Mit Digitalradio gehören rauschende und knarzende Radiosendungen der Vergangenheit an. Durch neue Technologien des Fraunhofer IIS in Erlangen ersetzt es weltweit Kurz- und Mittelwellensender, und auch die lokale UKW-Versorgung wird digital. Hörer erhalten einen klaren Empfang, mehr Programmvielfalt und per Datendienst zusätzliche Informationen – und das ohne kostenpflichtige Internetverbindung.
Ein häufiges Missverständnis möchte Alexander Zink, Forscher am Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS, ausräumen: »Digitalradio funktioniert wie UKW-Radio terrestrisch per Funk, allerdings mit besserer Qualität, mehr Vielfalt und neuartigen Zusatzangeboten. Es ist unabhängig vom Internet und damit kostenfrei von jedem zu empfangen.« Gemeinsam mit Martin Speitel, Max Neuendorf und einem großen Team entwickelte er die notwendigen Basistechnologien sowie Sende- und Empfangssysteme für Digitalradio-Anwendungen. Diese Technologien werden heute weltweit in nahezu allen digitalen Radiosystemen eingesetzt.
In den meisten europäischen Staaten gehört Digitalradio bereits zum Alltag. Etliche Schwellenländer planen derzeit die Umstellung vom analogen Kurz- und Mittelwellenradio auf das Digitalradio, und auch die Digitalisierung der lokalen UKW-Versorgungen ist im Gange – Indien gehört dabei zu den Vorreitern und ist auf dem Weg zum größten Digitalradio-Markt der Welt.
Dabei bietet die neuartige Technologie sowohl für Radiohörer als auch für Produzenten und Radiosender wesentliche Vorteile, die nicht nur eine bessere Audioqualität betreffen. Durch den Datendienst Journaline etwa kann der Zuhörer Textinhalte wie Nachrichten, Wetter oder Stau- und Flughafeninformationen direkt auf seinem Radioempfänger gezielt nachlesen. »Auch im Zeitalter des Internets werden Radiosysteme immer das zuverlässigste Verbreitungsmedium für Nachrichten oder Notfall-Alarmierungen sein. Insbesondere in Ländern mit schlechter bis keiner Internetversorgung ermöglichen die neuen Systeme den kostenfreien und breitflächigen Zugang zu Information und Bildung«, betont Alexander Zink die politische Dimension der Fraunhofer-Entwicklung.
Auch für die Rundfunkanstalten bietet Digitalradio Vorteile. Durch die effizientere Übertragung der Programme lässt sich einerseits Energie bei der Ausstrahlung und damit Geld sparen und andererseits eine größere Anzahl von Programmen aussenden. Von diesem Vorteil profitiert zum Beispiel der öffentlich-rechtliche Sender Deutschlandradio seit mehreren Jahren. »Es gibt nicht ausreichend UKW-Frequenzen. Nur durch die digitale Verbreitung können wir die ganze Bundesrepublik abdecken«, betont Deutschlandradio-Intendant Dr. Willi Steul.
Die Wissenschaftler des IIS entwarfen Technologien und Komponenten entlang der gesamten Sendekette des Digitalradios. Dazu zählen sowohl neuartige Audiocodier-Verfahren als auch Server-Lösungen für die Codierung und Erstellung der Digitalradio-Sendesignale sowie Softwarekomponenten für Wiedergabegeräte. Die in MPEG standardisierten Audiocodecs xHE-AAC und HE-AAC verarbeiten Daten intelligent, so dass sich die Menge drastisch verringert, während die Qualität erhalten bleibt. »Diese Codecs bilden die Grundlage für die gute Klangqualität des Digitalradios. Bei der Entwicklung halfen uns die Erfahrungen mit mp3 und den Nachfolgeverfahren sehr«, sagt Max Neuendorf, Gruppenleiter des Audio- und Sprachcodierungs-Teams am IIS. Für den Empfang und die Wiedergabe von Digitalradio wurden neue Softwareanwendungen für Endgeräte entwickelt, »damit das Signal, das man über die Antenne in digitaler Form empfängt, wieder komplett zurückgerechnet wird in eine hörbare Form, so wie man es von jedem konventionellen Radio kennt. Dank unserer flexiblen Lösung können Radio- und Chipsatz-Hersteller sehr einfach eine Vielzahl von Digitalradiostandards parallel unterstützen«, erläutert Martin Speitel, Projektleiter Software Defined Radio am IIS. Und auch für Rundfunkanstalten ließen sich die Wissenschaftler eine leicht zu bedienende Lösung einfallen: »Unsere ContentServer-Technologie ist heute eine der am häufigsten eingesetzten Lösungen, die alle Einzelkomponenten wie Audiocodierung, Datendienste- und Signalisierungs-Management und die Multiplex-Erstellung in einem Gerät zusammenführt. Damit können Rundfunkveranstalter und Netzbetreiber die Digitalradio-Sendesignale extrem einfach konfigurieren und den gesamten Funktionsumfang des Digitalradios ausschöpfen«, erklärt Alexander Zink, der am IIS für die weltweite Standardisierung und Marktentwicklung des digitalen Radios verantwortlich ist.
Für die Entwicklung der Grundlagen des Digitalradios und der Weiterführung bis zum Marktdurchbruch erhalten Alexander Zink, Martin Speitel und Max Neuendorf stellvertretend für das gesamte Entwicklerteam den Joseph-von-Fraunhofer-Preis 2016. Die Jury würdigt damit »die kontinuierliche Weiterentwicklung der Basistechnologie und das Besetzen von Standards in diesem Bereich. Über mehrere Jahre hinweg konnte das Fraunhofer IIS hier immer wieder Fortschritte und Durchbrüche erzielen.«
Mit Digitalradio gehören rauschende und knarzende Radiosendungen der Vergangenheit an. Durch neue Technologien des Fraunhofer IIS in Erlangen ersetzt es weltweit Kurz- und Mittelwellensender, und auch die lokale UKW Versorgung wird digital. Hörer erhalten einen klaren Empfang, mehr Programmvielfalt und per Datendienst zusätzliche Informationen – und das ohne kostenpflichtige Internetverbindung.
Fraunhofer-Wissenschaftler Alexander Zink spricht über seinen Weg bei Fraunhofer und erklärt, warum jeder der einmal Digitalradio gehört hat kein klassisches analoges Radio mehr nutzen möchte.
Seit 1978 verleiht die Fraunhofer-Gesellschaft jährlich Preise für herausragende wissenschaftliche Leistungen ihrer Mitarbeiter, die anwendungsnahe Probleme lösen. Mehr als 200 Forscherinnen und Forscher haben diesen Preis inzwischen gewonnen. In diesem Jahr werden drei Preise mit jeweils
Als einer der wohl letzten großen Bereiche wurde in den letzten Jahren auch der Rundfunk von Analog auf Digital umgestellt und digitaler Rundfunk ist heute in vielen Teilen der Welt verbreitet. Für diesen Durchbruch waren umfangreiche und komplexe technische Entwicklungen nötig um bei der Digitalisierung von Sprache und Musik optimale Hörergebnisse für das menschliche Ohr zu erreichen. Ein wesentlicher Aspekt für das Votum der Jury war die kontinuierliche Weiterentwicklung der Basistechnologie und das Besetzen von Standards in diesem Bereich. Über mehrere Jahre hinweg konnte das Fraunhofer IIS hier immer wieder Fortschritte und Durchbrüche erzielen.
Darüber hinaus bilden die ausgezeichneten Arbeiten die gesamte Prozesskette ab, von der Aufnahme bis zur Auslieferung der Audiodateien. Das vorbildliche Patentwesen und eine beispielhafte Lizenzierungsstrategie tragen bis heute zum wirtschaftlichen Erfolg des Instituts bei.
Nicht zuletzt überzeugte das Durchhaltevermögen der beteiligten Entwickler. Zwischen Erfindung und Innovation kann wie beim Beispiel Digitalradio durchaus eine lange Zeitspanne liegen. Aber gerade die lange Erfahrung und damit verbunden ausgewiesene Expertise machen aus Ideen erfolgreiche Innovationen.
Pate für die Abstimmung: Prof. Dr. Jörg Eberspächer, Emeritus der Technischen Universität München
Fraunhofer-Gesellschaft