DE3309406C2 - Verfahren und Schaltungsanordnung zur Übertragung zusätzlicher, im Modulationskanal eines frequenzmodulierten Rundfunksenders eingelagerter Informationen - Google Patents

Abstract

Zur kompatiblen Übertragung zusätzlicher, im Modulationskanal eines frequenzmodulierten Rundfunksenders eingelagerter Informationen wird vorgeschlagen, daß am Rundfunksender ein Hilfsträger mit einer Frequenz von 57 kHz bei monofonen Programmsignalen direkt und bei stereofonen Programmsignalen phasenstarr aus dem 3fachen der 19 kHz-Stereo-Pilottonfrequenz generiert, in einer nachfolgenden Phasenmodulationsstufe durch zusätzlich zu übertragende Informationen in der Phase moduliert und mit einem Nennpegel, der unterhalb des Ansprechpegels der Verkehrsrundfunkdecoder in den derzeitigen Verkehrsrundfunkempfängern liegt, in das Programmsignal eingelagert und gemeinsam mit diesem über einen frequenzmodulierten Rundfunksender ausgestrahlt wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie auf eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens. Ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung dieser Art sind aus »Funk-Technik«, Nr. 24, 1977, S. 435 bis 440 bekannt.

In der Nachrichtentechnik ist es aus wirtschaftlichen und frequenzökonomischen Gründen häufig erforderlich, bestehende Nachrichtenübertragungswege mehrfach zu nutzen und zusätzlich zur Hauptinformation, z. B. dem Rundfunkprogramm, weitere Informationen zu übertragen. Diese Informationen werden Z. B. zur Übertragung von Steuerkommandos, Meldungen, zur Kennung des Programmursprungs, für Verkehrsfunkhinweise usw. sowohl für rundfunkinterne Zwecke als auch zur zusätzlichen Information des Rundfunkteilnehmers benötigt. In den letzten Jahren sind viele derartige Verfahren und Schaltungsanordnungen zur Übertragung zusätzlicher Informationen bekannt geworden. AlDurch die Übertragung zusätzlicher Informationen dürfen die Hauptinformation, z. B. das Rundfunkprogramm und/oder bereits rundfunkintern oder auf nationaler Ebene eingeführte Verfahren, nicht oder nur unwesentlich verändert werden.
Alle neu einzuführenden Verfahren müssen kompatibel mit den bisher eingeführten Verfahren und den beim Teilnehmer vorhandenen Rundfunkempfängern sein.

Vorgenannte Forderungen sind bei den bisher eingeführten Verfahren für die Übertragung zusätzlicher Informationen im wesentlichen erfüllt Beispielsweise ist es bei der Übertragung der Bereichs- und Durchsagekennung bei UKW-Verkehrsfunksendern bekannt (»Funk-Technik«, Nr. 24, 1977, S. 435-440), diese Zusatzinformationen mittels Amplitudenmodulation eines 57-kHz-Hilfsträgers zu übertragen. In jüngster Zeit besteht zunehmend der Wunsch, die Informationsmenge für die zusätzlich zu übertragenden Informationen beträchtlich zu erhöhen. Eine wesentlich Erhöhung der Informationsmenge bei den derzeit bekannten Verfahren scheiterte bisher jedoch an den oben genannten Forderungen 1. und 2. Die Gründe herfür sind teils physikalisch teils ökonomisch bedingte Grenzen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, eine Möglichkeit anzugeben, auf kompatible Weise die Menge der zusätzlich übertragbaren Informationen zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie Schaltungsanordnungen zu dessen Durchführung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Das Verfahren beruht darauf, daß der gegebenenfalls bereits in der Amplitude modulierte Hilfsträger von 57 kHz durch die zu übertragenden zusätzlichen Informationen — die z. B. seriell in Binärform mit einer Bitrate, die vorzugsweise ein ganzzahliges Teilungsverhältnis zur 57-kHz-Hilfsträgerfrequenz von z. B. 1/48 = 11873 Bits/s beträgt, zur Verfügung stehen — in der Phase moduliert wird. Bei fehlender Amplitudenmodulation des Hilfsträgers, wie dies bei UKW-Sendern ohne

so Verkehrsfunk der Fall ist, wird der phasenmodulierte Hilfsträger mit einem Nennpegel in das Programmsignal eingelagert, der unterhalb der Ansprechschwelle der Verkehrsfunkdecoder liegt, um deren ordnungsgemäße Funktion nicht zu stören. Aus »radio fernsehen elektronik« 1978, H. 3, S. 286 ist es an sich bei einer stereofonen Mittelwelienübertragung bekannt, das Summensignal mittels Amplitudenmodulation und das Differenzsignal mittels Phasenmodulation des Hauptträgers zu übertragen. Der Fall, daß hier die Amplitudenmodulation fehlt, tritt nicht auf, da das Summensignal als monofone Hauptinformation stets vorliegt und allenfalls die Phasenmodulation bei monofoner Übertragung entfällt.

Vorzugsweise werden bei der Phasenmodulation für die binären Informationen nur zwei Phasenzustände 0 bzw. 180 Grad gewählt (2-PSK-Modulation). Der in der Phase modulierte Hilfsträger wird sodann einer Verstärkerstufe, die gleichzeitig als Schaltstufc für be-

stimmte Vorzugspegel in unterschiedlichen Anwendungsfällen ausgeführt sein kann, auf einen Nennpegel von z. B. —26 dBm, der unter dem Ansprechpegel der Verkehrsrundfunkdecoder in den derzeitigen Verkehrsrundfunkempfängern liegt, verstärkt. Diesem Nennpegel entspricht in Relation zum Programmsignalnennpegel von +6 dBm ein Hubanteil des unmodulierten 57-kHz-HiIfsträgers von 1 kHz auf den Gesamthub des ausgestrahlten RF-Pegels eines frequenzmodulierten Rundfunksenders.

Bei den vorstehend genannten Werten wird sowohl eine sichere Übertragung der Zusatzinformationen bei hoher Informationsmenge als auch das Nichtansprechen der nach dem sog. ARI-Verkehrsrundfunksystem arbeitenden Verkehrsrundfunkempfänger gewährleistet Weiterhin treten keine nennenswerten Beeinflussungen des Rundfunkprogramms und der rundfunkintern angewendeten Verfahren mit einer Hilfsträgerfrequenz von 60 kHz oder größer auf. Damit dieses System auch bei den sog. Verkehrsrundfunksendern gleichermaßen verwendet werden kann, ist Ln Weiterführung des Erfindungsgedankens der phasenmodulierte Hi'fsträgers mit erhöhtem Pegel einer Amplitudenmodulationsstufe zugeführt. In dieser Stufe werden in an sich bekannter Weise bestimmten Kennfrequenzen für die Kennzeichnung des Verkehrsbereiches und der Verkehrsfunkdurchsage durch Amplitudenmodulation dem Hilfsträger überlagert. Hierdurch kann die Kompatibilität auch zu den Verkehrsrundfunkempfängern mit ARI-System gewährleistet werden. Der wie vorstehend in der Phase und der Amplitude modulierte 57-kHz-Hilfsträger wird sodann gemeinsam mit dem Programmsignal zur Frequenzmodulation eines RF-Trägers der Moduiationsstufe des FM-Senders zugeführt und nach entsprechender RF-Verstärkung von der Sendeantenne ausgestrahlt.

in Weiterführung des Erfindungsgedankens können bei Verkehrsrundfunksendern auch zwei 57-kHz-HiIfsfrequenzen, die in 90° Quadraturlage zueinander liegen, als Träger für die amplitudenmodulierten Verkehrsfunkinformationen und die phasenmodulierten zusätzlichen Informationen verwendet werden. Dabei ist es nicht erforderlich, beide Hilfsträgerlagen zu übertragen, da für die Demodulation auf der Empfängerseite die Quadraturlage aus dem einen Hilfsträgeranteil leicht wiedergewonnen werden kann. Durch die Quadraturlage der Hilfsträger wird eine gegenseitige Beeinflussung zwischen dem Verkehrsfunk- und dem Zusatzinformationssystem weiter herabgesetzt.

Im Empfänger werden aus dem RF-Signal durch FM-Demodulation des frequenzmodulierten RF- bzw. ZF-Signals in bekannter Weife das Programmsignal und der in der Amplitude und Phase modulierte 57-kHz-Hilfsträger wiedergewonnen. Über eine Filterweiche wird der Hilfsträger vom Programmsignal getrennt und separaten, an sich bekannten Amplituden- und Phaser,-Demodulationsstufen zugeführt. Hinter einem dem Amplituden-Demodulator und dem Phasendemodulator nachgeschalteten Tiefpaßfilter stehen die Kennfrequenzen für den Verkehrsbereich und die Verkehrsfunkdurchsage und die zusätzlichen Informationen in der ursprünglichen Form und Bitrate dann zur Weiterverarbeitung zu Verfügung. Eine in den Verkehrsrundfunkempfängern vorhandene Schalterschwelle verhindert, daß der Hilfsträger, der bei den Rundfunksendern, die nicht für den Verkehrsrundfunkdienst herangezogen werden, mit geringerem Hubanteil übetragen wird, zum AM-Demodulator gelangt und Fehlanzeigen hervorruft.

Für die Amplituden- und für die Phasendemodulation des Hilfsträger kann sowohl der übertragene Hilfsträger selbst als auch ein im Empfänger neu generierttr Hilfsträger in bekannter Weise herangezogen werden. Das vorstehend genannte Verfahren ist in gleicher Weise auch für eine zusätzliche Einseitenband-Amplitudenmodulation auf den phasenmodulierten Hilfsträger verwendbar.
An einem Beispiel soll des Erfindungsprinzips näher

ίο erläutert werden. In F i g. 1 sind die Schaltungsmaßnahmen auf der Senderseite am Beispiel eines Verkehrsrundfunksenders und in F i g. 2 auf der Empfängerseite am Beispiel eines Verkehrsrundfunkempfängers dargestellt

Wie Fig. 1 zeigt, wird in einer Quarzoszillatorschaltung Gdie Hilfsträgerfrequenz //von 57 kHz entweder direkt oder bei Vorhandensein der 19-kHz-PiIottonfrequenz /"bei stereofonen FM-Sendern durch phasenstarre Anbindung der Quarzschaltung an die 3fache Pilottonfrequenz 3P generiert In einer nachgeschalteten Phasenmodulationsstufe PM wird -λ\·: Hilfsträgerfrequenz H mit den in serieller Binärfonr anstehenden zusätzlichen Informationen Z1 in der Phase moduliert und der phasenmodulierte Hilfsträger H(Zt) sodann über eine Verstärkerstufe V mit umschaltbarem Verstärkung igrad einem Amplitudenmodulator AM zugeführt In der Amplitudenmodulationsstufe AM wird der in der Phase modulierte Hilfsträger H(ZX) zusätzlich mit den Kennfrequenzen für den Verkehrsbereich und für die Verkehrsfunkdurchsage Z 2 in der Amplitude moduliert. Das entstandene Ausgangssignal, die in der Phase und Amplitude modulierte Hilfsträgerfrequenz H(Zi, Z 2) wird dann der Frequenzmodulationsstufe FM des frequenzmodulierten Rundfunksenders zugeführt.

Wie F i g. 2 zeigt, wird durch die Frequenz-Demoduiation im Empfängerdemodulator FD das Summensignal HI + H(Zu Zi) wiedergewonnen. Eine — beispielsweise aus Bandsperre BS und Bandpaß ßPbestehende — Filterweiche trennt den in der Amplitude und Phase modulierten Hilfsträger H(Zi, Z2) von der Hauptinformation HI. Abhängig vom Pegel des HiIFsträgers H wird bei Überschreitung der durch den Schwellwertgeber S festgelegten Pegelschwelle der Amplitudenendemodulator AD mit dem Signal H(Zl, Z2) angesteuert. Nach erfolgter Amplitudendemodulation und Durchlaufen des Tiefpaßfilters TP 2 stehen die Kennfrequenzen Z 2 für den Verkehrsbereich und für die Verkehrsfunkdurchsage für entsprechende Steuerfunktion im Empfänger zur Verfügung. Der Amplitudendemodulator AD kann als Hüllkurven- oder auch als Synchrondemodulator ausgeführt sein.

Unabhängig vom Pegel des Hilfsträger H wird vor Ansteuerung des Phasendemodulators PD das Signal H(Zi, Z2) in einer Begrenzerstufe S vom amplitudenmoduiierten Anteil befreit. Im Ausgang des Phasendemodulators PD ist dann nach Durchlaufen des Tiefpaßfilters 7P1 die zusätzliche Information Z1 in serieller Binärform wieder vorhanden.

In F i g. 2 wurde lediglich beispielhaft für die Phasendemodulation der Hilfsträgerfrequenz H eine Synchrondemodulator-Schaltung ausgeführt. Die Referenzfrequenz für den Synchrondemodulator wird hierbei in einer Oszillatorschaltung G mit geringfügiger Nachstimmögüchkeit der Frequenz erzeugt, wobei die Regelspannung in einer Phasenregelschaltung PR aus der doppelten Referenzfrequenz und der doppelten Hilfsträgerfrequenz //gewonnen wird. Durch die Frequenz-

Verdopplung werden modulationsbedingte Phasensprünge bei der Phasenregelung ausgeglichen. Die vorgenannte Hilfsträgeraufbereitung für die Phasendemodulationsstufe kann auch bei Ausführung des Amplitudendemodulators als Synchrondemodulators mitverwendet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Übertragung zusätzlicher, im Moduiationskanal eines frequenzmodulierten Rundfunksenders eingelagerter Informationen, wobei am Rundfunksender ein Hilfsträger mit einer Frequenz von 57 kHz phasenstarr aus dem 3fachen einer 19-kHz-Stereo-Pilottonfrequenz generiert und mit den Kennfrequenzen für den Verkehrsbereich und/ oder für die Verkehrsfunkdurchsage in der Amplitude moduliert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsträger zusätzlich in der Phase moduliert wird und daß bei fehlender Amplitudenmodulation der phasenmodulierte Hilfsträger mit einem NennpegeC der unterhalb des Ansprechpegels der Verkehrsrundfunkdecoder in Verkehrsrundfunkempfängern liegt, in das Programmsignal eingelagert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, <3dß der amplitudenmodulierte Anteil in 90"-Quadraturiage zum phasenvnodulierten Anteil des Hilfsträger liegt

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlich zu übertragenden Informationen ein ganzzahliges Teilungsverhältnis zur Hilfsträgerfrequenz haben.

4. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenmodulationsstufe als 2-PKS-Modulator ausgeführt ist, daß die Amplitudennodulationsstufe als Einseitenbandmodulator ausgeführt ist und dsl empfängerseitig die Trennung des modulierten Hilfsträger von der Hauptinformation durch eine ->js Bandsperre und Bandpaß bestehende Filterschaltung erfolgt.

5. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß empfängerseitig die Amplituden- und/oder Phasen-Demodulationsstufe als Synchrondemodulator ausgeführt sind/ist und daß empfängerseitig die Trennung des modulierten Hilfsträgers von der Hauptinformation durch eins aus Bandsperre und Bandpaß bestehende Filterschaltung erfolgt.

le bisher bekannten Verfahren verwenden hierfür vom Programmsigna! nicht oder nicht zu jeder Zeit belegte Bereiche des lizensierten Frequenzbandes eines Senders. Als Grundforderungen an alle Verfahren gilt: