DE19644430C1

DE19644430C1 - Self=interference reduction in digital transmitter networks operated in continuous wave mode

Info

Publication number: DE19644430C1
Application number: DE1996144430
Authority: DE
Inventors: Michael Pausch; Stefan Teuscher
Original assignee: BAYERISCHER RUNDFUNK ANSTALT D
Current assignee: BAYERISCHER RUNDFUNK ANSTALT D
Priority date: 1996-10-25
Filing date: 1996-10-25
Publication date: 1997-12-18
Anticipated expiration: 2016-10-26

Abstract

The method involves transmitting a radio signal, with identical useful contents, in various different main directions at different times. The signal can be transmitted in the various different directions with equal or different power levels. The mutual interference, between the derivatives of the signal transmitted in the different directions, is prevented. The reflections and incoming signals of each signal derivative are damped from its transmission.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruch 1. Ein derartiges Verfahren ist im Zusammenhang mit Gleichwellennetzen, insbesondere für digitale, terrestrische Hörfunksysteme, z. B. Eureka 147 DAB oder digitale terrestrische Fernsehsysteme, z. B. Digital Video Broadcasting DVB, bekannt.The invention relates to a method according to the preamble of Claim 1. Such a method is in connection with Single-frequency networks, especially for digital, terrestrial radio systems, e.g. B. Eureka 147 DAB or digital terrestrial television systems, e.g. B. Digital video Broadcasting DVB, known.

Aus der DE-Z "Funkschau", Heft 8, 1994, Seiten 66 bis 69 ist es bekannt, digitale Hörfunksignale mit Hilfe eines OFDM-Modulationsverfahrens zu übertragen. Das OFDM-Modulationsverfahren setzt wegen seiner Breitbandigkeit ein Gleichwellennetz voraus. Da in Gleichwellennetzen üblicherweise der maximale gegenseitige Senderabstand größer ist als die maximal zulässige Zeitdifferenz von am Empfänger eintreffenden Signalen (Schutzintervall) multipliziert mit der Ausbreitungsgeschwindigkeit der Welle, kann es an einzelnen Empfangspunkten oder auch in ganzen Regionen zu Schutzintervallüberschreitungen und damit zu Selbstinterferenzen kommen. Derartige Schutzintervallüberschreitungen können im Empfänger zu Störungen führen, wenn die (auf logarithmischen Maßstab normierte) Pegeldifferenz zwischen dem maximalen Signal und dem nächst kleineren Signal den zulässigen, vom Modulationsverfahren abhängigen Schutzabstand unterschreitet. Dies führt im Falle digitaler Modulationsverfahren zu einer Häufung der Bitfehler, welche schließlich zum Ausfall des Empfangs führen können, da das digitale Signal nicht mehr decodierbar ist. It is known from DE-Z "Funkschau", Issue 8, 1994, pages 66 to 69, digital radio signals using an OFDM modulation method transfer. The OFDM modulation method sets because of its broadband a single wave network ahead. Since in common-wave networks usually maximum mutual transmitter distance is greater than the maximum permissible Time difference between signals arriving at the receiver (protection interval) multiplied by the speed of propagation of the wave, it can individual reception points or in entire regions Protection intervals are exceeded and self-interference occurs. Such exceeding of the protection interval can cause disturbances in the receiver lead if the level difference (normalized on a logarithmic scale) between the maximum signal and the next smaller signal the permissible, falls below the protective distance depending on the modulation method. this leads to in the case of digital modulation methods, an accumulation of bit errors, which Eventually, reception can fail because the digital signal is not is more decodable.

Aus der US 50 77 759 ist allgemein ein Funksystem bekannt, bei dem mehrere Sender von einer Zentralstation so angesteuert werden, daß sie zu unterschiedlichen Zeiten Funksignale aussenden. Auch hier können Selbstinterferenzen auftreten.From US 50 77 759 a radio system is generally known in which several Transmitters are controlled by a central station so that they are too transmit radio signals at different times. Here too Self-interference occurs.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, Selbstinterferenzen in Gleichwellennetzen zu reduzieren.The object of the invention is to self-interference in Reduce single-frequency networks.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved by the characterizing features of Claim 1 solved.

Die Erfindung beruht auf der Überlegung, je nach Länge des Schutzintervalls, der Sendernetzgeometrie, der Topographie, der richtungsabhängigen Strahlungsleistungen der Sender und deren Reichweiten die an einem beliebigen Empfangspunkt auftretenden Laufzeitunterschiede von Signalen unterschiedlicher Sender des Gleichwellennetzes zu optimieren. Hierzu kann an einem, an mehreren oder an sämtlichen Senderstandorten des Gleichwellennetzes für jede Hauptstrahlungsrichtung (Sektor) eine eigene optimale Abstrahlungszeit realisiert werden. Die Hauptstrahlungsrichtungen könne sich hierbei im azimutalen Winkel, in der Elevation oder sowohl im azimutalen Winkel als auch in der Elevation unterscheiden.The invention is based on the consideration, depending on the length of the protection interval, the transmitter network geometry, the topography, the directional Radiation powers of the transmitters and their ranges at any one Runtime differences of signals occurring at the reception point differ Optimize transmitters of the single-frequency network. You can do this at one, at several or at all transmitter locations of the single-frequency network for each Main radiation direction (sector) realizes its own optimal radiation time will. The main radiation directions can be at an azimuthal angle, in elevation or in both azimuthal angle and elevation differentiate.

Die Erfindung wird anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:The invention is illustrated in the drawings Exemplary embodiments explained in more detail. It shows:

Fig. 1 ein Blockschaltbild für eine Signalzuführung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zu den verschiedenen Richtungsantennen eines Gleichwellensenders, und Fig. 1 is a block diagram for a signal supply according to the inventive method to the various directional antennas of a single-frequency transmitter, and

Fig. 2 eine schematische Ansicht dreier Sender eines Gleichwellennetzes, welche nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeiten. Fig. 2 is a schematic view of three transmitters of a single-frequency network, which work according to the inventive method.

Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Signalzuführung zu den Richtungsantennen 51, 52 und 53 eines Gleichwellensenders umfaßt eingangsseitig einen Modulator 10, welchem das zu übertragende Funksignal 1 im Basisband zugeführt wird. Als Funksignal kann ein beliebiges analoges oder digitales Signal vorgesehen werden, beispielsweise ein Hörfunk-, Fernseh- oder Datensignal. Bei dem Modulator 10 handelt es sich im Falle von digitalen Funksignalen vorzugsweise um einen COFDM-Modulator, ohne daß die Erfindung hierauf beschränkt ist. Alternativ kann auch eine schmalbandige Modulation in dem Modulator 10 vorgesehen werden. Das modulierte Funksignal 2 wird parallel den Zeitverzögerungsstufen 21, 22 und 23 zugeführt, welche am Anfang gesonderter Signalzweige für die zugeordneten Richtungsantennen 51, 52 bzw. 53 sind. Die Verwendung von drei Signalzweigen ist lediglich beispielhaft; um den allgemeinen Fall anzudeuten,ist in den Zeitverzögerungsstufen 21, 22, 23 die zugeordnete Verzögerungszeit mit t₁, t₂ und t_n bezeichnet, um anzudeuten, daß n Zeitverzögerungsstufen entsprechend n Signalzweigen für n Richtungsantennen vorhanden sind. Mit n ist eine ganze Zahl größer als 1 bezeichnet. Wesentlich ist, daß die Zeitverzögerrungen t₁, t₂, t_n unterschiedlich in Abhängigkeit von den eingangs erwähnten Optimierungskriterien gewählt werden, d. h., nach Länge des Schutzintervalls, der Sendernetzgeometrie, der Topographie, der richtungsabhängigen Strahlungsleistung, der Sender und deren Reichweite. Die unterschiedlich verzögerten, modulierten Funksignale 3, 4, 5 werden in jeweils nachgeschalteten Sendestufen 31, 32 bzw. 33 verstärkt und (falls dies nicht bereits im Modulator 10 geschehen ist) in die gewünschte Frequenzlage gebracht. Die Ausgangssignale 6, 7, 8 der Sendestufen 31, 32, 33 werden als Isolator beschaltete Zirkulatoren 41, 42 bzw. 43 zugeführt, welche für eine Bedämpfung von reflektierten und eingestrahlten Signalanteilen sorgen. Die Ausgangssignale 6a, 7a und 8a der Zirkulatoren 41, 42, 43 werden den zugeordneten Richtungsantennen 51, 52, 53 zugeführt und von dort abgestrahlt. Die in Fig. 1 dargestellte Realisierung einer eigenen optimalen Abstrahlungszeit t₁, t₂, t_n für jeden Sektor bzw. jede Richtungsantenne 51, 52, 53 kann in jedem Sender des Gleichwellennetzes vorgesehen werden, sofern dies erforderlich ist. Gegebenenfalls können auch nur ein oder mehrere Sender eines Gleichwellennetzes mit der in Fig. 1 dargestellten, erfindungsgemäßen Signalzuführung ausgestattet werden.The signal supply shown schematically in Fig. 1 to the directional antennas 51, 52 and 53 of a single-frequency transmitter comprises a modulator 10 on the input side, which is supplied to transmitting radio signal 1 in the baseband. Any analog or digital signal can be provided as the radio signal, for example a radio, television or data signal. In the case of digital radio signals, the modulator 10 is preferably a COFDM modulator, without the invention being restricted to this. Alternatively, a narrowband modulation can also be provided in the modulator 10 . The modulated radio signal 2 is fed in parallel to the time delay stages 21 , 22 and 23 , which are separate signal branches for the associated directional antennas 51 , 52 and 53 at the start . The use of three signal branches is only an example; to indicate the general case, in the time delay stages 21 , 22 , 23 the assigned delay time is denoted by t 1, t 2 and t _n to indicate that n time delay stages corresponding to n signal branches for n directional antennas are present. An integer greater than 1 is designated by n. It is essential that the time delays t 1, t 2, t _{n be selected} differently depending on the optimization criteria mentioned at the outset, ie according to the length of the protection interval, the transmitter network geometry, the topography, the direction-dependent radiation power, the transmitter and its range. The differently delayed, modulated radio signals 3 , 4 , 5 are amplified in each of the downstream transmission stages 31 , 32 and 33 and (if this has not already been done in the modulator 10 ) brought into the desired frequency position. The output signals 6 , 7 , 8 of the transmission stages 31 , 32 , 33 are supplied as circulators 41 , 42 and 43 connected as insulators, which ensure attenuation of reflected and irradiated signal components. The output signals 6 a, 7 a and 8 a of the circulators 41 , 42 , 43 are supplied to the assigned directional antennas 51 , 52 , 53 and emitted from there. The realization shown in Fig. 1 its own optimal radiation time t₁, t₂, t _n for each sector or each directional antenna 51 , 52 , 53 can be provided in any transmitter of the single-frequency network, if this is necessary. If necessary, only one or more transmitters of a single-frequency network can be equipped with the signal feed according to the invention shown in FIG. 1.

Selbstverständlich ist es für die Signalzuführungszweige gemäß Fig. 1 gleichgültig, an welcher Stelle die Zeitverzögerungsstufen 21, 22, 23 eingesetzt werden, beispielsweise könnten die Zeitverzögerungsstufen auch unmittelbar vor den Antennen 51, 52, 53 angeordnet werden oder zwischen Sendestufen und Zirkulatoren. Ebensogut ist es möglich, anstelle von einem gemeinsamen Modulator 10 für jeden Signalzweig einen eigenen Modulator vorzusehen.It is of course for the signal supply branches of FIG. 1 no matter at which point the time delay stages 21, 22, are used 23, for example the time delay stages might also be just prior to the antennas 51, 52 are arranged 53, or between the transmitting stages and circulators. It is equally possible to provide a separate modulator for each signal branch instead of a common modulator 10 .

In Fig. 2 ist ein Gleichwellennetz mit den Sendern A, B und C dargestellt. Es sei angenommen, daß der Sender B entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren ausgebildet ist, dagegen die Sender A und C für jeden Sektor dieselbe Abstrahlungszeit aufweisen. Ein beliebiger Empfangspunkt P1 empfängt sowohl die Funksignale vom Sender A als auch vom Sender B. Um für den Empfangspunkt P1 Selbstinterferenzen zwischen den von den Sendern A und B eintreffenden Funksignalen zu vermeiden, wird am Sender B in der Signalzuführung für die Richtungsantenne des Sektors 1 die Zeitverzögerung der Verzögerungsstufe so gewählt, daß das Schutzintervall nicht überschritten wird. Für die Richtungsabstrahlung am Sender B in den Sektor 2, d. h. in Richtung des Senders C, wird dagegen eine andere Abstrahlungszeit t₂ als in dem Sektor 1 gewählt, da in dem Sektor 2 andere Verhältnisse hinsichtlich Sendernetzgeometrie, Topographie und richtungsabhängige Strahlungsleistungen der Sender vorliegen als im Sektor 1.In Fig. 2 is a single-frequency network to the transmitters A, B and C shown. It is assumed that the transmitter B is designed in accordance with the method according to the invention, whereas the transmitters A and C have the same radiation time for each sector. An arbitrary reception point P1 receives both the radio signals from transmitter A and transmitter B. In order to avoid self-interference for the reception point P1 between the radio signals arriving from transmitters A and B, the transmitter B in the signal feed for the directional antenna of sector 1 The time delay of the delay stage is selected so that the protection interval is not exceeded. For the directional radiation at transmitter B in sector 2, ie in the direction of transmitter C, however, a different radiation time t₂ is selected than in sector 1, because in sector 2 there are different conditions with regard to transmitter network geometry, topography and direction-dependent radiation power of the transmitter than in Sector 1.

Die optimale Abstrahlungszeiten t₁, t₂, d. h., die Verzögerungszeiten der entsprechenden Verzögerungsglieder in den einzelnen Signalzuführungszweigen gemäß Fig. 1 können entweder empirisch durch Messungen ermittelt werden oder anhand von Wellenausbreitungsmodellen errechnet werden.The optimal radiation times t₁, t₂, that is, the delay times of the corresponding delay elements in the individual signal feed branches according to FIG. 1 can either be determined empirically by measurements or can be calculated using wave propagation models.

Zusammenfassend läßt sich die Erfindung dahingehend beschreiben, daß zur Minimierung von Selbstinterferenzen in Gleichwellennetzen die Abstrahlungszeiten des oder der Sender in die einzelnen Richtungen optimiert werden. Dies ist möglich durch Veränderung der Abstrahlungszeit in alle Abstrahlungsrichtungen bzw. Sektoren.In summary, the invention can be described in that the Minimizing self-interference in single-frequency networks Radiation times of the transmitter or transmitters optimized in the individual directions will. This is possible by changing the radiation time in all Radiation directions or sectors.

Claims

1. A method for transmitting radio signals in transmitter networks that are operated in the same wave technology, in particular transmitter networks with OFDM modulation methods for digital radio, digital television and / or data services, with a radio signal with identical useful content in different main directions (D₁, D₂, D _n ) is emitted, characterized in that the radio signal is emitted in the individual directions at different times (t 1, t 2, t _n ).

2. The method according to claim 1, characterized in that the radiation of the radio signal in different main directions (D₁, D₂, D _n ) with the same or different powers (P₁, P₂, P _n ).

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that mutual influences in different main beam directions radiated descendants of the radio signal can be avoided, that reflections and radiations in each signal derivative of its radiation are dampened.