DE3835209A1

DE3835209A1 - METHOD FOR DISTRIBUTING DATA SIGNALS OVER BROADCASTING SATELLITES

Info

Publication number: DE3835209A1
Application number: DE19883835209
Authority: DE
Inventors: Ulf Dipl Ing Assmus
Original assignee: ANT Nachrichtentechnik GmbH; Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Bosch Telecom GmbH; Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1988-10-15
Filing date: 1988-10-15
Publication date: 1990-04-19
Also published as: EP0365071A2; EP0365071A3

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verteilung von Datensignalen über ein Übertragungssystem für den digitalen Hörfunk über Rundfunksatelliten.The invention relates to a method for distributing Data signals via a transmission system for the digital Radio broadcasting satellites.

In der Veröffentlichung "Digitaler Hörfunk über Rundfunk satelliten", herausgegeben vom Bundesminister für Forschung und Technologie, 2. geänderte Auflage, wird ein Übertragungssystem für Hörfunk über Rundfunksatelliten beschrieben. Dieses Über tragungssystem kann mit 16 Stereo- bzw. 32 Mono-Ton-Signalen belegt werden. Jeweils 4 Mono-Tonsignale bilden mit den zur Fehlersicherung notwendigen Bits einen Unterrahmen. Zwei zusätzliche Bits pro Unterrahmen bieten die Möglichkeit, einen schmalbandigen Datenkanal mit zu übertragen. Dieser Datenkanal ist jedoch der Übermittlung eines Skalenfaktors vorbehalten. Weiterhin beinhaltet das System einen schmalbandigen Daten kanal, auf dem jedoch programmbegleitende Daten übermittelt werden.In the publication "Digital radio broadcasting satellites ", published by the Federal Minister for Research and Technology, 2nd revised edition, becomes a transmission system described for radio via radio satellites. This about Carrier system can with 16 stereo or 32 mono sound signals be occupied. Each 4 mono sound signals form with the Error protection necessary bits a subframe. Two additional bits per subframe offer the possibility of one to transmit narrowband data channel. This data channel however, is reserved for the transmission of a scale factor. The system also contains narrowband data channel on which data accompanying the program is transmitted will.

Ein Übertragungsgerät als Zubringer für dieses Übertragungs system ist in der Firmenschrift der Firma Rohde u. Schwarz "AUDIO CODER DCA" beschrieben. Dieses Gerät bietet die Möglichkeit auch Toncodeworte in paralleler Form einzugeben. Der Nachteil dieser Geräte bei Datenübertragung ist, daß aus einem 16-Bit-Toncodewort am Eingang ein 14-Bit-Toncodewort gebildet wird. Diese Bildung erfolgt unter Zuhilfenahme eines Skalenfaktors, der in dem neugebildeten Toncodewort nicht enthalten ist, sondern separat übertragen wird. Durch die Umcodierung ist eine Übertragung von Datensig nalen nicht ohne weiteres möglich, da diese empfangsseitig nicht in jedem Fall fehlerfrei rekonstruiert werden können.A transmission device as a feeder for this transmission system is in the Rohde u. black "AUDIO CODER DCA" described. This device offers the Possibility to enter tone code words in parallel. The disadvantage of these devices in data transmission is that a 16-bit tone code word at the input a 14-bit tone code word is formed. This education takes place with the help of a Scale factor in the newly formed Sound code word is not included, but transmitted separately becomes. The transcoding is a transfer of data sig nals not easily possible, as this is on the receiving end cannot always be reconstructed without errors.

Ein Empfänger für digitale Tonsignale "DSR-Tuner St 900 SAT" der Firma Telefunken beinhaltet eine Digitalsignal-Schnitt stelle, an der die empfangenen Bits mehrerer Tonkanäle lediglich als Burst und unkorrigiert zur Verfügung stehen. Nachteilig bei diesem Empfänger ist, daß bei Übertragungs fehlern ein Fehlerüberdeckungsverfahren angewandt wird, das bei Datenübertragung einen nicht zu vertretenden Ausfall von Datenbits verursacht, wenn die Daten eines Kanals ausgewertet werden.A receiver for digital audio signals "DSR-Tuner St 900 SAT" the company Telefunken includes a digital signal cut where the received bits of several sound channels are only available as a burst and uncorrected. The disadvantage of this receiver is that with transmission an error coverage procedure is used that an unacceptable failure of Data bits caused when evaluating the data of a channel will.

Generell ist anzumerken, daß dieses Übertragungssystem zwar prinzipiell geeignet ist ein Datensignal anstelle von codierten Tonsignalen zu übertragen, jedoch sind die auf dem Markt befindlichen Endgeräte ohne Modifikationen oder Zusatzschaltungen nicht dafür geeignet. Allein die Tatsache, daß die Daten auf der Sendeseite lediglich mit 32 kBit/s Schrittgeschwindigkeit 14-Bit-parallel eingespeist werden können und auf der Empfangsseite in einem Datenburst mit etwa 5 Mbit/s Schrittgeschwindigkeit zur Verfügung stehen, würde völlig neuartige Schnittstellen und ggf. geänderte Übertragungsprotokolle für die Endgeräte erfordern.In general, it should be noted that this transmission system in principle, a data signal is suitable instead of coded To transmit sound signals, however, are on the market located terminals without modifications or Additional circuits are not suitable for this. The very fact that the data on the transmission side only with 32 kbit / s Step speed 14-bit parallel can be fed can and on the receiving side in a data burst with about 5 Mbit / s step speed would be available completely new interfaces and, if necessary, changed Require transmission protocols for the end devices.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzu geben, mit dem mehrere Datensignale zu je vorzugsweise 64 kBit/s über einen Stereo-Tonkanal übertragen und verteilt werden können und daß empfangsseitig ein Aufteilen dieser Datensignale in kontinuierliche Bitströme ermöglicht.The invention has for its object to provide a method give with which several data signals each preferably 64 kbit / s transmitted and distributed over a stereo sound channel can be and that at the receiving end a division of this Data signals in continuous bit streams enabled.

Diese Erfindung wird durch den kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs gelöst.This invention is characterized by the characterizing part of the Main claim solved.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindungen sind in den Unteransprüchen näher erläutert.Advantageous developments of the inventions are in the Sub-claims explained in more detail.

Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung werden in der Zeichnung näher erläutert.Embodiments according to the invention are in the Drawing explained in more detail.

Es zeigtIt shows

Fig. 1 den Aufbau eines Unterrahmens eines Übertragungssystems für digitalen Hörfunk über Rundfunksatelliten, Fig. 1 shows the structure of a subframe of a transmission system for digital audio broadcasting via broadcasting satellites,

Fig. 2 eine sendeseitige Anpaßschaltung zur Übertragung von Datensignalen, Fig. 2 is a transmission-side matching circuit for the transmission of data signals,

Fig. 3 die maßgeblichen Impulsdiagramme innerhalb der Anpaß schaltung nach Fig. 2, Fig. 3, the relevant timing diagrams within the trim circuit of Fig. 2,

Fig. 4 das Schaltbild einer zugehörigen empfangsseitigen Anpaßschaltung zur Übertragung von Datensignalen. Fig. 4 shows the circuit diagram of an associated receiving circuit for the transmission of data signals.

Der in Fig. 1 gezeigte Unterrahmen UR des Übertragungssystems für Hörfunk über Rundfunksatelliten besteht aus den jeweils elf höherwertigen Bits von vier Toncodeworten W 1 bis W 4, welche mit insgesamt 19 Bits CB mittels einer BCH-Fehlervorauscodie rung gegen Bitfehler geschützt werden und zusammen einen BCH- Block BCH bilden; zwei Zusatzinformationsbits IB für die Übertragung des Skalenfaktors und den jeweils restlichen drei niederwertigen Bits LB der vier Toncodeworte W 1 bis W 4. Jeder Unterrahmen UR besteht somit aus 77 Bits und hat eine Wiederholfrequenz von 32 kHz, die der Rahmenwiederholfrequenz des gesamten Systems entspricht.The subframe UR shown in Fig. 1 of the transmission system for radio via radio satellites consists of the eleven high-order bits of four tone code words W 1 to W 4 , which are protected against bit errors with a total of 19 bits CB by means of a BCH error precoding and together form a BCH - form block BCH ; two additional information bits IB for the transmission of the scale factor and the remaining three low-order bits LB of the four tone code words W 1 to W 4 . Each subframe UR thus consists of 77 bits and has a repetition frequency of 32 kHz, which corresponds to the frame repetition frequency of the entire system.

Werden, wie in der Fig. 1 angedeutet, die ersten zwei Nutzbits MB des BCH-Blocks BCH mit Datenbits DB belegt, so wird ein Übertragungskanal für ein 64-kBit/s-Datensignal geschaffen. Dieser Datenkanal ist durch die BCH-Codierung fehlergesichert. Die durch die Übertragung von Datenbits anstelle eines Toncodewortes freigewordenen niederwertigen Bits dieses Toncodewortes lassen sich ebenfalls zur Übertragung von Datensignalen nutzen. Diese Datensignale sind jedoch durch kein Codierverfahren während der Übertragung fehlergeschützt. Maximal können zweiundzwanzig 64-kBit/s-Datensignale gesichert und sechs 64-kBit/s-Datensignale ungesichert je Unterrahmen übertragen werden.If, as indicated in FIG. 1, the first two useful bits MB of the BCH block BCH are occupied with data bits DB , a transmission channel for a 64 kbit / s data signal is created. This data channel is error-protected by the BCH coding. The low-order bits of this tone code word that have been released by the transmission of data bits instead of a tone code word can also be used for the transmission of data signals. However, these data signals are not protected by any coding method during transmission. A maximum of twenty-two 64 kbit / s data signals can be saved and six 64 kbit / s data signals can be transmitted unsecured per subframe.

Eine gemischte Übertragung von z. B. niederwertigen 32kBit/s- Datensignalen und hochwertigen Datensignalen in n × 32kBit/s- Staffelung mit gleichzeitiger Übertragung von Tonsignalen ist ebenfalls möglich. A mixed transfer of e.g. B. low-value 32kBit / s data signals and high-quality data signals in n × 32kBit / s staggering with simultaneous transmission of sound signals is also possible.

Mittels der in Fig. 2 gezeigten Anordnung soll ein Datensignal DS von 64 kBit/s einem digitalen Rundfunksatelliten-Übertra gungssystem zugeführt werden, wobei Datenquelle und Sender des Übertragungssystems räumlich getrennt sind.By means of the arrangement shown in FIG. 2, a data signal DS of 64 kbit / s is to be supplied to a digital broadcast satellite transmission system, the data source and transmitter of the transmission system being spatially separated.

Die Datenquelle und das Übertragungssystem sind auf die gleiche Frequenz synchronisiert. Durch Laufzeitänderungen, bedingt durch Weglängenänderungen, wie sie bei Umschaltung auf andere Zuführungswege des Datensignals DS zum Sender auftreten können, ist der Takt TG 4 g des Datensignals nicht phasenstarr zum Takt des Übertragungssystems.The data source and the transmission system are synchronized to the same frequency. Due to changes in transit time, caused by changes in path length, as can occur when switching to other supply paths of the data signal DS to the transmitter, the clock TG 4 g of the data signal is not phase-locked to the clock of the transmission system.

Das Datensignal DS mit dem zugehörigen Takt T 64 q der Daten quelle gelangt über eine Anpaßschaltung 21 zu einem Seriell/Parallel-Wandler 22, der das Datensignal DS in zwei Teildatenströme Dq 1 und Dq 2 der halben Bitrate aufteilt. Gleichzeitig wird der Takt der Datenquelle T 64 q in einem Teiler 23 halbiert und als Einlesetakt T 32 q für die Teildatenströme Dq 1 und Dq 2 einem first-in/first-out-Speicher 24 zugeführt.The data signal DS with the associated clock T 64 q of the data source passes through a matching circuit 21 to a serial / parallel converter 22 which divides the data signal DS into two partial data streams Dq 1 and Dq 2 of half the bit rate. At the same time, the clock of the data source T 64 q is halved in a divider 23 and fed to a first-in / first-out memory 24 as a read-in clock T 32 q for the partial data streams Dq 1 and Dq 2 .

Das Auslesen der Daten aus dem first-in/first-out-Speicher 24 wird von dem Takt des Senders T 32 s gesteuert, so daß die ausgespeicherten Teildatenströme Ds 1 und Ds 2 bitsynchron mit diesem Takt sind. Nach Durchlaufen eines Ausgangsregisters 25 und eines Ausgangstreibers 26 können die Teildatenströme Ds 1 und Ds 2 in das Übertragungssystem eingespeist werden. The reading of the data from the first-in / first-out memory 24 is controlled by the clock of the transmitter T 32 s , so that the stored partial data streams Ds 1 and Ds 2 are bit-synchronous with this clock. After passing through an output register 25 and an output driver 26 , the partial data streams Ds 1 and Ds 2 can be fed into the transmission system.

Wird der first-in/first-out-Speicher 24 vor Beginn des ersten Ausspeicherns zur Hälfte seiner Speicherkapazität mit den ankommenden Teildatenströmen Dq 1 und Dq 2 aufgefüllt, so können Laufzeitunterschiede in positiver und negativer Richtung bis zur halben Speicherkapazität ausgeglichen werden.If the first-in / first-out memory 24 is filled up to half of its storage capacity with the incoming partial data streams Dq 1 and Dq 2 before the start of the first withdrawal, runtime differences in the positive and negative direction can be compensated for up to half the storage capacity.

Zusätzlich kann aus dem Sendertakt T 32 s über einen Frequenz verdoppler 27 ein Hilfstakt T 64 s erzeugt werden, welcher der Datenquelle bei fehlendem gemeinsamen Netztakt zur Synchronisation bzw. Steuerung zugeführt wird.In addition, an auxiliary clock T 64 s can be generated from the transmitter clock T 32 s via a frequency doubler 27 , which is supplied to the data source for synchronization or control in the absence of a common network clock.

In Sendern des Übertragungssystems mit eingangsseitiger Bitreduzierung der Toncodeworte von 16 Bits auf 14 Bits muß dem Sender ein fester Skalenfaktor vorgegeben werden, so daß keins der 14 Datenbits unterdrückt wird.In transmitters of the transmission system with input side Bit reduction of the tone code words from 16 bits to 14 bits must a fixed scale factor can be given to the transmitter so that none of the 14 data bits is suppressed.

In der Fig. 3 ist in der ersten Reihe der Takt der Daten quelle T 64 q über die Zeit und in der zweiten Reihe das Datensignal DS dargestellt.In FIG. 3, the data source of T 64 in the first row of the clock is q over time, and in the second row, the data signal DS shown.

Die durch die Seriell/Parallel-Wandlung entstandenen Teildatenströme Dq 1 und Dq 2 sind in der dritten und vierten Reihe aufgetragen.The partial data streams Dq 1 and Dq 2 resulting from the serial / parallel conversion are plotted in the third and fourth rows.

In der fünften Reihe ist der Takt des Senders T 32 s zu sehen, der nicht phasenstarr zum (halbierten) Takt der Daten quelle T 64 q ist. In the fifth row, the clock of the transmitter T 32 s can be seen, which is not phase locked to the (halved) clock of the data source T 64 q .

Aufgrund der bekannten Wirkungsweise des First-in/First- out-Speichers entstehen die Teildatenströme Ds 1 (sechste Reihe) und Ds 2 (siebte Reihe). Die Verzögerungszeit VZ, welche durch das zum Einlesen versetzte Auslesen des Speichers zum Laufzeitausgleich entsteht, ist in der Realität wesentlich größer als die hier angedeuteten ca. vier Bitlängen.Because of the known mode of operation of the first-in / first-out memory, the partial data streams Ds 1 (sixth row) and Ds 2 (seventh row) are created. In reality, the delay time VZ , which is caused by the read-out reading of the memory for time-of-flight compensation, is considerably longer than the approx. Four bit lengths indicated here.

Die Funktion der empfangsseitigen Anpaßschaltung wird anhand der Fig. 4 erläutert. Die Signale Taktburst TB, Datenburst DB und Synchronimpuls S gelangen über Eingangsverstärker 41 in die Schaltung. Ein erster Zähler 42 zählt die durch einen Schalter 43 vorgegebene Anzahl von Takten im Taktburst, folgend auf einen Synchronimpuls, ab und gibt nach Erreichen der vorgegebenen Zählerstellung einen zweiten Zähler 44 frei. Hiermit werden in diesem Ausführungsbeispiel acht Takte, ent sprechend vier zu übertragenden 64 kbit/s-Datensignalen abgezählt. Für diese Zeit wird der Taktburst über ein UND-Tor 45 auf den Takteingang eines Seriell/Parallel- Wandlers 46 geschaltet, so daß genau acht Datenbits in diesen Wandler eingelesen werden.The function of the matching circuit at the receiving end is explained with reference to FIG. 4. The signals clock burst TB , data burst DB and synchronizing pulse S reach the circuit via input amplifier 41 . A first counter 42 counts the number of clock pulses in the clock burst, predetermined by a switch 43 , following a synchronization pulse, and releases a second counter 44 after reaching the predetermined counter position. In this exemplary embodiment, eight clocks corresponding to four 64 kbit / s data signals to be transmitted are counted. For this time, the clock burst is connected via an AND gate 45 to the clock input of a serial / parallel converter 46 , so that exactly eight data bits are read into this converter.

Aus der Folge der Synchronimpulse S (pro Rahmen genau ein Impuls) wird mit Hilfe eines phasengesteuerten Oszilla tors 47 und eines dritten Teilers 48 ein phasenstarr mit der Synchronimpulsfolge (32 kHz) gekoppelter Takt mit 64 kHz Taktfrequenz erzeugt, der dem Datentakt T 64 e der 64 kHz/s- Datensignalen entspricht. From the sequence of sync pulses S (exactly one pulse per frame) is generated with the help of a phase-controlled oscillator 47 and a third divider 48, a phase-locked with the sync pulse sequence ( 32 kHz) coupled clock with 64 kHz clock frequency, the data clock T 64 e Corresponds to 64 kHz / s data signals.

Die Daten werden aus dem Seriell/Parallel-Wandler 46 mit der Synchronimpulsfolge S als Takt in ein Zwischenregister 49 eingelesen. In einem nachfolgenden Parallel/Seriell-Wandler 410 werden die Datenfolgen so gewandelt, daß aus je zwei parallelen Daten- strömen mit 32 kbit/s ein serieller Datenstrom mit 64 kbit/s entsteht. Das Einschreiben und Auslesen in bzw. aus diesem Parallel/Seriell-Wandler 410 wird durch die Synchronimpulse S gesteuert.The data are read from the serial / parallel converter 46 with the synchronous pulse sequence S as a clock into an intermediate register 49 . In a subsequent parallel / serial converter 410 , the data sequences are converted in such a way that two parallel data streams with 32 kbit / s each produce a serial data stream with 64 kbit / s. The writing and reading out into or from this parallel / serial converter 410 is controlled by the synchronizing pulses S.

Die so gewonnenen vier höherratigen Datenströme werden in einem Ausgangsregister 411 getaktet und stehen zusammen mit dem Datentakt T 64 e über Ausgangstreiber 412 als 64 kbit/s- Datensignale DS 1 bis DS 4 zur weiteren Verarbeitung zur Verfügung.The four higher-rate data streams obtained in this way are clocked in an output register 411 and, together with the data clock T 64 e, are available via output drivers 412 as 64 kbit / s data signals DS 1 to DS 4 for further processing.

Claims

1. Method for distributing data signals via a transmission system for digital radio via broadcasting satellites, the repetition frequency of the audio signal words ( W 1- W 4 ) being 32 kHz and the 11 higher-order bits of four 14-bit audio signal words using a 44 / 63- Bit-BCH coding methods for fail-safe transmission to a BCH block (BCH) , consisting of the 44 useful bits (MB) and 19 bits for error pre-coding (CB) , are combined and with the remaining four times 3 low-order, non-fail-safe bits (LB ) of these sound signal words and the additional information bits (IB) form a subframe (UR) , characterized in that instead of one useful bit (MB) of a BCH block (BCH), one bit of a 32 kbit / s data signal (DB) is transmitted in a manner protected against bit errors is and / or that instead of a non-error-protected bit (LB) of a subframe (UR) a bit of a 32 kbit / s data signal (DB) is transmitted unprotected against bit errors .

2. The method according to claim 1, characterized in that instead a mono sound signal protects eleven 32 kbit / s data signals unprotected against bit errors and three 32 kbit / s data signals are transmitted against bit errors.

3. The method according to claim 1, characterized in that On the transmission side, a higher-rate data signal in several 32 kbit / s data signals is split.

4. The method according to claim 3, characterized in that on the receiving side, several 32 kbit / s data channels to the original higher-rate data signal summarized will.

5. The method according to claim 1, 3 and 4, characterized records that instead of a stereo sound signal eleven 64 kbit / s Data signals protected against bit errors and three against Bit errors transfer unsecured 64 kbit / s data signals will.

6. The method according to claims 2 to 4, characterized records that over the transmission system simultaneously Sound signals and data signals in different channels will wear.

7. The method according to claim 1, characterized in that instead of the previous bit reduction sound signals to be transmitted using a floating point technique (Scale factor) on the transmission side, depending on the data content, not dynamically changing scale factor for the with Data signals occupied 14 bits of a digital word generated the maximum amplitude of the sound signal is signaled and thus a constant scale factor is specified.

8. The method according to claim 6, characterized in that the Transmission system and the data source of the data signals a common clock are synchronized.

9. The method according to claim 8, characterized in that phase differences between the clock of the transmission system and the clock of the data source due to running time changes of the data signal in a first-in / first-out memory ( 24 ) for the bits of the data signals are compensated .

10. The method according to claim 6, characterized in that the receiving side of the clock of the data signals ( T 64 e ) phases is derived rigidly from the clock of the transmission system.