DE102004042376A1 - Empfangseinrichtung zum Empfangen von zeitlich gemultiplexten Signalen, Sendesystem und Verfahren zur zeitlichen Synchronisierung von zeitlich gemultiplexten Signalen - Google Patents

Empfangseinrichtung zum Empfangen von zeitlich gemultiplexten Signalen, Sendesystem und Verfahren zur zeitlichen Synchronisierung von zeitlich gemultiplexten Signalen

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    • H04H2201/10Aspects of broadcast communication characterised by the type of broadcast system
    • H04H2201/20Aspects of broadcast communication characterised by the type of broadcast system digital audio broadcasting [DAB]

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Empfangseinrichtung (5) zum Empfangen eines zeitlich gemultiplexten Signals auf einer Trägerfrequenz und zum Auslesen einer Inhaltsinformation eines weiteren zeitlich gemultiplexten Signals auf einer weiteren Trägerfrequenz, wobei eine Empfangseinheit und eine Kontextwechseleinheit (7) vorgesehen sind, um für die Zeitdauer eines Informationssymbols im Rahmen des zeitlich gemultiplexten Signals der Trägerfrequenz zu dem Empfangen des weiteren zeitlich gemultiplexten Signals auf der weiteren Trägerfrequenz zu wechseln, um ein Informationssymbol des weiteren zeitlich gemultiplexten Signals zu empfangen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Empfangseinrichtung zum Empfangen von zeitlich gemultiplexten Signalen auf einer oder mehreren Trägerfrequenzen. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Sendesystem mit mehreren Sendeeinrichtungen, um einen größeren Empfangsbereich abzudecken. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben einer Sendeeinrichtung.
  • Das europäische digitale terrestrische Hörfunksystem (DAB-Digital Audio Broadcasting), das langfristig den heutigen FM/RDS-Rundfunk ablösen soll, ermöglicht neben der Übertragung von Hörfunkprogrammen auch die Übertragung von digitalen Zusatzinformationen (PAD: Programm Associated Data) mit relativ hohen Datenraten.
  • In einem dazu verwendeten OFDM-Signal sind diese Zusatzinformationen zeitlich gemultiplext in Form von Informationssymbolen kodiert, die sich an einer festgelegten zeitlichen Position innerhalb eines Rahmens befinden. Bei einem OFDM-Signal werden solche Rahmen zeitlich aufeinanderfolgend gesendet und enthalten üblicherweise Synchronisationssymbole, Informationssymbole sowie Nutzsymbole. Der Aufbau der Rahmen ist üblicherweise beim DAB festgelegt.
  • Beim Empfang eines digitalen Rundfunkprogramms wird üblicherweise ein OFDM-Signal empfangen und in bekannter Weise demoduliert und dekodiert. Die darin enthaltene Zusatzinformation gemäß dem Informationssymbol steht einem Benutzer zur Verfü gung. Es ist jedoch wünschenswert, dass einem Benutzer auch Zusatzinformationen von OFDM-Signalen auf anderen Trägerfrequenzen zur Verfügung gestellt werden. Dies kann erfolgen, indem der OFDM-Empfänger kurzzeitig auf eine andere Trägerfrequenz umschaltet, das dortige OFDM-Signal empfängt und das Informationssymbol demoduliert und dekodiert. Jedoch sollte diese Zeitdauer, während der auf die andere Trägerfrequenz umgeschaltet wird, möglichst gering sein bzw. sollte der Zeitpunkt so gewählt sein, dass zum Zeitpunkt des Umschaltens gerade kein Nutzsymbol, das für das gerade gehörte Rundfunkprogramm benötigt wird, auf der ursprünglichen Trägerfrequenz gesendet wird. Da jedoch der Zeitpunkt des Informationssymbols des OFDM-Signals auf der anderen Trägerfrequenz nicht bekannt ist, muss zum Auffinden des Informationssymbols für eine unakzeptable lange Zeitdauer auf die andere Trägerfrequenz umgeschaltet werden, um das Informationssymbol zu detektieren. Dabei kann es vorkommen, dass ein oder mehrere Nutzsymbole, die für die Dekodierung des Rundfunkprogramms notwendig sind, verloren gehen und der Benutzer eine Unterbrechung des Rundfunkprogramms bemerkt.
  • Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Empfangseinrichtung, ein Verfahren zum Betreiben einer Sendeeinrichtung sowie ein Sendesystem zur Verfügung zu stellen, wobei Zusatzinformationen auch von anderen zeitlich gemultiplexten Signalen anderer Trägerfrequenzen empfangen werden können, ohne dass Nutzdaten, die zur Dekodierung notwendig sind, aus dem Nutzdatenstrom verloren gehen.
  • Diese Aufgabe wird durch die Empfangseinrichtung nach Anspruch 1, das Sendesystem nach Anspruch 3, sowie das Verfahren zum Betreiben einer Sendeeinrichtung nach Anspruch 4 gelöst.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Sendesystem mit einer oder mehreren Sendeeinrichtungen zum Senden von zeitlich gemultiplexten Signalen auf einer oder mehreren Trägerfrequenzen vorgesehen. Die zeitlich gemultiplexten Signale sind jeweils in aufeinanderfolgende zeitliche Rahmen kodiert, die jeweils an einer festgelegten zeitlichen Position ein Informationssymbol und ein Nutzsymbol enthalten. Die Sendeeinrichtungen weisen jeweils eine Synchronisationseinrichtung auf, um ein externes Synchronisationssignal zu empfangen, mit dem die zeitliche Lage der Rahmen des zeitlich gemultiplexten Signals so eingestellt wird, dass das Informationssymbol zum festgelegten Zeitpunkt gesendet wird. Weiterhin empfängt die Synchronisationseinrichtung (3, 4) einer Sendeeinrichtung (1, 2) als externes Synchronisationssignal ein von einer weiteren der Sendeeinrichtungen (1, 2) gesendetes zeitlich gemultiplextes Signal, wobei die Rahmen des von der Sendeeinrichtung (1, 2) gesendeten zeitlich gemultiplexten Signals in Phase zu dem von der weiteren Sendeeinrichtung (1, 2) gesendeten zeitlich gemultiplexten Signals ist, so dass das Informationssymbol zu festgelegten Zeitpunkten gesendet wird.
  • Die Sendeeinrichtung hat den Vorteil, dass sie das ausgesendete Signal so synchronisieren kann, dass es mit anderen Sendeeinrichtungen das zu sendende zeitlich gemultiplexte Signal synchron aussendet. Dazu empfängt die Sendeeinrichtung als ein externes Synchronisationssignal ein weiteres empfangbares zeitlich gemultiplextes Signal oder ein von einer weiteren Sendeeinrichtung generiertes Synchronisationssignal. Auf diese Weise kann ein Sendesystem mit mehreren Sendeeinrichtungen bereit gestellt werden, wobei jede der Sendeeinrichtungen ein zeitlich gemultiplextes Signal aussendet, das zeitlich synchronisiert ist, so dass die Rahmen der ausgesendeten zeitlich gemultiplexten Signale zum gleichen Zeitpunkt beginnen.
  • Alternativ können die Synchronisationseinrichtungen der Sendeeinrichtungen miteinander verbunden sein, um gegenseitig das externe Synchronisationssignal auszutauschen. Auf diese Weise kann auf das Vorsehen einer zusätzlichen Synchronisationseinheit verzichtet werden, da sich die Sendeeinrichtungen gegenseitig synchronisieren.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Empfangseinrichtung zum Empfangen eines zeitlich gemultiplexten Signals und zum Auslesen einer Inhaltsinformation von einem weiteren zeitlich gemultiplexten Signal auf einer anderen Trägerfrequenz vorgesehen. Die Empfangseinrichtung weist eine Kontext-Wechseleinheit auf, um für die Zeitdauer des Informationsymbols im Rahmen des zeitlich gemultiplexten Signals der Trägerfrequenz zu dem Empfangen des weiteren zeitlich gemultiplexten Signals auf der anderen Trägerfrequenz zu wechseln und das dortige Informationssymbol zu empfangen.
  • Die Empfangseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung hat den Vorteil, dass sie auf einfache Weise zu einem festgelegten Zeitpunkt einen Kontextwechsel durchführen kann, d.h. zum Empfangen eines zeitlich gemultiplexten Signals auf einer weiteren Trägerfrequenz für die Dauer des Informationssymbols auf der Trägerfrequenz umschaltet, um das dort vorhandene Informationssymbol des weiteren zeitlich gemultiplexten Signals zu empfangen und auszuwerten. Dies ist möglich, wenn die verschiedenen zeitlich gemultiplexten Signale zueinander synchronisiert sind, so dass die Informationssymbole der verschiedenen Signale zeitlich übereinander liegen.
  • Das Vorsehen einer aufwändigen Einrichtung, um das Informationssymbol des weiteren zeitlich gemultiplexten Signals zu lokalisieren, ohne den Empfang der Nutzdaten erheblich zu stören, muss daher nicht vorgesehen sein.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Betreiben einer Sendeeinrichtung vorgesehen. Dabei wird ein zeitlich gemultiplextes Signal von einer benachbarten Sendeeinrichtung empfangen, die zeitliche Lage des Rahmens des durch die benachbarte OFDM-Sendeeinrichtung gesendete zeitlich gemultiplexte Signals bestimmt und ein zeitlich gemultiplextes Signal generiert, dessen Rahmen zeitlich synchron zu dem Rahmen des empfangenen zeitlich gemultiplexten Signals ist.
  • Alternativ kann die erfindungsgemäße Sendeeinrichtung betrieben werden, indem ein externes Synchronisationssignal entweder von einer Synchronisationseinheit oder von einer weiteren Sendeeinrichtung empfangen wird und ein OFDM-Signal generiert wird, wobei die zeitliche Lage des Rahmens abhängig von dem externen Synchronisationssignal ist.
  • Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 ein Sendesystem mit Sendeeinrichtungen und einer Empfangseinrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 2a die zeitliche Konstellation von verschiedenen Sendeeinrichtungen gesendeten OFDM-Signalen gemäß dem Stand der Technik;
  • 2b die zeitliche Konstellation von zwei OFDM-Sendeeinrichtungen gesendeten OFDM-Signalen entsprechend dem Verfahren der vorliegenden Erfindung, und
  • 3 eine Sendesystem mit Sendeeinrichtungen, einer Empfangseinrichtung und einer Synchronisationseinheit gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
  • In 1 ist ein Sendesystem gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Das Sendesystem umfasst eine erste OFDM-Sendeinrichtung 1 und eine zweite OFDM-Sendeeinrichtung 2, die jeweils OFDM-Funksignale auf einer oder mehreren Trägerfrequenzen aussenden können. Im Empfangsbereich der ersten und zweiten OFDM-Sendeeinrichtung 1, 2 befindet sich ein OFDM-Empfänger 3, der ein OFDM-Signal auf verschiedenen Trägerfrequenzen empfangen kann.
  • Jeder der OFDM-Sendeeinrichtungen 1, 2 weist eine Synchronisationseinheit 3, 4 auf. Die erste bzw. zweite Synchronisationseinrichtung 3, 4 dient dazu, die von der ersten bzw. zweiten OFDM-Sendeeinrichtung 1, 2 ausgesendeten OFDM-Signale miteinander zu synchronisieren.
  • Ein durch die Sendeeinrichtungen 1, 2 gesendetes OFDM-Signal weist aufeinanderfolgend gesendete zeitliche Rahmen auf, die üblicherweise (z.B. beim DAB Mode 4) eine zeitliche Länge von 48 ms aufweisen. Es ist jedoch auch jede andere zeitliche Länge eines solchen Rahmens festlegbar. Ein Rahmen umfasst OFDM-Symbole, die unterschiedlich kodiert sind. Jeder Rahmen beginnt mit einem Synchronisationssymbol, dem sogenannten Nullsymbol NULL, zur Grobsynchronisation des Rahmens, das von einem Informationssymbol FIC gefolgt ist, das Zusatzinformationen enthält, wie beispielsweise eine Senderkennungsliste, die innerhalb des Rahmens verfügbaren verschiedenen Programmquellen, Verkehrsinformationen oder sonstige Informationen umfasst. Nach dem Informationssymbol folgen mehrere Unterkanalsymbole Subch, die jeweils einer bestimmten Programmquelle zugeordnet sind. Ein solcher Rahmen ist beispielsweise aus der 2a entnehmbar.
  • Beim Kontextwechsel wird eine OFDM-Empfangseinrichtung 5 mithilfe einer Kontextwechseleinheit 7 so umgeschaltet, dass sie ein OFDM-Signal auf einer anderen Trägerfrequenz empfangen kann. Dies dient dazu, das Informationssymbol des OFDM-Signals auf der anderen Trägerfrequenz zu empfangen und auszuwerten, um die darin kodierten Informationen zu erhalten. Dieses Umschalten durch die OFDM-Empfangseinrichtung 3 kann jedoch nur außerhalb eines Zeitfensters durchgeführt werden, während dem das Nutzsymbol mit dem zum Empfangen der ausgewählten Programmquelle enthaltenen Nutzdaten durchgeführt werden. Liegt, wie in den untereinander dargestellten Rahmen zweier OFDM-Signale der 2a gezeigt ist, das der ausgewählten Programmquelle zugeordneten Nutzsymbol zeitlich über dem Informationssymbol eines weiteren OFDM-Signals auf einer weiteren Trägerfrequenz, so kann der Wechsel zum Empfangen des weiteren OFDM-Signals nicht ohne hörbare Störung durchgeführt werden, da das Nutzsymbol der OFDM-Signale nicht gleichzeitig mit dem Informationssymbol des weiteren OFDM-Signals empfangen erden kann.
  • Die Synchronisationseinrichtungen 3, 4 sind so gestaltet, dass sie die von der ersten und zweiten Sendeeinrichtung 1, 2 ausgesendeten OFDM-Signale zueinander so synchronisieren, dass die Rahmen der gesendeten OFDM-Signale synchron zueinander liegen. Eine solche Konstellation ist in den Rahmen von zwei verschiedenen Kontexten zweier verschiedener OFDM-Signale in 2b dargestellt. Man erkennt, dass die Nullsymbole NULL, die Informationssymbole FIC und die Unterkanalsymbole Subch, d.h. die Nutzsymbole, synchron zueinander liegen, so dass das Nutzsymbol des OFDM-Signals, das die ausgewählte Programmquelle enthält, z.B. von der ersten OFDM-Sendeeinrichtung, empfangen werden kann und außerhalb des Nutzsymbols auf den zweiten Kontext, d.h. das OFDM-Signal, das von der zweiten OFDM-Sendeeinrichtung gesendet wird, umgeschaltet wird, um das dort gesendete Informationssymbol zu empfangen. Die OFDM-Empfangseinrichtung 5 schaltet also während das Informationssymbol auf der Trägerfrequenz empfangbar ist, auf die weitere Trägerfrequenz des weiteren OFDM-Signals um, da bei einem synchronem Senden dort das Informationssymbol des weiteren OFDM-Signals empfangen werden kann. Die Auswahl der weiteren Trägerfrequenz für das weitere OFDM-Signal erfolgt mithilfe einer Auswahleinheit 8, die die weitere Trägerfrequenz abhängig von einem Vorgabewert, einer Benutzer eingabe oder einer Suchfunktion, die eine Reihe von weiteren Trägerfrequenzen vorgibt, einstellt.
  • Das Synchronisieren erfolgt bei der Ausführungsform nach 1 dadurch, dass die erste Sendeeinrichtung das von der zweiten Sendeeinrichtung gesendete OFDM-Signal empfängt und den Rahmenanfang bestimmt, um das von der ersten Sendeeinrichtung gesendete OFDM-Signal darauf zu synchronisieren. Auf gleiche Weise arbeitet die Synchronisationseinrichtung 4 der zweiten OFDM-Sendeeinrichtung, die das OFDM-Signal der ersten OFDM-Sendeeinrichtung 1 empfängt und das gesendete zweite OFDM-Signal darauf synchronisiert.
  • In 3 ist ein Sendesystem gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Die Ausführungsform der 3 unterscheidet sich von der Ausführungsform der 1 dadurch, dass sich die OFDM-Sendeeinrichtungen nicht gegenseitig synchronisieren, sondern mit einer externen Synchronisationseinheit 6 in Verbindung stehen, die ein Synchronisationssignal generiert, wobei abhängig von dem Synchronisationssignal die Rahmen der OFDM-Signale synchronisiert werden. Die Synchronisationseinheit 6 kann über eine Leitungsverbindung oder eine drahtlose Verbindung mit den OFDM-Sendeeinrichtungen 1, 2 in Verbindung stehen. Z.B. kann eine solche Synchronisationseinheit durch ein GPS-Satellitensystem bereit gestellt werden, das zeitlich hochpräzise Signale aussendet.
  • Die Empfangseinrichtung ist beispielsweise auf die Trägerfrequenz des ersten OFDM-Signals eingestellt und dekodiert, wie in der 2b dargestellt ist, den zweiten Unterkanal. Parallel zum normalen Betrieb, z.B. eine Audio-Ausgabe, kann der Empfänger während des Nullsymbols und des Informationssymbols auf eine andere Trägerfrequenz umschalten und das dortige Informationssymbol dekodieren. Hieraus kann eine genaue Identifikation des entsprechenden Kontextes durchgeführt werden. Auf das Empfangen des Nullsymbols und des Informationssymbols des OFDM-Signals der ersten Sendeeinrichtung kann von Zeit zu Zeit verzichtet werden, da diese Informationen im allgemeinen redundant sind.
  • 1
    erste Sendeeinrichtung
    2
    zweite Sendeeinrichtung
    3
    erste Synchronisationseinrichtung
    4
    zweite Synchronisationseinrichtung
    5
    Empfangseinrichtung
    6
    Synchronisationseinheit
    7
    Kontextwechseleinheit
    8
    Auswahleinheit

Claims (4)

  1. Empfangseinrichtung (5) zum Empfangen eines zeitlich gemultiplexten Signals auf einer Trägerfrequenz und zum Auslesen einer Inhaltsinformation eines weiteren zeitlich gemultiplexten Signals auf einer weiteren Trägerfrequenz, wobei eine Empfangseinheit und eine Kontextwechseleinheit (7) vorgesehen ist, um für die Zeitdauer eines Informationssymbols im Rahmen des zeitlich gemultiplexten Signals der Trägerfrequenz zu dem Empfangen des weiteren zeitlich gemultiplexten Signals auf der weiteren Trägerfrequenz zu wechseln, um ein Informationssymbol des weiteren zeitlich gemultiplexten Signals zu empfangen.
  2. Empfangseinrichtung nach Anspruch 1, wobei eine Auswahleinheit (8) vorgesehen ist, um die weitere Trägerfrequenz des weiteren zeitlich gemultiplexten Signals abhängig von einer Benutzereingabe oder abhängig von einer Suchfunktion vorzugeben.
  3. Sendesystem mit einer oder mehreren Sendeeinrichtungen (1, 2) zum Senden von zeitlich gemultiplexten Signalen auf einer oder mehreren Trägerfrequenzen, wobei die zeitlich gemultiplexten Signale jeweils in aufeinanderfolgende zeitliche Rahmen kodiert sind, die jeweils an einer festgelegten zeitlichen Position ein Informationssymbol und ein Nutzsymbol enthalten, wobei eine Synchronisationseinrichtung (3, 4) vorgesehen ist, um ein externes Synchronisationssignal zu empfangen, mit dem die zeitliche Lage der Rahmen des zeitlich gemultiplexten Signals so eingestellt wird, dass das Informationssymbol zu festgelegten Zeitpunkten gesendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Synchronisationseinrichtung (3, 4) einer Sendeeinrichtung (1, 2) als externes Synchronisationssignal ein von einer weiteren der Sendeeinrichtungen (1, 2) gesendetes zeitlich gemultiplextes Signal empfängt, wobei die Rahmen des von der Sendeeinrichtung (1, 2) gesendeten zeitlich gemultiplexten Signals in Phase zu dem von der weiteren Sendeeinrichtung (1, 2) gesendeten zeitlich gemultiplexten Signals ist, so dass das Informationssymbol zu festgelegten Zeitpunkten gesendet wird.
  4. Verfahren zum Betreiben einer Sendeeinrichtung (1, 2) in einem Sendesystem nach Anspruch 3 mit folgenden Schritten: Empfangen eines zeitlich gemultiplexten Signals von einer benachbarten Sendeeinrichtung (1, 2), Bestimmen der zeitlichen Lage des Rahmens des durch die benachbarte Sendeeinrichtung gesendeten zeitlich gemultiplexten Signals; Generieren eines zeitlich gemultiplexten Signals, dessen Rahmen zeitlich synchron zu dem Rahmen empfangenen zeitlich gemultiplexten Signals ist.
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