Flat Fading in Mittelwellen-DRM-Gleichwellennetzen

Abstract. Digitale Rundfunksysteme mit OFDM-Mehrträgerverfahren wie T-DAB, DVB-T und DRM wurden speziell entwickelt, um auch bei Mehrwegeausbreitung einen guten Empfang zu gewährleisten. Mit diesem Verfahren wurde auch der Aufbau von Gleichwellennetzen (SFNs) möglich. In solchen Gleichwellennetzen wird durch die Überlagerung der Signalanteile von unterschiedlichen Sendern mit verschiedenen Laufzeiten ein frequenzselektives Fading verursacht. Diese Überlagerung beeinträchtigt die Empfangsqualität nicht, solange die Kohärenzbandbreite (Kehrwert des Laufzeitunterschiedes) klein gegenüber der Signalbandbreite ist. Diese Bedingung ist meist bei den Systemen T-DAB und DVB-T erfüllt, bei denen die Signalbandbreite in der Größenordnung von 10⁶ Hz liegen. Im DRM-System ist dagegen die Signalbandbreite auf wenige kHz beschränkt. Dadurch kann das „selektive“ Fading leicht das komplette Signal beeinträchtigen und somit bei großen Wellenlängen auch weite Gebiete erfassen. Zur Klärung, welche Maßnahmen getroffen werden können, um dennoch ein robustes DRM-Gleichwellennetzes auf Mittelwelle zu betreiben, wurden die Interferenz-Effekte eines Gleichwellennetzes mit zwei Sendern theoretisch modelliert und durch Feldmessungen in einem realen Gleichwellennetz mit zwei synchron arbeitenden Sendern im Gebiet zwischen Kaiserslautern und Mainz untersucht.

Multicarrier digital broadcasting systems like T-DAB, DVB-T and DRM are designed to provide reception especially in multipath environments. At the same time this feature enables the implementation of single frequency networks (SFNs). In these, the superposition of the signals arriving from the different transmitters with different delays gives rise to interference in the form of frequency selective fading. This does not impair reception quality as long as the coherence bandwidth (the reciprocal of the time delay difference) is small compared to the signal bandwidth. This condition in most cases is safely met in T-DAB and DVB-T networks where the signal bandwidth is of the order of 10⁶ Hz. In the DRM system the signal bandwidth however is confined to a few kHz only. Thus "selective" fading may easily affect the whole signal and, due to the large wave length, extend to comparatively large areas. To clarify which provisions have to be met to nevertheless render the operation of medium wave DRM SFNs feasible the interference effects in a two-transmitter SFN have been modelled theoretically and evaluated by field measurements in a real network consisting of synchronized transmitters sited near Kaiserslautern and Mainz.