DE19940735A1 - Verfahren zur Rückgewinnung digitaler Zusatzinformationen aus einem Fernsehsignal und hierfür geeignete Separatorschaltung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rückgewinnung digitaler Zusatzinformationen, welche einem Fernsehsignal vorzugsweise in den bildfreien Signalabschnitten hinzugefügt wurden und eine Durchführung des Verfahrens einsetzbare Separatorschaltung. DOLLAR A Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, bei dessen Einsatz der schaltungsfreie Aufwand für die Rückgewinnung von Zusatzdaten aus Fernsehsignalen gegenüber bisher bekannten Lösungen verringert werden kann und eine entsprechende Separatorschaltung zu schaffen. Die Erfindung löst die Aufgabe, indem die Rückgewinnung der Zusatzdaten bis zur Extrahierung des für eine weitere Verarbeitung zur Verfügung stehenden redundanreduzierten Datenstromes im Wege einer analogen Signalverabeitung erfolgt. Dazu umfaßt eine hierfür verwendbare Separatorschaltung eine Einheit zur Auskopplung der Synchronsignale H-SYNC und V-SYNC aus dem mit den Zusatzinformationen versehenen Fernsehsignal, einen Referenzgenerator zur Abgabe einer Referenzsequenz, eine Faltungsstufe zur Faltung von FBAS-Signal und Referenzsequenz, einen Pegelbewerter, einen Speicher zur temporären Zwischenspeicherung der separierten Zusatzinformationen sowie einen Taktgenerator, wobei der Referenzgenerator und der Taktgenerator mit dem FBAS-Signal synchronisiert werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rückgewinnung digitaler Zusatzinformationen, welche einem Fernsehsignal vorzugsweise in den bildfreien Signalabschnitten hinzugefügt wurden. Weiterhin ist Gegenstand der Erfindung eine zur Durchführung des Verfahrens einsetzbare Separatorschaltung.

Es ist seit langem bekannt, mit dem Fernsehsignal unterschiedliche Zusatzinformationen zu übertragen. Bei den Zusatzinformationen handelt es sich beispielsweise um Videotextsignale oder aber auch um Prüfzeichen bzw. Signale für das Teleshopping oder Telebanking. Zur Übermittlung dieser Signale nutzt man die bildfreien Abschnitte des Fernsehsignals (FBAS), welche durch die Austastung des Elektronenstrahls beim Zeilen- bzw. Bildrücklauf entstehen. Diese für die eigentliche Fernsehbildübertragung nicht genutzten Zeitabschnitte der Signalsequenz bieten die Möglichkeit einer Überlagerung mit digitalen Zusatzinformationen. In mit der Sendeeinrichtung gekoppelten speziellen Schaltungen werden hierzu die Zusatzinformationen mit dem FBAS-Signal synchronisiert überlagert.

Ein zu diesem Zweck einsetzbares Verfahren, das so genannte Broadcast-Online-TV- Verfahren wird beispielsweise durch die DE 195 22 590 beschrieben. Zur Rückgewinnung der auf diese Art als Zusatzinformationen übertragenen Nutzinformationen sind auf der Empfängerseite entsprechende Schaltungsanordnungen vorzusehen, mittels welchen die Zusatzinformationen für eine weitere Verarbeitung wieder aus dem Signalgemisch separiert werden können.

Alle bisher bekannt gewordenen hierzu verwendbaren Schaltungen arbeiten in der Weise, daß zunächst das gesamte am Empfänger eingehende Signal (FBAS-Signal mit überlagerten Zusatzinformationen) vollständig analogdigital-gewandelt wird. Aus dem dabei entstehenden digitalen Datenstrom werden danach die Anteile mit den Zusatzdaten zeitlich selektiert. Die so erzeugten Datenbursts werden schließlich mit einer bekannten Referenzsequenz gefaltet und auf Autokorrelation des Faltungsproduktes detektiert.

Die bereits genannte DE 195 22 590 beschreibt neben dem Verfahren zur Übertragung von Zusatzdaten entsprechende zur Durchführung des Verfahrens geeignete Schaltungen, so auch eine zur Separierung der Zusatzdaten dienende Empfängerschaltung. Bei der in der Schrift offenbarten Schaltung wird das FBAS-Signal über eine Klemmung und einen Begrenzerverstärker einem ADU zugeführt, wo das noch mit den Zusatzdaten behaftete Signal analogdigital-gewandelt wird. Erst danach erfolgt die Multiplikation und Integration (Faltung) des Signals mit einem Referenzsignal sowie abschließend eine Pegelbewertung. Die Analog/Digital-Wandlung des gesamten Signals erfordert einen vergleichsweise hohen schaltungstechnischen Aufwand für den Empfänger und bedingt daher zur Erreichung der geforderten Signalqualität hohe Herstellungskosten.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, bei dessen Einsatz der schaltungstechnische Aufwand bei Schaltungen für die Rückgewinnung von Zusatzdaten aus Fernsehsignalen gegenüber bisher bekannten Lösungen verringert werden kann. Weiterhin besteht die Aufgabe darin, eine zur Durchführung des Verfahrens einsetzbare und einfach aufgebaute Separatorschaltung zu schaffen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen und Verfahrensschritten gemäß dem Hauptanspruch gelöst. Eine zur Durchführung des Verfahrens verwendbare Datenseparatorschaltung wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 4 gekennzeichnet. Vorteilhafte Ausgestaltungen bzw. Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind durch die jeweiligen Unteransprüche gegeben.

Das Verfahren zur Rückgewinnung digitaler Zusatzinformationen, welche dem Fernsehsignal vorzugsweise in den bildfreien Signalabschnitten hinzugefügt wurden, zeichnet sich dadurch aus, daß die Rückgewinnung der Zusatzdaten bis zur Extrahierung des für eine weitere Verarbeitung zur Verfügung stehenden redundanzreduzierten Datenstroms komplett im Wege einer analogen Signalverarbeitung erfolgt. Dabei werden folgende Verfahrensschritte durchlaufen:

• a) Aus dem mit Zusatzdaten behafteten FBAS-Signal werden zunächst die Synchronsignale H-SYNC und V-SYNC abgetrennt.
• b) Mit den abgetrennten Synchronsignalen wird eine der Bereitstellung von Referenzfolgen dienende Referenzsignalquelle zeilen- und bildsynchronisiert.
• c) Das komplette FBAS-Signal mit Zusatzdaten wird mit der von der Referenzsignalquelle generierten sowie mit dem FBAS-Signal zeilen- und bildsynchronisierten Referenzsequenz durch Multiplikation der zeitlichen Signalverläufe und anschließende Integration über die Dauer der Referenzfolgen gefaltet.
• d) Das aus der Signalfaltung resultierende Faltungsprodukt wird einer Pegelbewertung unterzogen.
• e) Die durch die vorstehend beschriebene Autokorrelation erhaltenen Datenbursts werden zum Erhalt eines stetigen Datenstroms taktgesteuert, temporär zwischengespeichert.

Sinnvollerweise ist das Verfahren so ausgestaltet, daß die Pegelbewertung des Faltungsprodukts in der Form einer schwellwertbezogenen Amplitudenbewertung durchgeführt wird. Ebenso erfolgt die taktgesteuerte temporäre Zwischenspeicherung des korrelierten Signals vorteilhafterweise durch Synchronisation des Taktes mittels der Synchronsignale H-SYNC und V-SYNC zeit- und zeilenlagenrichtig.

Die zur Durchführung des dargestellten Verfahrens verwendbare Datenseparatorschaltung umfaßt erfindungsgemäß mindestens eine Einheit zur Auskopplung der Synchronsignale H-SYNC und V-SYNC aus dem mit den Zusatzinformationen versehenen Fernsehsignal, einen Referenzgenerator zur Abgabe einer mit dem die Zusatzinformationen enthaltenden FBAS-Signal zu faltenden Referenzsequenz mit Referenzfolgen, eine Faltungsstufe zur Signalfaltung, welche aus einem Multiplizierer und einem Integrator gebildet ist, einen Pegelbewerter, einen Speicher zur temporären Zwischenspeicherung aus dem FBAS-Signal separierter Zusatzinformationen sowie einen Taktgenerator. Erfindungsgemäß werden dabei sowohl der Referenzgenerator als auch der den Integrator sowie den Speicher taktende Taktgenerator mittels der abgetrennten Synchronsignale mit dem die Zusatzinformationen enthaltenden FBAS-Signal synchronisiert. Hierdurch wird gewährleistet, daß die erfolgende Faltung des Signals mit der Bitsequenz aus der Referenzsignalquelle zeit- und zeilenrichtig vorgenommen wird. Durch die gleichzeitige entsprechende Synchronisation des Taktgenerators wird außerdem die zeit- und zeilenrichtige Übernahme des im Ergebnis der Faltung entstandenen Signals in dem temporären Speicher sichergestellt.

Im Sinne der Erfindung vorteilhaft ist der Pegelbewerter gemäß einer praktischen Ausgestaltung der Separatorschaltung als eine Diskriminatorschaltung ausgebildet, welche eine schwellwertbezogene Amplitudenbewertung des Faltungsprodukts durchführt. Gemäß einer möglichen und vorteilhaften, weil einfachen Ausbildung der erfindungsgemäßen Schaltung wird der temporäre Speicher, durch welchen die Folge von Datenbursts in einen stetigen Datenstrom umgewandelt wird, mittels eines D-Flipflops realisiert. Zur zeit- und zeilenrichtigen Übernahme der anstehenden Daten wird dieses Flipflop an seinem Takteingang durch den unter Nutzung der Synchronsignale H-SYNC und V-SYNC mit dem FBAS-Signal synchronisierten Takt des Taktgenerators hinsichtlich der Übernahme der von der Faltungsstufe gelieferten Daten gesteuert.

Das erfindungsgemäße Verfahren und ebenso die zu seiner Durchführung einsetzbare Separatorschaltung eignen sich vorzugsweise zur Rückgewinnung von Zusatzinfor­ mationen, welche dem Fernsignal in den bildfreien Signalabschnitten, insbesondere in der Zeilenaustastlücke, beispielsweise unter Einsatz des Broadcast-Online-TV-Verfahrens hinzugefügt wurden. Jedoch ist der Einsatz bei grundsätzlich gleicher Vorgehensweise bzw. gleichem Aufbau hierauf nicht beschränkt. So ist prinzipiell auch eine Separation von Zusatzinformationen möglich, welche dem Fernsehsignal nach anderen Verfahren und nicht nur innerhalb der bildfreien Signalabschnitte hinzugefügt werden.

Dabei ermöglicht das vorgeschlagene Verfahren den Einsatz von Separatorschaltungen mit einem deutlich verringerten schaltungstechnischen Aufwand ohne Beeinträchtigung der Qualität. Die hier vorgeschlagene, zur Durchführung des Verfahrens einsetzbare Datenseparatorschaltung verdeutlicht dies. In der Schaltung gelangen klassische analoge Schaltungseinheiten zum Einsatz, so daß sich zudem wesentlich geringere Herstellungskosten ergeben.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. Dazu ist ein Blockschaltbild für eine mögliche praktische Ausbildung der Separatorschaltung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in der Fig. 1 veranschaulicht.

Wie aus der Fig. 1 ersichtlich, wird das FBAS-Signal mit den hinzugefügten Zusatzinformationen in der Schaltung vollständig auf analogem Wege verarbeitet. Dazu werden in einer Schaltungseinheit 1, beispielsweise im Wege einer Hochpaßfilterung, aus dem eingehenden Signal die Synchronsignale H-SYNC und V-SYNC abgetrennt. Von der Schaltungseinheit 1 werden die abgetrennten Synchronsignale einer Referenzsignalquelle 2 und einem Taktgenerator 3 zugeführt, um diese mit dem FBAS-Signal zu synchronisieren. In der Referenzsignalquelle 2 wird eine hinsichtlich der Dauer der Referenzfolgen mit dem FBAS-Signal synchronisierte Referenzfolge generiert. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine so genannte PN-Sequenz (Pseudo-Noise- Sequenz) handeln, welche einem Pseudozufallsbitmuster mit einem vorteilhafterweise geringen Gleichanteil entspricht. Das am Eingang 8 der Schaltung eingehende mit den Zusatzdaten behaftete FBAS-Signal sowie das mit ihm synchronisierte Referenzsignal werden der aus einem Multiplizierer 4 und einem Integrator 5 bestehenden Faltungsstufe 4, 5 zugeführt. In der Faltungsstufe 4, 5 erfolgt zunächst eine Multiplikation der zeitlichen Signalverläufe und eine anschließende Integration des Produktes über die Dauer der Referenzfolgen. Durch die Taktung des Integrators 5 mit dem durch die Bildaustastsignale synchronisierten Taktsignal wird dabei der Integrationszeitraum definiert festgelegt. Das am Ausgang der Faltungsstufe 4, 5 anstehende Signal wird anschließend in der Einheit 6 einer Pegelbewertung unterzogen.

In dem dargestellten Beispiel handelt es sich bei der Einheit 6 um einen Diskriminator, durch welchen eine schwellwertbezogene Amplitudenbewertung des Signals erfolgt. Die dem Fernsehsignal ursprünglich zugeführten Zusatzinformationen stehen am Ausgang des Amplitudendiskriminators 6 als eine Folge von Datenbursts an. Um hieraus einen kontinuierlichen Datenstrom zu erhalten, werden die Datenbursts mittels eines D-Flipflops 7 temporär zwischengespeichert. Dabei werden die korrelierten Daten dem D-Eingang des Flipflops 7 zugeführt und von dort entsprechend dem ebenfalls mit den Bildaustastsignalen synchronisierten Takt übernommen. Durch die temporäre Zwischenspeicherung steht am Ausgang 9 des Flipflops 7 ein kontinuierlicher Datenstrom für eine weitere Signalverarbeitung zur Verfügung.

Liste der verwendeten Bezugszeichen

1

Einheit zur Abtrennung der Synchronsignale

2

Referenzsignalquelle

3

Taktgenerator

4

Multiplizierer

5

Integrator

6

Pegelbewerter, Diskriminator

7

temporärer Speicher, Flipflop

8

Eingang

9

Ausgang

Claims (6)

1. Verfahren zur Rückgewinnung digitaler Zusatzinformationen, welche einem Fernseh­ signal (FBAS) vorzugsweise in den bildfreien Signalabschnitten hinzugefügt wurden, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückgewinnung der Zusatzdaten bis zur Extrahierung des für eine weitere Verarbeitung zur Verfügung stehenden redundanzreduzierten Datenstromes im Wege einer analogen Signalverarbeitung unter Durchführung der nachfolgenden Verfahrensschritte erfolgt

• a) Abtrennung der Synchronsignale H-SYNC und V-SYNC für die Zeilen- und Bildsynchronisation aus dem Fernsehsignal mit Zusatzinformationen,
• b) Synchronisation einer Referenzsignalquelle mittels der abgetrennten Synchron­ signale zur Bereitstellung einer zum empfangenen Signal zeilen- und bild­ synchron gestarteten Referenzsequenz mit Referenzfolgen,
• c) Faltung, nämlich Multiplikation des Fernsehsignals mit Zusatzinformationen mit der zeilen- und bildsynchronisierten Referenzsequenz und Integration über die Dauer der Referenzfolgen,
• d) Pegelbewertung des aus der Faltung resultierenden Signals,
• e) taktgesteuerte temporäre Zwischenspeicherung des nach Durchführung von Ver­ fahrensschritt d) erhaltenen Signals zur Erzeugung eines stetigen Datenstroms.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pegelbewertung des aus der Faltung resultierenden Signals als schwellwertbezogene Amplitudenbewertung durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der der taktge­ steuerten temporären Zwischenspeicherung des nach Verfahrensschritt 1d) erhaltenen Signals dienende Taktgenerator für eine zeit- und zeilenlagenrichtige Auskopplung des Signals ebenfalls mittels der abgetrennten Synchronsignale H-SYNC und V- SYNC synchronisiert wird.

4. Datenseparatorschaltung zur Rückgewinnung digitaler Zusatzinformationen, welche einem Fernsehsignal vorzugsweise nach dem Broadcast-Online-TV-Verfahren hinzu­ gefügt wurden, umfassend eine Einheit (1) zur Auskopplung der Synchronsignale H-SYNC und V-SYNC aus dem mit den Zusatzinformationen versehenen Fernseh­ signal, einen Referenzgenerator (2) zur Abgabe einer mit dem die Zusatzin­ formationen enthaltenden FBAS-Signal zu faltenden Referenzsequenz, eine aus einem Multiplizierer (4) und einem Integrator (5) gebildete Faltungsstufe (4, 5) zur Signalfaltung, einen Pegelbewerter (6), einen Speicher (7) zur temporären Zwischenspeicherung aus dem FBAS-Signal separierter Zusatzinformationen sowie einen Taktgenerator (3), wobei der Referenzgenerator (2) und der den Integrator (5) sowie den Speicher (7) taktende Taktgenerator (3) mittels der abgetrennten Synchronsignale mit dem die Zusatzinformationen enthaltenden FBAS-Signal synchronisiert werden, so daß in der Faltungsstufe (4, 5) eine zeit- und zeilenrichtige Faltung des FBAS-Signals und der Referenzsequenz gewährleistet und das im Ergebnis der Faltung erhaltene Signal zeit- und zeilenrichtig in den temporären Speicher (7) übernommen wird.

5. Datenseparatorschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Pegel­ bewerter (6) für eine schwellwertbezogene Amplitudenbewertung des die Faltungs­ stufe verlassenden Signals als Diskriminatorschaltung ausgebildet ist.

6. Datenseparatorschaltung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der temporäre Speicher (7) als ein D-Flipflop ausgebildet ist, dessen D-Eingang mit dem Ausgang des Pegelbewerters (6) verbunden ist und den dort jeweils anstehenden Signalpegel gesteuert vom Takt des durch die Synchronsignale H-SYNC und V-SYNC synchronisierten Taktgenerators (3) übernimmt.