DE202004016686U1 - Quadrature amplitude modulation modulator circuit for at least 2 baseband signals e.g. for use between television transmission satellite receiver and broadband communications network - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Breitbandkommunikationsnetz und insbesondere eine QAM-Modulator-Schaltungsanordnung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 zur Verwendung in einer Kabelkopfstation für ein derartiges Kommunikationsnetz.The The invention relates to a broadband communication network, and more particularly a QAM modulator circuit arrangement according to the preamble of claim 1 for use in a cable headend for such a communication network.
Heutige Breitbandkommunikationsnetze sind zur Übertragung von analogen und digitalen Daten, insbesondere Audio- und Videodaten ausgelegt. Als Modulationsart der Daten im BK-Netz wird in der Regel eine 64-Quadratur-Amplituden-Modulation (QAM) verwendet, die eine Nutzbitrate in einem Kanal mit einer Bandbreite von beispielsweise 8 MHz unter Berücksichtigung eines Roll-off-Faktors von 0,15 und einer Reed-Solonon-(204,188)Codierung von ca. 38,1 Mbit/s ermöglicht. Eine höherstufige 256-QAM erlaubt bei 8 MHz-Kanal eine Nutzdatenrate von etwa 50,8 Mbit/s. Die digitale Übertragungstechnik im BK-Netz erlaubt eine effiziente Nutzung des Frequenzspektrums, sodass sich die Anzahl der zu übertragenden Programme stark erhöht, was gleichzeitig auch eine Senkung der Übertragungskosten pro Programm bedeutet. Beispielsweise können im Hyperband zwischen 302 und 446 MHz 13 Digitalkanäle genutzt werden, über welche mit 64-QAM ca. 495 Mbits/s. und mit 256-QAM etwa 660 Mbit/s. übertragbar sind.today Broadband communication networks are used to transmit analog and digital data, in particular audio and video data designed. As modulation type the data in the BK network is usually a 64-quadrature amplitude modulation (QAM) which uses a pay bit rate in a channel with a bandwidth for example, 8 MHz taking into account a roll-off factor of 0.15 and a Reed-Solonon (204,188) encoding of about 38.1 Mbps. A higher-level 256-QAM allows a payload data rate of about 50.8 Mbit / s for an 8 MHz channel. The digital transmission technology in the BK network allows efficient use of the frequency spectrum, so that the number of transferred Programs greatly increased, which at the same time also reduces the transmission costs per program means. For example, you can in Hyperband between 302 and 446 MHz 13 digital channels used be over which with 64-QAM about 495 Mbits / s. and about 660 Mbps with 256-QAM. transferable are.
Bei der Einspeisung der unterschiedlichen Signale, beispielsweise eines digitalen Satellitensignals oder eines digitalen terrestrischen Signals in Form eines Fernsehprogramms erfolgt an der als Kabelkopfstation bezeichnete Einspeisestelle eine Umsetzung des einkommenden Signals in die Modulationsart der Übertragung in dem BK-Netz, d.h. in eine Quadratur-Amplituden-Modulation. Diese Umsetzung erfolgt in einem QAM-Modulator, welcher die Umsetzung eines Transportdatenstroms in ein QAM-Datensignal vornimmt. Im Falle des Empfangs eines Transportdatenstromes via Satellit erfolgt eine Transmodulierung von QPSK (Quadratur Phase Shift Key) in QAM (Quadratur Amplitude Modulation). Um im BK-Netz mehrere derartige Programmkanäle wie Fernsehkanäle übertragen zu können, wird das Basisbandsignal in einer Modulatoreinrichtung mit einem komplexen Trägersignal multipliziert, wodurch ein QAM-Bandpasssignal erzeugt wird, dessen Mittenfrequenz der Frequenz des Trägersignals entspricht und die als Zwischenfrequenz bezeichnet wird. Dieser Zwischenfrequenzbereich wird dann in einem Ausgangsumsetzer in den HF-Bereich von 47 MHz bis 862 MHz hochgemischt.at the feeding of the different signals, such as one digital satellite signal or a digital terrestrial Signal in the form of a television program takes place at the cable head station designated feed point an implementation of the incoming signal in the modulation type of the transmission in the BK network, i. in a quadrature amplitude modulation. These Implementation takes place in a QAM modulator, which is the implementation a transport data stream in a QAM data signal makes. In case of receiving a Transport data stream via satellite is a transmodulation QPSK (quadrature phase shift key) in QAM (quadrature amplitude Modulation). To transmit in the BK network several such program channels such as TV channels to be able to is the baseband signal in a modulator device with a complex carrier signal multiplied, whereby a QAM bandpass signal is generated, whose Center frequency corresponds to the frequency of the carrier signal and the is called intermediate frequency. This intermediate frequency range is then up-converted in the RF range from 47 MHz to 862 MHz in an output converter.
Bei herkömmlichen Schaltungsanordnungen eines Dual-QAM-Modulators ist jedem Basisbandsignal, das an einem Eingang anliegt, ein digital codiertes Zwischenfrequenzsignal an einem zugeordneten Ausgang zugewiesen, wobei die jedem Eingang zugeordneten Zwischenfrequenzbereiche zumindest um einen Kanalbereich voneinander beabstandet sind, damit sich keine Überlappung der beiden Kanäle im BK-Netz ergibt. Bei der angegebenen herkömmlichen Schaltungsanordnung ist ein D/A-Wandler an jedem Ausgang des Dual-QAM-Modulators vorgesehen, welcher das jeweilige, digital codierte Zwischenfrequenzsignal in das zugeordnete analoge Zwischenfrequenzsignal umwandelt. Demgemäß ist für jedes Basisbandsignal, d.h. für jeden Kanal, ein zugeordneter D/A-Wandler vorgesehen, wobei die erzeugten Zwischenfrequenzbandsignale zusammengefügt und in einem gemeinsamen Ausgangsumsetzer hochgemischt werden, sodass ein BK-Netzsignal resultiert, das sich aus mehreren QAM-Signalen innerhalb des Frequenzbereichs von 47 MHz bis 862 MHz zusammensetzt.at usual Circuitry of a dual QAM modulator is any baseband signal, which is applied to an input, a digitally coded intermediate frequency signal assigned to an assigned output, with each input assigned intermediate frequency ranges at least a channel region spaced apart, so that no overlap of the two channels in the BK network results. In the specified conventional Circuitry, a D / A converter is provided at each output of the dual QAM modulator, which the respective, digitally coded intermediate frequency signal in converts the assigned analog intermediate frequency signal. Accordingly, for each Baseband signal, i. For each channel, an associated D / A converter provided, wherein the generated Intermediate frequency band signals joined together and in a common Output converters are mixed up, resulting in a BK network signal, this is made up of several QAM signals within the frequency range from 47 MHz to 862 MHz.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Schaltungsaufwand bei der Umsetzung von Transportbanddaten in ein BK-Netz zu minimieren. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß schon mit einer QAM-Modulator-Schaltungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Schaltungsanordnung ist zum Modulieren von zumindest zwei Basisbandsignalen in zumindest zwei verschiedene, digital kodierte Zwischenfrequenzbandsignale ausgebildet, wobei jedem Basisbandbereich ein Zwischenfrequenzbereich zugeordnet ist und jeder Zwischenfrequenzbereich höher liegt als die Frequenz des zugeordneten Basisbandes.Of the Invention is the object of the circuit complexity to minimize the implementation of conveyor belt data into a BK network. These Task is already according to the invention with a QAM modulator circuit arrangement with the features of Claim 1 solved. The circuit arrangement is for modulating at least two baseband signals in at least two different, digitally encoded intermediate frequency band signals formed, each baseband area an intermediate frequency range is assigned and each intermediate frequency range is higher as the frequency of the assigned baseband.
Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung weist zumindest zwei Eingänge zum Zuführen von jeweils einem zu modulierenden Basisbandsignal, wobei die Datenraten der zumindest zwei Basisbandsignale identisch sind, sowie eine Modulatoreinrichtung zum Umwandeln der zugeführten Basisbandsignale mit zugeordneter Zwischenfrequenz auf. Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zeichnet sich dadurch aus, dass eine Zusammenführungseinrichtung vorgesehen ist zum Zusammenführen der zumindest zwei QAM-Signale in einen einzelnen digitalen Datenstrom, welcher die zumindest beiden QAM-Signale enthält sowie zumindest einen Ausgang, an welchem der in der Zusammenführungseinrichtung erzeugte, und der zumindest zwei QAM-Signale umfassende digitale Datenstrom abgebbar ist.The inventive circuit arrangement has at least two inputs for feeding each to be modulated baseband signal, wherein the data rates the at least two baseband signals are identical, as well as a modulator device for converting the supplied Baseband signals with assigned intermediate frequency on. The circuit arrangement according to the invention is characterized in that a merging device provided is to merge the at least two QAM signals into a single digital data stream containing the at least two QAM signals contains and at least one exit at which the one in the merging device generated, and the at least two QAM signals comprising digital Data stream is deliverable.
Die Zusammenführung von mehreren QAM-Signalen am Ausgang der Modulator-Schaltungsanordnung weist den Vorteil auf, dass verschiedene QAM-Signale in nachfolgenden Bauteilen zur Umsetzung in das BK-Netz zusammen verarbeitet werden können, sodass sich eine Reduktion der notwendigen Bauteile ergibt. Darüber hinaus bietet die Zusammenführung der QAM-Signale auf digitaler Ebene gegenüber der herkömmlichen Zusammenführung der Kanäle auf analoger Ebene auch von technischer Seite, beispielsweise im Hinblick auf nicht zu berücksichtigende Laufzeitunterschiede zwischen den Signalen in der Zusammenführungseinheit Vorteile.The combination of several QAM signals at the output of the modulator circuitry has the advantage that different QAM signals can be processed in subsequent components for implementation in the BK network together, resulting in a reduction of the necessary components. In addition, the merging of the QAM signals at the digital level compared to the conventional merging of the channels at the analog level also from a technical perspective, for example with regard to unrecognized transit time differences between the signals in the merge unit benefits.
Wie dem Fachmann auf dem Gebiet erkennt, können bestimmte Funktionen ausführende Einrichtungen der erfindungsgemäßen QAM-Modulator-Schaltungsanordnung nicht nur durch Hardware, d.h. elektronische Bauteile, sondern zumindest teilweise auch softwareseitig durch eine programmgesteuerte Verarbeitungseinrichtung umgesetzt sein.As As will be appreciated by those skilled in the art, certain functions may be performed by certain functions the inventive QAM modulator circuitry not just hardware, i. electronic components, but at least partly also on the software side by a program-controlled processing device be implemented.
Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.advantageous embodiments are in the subclaims specified.
Erfindungsgemäß sind dabei die Datenraten der verschiedenen Basisbandsignale gleich, wobei dieser Wert vorgegeben sein kann. Dabei kann die Datenrate eines Basisbandsignals im Wesentlichen durch die Summe der Datenraten der Fernsehbildsignale festgelegt sein, welche von diesem Basisbandsignal umfasst sind. Darüber hinaus kann jedoch auch ein Mittel vorgehen sein, welches durch das Einbringen von Zusatzbits dafür sorgt, dass die resultierende Datenrate, d.h. die Datenrate des Basisbandsignals gleich der vorgegebenen Datenrate ist. Auf diese Weise wird dafür gesorgt, dass die erfindungsgemäße QAM-Modulator-Schaltungsanordnung Basisbandsignale verarbeitet, welche alle die gleiche Datenrate aufweisen.According to the invention are equal the data rates of the various baseband signals, this being Value can be specified. In this case, the data rate of a baseband signal essentially by the sum of the data rates of the television picture signals be determined, which are covered by this baseband signal. About that In addition, however, a means can be used which by the insertion of additional bits ensures that the resulting Data rate, i. the data rate of the baseband signal is equal to the predetermined one Data rate is. In this way, it is ensured that the inventive QAM modulator circuitry Baseband signals are processed, all of which have the same data rate exhibit.
Es kann zweckmäßig sein, dass die zumindest zwei Basisbandsignale jeweils wenigstens zwei unterschiedliche Fernsehbildsignale aufweisen. Die Bezeichnung „unterschiedliche Fernsehbildsignale" bedeutet, dass die Fernsehbildsignale einen unterschiedlichen Inhalt besitzen, d.h. unterschiedliche Fernsehprogramme wie ARD, ZDF, RTL etc. darstellen. Dabei kann sich die Anzahl der Fernsehbildsignale in einem Basisbandsignal von der Anzahl der Fernsehbildsignale in einem anderen Basisbandsignal unterscheiden. Beispielsweise kann ein Basisbandsignal fünf Fernsehbildsignale umfassen, während ein anderes Basisbandsignal sechs Fernsehbildsignale aufweist. Die Datenrate der einzelnen Fernsehbildsignale kann sowohl von Basisband zu Basisband unterschiedlich sein kann, jedoch auch die Datenraten der Fernseh bildsignale innerhalb eines Basisbandsignals.It may be appropriate the at least two baseband signals each have at least two different ones Have television picture signals. The term "different television picture signals" means that the TV picture signals have a different content, i. different TV programs such as ARD, ZDF, RTL etc. represent. In this case, the number of television picture signals in a baseband signal from the number of television picture signals in another baseband signal differ. For example, a baseband signal may be five television picture signals include while another baseband signal comprises six television picture signals. The Data rate of each TV picture signal can be from both baseband may differ to baseband, but also the data rates the television picture signals within a baseband signal.
Zweckmäßig kann vorgesehen sein, dass alle an den Eingängen der erfindungsgemäßen QAM-Modulator-Schaltungsanordnung anliegenden Basisbandsignale in einen einzelnen digitalen Datenstrom an einen Ausgang umgesetzt sind, welcher alle den Basisbandsignalen zugeordnete QAM-Signale umfasst. Dabei ist die Anzahl der im Datenstrom umfassten QAM-Signale grundsätzlich nur durch die Verarbeitungsgeschwindigkeit der Modulatoreinrichtung in der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung und der Bandbreite des Übertragungsmediums begrenzt. Je nach Ausführung kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung mehrere Ausgänge aufweist, wobei zumindest an einem ein digitaler Datenstrom abgebbar ist, welcher wenigstens zwei QAM-Signale umfasst.Appropriately be provided that all at the inputs of the QAM modulator circuitry according to the invention applied baseband signals into a single digital data stream are converted to an output, which all the baseband signals associated QAM signals. Where is the number in the data stream basically covered QAM signals only by the processing speed of the modulator device in the circuit arrangement according to the invention and the bandwidth of the transmission medium limited. Depending on the version However, it can also be provided that the circuit arrangement according to the invention several outputs has, wherein at least at one a digital data stream deliverable which is at least two QAM signals includes.
Wie schon dargelegt, zeigt sich der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung bei der Weiterverarbeitung des mehrere QAM-Signale umfassenden digitalen Datenstroms. Insbesondere kann mit einem einzelnen D/A-Wandler mit nachfolgendem Ausgangsumsetzer an dem zumindest einen Ausgang die gleichzeitige Umsetzung von mehreren QAM-Signalen ins BK-Netz realisiert sein. Durch den einzelnen D/A-Wandler wird ein analoger Datenstrom erzeugt, welcher die unterschiedlichen, analogen Zwischenfrequenzbereichsignale umfasst. Somit ist auch nur ein dem D/A-Wandler nachgeschalter Ausgangsumsetzer notwendig, der die Zwischenbereiche in die HF-Frequenzen des BK-Netzes umsetzt.As already explained, shows the particular advantage of the circuit arrangement according to the invention in the further processing of the multiple QAM signals comprising digital Data stream. In particular, with a single D / A converter with subsequent output converter at the at least one output the simultaneous implementation of several QAM signals in the BK network realized be. The single D / A converter becomes an analogue data stream which generates the different analog intermediate frequency range signals includes. Thus, only one of the D / A converter nachgeschalter output converter necessary, the intermediate areas in the RF frequencies of the BK network implements.
Um im Ansprechen auf das Nichtanliegen eines Eingangssignals an einem der Eingänge zu vermeiden, dass ungültige QAM-Signale erzeugt werden, kann vorgesehen sein, dass das diesem Eingang zugeordnete QAM-Signal abschaltbar ist. Somit liegen an dem zumindest einen Ausgang nur gültige QAM-Signale an.Around in response to the absence of an input signal on a the entrances to avoid being invalid QAM signals are generated, it can be provided that the this Input assigned QAM signal can be switched off. Thus lie on the at least one output only valid QAM signals.
Diese Abschaltung kann durch ein Steuerregister zur Bezeichnung eines Eingangs mit nichtanliegendem Nutzsignal gesteuert sein, wobei im Ansprechen auf das Steuersignal zusätzlich eine Takteinrichtung einer Modulationseinrichtung, welche dem Eingang mit nichtanliegendem Nutzsignal zugeordnet ist, abschaltbar ist. Auf diese Weise kann ein unnötiger Energieverbrauch in Teilen der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung vermieden werden, die beim jeweiligen Betrieb nicht benötigt werden.These Shutdown can be controlled by a control register designating a Initially be controlled with nichtanliegendem useful signal, wherein in In response to the control signal additionally a clock device a modulation device, which the input with non-adjacent User signal is assigned, can be switched off. This way you can an unnecessary one Energy consumption avoided in parts of the circuit arrangement according to the invention which are not required for the respective operation.
Die Erfindung wird im Folgenden durch das Beschreiben einer Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert, wobeiThe Invention will be described below by describing an embodiment with reference to the accompanying drawings, wherein
Der
Aufbau der erfindungsgemäßen QAM-Modulator-Schaltungsanordnung
wird im Folgenden in einer Ausführungsform
beschrieben, in welcher diese für
die Transmodulierung oder Umsetzung von QPSK-Signalen von einem
Satelliten in ein Breitbandkabelnetz ausgelegt ist. Die grundlegenden Stationen
bei der Umsetzung zeigt
Im
vorliegenden Beispiel sollen zwei Kanäle mit einer Basisbandbreite
von 8 MHz übertragen
werden. In dem mit der Bezugsziffer
Die Modulatoren arbeiten in dem angegebenen Beispiel nach einem 64-QAM-Verfahren, sodass mit einem einzelnen Symbol eine parallele Übertragung von 6 Bits realisiert ist. Zur Erhöhung der Übertragungseffizienz sind natürlich auch andere, beispielsweise 256-QAM oder 1024-QAM-Verfahren möglich.The Modulators work in the example given according to a 64-QAM method, so that with a single icon a parallel transmission realized by 6 bits. Of course, too, to increase the transmission efficiency other, for example, 256-QAM or 1024-QAM method possible.
Der
Ausgang der beiden Modulator-Einrichtungen
Der
in der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung
Das
Signal QAM_sum, d.h. das von der Zusammenführungseinheit
In weiteren, nicht dargestellten Ausführungsformen ist die erfindungsgemäße QAM-Modulator-Schaltungsanordnung nicht zur Umsetzung von Fernsehbild-Signalen, sondern von anderen digitalen Nutzdaten ausgelegt. In allen Ausführungsformen werden mehrere, unterschiedlichen Kanälen zugeordnete Transportdaten in QAM-Signale mit unterschiedlichen Zwischenfrequenzen umgesetzt, in einer Zusammenführungseinheit zusammengeführt und als einzelner, digitaler Datenstrom an einem Ausgang der Schaltungsanordnung ausgegeben.In Further, not shown embodiments is the inventive QAM modulator circuitry not for the conversion of television picture signals, but of others digital user data designed. In all embodiments, several, different channels associated transport data in QAM signals with different intermediate frequencies implemented, in a merge unit merged and as a single, digital data stream at an output of the circuit output.
Je nach Ausführungsform ist die erfindungsgemäße QAM-Modulator-Schaltungsanordnung als Ein-Chip-Lösung einschließlich des D/A-Wandlers mit nachgeschaltetem Ausgangsumsetzer ausgebildet.ever according to embodiment is the inventive QAM modulator circuitry as a one-chip solution including of the D / A converter with downstream output converter formed.
- 11
- QAM-Modulator-SchaltungsanordnungQAM modulator circuitry
- 22
- Satellitenantennesatellite antenna
- 33
- QPSK/Transportstrom-Umsetzer,QPSK / TS converter,
- Satellitenreceiversatellite receiver
- 44
- Konverter mit D/A-Wandler und Ausgangsumsetzerconverter with D / A converter and output converter
- 55
- Kopfstelleheadend
- 6a,6b6a, 6b
- EnergieverwischerEnergieverwischer
- 7a,7b7a, 7b
- Fehlerschutzerror protection
- 8a,8b8a, 8b
- Faltungsinterleaverconvolutional
- 9a,9b9a, 9b
- SymbolwortumsetzerSymbol word converter
- 10a,10b10a, 10b
- Modulatoreinrichtungmodulator means
- 1111
- ZusammenführungseinheitMerge unit
- TS1, TS2TS1, TS2
- TransportdatenstromTransport stream
- QAM_sumQAM_sum
- Summen-QAM-DatenstromBuzz QAM data stream
- AA
- umgesetztes QAM sum Signalunconverted QAM sum signal
- ν1, ν2ν1, ν2
- Zwischenfrequenzintermediate frequency
- D(ν)D (ν)
- Dämpfung in Abhängigkeit der FrequenzDamping in dependence the frequency
Claims (6)
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