DE4024806A1 - Zusatzsignal in einem informationskanal - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Übertragung von Zusatzinformationen in einem Fernsehsignal.

Diese Erfindung wird im folgenden anhand des Zusammenfügens eines Hilfs- oder zusätzlichen (z.B. digitalen) Audiosignals mit einem Standard-Fernsehsignal zum Zwecke der Übertragung beschrieben; allerdings wird darauf hingewiesen, daß eine Beschränkung der Erfindung auf diese Anwendung nicht beab­ sichtigt ist.

P.R.J. Court beschreibt im U.S. Patent Nr. 32 31 818 ein Abonnement-Fernsehsystem in welchem der normale Tonträger mit den Abonnement-Informationen codiert ist und der Ton der Sendung auf einem frequenzmodulierten Träger zur Verfügung steht, welcher im Restseitenband des Fernsehsignals angeord­ net ist. In diesem Fall liegt der frequenzmodulierte Träger 1,0 MHz unterhalb des Bildträgers.

R.B. Dome beschreibt in US Patent Nr. 26 35 140 ein Fernseh­ signalformat in welchem blaues Bildsignal einem Träger aufmo­ duliert wird, der sich im Restseitenband eines grünen Bildsi­ gnals befindet. Dome erkannte, daß die Energie des Fernsehsi­ gnals in Spektralbändern konzentriert ist, die sich bei ganz­ zahligen Vielfachen der horizontalen Zeilenfrequenz befin­ den. Weiterhin erkannte er, daß es zur wirksamen Trennung der Signale vorteilhaft wäre, das blaue Signal in der Weise aufzuarbeiten, daß es zwischen die von dem grünen Bildsignal eingenommenen Spektralbänder fallen würde. Weil das blaue Bildsignal ein Fernsehsignal darstellt, ist seine Energie ebenfalls in Spektralbändern bei ganzzahligen Vielfachen der horizontalen Zeilenfrequenz konzentriert. Eine Lokalisie­ rung des blauen Bildsignals zwischen den Spektralbändern des grünen Bildsignals wird erreicht durch Lokalisieren des Trä­ gers des grünen Bildsignals bei einem ungeradzahligen Vielfa­ chen der halben Zeilenfrequenz.

Daraus folgt, daß zur wirksamen Trennung eines mit einem Fernsehsignal verbundenen Zusatzsignals (z.B. eines Audio­ oder Tonsignals) die Energie des Zusatzsignals zwischen den Spektralbändern des Fernsehsignals konzentriert werden soll­ te.

Das Energiespektrum analoger Audiosignale verläuft jedoch relativ flach über dem Frequenzband, das typischerweise 20 Hz bis 20 kHz umfaßt. Wenn das Audiosignal in ein digitales Format, z.B. binär, duobinär, etc., umgewandelt wird, wird das das Signal darstellende Spektralband erheblich verbrei­ tert (z.B. 350 kHz). Es tritt nicht konzentriert in an bei Vielfachen der Zeilenfrequenz befindlichen Spektralbändern auf.

Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Aufbereitung der Ener­ gie eines Zusatzsignals derart, daß es ohne Verlust von Si­ gnalinformationsgehalt in Spektralbändern konzentriert wird, werden anhand von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung erläutert.

Die vorstehende Erfindung teilt ein Zusatzsignal auf in zwei Zwischensignale, welche teilweise sich gegenseitig aus­ schließende Teile des Zusatzsignals enthalten, und inver­ tiert die Polarität von Teilen des Signals. Eine weitere Vor­ richtung quadratur-phasen-moduliert einen Träger, der eine Frequenz aufweist, die ein Vielfaches der Zeilenfrequenz ei-­ nes Videosignals darstellt. Danach wird das quadratur-phasen- modulierte Signal zur Übertragung mit einem Fernsehsignal kombiniert.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel für die Erfindung detektiert die Vorrichtung zum Detektieren des in einem Fernsehsignal übertragenen Zusatzsignals auch das Eingangssi­ gnal, um ein Basisband-Zusatzsignal zu erzeugen. Das Basis­ band-Zusatzsignal wird multipliziert mit zwei Signalen, wel­ che ein Phasenverhältnis von 90 Grad zueinander aufweisen, und einer Frequenz, die ein Vielfaches der Zeilenfrequenz darstellt. Teile des Produkts der Multiplikation werden um eine ganzzahlige Anzahl von Zeilenintervallen verzögert, und verzögerte und unverzögerte Produkte werden zur Erzeugung eines wiedergewonnenen dekodierten Zusatzsignals zusammenge­ faßt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 stellt ein Spektraldiagramm dar, welches das Spek­ trum eines Videokanals mit einem Zusatzträger im Restseiten­ band zeigt.

Fig. 2 zeigt ein Blockdiagramm eines Videosignalencoders mit einer Vorrichtung zum Hinzufügen eines zusätzlichen digi­ talen Audiosignals zum Restseitenband des Fernsehsignals.

Fig. 3 zeigt ein Blockdiagramm einer Schaltungsanordnung zur Konzentrierung des Zusatzsignals in vorgegebenen Spek­ tralbändern.

Fig. 4 ist ein Zeitdiagramm zur Beschreibung der Arbeitswei­ se der Schaltungsanordnung in Fig. 3 und 7.

Fig. 5 und 8 sind Blockdiagramme alternativer Schaltungs­ anordnungen zur Konzentrierung des Zusatzsignals in vorgege­ benen Spektralbändern.

Fig. 6 ist ein Blockdiagramm eines Empfängers mit einer Schaltungsanordnung zur Aufbereitung eines im Restseitenband eines Fernsehsignals übertragenen Zusatzsignals.

Fig. 7 und 9 sind Blockdiagramme alternativer spezifi­ scher Vorrichtungen zur Wiedergewinnung des Zusatzsignals.

Fig. 1 zeigt das Signalspektrum eines Rundfunk-Fernsehsi­ gnals, welches für NTSC auf ein 6 MHz-Band beschränkt ist. Abgesehen vom Zusatzträger und den Seitenbändern, umfaßt das Fernsehsignal Luminanz-, Chrominanz- und Synchronisier-Kompo­ nenten, die auf einen Bildträger aufmoduliert sind. Der modu­ lierte Träger ist Restseitenband-gefiltert, um Signalfrequen­ zen im unteren Seitenband von ungefähr 0,75 MHz unterhalb des Bildträgers an zu beseitigen. Ein Tonträger ist dem Vi­ deosignal hinzugefügt und befindet sich am oberen Rand des Videokanals. Die in den Restseitenbandspektren enthaltenen Fersehsignalkomponenten bestehen in erster Linie aus nieder­ frequenten Luminanzanteilen, die sich in Spektralbändern kon­ zentrieren, mit dem Zentrum auf ganzzahligen Vielfachen der horizontalen Zeilenfrequenz.

Das hinzuzfügende Signal ist gemäß dieser Erfindung ein dar­ gestellter Hilfs- oder Zusatzträger (als Beispiel) mit dem Zentrum bei ungefähr 0,75 MHz unterhalb des Bildträgers. Die Seitenbänder des Zusatzträgers sind derart aufbereitet, daß sie zwischen den vom Luminanzanteil eingenommenen Spektral­ bändern auftreten. In dem Diagramm ist die Bandbreite des Zusatzsignals so dargestellt, daß sie sich ungefähr über 500 kHz auf beiden Seiten des Zusatzträgers erstreckt, wobei ei­ ne Informationsbandbreite von wenigstens 500 kHz zur Verfü­ gung steht. Das Zusatzsignal ist in diesem Beispiel vom Bild­ träger um 250 kHz getrennt, um Wechselwirkungen mit dem Letz­ teren zu vermeiden. Dieser Freiraum oder dieses Schutzband hindert das Zusatzsignal daran, unerwünschte Interferenzen im Tonsignal von mit Systemen zum Detektieren von Differenz­ trägerton versehenen Empfängern zu erzeugen.

Man betrachte nun Fig. 2, welche eine allgemeine Umgebung darstellt, in der die Erfindung Anwendung finden kann. In dem als Beispiel gewählten System ist die Erfindung in der Weise implementiert, daß ein Zusatzsignal zur Übertragung mit einem Fernsehsignal codiert werden kann. Es wird jedoch darauf hingewiesen, daß die Erfindung zur Codierung eines jedweden Signals, dessen Energie nicht bei ganzzahligen Viel­ fachen der horizontalen Zeilenfrequenz konzentriert ist, zur Übertragung in einem Fernsehsignal benutzt werden kann.

In Fig. 2 bilden die Elemente 10-26 einen Standard-Fernseh­ signalencoder zur Erzeugung und Übertragung eines Standard- Fernsehsignals. Ein Videosignal von einer Quelle 10, welche eine Fernsehkamera sein kann, wird einem Videoprozessor 12 zugeführt. Der Videoprozessor 12 erzeugt ein Basisband- Misch-Videosignal einschließlich Synchronkomponenten und führt das Mischsignal einem HF-Modulator 14, welcher - an­ sprechend auf die Mischsignalamplitude - einen Hochfrequenz- Bildträger moduliert. Der modulierte Bildträger wird einem Seitenbandfilter 16 zugeführt, das die Frequenzkomponenten des modulierten Signals derart begrenzt, daß sie mit dem in Fig. 1 dargestellten Spektrum übereinstimmen.

Audiosignale von einer Audioquelle 18 werden einem Soundpro­ zessor 20 zugeführt. Der Prozessor 20 kann eine Schaltungsan­ ordnung zur Kompandierung oder andere bekannte Schaltungsan­ ordnungen zur Vor-Aufbereitung des Tonsignals vor der Über­ tragung beinhalten. Das voraufbereitete Audiosignal vom Soundprozessor 20 wird einem HF-Modulator 22 zugeführt, in welchem es einen Träger mit einer Frequenz von 4,5 MHz (NTSC) oberhalb der Bildträgerfrequenz moduliert. Das modu­ lierte Mischsignal von dem Restseitenbandfilter 16 und das modulierte Tonsignal vom Modulator 22 werden einem Signalkom­ binator 24 zugeführt, welcher in Abwesenheit eines Zusatzsi­ gnals ein Standard-Fernseh-Sendesignal erzeugt.

Das Audiosignal von der Audioquelle 18 wird zusätzlich einem Digitalisierer und Prozessor 28 zugeführt, in welchem das Audiosignal (oder die Audiosignale, sofern es sich um Stereo­ signale handelt) digitalisiert und seriell formatiert wird. Das vom Prozessor 28 bereitgestellte Signal kann in einem binären Bit-Stream-Format, einem duobinären Format, etc. vor­ liegen. Das formatierte Signal wird einem Spektralaufberei­ ter 30 zugeführt, welcher die Energie des anliegenden Si­ gnals in Spektralbändern konzentriert, zentriert an ungerad­ zahligen Vielfachen der halben Zeilenfrequenz. Das Signal vom Spektralaufbereiter 30 wird einem Modulator 32 zuge­ führt, welcher - ansprechend auf den Bildträger - einen ein­ zeln Seitenbandmodulierten Träger erzeugt. Der Modulator 32 gibt einen Träger mit einer Frequenz von ungefähr 0,75 MHz unterhalb des Bildträgers aus, der mit dem Zusatzsignal modu­ liert ist. Das Signal vom Modulator 32 wird dem Kombinator 24 zugeführt, in dem es additiv mit dem modulierten Mischvi­ deosignal verbunden wird.

Fig. 3 stellt ein erstes Ausführungsbeispiel des in Fig. 2 gezeigten Spektralaufbereiters 30 dar. Die Schaltungsanord­ nung in Fig. 3 (und Fig. 4) benötigt drei Betriebssignale;
1) ein Rechtecksignal (FH/2) mit halber Zeilenfrequenz,
2) ein kosinusförmiges Signal = 2 kfH, wobei k eine ganze Zahl ist und fH der Frequenz des Signals FH entspricht und
3) ein sinusförmiges Signal mit der Frequenz = 2nkfH. Diese drei Signale werden in einer bekannten Phase-Locked-Loop (PLL) Schaltung 31 (Fig. 2) erzeugt - ansprechend auf ein vom Videoprozessor 12 bereitgestelltes horizontales Synchro­ nisiersignal FH.

In Fig. 3 wird das Eingangssignal angelegt an eine Multi­ plexer-Schaltungsanordnung 301, welche - ansprechend auf das Signal FH/2 - das Eingangsignal wechselseitig für Zeiträume von einem horizontalen Zeilenintervall an die Anschlüsse 01 und 02 anlegt. Das an den Anschluß 01 angelegte Signal ist mit dem Eingangsanschluß eines "Ein-horizontales-Zeilen-In­ tervall-Verzögerungselementes" 302 und mit dem Minuend-Ein­ gangsanschluß eines Subtrahierglieds 304 verbunden. Der Aus­ gangsanschluß des Verzögerungselements 302 ist mit dem Sub­ traktions-Eingangsanschluß des Subtrahierers 304 verbunden. Für den Zeitraum einer horizontalen Zeile bevor das Eingangs­ signal an Anschluß 01 angelegt wird, liegt kein Signal am Anschluß 01 an. Deshalb enthält das Verzögerungselement 302 am Anfang eines jeden Zeilenintervalls, in welchem das Si­ gnal an Anschluß 01 angelegt wird, keine Daten. Daraus folgt, daß während des Zeilenintervalls, in welchem das Si­ gnal an Anschluß 01 angelegt ist, das Verzögerungselement 302 dem Subtrahierglied 304 kein Signal zuführt und das an Anschluß 01 angelegte Signal das Subtrahierglied 304 unverän­ dert passiert. Während dieses Zeilenintervalls werden die Daten für dieses Zeilenintervall in das Verzögerungselement 302 geladen und stehen während des folgenden Zeileninter­ valls am Ausgang des Verzögerungselements 302 an. Während des folgenden Zeilenintervalls ist jedoch das Eingangssignal nicht an den Anschluß 01 angeschlossen, so daß nur das vom Verzögerungselement 302 gelieferte Signal an das Subtrahier­ glied 304 gelangt. Dieses Signal wird vom Subtrahierglied mit invertierter Polarität ausgegeben. Der Ausgang des Sub­ trahiergliedes 304 ist mit S1 bezeichnet und in Fig. 4 dar­ gestellt. Die anderen horizontalen Zeilenabschnitte des Si­ gnals werden in entsprechender Weise mit Hilfe des Verzöge­ rungselements 303 und des Subtrahiergliedes 305 verarbeitet. Das vom Subtrahierglied 305 gelieferte Ausgangssignal ist in Fig. 4 mit S2 bezeichnet.

In Fig. 4 stellt die mit FH bezeichnete Wellenform das hori­ zontale Synchronsignal und die mit "input" bezeichnete Reihe von Blöcken das Zusatzsignal dar. Jeder der Blöcke A, B, C, etc. stellt die Signalinformation eines horizontalen Zeilen­ intervalls dar. Die durch die mit S1 und S2 bezeichneten Rei­ hen von Blöcke dargestellten Signale S1 und S2 enthalten Si­ gnalinformation von abwechselnden Zeilen des Eingangssi­ gnals. Es ist zu sehen, daß eine 100-prozentige Redundanz der kombinierten Signale S1 und S2 vorliegt. Man beachte, daß die Elemente in beiden Signalwegen Vollband-signale pas­ sieren lassen. Das Signal ist durch den einen oder den ande­ ren Weg zu jeder Zeit angeschlossen, so daß kein Verlust von Information eintritt. Man beachte auch, daß die Kombination von Verzögerungselement und Subtrahierglied in der Form ei­ nes subtraktiven 1-H Kammfilters angeordnet ist, die, wie gut bekannt ist, die Signalenergie in Spektralbändern passie­ ren läßt, die an ungeradzahligen Vielfachen der halben Zei­ lenfrequenz zentrieren sind.

Das Signal S1 vom Subtrahierglied 304 ist an einen Multipli­ kator 306 angeschlossen, in welchem es mit einem Trägersi­ gnal mit der konstanten Frequenz kfH multipliziert wird. Das Signal S2 vom Subtrahierglied 305 ist an einen Multiplikator 307 angeschlossen, in welchem es mit einem Trägersignal mul­ tipliziert wird, das die konstante Frequenz kfH aufweist, dies aber 90 Grad phasenversetzt in bezug auf das an den Mul­ tiplikator 306 angelegte Trägersignal. Die Ausgangssignale der Multiplikatoren 306 und 307 werden in einem Addierglied 308 aufsummiert, um ein quadraturmoduliertes Ausgangssignal zu erzeugen, welches dem Modulator 32 zugeführt wird (Fig. 2).

Fig. 5 stellt eine alternative Schaltungsanordnung zur Aus­ führung derselben Funktion wie die Schaltungsanordnung in Fig. 3 dar, jedoch mit verringertem Schaltungsaufwand. In Fig. 5 wird das Eingangssignal einem Anschluß 500 zugeführt von wo aus es an ein "Eine-horizontale-Zeile-Verzögerungs­ element" 501 und an die Eingangsanschlüsse X1 und X4 der Schalteinheit 503 geführt wird. Das verzögerte Signal von dem Verzögerungselement 501 wird durch den Inverter 502 in seiner Polarität umgekehrt und an die Eingangsanschlüsse X2 und X3 der Schalteinheit 503 angelegt. Die Schalteinheit 503 - ansprechend auf ein Betriebssignal mit der Frequenz FH/2 - verbindet abwechselnd für aufeinanderfolgende Zeileninterval­ le die Eingangsanschlüsse X1 und X2 mit einem Ausgangsan­ schluß S1. Die Schalteinheit 503 verbindet ebenso abwech­ selnd für aufeinanderfolgende Zeilenintervalle die Eingangs­ anschlüsse X3 und X4 mit einem Ausgangsanschluß S2. Die Si­ gnale an den Ausgangsanschlüssen S1 und S2 entsprechen je­ weils den Signalen S1 und S2 in Fig. 4. Die Signale an den Ausgangsanschlüssen S1 bzw. S2 entsprechen den Signalen S1 und S2 in Fig. 4. Die Signale von den Anschlüssen S1 und S2 quadraturmodulieren ein Trägersignal mit der Frequenz kfH in den Elementen 306, 307 und 308, deren Ausgabe an den Modula­ tor 32 angeschlossen ist (Fig. UR 2).

Der Träger der Frequenz kfH ist phasenstarr zur Horizontal­ frequenz des Bildsignals, und das an den Multiplexern oder Schalteinheiten 301 und 503 anliegende Betriebssignal FH/2 ist ebenfalls phasenverriegelt mit der Horizontalfrequenz. Durch das Schalten mit FH/2 und die subtraktive Kammfilter- Funktion, zerfällt die Energie des aufbereiteten Zusatzsi­ gnals in Spektralbänder an ungeradzahligen Vielfachen der halben Zeilenfrequenz. Durch Modulieren der Signale S1 und S2 mit einer Frequenz kfH werden die Signalspektren um ein ganzzahliges Vielfaches der Horizontalfrequenz verschoben. Bei k = 47 werden die Spektren frequenzmäßig nach aufwärts um etwa 0,75 MHz verschoben. Ist das verschobene Signal durch den Bildträger einzeln Seitenband-(lower band)-modu­ liert, so befindet sich der Zusatzsignalträger bei kfH unter­ halb des Bildträgers und das Zusatzsignal kann mit der Lumi­ nanzkomponente frequenzverschachtelt werden, einfach durch additives Zusammenfügen der Signale.

Fig. 6 zeigt die Empfängerseite des Systems zur Übertragung eines Hilfs- oder Zusatzsignals in einem Standard-Fernsehsi­ gnal. Es wird angenommen, daß das Zusatzsignal ein Audiosi­ gnal ist. In Fig. 6 wird das übertragene Signal von einer Antenne 600 empfangen und einem Tunerteil 601 zugeführt. Das HF-signal vom Tuner speist einen bekannten Videoprozessor 602 zur Erzeugung einer visuellen Darstellung (Display). Man beachte, daß das Zusatzsignal, das sich im Restseitenband befindet, durch die Nyquist-Filter-Funktion der bekannten Bild-ZF-Schaltungsanordnung erheblich gedämpft wird und des­ halb die Bildverarbeitung nicht beeinflußt.

Das HF-Signal vom Tuner ist angeschlossen an eine bekannte Schaltungsanordnung zur Audiosignalverarbeitung 603, die das in bekannter Weise übertragene Audiosignal extrahiert und aufbereitet. Audiosignale von der Schaltungsanordnung 603 werden zu einem Multiplexer 608 geführt, dessen Ausgang an eine Tonwiedergabevorrichtung 609 angeschlossen ist. Die Vor­ richtung 609 kann Verstärker und Lautsprecher beinhalten. Der Multiplexer erhält als andere Eingabe das Zusatz-Audiosi­ gnal, von dem unter normalen Bedingungen, und da es ein digi­ tales Signal ist, angenommen wird, daß es von höherer Quali­ tät als das auf bekannte Weise übertragene Audiosignal ist. Der Multiplexer 608 wird durch ein SELECT-Signal gesteuert, das manuell durch den Bediener des Empfängers gegeben oder intern erzeugt werden kann, bedingt durch z.B. den Geräusch­ spannungsabstand des Zusatzsignals, des konventionellen Au­ diosignals oder beider Signale etc.

Das HF-Signal vom Tuner 601 gelangt an eine Zusatz-ZF/Detek­ tor-Schaltung 604, die derart ausgebildet ist, daß sie auf das Restseitenband des übertragenen Signals anspricht. Die Schaltungsanordnung 604 erzeugt ein Basisband(Baseband)-quadra­ turmoduliertes Zusatzsignal durch z.B. Quadratur-detektieren des Bildträgers.

Das Basisband-Zusatzsignal wird in der Schaltungsanordnung 605 decodiert, die auf die von der Phase-Locked-Loop 606 be­ reitgestellten Signale mit der Frequenz fH/2 und kfH an­ spricht. Das decodierte Zusatzsignal wird in der Schaltungs­ anordnung 607 aufbereitet und mit dem Multiplexer 608 verbun­ den. Die Aufbereitungs-Schaltungsanordnung 607 kann Schal­ tungsmittel zum Dekodieren z.B. von duobinären Signalen in parallele Stereosignale und Digital-Analog-Wandler etc. be­ inhalten.

Ein Beispiel für den Basisband-Zusatz-Decoder 605 ist in Fig. 7 dargestellt. Das Baseband-Zusatzsignal von der ZF/Detek­ tor-Schaltung 604 wird einem Anschluß 700 zugeführt und an die Multiplikatoren 702 und 704 angeschlossen. Das Zusatzsi­ gnal wird in den Multiplikatoren 702 und 704 mit Signalen mit der Frequenz kfH multipliziert und von der PLL-Schaltung 606 in Quadraturphase bereitgestellt. Das Ausgangssignal des Multiplikators 702 wird einem Tiefpaßfilter 706 zugeführt, dessen Ausgang an die Eingangsanschlüsse X1 und X4 eines Multiplexers oder (einer) Schalteinheit 710 angeschlossen ist. Das Ausgangssignal des Multiplikators 704 wird einem Tiefpaßfilter 708 zugeführt, dessen Ausgang an die Eingangs­ anschlüsse X2 und X3 des Multiplexers 710 angeschlossen ist. Die Bandbreite der Tiefpaßfilter 706 und 708 is so gewählt, daß sie die Frequenzkomponenten der Signale S1 und S2 passie­ ren läßt und jedenfalls nicht wesentlich größer als kfH ist. Sei ω = 2π kfH, so läßt sich das empfangene Baseband-Zusatz­ signal S(t) beschreiben durch S(t) = S1(t)cos ωt + S2(t)sin ωt.

Das vom Multiplikator 702 gebildete Produkt ist gleich S1(t) cos2 ωt + S2(t)cos ωt sin ωt, was mit Hilfe von trigo­ nometrischen Identitäten in die Form S1(t)/2-S1(t) cos2ω t/2 + S2(t) sin2 ωt/2 umgewandelt werden kann. Nur der erste Term kann den Filter 706 passieren. Durch eine entsprechende Analyse kann gezeigt werden, daß das vom Tiefpaßfilter 708 gelieferte Signal gleich S2(t)/2 ist.

Der Multiplexer 710 verbindet abwechselnd, mit der halben horizontalen Zeilenrate, die Signale S1/2 und S2/2 mit einem "Eine-Horizontalperiode-Verzögerungselement" 712 und verbin­ det abwechselnd die Signale S2/2 und S1/2 mit den jeweiligen ersten Eingangsanschlüssen eines Additionsglieds 716 und ei­ nes Subtraktionsglieds 714. Der Ausgang des Verzögerungsele­ ments 712 ist mit den jeweiligen zweiten Eingangsanschlüssen des Subtraktionsgliedes 714 und des Additionsgliedes 716 ver­ bunden.

Auf Fig. 4 bezogen ist das an das Verzögerungselement 712 angelegte Signal mit S3 bezeichnet und das an die ersten Ein­ gangsanschlüsse von Addierer 716 und Subtrahierer 714 ange­ legte Signal mit S4. Die Ausgabe des Verzögerungselements 712 ist mit ODE bezeichnet. Die von Addierer und Sub­ trahierer ausgegebenen Signale heißen ADD bzw. SUB. Am Aus­ gang des Subtrahierers 714 liegt das decodierte Zusatzsignal an, das durch eine effektive Mittelung der redundanten Signa­ le gegenseitiger Polarität erzeugt wird. Man beachte, daß das Zusatzsignal, gedämpft um einen Faktor 1/2, direkt vom Multiplexer 710 (entweder S3 oder S4) abgenommen werden kann, wobei jedoch das vom Subtrahierer 714 bereitgestellte gemittelte Signal bei Vorhandensein von Rauschen erwartungs­ gemäß eine höhere Genauigkeit aufweisen wird.

Wird das Signal ohne Fehler übertragen, so wird der Addierer 716 Null ausgeben. Eine andere Ausgabe als Null am Addierer 716 zeigt einen Übertragungsfehler an. Die Ausgabe des Addie­ rers 716 kann überwacht und z.B. auf einen Schwellenwert hin überprüft werden, um ein Steuersignal für eine Korrekturmaß­ nahme oder adaptive Aufbereitung zu gewinnen. Beispielsweise kann ein Schwellenwertdetektiertes Signal vom Addierer 716 benutzt werden, um die SELECT-Steuerung für den Multiplexer 608 zu gewinnen (Fig. 6). (Schwellenwert-Detektion bedeu­ tet, daß ein Steuersignal erzeugt wird, wenn das Niveau des Fehlersignals vom Addierer 716 einen vorgegebenen Wert über­ steigt.)

Fig. 8 stellt eine weitere Zusatzsignal-Spektral-Aufberei­ ter-Schaltung dar, wie sie anstelle von Element 30 in Fig. UR 2 eingesetzt werden kann. Fig. 9 zeigt die inverse Schal­ tungsanordnung, die für Element 605 in Fig. 6 eingesetzt werden kann.

In Fig. 8 ist die Winkelfrequenz ω definiert als ω=2π× nfH/4, wobei n eine kleine ungerade ganze Zahl darstellt. Die Winkelfrequenz ω0 ist definiert durch 2 π(P-kfH) wobei P die Frequenz des Bildträgers ist. Vier Betriebssignale cos(ω t), sin(ωt), cos(ω0t) und sin(ω0t) werden benötigt, um das Zusatzsignal für die Übertragung zu erzeugen. Diese Si­ gnale werden auf bekannte Weise durch die PLL 800 und den Mischer 802 erzeugt, die auf das horizontale Synchronsignal FH und den Bildträger ansprechen.

Das Zusatzsignal S(t) wird entsprechenden Eingangsanschlüs­ sen zweier Multiplikationsschaltungen 804 und 806 zugeführt. Das Signal S(t) wird mit Quadratur-Phasen-Trägern mit z.B. der Frequenz fH/4 multipliziert. Man beachte, daß die Träger­ frequenz im allgemeinen erheblich kleiner als die Bandbreite des Signals S(t) ist und daher Foldover- (Geisterbild) oder Aliaskomponenten gebildet werden. Weil jedoch die Quadratur­ komponenten zur Verfügung stehen, können die Aliaskomp­ onenten am Empfänger beseitigt werden. Die Signalprodukte von den Multiplikatoren 804 bzw. 806 werden jeweils mit den subtraktiven 1-H Kammfiltern 808 bzw. 810 verbunden. Die Kammfilter 808 bzw. 810 erzeugen die Signale Sa und Sb, die durch die Gleichungen

Sa = S(t) cos(ωt)-S(t-H) cosω(t-H)
Sb = S(t) sin(ωt)-S(t-H) sinω(t-H)

definiert sind. Jedoch ist cosω(t-H) = sin(ωt) und sin (t-H) = cos(ωt), so daß Sa und Sb neu geschrieben werden können:

Sa = S(t) cos(ωt)-S(t-H) sin(ωt)
Sb = S(t) sin(ωt)+S(t-H) cos(ωt).

Die Signale Sa bzw. Sb liegen an den Multiplikatorschaltun­ gen 812 bzw. 814 an, in denen sie mit Signalen der Winkelfre­ quenz 0 mit Quadratur-Phasen-Beziehung multipliziert wer­ den. Die Signalprodukte von dem Multiplikatoren 812 und 814 werden im Addierer 816 aufsummiert, wobei ein modulierter Träger Ss erzeugt wird, der direkt zu dem modulierten Rest­ seitenband-Videosignal addiert werden kann. Das Signal Ss wird durch die folgende Gleichung beschrieben:

Ss = Sa cos(ω0t)+Sb sin(ω0t).

Der Zusatzsignal-Decoder im Empfänger (Fig. UR 9) benötigt vier Betriebssignale bezeichnet als S5-S8, definiert als:

S5 = cos(ωt) cos(ω0t)
S6 = sin(ωt) sin(ω0t)
S7 = -sin(ωt) cos(ω0t)
S8 = cos(ωt) sin(ω0t)

wobei die Winkelfrequenzen ω und ω0 in bezug auf die Schal­ tung gemäß Fig. 8 definiert sind. Diese vier Signale werden mit bekannten Verfahren im Signalgenerator 900 erzeugt, der auf das horizontale Synchronsignal FH und den Bildträger an­ spricht.

Im Empfänger wird das HF-Signal vom Tuner bandpaß-gefiltert (um das Restseitenband passieren zu lassen) und an den Zu­ satzsignaldecoder an dessen Eingangsanschluß 901 angelegt. Dieses Signal wird den jeweiligen Eingangsanschlüssen der Muitiplikatoren 902, 904, 906 bzw. 908 zugeführt, in denen es mit den Signalen S5, S6, S7 bzw. S8 multipliziert wird. Die von den Multiplikatoren 902, 904, 906 und 908 erzeugten Signalprodukte werden entsprechend an entsprechende Tiefpaß­ filter 910, 912, 914 bzw. 916 angeschlossen. Die Tiefpaß­ filter 910-916 dämpfen Signalfrequenzen, die höher als die Winkelfrequenz ω0 sind. Die Auslegung der Filter ist so gewählt, daß sie die in dem Signal S(t)cos2 ωt enthaltenen Signalfrequenzen passieren lassen.

Die Ausgangssignale der Tiefpaßfilter 910 und 912 gelangen an einen Addierer 918. Es kann gezeigt werden, daß die von dem Addierer 918 gelieferte Summe der Signale, mit S9 be­ zeichnet, gleich ist mit

S9 = 1/2(S(t)cos2 ωt-S(t-H)sin ωt cosωt+S(t)sin2ωt+
S(t-H)sin ωtcosωt) zusammengefaßt wie Terme
S9 = 1/2 S(t) (cos2 ωt+S(t) sin2ωt) oder S9 = 1/2 S(t)
(cos2ωt+sin2ωt) = S(t)/2.

Die Ausgangssignale der Tiefpaßfilter 914 und 916 gelangen an den Addierer 920, der ein Signal S10 erzeugt, von dem ge­ zeigt werden kann, daß es gleich S10 = S(t-H)/2 ist.

Das Signal S9 is an ein "Eine-Horizontalzeile-Verzögerungs­ element" 922 angelegt, das das Signal S9 = S(t)/2 verzögert und ein verzögertes Signal S9′ = S(t-H)/2 erzeugt. Das Si­ gnal S9′ liegt jeweils am ersten Eingangsanschluß eines Ad­ dierers 924 bzw. eines Subtrahierers 926 an. Das Signal S10 liegt jeweils am zweiten Eingangsanschluß des Addierers 924 bzw. des Subtrahierers 926 an. Der Addierer 924 erzeugt das Signal S(t-H), welches dem gewünschten Signal äquivalent - verzögert um ein Zeilenintervall - ist. Der Subtrahierer 926 erzeugt ein nullwertiges Signal es sei denn, es treten Über­ tragungsfehler auf, in diesem Fall erzeugt er ein Fehlersi­ gnal.

Man beachte in Fig. 9, daß die Tiefpaßfilter 910-916 ent­ fallen und zwei entsprechende Tiefpaßfilter nach den Addie­ rern 918 und 920 eingefügt werden können.

Das in den Ansprüchen als Signal mit einem im Wesentlichen gleichmäßigen Frequenzspektrum Definierte soll ein Signal bezeichnen, welches seine Energie nicht an Intervallen der Horizontalfrequenz eines Bildsignals konzentriert hat aber tatsächlich ein nicht gleichmäßiges Frequenzspektrum haben kann. Das bedeutet, es kann Löcher oder/und Spitzen in sei­ nem Spektrum aufweisen.

Claims (12)

1. Vorrichtung zur Übertragung einer Zusatzinformation oder eines Zusatzsignals in einem Fernseh- oder Videosignal, wo­ bei das Zusatzsignal eine im wesentlichen gleichmäßige Fre­ quenzbandbreite aufweist, welche größer ist als ein Vielfa­ ches der horizontalen Zeilenfrequenz des Videosignals, ge­ kennzeichnet durch:

• - Mittel (18, 10) zur Bereitstellung des Zusatzsignals und des Videosignals;
• - Mittel (12) zur Bereitstellung eines dem Videosignal zu­ geordneten horizontalen Synchronisiersignals;
• - Mittel (30, 31), die Mittel enthalten - ansprechend auf das Zusatzsignal und das horizontale Synchronisiersignal - zum Auftrennen des Zusatzsignals in erste und zweite Signa­ le, von denen jedes, einander ausschließende Anteile des Zu­ satzsignals beinhaltet, und zur Invertierung der Polarität von Teilen des Zusatzsignals, die sich in den ersten und zweiten Signalen befinden;
• - Mittel (32) - ansprechend auf die ersten und zweiten Si­ gnale und das horizontale Synchronsignal - zum Erzeugen ei­ nes quadratur-phasen-modulierten Signals; und
• - Mittel (24) zum Zusammenfügen des quadratur-phasen-modu­ lierten Signals mit dem Videosignal.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Videosignal ein Restseitenbandsignal ist und das quadra­ tur-phasen-modulierte Signal zu dem Restseitenband des Bild­ signals addiert wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel, das Mittel enthält, umfaßt:

• - einen mit den Mitteln zur Bereitstellung des Zusatzsi­ gnals verbundenen Multiplexer mit ersten und zweiten Aus­ gangsanschlüssen zum abwechselnden Anlegen des Zusatzsignals an die ersten und zweiten Ausgangsanschlüsse für Zeiträume, die dem Umgekehrten der horizontalen Zeilenfrequenz entspre­ chen;
• - erste und zweite Verzögerungselementen, welche jeweils an den ersten bzw. zweiten Ausgangsanschluß angeschlossen sind;
• - mit einem Ausgangsanschluß des ersten Verzögerungsele­ ments und mit dem ersten Ausgangsanschluß verbundene Mittel zum subtraktiven Verbinden von Signalen zum Erzeugen des er­ sten Signals; und
• - mit einem Ausgangsanschluß des zweiten Verzögerungsele­ ments und mit dem zweiten Ausgangsanschluß verbundene Mittel zum subtraktiven Verbinden von Signalen zum Erzeugen des zweiten Signals.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zur Erzeugung eines quadratur-phasen-modulierten Signals umfaßt:

• - Mittel - ansprechend auf die horizontalen Synchronisier­ signale - zum Erzeugen erster und zweiter Trägersignale, die ein Phasenverhältnis zueinander von 90 Grad und eine Fre­ quenz aufweisen, die ein Vielfaches der Frequenz des horizon­ talen Synchronsignals ist;
• - erste Multiplikations-Mittel - ansprechend auf das erste Trägersignal - zum Multiplizieren des ersten Signals;
• - zweite Multiplikations-Mittel - ansprechend auf das zwei­ te Trägersignal - zum Multiplizieren des zweiten Signals; und Mittel zum additiven Verbinden der von den ersten und zweiten Multiplikations-Mittel gelieferten Signale.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel, das Mittel enthält, umfaßt:

• - Verzögerungsmittel mit einem Eingangsanschluß zum Empfan­ gen des Zusatzsignals und einem Ausgangsanschluß zum Bereit­ stellen des verzögerten und polaritätsumgekehrten Zusatzsi­ gnals;
• - Schaltmittel, wobei jeweils die Eingangsanschlüsse mit den Eingangs- und Ausgangsanschlüssen der Verzögerungsmittel verbunden sind, mit ersten und zweiten Ausgangsanschlüssen zur Bereitstellung des ersten bzw. zweiten Signals - und an­ sprechend auf das horizontale Synchronisiersignal - zum ab­ wechselnden Verbinden des ersten Ausgangsanschlusses mit den Eingangs- und Ausgangsanschlüssen der Verzögerungsmittel mit einer Rate, die der halben horizontalen Zeilenfrequenz ent­ spricht, und zum abwechselnden Verbinden des zweiten Aus­ gangsanschlusses mit den Ausgangs- und Eingangsanschlüssen der Verzögerungsmittel mit einer Rate, die der halben hori­ zontalen Zeilenfrequenz entspricht.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zur Erzeugung eines quadratur-phasen-modulierten Signals umfaßt:

• - Mittel - ansprechend auf die horizontalen Synchronisier­ signale - zum Erzeugen erster und zweiter Trägersignale mit einem Phasenverhältnis zueinander von 90 Grad und mit einer Frequenz, die ein Vielfaches der Frequenz des horizontalen Synchronsignals ist;
• - erste Multiplikationsmittel - ansprechend auf das erste Trägersignal - zum Multiplizieren des ersten Signals;
• - zweite Multiplikationsmittel - ansprechend auf das zwei­ te Trägersignal - zum Multiplizieren des zweiten Signals; und
• - Mittel zum additiven Verbinden der von den ersten und zweiten Multiplikationseinrichtungen gelieferten Signale.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel, das Mittel enthält, umfaßt:

• - Mittel - ansprechend auf das horizontale Synchronisiersi­ gnal - zum Erzeugen erster und zweiter Betriebssignale mit einem Phasenverhältnis zueinander von 90 Grad und einer Fre­ quenz, die ein ungeradzahliges Vielfaches, einschließlich eins, eines Viertels der horizontalen Zeilenfrequenz ist;
• - erste und zweite Multiplikationsmittel - ansprechend auf die ersten und zweiten Betriebssignale - zum Multiplizieren des Zusatzsignals;
• - einen ersten subtraktiven Kammfilter, der an einen Aus­ gang der ersten Multiplikationsmittel angeschlossen ist, zum Bereitstellen des ersten Signals; und
• - einen zweiten subtraktiven Kammfilter, der an einen Aus­ gang der zweiten Multiplikationsmittel angeschlossen ist, zum Bereitstellen des zweiten Signals.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zum Verbinden des quadratur-phasen-modulierten Signals mit dem Videosignal umfaßt:

• - eine Quelle für ein HF-Trägersignal; und
• - Mittel zum Modulieren des HF-Trägersignals mit dem qua­ dratur-phasen-modulierten Signal.

9. Vorrichtung in einem Empfänger zum Detektieren kombinier­ ter Signale, die ein Zusatzsignal und ein Fernsehsignal ent­ halten, wobei das Zusatzsignal ein Zusatzsignal mit einem im wesentlichen gleichmäßigen Frequenzspektrum darstellt, aber dessen Energie bei ungeradzahligen halben Vielfachen der Zei­ lenfrequenz des Fernsehsignals zur Übertragung konzentriert ist, gekennzeichnet durch:

• - Mittel (600) zum Empfangen des kombinierten Signals;
• - Mittel (601) - ansprechend auf das kombinierte Signal - zum Abtrennen des Zusatzsignals;
• - Mittel (602) - ansprechend auf das Fernsehsignal - zum Bereitstellen eines horizontalen Synchronisiersignals;
• - Mittel (606) - ansprechend auf das horizontale Synchroni­ siersignal - zum Bereitstellen erster und zweiter Betriebssi­ gnale mit einem Phasenverhältnis zueinander von 90 Grad und mit einer Frequenz, die ein Vielfaches der Frequenz des hori­ zontalen Synchronisiersignals ist;
• - erste und zweite Multiplikationsmittel (702, 704), je­ weils mit Ausgangsanschlüssen, jeweils zum Multiplizieren des Zusatzsignals mit den ersten und zweiten Betriebssigna­ len;
• - Schaltmittel (710) mit ersten und zweiten Ausgangsan­ schlüssen und mit jeweiligen Eingangsanschlüssen, die je­ weils an die Ausgangsanschlüsse der ersten und zweiten Multi­ plikationsmittel angeschlossen sind, wobei die Schaltmittel abwechselnd für die Zeiträume horizontaler Zeilen ihren er­ sten Ausgangsanschluß mit den Ausgangsanschlüssen der ersten und zweiten Multiplikationsmittel verbindet und abwechselnd für die Zeiträume horizontaler Zeilen ihren zweiten Ausgangs­ anschluß mit den Ausgangsanschlüssen der zweiten und ersten Multiplikationsmittel verbindet;
• - Verzögerungsmittel (712), die an den ersten Ausgangsan­ schluß der Schaltmittel angeschlossen ist, zum Verzögern ei­ nes Signals um ganzzahlige horizontale Zeilenperioden; und
• - Signalverknüpfungsmittel (714), die an die Verzögerungs­ mittel und den zweiten Ausgangsanschluß der Schaltmittel an­ geschlossen ist, zum Bereitstellen eines Ausgangs-Zusatzsi­ gnals.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch:

• - erste und zweite Tiefpaßfilter, jeweils angeschlossen zwischen dem ersten bzw. zweiten Multiplikationsmittel und dem Schaltmittel.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch:

• - weitere Verknüpfungsmittel, angeschlossen an die Verzöge­ rungsmittel und den zweiten Ausgangsanschluß der Schaltmit­ tel, zum Erzeugen eines fehleranzeigenden Signals in dem übertragenden Zusatzsignal.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Zusatzsignal oder die Zusatzinforma­ tion und das Fernsehsignal miteinander frequenzverschachtelt werden.