DE4428606A1 - Verfahren und Anordnung zur Rundfunk-Übertragung von codierten Signalen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Rundfunk-Übertragung von codierten Signalen, wobei ein Träger mit Signalen mehrerer logischer Kanäle moduliert und von Zwischenstationen empfangen wird, welche die Signale nach einer Umcodierung zu Empfängern weiterleiten.

Beim Fernseh- und Hörrundfunk sind zur Zeit hauptsächlich analoge Übertragungsverfahren im Einsatz, wie beispielsweise das PAL-Verfahren mit Restseitenband-Amplitudenmodulation oder Stereo-FM-Verfahren. Digitale Übertragungen bilden in diesem Bereich eine Ausnahme. Insbesondere der extrem hohe Bandbreitenbedarf von digitalen Videosignalen hat bisher eine allgemeine Einführung von digitalen Übertragungsverfahren im Fernsehrundfunk verhindert.

Durch moderne Verfahren zur Reduzierung der Datenrate von Videosignalen sind Voraussetzungen für einen digitalen Fernsehrundfunk gegeben, welcher dann auch digitalen Hörfunk und digitale Datenübertragung einschließt. Insbesondere wurde ein Multiplex-Verfahren zur Übertragung von datenreduzierten Signalen im Rahmen der internationalen Stardardisierungsorganisation ISO von einer Arbeitsgruppe MPEG (Motion picture experts group) geschaffen, mit welchem je nach Datenreduktionsrate zwischen vier hochwertige bis zu mehr als 20 geringerwertige Fernsehprogramme über einen Träger, das heißt über einen konventionellen Übertragungskanal, übertragen werden können. Das Multiplex-Verfahren MPEG-2 ist ein Paket-Multiplex-Verfahren, bei dem ein Transportpaket eine Länge von 188 Byte aufweist, wovon 184 Byte Nutzdaten sind. Genaue Angaben über das MPEG-2-Verfahren finden sich in den Druckschriften ISO/IEC 13818 - 1 bis 3.

Eine zunächst vorgesehene Anwendung des Multiplex-Verfahrens MPEG-2 besteht aus der Übertragung über Satelliten oder Kabel zu sogenannten Kabel-Kopfstationen, von welchen die empfangenen Signale in Breitbandkabelnetze eingespeist und zu den Empfängern verteilt werden. Eine terrestrische Übertragung zu den Kabel-Kopfstationen ist jedoch dabei nicht ausgeschlossen. In den Kabel-Kopfstationen erfolgt eine transparente Umsetzung des MPEG-2-Multiplexsignals von dem jeweils bis zur Kabel-Kopfstation verwendeten Modulationsverfahren, beispielsweise einer QPSK-Modulation, in das für das Kabelnetz vorgesehene Modulationsverfahren, beispielsweise eine 64-stufige Quadratur-Amplitudenmodulation (64-QAM).

Dabei ist ein erheblicher technischer Aufwand erforderlich, wenn lokale Programme in das Multiplexsignal eingefügt werden sollen. Dieser erhebliche Aufwand besteht hauptsächlich in der Realisierung bei einer Re-Multiplex-Funktion. Ebenso treten Probleme auf, wenn in den von einer Kabel-Kopfstation empfangenen MPEG-2-Multiplexsignalen ein Programm enthalten ist, was beispielsweise aus urheberrechtlichen Gründen nicht zu den Empfängern dieser Kabel-Kopfstation weitergeleitet werden soll.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, das in einfacher Weise ermöglicht, in Zwischenstationen, insbesondere Kabel-Kopfstationen, ein oder mehrere in einem Multiplexsignal enthaltene logische Kanäle auszublenden und/oder einem empfangenen Multiplexsignal weitere Signale hinzuzufügen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in mindestens einem der logischen Kanäle bis zu den Zwischenstationen Signale übertragen werden, die nicht für die Empfänger mindestens einer der Zwischenstationen bestimmt sind und daß diese Signale in der mindestens einen Zwischenstation durch Signale ersetzt werden, die für die Empfänger dieser Zwischenstation bestimmt sind.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können lokal erzeugte Signale für Dienste, wie beispielsweise Lokal-Fernsehen, in das Multiplexsignal, insbesondere in das MPEG-2-Multiplexsignal, mit geringem technischen Aufwand eingefügt werden. Das MPEG-2-Multiplexsignal braucht nicht in seine Multiplexkomponenten aufgeteilt und anschließend remultiplext zu werden. Auch das Ausblenden eines der logischen Kanäle ist in einfacher Weise möglich, wobei anstelle des auszublendenden logischen Kanals lediglich Platzhalter oder Signale einzusetzen sind, welche für die jeweiligen Empfänger Nutzinformationen darstellen.

Um eine zeitliche Korrelation der verschiedenen logischen Kanäle innerhalb des MPEG-2-Multiplexsignals zu gewährleisten, ist sogenanntes ′′Time-stamping′′ vorgesehen Gegenüber einer vollständigen Demultiplexfunktion und nachfolgender kompletter Remultiplexfunktion sind bei dem erfindungsgemäßen Verfahren keine Eingriffe in das Verfahren des Time-stamping erforderlich. Außerdem entfällt die Überwachung der Einhaltung von Maximalgrenzen des Gesamtdatenstroms vollständig.

Die Übertragungskapazität des später einzufügenden Dienstes wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren schon in einer das Multiplexsignal bildenden Zentrale belegt und bei der Multiplexbildung mit einbezogen. Dabei können diese Kanäle mit Nutzinformationen für andere Zwischenstationen belegt werden. Gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann jedoch auch vorgesehen sein, daß die nicht für die Empfänger der mindestens einen Zwischenstation bestimmten Signale Platzhalter-Signale sind.

Eine andere Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß diejenigen logischen Kanäle, welche nicht für die Empfänger mindestens einer Zwischenstation bestimmte Signale enthalten, die Übertragungskapazität für einen oder mehrere Videosignale und/oder ein oder mehrere Audiosignale und/oder Datensignale aufweisen.

An sich ist das erfindungsgemäße Verfahren für verschiedenartige Multiplexsignale geeignet. Eine besonders günstige Anwendung besteht jedoch darin, daß die Übertragung bis zu den Zwischenstationen durch QPSK-Modulation des Trägers mit einem Multiplexsignal erfolgt und daß das Multiplexsignal codierte Video-, Audio- und Datensignale enthält, wobei die Videosignale nach dem MPEG-Standard codiert sind.

In von einer zentralen Multiplexeinheit bereits mit Platzhaltern belegte Datenkanäle kann in der Zwischenstation eine Beschreibung des jeweiligen lokalen Dienstes im Sinne einer Service-Information eingefügt werden. Ferner kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Ersatzsignal für den Fall eingefügt werden, daß ein Dienst innerhalb des empfangenen MPEG-2-Multiplexsiqnals ausfällt.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann grundsätzlich die Übertragung bis zur Zwischenstation per Funk, insbesondere Satelliten, jedoch auch über Kabel erfolgen. Auch für die Weiterleitung der Signale von den Zwischenstationen zu den Empfängern sind verschiedene Übertragungsmedien möglich. Eine vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht jedoch darin, daß die Zwischenstationen Kabel-Kopfstationen sind. Den Kabel-Kopfstationen können die Multiplexsignale, insbesondere MPEG-2-Multiplexsignale, von Satelliten oder über terrestrische Funknetze zugeführt werden.

Bei den derzeit geplanten digitalen Kabelkanälen ist vorgesehen, daß die Übertragung über Kabel durch Quadratur-Amplituden-Modulation der digital vorliegenden, umcodierten Signale vorzugsweise mit 64 Stufen erfolgt. Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens können jedoch auch andere Modulationsverfahren für die Weiterleitung der Signale zu den Empfängern über Kabel verwendet werden.

Eine vorteilhafte Anordnung in einer Zwischenstation, vorzugsweise in einer Kabel-Kopfstation, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ist dadurch gekennzeichnet, daß die empfangenen Signale über einen QPSK-Demodulator einem Kanaldecoder zuführbar sind, daß die Ausgangssignale des Kanaldecoders einer Einrichtung zum Ersetzen von Datenpaketen zuführbar sind, daß von dem Kanaldecoder ein Bittaktsignal und ein Pakettaktsignal erzeugt werden, mit welchen Coder für lokale Signalquellen steuerbar sind, deren Ausgangssignale über einen Multiplexer der Einrichtung zum Ersetzen von Datenpaketen zuführbar sind, und daß an den Ausgang der Einrichtung zum Ersetzen von Datenpaketen ein Kanalcoder und ein QAM-Modulator für die Übertragung zu den Empfängern angeschlossen sind.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung anhand mehrerer Figuren dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Anordnung in einer Kopfstation und

Fig. 2 ebenfalls als Blockschaltbild eine Anordnung zur Bildung eines MPEG-2-Multiplexsignals.

Die in Fig. 2 dargestellte Anordnung ist an sich bekannt und beispielsweise beschrieben in Tagungsband der 16. Jahrestagung der FKTG, Nürnberg, 16. bis 20. Mai 1994, S. 67 ff. Ein sogenannter Transport-Multiplexer 11 faßt alle zu übertragenden Signale zu einem MPEG-2-Multiplexsignal zusammen. Von den n Eingängen des Transport-Multiplexers 11 sind in Fig. 2 nur zwei mit dem Ausgang jeweils eines weiteren Multiplexers 12, 13 belegt dargestellt. Die weiteren Multiplexer 12, 13 fassen die jeweils zu einem Programm gehörenden Signale zusammen, in der Regel Video-, Audio- und Datensignale. Diese werden im Falle des Multiplexers 12 von Eingängen 14, 15, 16 über Coder 17, 18, 19 und im Falle des Multiplexers 13 von Eingängen 20, 21, 22 über Coder 23, 24, 25 zugeführt.

Der MPEG-2-Standard läßt es weitgehend offen, wieviele Kanäle 1 bis n zu einem MPEG-2-Multiplexsignal zusammengefaßt werden. Da die gesamte Bandbreite begrenzt ist, ist eine höhere Datenreduktion erforderlich, je größer die Zahl der Kanäle ist - das heißt, je geringer ist die Qualität des jeweils wiedergegebenen Signals. Das vom Multiplexer 11 erzeugte MPEG-2-Multiplexsignal wird über einen Kanalcoder 26 und einen QPSK-Modulator 27 einem Ausgang 28 zugeführt, von wo es zu einem nicht dargestellten Sender geleitet wird.

In den Kopfstationen wird das trägerfrequente MPEG-2-Multiplexsignal empfangen und einem Eingang 31 eines QPSK-Demodulators 32 zugeführt. Das demodulierte MPEG-2-Multiplexsignal wird in einem Kanaldecoder 33 decodiert, an dessen Ausgang 34 das MPEG-2-Multiplexsignal im Basisband zur Verfügung steht. Im Kanaldecoder 33 entstehen ein Bittaktsignal und ein Pakettaktsignal, welche über Ausgänge 35, 36 Codern 37, 38, 39 zuführbar sind, welche Video-, Audio- und Datensignale aus lokalen Quellen 40, 41, 42 codieren. Die lokalen Quellen können beispielsweise von Einrichtungen eines lokalen Fernsehstudio- gebildet sein.

Die Ausgangssignale der Coder 37, 38, 39 werden in einem Multiplexer 43 zusammengefaßt und einer Einrichtung zum Ersetzen von Datenpaketen in das MPEG-2-Multiplexsignal zugeführt, die im wesentlichen aus einem Multiplexer 44 und einer Steuerschaltung 45 besteht. Dieser wird bei 46 die Information zugeführt, welches oder welche Pakete des MPEG-2-Multiplexsignals ersetzt werden sollen. Ferner erhält die Steuerschaltung 45 das MPEG-2-Multiplexsignal, aus dem sie anhand von Identifikationssignalen ID die zu ersetzenden Pakete erkennt und während der Dauer dieser Pakete den Multiplexer 44 auf die einzusetzenden Signale steuert.

Mit den eingesetzten Signalen wird das MPEG-2-Multiplexsignal dann einem Kanalcoder 47 und einem 64-QAM-Modulator 48 zugeleitet, von dessen Ausgang 49 das modulierte Signal in ein Kabelnetz eingespeist werden kann.

Claims (8)

1. Verfahren zur Rundfunk-Übertragung von codierten Signalen, wobei ein Träger mit Signalen mehrerer logischer Kanäle moduliert und von Zwischenstationen empfangen wird, welche die Signale nach einer Umcodierung zu Empfängern weiterleiten, dadurch gekennzeichnet, daß in mindestens einem der logischen Kanäle bis zu den Zwischenstationen Signale übertragen werden, die nicht für die Empfänger mindestens einer der Zwischenstationen bestimmt sind und daß diese Signale in der mindestens einen Zwischenstation durch Signale ersetzt werden, die für die Empfänger dieser Zwischenstation bestimmt sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht für die Empfänger der mindestens einen Zwischenstation bestimmten Signale Platzhalter-Signale sind.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß diejenigen logischen Kanäle, welche nicht für die Empfänger mindestens einer Zwischenstation bestimmte Signale enthalten, die Übertragungskapazität für einen oder mehrere Videosignale und/oder ein oder mehrere Audiosignale und/oder Datensignale aufweisen.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragung bis zu den Zwischenstationen durch QPSK-Modulation des Trägers mit einem Multiplexsignal erfolgt und daß das Multiplexsignal codierte Video-Audio- und Datensignale enthält, wobei die Videosignale nach dem MPEG-Standard codiert sind.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenstationen Kabel-Kopfstationen sind.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragung über Kabel durch Quadratur-Amplituden-Modulation der digital vorliegenden, umcodierten Signale, vorzugsweise mit 64 Stufen, erfolgt.

7. Anordnung in einer Zwischenstation, vorzugsweise in einer Kabel-Kopfstation, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß aus den von der Zwischenstation empfangenen Signalen ein Bittaktsignal und ein Pakettaktsignal abgeleitet werden, mit welchen lokal erzeugte Signale, die für die Empfänger der Zwischenstation bestimmt sind, synchronisiert werden, und daß die von der Zwischenstation empfangenen Signale und die lokal erzeugten Signale einer Einrichtung (44) zum Ersetzen von Datenpaketen zuführbar sind.

8. Anordnung nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, daß die empfangenen Signale über einen QPSK-Demodulator (32) einem Kanaldecoder (33) zuführbar sind, daß die Ausgangssignale des Kanaldecoders (33) der Einrichtung (44) zum Ersetzen von Datenpaketen zuführbar sind, daß von dem Kanaldecoder (33) ein Bittaktsignal und ein Pakettaktsignal erzeugt werden, mit welchen Coder (37, 38, 39) für lokale Signalquellen (40, 41, 42) synchronisierbar sind, deren Ausgangssignale über einen Multiplexer (43) der Einrichtung (44, 45) zum Ersetzen von Datenpaketen zuführbar sind, und daß an den Ausgang der Einrichtung (44, 45) zum Ersetzen von Datenpaketen ein Kanalcoder (47) und ein QAM-Modulator (48) für die Übertragung zu den Empfängern angeschlossen sind.