarer. Det finnes hundrevis av slike og mindre i både FM og DAB-nettverkene. Foto: Norkring

Mellom hvert symbol ligger et såkalt gardintervall, det vil si et område som ikke har betydning for signalet. På den måten vil ikke forskjellige sendere og reflekser som treffer antennen, forstyrre hverandre selv om de er litt forskjøvet i tid i forhold til hverandre.

Hvis man hadde fylt opp hele bitstrømmen med relevante data, ville det ikke vært like enkelt.

Det geniale med denne typen digital radiotransmisjon, som også brukes til wifi og TV-bakkenett, er at reflekser bidrar til å forsterke signalet i stedet for å forstyrre det. I analog kringkasting vil reflekser gi interferens, eller "skurr" som vi ofte snakker om.

DAB+ er alltid helt skurrfri, men når signalet blir for svakt slik at til og med feilkorrigeringen må gi opp, blir det borte. En svak FM-sender har en lenger «hale» før den drukner i skurr.

Feilkorreksjon

Svært mye av brutto datakapasiteten til digital kringkasting, som er beregnet på mobilt mottak, brukes til feilkorreksjon.

Når man gikk over fra den første til den andre generasjonen, fra DAB til DAB+, ble feilkorrigeringen mer effektiv ved at DAB+ har fått et ekstra lag med såkalt Reed-Solomon koding som legges rundt de kodede AAC + pakkene.

Det skal i det minste teoretisk gjøre at det er mulig å motta et dårligere DAB+-signal enn et DAB-signal slik at de kan mottas uten støy på litt lenger rekkevidde fra senderen.

Risikospredning

I tillegg til de andre måtene å gjøre det digitale radiosignalet robust og støyfritt, brukes det en teknikk for å fordele informasjonen over hele frekvensblokken. Det betyr at bitene som skal bli til NRK P1 ikke kommer etter hverandre, men fordeles over de tilgjengelige bit'ene.

Og fordelingen varierer. Derfor kan man tillate seg å tape noen bit om en del av frekvensen skulle ha problemer med å komme frem. Man mister ikke hele kanalen av den grunn og feilen blir fordelt på alle kanalene i MUX'en.

En frekvens: SFN - Single Frequency Network bruker bare en frekvens, men så lenge signalene som mottas kommer alt for langt unna kan de benyttes til å forsterke hverandre.
En frekvens: SFN - Single Frequency Network bruker bare en frekvens, men så lenge signalene som mottas kommer alt for langt unna kan de benyttes til å forsterke hverandre. Foto: Norkring

En frekvens

En konsekvens av OFDM er at man slipper å bytte frekvens mellom senderne. Med analog kringkasting ville det ikke vært mulig, fordi senderne ville forstyrret hverandre voldsomt. Det er årsaken til at det er så dårlig kapasitet i FM-båndet.

På tross at man bruker hele 20 MHz, er det plass til bare litt over 20 stasjoner fordi man ikke kan gjenbruke frekvensen på sendere som er nær hverandre. 

I det digitale radionettet er det omvendt. Her vil signaler fra nabosendere forsterke hverandre i stedet for å ødelegge for hverandre.

Men når nabosendere skal sende ulike programmer går det selvfølgelig ikke an å sende på samme frekvens. Da må man bytte, slik som i den såkalte Regionblokka som NRK benytter. Her går lokalsendingene og deler Norge opp i 7 regioner.

I Nord-Norge bruker man to frekvenser på grunn av forhandlinger med russerne. Derfor må nettet bruke flere frekvenser. I regionblokken brukes 5 ulike frekvenser. Det kan gi et problem når man kjører fra den ene regionen til den andre.

Moderne digitalradioer for bil har det man kaller «Service following». Det gjør at radioen holder seg til samme stasjon, slik som P1, selv om frekvensen bytter.

Det samme fenomenet finnes på FM, men her opptrer frekvensbytte veldig mye oftere, men problemet ble løst med en teknologi kalt RDS - Radio Data System.

I mange bilradioer og biladaptere er Service following ikke aktiv, og må skrus på under innstillinger.

Evolusjon

DAB er et resultat av forskning som begynte i Europa på 80-tallet. I Norge var det prøvesendinger helt fra 1995, men det ble ikke skikkelig fart i sakene før Kulturdepartementet valgte å fase ut FM til fordel for DAB+ i 2011.

DAB er en sendestandard som omfatter mange lag. Det ene er selve radiotransmisjonen, som er gjennomgått over. Det andre er hvordan kanalene pakkes inn i den tilgjengelige bitraten.

Da DAB ble etablert var ikke teknologien for lydkompresjon så utviklet, og man valgte forløperen til mp3, mp2 som standard. Det er en god kodek, men skal lydkvaliteten blir best mulig krever den høy bitrate. Helst mer enn 128 kbit/s.

Selv om standarden er «frosset», vil alltid kodingen utvikle seg innenfor standarden. Over 20 år er måten mp2 kodes på blitt vesentlig bedre, og det er mulig å gjengi kvalitetslyd på lavere bitrate.

Men skal man oppnå store gevinster må man bytte ut hele kodeken, og det er det som skjedde i 2007. Da ble DAB+ lansert med AAC-HE som kodek, eller AAC+, som den også kalles. Med ett ble det mulig å komprimere lyden mye mer uten å miste lydkvalitet.

Noen påstår at kodeken er opptil tre ganger mer effektiv enn mp2, men det er kanskje å ta i. I hvert fall vil en kanal på 96 kbit/s gi utmerket lydkvalitet.

Ut med DAB også

Det er ikke bare FM-radioer som vil slutte å virke neste år. Det vil de gamle DAB-radioene som ikke hadde DAB+ også. NRK og P4 sender ennå noen kanaler på DAB, men neste år blir de ofret og blir sendt på DAB+.

Det er på samme måte som at vi måtte ha nye telefoner når 3G og 4G kom. Det var ikke mulig å gjøre en programvareoppgradering. Det trengtes nye maskinvare. Overgangen fra FM til DAB+ er kanskje mer å tenke på som når vi byttet ut analoge mobiltelefoner til digitale.

Riksblokk 1: Når man ikke trenger å bekymre seg over distriktskontorer som skal på lufta med regelmessige mellomrom blir frekvenssituasjonen særdeles enkel.
Riksblokk 1: Når man ikke trenger å bekymre seg over distriktskontorer som skal på lufta med regelmessige mellomrom blir frekvenssituasjonen særdeles enkel. Foto: NKOM

Fleksibelt

Det en DAB-mottaker sitter igjen med etter å ha tatt imot og behandlet signalet fra senderen, er en netto bitstrøm. Den kan i praksis brukes til hva som helst, men her er det selvfølgelig radiokanaler som er formålet.

Det er ingen ting i veien for å blande gammel og ny teknologi slik at kanaler kan sende både på DAB og DAB+ på den samme MUX-en.

Det gjør NRK på sin regionblokk, men når FM slukker vil alle kanalene går over til mye mer effektive DAB+ og da blir det plass til flere kanaler.

I tillegg til lyd sender mange kanaler ut bilder i form av slideshow som mottakeren kan vise hvis den har en fargeskjerm. Det sendes også mer tekst og trafikkmeldinger over DAB+ enn over FM.  

Bilene da?

Det å bytte fra FM til DAB+ på en vanlig bordradio, er som regel ikke noe problem når dekningen er OK. Over årene har prisene falt svært mye og mange radioer er bygget for flere plattformer. Ikke er det bare FM, DAB og DAB+, mange har også internettradio over wifi og fungerer som strømmehøyttaler over Bluetooth.

Om man har et intenst kjærlighetsforhold til den gamle Huldraen, er det enkelt å sette på et DAB-adapter slik som man gjør i biler.

Det er fremfor alt bilene som er utfordringen når man bytter radioteknologi. De fleste biler som selges har nå DAB+ i tillegg til FM (og mellom- og langbølge). Det er mange løsninger for disse bilene, men et DAB+-adapter er det billigste og enkleste.

DAB+-adaptere er enkle å montere og de sender lyden over FM som kan mottas på den gamle radioen. Noen har også AUX-utgang, som lydmessig er langt å foretrekke, men det forutsetter at bilen har en AUX inngang.

Det viktige, som mange bommer på, er antennen. Det er en dårlig ide å prøve å gjenbruke FM-antennen. En ny utvendig DAB-antenne er best, men gode antenner som klistres på en av rutene har vist seg å fungere godt. Det siste året har flere DAB-adaptere, slik som Tiny sine, blitt oppgradert på antennesiden.

Er alt bare fryd og gammen?

Nei, som de fleste har fått med seg er mange svært uenige i at vi skal legge ned FM-nettet, og mange klager over at de ikke får inn de nye digitale signalene. Det er utvilsomt en del områder som trenger mer signalstyrke.

Det er kanskje verd å huske at det tok svært mange år å dekke landet med FM, og da spesielt P1. NRK er i god gang med å fylle ut DAB-nettet. Minst 100 nye sendere er i bestilling. I tillegg har Statens Vegvesen lovet at alle tunneler som i dag har FM skal ha DAB+ når FM-signalene forsvinner.

Men en del av problemene skyldes antenner. Spesielt i biler må det sørges for gode antenneforhold. Dessverre er det stor forskjell på ulike løsninger og ikke minst på hvordan de monteres.

Det kan nok være lurt å la en spesialist gjøre jobben og sørge for at antennen blir riktig montert og at den holder god nok kvalitet.

Kommentarer (200)

Kommentarer (200)