DE19809834A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Rundfunkübertragung von digitalisierten Fernsehbild-, Ton- und Datensignalen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren, der im Ober­ begriff des Patentanspruchs 1 und auf eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 8 näher bezeichneten Art. Ein derartiges Verfahren ist z. B. in DAVIC 1.1, Specification Part 08, Lower Layer Protocols And Physical Interfaces, LMDS Specifications, Revision 1.1 03/1996 beschrieben.

Es gestattet auf dem Gebiet der HF-Übertragung von inter­ aktiven Fernsehanwendungen die Übertragung unsymmetrischer und auch einiger symmetrischer Datenströme, wie sie für die drahtlose Verlängerung des Kabels notwendig sind. ATM- (Asynchronous Transfer Mode) und MPEG-Signale (Bild-, Ton- und Datensignale, die nach der Vorschrift der Moving Pictu­ res Experts Group codiert sind) können mit diesem Prinzip in beide Richtungen gleichzeitig übertragen werden.

Gegenwärtig wird in vielen Ländern an der Realisierung von interaktiven breitbandigen Systemen gearbeitet. Obwohl die Videosignale als MPEG-Signale codiert sind und durch diese Datenreduktion eine große Einsparung an Bandbreite möglich ist, wird dieser Vorteil durch die individuellen Datenströ­ me für interaktive Dienste und die Vielzahl der gewünschten Programme mehr als aufgebraucht. Dies gilt auch für draht­ lose Systeme.

Üblicherweise wird für den HF-Rückkanal ein Frequenzbereich in der Nähe des Hinkanals benutzt. Je dichter der Hinkanal und der Rückkanal beieinander liegen, um so besser stimmen die Ausbreitungseigenschaften beider Kanäle überein und um so eher können für beide Kanäle dieselben Antennen benutzt werden.

Die Normungsvorschläge bei DAVIC (Digital Audio-Visual Council) gehen derzeit von einer solchen frequenzmäßigen Trennung beider Kanäle aus. Fig. 2 zeigt die Frequenzauf­ teilung bei der Übertragung zwischen STU (Set-Top Unit) und Zweirichtungskonverter, der auf der Nutzerseite das gesen­ dete und das empfangene Signal konvertiert.

Alle bekannten Verfahren für die HF-Übertragung von inter­ aktiven Fernsehanwendungen haben jedoch den Mangel eines großen Frequenzbedarfes. Zusätzlich zum Frequenzband für die Signale von der Basisstation zu den Teilnehmern werden auch noch Frequenzbänder bzw. Zeiten für die Übertragungs­ richtung von den Teilnehmern zur Basisstation und Erstan­ rufe benötigt.

Ein Vorschlag für die Aufteilung des Frequenzbandes von 40,5 GHz bis 42,5 GHz ist in Fig. 1 dargestellt. Er ist dem Standard /1/ MPT 1560 entnommen. Gegenwärtig werden in vie­ len Ländern mögliche zusätzliche Frequenzen für Rückkanäle diskutiert. Zukünftige Dienste mit Videoübertragungsmög­ lichkeiten in beiden Richtungen (interaktive Übertragungen) benötigen hohe Frequenzbandbreiten.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in einer Verringerung des Frequenzbandbreitenbedarfes von breitbandigen interaktiven Übertragungen mit Mikrowellen.

Diese Aufgabe löst die Erfindung durch das im Kennzeichen des Patentanspruch 1 beschriebenen Verfahrens.

Verbesserungen des Verfahrens sind in den Kennzeichen der Unteransprüche 2 bis 7 beschrieben.

Eine für die Bewältigung dieser Aufgabe geeignete Vorrich­ tung ist im Kennzeichen des Patentanspruchs 8 beschrieben.

Das Kennzeichen des Patentanspruchs 9 zeigt eine vorteil­ hafte Weiterbildungsmöglichkeit dieser Vorrichtung.

Mit Hilfe der Erfindung gelingt es auf überraschend einfa­ che Weise den gleichen HF-Kanal zur Lieferung von Videosig­ nalen, d. h. von kontinuierlichen Datenströmen für Hin- und Rückrichtung zu nutzen.

Der Widerspruch, daß einerseits große Frequenzbandbreiten mit Videodatenströmen für den Hinweg belegt sind und daß für die Rückrichtung bei einer großen Teilnehmerzahl zu­ sätzlich beachtliche Bandbreiten erforderlich sind, wird durch die Ergänzung eines Verfahrens mit zeitlich gestaf­ felten Folgen von Signalen gleicher Frequenz durch Maßnah­ men zur Erkennung bzw. Trennung von Sende- und Empfangs­ signal zur Signalflußrichtungstrennung erreicht.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbei­ spielen näher erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 die Frequenzaufteilung entsprechend dem Standard MPT 1560,

Fig. 2 die bekannte Frequenzaufteilung bei DAVIC,

Fig. 3 eine Übertragungsstrecke mit Anwendung der Erfindung, und

Fig. 4 schematisch die Verwendung einer Vorrichtung zur Übertragung zwischen einer Basisstation und einem Teilnehmer und zurück.

Fig. 1 zeigt anhand der Frequenzaufteilung entsprechend dem Standard MPT 1560, wo an den beiden Bandenden Rückkanalbe­ reiche vorgesehen sind.

Aus der Fig. 2 ist die bekannte Frequenzaufteilung für Hin- und Rückkanäle bei DAVIC zwischen STB und Up- und Down- Converter ersichtlich.

Die Fig. 3 zeigt eine Übertragungsstrecke mit Anwendung der Erfindung, bei welcher die Kanalfrequenzen F1 bis F3 für die Senderichtung von der Basisstation zum Teilnehmer zuge­ lassen sind. Mit der Anwendung und Ausnutzung signalfluß­ richtungsabhängiger Maßnahmen bzw. Baugruppen ist es auch für das Funkfeld möglich, das Prinzip der Exklusivvergabe der Funkfrequenzen zu verlassen und Frequenzen innerhalb eines räumlichen Bereiches mehrfach zu vergeben. Zweckmäßigerweise sollten die Frequenzen aber bestimmten Diensten zugeordnet werden und innerhalb des Bereiches für Hin- und Rückrichtung genutzt werden. Ein Beispiel zeigt Fig. 3, wobei F1 und F2 und F3 den Sendefrequenzbereich der Basisstation bilden und F4 = F2 zugelassen ist. Wenn F4 beispielsweise gleich F2 ist, erfolgt die Trennung der Signale durch signalflußrichtungsabhängige Baugruppen. Im einfachsten Fall können dies stark gerichtete Antennen sein.

Bei der Verwendung einer Antenne kann eine Gabelschaltung, wie sie in der Fernmeldetechnik für drahtgebundene Übertra­ gungen üblich ist, angewendet werden.

Wenn ein Hindernis zwischen Sender und Empfänger das Signal reflektiert, kann durch Subtraktion von Anteilen des be­ kannten Sendesignals eine Separierung und Erkennung des Empfangssignals erfolgen.

Die Fig. 4 zeigt schematisch die Verwendung einer Vorrich­ tung zur Übertragung zwischen einer Basisstation und einem Teilnehmer hin und zurück. Die auf beiden Seiten an die Funkstrecke angrenzenden Blöcke AT enthalten die Antennen und die signalflußrichtungsabhängigen Trennmittel. Stark gerichtete Antennen können durch die Verwendung einer Erhöhung der Richtwirkung schon einen Teil der Trennmittel enthalten.

Die Unterdrückung von auf der Funkstrecke zurückreflektier­ ten Signalen wird durch die Signalkorrekturvorrichtung SK ermöglicht. In dieser Vorrichtung wird der Einfluß des HF- Kanals mit der Kanalschätzung berücksichtigt und durch die Subtraktion von Anteilen des bekannten Sendesignals kann das Empfangssignal ermittelt werden.

Vorteilhafterweise werden zeitliche Lücken im Datenstrom der Basisstation in Lücken für Erstanrufe und Nutzersigna­ le, die periodisch wiederkehren, aber deren Zeiten in Abhängigkeit vom Verkehrs aufkommen und der Entfernung zur Basisstation definiert werden, und Lücken für die digitalen Informationen der Nutzer unterteilt. Die gezeigte Verbin­ dung erlaubt den Signalfluß in beide Richtungen, wobei der Frequenzbereich des Dienstes für beide Richtungen gemeinsam benutzt wird.

Die Erfindung gestattet zusätzlich zu der neuen Verwendung signalflußrichtungsabhängiger Trennmittel den Einsatz an sich üblicher frequenzselektiver Trennmittel zur Verbesse­ rung des Störabstandes; jedoch mit wesentlich verminderten Anforderungen an deren Selektion. Dies ist keineswegs unbe­ deutend, weil ohne Anwendung der Erfindung für die Rück­ richtung keine Kanäle zugelassen sind, die im gleichen Frequenzband wie die Signale von der Basisstation zum Nutzer liegen.

Mit Anwendung der Erfindung kann die Vergabe der Kanäle bei der Frequenzplanung so gewählt werden, daß beispielsweise der Kanal 1 als Sendekanal der Basisstation und der Kanal 50 als Rückkanal benutzt wird (siehe Kanalaufteilung in Fig. 1). Damit sind auch noch ein ausnutzbarer Frequenz­ abstand und unterschiedliche Polarisationsebenen zwischen Sende- und Empfangssignalen vorhanden.

Eine Übertragung von analogen Fernsehsignalen in Hin- und Rückrichtung ist ebenfalls möglich.

Die Nutzung des Verfahrens ist nicht auf den HF-Weg begrenzt. Es kann auch auf den Speiseleitungen zu den Konvertern und sogar auf einem anschließenden Kabel genutzt werden.

Claims (9)

1. Verfahren zur Rundfunkübertragung von digitalisierten Fernsehbild-, Ton- und Datensignalen von einer Basis­ station zum Nutzer und zurück über einen Rückwärtskanal und mit HF-Modulation für drahtlose Verbindung, dadurch gekennzeichnet, daß

• - sendeseitig nach der Digitalisierung und vor der Aussen­ dung eine zeitlich gestaffelte Folge der Aktivitäten bzw. Richtungen gebildet wird,
• - jeweils für beide Verkehrsrichtungen der Signale zum Nutzer und den Rückwärtskanal vom Nutzer ein interakti­ ver Mehrfachverkehr innerhalb des Frequenzbandes der Hauptverkehrsrichtung vorgesehen wird, und
• - daß während der Verkehrszeiten in beiden Richtungen mindestens sendeseitig, und vorzugsweise auch nutzer­ seitig, für sich bekannte Maßnahmen zur Erkennung bzw. Trennung von Sende- und Empfangssignal zur Signalfluß­ richtungstrennung benutzt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Maßnahmen zur Erkennung bzw. Trennung von Sende- und Empfangssignal zur Signalflußrichtungstrennung eine Entkopplung mittels stark gerichteter Antennen verwen­ det wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Maßnahmen zur Erkennung bzw. Trennung von Sende- und Empfangssignal zur Signalflußrichtungstrennung eine Subtraktion von Anteilen des bekannten eigenen Sende­ signals vom Antennensignal verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Maßnahmen zur Erkennung bzw. Trennung von Sende- und Empfangssignal zur Signalflußrichtungstrennung Maßnahmen zur Erkennung und Beeinflussung der Signal­ flußrichtung verwendet werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Maßnahmen zur Erkennung bzw. Trennung von Sende- und Empfangssignal zur Signalflußrichtungstren­ nung gleichzeitig bzw. nacheinander verwendet werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Maßnahmen zur Erkennung bzw. Trennung von Sende- und Empfangssignal zur Signalflußrichtungstrennung mit der zeitlich gestaffelten Folge der Aktivitäten und Richtungen zur Bildung von Lücken für Erstanrufe und periodisch wiederkehrende Nutzersignale verknüpft werden.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Maßnahmen zur Erkennung bzw. Trennung von Sende- und Empfangssignal zur Signalflußrichtungstrennung die frequenzselektiven Maßnahmen mit Maßnahmen zur Kanal­ schätzung auf der jeweiligen Empfangsseite verbunden werden.

8. Vorrichtung zur Rundfunkübertragung von digitalisierten Fernsehbild-, Ton- und Datensignalen mit Antennen und Sendern bzw. Empfängern bei Basisstation und Nutzern, die über einen Rückwärtskanal für drahtlose Verbindun­ gen sowie über HF-Modulatoren und -Demodulatoren ver­ fügen dadurch gekennzeichnet, daß den Antennen bzw. den Verbindungen von den Sendern zu den Antennen und von den Antennen zu den Empfängern signalflußrichtungsabhängige Trennmittel (AT) und den Verbindungen von den Antennen zu den Empfängern Signal­ korrekturvorrichtungen (SK) zugeordnet sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Signalkorrekturvorrichtungen Mittel zur Signalsub­ traktion mit Kanalschätzung eingesetzt sind.