Digital Audio Broadcasting (DAB) er et kringkastingssystem utviklet for å kunne sende radio med digital lyd og tilhørende datatjenester. DAB-teknologien og funksjoner er standardisert av European Telecommunications Standards Institute (ETSI).
DAB er tatt i bruk i en rekke land og er den teknologien som bransjeorganisasjonen Den europeiske kringkastingsunion (EBU) anbefaler for digital kringkasting av radio. I Norge startet de første prøvesendingene med DAB i 1995, og i 2011 besluttet Stortinget å slukke FM-nettet. I 2017 ble riksdekkende FM-nettet slukket, mens lokalradio inntil videre kan sende på FM eller gå over på regionale DAB-sendenett. Norge er det første landet i Europa som har slukket det nasjonale FM-nettet. Sveits vil slukke den siste delen av FM-nettet i januar 2023.. Andre land, som Italia, Tyskland, Storbritannia, Nederland og Danmark, med et stort utbygd DAB-sendernett, har fremdeles en betydelig del lytting på FM-radio og har ikke vedtatt nedstengning av FM-nettet.
Selve DAB-standarden, ETSI EN 300 401, er supplert med en rekke tilhørende standarder som omfatter tjenester, funksjoner, overføring og mottakere. En oversikt over disse finnes hos ETSI
DAB-teknologien DAB-teknologien og standardene omfatter to hovedområder: Tjenester og koding, det vil si radiokanaler med lyd og ulike datatjenester som blandes sammen til en datastrøm. Kringkasting av en datastrøm via radiosendere gjennom luft, til DAB-radiomottakere.
Utvikling av DAB-standardene Den tidligste forskningen for å komme fram til et robust og effektivt system for digital radio-kringkasting ble påbegynt på 1980-tallet. Utviklingen ble formalisert i det europeiske prosjektet Eureka 147 i 1987, som igjen ledet fram til DAB-standarden slik vi kjenner den og som ble en ETSI-standard i 1997. Det var spesielt robust mobilt mottak, frekvenseffektivitet og lydkvalitet som ble vektlagt og skulle forbedres med et nytt, digitalt radiosystem som erstatning for AM- og FM-radio. Senere er standarden blitt ledsaget av en rekke tilleggsstandarder som muliggjør både forbedringer og nye funksjoner. Dermed kan man utvikle enkle mottakere med bare basisfunksjonalitet, eller mer avanserte med flere funksjoner, alt støttet av samme grunnleggende, avanserte kringastingsstandard som ikke blir endret. Utviklingsarbeidet er organisert i WorldDabForums Technical Committee.
I 2007 ble en ny lydkoding introdusert basert på AAC som et tillegg, kjent under navnet DAB+. Den medførte ingen endringer i sendernettene, men krever støtte for DAB+ i mottakerne. Eldre mottakere uten DAB+ kan dermed ikke gjengi kanaler med DAB+.
Oversikt over de forskjellige standardene og informasjon om disse, er publisert av ETSI under Guide to DAB Standards.
Tjenester og koding Lydkoding – behovet for bitreduksjon Radioproduksjon foregår ideelt i lineær PCM (LPCM) med bitrate på 2304 kbps (stereo, 48 kHz sampling, 24 bit). Til sammenligning er bitraten i en CD 1411 kbps (stereo, 44,1 kHz sampling, 16 bit). I DAB er den totale overføringskapasiteten 1152 kbps. Altså trengs det en effektiv metode for å redusere bitraten for DAB. Vanlig tapsfri datakompresjon (for eksempel ZIP) er lite effektivt på digital lyd. I stedet brukes såkalte perseptuelle enkodere, som reduserer bitraten basert på psykoakustikk.
Lydkoding i DAB og DAB+ DAB benytter MPEG 1 lag 2 bitreduksjon med 48 kHz sampling og MPEG 2 lag 2 med 24 kHz sampling. Bitraten for hver lydtjeneste (radiokanal) i DAB ligger mellom 8 og 384 kbps. I Norge skal denne standarden fases ut. Det er bare 128 kbit/s som brukes i dag.
DAB+ benytter MPEG 4 HE-AAC bitreduksjon med 48, 32, 24 eller 16 kHz sampling. Bitraten for hver lydtjeneste (radiokanal) i DAB+ ligger mellom 8 og 192 kbps. Typiske bitrater i bruk i Norge er mellom 48 og 96 kbps. HE-AAC (High Efficiency Advanced Audio Coding) har i tillegg to teknikker for enda mer effektiv bitreduksjon: SBR (Spectral Band Replication) og PS (Parametric Stereo). Med SBR overføres kun den nedre halvdelen av lydfrekvenser (0 til 12 kHz), den øvre halvdelen (12 til 24 kHz) syntetiseres i mottakeren basert på metadata. PS overfører kun mono, stereo gjenskapes i mottakeren ved hjelp av metadata. PS brukes kun ved svært lave bitrater (48 kbps og lavere).
Merk at det er brutto bitrater i DAB og DAB+ som er oppgitt. Tilleggstjenester reduserer tilgjengelig bitrate for lydkoding. I DAB+ går det dessuten bort ca. 10 % til ekstra videsendt feilkorreksjon (forward error correction, FEC).
Lydkvalitet I MPEG standardene er det ikke beskrevet hvordan enkoding skal foretas. Det er kun bitstrømformatet og dekoder som er beskrevet. Dette er gjort for å kunne forbedre den psykoakustiske modellen i enkoderen uten å måtte endre på dekoder. Resultatet av dette er at man kan forbedre lydkvaliteten, uten å redusere bitraten.
Lydkvaliteten måles i kontrollerte subjektive tester etter MUSHRA metoden. Eksempler på slike tester finnes i de 4 referansene nedenfor.
Overgangen til MPEG 4 HE-AAC i DAB+ muliggjør en halvering av bitrate i forhold til MPEG 1 lag 2, men sammenlignbar lydkvalitet. På DAB i Norge har det gjennom årene vært fire generasjoner med MPEG 1 lag 2 enkodere.
Tilleggstjenester mini|Dynamic label segment med artist- og tittelinformasjon under kanalnavnet. Sammen med lyddataene i hver radiokanal kan man også sende andre data. Vanligst er tekst via Dynamic Label Segment og Dynamic Label Plus, i tillegg til bilder via MOT SlideShow. Typisk informasjon som sendes i DLS er navn på programmet man hører på og artist-tittelinformasjon på musikk som spilles. Typiske bilder i SlideShow er bilder av programledere, albumcover og grafikk. Det kan også opprettes egne datakanaler, som er uavhengig av lydkanalene. Et eksempel er trafikkinformasjon rettet mot GPS-navigasjonssystemer i bil. Standarden for det heter TPEG. TPEG er ikke en åpen standard. Flere eksempler er nyhetsmeldinger, for eksempel Journaline, filoverførring, programoversikter med kanallogoer via EPG, med flere.
Datastrøm Datastrømmen som bærer selve DAB-signalet er bygget opp av blokker som ligger etter hverandre. Disse blokkene har lik størrelse, og er bygget opp av to hovedkomponenter (FIC og MSC), også omtalt som transportmekanismer. FIC (Fast Information Channel), inneholder informasjon om hvilke data som ligger i MSC (Main Service Channel). FIC er nødvendig for at en mottaker skal kunne gjøre seg nytte av de dataene som ligger i MSC. Dataene i MSC er lyd og tilleggstjenester, som beskrevet under DAB tilleggstjenester.
Disse blir organisert og satt sammen i en multiplekser. Brutto data-kapasiteten i MSC er 2304 kbps. For at signalet skal kringkastes og gjøres robust, settes en del av datastrømmen av til feilkorreksjon for å sikre at nok data kommer frem til mottaker. Standarden omfatter forskjellige nivåer av feilkorreksjon, eller feilkorreksjonprofiler, tilpasset forskjellige formål. For lydkringkasting er det vanlig at man bruker en feilkorreksjonprofil som benytter halvparten av brutto datakapasitet til feilkorreksjon. I et slikt tilfelle blir netto datakapasitet 1152 kbps. Eksempelvis gir dette 18 radiokanaler à 64 kbps. thumb|Eksempel på DAB-nettverk.
Den komplette DAB-strømmen har forskjellig form, avhengig av hvor den er i et DAB-nettverk. Et typisk DAB-nettverk består av en eller flere tjenesteleverandører, en ensembleleverandør, en nettverksleverandør og til slutt DAB-mottakere. En radio-stasjon er en tjenesteleverandør som multiplekser en eller flere radiokanaler (lyd) og tilleggstjenester sammen til en STI-strøm (Service Transport Interface). Dette grensesnittet definerer hvordan dataene skal organiseres for transport fra tjenesteleverandør til ensembleleverandør. Det består av en datadel (STI-D) og en kontrolldel (STI-C). Datadelen er synkron og kan transporteres over forskjellige fysiske kommunikasjonslinjer definert av standarden. STI-C kan være synkron eller asynkron, og brukes for å kommunisere med ensembleleverandør, slik at dataene fra tjenesteleverandør til ensembleleverandør kommer frem korrekt. Ensembleleverandør mottar slike strømmer fra flere forskjellige tjenesteleverandører, og setter de forskjellige strømmene sammen til en komplett DAB-strøm for videre distribusjon til nettverksleverandør. På samme måte må datastrømmen via et nytt grensesnitt, ETI (Ensemble Transport Interface), som gjør tilsvarende organisering av strømmen. Denne strømmen inneholder lyd-tjenester og data for tilleggstjenester fra alle radiokanalene, og transporteres til nettverksleverandør, og omtales også som en DAB-blokk eller DAB-ensemble. Hos nettverksleverandøren leses ETI-strømmen, som klargjøres for kringkasting.
Multipleksing miniatyr|DAB-multipleksing. En radiokanal er en typisk tjenesteleverandør, som kan ha flere lyd- og datatjenester. Disse tjenestene sendes til en multiplekser, som organiserer de forskjellige elementene sammen innenfor tildelt datakapasitet. En tjenesteleverandør får tildelt hele eller deler av den totalt kapasiteten som ligger i en DAB-blokk. Ved flere tjenesteleverandører, kan den totale kapasiteten ikke overskride maks kapasitet. Innenfor tildelt kapasitet, organiseres kapasitet til hver lyd- og datatjeneste. De forskjellige lydtjenestene kan ha forskjellig kapasitet, avhengig av behov. En musikk-tjeneste for klassisk musikk (illustrert som «Radio Klassisk») trenger høyere kapasitet for å overføre lyd i god kvalitet, sammenliknet med en lydtjeneste for tale (illustrert som «Radio Nyheter»). Den tildelte kapasiteten for hver tjeneste innenfor en multiplekser må til en hver tid være lik hos tjenesteleverandør og ensembleleverandør. Kapasiteten kan allikevel være dynamisk, og endres ved behov, så lenge man holder seg innenfor tildelt kapasitet. Hvis det gjøres endringer hos en tjenesteleverandør, må tilsvarende endring gjøres hos ensembleleverandør. Dette må skje samtidig. Det er ikke noe i veien for at tjenester blir levert direkte til ensembleleverandør. Det komplette signalet inneholder til slutt alle tjenester, som sendes via STI til ensembleleverandør, hvis oppgave har å samle alle tjenestene som skal sendes videre til nettverksleverandør.
Kringkasting ETI-strømmen kan overføres til DAB-senderne på ulike måter via radiolinje, fiberkabel eller satellitt. På hver sender mates ETI-strømmen inn i en COFDM-modulator. ETI signalet fordeles i den på 1532 bærebølger (frekvenser) som til sammen benytter 1,5 MHz båndbredde. Dataene fra en lydkanal spres utover disse bærebølgene som moduleres med en metode kalt QPSK (Quadrature phase-shift keying) som sikrer et mest mulig robust signal. Selv om noen av bærebølgene blir utsatt for interferens vil nok data komme frem slik at det opprinnelige signalet kan gjenskapes med hjelp av feilrettende kode som ble lagt på før dataene ble kringkastet. I tillegg blir dataene blandet i tid og frekvens (interleaving). Denne prosesseringen tar tid på sendersiden, og mottakeren trenger også noe tid på å ordne informasjonen på rett plass igjen før den kan dekodes til lyd. Men fordelen er at overføringen blir veldig robust. Systemet tåler også at mottakeren beveger seg i høy hastighet. Et DAB-nett kan enten være et SFN (Single Frequency Network) der alle senderne sender på samme frekvens, eller MFN (Multi Frequency Network).
Kringkasting over DAB har egenskaper som gjør systemet svært godt egnet fordi reflekterte radiobølger kan nyttiggjøres i mottakeren. For eksempel har både Norge og Sveits med mye bratte fjellsider nytte av disse egenskapene, som i noen tilfeller sørger for radiodekning der det ellers ville være vanskelig å få til.
Frekvenser Bruken av frekvenser blir regulert av ITU gjennom den internasjonale konferansen WRC (World Radiocommunication Conferences). Den gjeldende, europeiske planen Regional Agreement GE06 ble forhandlet fram under ITUs Regional Radiocommunication Conference RRC-06 i Genève i 2006.