DE69933256T2

DE69933256T2 - Verfahren zur Übertragung digital modulierter Signale über ein AM-Frequenzband

Info

Publication number: DE69933256T2
Application number: DE69933256T
Authority: DE
Inventors: Brian Somerville Chen; Carl-Erik Wilhelm Chatham Sundberg
Original assignee: Lucent Technologies Inc
Current assignee: Nokia of America Corp
Priority date: 1998-04-22
Filing date: 1999-04-13
Publication date: 2007-04-05
Anticipated expiration: 2019-04-14
Also published as: JPH11340847A; US20020039389A1; EP0952696B1; EP0952696A2; CA2266114C; DE69933256D1; CA2266114A1; JP4030675B2; EP0952696A3; US6445750B1; JP2007325298A

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft Systeme und Verfahren zur Übermittlung digital modulierter Signale und insbesondere Systeme und Verfahren, die zur Übermittlung digital modulierter Signale ein Amplitudenmodulations-(AM-)Frequenzband benutzen.
Allgemeiner Stand der Technik
Das explosive Wachstum der digitalen Kommunikationstechnologie hat zu einem immer weiter zunehmenden Bedarf an Bandbreite für die Übermittlung digitaler Informationen geführt. Aufgrund der Rarheit verfügbarer Bandbreite zur Ermöglichung zusätzlicher digitaler Übermittlungen hat sich die Industrie in letzter Zeit auf die Idee des Verwendens des bereits existierenden analogen AM-Bands auf effizientere Weise konzentriert, um bei der derartigen Ermöglichung zu helfen. Es ist jedoch erforderlich, daß jede Justierung des AM-Bandes, um die zusätzliche Kapazität für die digitale Kommunikation bereitzustellen, sich nicht signifikant auf die gerade durch Radiostationen auf demselben Band für AM-Rundfunk erzeugten analogen AM-Signale auswirkt. In den Vereinigten Staaten werden durch AM-Rundfunk abgedeckten angrenzenden geographischen Gebieten verschiedene AM-Trägerfrequenzen zugewiesen, die mindestens 20 kHz auseinanderliegen. Wenn sie genau 20 kHz auseinanderliegen, wird genauer gesagt der dem angrenzenden Gebiet zugewiesene AM-Träger als ein "zweiter angrenzender Träger" bezeichnet.
Es wurde ein Inband-auf-Kanal-AM-(IBOC-AM-)Schema (das auch als "hybrides IBOC-AM-Schema" bekannt ist), das Bandbreite des AM-Bandes zur Übermittlung digitaler Audioinformationen verwendet, vorgeschlagen. Gemäß dem vorgeschlagenen Schema füllen digital modulierte Signale, die die Audioinformationen repräsentieren, z.B. ein 30-kHz-Digitalband mit Mitte bei einem Analog-Host-AM-Träger. Es wird zugelassen, daß die Leistungspegel der Spektren der digital modulierten Signale über ein 10-kHz-Subband in dem digitalen Band auf jedem Ende davon gleich hoch sind.
Bei der Implementierung ist es jedoch wahrscheinlich, daß in zwei angrenzenden Gebieten, für die die zugewiesenen Host-AM-Träger 20 kHz auseinanderliegen, zwei solche IBOC-AM-Schemata verwendet werden würden. In diesem Fall überlappen sich die 30-kHz-Digitalbänder für die digitale Kommunikation mit einer Mitte bei den jeweiligen Host-AM-Trägern um 10 kHz, wodurch für jedes Gebiet unerwünschte "Nachbarkanalstörungen" verursacht werden. Insbesondere werden solche Störungen als "zweite Nachbarkanalstörungen" bezeichnet, da der vorherrschende störende Träger in diesem Fall aus einem zweiten angrenzenden Träger besteht. Die zweiten Nachbarkanalstörungen verschlechtern die digitale Kommunikation in jedem der angrenzenden Gebiete insbesondere in den Teilen der Gebiete, die ihrer gemeinsamen Grenze nahe sind.
Folglich wird eine Technik zum effektiven Verringern von Nachbarkanalstörungen in angrenzenden Gebieten, in denen IBOC-AM-Schemata verwendet werden, benötigt.
Aus US-B-4 679 227 ist ein schnelles Modem bekannt, das digitale Daten auf einem Ensemble von Trägerfrequenzen sendet und empfängt, das das benutzbare Band einer Einwähl-Telefonleitung überspannt. Das Modem enthält ein System zum variablen Zuteilen von Daten und Leistung auf die Träger, um äquivalentes Rauschen zu kompensieren und die Datenrate zu maximieren. Zusätzlich werden Systeme zum Unnötigmachen eines Entzerrungsnetzwerks, zum adaptiven Zuteilen von Steuerung eines Kanals und zum Verfolgen von Schwankungen von Leitungsparametern offengelegt.
Aus US-B-4 757 495 sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zur gleichzeitigen Übertragung analoger Sprache und modulierter Daten bekannt, wobei solche Vorrichtungen und Verfahren für die Verwendung über verschlechterte und bandbreitenbeschränkte analoge Kanäle oder digitale Repräsentationen solcher Kanäle optimiert sind. In jedem Fall der Verwendung wird die verfügbare Kanalbandbreite ausgewertet, wobei ein Frequenzmultiplexschema ein Sprach-Subband zuteilt, wobei die Datenübertragung Subbändern über, unter oder um dieses gewählte Sprach-Subband herum zugeteilt wird. Die Sprach- und Datensubbandzuteilungen erfolgen durch den Multiplexer als Reaktion auf Benutzereingaben entweder einer angeforderten Sprachqualität, einer angeforderten Datenrate oder eines Werts, der relative Benutzergewichtung der Sprachqualität und Datenrate angibt. Es wird ein Mehrträger-Multimodus-Modulationsschema für die Datenübertragung angewandt, wobei dieses Schema die Fähigkeit besitzt, die übrige Bandbreite voll auszunutzen, und ferner dazu fähig ist, sich an die Beeinträchtigungen anzupassen, die höchstwahrscheinlich an den Rändern der bandbreiteneingeschränkten Analogkanäle präsent sein werden. Wenn der verwendete Analogkanal die Standard-Telefonleitung mit Sprachqualität ist, kann eine gute Sprachqualität gleichzeitig mit 3000 bps Datenübertragung erwartet werden. Die weitere Fähigkeit zum automatischen Umschalten auf Vollbandbreiten-Datenübertragung, wenn keine Sprachübertragung versucht wird, wird auch vorgesehen.
Cupo R L et al.: "An OFDM All Digital In-Band-On-Channel (IBOC) AM and FM Radio Solution Using the PAC Encoder" IEEE Transactions on Broadcasting, IEEE INC. NEW YORK, US, Band 44, Nr. 1, März 1998 (1998-03), Seiten 22-27, beschreibt ein durchweg digitales OFDM-IBOC-AM und -FM-Rundfunksystem, das einen PAC-Codierer verwendet.
Kurzfassung der Erfindung
Vorrichtungen und Verfahren gemäß der Erfindung werden in den unabhängigen Ansprüchen dargelegt. Bevorzugte Formen werden in den abhängigen Ansprüchen dargelegt.
Die Erfindung überwindet die Beschränkungen des Standes der Technik durch Verwendung verbesserter Leistungsprofile für die Übertragung digital modulierter Signale, um die oben beschriebenen Nachbarkanalstörungen zu verringern. Gemäß den verbesserten Leistungsprofilen wird eine Teilmenge der ein Subband auffüllenden digital modulierten Signale (z.B. das oben beschriebene Überlappungs-10-kHz-Subband) in dem oben erwähnten Digitalband mit Bezug auf die Leistungspegel einer zweiten Teilmenge der digital modulierten Signale, die ein zweites Subband auffüllen, relativ klein gemacht (z.B. das gesamte Digitalband ausschließlich des Überlappungbandes) in dem Digitalband.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung repräsentiert mindestens eines der digital modulierten Signale Steuerinformationen, die ein gewähltes der verbesserten Leistungsprofile angeben, das bei der Übertragung verwendet wird. Dies stammt aus der Tatsache, daß solche Steuerinformationen zu einem Empfänger zur ordnungsgemäßen Wiederherstellung der durch die übrigen digital modulierten Signale repräsentierten digitalen Informationen gesendet werden muß.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
1 zeigt ein vorbekanntes Leistungsprofil digital modulierter Signale, die über ein AM-Frequenzband gesendet werden;
2 ist ein Blockschaltbild eines Senders zum Senden digital modulierter Signale über ein AM-Frequenzband gemäß der Erfindung;
3A, 4A, 5A und 6A zeigen verschiedene Leistungsprofile, die in dem Sender von 2 zum Senden der digital modulierten Signale in einem ersten Gebiet verwendet werden können, wenn ein diesem benachbartes zweites Gebiet einem AM-Träger mit einer höheren Frequenz als der des dem ersten Gebiet zugewiesenen AM-Trägers zugewiesen wird.
3B, 4B, 5B und 6B zeigen verschiedene Leistungsprofile, die in dem Sender von 2 zum Senden der digital modulierten Signale in einem ersten Gebiet verwendet werden können, wenn ein diesem benachbartes zweites Gebiet einem AM-Träger mit einer niedrigeren Frequenz als der des dem ersten Gebiet zugewiesenen AM-Trägers zugewiesen wird.
7 zeigt ein Leistungsprofil, das in dem Sender von 2 zum Senden der digital modulierten Signale in einem ersten Gebiet verwendet werden kann, wenn diesem benachbarten zweiten und dritten Gebieten jeweils ein AM-Träger mit einer höheren Frequenz und ein AM-Träger mit einer niedrigeren Frequenz als der des dem ersten Gebiet zugewiesenen AM-Trägers zugewiesen werden; und
8 ist ein Blockschaltbild eines Empfängers zum Empfangen der durch den Sender von 2 gesendeten digital modulierten Signale.
Ausführliche Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Technik zur digitalen Kommunikation über ein Amplitudenmodulations-(AM-)Band, das gerade von Radiostationen für AM-Rundfunk verwendet wird. Mit Bezug auf 1 füllen bei einem vorbekannten Inband-auf-Kanal-AM-(IBOC-AM-)Schema (das auch als "hybrides IBOC-AM-Schema" bezeichnet wird), das vorgeschlagen wurde, digital modulierte Signale, die digitale Audioinformationen repräsentieren, das Digitalband 101, das 30 kHz breit ist und dessen Mitte bei einem Analog-Host-AM-Träger mit einer Frequenz f_c für Rundfunk liegt. Ein die Rundfunkinformationen enthaltendes analoges AM-Signal nimmt, obwohl es in 1 nicht gezeigt ist, ein Subband im Bereich von f_c – 5 kHz bis f_c + 5 kHz ein. Zum Senden der digital modulierten Signale wird ein Mehrträgermodem mit diesem zugeteilter gleichförmiger Sendeleistung verwendet, was zu einem Leistungsprofil 103 der Signalspektren führt, das über das Digitalband 101 hinweg gleichförmig und um f_c herum symmetrisch ist. Zum Beispiel kann die digitale Übertragung durch das Mehrträgermodem gemäß einem Orthogonal-Frequenzmultiplex-(OFDM-)Schema (das auch als "Mehrfrequenz-Schema" bekannt ist) vorliegen.
Die Erfinder haben jedoch erkannt, daß die Verwendung dieses vorgeschlagenen IBOC-AM-Schemas in zwei angrenzenden Gebieten, für die Host-AM-Träger, die jeweils zugewiesen werden, 20 kHz auseinanderliegen, was wahrscheinlich ist, signifikante "zweite Nachbarkanalstörungen" verursacht. Solche Störungen verschlechtern unerwünschterweise die digitale Kommunikation in jedem der angrenzenden Gebiete insbesondere in den Teilen der Gebiete in der Nähe ihrer gemeinsamen Grenze. Gemäß der Erfindung werden gewählte, von dem Leistungsprofil 103 verschiedene Leistungsprofile verwendet, um die relative Sendeleistung zu definieren, die den digital modulierten Signalen zugeteilt wird, die das Digitalband 101 auffüllen, um die zweiten Nachbarkanalstörungen zu verringern. Diese gewählten Leistungsprofile werden gemäß der Erfindung im folgenden ausführlich beschrieben.
2 zeigt den Sender 203 in einem IBOC-AM-Kommunikationssystem, das die Prinzipien der Erfindung realisiert. Das System dient zum Übermitteln digital modulierter Signale über ein AM-Frequenzband in einem geographischen Gebiet, dem ein Analog-Host-AM-Träger zugewiesen wird, dessen Frequenz f_c beträgt. In dem Sender 203 führt die digitale Informationsquelle 205 dem Trelliscodierer 207 einen Bitstrom zu, der digitale Informationen repräsentiert, die Daten, Audio- und/oder Videoinformationen enthalten können. Dieser Bitstrom wird durch den Codierer 207 symbolintervallweise verarbeitet, wobei das Symbolintervall eine vorbestimmte Dauer T aufweist.
Auf wohlbekannte Weise codiert der Codierer 207 den empfangenen Bitstrom gemäß einem Trelliscode, um dem Kommunikationssystem einen sogenannten "Codierungsgewinn" bereitzustellen, der sich in Form verbesserter Immunität zum Beispiel gegenüber Zufallskanalbeeinträchtigungen wie additivem Rauschen manifestiert, ohne die Quellenbitrate aufzuopfern oder zusätzliche Ausstrahlungsbandbreite zu erfordern. Genauer gesagt führt der Codierer 207 Redundanz gemäß dem Trelliscode in den empfangenen Bitstrom ein, um die Verwendung einer Maximum-Likelihood-Decodierungstechnik im Empfänger 803 in 8 zu ermöglichen, die später beschrieben werden wird. Diese Redundanz nimmt die Form eines oder mehrerer zusätzlicher Bit an. während jedes Symbolintervalls bildet der Codierer 207 ein codiertes Wort, das Redundanzbit und Informationsbit enthält und zur Auswahl eines Symbols aus einer Signalkonstellation herkömmlichen Entwurfs verwendet wird. Die gewählten Symbole aus dem Codierer 207 werden durch den Verschachteler 209 verschachtelt, um die Symbole zu pseudorandomisieren.
Ähnlich führt die Steuerinformationsquelle 220 dem Trelliscodierer 227 einen Bitstrom zu, wenn auch mit einer niedrigeren Bitrate als die von der zuvor beschriebenen Quelle 205. Dieser Bitstrom enthält Steuerdaten, die gemäß der Erfindung eines der Leistungsprofile zur Verwendung in dem Sender 203 identifizieren, sowie wohlbekannte Steuerkanalinformationen, darunter Systemstatusinformationen und Übertragungsparameter (z.B. Nachtzeit im Vergleich zu Tageszeit). Diese Steuerdaten und Steuerkanalinformationen sollen durch einen Steuerkanal zu dem Empfänger 803 für seine ordnungsgemäße Konfiguration zur Forderung einer genauen Wiederherstellung übertragener digitaler Informationen gesendet werden. Zum Beispiel umfassen die Steuerdaten k Bit pro Zeitrahmen, der (M + 1) Symbolintervalle lang ist, wobei k und M vorbestimmte ganze Zahlen sind. Gemäß der Erfindung identifizieren die Steuerdaten eines der 2^k vorgewählten Leistungsprofile, die in dem Mehrträgermodem 235 zur Verfügung gestellt werden, das als am wünschenswertesten für die Verwendung zur Steuerung der zweiten Nachbarkanalstörungen unter den aktuellen Bedingungen angesehen wird. Für diesen Zweck werden auch Steuerdaten durch das Verzögerungselement 241 dem Modem 235 zugeführt, um das darin zu verwendende wünschenswerte Leistungsprofil zu identifizieren. Das Verzögerungselement 241 wird dazu benutzt, den Steuerdaten eine vorbestimmte Menge an Verzögerung zu verleihen, um sicherzustellen, daß das identifizierte Leistungsprofil dem korrekten Zeitrahmen entspricht. Diese vorbestimmte Menge an Verzögerung berücksichtigt die Zeit, die erforderlich ist, um den Bitstrom aus der Quelle 220 durch die Zwischenkomponenten, einschließlich des Trellis-Codierers 227, des Verschachtelers 229 und des Multiplexers 232, zu verarbeiten.
Auf wohlbekannte Weise codiert der Codierer 227 den Bitstrom aus der Quelle 220 gemäß einem zweiten verschiedenen Trelliscode, wodurch den Steuerdaten und Steuerkanalinformationen ein besserer Codierungsgewinn als der in dem Codierer 207 verwendete Trelliscode gewährt wird. Dies ist auf den Umstand zurückzuführen, daß solche Daten und Informationen in dem Empfänger 803 für seine ordnungsgemäße Konfiguration notwendig sind und somit für die Wiederherstellung übertragener digitaler Informationen wesentlich sind. Anders ausgedrückt wird den Steuerdaten und Steuerkanalinformationen vorzugsweise ein höherer Grad an Schutz als den digitalen Informationen gewährt, indem der verschiedene Trelliscode oder ein beliebiges anderes Mittel zum Überschutz verwendet wird.
In jedem Fall ist die Ausgabe des Codierers 227 eine Sequenz von Symbolen, die auf der Basis der durch den Codierer 227 gebildeten codierten Wörter aus einer zweiten Signalkonstellation ausgewählt werden. Diese Sequenz von Symbolen wird durch den Verschachteler 229 ähnlich dem Verschachteler 209 verschachtelt. In jedem Zeitrahmen multiplext der Multiplexer 232 ein Symbol aus dem Verschachteler 229, das die Steuerdaten und Steuerkanalinformationen enthält, mit M Symbolen aus dem Verschachteler 209, die die digitalen Informationen enthalten.
Das Mehrträgermodem 235 sendet die gemultiplexten (M + 1) Symbole in jedem Zeitrahmen gemäß dem wohlbekannten OFDM-Schema. Genauer gesagt liefert das Modem 235 (M + 1) Trägerfrequenzen oder -töne und enthält in dem Filterteil 243 Impulsformungsfilter 247-0 bis 247-M, die jeweils mit einer jeweiligen Trägerfrequenz assoziiert sind. Die (M + 1) Symbole aus dem Multiplexer 232 werden jeweils den Filtern 247-0 bis 247-M zugeführt, um (M + 1) Impulsformungsträger oder digital modulierte Signale zu erzeugen. Jeder Impulsformungsträger nimmt ein Teilband in dem Digitalband 101 in 1 ein. Insbesondere repräsentiert einer der Impulsformungsträger das Symbol, das die Steuerdaten und Steuerkanalinformationen enthält. Die übrigen M Impulsformungsträger repräsentieren jeweils die anderen M Symbole, die die zu übertragenden digitalen Informationen enthalten.
Gemäß der Erfindung wird das Leistungsprofil, das die durch den Filterteil 243 den (M + 1) Impulsformungsträgern, die das Digitalband 101 auffüllen, gewährte relative Sendeleistung definiert, auf der Basis von aus dem Verzögerungselement 241 empfangenen Steuerdaten ausgewählt. Als Reaktion auf die empfangenen Steuerdaten, die wie oben erwähnt k Bit umfassen, ruft die Steuerung 249 in dem Modem 235 aus dem Speicher 251 einen der 2^k Sätze von Leistungsprofilparametern, die darin vorgespeichert sind, ab, wodurch das durch die Steuerdaten identifizierte Leistungsprofil definiert wird. Die Steuerung 249 führt den Satz abgerufener Parameter dem Filterteil 243 zu, um das identifizierte Leistungsprofil zu realisieren. Die durch den Teil 243 erzeugten resultierenden Impulsformungsträger, die die durch das identifizierte Leistungsprofil spezifizierten relativen Leistungspegel aufweisen, werden zur Übertragung durch Sendeschaltung 253 verarbeitet. Die Schaltung 253 kann z.B. einen herkömmlichen Hochfrequenz-(HF-)Aufwärtsumsetzer und -Leistungsverstärker enthalten. Das verarbeitete Signal wird dann unter Verwendung der Antenne 255 mit herkömmlichem Entwurf über das Digitalband 101 gesendet.
Zum Beispiel sind einige der durch die in dem Speicher 251 gespeicherten Parametersätze definierten Leistungsprofile in 3A, 3B, 4A, 4B, 5A, 5B, 6A und 6B dargestellt. Mit diesen Leistungsprofilen kann man die oben erwähnten zweiten Nachbarkanalstörungen gemäß der Erfindung reduzieren, falls ein ähnliches IBOC-AM-Schema für die digitale Kommunikation in einem einzelnen angrenzenden geographischen Gebiet implementiert wird, dem ein analoger Host-AM-Träger mit einer Frequenz von entweder 20 kHz höher oder 20 kHz niedriger als f_c zugewiesen wird, wobei angenommen wird, daß die Antenne 255 nicht gerichtet ist.
3A zeigt das Leistungsprofil 301, das durch durchgezogene Linien definiert wird, und das Leistungsprofil 303, das eine Alternative zu dem Profil 301 ist, wobei Modifikationen daran durch gestrichelte Linien angegeben sind. Die Profile 301 und 303 können verwendet werden, wenn dem angrenzenden Gebiet ein um 20 kHz höherer Host-AM-Träger zugewiesen wird. Um die zweiten Nachbarkanalstörungen, die durch Verwendung des vorbekannten Leistungsprofils 103 in 1 mit gleichförmigem von null verschiedenem Leistungspegel über das Digitalband 101 hinweg auftreten, zu reduzieren, ist das Leistungsprofil 301 gemäß der Erfindung so ausgelegt, daß es von f_c – 15 kHz nur bis zu f_c + 10 kHz in dem Digitalband 101 einen gleichförmigen von null verschiedenen Leistungspegel aufweist, und einen Null-Leistungspegel in dem übrigen Band. Ähnlich besitzt das Profil 303 einen gleichförmigen von null verschiedenen Leistungspegel von f_c – 15 kHz nur bis zu f_c + 12,5 kHz in dem Band 101 und einen Null-Leistungspegel in dem übrigen Band.
Auch mit Bezug auf 3B kann das Leistungsprofil 311, das dem Profil 301 analog ist, und das Leistungsprofil 313, das dem Profil 303 analog ist, verwendet werden, wenn dem angrenzenden Gebiet ein um 20 kHz niedrigerer Host-AM-Träger zugewiesen wird. Genauer gesagt besitzt das Profil 311 einen gleichförmigen von null verschiedenen Leistungspegel von f_c – 10 kHz bis f_c + 15 kHz in dem Digitalband 101 und einen Null-Leistungspegel in dem übrigen Band. Das Profil 313 besitzt einen gleichförmigen von null verschiedenen Leistungspegel von f_c – 12,5 kHz bis f_c + 15 kHz in dem Band 101 und einen Null-Leistungspegel in dem übrigen Band.
Durch Gegenseitigkeit implementiert also in zwei angrenzenden Gebieten, deren jeweilige Host-AM-Trägerfrequenzen (f_c's) um 20 kHz auseinanderliegen, das Gebiet, das eine relativ niedrige f_c aufweist, das Profil 301, während das andere Gebiet, das eine relativ hohe f_c aufweist, das Profil 311 implementiert. Folglich sind die Profile 301 und 311 "komplementär" zueinander. Da keine Frequenzüberlappung zwischen dem Profil 301 und dem Profil 311 besteht, werden in diesem Fall die zweiten Nachbarkanalstörungen völlig vermieden. Ähnlich sind die Profile 303 und 313 komplementär zueinander. Wenn die Profile 303 und 313 in den zwei angrenzenden Gebieten verwendet werden, überlappen sie sich um 5 kHz, im Gegensatz zu 10 kHz wie im vorbekannten Fall. Folglich werden die zweiten Nachbarkanalstörungen, die dadurch entstehen, mit Bezug auf die Störungen im vorbekannten Fall entsprechend reduziert.
4A zeigt andere Leistungsprofile, die auch in dem Sender 203 zur Verringerung der zweiten Nachbarkanalstörungen verwendet werden können. Genauer gesagt besitzt das durch die durchgezogenen Linien definierte Leistungsprofil 401 von f_c – 15 kHz bis f_c + 5 kHz einen gleichförmigen von null verschiedenen Leistungspegel und von f_c + 5 kHz bis f_c + 15 kHz einen allmählich reduzierten Leistungspegel. Zum Beispiel sind die Leistungsprofile 403 und 404 zwei verschiedene Alternativen zu dem Profil 401, wobei ihre jeweiligen Abweichungen von dem Profil 401 durch gestrichelte Linien angegeben sind. Die Leistungsprofile 401, 403 und 405 werden verwendet, wenn dem angrenzenden Gebiet ein um 20 kHz höherer Host-AM-Träger zugewiesen wird. Die Leistungsprofile 411, 413 und 415 in 4B, die zu den Profilen 401, 403 bzw. 405 komplementär sind, werden dagegen verwendet, wenn dem angrenzenden Gebiet ein um 20 kHz niedrigerer Host-AM-Träger zugewiesen wird. Wenn die Profile 401 und 411 zum Beispiel jeweils in zwei angrenzenden Gebieten mit ihren jeweiligen AM-Trägern im Abstand von 20 kHz implementiert werden, überlappen sich die beiden Profile um 10 kHz. Die jeweiligen Leistungspegel der Profile 401 und 411 in dem konfliktfierenden 10-kHz-Subband sind jedoch niedriger als die im vorbekannten Fall, wodurch wieder die zweiten Nachbarkanalstörungen reduziert werden.
5A zeigt das Leistungsprofil 501, das auch in dem Sender 203 verwendet werden kann, um die zweiten Nachbarkanalstörungen zu reduzieren. Wie in 5A gezeigt, besitzt das Profil 501 von f_c – 15 kHz bis f_c + 10 kHz einen mit L bezeichneten gleichförmigen von null verschiedenen Leistungspegel und von f_c + 10 kHz bis f_c + 15 kHz einen Leistungspegel h, mit h < L. 5B zeigt das Leistungsprofil 511, das zu dem Profil 501 komplementär ist.
Ähnlich zeigt 6A zusätzliche Leistungsprofile, die in dem Sender 203 verwendet werden können, wenn dem angrenzenden Gebiet ein um 20 kHz höherer AM-Träger zugewiesen wird, und 6B zeigt ihre jeweiligen Komplemente.
Falls das durch den Sender 203 abgedeckte Gebiet einem ersten Gebiet benachbart ist, dem ein um 20 kHz höherer AM-Träger zugewiesen ist, und einem zweiten Gebiet, dem ein um 20 kHz niedrigerer AM-Träger zugewiesen ist, ist ersichtlich, daß auf der Basis der bisherigen Offenlegung das Leistungsprofil gemäß der Erfindung, das in dem Sender 203 in diesem Fall verwendet wird, einen sowohl am Hochfrequenzende als auch am Niederfrequenzende davon teilweise oder völlig unterdrückten Leistungspegel aufweisen müßte, um die bilateral von dem ersten und dem zweiten Gebiet kommenden zweiten Nachbarkanalstörungen zu reduzieren oder zu vermeiden. Ein einfaches Verfahren zum Entwurf eines solchen Leistungsprofils ist das Bilden eines Hybrids zwischen einem Leistungsprofil in 3A, 4A, 5A oder 6A und einem Leistungsprofil in 3B, 4B, 5B oder 6B. Zum Beispiel zeigt 7 das Leistungsprofil 703 gemäß der Erfindung, das im Fall bilateraler Störungen verwendet werden kann und das ein Hybrid zwischen dem Leistungsprofil 501 in 5A und dem Leistungsprofil 511 in 5B ist. Die Profile 501 und 511 sind in diesem Fall komplementär und folglich ist das Profil 703 symmetrisch um f_c. Andere symmetrische oder asymmetrische hybride Leistungsprofile können ähnlich zur Verwendung in dem Fall bilateraler Störungen abgeleitet werden.
Es sollte an diesem Punkt hervorgehoben werden, daß die Verwendung einer Richtantenne zum Senden digitaler Informationen in einem Fall bilateraler Störungen dabei helfen würde, eine bessere Kommunikationsleistung als bei Verwendung eines hybriden Leistungsprofils umzusetzen. Wenn die Antenne 255 gerichtet ist und die Nachbarkanalstörungen von dem ersten angrenzenden Gebiet kommen, dem ein um 20 kHz höherer AM-Träger zugewiesen ist, und dem zweiten angrenzenden Gebiet, dem ein um 20 kHz niedrigerer AM-Träger zugewiesen ist, würde der Sender 203 ein Leistungsprofil in 3A, 4A, 5A oder 6A für die digitale Übertragung durch die Antenne 255 in Richtung des ersten Gebiets und ein anderes Leistungsprofil in 3B, 4B, 5B oder 6B für die digitale Übertragung durch die Antenne 255 in Richtung des zweiten Gebiets verwenden.
Mit Bezug auf 8 empfängt der Empfänger 803 das von dem Sender 203 durch die Antenne 806 gesendete Signal, das das Digitalband 101 teilweise oder völlig auffüllt. Das empfangene Signal wird durch die Empfangsschaltung 802 mit herkömmlichem Entwurf verarbeitet, die eine zu der oben beschriebenen Sendeschaltung 253 inverse Funktion ausführt. Das Ausgangssignal der Schaltung 807 umfaßt die (M + 1) Impulsformungsträger so wie sie gesendet werden, die sowohl dem Demodulator 809 als auch dem Steuerkanaldemodulator 811 zugeführt werden. Der Demodulator 811 umfaßt einen herkömmlichen AM-Tuner, der zuvor auf die Frequenz abgestimmt wird, die der des Impulsformungsträgers entspricht, der die gesendeten Steuerdaten und Steuerkanalinformationen enthält. Folglich erzeugt der Demodulator 811 eine Sequenz von Symbolen, die solche Daten und Informationen repräsentieren. Die erzeugten Symbole werden durch den Entschachteler 813, der die umgekehrte Funktion zu dem oben beschriebenen Verschachteler 229 durchführt, entschachtelt. Auf der Basis der entschachtelten Symbole und der wie zuvor beschrieben in dem Codierer 227 verwendeten Signalkonstellation bestimmt der Trellisdecoder 817 auf herkömmliche Weise, welches die am wahrscheinlichsten gesendeten Symbole sind, gemäß dem wohlbekannten Viterbi-Algorithmus. Die Ausgabe des Decoders 817 umfaßt die gesendeten Steuerdaten und Steuerkanalinformationen und wird dem Demodulator 809 zugeführt.
Der Demodulator 809 führt auf der Basis der Steuerkanalinformationen aus dem Decoder 817 notwendige Umkonfigurationen durch und erzeugt eine Sequenz von Symbolen, die die gesendeten digitalen Informationen repräsentieren, auf der Basis des durch die Steuerdaten aus selbigem identifizierten Leistungsprofils. Es sollte hervorgehoben werden, daß der Demodulator 809 wie das Modem 235 einen (nicht gezeigten) Speicher enthält, in dem die oben erwähnten 2^k Sätze von Leistungsprofilparametern, die das entsprechende Leistungsprofil definieren, gespeichert werden. Die erzeugten Symbole werden durch den Entschachteler 821, der die umgekehrte Funktion des oben beschriebenen Verschachtelers 209 ausführt, entschachtelt. Auf der Basis der entschachtelten Symbole und der in dem oben beschriebenen Codierer 207 verwendeten Signalkonstellation bestimmt der Trellisdecoder 823 auf herkömmliche Weise, welches die am wahrscheinlichsten gesendeten Symbole sind, gemäß dem wohlbekannten Viterbi-Algorithmus, wodurch die gesendeten digitalen Informationen wiederhergestellt werden.
Das obige veranschaulicht lediglich die Prinzipien der Erfindung. Es versteht sich deshalb, daß Fachleute in der Lage sein werden, zahlreiche andere Anordnungen zu konzipieren, die die Prinzipien der Erfindung realisieren und somit in ihren Gedanken und Schutzumfang fallen.
Zum Beispiel entsprechen bei der offengelegten Ausführungsform die beispielhaften Leistungsprofile in 3A, 3B, 4A, 4B, 5A, 5B, 6A, 6B und 7 einem Digitalband, das von f_c – 15 kHz bis f_c + 15 kHz reicht. Es versteht sich, daß Fachleute ein solches Digitalband abhängig von ihren konkreten Anwendungen und den konkreten Frequenzen der störenden AM-Träger expandieren oder kontrahieren können. Folglich kann sich der Bereich der Leistungsprofile gemäß der Erfindung expandieren oder kontrahieren. Auch wenn die störenden AM-Träger wie bei der offengelegten Ausführungsform aus zweiten Nachbarträgern bestehen, versteht sich darüber hinaus, daß die beispielhaften Leistungsprofile gemäß der Erfindung auch bis über f_c + 15 kHz in einer Frequenzrichtung und/oder f_c – 15 kHz in der anderen Frequenzrichtung hinaus kontrahiert oder expandiert werden können.
Zusätzlich werden die zu sendenden digitalen und Steuerinformationen beispielsweise mit einem Trelliscode codiert. Es versteht sich, daß Fachleute einen anderen Code als einen Trelliscode z.B. einen Reed-Solomon-Code für Codierungszwecke verwenden können, oder sogar überhaupt keinen Code, wie bei einem uncodierten Mehrpegel-Modulationsschema. In diesem Zusammenhang können verschiedene Codes und/oder Modulationsverfahren für die verschiedenen Träger in dem Mehrträgermodem 235 verwendet werden. Außerdem versteht sich, daß zusätzliche Codes verwendet werden können, um die Informationen zu codieren, um ihre Robustheit während ihrer Übertragung zu vergrößern. Zum Beispiel können die Informationen zusätzlich mit einem Vorwärtsfehlerkorrekturcode in dem Sender 203 codiert werden, um daran eine CRC-Prüfung zu erlauben, nachdem sie in dem Empfänger 803 empfangen wurden.
Darüber hinaus implementiert bei der offengelegten Ausführungsform das Mehrträgermodem 235 beispielsweise ein OFDM-Schema. Es versteht sich, daß Fachleute in einem solchen Modem stattdessen ein beliebiges anderes Mehrträgerschema verwenden können, wie zum Beispiel ein Frequenzmultiplex-Ton-Schema.
Schließlich werden Sender 203 und Empfänger 803 hier in einer Form offengelegt, in der verschiedene Sender- und Empfängerfunktionen durch diskrete Funktionsblöcke durchgeführt werden. Beliebige einzelne oder mehrere dieser Funktionen könnten jedoch gleichermaßen in einer Anordnung realisiert werden, bei der die Funktionen beliebiger oder mehrerer dieser Blöcke oder tatsächlich alle Funktionen davon zum Beispiel durch einen oder mehrere entsprechend programmierte Prozessoren realisiert werden.

Claims

Vorrichtung zur Bereitstellung mehrerer digital modulierter Signale, die Informationen in einem Frequenzband enthalten, das eine AM-Trägerfrequenz umfaßt, gekennzeichnet durch einen Generator zum Erzeugen der digital modulierten Signale auf der Basis von mindestens einem Leistungsprofil, wobei das mindestens eine Leistungsprofil relative Leistungspegel der digital modulierten Signale definiert, wobei die digital modulierten Signale das Frequenzband auffüllen, wobei Leistungspegel einer ersten Teilmenge der digital modulierten Signale ein erstes Teilband in dem Frequenzband auffüllen, das mit Bezug auf Leistungspegel einer zweiten Teilmenge der digital modulierten Signale, die ein zweites Teilband in dem Frequenzband auffüllen, von Null verschieden und relativ niedrig ist, wobei das mindestens eine Leistungsprofil durch Steuerinformationen identifiziert wird, die zu einem Empfänger gesendet werden, um den Empfänger dynamisch bei der Detektion mindestens eines Teils der digital modulierten Signale an das mindestens eine Leistungsprofil anzupassen; wobei der Generator so ausgelegt ist, daß er das durch die Steuerinformationen identifizierte Leistungsprofil durch Auswählen des Leistungsprofils aus mehreren vorbestimmten Leistungsprofilen, die in dem Generator gespeichert sind, bestimmt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 mit Mitteln zum Codieren der Informationen.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Mittel zum Codieren dafür ausgelegt sind, die Informationen gemäß einem Trellis codierten Schema zu codieren.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Generator dafür konfiguriert ist, die digital modulierten Signale so zu erzeugen, daß sich das erste Teilband am Ende des Frequenzbands befindet.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Generator dafür konfiguriert ist, die digital modulierten Signale so zu erzeugen, daß das Leistungsprofil um die AM-Trägerfrequenz herum symmetrisch ist.
Vorrichtung zur Bereitstellung mehrerer digital modulierter Signale, die Informationen in einem Frequenzband enthalten, das eine AM-Trägerfrequenz umfaßt, gekennzeichnet durch: einen Generator zum Erzeugen der digital modulierten Signale auf der Basis von mindestens einem Leistungsprofil, wobei das mindestens eine Leistungsprofil relative Leistungspegel der digital modulierten Signale definiert, wobei die digital modulierten Signale das Frequenzband auffüllen, wobei das mindestens eine Leistungsprofil um die AM-Trägerfrequenz asymmetrisch ist, wobei das mindestens eine Leistungsprofil durch Steuerinformationen identifiziert wird, die zu einem Empfänger gesendet werden, um den Empfänger dynamisch bei einer Detektion mindestens eines Teils der digital modulierten Signale an das mindestens eine Leistungsprofil anzupassen; wobei der Generator so ausgelegt ist, daß er das durch die Steuerinformationen identifizierte Leistungsprofil durch Auswählen des Leistungsprofils aus mehreren vorbestimmten Leistungsprofilen, die in dem Generator gespeichert sind, bestimmt.
Vorrichtung zum Empfangen mehrerer Signale in einem Frequenzband, das eine AM-Trägerfrequenz umfaßt, gekennzeichnet durch: einen Empfänger zum Empfangen der Signale wobei mindestens eines der Signale Steuerinformationen bezüglich mindestens eines Leistungsprofils enthält, wobei das mindestens eine Leistungsprofil relative Leistungspegel der Signale definiert; und wobei der Empfänger dafür ausgelegt ist, die Steuerinformationen als Reaktion auf das mindestens eine der mehreren Signale wiederherzustellen, das mindestens eine Leistungsprofil durch die Steuerinformationen zu identifizieren und sich mit den Steuerinformationen dynamisch bei der Detektion mindestens eines Teils der mehreren Signale an das mindestens eine Leistungsprofil anzupassen.
Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei der Empfänger Schaltkreise zum Abstimmen auf eine AM-Trägerfrequenz eines Frequenzbands, das mindestens eines der Signale umfaßt, enthält.
Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei der Empfänger Mittel zum Decodieren der Steuerinformationen enthält.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Mittel zum Decodieren dafür ausgelegt sind, Steuerinformationen zu decodieren, die gemäß einem Trellis codierten Schema codiert wurden.
Verfahren zum Bereitstellen mehrerer digital modulierter Signale, die Informationen in einem Frequenzband enthalten, das eine AM-Trägerfrequenz umfaßt, gekennzeichnet durch die folgenden Schritten: Erzeugen der digital modulierten Signale auf der Basis mindestens eines Leistungsprofils, wobei das mindestens eine Leistungsprofil relative Leistungspegel der digital modulierten Signale definiert; und Anordnen der digital modulierten Signale zum Auffüllen des Frequenzbands, wobei Leistungspegel einer ersten Teilmenge der digital modulierten Signale ein erstes Teilband in dem Frequenzband auffüllen, das in bezug auf Leistungspegel einer zweiten Teilmenge der digital modulierten Signale, die ein zweites Teilband in dem Frequenzband auffüllen, von Null verschieden und relativ niedrig ist, wobei das mindestens eine Leistungsprofil durch Steuerinformationen identifiziert wird, die zu einem Empfänger gesendet werden, um den Empfänger dynamisch bei der Detektion mindestens eines Teils der digital modulierten Signale an das mindestens eine Leistungsprofil anzupassen; wobei das durch die Steuerinformationen identifizierte Leistungsprofil durch einen Generator der digital modulierten Signale darüber bestimmt wird, daß der Generator das Leistungsprofil aus mehreren durch den Generator gespeicherten vorbestimmten Leistungsprofilen auswählt.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Informationen codiert sind.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Informationen gemäß einem Trellis codierten Schema codiert sind.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei sich das erste Teilband am Ende des Frequenzbands befindet.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Leistungsprofil um die AM-Trägerfrequenz herum symmetrisch ist.
Verfahren zum Bereitstellen mehrerer digital modulierter Signale, die Informationen in einem Frequenzband enthalten, das eine AM-Trägerfrequenz umfaßt, gekennzeichnet durch Erzeugen der digital modulierten Signale auf der Basis mindestens eines Leistungsprofils, wobei das mindestens eine Leistungsprofil relative Leistungspegel der digital modulierten Signale definiert und dafür konfiguriert ist, Nachbarkanalstörungen zwischen den digital modulierten Signalen und einer mit einer anderen Trägerfrequenz assoziierten zusätzlichen Signalmenge zu verringern; und Anordnen der digital modulierten Signale zum Auffüllen des Frequenzbands, wobei das mindestens eine Leistungsprofil um die AM-Trägerfrequenz herum asymmetrisch ist, wobei das mindestens eine Leistungsprofil durch Steuerinformationen identifiziert wird, die zu einem Empfänger gesendet werden, um den Empfänger dynamisch bei der Detektion mindestens eines Teils der digital modulierten Signale an das mindestens eine Leistungsprofil anzupassen; wobei das durch die Steuerinformationen identifizierte Leistungsprofil durch einen Generator der digital modulierten Signale darüber bestimmt wird, daß der Generator das Leistungsprofil aus mehreren durch den Generator gespeicherten vorbestimmten Leistungsprofilen auswählt.
Verfahren zum Empfangen mehrerer Signale in einem Frequenzband, das eine AM-Trägerfrequenz umfaßt, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: Empfangen der Signale, wobei mindestens eines der Signale Steuerinformationen bezüglich mindestens eines Leistungsprofils enthält, wobei das mindestens eine Leistungsprofil relative Leistungspegel der Signale definiert; und Wiederherstellen der Steuerinformationen als Reaktion auf das mindestens eine der mehreren Signale, wobei das mindestens eine Leistungsprofil durch die Steuerinformationen identifiziert wird, wobei die Steuerinformationen verwendbar sind, um einen Empfänger dynamisch bei der Detektion mindestens eines Teils der mehreren Signale an das mindestens eine Leistungsprofil anzupassen.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei das mindestens eine der Signale ein Frequenzband einnimmt, das eine AM-Trägerfrequenz umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 18, wobei die AM-Trägerfrequenz für Funkausstrahlung verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei der Wiederherstellungsschritt den Schritt des Abstimmens auf die AM-Trägerfrequenz umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei die Steuerinformationen decodiert sind.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei die Steuerinformationen gemäß einem Trellis codierten Schema codiert sind.