Bron: Veron Electron
auteur Remco PE1PIP

Digitale spraak
Digital Mobile Radio (DMR), deel 1

Een (trunking) ‘tier 3’-porto van het merk Tait (foto: Zuixo)

DMR is de tweede digitale mode in Nederland waarvoor er een netwerk is gekomen. Het grote succes van digitale spraakmodes voor VHF en UHF lijkt in hoge mate bepaald te worden door de aanwezigheid van zo’n netwerk. Voor D-STAR, waarvoor als eerste in Nederland een netwerk is opgezet, was het in het begin niet mogelijk dingen zelf te bouwen. Inmiddels is dat bij D-STAR veranderd, maar DMR bevindt zich op dit moment nog in het stadium dat er vooral met gekochte apparatuur en repeaters gewerkt wordt. DMR heeft, net als D-STAR eerder, een spectaculaire groei doorgemaakt. En om de paar weken komen er nog steeds nieuwe repeaters bij; recent onder andere in Bunschoten-Spakenburg en in Nijverdal. Er is een goede website met veel informatie over onder andere de netwerkuitbreidingen bij DMR: http://www.hamdigitaal.nl , beheerd door Peter PA3PM.
Digital Mobile Radio (DMR) is een standaardvan het European Telecommunications Standards Institute (ETSI), een club van fabrikanten van apparatuur en leveranciers van netwerkdiensten, van overheden en toezichthouders, en ook van eindgebruikers op het gebied van telecommunicatie. Het goede nieuws is dat de ETSI-standaarden voor DMR, TS 102 316 delen 1 t/m 4 en TS 102 398, niet alleen vrij beschikbaar zijn, maar ook gewoon gratis te downloaden van de ETSI-website. Wel zitten er in DMR meerdere patenten van Motorola, waardoor een potentiele fabrikant hierover met dat bedrijf moet onderhandelen. Op de website van de DMR Association zijn de links naar de vijf delen van de standaard handig verzameld, zodat je ook niet lang hoeft te zoeken naar informatie. DMR kent drie lagen (‘tiers’); de eerste betreft een digitale variant van PMR446, de tweede is DMR voor gebruik waarvoor een licentie nodig is. Bij tier 3 wordt trunking geïntroduceerd. In Nederland wordt er door zendamateurs vooral geëxperimenteerd met DMR tier 2. De DMR-standaard gaat veel verder dan spraak alleen. Met de standaard kunnen ook gegevens worden verstuurd. De keuze voor de AMBE+2 vocoder, een nieuwere variant van de vocoder die ook in D-STAR gebruikt wordt, is een onderlinge afspraak tussen fabrikanten om uitwisselbaarheid te kunnen garanderen. Meerdere apparaten kunnen via softwarelicenties overigens ook voorzien worden van andere vocoders, bijvoorbeeld CELP.

TDMA
DMR tier 2 schrijft het gebruik van Time Division Multiple Access (TDMA) voor. Een zendontvanger (mobiel station in DMR termen) wordt geacht hooguit de helft van de tijd te zenden (als er wat te verzenden is), en de andere helft van de tijd te ontvangen. Ieder tijdslot duurt 30 ms. Bij tier 2 is er sprake van repeaters, en dankzij de TDMA heeft een repeater de beschikking over twee kanalen op zowel in- als uitgang. Het gevolg daarvan is dat er twee gesprekken tegelijk plaats kunnen vinden over een repeater. Alle in Nederland gebruikte DMR-repeaters kunnen twee gesprekken tegelijk doorgeven, waarbij het ene tijdslot meestal voor lokale gesprekken beschikbaar is, en het andere voor netwerkverkeer. Vanwege de TDMA moeten de stations dus heel snel schakelen tussen zenden en ontvangen: binnen 2,5 ms. Dit is behoorlijk rap, en niet haalbaar met een relais. Een DMR-zendontvanger of losse eindversterker moet dus gebruik maken van PIN-diodes als zend-ontvangschakeling.

Bursts, frames en superframes
Binnen DMR bestaan, net als bij de meeste digitale spraakmodi, verschillende soorten pakketten, die overigens bursts worden genoemd. Naast spraak-bursts zijn dat headers voor voice, headers voor data, data bursts en afsluitende bursts voor spraak of data. Een burst duurt 27,5 ms en bevat 216 bits aan data en 48 bits aan synchronisatie-informatie. De 216 bits data (payload) is voor spraak opgedeeld in drie 72-bits vocoder frames. Tussen twee bursts met data (voice) kunnen repeaters een korte burst van 2,5 ms uitzenden met daarin onder andere informatie over de beschikbaarheid van de kanalen. Voor spraak kent DMR ook nog superframes. Superframes zijn eenheden van 360 ms aan spraak, dus 6 bij elkaar horende bursts van 60 ms spraak. Door de compressie wordt iedere 60 ms aan spraak in 27,5 ms uitgezonden. Per superframe is alleen het eerste frame van synchronisatie-informatie voorzien. In een superframe worden de bursts genummerd van A tot en met F, waarbij A dus de enige burst is die voorzien is van synchronisatie-informatie.

De bekende Hytera PD785 DMR ‘tier 2’-porto (foto: Oliver Gottlob DL1OLI)

Synchronisatie
Op een punt wordt in de standaard wel gesproken over frames in plaats van bursts, en dat is bij de synchronisatie. In ieder serieel protocol is er synchronisatie nodig om het begin van een frame te kunnen herkennen. In het geval van TDMA is er nog het punt dat als twee mobiele stations die elkaar niet kunnen waarnemen om de beurt moeten zenden, de repeater moet aangeven welk tijdslot wanneer begint. Bij DMR is niet iedere burst, maar wel ieder frame voorzien van synchronisatiebits. Het bijzondere is dat deze bit-patronen niet aan het begin van de burst zitten, maar in het midden. Bovendien hebben de synchronisatiepatronen een betekenis; er zijn aparte patronen voor verschillende soorten data en spraakframes. Dit alles heeft bijzondere implicaties. Een ontvanger moet maar beginnen met de gegevens te decoderen als er iets binnen komt. Als dan halverwege de synchronisatie binnen komt, kan gevalideerd worden of die klopt, en zo ja, kan bepaald worden wat voor data of spraak het in dit geval betreft.

(wordt vervolgd in de Electron van september 2015)

Remco Post PE1PIP