När flera DAB-sändare blir en enda

Ett DAB+-nät kan använda samma kanal från flera sändarmaster samtidigt. Signalerna stör då normalt inte varandra – tvärtom kan de tillsammans ge bättre mottagning. Men tekniken kräver att varje sändare arbetar med extremt noggrann timing.

Utbyggnaden av svensk DAB+ fortsätter. Viaplay Radio har under året tagit nya sändare i bruk i Motala, Norrköping, Nässjö och Värnamo. Tillsammans med tidigare sändningar i bland annat storstadsområdena, Uppsala och Gävle skapas en allt längre sammanhängande täckning längs E4. Enligt WorldDAB väntades Viaplays kommersiella nät nå omkring 70 procent av Sveriges befolkning under sommaren 2026. Bakom utbyggnaden finns en teknik som skiljer sig tydligt från traditionell FM-radio. Många av sändarna kan använda exakt samma DAB-block och ändå täcka överlappande områden. Det kallas ett Single Frequency Network, förkortat SFN.

En kanal kan användas över ett stort område

I ett vanligt FM-nät måste närliggande sändare normalt använda olika frekvenser. Om två starka FM-sändare skickar olika eller osynkroniserade signaler på samma frekvens uppstår störningar. DAB är konstruerat på ett annat sätt. Alla sändare i ett SFN skickar samma multiplex, med samma radiokanaler och samma digitala innehåll, på samma frekvensblock. En bilradio kan därför ta emot signalen från två eller flera master samtidigt. För mottagaren ser de olika sändarna ungefär ut som ekon av samma signal. Så länge ekona kommer fram inom rätt tidsfönster kan mottagaren använda dem tillsammans i stället för att behandla dem som störningar. Det är en av DAB-systemets stora fördelar. Ett helt regionalt eller nationellt nät kan byggas på ett enda frekvensblock, i stället för att varje ort behöver en egen kanal. ETSI beskriver ett SFN som ett nät där flera DAB-sändare delar samma radiofrekvens för att skapa täckning över ett större område.

Sändarna måste skicka samma bit i rätt ögonblick

För att systemet ska fungera räcker det inte att sändarna använder samma frekvens. De måste också sända exakt samma digitala innehåll och göra det nästan samtidigt. En sändare får alltså inte ligga ett par millisekunder före eller efter de andra. Det krävs mycket noggrann synkronisering av både tid och frekvens. Skillnaderna måste normalt hållas inom några få mikrosekunder. En mikrosekund är en miljondels sekund. Äldre tekniska riktlinjer för DAB anger att tidsnoggrannheten i ett SFN behöver vara i storleksordningen några mikrosekunder. Det kräver att alla fördröjningar från multiplexen fram till varje sändarantenn är kända och kontrollerade. Sändarstationerna använder därför en gemensam tidsreferens. Ofta kommer den från satellitbaserade system, men det finns även andra lösningar som kan ge en stabil och gemensam klocka. Själva multiplexen distribueras till sändarna med information om när varje sändare ska skicka ut signalen. Om överföringen till en mast tar längre tid kan systemet kompensera för det genom att fördröja de andra sändarna. Det viktiga är inte att dataströmmen når alla master samtidigt. Det viktiga är att radiosignalen lämnar antennerna vid det planerade ögonblicket.

DAB har ett inbyggt tidsmässigt säkerhetsutrymme

DAB-signalen är uppbyggd med OFDM, där informationen delas upp över ett stort antal tätt placerade bärvågor. Mellan de digitala symbolerna finns ett särskilt tidsutrymme som kallas guard interval, eller skyddsintervall. Det fungerar som en buffert för signaler som kommer fram med lite olika fördröjning. I den sändningsform som normalt används för DAB i det europeiska VHF-bandet är skyddsintervallet 246 mikrosekunder. Radiovågor rör sig ungefär 300 meter på en mikrosekund. Under 246 mikrosekunder hinner en signal därför färdas omkring 74 kilometer. Det är bakgrunden till den ofta nämnda siffran att sändare i ett DAB-SFN under gynnsamma förhållanden kan ligga omkring 74 kilometer från varandra utan att skillnaden i signalväg automatiskt förstör mottagningen. Det betyder däremot inte att 74 kilometer är en enkel och absolut gräns. Avståndet till mottagaren spelar större roll än det raka avståndet mellan masterna. En bil kan exempelvis befinna sig nära den ena sändaren men långt från den andra. Då kommer den avlägsna signalen fram senare. Nätplaneraren måste också ta hänsyn till sändareffekt, terräng, antennriktning, reflexer och hur starka de olika signalerna är på varje plats.

Två signaler kan göra mottagningen bättre

På en plats mellan två synkroniserade DAB-sändare kan mottagaren få användbar signal från båda masterna. Det kan göra nätet starkare och jämnare än om varje sändare arbetade ensam. Om en signal skuggas av ett berg, ett hus eller skog kan signalen från en annan riktning hjälpa till. Detta kallas ibland SFN-vinst. Överlappningen blir inte bara ett problem som måste hanteras, utan något som aktivt kan förbättra täckningen. Principen är särskilt användbar längs större vägar. När bilen lämnar en sändares område kommer nästa signal gradvis in, utan att radion behöver byta frekvens eller söka efter en alternativ kanal. På FM används RDS-funktionen AF för att radion ska kunna växla mellan olika frekvenser för samma station. I ett DAB-SFN kan mottagaren i stället stanna kvar på samma frekvensblock genom hela det sammanhängande nätet.

Men en felaktig sändare kan störa hela området

SFN-teknikens styrka är samtidigt dess känslighet. Om en sändare kommer ur synkronisering skickar den fortfarande en stark radiosignal på samma frekvens som de andra. Men signalen kommer vid fel tidpunkt. I stället för att förstärka nätet kan den då orsaka self-interference, alltså att nätet stör sig självt. Problemet kan bli särskilt tydligt i området där den felaktiga sändaren överlappar en korrekt sändare. Lyssnaren kan få avbrott eller helt förlora mottagningen trots att signalstyrkemätaren visar en stark signal. WorldDAB beskriver felaktig timing i en enskild sändare som ett SFN-fel som kan skapa självstörningar i delar av täckningsområdet. Det är en viktig skillnad mot ett vanligt sändaravbrott. Om en mast stängs av försvinner dess bidrag, men andra sändare kan fortfarande ge mottagning. En mast som fortsätter sända vid fel tidpunkt kan i värsta fall vara mer skadlig än en mast som är helt tyst.

Avsiktliga fördröjningar kan förbättra nätet

Det kan låta självklart att alla sändare ska skicka signalen exakt samtidigt. I praktiken kan nätoperatören ibland lägga in en liten avsiktlig fördröjning på vissa sändare. Syftet är att flytta det område där signalernas tidsskillnad blir störst. En mindre sändare i en tätort kan exempelvis anpassas så att den samarbetar bättre med en avlägsen huvudsändare just där människor faktiskt bor och kör bil. Det kan vara mer värdefullt än att optimera ett obebott område mellan sändarna. SFN-planering handlar därför inte bara om att placera ut master och använda samma DAB-block. Varje sändares effekt, riktverkan och tidsfördröjning kan behöva justeras för att nätet ska fungera som bäst.

Samma sändare måste också bära samma multiplex

En annan grundregel är att alla sändare i ett SFN måste skicka samma digitala signal. Det går inte att låta en sändare lägga in en lokal radiokanal medan övriga sändare fortsätter med den nationella versionen på samma frekvens och ändå behålla ett fungerande SFN i överlappningsområdet. Även små skillnader mellan dataströmmarna kan göra att signalerna inte längre går att kombinera korrekt. Det betyder att lokal uppdelning av ett DAB-nät måste planeras på andra sätt. Olika regionala versioner kan behöva separata frekvensblock eller egna SFN-områden. Här skiljer sig DAB från FM, där enskilda sändare relativt enkelt kan bära lokala reklaminslag eller regionalt programinnehåll på sina respektive frekvenser.

Multiplexen kan skapas långt från sändarna

Radiokanalerna behöver inte sammanställas vid själva masten. Ljudet och tilläggsinformationen från de olika stationerna skickas först till en multiplexoperatör. Där sätts kanalerna ihop till en gemensam digital dataström. Den färdiga multiplexen distribueras sedan vidare till samtliga sändare. Distributionen kan ske genom exempelvis fiber, radiolänk eller internetbaserade och skyddade datanät. Modern DAB-teknik gör det även möjligt att skapa multiplexen i molnbaserad infrastruktur. Oavsett var den skapas måste varje sändare få rätt innehåll och en säker tidsangivelse för utsändningen. Detta gör nätet flexibelt, men skapar också flera beroenden. Fel i anslutningen, multiplexeringen, tidssystemet eller sändarens lokala utrustning kan påverka resultatet. Därför övervakas inte bara om en sändare är påslagen. Operatören behöver även kontrollera att den skickar rätt multiplex, på rätt frekvens, med rätt effekt och vid rätt tidpunkt.

DAB-nätet är ett geografiskt tidspussel

När ett nytt DAB-område startas är det lätt att bara titta på kartan och räkna sändarmaster. Men täckningen avgörs inte enbart av antalet sändare eller deras effekt. Ett SFN är ett geografiskt tidspussel. Sändarna ska tillsammans skapa ett nät där signalerna överlappar på ett användbart sätt. Avstånden får inte ge för stora tidskillnader, men även små avsiktliga fördröjningar kan användas för att styra var nätet fungerar bäst. Det är också därför verklig mottagning ibland kan avvika från en enkel täckningskarta. Två platser med ungefär samma beräknade signalstyrka kan fungera olika beroende på vilka sändare som når fram, hur starka de är i förhållande till varandra och när signalerna anländer. För lyssnaren märks inget av detta när systemet fungerar. Radion visar kanalnamnet och ljudet fortsätter utan frekvensbyte när bilen rör sig mellan olika sändarområden. Bakom den enkla upplevelsen finns emellertid ett nät där stora sändarstationer måste samarbeta med en noggrannhet på miljondelar av en sekund. Det är då flera DAB-sändare i praktiken blir en enda.