Die langfristige Zukunft des UKW-Bandes (analog und ... · Übersicht Erlenstrasse 2 w CH - 6343 Rotkreuz Tel +41 41 798 88 00 w Fax +41 41 798 88 80 w Einleitung IST-Zustand und

Die langfristige Zukunft des UKW-Bandes (analog und digital)

im Umfeld anderer digitaler Multiplex-Technologien

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Digitalradio Symposium Österreich

am 29. März 2006

in Wien

von Ing. Markus A. Ruoss für

und

http://www.ruossag.ch

Übersicht


Einleitung

IST- Zustand und Trends

Mögliche Verbreitungswege für Radio

Digitalisierung des UKW-BANDES HD-Radio und DRM+

Summarische Plattform- Vergleiche

Schlussfolgerungen

Fragen?

Mini- DAB-Ausflug in drei Länder


UKW-Technik und Empfangsgeräte sind (wieder) voll im Trend!


FM-Ohrwurm

DVB-H-Handy mit UKW-Empfänger (Nokia)

MW-UKW-WLAN Rokulabs

MP3-Player mit UKW-Radio

Handy mit LDIF-UKW-Radio Sony-Ericsson

UKW-Internet

WLAN-Radio

WLAN-UKW Terratec

iPod mit FM


steigend> >1

MillionInternet Radios PC-FIX:

sehr stark steigend (Bewerbung E-05) 10 bis 20'000Verkaufte DAB-Geräte pro

Jahr:

stark steigend 10 bis 30'000Bestand DAB-Geräte:

stabil bis zunehmend 600'000

Verkaufte UKW-Radios pro Jahr:

+/- stabil, eher leicht zunehmend18-24 MioBestand UKW-Radios:

Bemerkungen und Bestands-TrendStückzahlWas (per Ende 2005)

IST- Zustand und Trends I

stark steigend< 1000Internet Radios

"Wirless":Quellen: geschätzt aus BMWA-BRD05, Kommtechstudie CH05, RuossAG-Ablage , Publicadata AG

Radio- Empfangsgeräte-Bestand in der Schweiz, und Trend



UKW-Technik und Empfangsgeräte sind (wieder) voll im Trend II

• Empfangseigenschaften und neue Technologie

Aktuelle Handy –UKW-Empfängertechnologie

Beispiel LDIF- UKW-Radio von SL

Si4700/01:- Alles auf einem Chip!

- Keine ZF Filter, keine Spulen etc

- 4 mal 4 mm gross !

- Kosten: $ 3 , $ 3.45 inkl. RDS ! (bei 10 000 Stück)

- Stromverbrauch : < 20mA


Ganz NEU :

- Von Broadcom, Blootooth + UKW-RX in einem Chip !

- Ideale Lösung für Handys und Mediaplayer ! Nur 35mm2


DIF (Digital Intermediate Frequency) UKW-Empfänger Beispiel für „Car Radio“

Verbesserungen durch SDR:

- Mehrwegempfangsunterdrückung

- Dynamische ZF-Bandbreitenanpassung

- Kleiner und weniger Bausteine

- Billig und in Grosserie zu produzieren

- „Software Update“ möglich

- SDR: (Software Defined Radio) „Oberbegriff“ für DIF/LDIF/TSR

„Alte UKW- Hardware-Technik“


„Plattfrom Interoperabilität“ (Zukunft SDR+)

- Empfänger sucht und wechselt den Verbreitungsweg selbständig

- „RDS-ähnliche“ Systeme sind in Entwicklung und Standardisierung

- UKW immer „gesetzt“, auch in DAB-Empfängern!

- Verbreitung der neuen „Technik“ wird sehr lange dauern!

- „Marktabschottungs-Versuche“ nicht ausgeschlossen

„Neue UKW-Software-Technik“

+ NEUES RF-FRONT-END

2mal für Diversity


UKW-Technik und Empfangsgeräte sind (wieder) voll im Trend II

• Empfangseigenschaften und neue Technologie

• UKW-Audio-Qualität gut genug?

• Ausweitung des Radio-Angebotes dringlich ?

„klassisches Radio“ wird des öfteren:- „Mehrwert“ eines anderen Hauptnutzens des Endgerätes- „Einbau-Entscheid“ fremdbestimmt

• UKW-Abschaltung kaum mehr ein Thema, aber UKW-Digitalisierung!

UKW-Abschaltung kaum mehr ein Thema, aber UKW-Digitalisierung!


Aktuelle „ Einsicht“ :

• UKW noch lange!

• UKW-Band = „Radio“

• Neue Abschaltdiskussion wenn Nutzungsmarktanteil unter 1/3 gesunken ist.

• Das Interesse an UKW-Digitalisierung steigt.

für „Lokal-Regional-Hörfunk“ und „Ein-Programm-Veranstalter“

Hauptargument:


Verteilung auf viele Verbreitungswege


• Ende der Universal –Verbreitungsformen

• Verbreitungskosten für Veranstalter steigen

• Aufwand steigt auch für die Nutzer

• Hätte jeder Nutzer einen „All-Plattform-Empfänger“, dann könnte der Veranstalter sich wieder auf einen einzigen Verbreitungsweg beschränken! Das ist aber ein sehr langfristiger Traum !

Mögliche Verbreitungswege für Radio


100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0

Zeit-Horizonte - Radio Digitalisierungapproximativ dargestellte Möglichkeit des Ablaufs

2000 2005 2010 2015 2020 2025 Jahre

%

Personen Nutzungs-reichweite > 12 Jahre

optimistisch

pessimistisch

Haupt-Rundfunk Digital-Form

optimistisch

pessimistisch

optimistisch

pessimistisch

Σ aller anderenNutzungsformen

UKW

Start HD-Radio USA

SRG K12 abge-schlossen Indoor

Σ = Summe aller anderen Nutzungs-Formen(Internet, WiFi, DVB-T, HD-Radio etc.

Total >100% (mehrfach Nutzung der Plattformen)ca. 1995 DAB Start BRD

ca. 1998 DAB Start SRG

SDR –“off“

ADR-“off“Erlenstrasse 2 w CH - 6343 Rotkreuz Tel +41 41 798 88 00 w Fax +41 41 798 88 80 w www.ruossag.ch



DAB in der BRD

• BRD als einstiges DAB- Pionierland macht keine gute „Falle“.

• Nord –Süd Debatte ( DVB-H contra DMB-/X ) ist nicht sehr hilfreich !??

• Radio Empfänger- Bestand in der BRD, Ende 2005

- 250 bis 300 Millionen UKW-Radios (38 Mio HH)

- 450.000 bis 700.000 DAB Geräte

Verkaufszahlen pro 2005: ca. 9 Millionen UKW und max. 350 000 DAB Empfänger


DAB- in England

• England ist das „digital Radio Land“! J• >400 Programme !! 37 DAB “exclusive” ,• Per Ende 2005 > 2 Mio verkaufte DAB-Empfänger! (25Mio HH) + >8MIO DTV-HH• Digitalisierung in England, =„günstige Konsolidierung der Privaten grossen“• Begeisterung bei den „kleinen“ Regionalveranstaltern „begrenzt“• UK-Marktmechanismen sind nicht auf die BRD oder die Schweiz direkt übertragbar !

3%

11%

2%4%

86%

5%

FM/AM DTV DAB Internet TotalDigital

Not stated

C o mmercial R adio Share o f Listening H o urs

Verteilung der Radio- Nutzung auf die verschiedenen Verbreitungswege

Source: RAJAR Platform Study Nov 2005 / RAB

40.03

29.42%

20.38%

13.43%

7.99%4.06%

05

101520253035404550

2004 2005 2006 2007 2008 2009

Haushalte mit einem DAB Empfänger

Start Regelbetrieb: 1996-98 je nach Quelle



DAB-147 in der Schweiz

Aktuelles siehe

WWW.DAB-Digitalradio.ch

DAB-Konsortium seit Juni 2005

SRG setzt voll auf DAB, investiert nicht mehr in UKW

Werbekampagne Ende 2005…………im Moment wieder „eher Vermarktungs-Pause“

Leistungsanpassung auf Indoor noch nicht voll erfolgt

Private haben-„Interesse“ am 2-T-DAB Multiplex, mit „wenn und aber“!


http://www.DAB-Digitalradio.ch


Digitalisierung des UKW Bandes HD-Radio (früher IBOC)


• HD-Radio= digitales Huckepack auf bestehendem analogen UKW-Signal

• Zusatzdienste und Programme auf der gleichen Frequenz

• „Proprietärer“ Standard von Ibiquity Corporation.

• „Europatauglichkeit gemäss ITU 107/10, aber „Fragezeichen“!

• Bei Einhaltung der ITU-412-9 Richtlinien sind innerhalb des Versorgungsgebietes keine relevanten zusätzlichen gegenseitigen Störungen zu erwarten.

• 3 Betriebsarten


HD-Radio-Betriebsarten und netto-Audio-Datenraten

Hybrid-Mode,96kbs, Digital-PWR ca. 1/100 von UKW-analog Extended Hybrid Mode,96 kbs -120kbs, 4 mal 6kbs Zusatzpakete dynamisch zuab- schaltbar, Multicast dynamisch wählbarFull Digital Mode , > 200kbs , Leistung „frei wählbar“

Typisches (CH) Hybrid-Multicast-Format:HD1: Hauptprogramm mit etwa 46 kbs StereoHD2: Zweitprogramm mit ca. 32 kbs StereoHD3: „Voice/Talk“ ca. 16 kbs Mono+ je 1 Extended Paket, 6kbs frei wählbar

Extended Hybrid-Betrieb

FM-HD-Radio Full-Digital-Mode

Hybrid-Betrieb

Beispiel HD-Radio Zusammenschaltung Analog/Digital(MID-LEVEL COMBINED)



HD-Radio Spektrum und „Empfängerverträglichkeit“

ITU-412-9

NRSC Mask

Spektrum und Schutzabstand FM-HD-Radio-Hybrid-Mode

11.0 dBm ATT 30 dBMKR Δ - 24.5 kHz

- 61.77 dBREF SMPL LOG 10 dB/

AVG 15

WA SB SC FC CORR

CENTER 88.00 Mhz

#RES BW 1.0 kHz #VBW 1 kHz

SPAN 1 MHz

SWP 300 msec

Die USA NRSC- Maske (ROT) ist etwas weniger „streng“ als die ITU-412-9 Anforderung

Alle eingetragenen Werte „so gut wie möglich“ in die Diagramme übertragen !



Stand der HD-Radio-Markteinführung in den USA


• > 700 Veranstalter haben HD-Radio in Betrieb, davon etwa 50 Multicast

• +„viele Tausend“ in den kommenden Jahren

• Multicast wird zur Killer Applikation werden!

• HD-Radio-Vermarktungs-Budget 2006: 200 Millionen USD

• Keine „digitale“ terrestrische Radio-Alternative (in USA) vorhanden !

• Markterfolg in USA wird zur existentiellen Frage der Branche werden. Trotzdem nur langsame Evolution geplant


HD-Radio Empfänger


Aktuelle Hersteller:Alpine Electronics - Audio Design Associates -Boston Acoustics – Renaissance- Day Sequerra - Delphi - Dension USA - Fujitsu Ten - Kenwood USA - Panasonic – PhilipsCE-Polk Audio - Sangean America Inc. - Visteon - Yamaha Electronics

• HD-Radio-Empfängerangebot noch „mickrig“ (etwa wie bei DAB vor > 5J)

• Weitere Empfängerentwicklung geht viel schneller (als zB. Bei DAB-147)

• 40 Mio HD-Radio Empfänger bis 2011-12 erwartet

• Bis zu einer möglichen „operationellen“ HD-Radio-Einführung in Europa gibt es keine Empfänger Preis- und Produktions- Problematik mehr !

• Rund eine halbe Milliarde UKW-Empfänger zu ersetzten werden bis„Full Digital Mode“


Abschätzung der HD-Radio- Einführungskosten


• Für konkrete Abschätzung zu früh

• HD-Radio-Lizenz (USA) kostet zur Zeit zwischen$ 5000.-- und $ 25 000.—

• „Erst- Investion“ (1.Sender) rund $ 60 000.-- bis $ 150 000.–

• Vermarktungs-Massnahmen für die HD-Radio-Empfänger „ähnlich“ wie für andere Verbreitungswege auch.


Die Sponsoren Stand 21. März 2006

Feldversuch www.HD-Radio.ch

http://www.HD-Radio.ch

HD-Radio-Feldversuch Phase I


• 1. Sendeausrüstung + RXe „im Haus“

• März/April 06 : Labor-Messungen

• April/Mai: Installation auf Sunshine Hauptsender

• JUNI 2006: 1. Medienkonferenz, Phase I

• Danach: Umsetzer, Messkampagnen und viele Geräte im Feldtest.

• Alles aktuelle siehe www.HD-Radio.ch

• Weitere Sponsoren willkommen !


http://www.HD-Radio.ch

Digitalisierung des UKW Bandes DRM +

Einbettung DRM+ in UKW Band

Quelle: UNI-Hannover

Datenrate in Abhängigkeit der Kanalbreite



Digitalisierung des UKW Bandes DRM +


• DRM+ = Digital Radio Mondiale auf UKW , 30-120MHz

• Ende 2004 gestartetes Projekt der DRM Organisation

• Grosses Potenzial, aber Ausgestaltung noch wenig konkret

• Kein Hybridbetrieb vorgesehen

• Vorgesehener Projekt- Fahrplan:

2006 : System Verifikations-Tests

2008 : DRM+ Pilot-Versuche

2010 : Empfänger im Verkauf


Die summarischen Schlüsselvorteile einer UKW-Digitalisierung:


• Gleiche Frequenz, gleiche Infrastruktur wie bisher

• NISV- Problematik nicht vorhanden (EMV)

• Guter Indoor- Portabel- Empfang machbar • Zusatz-Programme auf „gewohnter“ Frequenz möglich

• „Digital UKW“ ist ein selbstständiger, sicherer und krisenfester „Radio-Verbreitungs-Weg“

• Nur kleine Planungsmassnahmen nötig , keine UKW-Neuplanung

• Rückwärtskompatibel zu UKW und einfach zu kommunizieren !

• Langsame Evolution ohne grosse Kosten möglich

• Deutlich günstigste Lösung bei kleinen Verbreitungsgebieten.

• Weiterverbreitung in Kabelfernsehnetzen auf UKW möglich


Summarische (vereinfacht!) Plattform-Vergleiche

UKWIV / VIV / VIII / LIII / L"übliches" Frequenzband

218810416 / 219Max. Anzahl Programme pro Multiplex

484812864 / 48128Datenrate für gute Stereo-Qualität kbit/s

HD-Radio/DRM+DVB-HDVB-TDMB / DXBDABÜbertragungssystem

Datenrate / Anzahl Programme / Frequenzband / Streckendämpfung / Building-Loss

Quelle: Weissbuch Hörfunk BRD 05, Ruoss AG

Delta (dB) -1.8

-103.5

13

5

52.5

FM 88-108 analog

-7.8 (+12.2*)10.518.525.50

-109.5-91.24-83.2-76.2-101.7Sensitvity (dBm)

31515228SYS Requiement(dB)

1067710Noise Figure (dB)

51.561.7668.868.854.3Bandwidth (dBHz)

FMQPSK / OFDM QPSKQPSK16 QAMGMSKModulation

FM 88 -108 MHz Hybrid MP1 mode

VHF (174 - 230 MHz) L-band

(1452-1477 MHz)

VHF (174 - 230 MHz) UHF (470

-838 MHz)

VHF (174 - 230 MHz) UHF (470

-838 MHz)

D-Net (900 MHz) E-Net (1800 MHz)Frequency Range

FM-RadioHD RadioDABDVB-T/HDVB-T/HGSM

Quelle: EBU TECHNICAL REVIEW – July 2004 A.Sieber and C.Weck, ergänzt MRU* 1/100 Digital PWR of FM

Tiefe Frequenzen können zusätzliche (Streckendämpfung und Gebäudedämpfung) Vorteile haben. Nachteil: „grosse Antennen“

Welche „digitale“ Plattform für welche Veranstalter ?


Ziele aus Sicht des Veranstalters• Aktuelle Nutzer behalten

• Wenig Verbreitungswege, keine „Fehlinvestitionen“

• „Rundfunkprivileg“ erhalten

• Mind. ein Verbreitungsweg unter eigener Kontrolle

• Günstige Investitions- und Betriebs Kosten für kurz und langfristige Betrachtung

• Je nach Art des Veranstalters, des Verbreitungsgebietes der Anzahl Programme, ist die Frage nach dem „besten Verbreitungsweg“ anders zu beantworten.


Welche „digitale“ Plattform für welche Veranstalter ?

• Prioritäten für Lokal-Regionale „Ein-Programm“- Veranstalter:

1. UKW-Analog, 2. „IP-Radio“, 3. UKW-Digital, 4. DXB

• Prioritäten für Mehrprogrammveranstalter mit nationaler Verbreitung:

1. UKW-Analog, 2. „IP-Radio“, 3. DXB, 4. UKW-Digital 5. Satellit

• Prioritäten für Neue Veranstalter mit nationaler Verbreitung

1. „IP-Radio“ , 2. DXB , 3. DVB-H



Schlussfolgerungen I


• Die UKW Verbreitung (digital oder analog) kann sich (vor allem fürregionale Veranstalter) als langfristig und „gesamthaft betrachtet“günstigste und sinnvollste Lösung für Nutzer und Veranstalter herausstellen.

• Nutzer werden auf mehrere Verbreitungswege aufgeteilt

• Radio wird zu „Multi-Plattform-Empfänger“, mit Inhalts- vor Plattform-Wahl , UKW-Empfangsteil noch lange „gesetzt“ !

• Digitale Verbreitung ausserhalb UKW nötig

• DXB vor DVB-H, kein DMB (aus Rundfunksicht !)


Schlussfolgerungen II


• Die Verbreitung wird für lange Zeit, für alle bestehenden Veranstalter, deutlich teurer. Erst sehr langfristig ist eine Trend-Umkehr möglich.

• Bei allem „High-Tech-Potential“ sei auch die Frage erlaubt:

• Der Konsument will „Radio“, nicht Plattform! Inhalt wählen, nicht Verbreitungsweg !

Sollen sich nun die zukünftigen „Inhalte“ nach den „verfügbaren“(in den Markt gedrückten) Verbreitungswegen richten?

oder wäre es nicht doch „ zielführender“, wenn sich die Verbreitungswege

- an den „Inhalten“- den „Nutzer-Präferenzen“ und- an den realen Markt-Möglichkeiten orientieren würden?


FRAGEN?

• Danke………….



RESERVE

Einige Erkenntnisse aus den Messungen in den USA


• Das „digitale“ Versorgungsgebiet, wird nicht kleiner als analog

• „Blend to analog Feature“ erst unterhalb ca. 45-50dBuV nötig

• Im Hybrid Betrieb keine messbaren negativen Rückwirkungen auf das analog Host-Signal

• Wenn Nebenkanal-Störungen, dann ist auch das analoge Signal betroffen

• Im Bereich von „Mehrwegempfang“ wird das Versorgungsgebiet gegenüber analog erweitert

• Ausserhalb der Versorgung geht analog weiter als Digital

• Über Indoor-Portabel gibt es noch keine konkreten Messresultate.


DRM Digital Radio Mondiale + SDARS Satellite Digital Audio Radio System


DRM• DRM = Ersatz für Mittelwelle (MW) und Kurzwelle (KW)• Kein Simulcast-Betrieb möglich

• Als UKW Ersatz oder Nachfolge kommt DRM nicht in Frage!

SDARS

• Kein relevanter Markt-Einfluss zu erwarten

• Frühestens zwischen 2008 und 2010 ist mit einem Start von ESDR (European Satellite Digital Radio) zu rechnen


Digitalisierung des UKW Bandes „Andere?“


• Vorerst keine weiteren „Digital-UKW-Systeme“ zu erwarten

• IBAC (In Band Adjacent Channel) wird in DRM+ integriert

• FM-Extra- Erweitertes Unterträgerverfahren (SCA)- 100% UKW-Kompatibel - Kein Full Digitalmode möglich- Feldtests und erste Anwendungen in „Entstehung“


HD-Radio Spektrum und „Empfängerverträglichkeit“Potenzielle Auswirkungen des HD-Radio-Signals auf „typische“ UKW-Empfänger (alle RX aus BAKOM-RX-Studie)

Alle Empfänger mit „schlechterer“ Selektion als ITU- 412-9 werden mehr durch Nebenkanäle als durch das HD-Signal gestört! (im Bild alle Linien oberhalb blaue ITU- Referenz!)

Empfänger mit deutlich besserer Selektion bei 100-200 KHz als ITU-412 können durch HD-Signal eher eine Verschlechterung erfahren, als durch Nebenkanäle, welche ITU-412-9 „verletzen“.



Prinzip-Darstellung der kompatiblen IP-Brücke für 3 Plattformen (DVB/DAB/UMTS)

Quelle: IRT Präsentation Dosch Dietmeyer MTM05 ergänzt durch M. Ruoss

3 Infrastrukturen (DAB-147/UMTS/DVB) können sehr effizient „kompatible Inhalte“ für unterschiedliche Nutzersegmente verbreiten



200 0 200 40060

40

20

0

20

Hybrid signal of interest100 kHz spaced interferer (-25 dB)300 kHz spaced interferer (+10 dB)

FREQUENCY (kHz from center frequency)

dB (r

elat

ive

to S

OI @

0 k

Hz)

UKW-Spektrumsdifferenz USA- Europa ?

USA hat anderes Raster und etwas andere Audio-Vorentzerrung



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