\chapter{Zusammenfassung}\label{sec:Zusammenfassung}
Der vorliegende Bericht befasst sich mit der Eignung von \drmplus\ als potentiellen Kandidaten zur Digitalisierung des VHF-Bandes II, genauer des UKW-Bandes (\mhz{87,5} -- \mhz{108,0}). Der Fokus dieses Dokuments liegt auf der mit \drmplus\ erreichbaren \textit{Versorgung}\footnote{Auf  die bereits abgeschlossenen Arbeiten zur Kompatibilität von \drmplus\ mit UKW-FM und anderen Funkdiensten wird im vorliegenden Dokument nicht eingegangen; der Leser sei diesbezüglich auf \cite{Be05, Lehnert2006,Schad2007b, Hasenpusch2007,Steil2008a,Steil2008a} verwiesen.}. Die zu diesem Themenkomplex durchgeführten Arbeiten, die Grundlage des Berichts sind, fanden mit Unterbrechungen im Zeitraum Januar bis August 2009 statt. Im vorliegenden Bericht werden einerseits die durchgeführten Arbeiten ausführlich beschrieben und dokumentiert und anderseits die gewonnenen Erkenntnisse diskutiert und bewertet. 
%
\paragraph*{}
Folgende Ziele wurden mit den durchgeführten Arbeiten angestrebt und erreicht:
\begin{enumerate}
	\item Der \drmplus-Sender und -Empfänger wurden sowohl einzeln und als auch als Übertragungskette in Bezug auf wesentliche Kernparameter, wie \zB Linearität, Phasenrauschen, Rauschzahl und Dekodergüte, vermessen.
	\item Auf der Basis dieser Kenntnisse wurden geeignete grundlegende Planungsparameter zum \drmplus-Empfang abgeleitet und messtechnisch validiert.
	\item Der zur Frequenzplanung wichtige Parameter \glqq Schutzabstand\grqq\ von \drmplus\ gegenüber UKW-FM-Signalen und \drmplus-Signalen wurde messtechnisch erfasst.
	\item Eine auf dieser Datenbasis beruhende Versorgungsprognose für den \drmplus-Sender der FH Kaiserslautern wurde erstellt.
	\item Zur Erprobung und Validierung der o.\;g.\ Parameter und Prognosen wurden vielfältige Messungen im Rahmen eines Strahlungsversuchs (Feldversuch) durchgeführt und das Versorgungsgebiet des UKW-FM / \drmplus-Hybridsenders der FH Kaiserslautern eingehend untersucht. Dies geschah sowohl im Hinblick auf \textit{stationären} als auch auf den \textit{mobilen} Empfang.
\end{enumerate}
%
Nach eingehender Würdigung und Bewertung aller bisherigen Erkenntnisse zu \drmplus\ leiten die Autoren folgende Schlussfolgerungen für die \drmplus -Versorgung im UKW-Band ab:
\paragraph*{}
Im Vergleich zur UKW-FM-Versorgung hat \drmplus\ 
\begin{enumerate}
	\item eine höhere Versorgung,
	\item eine deutlich höhere Störresistenz, und zwar nahezu unabhängig von der Störmodulation (FM oder \drmplus)
	\item im Versorgungsgebiet einen deutlich stabileren mobilen Empfang.
\end{enumerate}
%
Weiterhin stellen die Autoren fest, dass -- wie bei anderen digitalen Rundfunksystemen auch -- die Parameter \glqq Versorgung\grqq\ (\bzw die Versorgungssicherheit) und \glqq Sendeleistung\grqq\ im interferenzbegrenzten Fall gegeneinander austauschbar sind.\\
Zusammenfassend zeigt der vorliegende Versuch, daß \drmplus\ aufgrund seines Versorgungspotentials ein sehr gut geeigneter Kanidat zur Digitalisierung des VHF-Bandes \Roman{band2} ist.
\paragraph*{}
Während der Fertigstellung dieses Berichts wurden in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer IIS zahlreiche Verbesserungen insbesonders an der Kanalschätzung des \drmplus-Decoders vorgenommen. Die in diesem Dokument beschriebenen Ergebnisse in Hinsicht auf die Empfangsqualität von \drmplus\ sind somit nicht falsch -- sie wurden lediglich mit einem noch nicht ganz optimalen Empfänger durchgeführt. Die Perfomance im Feld bzw. in den Simulationen könnte somit noch besser sein als ermittelt.
\chapter{Einleitung}\label{sec:Einleitung}
\section{Ausgangslage}\label{sec:Ausgangslage}
Im Zuge der Umsetzung der Entwicklungsperspektiven für den regionalen Hörfunk in Rheinland-Pfalz ist es Ziel, im Rahmen praktischer Erprobungen zu untersuchen, ob die z.~Zt.~diskutierten neuen digitalen Übertragungstechniken für den Hörfunk auch zur Umsetzung der regionalen und lokalen Strukturen in Rheinland-Pfalz einsetzbar sind. Der Fokus liegt dabei auf der Digitalisierung des UKW-Bands, für das es zwar einen Abschaltzeitpunkt kraft Gesetz (TKG) im Jahr 2015 gibt aber weder technische noch marktregulative Lösungen. Zur digitalen Umstellung des UKW-Bereichs scheidet DAB aus, und auch für \hdradio\, werden aus technischer Sicht kaum Chancen für eine Nutzung im europäischen Raum gesehen. Daher konzentrierten sich die technischen Untersuchungen auf die Weiterentwicklung des DRM-Systems \cite{ETSI2009}. Das DRM-System bietet mit dem seit August 2009 standardisierten \glqq Mode E\grqq\ -- im Rahmen dieses Dokuments als \drmplus{} bezeichnet -- einen vorzüglich geeigneten Kandidaten für ein digitales UKW-Hörfunksystem.
\paragraph*{}
Die bisherigen Arbeiten zu \drmplus, die von der FH Kaiserslautern in enger Kooperation mit der Landesanstalt für Medien und Kommunikation (LMK) Rheinland-Pfalz bzw.~der Technischen Konferenz der Landesmedienanstalten (TKLM) durchgeführt wurden, haben erste richtungweisende Ergebnisse im Zuge der Standardisierung von \drmplus{} geliefert, die aufzeigen, unter welchen technischen Randbedingungen der UKW-Hörfunk mit \drmplus{} in einem Migrationsszenario mit FM-Sendern digitalisiert werden könnte. Zu diesen Arbeiten zählen insbesondere
%
\begin{itemize}
	\item Technische Machbarkeitsuntersuchung zu \drmplus{} als Rundfunkübertragungsverfahren \cite{Be05, Lehnert2006}.
	\item Konzept und Implementierung der echtzeitfähigen DRM/\drmplus-Modulators \glqq Spark\grqq\ \cite{Fe05,hpFeilen}. 
  \item Ausführliche Laboruntersuchungen zum Thema \glqq Verträglichkeit zwischen \drmplus\ und \hdradio mit UKW-FM und angrenzenden Funkdiensten (BOS-Funkdienste, Flugfunk)\grqq\ \cite{Schad2007b, Hasenpusch2007}.
  \item Aufbau des weltweit ersten echtzeitfähigen \drmplus-Senders und Empfängers und Durchführung eines Feldversuchs mit \drmplus im UKW-FM-Frequenzbereich \cite{Steil2008a,Steil2008a}.
\end{itemize}
%
\paragraph*{}
In der technischen Machbarkeitsuntersuchung \cite{Be05, Lehnert2006,vortragIIS} stand die Frage \glqq Erfüllt \drmplus{} die Anforderungen an ein modernes Übertragungssystem als möglicher Ersatz für UKW-FM\,?\grqq\ im Vordergrund. Diese Frage konnte eindeutig mit \glqq ja\grqq\ beantwortet werden. In der Laboruntersuchungen \cite{Schad2007b, Hasenpusch2007} stand die Frage nach der \glqq Sozialverträglichkeit\grqq\ von \drmplus\ im Fokus, also die Frage \glqq Unter welchen Bedingungen verträgt sich \drmplus\ mit seinen Nachbarn?\grqq. Im Ergebnis der Laboruntersuchungen wurde festgestellt, dass 
%
\begin{itemize}
	\item die angrenzenden Funkdienste kein offensichtliches Veträglichkeitsproblem mit \drmplus{} haben.
	\item \drmplus-Sender in das FM-Netz eingeplant werden können, wenn sie mit einer reduzierten Leistung im vgl. zu typischen, leistungsstarken FM-Sendern betrieben werden.
\end{itemize}
%
Als weiteres Ergebnis aus den Labormessungen zeigt sich, dass das Messen des Schutzabstands gemäß Richtlinine
%
\begin{itemize}
	\item keine \emph{hörbaren} Audiostörungen beim FM-Empfang bewirkt,
	\item mit FM-Nutz- und FM-Störsignalen erfolgt, die \emph{nicht} \textit{repräsentativ} für heutige MPX-Signale sind,
	\item eine \emph{Empfangssituation} unterstellt, die so im realen Umfeld \emph{nicht aufzufinden} ist. In den realen Empfangssituationen gibt es zum einen immer mehr als ein Störsignal, und zum anderen können die beteiligten Signale aufgrund von Mehrwegeausbreitung reflexionsbehaftet sein.
\end{itemize}
%
Die Frage nach der \glqq Sozialverträglichkeit\grqq\ von \drmplus{} mit UKW-FM läßt sich demnach auf Basis der Labormessungen nicht uneingeschränkt mit \glqq ja\grqq\ beantworten, so dass weitere Untersuchungen nötig sind. Unter diesem Gesichtspunkt wurde der Feldversuch im Vorjahr durchgeführt. Dieser bestätigte die oben genannten Thesen der Labormessungen und zeigte, daß unter Einbezug der realen Verhältnisse im Feld die verträgliche Einplanung eines \drmplus-Senders einfacher ist, als die Labormessungen vermuten ließen.  
%
Der Feldversuch 2008 lieferte viele Erkenntnisse zu der Fragestellung inwiefern ein \drmplus-Sender das bestehende analoge UKW-FM-Netzwerk beeinflusst. Gleichzeitig konnte im Rahmen dieses Versuchs weltweit erstmalig die komplette \drmplus-Übertragungskette durch die Realisierung eines echtzeitfähigen Sender- und Empfängerpaars geschlossen werden. Die zeitliche Befristung der Versuchsfunklizenz lies es allerdings nicht zu, im Rahmen einer systematischen Untersuchung das Versorgungspotential des Senders der FH Kaiserslautern im \drmplus-Modus messtechnisch zu erfassen.
%

\section{Motivation und Zielsetzung}\label{sec:MotivationUndZielsetzung}
%
Aufgrund der im vorigen Abschnitt angesprochenen Tatsache, daß die Performanz des \drmplus-System im realen Umfeld noch nicht bewertet werden konnte, konzentriert sich der in diesem Dokument beschriebene Feldversuch auf genau diesen Aspekt. Schliesslich konnte bisher nur lediglich gezeigt werden, daß es möglich ist einen \drmplus-Sender unter bestimmten Bedingungen verträglich in das bestehende FM-Rundfunknetz zu integrieren. Der Nachweis des Nutzens dieser Massnahme wurde allerdings vor allem im praktischen Einsatz noch nicht erbracht.
\par Zur Gewinnung einer umfassenden Aussage über das Versorgungspotential der \drmplus-Anlage der FH Kaiserslautern ist es notwendig, nicht nur die reine Systemperformanz im Feld zu bewerten. Vielmehr sind Feldmessungen nur dann sinnvoll verwertbar, wenn das komplette System in seiner Gänze betrachtet wird. Vor der Aufnahme weiterer Feldmessungen ist es notwendig, Sender und Empfänger messtechnisch zu charakterisieren. Zudem müssen geeignete Merkmale und Masszahlen festgestellt und verifiziert werden, die die Aussage \glqq Empfang möglich\grqq\ bzw.\,\glqq Empfang nicht möglich\grqq\ möglich machen.
\par Von Interesse ist nicht nur die alleinige Betrachtung des Versorgungspotentials des Systems. Viel entscheidender ist die Feststellung und Festlegung von Kriterien, anhand derer ein \drmplus-Sender und sein Versorgungsgebiet mit den Mitteln der Funknetzplanung beschrieben werden kann. Daher wird in dieser Versuchsphase auch dieser Aspekt beleuchtet.
\par Anhand dieser gesteckten Ziele wurde der hier beschriebene Versuch mit folgender Zielsetzung durchgeführt:
\begin{enumerate}
	\item \emph{Messtechnische Charakterisierung des Sender- und Empfängerpaares:}\\ Zur Definition des Begriffs \glqq\drmplus-Versorgung\grqq\ ist es notwendig, die Einflüsse der verwendeten Komponenten auf die Güte des abgestrahlten \drmplus-Signals sowohl Sender- als auch Empfängerseitig zu identifizieren. Auf dieser Basis kann festgelegt werden, welche notwendigen Feldstärken zur Versorgung eines Gebiets mit \drmplus\ notwendig sind.
	\item \emph{Messtechnische Bestimmung der Schutzabstände des \drmplus-Systems:}\\ Mit den gewonnenen Kenntnissen der Übertragungskette und der Definition des Versorgungsbegriffs wird es möglich, die Schutzabstände für das \drmplus-System messtechnisch zu erfassen. Hierzu ist der Fall zu betrachten, daß der Empfang durch ein UKW-FM-Signal oder ein anderes \drmplus-Signal gestört wird. Die auf diese Weise ermittelten Werte sind zwar nur für den verwendeten Empfänger gültig, zeigen aber -- insbesonders durch die Detailkenntnis des Empfängersystems -- die generelle Tendenz der notwendigen Schutzabstände für \drmplus-Empfänger.
	\item \emph{Konzeption und Realisierung eines Strahlungsversuchs zur Validierung der Planungsparameter und Vergleich mit dem FM-System:}\\ Im Rahmen durch einen Strahlungsversuch sind die Erkenntnisse der beiden vorangegangenen Punkte zu verifizieren. Gleichermassen sollen durch systematische Messungen die Unterschiede der Versorgungsbereiche eines \drmplus-Senders mit denen eines FM-Senders verglichen werden. Hierzu wird der Sender der FH Kaiserslautern entweder als \drmplus-Sender oder als FM-Sender betrieben, der in beiden Fällen mit der gleichen Strahlungsleistung das jeweilige Signal durch die gleiche Antenne auf der gleichen Frequenz abstrahlt. Es sind sowohl Messungen im stationären, als auch im mobilen Empfangsfall durchzuführen. Durch die Nutzung eines zweiten UKW-FM-Senders an einem anderen Standort wird das Signal des Senders der FH Kaiserslautern gezielt gestört, um die Verhältnisse in einem kleinem Funknetz zu simulieren. Die Unterschiede der versorgten Fläche durch den Nutzsender FH Kaiserslautern sind sowohl im \drmplus- als auch im FM-Modus zu erfassen.
\end{enumerate}
\section{Inhaltsübersicht}\label{sec:Inhaltsuebersicht}
Der vorliegende Bericht gliedert sich in drei Teile. Teil \ref{sec:Laboruntersuchungen} (S.~\pageref{sec:Laboruntersuchungen} ff.) beschreibt ausführlich die Laboruntersuchungen und gliedert sich wie folgt:
\begin{description}
	\item[Kapitel~\ref{sec:Zielsetung_Labor}]  beschreibt die wesentlichen Ziele dieser Phase.
	\item[Kapitel~\ref{sec:AufbauVonSenderUndEmpfänger}] stellt diejenigen Komponenten vor, auf die in diesem Teil des Berichts das Hauptaugenmerk gerichtet wird: Der verwendete \drmplus-Sender und \drmplus-Empfänger der FH Kaiserslautern.
	\item[Kapitel~\ref{sec:MessungenAmEmpfänger}--\ref{sec:HerleitungDesVersorgungsbegriffs}] beschreiben die Untersuchungen an den Komponenten der Sende- und Empfangskette. Dies beinhaltet sowohl die einzelnen Bestandteilen dieser als auch deren Eigenschaften als komplettes Übertragungssystem. Darauf basierend werden anschliessend die grundlegenden Parameter definiert, die zu einem quasi-fehlerfreien Empfang eines \drmplus-Signals eingehalten werden müssen.
	\item[Kapitel~\ref{sec:Schutzabstandsmessungen}] beschreibt die mit diesem System durchgeführten Schutzabstandsmessungen, basierend auf den Definitionen in Kapitel~\ref{sec:HerleitungDesVersorgungsbegriffs}. Anhand der ermittelten Ergebnisse können erste Frequenzplanungen eines \drmplus-Nutzsenders sowie erste Prognosen zur Empfangbarkeit des Signals vom Senderstandort FH Kaiserslautern unternommen werden. Diese Ergebnisse sind für die Planungen zur zweiten Versuchsphase, dem Strahlungsversuch, notwendig.
\end{description}
\vspace{2\baselineskip} \noindent Teil \ref{sec:Feldmessungen} (S.~\pageref{sec:Feldmessungen} ff.) beschreibt die Phase des Strahlungsversuchs:
\begin{description}
	\item[Kapitel~\ref{sec:Konzeption}] beschreibt die Zielsetzung dieser Versuchsphase, die Versuchskonzepte und die damit verbundenen Versuchsaufbauten.
	\item[Kapitel \ref{sec:DrmplusImStationaerenEmpfangsfall}] dokumentiert die getätigten Messungen im stationären Empfangsfall.
	\item[Kapitel \ref{sec:DrmplusImMobilenEmpfangsfall}] beschreibt die Untersuchungen im mobilen Empfangsfall mit dem \drmplus-System. 
\end{description}
\vspace{2\baselineskip}\noindent Im abschliessenden Teil \ref{sec:Gesamtbewertung} (S.~\pageref{sec:Gesamtbewertung} ff.) werden die Ergebnisse in einer abschliessenden Bewertung zusammengefasst. Diese gliedert sich wie folgt:\\
\begin{description}
	\item[Kapitel \ref{sec:zsfLaborFeld}] fasst die Resultate der Laborphase- und Feldphase zu einer zusammen und schliesst mit einer Gesamtbewertung ab.	
	\item[Kapitel \ref{sec:Ausblick}] gibt einen Ausblick über weiterführende Arbeiten mit \drmplus. 
\end{description}
\section{Hinweise für den Leser}\label{sec:HinweiseFürDenLeser}
Dieses Dokument ist am besten in seiner digitalen Fassung zu lesen. Die farblich umrandeten Textstellen markieren Hyperlinks, mit denen bequem innerhalb des Dokuments zu den referenzierten Stellen gesprungen werden kann. Mit der \glqq Zurück\grqq\ -Taste des Anzeigeprogramms kann wieder zur ursprünglichen Lesestelle verzweigt werden. Zusätzlich steht in diesem Dokument eine besondere Kennzeichnung spezieller Links zur Verfügung:\\
Das Symbol \theEye\ verweist auf eine externe Bilddatei. Insbesondere spezielle digitale Landkarten werden nach dem Anklicken von einem externen Anzeigeprogramm in einer höheren Auflösung als in der Druckversion zur Verfügung gestellt.\\
\textit{Hinweis:} Externe Dateien können nur dann gefunden werden, wenn die Ordnerstruktur der Zusatzdaten dieses Berichts nicht verändert wurde.
