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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein Verteilkommunikation, wie
etwa Amplituden- oder Impulsmodulationsrundfunk und -fernsehen,
und insbesondere die Ausnutzung und Synchronisation von Rundfunkträgerfrequenzen,
vor allem für
Umsetzer, die für
die örtliche
Rundfunkversorgung verwendet werden.
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BESCHREIBUNG
DES STANDES DER TECHNIK
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Verteilkommunikation
ist zu einem wichtigen und schnell wachsenden Industriezweig geworden. Während der
letzten Jahre sind viele neue Frequenzen und Kanäle zugeteilt worden, um eine
erhöhte Programmvielfalt
bereitzustellen. Viele neue Rundfunkstationen sind ebenfalls in
jüngster
Zeit eingerichtet worden, um die Rundfunkversorgung abgelegenerer
Empfängerstandorte
zu verbessern. Jedoch ist die Versorgung in den Vereinigten Staaten
noch nicht vollständig,
zum großen
Teil aufgrund von Gebirgszügen
und der Tatsache, daß FM-Rundfunk- und
-Fernsehfrequenzen nicht von den oberen Schichten der Atmosphäre reflektiert
werden und somit im wesentlichen einen Übertragungsweg mit Sichtverbindung
erfordern, damit eine zuverlässige Übertragung
erfolgen kann. Sogar in Stadtgebieten sind einige Standorte aufgrund
von Reflexionen an Gebäuden,
Flugzeugen und dergleichen, die sogenannte Mehrweg-Verzerrung und
Signalauslöschung verursachen,
nur imstande, einen schwachen Empfang zu erreichen.
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Natürlich können unterschiedliche
Programme nicht auf dem gleichen Kanal oder der gleichen Frequenz
rundgesendet werden, wenn die Übertragungsmuster
sich überschneiden,
da ein Empfänger in
einem Bereich mit solcher Überschneidung
nicht einfach eines der beiden Signale abweisen kann. Aus diesem
Grund kann das Übertragungsmuster
von Rundfunksendern gegenwärtig
eine Modifikation mit speziell ausgelegten Gruppenantennen erfordern. Ferner
sind Rundfunksender, die den gleichen Kanal oder die gleiche Frequenz
verwenden, innerhalb eines Abstands von 170 Meilen (273 km) zueinander nicht
zulässig,
und die Übertragungsleistung
ist genau vorgeschrieben. Ferner sind nach den gegenwärtigen Frequenzzuweisungsbestimmungen
der FCC die Trägerfrequenzen
der jeweiligen Sender in einer Triade (einer Gruppe von drei Sendern,
die eine Frequenz oder einen Kanal verwenden, die beziehungsweise
der nominell der gleiche ist, und die sehr nahe beieinander liegen)
gegeneinander um 10 kHz oder 20 kHz versetzt, um die Unterscheidung
zu erleichtern. Jedoch kann, wenn sich der Versorgungsbereich überschneidet,
eine Schwebung der Träger den
Empfang eines der Signale ernsthaft verschlechtern.
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Es
ist gegenwärtig üblich, die
Bereiche mit schlechter Versorgung innerhalb der zugeteilten Rundfunkstruktur
der Rundfunkstationen durch die Verwendung sogenannter Umsetzer,
die als Relaisstation fungieren, in Angriff zu nehmen. Ein Umsetzer ist
im wesentlichen ein strategisch angeordneter untergeordneter Sender,
der ein Rundfunksignal auf einer oder mehreren Frequenzen oder Kanälen empfängt und
eine Wiederaussendung auf anderen Frequenzen oder Kanälen bereitstellt.
Der Begriff Umsetzer leitet sich von der Funktion der Umsetzung
der Modulation eines empfangenen Signals auf ein anderes Trägersignal
ab. Aus den im vorangegangenen Absatz beschriebenen Gründen können die
Frequenzen oder Kanäle,
auf denen Rundfunksignale empfangen werden, nicht für eine Wiederaussendung verwendet
werden, da es sonst zu Interferenz mit einem oder mehreren der ursprünglichen
Rundfunksignale käme.
Die Umsetzer, die verwendet werden können, unterliegen ebenfalls
Bestimmungen in Hinblick auf die minimale geographische Trennung, Übertragungsstruktur
und Frequenzversatz wie Rundfunkstationen. Als zusätzlicher
erschwerender Faktor erlauben die Frequenzzuweisungsbestimmungen
eine Abweichung der Trägerfrequenz
von Rundfunksendern von 50 Hz unter- oder oberhalb einer Soll-Trägerfrequenz.
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Die
Gesamtwirkung der oben beschriebenen Umstände ist, daß die Verwendung eines wesentlichen
Anteils der verfügbaren
Frequenzen und Kanäle
zur Verbesserung der Versorgungsstruktur von Rundfunkstationen bevorzugt
wird, statt die Programmvielfalt zu bieten, die sonst möglich wäre. Ferner
verringern der oben beschriebene Frequenzversatz die Signalstärke, auch
wenn viele Bereiche mit schwachem Empfang durch Umsetzer versorgt
werden. Das heißt,
die Unterscheidung würde
um 11 dB zunehmen, wenn kein Frequenzversatz verwendet würde.
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Es
ist auch anzuerkennen, daß die
gleichen Probleme, wenngleich im wesentlichen weniger gravierend,
auch bei amplitudenmodulierten Signalen bei viel niedrigeren Frequenzen
vorliegen, für
die ein Übertragungsweg
mit Sichtverbindung nicht so entscheidend ist. Nichtsdestoweniger
unterliegen amplituden- oder impulsmodulierte Signale viel stärker Störungen und
Rauschen, wie sie auch viel mehr Bereiche mit schlechter Rundfunksignalversorgung
aufweisen.
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Dementsprechend
führt die
gegenwärtig
verwendete Frequenzzuweisungsvereinbarung, wenngleich sie auf tontechnischen
Anforderungen beruht, häufig
dazu, daß die
Signalqualität
vermindert und die Anzahl der Kanäle begrenzt wird, die in irgendeinem
gegebenen geographischen Gebiet verwendet werden können. Dies
begrenzt wiederum die Menge an Information, die gleichzeitig übermittelt
werden kann, zu einer Zeit, wo Frequenzzuweisungen kostbar sind
und die Nachfrage nach Zugang zu Information und Programmvielfalt
schnell zunimmt.
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US-Patent
Nr. 4317220 und US-Patent Nr. 4188582 betreffen Simultanübertragungssysteme, die
eine Phasenregelkreis-(PLL-)Anordnung verwenden, die einen spannungsgesteuerten
Oszillator (VCO) umfaßt,
der nahe der erwünschten
Frequenz frei schwingt, wobei das Ausgangssignal des VCO mit der
Phase eines Bezugs- oder Pilottons mit niedrigerer Frequenz verglichen
wird. Der Vergleich ergibt eine Spannung, die verwendet wird, um
die Frequenz des VCO auf die erwünschte
Frequenz einzuregeln, so daß sie
mit einem anderen Rundfunkträger übereinstimmt.
Die VCO-Frequenz wird vor dem Vergleich geteilt.
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US-Patent
5038403 betrifft ein Simultanübertragungssystem,
das Zeitverzögerungsschaltungen
in den Kommunikationsübertragungsstrecken zwischen
primären
und sekundären
Sendestationen aufweist.
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Es
ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein kostengünstiges
System zur Synchronisation von Rundfunkeinrichtungen bereitzustellen,
um die Notwendigkeit von Frequenzversatz und die Notwendigkeit der
Verwendung von unterschiedlichen Frequenzen durch Relaisstationsumsetzer
zu vermeiden.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, für eine Verbesserung der Rundfunksignale
zu sorgen, die mit der Vermeidung von Interferenz zwischen Rundfunksignalen
vereinbar ist.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung ist es, für die vollständige Ausnutzung
der Kanalzuweisungen zur Unterstützung
der Programmvielfalt zu sorgen.
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Noch
eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, zu niedrigen Kosten
ein System bereitzustellen, das eine effektive Richtungsunterscheidung zwischen
Stationen gestattet, die auf einer gemeinsamen Frequenz rundsenden,
wenn dies zugelassen ist.
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Um
diese und weitere Aufgaben der Erfindung zu lösen, stellt die Erfindung ein
Verfahren zur Synchronisation einer Vielzahl von Rundfunksendern mit
den folgenden Schritten bereit:
Weiterleiten eines Synchronisationstons
an die Vielzahl von Sendern,
Vervielfachen einer Frequenz des
Synchronisationstons durch Gleichrichtung des Synchronisationstons, um
eine erwünschte
synchrone Trägerfrequenz
in jedem aus der Vielzahl von Sendern zu gewinnen, und
gleichzeitiges
Modulieren der Trägerfrequenz
in der Vielzahl von Rundfunksendern mit einem Modulationssignal.
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Unter
einem anderen Aspekt der Erfindung stellt die Erfindung ferner ein
Rundfunksendersystem bereit mit:
einer Vielzahl von Sendern
mit einem gemeinsam zugeteilten Kanal oder einer gemeinsam zugeteilten Soll-Trägerfrequenz,
wobei jeder jeweilige Sender aus der Vielzahl von Sendern aufweist:
ein
Mittel zum Empfangen eines Tons mit einer an jeden aus der Vielzahl
von Sendern übertragenen
Frequenz,
ein Mittel zum Vervielfachen der Frequenz des Tons, um
eine Trägerfrequenz
abzuleiten, die zwischen der Vielzahl von Sendern synchron ist,
wobei das Mittel einen Gleichrichter aufweist, und
ein Mittel
zum Modulieren der Trägerfrequenz
mit einem Rundfunksignal.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
vorangegangenen und weitere Aufgaben, Aspekte und Vorteile werden
aus der folgenden ausführlichen
Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mit
Bezug auf die Zeichnungen besser verständlich; dabei zeigen:
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1 ist
eine stark schematisierte Zeichnung, die eine verallgemeinerte geographische
Umgebung mit Rundfunkübertragungen
darstellt, wie sie gegenwärtig
durchgeführt
werden;
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2A und 2B sind
stark schematisierte Zeichnungen, die eine verallgemeinerte geographische
Umgebung alternativer Ausführungsformen der
Erfindung und den Einsatz des Systems gemäß der Erfindung in dieser Umgebung
darstellen;
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3 ist
eine stark schematisierte alternative Rundfunkumgebung, die ein
Merkmal der Erfindung darstellt;
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4 ist
eine schematisierte Zeichnung eines Rundfunksenders oder Umsetzers/Verstärkers (Boosters)
gemäß der Erfindung;
und
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5 ist
eine schematisierte Zeichnung eines repräsentativen Abschnitts einer
Frequenzmultiplexanordnung gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung, die in der schematisierten Zeichnung von 3 enthalten
ist und durch die Rundfunksender gemäß der Erfindung synchronisiert werden.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
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Mit
Bezug auf die Zeichnungen und insbesondere auf 1, 2A und 2B wird
nunmehr in stark schematisierter Form eine verallgemeinerte geographische
Umgebung mit Rundfunkübertragungen,
wie sie gegenwärtig
durchgeführt
werden, beziehungsweise wie sie gemäß der Erfindung durchgeführt werden,
dargestellt. Es versteht sich, daß das Gelände 10 der Erdoberfläche im wesentlichen
willkürlich
ist und der Einfachheit halber als einzige Behinderung eines Übertragungswegs
mit Sichtverbindung ein Berg 12 dargestellt ist. Es ist
auch anzuerkennen, daß die
bedeutendsten Hardwareeinrichtungen der Übertragungsumgebung von 1 und 2 nicht nur aus Gründen der Übersichtlichkeit identisch
(auf dem durch diese Zeichnungen bereitgestellten Abstraktionsniveau)
dargestellt sind, sondern darstellen, daß keine großen Veränderung daran nötig ist,
um die Erfindung zu implementieren und die jeweiligen Signalwege
für bestimmte
in 2A und 2B dargestellte
Signale bereitzustellen.
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In
der verallgemeinerten Umgebung, die in 1 dargestellt
ist, stellt der Sender 14 eine Aufwärtsstrecke 26 zum
Satelliten 18 dar. Der Sender 16 ist ein Rundfunksender,
der ein moduliertes Signal auf einem gegebenen Kanal (zum Beispiel
Kanal 3) rundsendet und der ebenfalls eine Aufwärtsstrecke 28 zum
Satelliten 18 bereitstellen kann und/oder ein Signal zum
Aufwärtsstrecken-Sender 14 zum
Senden zum Satelliten 18 rundsenden kann. Der Sender 20 stellt
einen Umsetzer dar, der das Rundfunksignal vom Sender 16 empfängt und
das gleiche Signal 38 auf einem anderen Kanal (zum Beispiel
Kanal 56) als auf dem Kanal, auf dem das Signal empfangen wurde,
wieder rundsendet, wie es bei 30 dargestellt ist.
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Ein
Kunde kann somit ein Rundfunksignal 30 (auf einem umgesetzten
Kanal oder einer umgesetzten Frequenz) vom Umsetzer 20 über die
Antenne 22 oder aus einer direkten Satellitenübertragung 32 vom Satelliten 18 über die
Antenne 24 (und bei Verwendung einen Decoder) empfangen.
Bei Abwesenheit eines Hindernisses 12 für einen Übertragungsweg mit Sichtverbindung
kann der Kunde auch das Rundfunksignal 38 vom Sender 16 auf
dem ursprünglichen Kanal
oder der ursprünglichen
Frequenz empfangen. Darum gibt es in diesem Beispiel (wie es gegenwärtig allgemein
der Fall ist) redundante Quellen für ein Rundfunksignal, und die
Quelle, die das qualitativ bessere oder beste Signal bereitstellt,
kann vom Kunden mittels der Bündelung
der Antennen 22, 24 oder einer Wahl daraus ausgewählt werden.
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Es
sollte auch anerkannt werden, daß die in 1, 2A und 2B dargestellte
Rundfunkumgebung sehr stark vereinfacht ist, so daß sie nur ein
einzelnes Rundfunksignal aufweist (obwohl der Aufwärtsstreckensender 14 und
Satellit 18 viel mehr Signale für viele unterschiedliche Zwecke,
wie etwa geographische Standortbestimmung, Telekommunikation und
dergleichen verarbeiten können).
In der Praxis sind für
die meisten Kundenstandorte zahlreiche Sender 16 und möglicherweise
zahlreiche Umsetzer 20 vorhanden. Ebenso können mehrere
Satelliten 18 eine Signalquelle für eine relativ große Anzahl
an Rundfunksignalen zahlreicher Rundfunkkanäle bereitstellen. Daher verwendet
die vorhandene Rundfunkumgebung einen großen Anteil der Satellitenbandbreite
für die
jeweiligen Rundfunksignale. Ebenso verwenden die geographischen
Standorte und sich potentiell überschneidenden
Versorgungsstrukturen einen großen
Anteil der verfügbaren
Frequenz- oder Kanalzuweisungen, um potentielle Interferenz zu vermindern
und die Versorgung mit den Umsetzern 20 zu verbessern.
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Mit
Bezug auf 2A wird nunmehr die Arbeitsweise
der Erfindung in der gleichen Rundfunkumgebung beschrieben. Grundsätzlich versteht
es sich, daß synchronisierte
Modulation von synchronisierten Trägern keine Interferenz hervorrufen
kann, sogar wenn mehrere Signalwege Signale an einen Empfänger bereitstellen.
Darum versucht die Erfindung, den Träger und die Modulation aller
Sender zu synchronisieren, die auf einem gegebenen Kanal oder einer
gegebenen Trägerfrequenz über ein
willkürliches
geographisches Gebiet rundsenden, dessen Ausmaß von gegenwärtigen Versorgungsstrukturen
(einschließlich
der Versorgungsstrukturen der Umsetzer) bis weltweit variieren kann.
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Für die Zwecke
der Erfindung muß der
Aufwärtsstreckensender 14 nur
eine Anzahl von Modulationstonsignalen senden (34), wie
unten beschrieben wird, die an den Sender 16' und den Umsetzer/Verstärker (Booster) 20' weitergeleitet
werden, wie durch Bezugszeichen 36 gekennzeichnet. Jedoch
könnte das
Rundfunkprogramm weiterhin auf die oben beschriebene Weise gesendet
und weitergeleitet werden, um den Satelliten 18 als eine
redundante Quelle solcher Signale beizubehalten. Die in den Sendern 16' und 20' empfangenen
Signaltöne
sind somit gleich und werden notwendigerweise synchronisiert, bis
auf eine leichte mögliche
Phasenverzögerung, die
für die
Grundsätze
oder die Anwendung der Erfindung unwichtig ist. Jegliche Abweichung
des ursprünglichen
Tons (der ursprünglichen
Töne) ist
an allen Standorten genau die gleiche und wird synchronisiert, wo
immer sie empfangen wird.
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Mit
Bezug auf 2B bleibt nunmehr die Umgebung
der Erfindung die gleiche. Jedoch ist die Satellitenübertragungsstrecke 34 zur Übertragung der
Synchronisationstöne
durch eine Richtfunkübertragungsstrecke 34' ersetzt worden.
Das Rundfunksignal wird wieder durch die Richtfunkübertragungsstrecke 42 an
den Verstärker
(Booster) 20' weitergeleitet,
während
die Synchronisationstöne
vom Sender 14' über die
Richtfunkübertragungsstrecke 34' an den Sender 16' und den Verstärker (Booster) 20' weitergeleitet
werden. Signal 40, das an der Kundenantenne 22 empfangen
wird, ist somit das gleiche wie bei 2A.
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Diese
alternative Variante der Erfindung ist für relativ kleine geographische
Gebiete, wo die Versorgung ungleichmäßig sein kann, besonders nützlich und
wirtschaftlich und kann allein oder in Kombination mit der in 2A dargestellten
Satellitenübertragungsstrecken-Ausführungsform
der Erfindung verwendet werden. Der Richtfunkübertragungsstrecken-Sender 14' muß nur eine
Anzahl von Modulationstonsignalen 34 senden, wie unten
beschrieben wird, die an den Sender 16' und den Umsetzer/Verstärker (Booster) 20' weitergeleitet
werden. Jedoch könnte
das Rundfunkprogramm weiterhin auf die oben beschriebene Weise gesendet
und weitergeleitet werden, um den Satelliten 18 als eine
redundante Quelle solcher Signale beizubehalten. Die in den Sendern 16' und 20' empfangenen
Signaltöne
sind somit gleich und werden notwendigerweise synchronisiert, bis
auf eine leichte mögliche
Phasenverzögerung,
die für
die Grundsätze
oder die Anwendung der Erfindung unwichtig ist. Jegliche Abweichung
des ursprünglichen
Tons (der ursprünglichen
Töne) 40 ist an
allen Standorten genau die gleiche und wird überall synchronisiert, wo sie
empfangen wird, wie im Fall einer Satellitenübertragungsstrecke, wie oben
beschrieben.
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Das
Grundprinzip der Erfindung besteht darin, unter Verwendung entweder
eine Satellitenübertragungsstrecke
oder eine Richtfunkübertragungsstrecke
zur Übertragung
von Tönen,
durch die eine Vielzahl von Sendern auf eine einzelne Frequenz synchronisiert
werden, synchronisierte Trägersignale in
einer Vielzahl von Sender- und/oder Umsetzer-/Verstärker(Booster)standorten
aus den vom Satelliten 18 und/oder von einem Richtfunksender 14' empfangenen
Modulationstönen 36 abzuleiten.
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(Da
die Hardware, die in 1 als Umsetzer 20 fungiert,
somit ein Trägersignal
senden würde, daß mit dem
Träger
des Senders 16 synchronisiert ist, wird keine "Umsetzungs"-Funktion ausgeführt, und
der "untergeordnete" Sender 20' wird besser
als ein Verstärker
(Booster) bezeichnet.) Verstärker (Booster) 20' kann somit
ein Modulationssignal vom Sender 16' empfangen (vorzugsweise über eine Richtfunkübertragungsstrecke 42,
da das Rundfunksignal nicht auf dem gleichen Kanal oder der gleichen Frequenz
empfangen werden kann, auf dem beziehungsweise der Verstärker (Booster) 20' senden wird)
und der Kundenantenne 22 ein moduliertes Trägersignal
von erhöhter
Signalstärke
bereitstellen, präzise
in Synchronizität
mit dem modulierten Trägersignal,
das durch den Sender 16' gesendet
wird. Da diese Signale synchronisiert sind, können sie nicht miteinander
interferieren. Die Signalstärke
ist die Summe der Signalkomponenten vom Sender 16' und vom Verstärker (Booster) 20', die die Antenne 22 erreichen.
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Mit
Bezug auf 3 wird nunmehr ein Merkmal der
Erfindung erklärt,
das die Anzahl der verfügbaren
Rundfunksignale effektiv erhöhen
kann. Es wurde oben erwähnt,
daß praktische
Rundfunkumgebungen eine Vielzahl von Sendern aufweisen, die unterschiedliche
Modulationssignale auf unterschiedlichen Kanälen oder Trägerfrequenzen rundsenden. Es
wurde oben ebenfalls erwähnt,
daß in
herkömmlichen
Anordnungen der Umsetzer 20 notwendigerweise einen Kanal
oder eine Frequenz verwendet, der beziehungsweise die sich vom Kanal
oder der Frequenz des Senders 16 unterscheidet, was die
Anzahl der Rundfunkkanäle,
die für
unterschiedliche Rundfunkprogramme für ein beliebiges gegebenes geographisches
Gebiet verfügbar
sind, effektiv verringert. Es sollte ebenfalls aus der obigen Beschreibung
der Erfindung in Verbindung mit 2 deutlich werden,
daß die
gesamte Anzahl von Kanälen,
die für die
erforderlichen Modulationssignalbandbreiten technisch möglich sind,
für unterschiedliche
Programme auf den jeweiligen Kanälen
oder sogar auf dem gleichen Kanal verwendet werden kann, da die Erfindung
gestattet, daß der
Sender 16' und
die ihm zugeordneten Verstärker
(Booster) 20' auf
dem gleichen Kanal oder der gleichen Frequenz arbeiten, und die
Notwendigkeit des Frequenzversatzes vermeidet.
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Wenngleich
es bevorzugt wird, die Erfindung unter der Maßgabe zu implementieren, daß das Programm
auf einem vorgegebenen Kanal weltweit oder zumindest in sehr großen Gebieten
das gleiche ist, ist es möglich,
an einigen Standorten ein unterschiedliches Programm auf dem gleichen
Kanal zu haben, wenn dies zugelassen ist (zum Beispiel durch FCC-Verordnungen).
Wie in 3 dargestellt, wird angenommen, daß die Sender 50 und 52 unterschiedliche
Programme auf dem beziehungsweise der gleichen synchronisierten
Kanal oder Frequenz rundsenden. Es wird ferner angenommen, daß der Empfänger 54 des
Kunden sicher innerhalb der Versorgungsstruktur der beiden Sender 50 und 52 liegt. Unter
diesen Umständen
und wenn die Träger
beider Sender 50, 52 synchronisiert sind, gibt
es keine Schwebungseffekte zwischen den Trägern und die Signale können unabhängig empfangen
werden, wenn das Rückstrahlgewinndämpfungsverhältnis der Richtantenne 24 die
Differenz der Signalstärken
der Signale von den jeweiligen Sendern deutlich überschreitet.
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Es
ist auch anzuerkennen, daß die
in 3 dargestellte Rundfunkumgebung ein frühes Stadium der
bevorzugten Implementierung der Erfindung für einen Sender darstellt, aber
nicht unbedingt für
andere Sender in einer Triade, das die Nutzung des gegenwärtigen Frequenzversatzes
fortsetzen kann oder auch nicht. Wenn die Erfindung nur auf einen der
Sender 50, 52 angewendet würde (wie es in einem frühen Stadium
der Implementierung der Erfindung der Fall wäre), dann würde dieser Effekt durch die
Verwendung des Frequenzversatzes auf die gegenwärtigen Weise möglicherweise
ein wenig verstärkt
werden, obwohl Trägerschwebungen
möglich wären.
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Es
wird ersichtlich, daß die
Erfindung somit nicht nur die volle Kanal- oder Frequenznutzung
für unterschiedliche
Programme auf den jeweiligen Kanälen
ermöglicht
(da den Umsetzern 20 keine Kanalzuweisungen zugewiesen
werden müssen),
sondern in einigen Fällen
sogar eine größere Programmvielfalt über die
Anzahl der verfügbaren
Kanäle
hinaus bietet. Gleichermaßen
ist erkennbar, daß die
Erfindung lokal eingesetzt werden kann und vollständig mit
schrittweise Implementierung kompatibel ist, während sie eine verbesserte
Unterscheidung ermöglicht,
wenngleich es bevorzugt wird, daß die Erfindung weltweit unter
Verwendung bestehender Sender und Umsetzer/Verstärker (Boosters) verwendet wird.
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Nachdem
oben das Potential der Erfindung demonstriert wurde, wird nunmehr
eine bevorzugte, kostengünstige
und zweckdienliche Methode der Implementierung eines Rundfunksystems
in Verbindung mit 4 und 5 beschrieben.
Insbesondere wird mit Bezug auf 4 die Sendung
vom Satelliten 18 einschließlich eines Tons fester Frequenz
im lokalen Empfänger 60 empfangen
und in 62 demoduliert, um den vom Aufwärtsstreckensender 14 gesendeten
ursprünglichen
Ton 64 zu erzeugen. Die Frequenz des Tons 64 wird
dann in 66 vervielfacht, vorzugsweise um eine ganzzahlige
Zweierpotenz, um die erwünschte
Trägerfrequenz 68 zu
erzeugen, die im Modulator 70 mit einem erwünschten
Programmsignal moduliert wird und dann am Sender 74 gesendet
wird. Es ist anzuerkennen, daß die
gleichen Signalverarbeitungselemente, die in 4 dargestellt sind,
sowohl in den Sendern 16' als
auch in den Verstärkern
(Boostern) 20' bereitgestellt
werden.
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Während die
Erfindung theoretisch unter Verwendung anderer Vielfacher der Frequenz
(zum Beispiel drei, fünf,
sieben und so weiter) ausgeführt werden
kann, werden Vielfache von ganzzahligen Potenzen von zwei bevorzugt,
da sie für
minimale Hardwarekosten sorgen, während sie den zusätzlichen
Vorteil haben, daß das
ursprüngliche
Tonsignal im Trägersignal
verbleibt und somit die Trägerfrequenzen
zuverlässiger
miteinander synchronisiert. Hingegen muß, wenn andere Vielfache verwendet werden,
ein Phasenregelkreis einer anderen Signalsyntheseanordnung mit Frequenzsteuerung
verwendet werden, die nur das Tonsignal überlagert. Zum Beispiel bleiben,
obwohl sogar eine wesentliche Drift des Tons auftreten kann, die
davon abgeleiteten Trägerfrequenzen
genau miteinander synchronisiert, wenn eine ganzzahlige Zweierpotenz
verwendet wird, und wenn andere Vielfache verwendet werden, kann
das Aufspüren
einer Frequenzabweichung gelingen oder auch nicht, und dabei kann
eine erhebliche Phasenschwankung entstehen.
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Es
ist ebenfalls anzuerkennen, daß sich
Verstärker
(Booster) 20' und
Sender 16' grundsätzlich durch
den Standort unterscheiden, wo das Modulationssignal 72 ursprünglich bereitgestellt
wird, und möglicherweise
(und größtenteils
durch Vereinbarung) bestimmen die Übertragungsleistung und die Gruppenantenne
die grundlegende Versorgungsstruktur. Jedoch ist dieser letzte potentielle
Unterschied von abnehmender Bedeutung, wenn die Erfindung in größeren geographischen
Gebieten mit gemeinsamem Programm für Sender implementiert wird,
die auf einer beziehungsweise einem gegebenen Frequenz oder Kanal
arbeiten. Das bedeutet, ein gemeinsames Programm wird synchron durch
eine Vielzahl von Sendern 16' gesendet,
wobei die Funktion aller Sender außer dem ursprünglichen
Sender der von Verstärkern
(Boostern) 20' entspricht,
die zugeteilt werden, um Anomalien in der Versorgungsstruktur zu
vermeiden.
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Somit
werden alle Sender, die die gleiche Trägerfrequenz aus dem Satellitenübertragungston entwickeln,
synchronisiert und bleiben synchron, sogar wenn die Frequenz des
Tons von der Sollfrequenz abweicht. Mehrfachträger mit unterschiedlichen Frequenzen
können
durch Vervielfachen um unterschiedliche Potenzen von zwei synchronisiert werden.
Jedoch wären
solche Frequenzen auch Obertöne,
und die Ableitung von solchen Mehrfachträgerfrequenzen auf eine solche
Weise wird nicht bevorzugt, es sei denn, sie sind weit voneinander
getrennt. Die Frequenz des Tons, der zum Satelliten 18 gesendet
und von diesem weitergeleitet wird, wird in Hinblick auf die Trägerfrequenz,
die abgeleitet werden soll, ausgewählt und ist ein Teiler der
Zweierpotenz der erwünschten
Trägerfrequenz.
Der Teiler der Zweierpotenz kann frei ausgewählt werden, solange der Ton
innerhalb der Bandbreite der Satellitenübertragungsstrecke (gegenwärtig 25
MHz) oder der Bandbreite der Richtfunkübertragungsstrecke (gegenwärtig ebenfalls
25 MHz zwischen 70 MHz und 95 MHz) bleibt.
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Zum
Beispiel ist die Trägerfrequenz
für Kanal 3
61,25 MHz. Die Teilung dieser Frequenz durch 16 (25)
ergibt eine Tonfrequenz von ungefähr 3,9 MHz, was der Bandbreite
der Satelliten- oder Richtfunkübertragung
entspricht. Ähnlich
ist die Trägerfrequenz für Kanal
13 gleich 211,25 MHz. Die Teilung dieser Frequenz durch 64 (27) ergibt eine Tonfrequenz von ungefähr 4,9 MHz,
was ebenfalls der Bandbreite der Satelliten- oder Richtfunkübertragung
entspricht. Jede erwünschte
Trägerfrequenz
kann somit durch geeignete Wahl des Tons und des Teilers der Zweierpotenz
und des entsprechenden Multiplikators der Zweierpotenz erzeugt werden.
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Wenngleich
bevorzugt ist und die Erfindung am einfachsten und wirtschaftlichsten
durch die Verwendung eines separaten Satelliten- oder Richtfunkkanals
für jeden
zur Synchronisation von Sendern in einem vorgegebenen Rundfunkkanal
verwendeten Ton implementiert wird, können auf einem einzelnen Satelliten-
oder Richtfunkkanal mehrere Töne
weitergeleitet werden. Eine Frequenzdifferenz zwischen den Tönen von
5% bis 10% ist beim heutigen fachlichen Niveau und zu vertretbaren
Kosten vollkommen ausreichend für
die Unterscheidung von Tönen
zur Synchronisation unterschiedlicher Kanäle.
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Praktischerweise
kann eine solche Frequenzdifferenz in bezug auf ein beliebiges Paar
von Tönen
immer erreicht werden, weil die Auswahl an Multiplikatoren innerhalb
einer relativ großen
Bandbreite eines Satellitenkanals sehr flexibel ist. Die Details
des Empfängers
und der Tonunterscheidungsvorrichtung sind ansonsten für die praktische
Anwendung der Erfindung unwichtig, und geeignete Anordnungen sind
für den
Fachmann offenkundig.
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Mit
Bezug auf 5 wird nunmehr ein repräsentativer
Teil eines Zweierpotenz-Multiplikators dargestellt, der einem Frequenzvielfachen
von acht entspricht und drei Frequenzverdopplerstufen 80, 82, 84 hat.
Die bevorzugte Frequenzverdopplerstufe ist einfach eine Vollweg-Gleichrichterschaltung.
Vorzugsweise werden zwischen allen Frequenzverdopplerstufen Kondensatoren
zur galvanischen Trennung 86 bereitgestellt, und abgestimmte
Verstärker
wie etwa 88 (oder schematisch als 88' bezeichnet)
werden zwischen allen Stufen (zum Beispiel 88') oder periodisch
(zum Beispiel 88) bereitgestellt, um Obertöne in der
durch die vorangegangene Frequenzverdopplerstufe bereitgestellten
Frequenz zu entfernen. Wie in der Fachwelt gut bekannt ist, führen abgestimmte Verstärker eine
Filterungsfunktion auf einer bestimmten Frequenz durch, ebenso wie
sie eine Verstärkung bereitstellen,
um eine erwünschte
Amplitude nach der Gleichrichtung aufrechtzuerhalten.
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Die
behelfsmäßige Verwendung
eines Vollweggleichrichters für
die jeweiligen Frequenzverdopplerstufen ist besonders kostengünstig und
ohne weiteres im Handel verfügbar.
Man beachte auch, daß keine
Anordnung zur Frequenzsynchronisierung notwendig oder erwünscht ist,
da eine Drift nur sehr geringe oder gar keine Auswirkungen hat,
wenn die Synchronisation aufrechterhalten wird, und eine jede Frequenzsynchronisierungsanordnung
würde zumindest
die Synchronisation beeinträchtigen,
wie oben in Bezug auf Frequenzvielfache beschrieben wurde, die keine
ganzen Zweierpotenzen sind.
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In
Anbetracht der vorstehenden Feststellungen wird leicht ersichtlich,
daß die
Erfindung eine kostengünstige
und einfach zu implementierende Anordnung zur Synchronisation mehrerer
Sender bereitstellt, die auf einem beziehungsweise einer beliebigen
einer Vielzahl von Kanälen
oder Trägerfrequenzen
arbeiten. Die Erfindung ist insbesondere sowohl für amplitudenmoduliertes
Video als auch für
Digitalvideo wie auch für
andere Signale anwendbar, die keine Trägerfrequenzmodulation verwenden.
Indem Trägersignale
solchermaßen
für jeweilige
Kanäle
und/oder zugeteilte Frequenzen synchronisiert werden, wird die Verwendung
von Versatz und Umsetzung zu anderen Frequenzen oder Kanälen zur Vermeidung
von Anomalien in der Rundfunkversorgung vermieden, und die volle
Anzahl zuteilbarer Kanäle
oder Frequenzen wird für
unabhängige
Rundfunkprogramme verfügbar
gemacht, während
die verfügbare
Signalstärke
erhöht
wird und Interferenz, Trägerschweben
und andere schädliche
Auswirkungen auf den Signalempfang vermieden werden.
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Ferner
wird durch die Verwendung der Erfindung die Notwendigkeit eines
direkten Satellitensignalempfangs des Programms sehr verringert,
kann aber, falls erwünscht,
kompatibel mit der Erfindung bereitgestellt werden. Das heißt, eine
vollständige Rundfunkversorgung
kann durch Verstärkersender (zum
Beispiel durch einfache und kostengünstige Umwandlung bestehender
Umsetzer realisiert) erreicht werden, und somit gibt es keine Notwendigkeit, sich
auf Satellitenrelaisübertragungen
zu verlassen, um Hindernisse auf Übertragungswegen mit Sichtverbindung
zu überwinden,
da es keinen Zielkonflikt zwischen der Anzahl der verwendeten Verstärkersender
und der Anzahl der für
unabhängige
Programme verfügbaren
Kanäle
gibt. Ebenso kann eine größere Satellitenrelaiskapazität anderen
Zwecken zugeteilt werden, da nur Synchronisationstöne über Satellit
weitergeleitet werden müssen.
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Wenngleich
die Erfindung in bezug auf eine einzige bevorzugte Ausführungsform
beschrieben worden ist, wird der Fachmann anerkennen, daß die Erfindung
mit Abwandlungen innerhalb des Erfindungsgedankens und des Schutzbereichs
der beigefügten
Ansprüche
in die Praxis umgesetzt werden kann.