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VERFAHREN ZUM ÜBERTRAGEN EINES RUNDFUNK-
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PROGRAMMSIGNALS UND ANORDNUNG ZUM EMPFANGEN EINES NACH DIESEM VERFAHREN
ÜBERTRAGENEN RUNDFUNKPROGRAMMSIGNALS Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren
gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie auf eine Anordnung gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 2.
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Sowohl die heute vom Rundfunk betriebenen Studio- und UKW-Sendeanlagen,
als auch ein Großteil der heute angebotenen UKW-Heimempfangsanlagen erlauben eine
sehr hohe Obertragungsqualität. Die Grenze der Qualität wird im wesentlichen durch
Störungen auf der Übertragungsstrecke bestimmt.
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Die Qual itätsminderung, insbesondere durch nicht modulationsabhängige
Störgeräusche wie das Rauschen bei zu kleiner Empfangsfeldstärke, Interferenzen
von Gleich-und Nachbarkanalsendern, Impulse durch den elektrischen Lärm von elektrischen
Geräten und Anlagen sowie Intermodulationen bei zu großer Empfangsfeldstärke läßt
sich mit den bekannten Kompanderverfahren (z.B. Dolby, Highcom) deutlich verringern.
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Bei allen Kompanderverfahren für den UKW-Tonrundfunk wird das Signal
sendeseitig vor der Modulation komprimiert und empfangsseitig nach der Demodulation
wieder expandiert, wie dies in Fig. 1 schematisch dargestellt ist. Dabei wird das
Audiosignal am Ausgang des Tonstudios über einen Kompressor 2 dem UKW-Sender 3 zugeführt,
welcher das komprimierte Audiosignal moduliert auf. die Übertragungsstrecke 4 abstrahlt.
Dem UKW-Empfänger 5 ist der Expander 6 nachgeschaltet, welcher das empfangene, komprimierte
und demodulierte Audiosignal expandiert und der Wiedergabe 7 zuführt. Dabei muß
die Expansion die zuvor erfolgte Kompression vollständig aufheben, d.h., Kompressor
2 und Expander 6 müssen genau aufeinander abgestimmte (inverse) Eigenschaften besitzen
und es darf das Signal auf seinem Weg zwischen Kompressor 2 und Expander 6 keine
wesentliche Veränderung (z.B.
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Pegel, Frequenzgang) erleiden.
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Bei starken Störungen der übertragungsstrecke 4 und einer damit nicht
mehr akzeptablen Stereoempfangsqualität ist es oftmals möglich, durch Umschalten
des Empfängers 5 auf Monoempfang eine qualitativ hochwertige monophone Wiedergabe
zu erzielen (u.U. bis zu 20 dB). Hinzu kommt, daß auch senderseitig einige Programmabschnitte
monophon ausgestrahlt werden und einige wenige Füllsender generell im Monobetrieb
arbeiten. Es besteht daher die Forderung nach einer vollständigen Kompatibilität
von Stereo- und Monoempfang auch beim Einsatz von Kompanderverfahren, was jedoch
bei den bekannten Kompanderverfahren nicht der Fall ist.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, verfahrensr uhd schaltungstechnEsche
Möglichkeiten anzugeben, welche bei Einsatz von Kompanderverfahren eine vollständige
Kompatibilität von Stereo- und Monoempfang
gewährleisten.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemaB durch die kennzeichnenden Merkmale
der Patentansprüche 1 und 2 gelöst.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert,
wobei in den Fign. 2 und 3 mit A jeweils ein bekanntes Kompanderverfahren und mit
B ein passendes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kompanderverfahrens für
stereophone Übertragung bzw.
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monophone Übertragung (Fig. 3) gegenübergestellt sind.
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Die in Fig. 2 dargestellten Kompanderverfahren erzielen auf unterschiedliche
Art denselben Effekt: Im Stand der Technik (Fig. 2A) werden senderseitig die ursprünglichen
NF-Signale Links (L) und Rechts (R) einzeln mittels Kompressoren 10a, 10b komprimiert,
um dann nach der Preemphase lla bzw. lib in Mono (M = L+R) und Stereo = LR) matriziert
(Stereomatrix 12)2 - 2 zur Multiplexung zu gelangen (Stereomodulator 13). Dagegen
werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren (Fig. 2B) sendeseitig die Signale M und
S nach Preemphase 21a, 21b und Matrizierung (Matrix 22) einzeln mittels Kompressoren
20a, 20b komprimiert und anschließend moduliert CModulator 23).
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Empfangsseitig wird beim bekannten Verfahren (Fig. 2A) das modulierte
Multiplexsignal demoduliert (Stereomodulator 15) und dematriziert (Stereomatrix
16), um die beiden so gewonnenen L- und R-Signale jeweils der Deemphase 17a bzw.
17b zuzuleiten, wo die Wirkung der Preemphasen 11a, lib kompensiert wird. Anschließend
erfolgt eine Expansion (Expander 18a, 18b), um die ursprüngl ichen Audiosignale
L und R wiederzugewinnen.
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Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird empfangsseitig das modulierte
Multiplexsignal nach erfolgter Demodulation (Demodulator 259 expandiert (Expander
28a, 28b) und dann erst dematriziert (Matrix 26) sowie frequenzgangkompensiert (Deemphase
27a, 27b).
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Trotz der zunächst scheinbaren Gleichwertigkeit beider Verfahren gemäß
Fign. 2A und 2B bei rein stereophoner Obertragunp besteht folgender gravierender
Unterschied.
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Beim bekannten Verfahren (Fig. 2A) sind beide Kompressoren 1Oa, 1Ob
gleichberechtigt und deshalb zweckmäßigerweise identisch ausgebildet. Beim erfindungsgemäßen
Verfahren (Fig. 2B) können beide Kompressoren 20a, 20b sehr verschieden ausgelegtund
auf die sehr unterschiedlichen, ausbreitungsbedingten Störungen im M- und im S-Signal
getrennt abgestimmt werden. Beispielsweise sind die Störungen des S-Signals erheblich
größer als im M-Signal, so daß es zweckmäßig sein kann, den Kompressionsgrad des
Kompanders 20b deutlich höher zu wählen als den des Kompressors 20a. Dadurch braucht
der Kompressionsgrad des Mono-Signals nicht besonders groß gewählt zu werden, so
daß bei Empfängern ohne Expander 18a, 18b bzw.
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28a, 28b die Kompression wesentlich weniger als beim bekannten Verfahren
hörbar ist.
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In Fign. 3A und 3B ist der Fall monophoner Übertragung für den Stand
der Technik (Fig. 3AD und die Erfindung (Fig. 3B) dargestellt.
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Bei dem bekannten Verfahren gemäß Fig. 3A wird zur Monoubertragung
der stereophonen Signale L und R der Stereomodulator 13 (Fig. 2A) weggeschaltet.
Empfängerseitig entfällt daher die Stereodemodulation (Demodulator 15) und die Dematrizierung
(Matrix 16) gemäß Fig. 2A. Vor der verbleibenden Deemphase 17 ist ein 15 kHz Tiefpaß
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angeordnet (Fig. 3A), welcher Störungen mit Frequenzen oberhalb des Übertragungsbandes
wegfiltert. Eine die sendeseitige Kompression (Kompressoren 1Oa, lob) aufhebende
Expansion ist empängerseitig also nicht mögsich. Und zwar werden sendeseitig die
L- und R-Signale getrennt komprimiert und dann zum M-Signal linear zusammengesetzt.
Im Empfänger ist bei Monoempfang kein Zerlegen des M-Signals in die Summanden L
und R möglich. Eine Expansion des Summensignals M würde deshalb zu keinem befriedigendem
Ergebnis führen. Damit ist beim Stand der Technik (Fig. 3AD der Monoempfang nur
bedingt, nämlich Insoweit verträglich mit einem Stereo-Kompander-Verfahren, als
dieses ohne Expansion, also nur mit Kompression, tolerierbar ist.
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Demgegenüber ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren im Falle von
monopfioner Übertragung (sendeseitige Wegschaltung des Stereomodulators 23 und des
Kompressors 20b; Fig. 3B) im Empfänger eine Expansion (Expander 28a) des gefilterten
M-Signals vor der Deemphase 27a möglich.
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Bei Empfängern ohne Expander 28a ergibt sich wegen des vorstehend
erwähnten, geringeren Kompressionsgrades des Kompressors 20a wiederum der Vorteil
einer besseren Tolerierbarkeit des komprimierten, empfangenen Monosignal s.
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Selbstverständlich ist eine "gemische" Übertragung derart möglich,
daß der Sender gemäß Fig. 2B und der Empfänger gemäß Fig. 3B ausgebildet sind, wobei
die erwähnten Vorteile unverändert gelten.