EP0835561B1 - Modulationsverfahren und -schaltungsanordnung zur übertragung von datensignalen - Google Patents

Modulationsverfahren und -schaltungsanordnung zur übertragung von datensignalen Download PDF

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EP0835561B1
EP0835561B1 EP96920700A EP96920700A EP0835561B1 EP 0835561 B1 EP0835561 B1 EP 0835561B1 EP 96920700 A EP96920700 A EP 96920700A EP 96920700 A EP96920700 A EP 96920700A EP 0835561 B1 EP0835561 B1 EP 0835561B1
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EP
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data signals
signal
rds
transmission
single sideband
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EP96920700A
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Ralph Petersen Andress
Manfred Huberty
Thomas Stampe
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Deutsche Telekom AG
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Deutsche Telekom AG
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04H—BROADCAST COMMUNICATION
    • H04H20/00—Arrangements for broadcast or for distribution combined with broadcast
    • H04H20/28—Arrangements for simultaneous broadcast of plural pieces of information
    • H04H20/36—Arrangements for simultaneous broadcast of plural pieces of information for AM broadcasts

Definitions

  • the invention relates to a modulation method and a Circuit arrangement for the transmission of data signals and a receiver to receive the according to the procedure modulated and transmitted data signals.
  • Double sideband modulation basically Double sideband modulation known.
  • Double sideband modulation in the different areas of news channels again, like that Differen ignal of the stereo transmission, the RDS signal for Transmission of program-related additional information in FM radio broadcasting and the color information of the Television broadcast.
  • WO 85/05748 is already one Application of PSK modulations of a subcarrier for the compatible AM broadcast data transmission.
  • the carrier necessary for demodulating a DSB modulation is generated, for example, in stereo transmission in which the pilot frequency of 19 kHz to generate the 38 kHz Carrier in the FM multiplex signal is also transmitted.
  • the RDS demodulator chip called SAA6579T As an example the RDS demodulator chip called SAA6579T.
  • a general problem with the transfer of Radio messages of analog or digital type are provided by represents the required bandwidth of the modulation product means you have to be international or national, the natural resource of what can be used for "news" Optimal use of the frequency band.
  • SSB Single sideband process
  • the invention is therefore based on the object Method and a circuit arrangement for the transmission of Data signals via transmitters with a large coverage range to develop, the disadvantages mentioned largely be avoided.
  • the inventive method, the circuit arrangement according to the invention and the Recipients according to the invention should be quick and inexpensive be feasible, do not require the development of new chips and enable immediate use in end devices.
  • This task is accomplished using a single sideband transmission the RDS modulation (SSB-RDS) by the characteristics of claim 1 or claim 6 for the Circuit arrangement solved.
  • SSB-RDS single sideband transmission the RDS modulation
  • DBS digital double sideband modulation
  • QDSB Quadrature double sideband modulation
  • the filter method For example, by using the filter method either the lower or the upper sideband of the RDS Generate signals.
  • the digital single-sideband modulation obtained in this way can be mixed with a corresponding oscillator frequency into the desired one Transpose the transmission spectrum as can be seen from FIG. 2.
  • the RDS signal on Broadcasting long wave are overcome in that SSB methods known from analog transmission technology be transferred to the RDS QDSB modulation.
  • the difference to analog SSB modulation is Demodulation a frequency and phase correct carrier for To make available.
  • Fig. 1 is the RDS signal with its sidebands shown.
  • the processing of the RDS QDSB signal for the Long wave application is shown in Fig. 2.
  • a supplier of the RDS QDSB signal with carrier can be usually any RDS encoder known from FM RDS use.
  • the filter depends on the selected oscillator frequency of the first frequency conversion the lower (LSB + carrier) or the upper (USB + carrier) sideband available in the ZF location.
  • the second Frequency conversion serves the SSB of the RDS signal obtained with residual carrier (carrier reduced to the maximum of Sideband amplitudes) to the desired transmission frequency transpose.
  • the signal amplified to the corresponding transmission power.
  • Way the SSB signal is generated filter method, Phase method or synthetic generation
  • the application for higher quality modulation types, which are due to a DSB is not to exclude.
  • the use of the procedure is not on tied the long wave range.
  • demodulation is synchronous (more coherent Demodulator with frequency and phase correct subcarrier) as well as asynchronous (without subcarrier) possible.
  • synchronous demodulation it is necessary a residual carrier in quadrature to the sideband to transmit on the transmission side.
  • Demodulation takes place via synchronous demodulators, the transmitted residual carrier is used for synchronous demodulation.
  • Demodulation takes place directly in the baseband. Becomes asynchronous demodulated, it must be ensured on the receiving side that that the non-existing carrier cover of the side band through the demodulator is ensured.
  • the single-sideband transmission of the RDS signal (SSB-RDS) is tested on long wave with the frequency 123.7 kHz, a circuit described below according to FIG. 2 have proven to be technically feasible and advantageous Has.
  • data source 1 is a RDS coder 2 is used, which is a QDSB modulation with or can also provide without carrier frequency.
  • Residual carriers generated using the filter method at 5 and by mixing using a second mixer 6, that of a carrier is fed to a second oscillator 7 the transmission frequency implemented and amplified at 8 and Posted.
  • the residual carrier that can be switched on at the RDS encoder can thus be used ARI carriers can be used.
  • To receive the SSB-RDS signal becomes a well-known all-band receiver with synchronous demodulator used.
  • the further processing of the RDS baseband (Biphase signal) does not cause any technical problems.
  • the Application of the method is not on the long wave range bound.
  • the high-frequency signals are fed from the antenna 13 to an input amplifier 14.
  • the amplified high-frequency signal is then converted into the IF range in a mixer stage 16 and passed through a bandpass filter 17 with a bandwidth of 2.4 kHz.
  • a commercially available RDS demodulator 18 of the type SAA6579T each of which has an output 19, 20 for a clock signal and a data signal.

Description

Die Erfindung betrifft ein Modulationsverfahren und eine Schaltungsanordnung zur Übertragung von Datensignalen und einen Empfänger zum Empfang der nach dem Verfahren modulierten und übertragenen Datensignale.
Grundsätzlich ist zum Beispiel die Doppelseitenband-Modulation bekannt. Als Unterträgerverfahren findet man die Doppelseitenband-Modulation in den verschiedenen Bereichen von Nachrichtenkanälen wieder, wie zum Beispiel das Differen ignal der Stereoübertragung, das RDS-Signal zur Übertragung programmbezogener Zusatzinformationen im UKW-Hör-Rundfunk und die Farbinformationen der Fernsehübertragung. Durch WO 85/05748 ist auch bereits eine Anwendung von PSK-Modulationen eines Hilfsträgers für die kompatible AM-Rundfunk-Datenübertragung bekanntgeworden.
Diese Doppelseitenband-Modulationen sind speziell in Nachrichtenkanäle integriert worden, bei welchen die Bandbreite des Signals eine untergeordnete Rolle spielt.
Den zur Demodulation einer DSB-Modulation notwendigen Träger erzeugt man zum Beispiel bei der Stereoübertragung, in dem die Pilotfrequenz von 19 kHz zur Generierung des 38 kHz Trägers im FM-Multiplexsignal mit übertragen wird. Andere Verfahren benutzen zur Trägerrückgewinnung einer DSB mit identischen Seitenbändern die Costa's Loop. Als Beispiel sei der RDS Demodulatorchip SAA6579T genannt.
In unserem Fall, der gewollten Übertragung des RDS-Signals (QDSB mit zwei identischen Seitenbändern) im Langwellenbereich sind jedoch in Bezug auf die Bandbreite (RDS QDSB = 4,8 kHz) Grenzen gesetzt.
Eine Ausstrahlung der RDS QDSB mit dieser Bandbreite im Lang- und Längstwellenbereich (9...148,5 kHz) würde zu Nachbarkanalstörungen bereits koordinierter Datensender führen.
In Anbetracht dieser Tatsache und den damit verbundenen Nachteilen einer DSB Aussendung wie,
  • 1. Doppelte Bandbreite des RF-Signals
  • 2. Aufteilung der Sendeenergie zu gleichen Teilen in die Seitenbänder, wobei nur eines benötigt wird
  • 3. Die doppelte Selektionsbandbreite für die benötigten Empfänger erhöht die Wahrscheinlichkeit des Eindringens von Störsignalen.
    • Ein generelles Problem bei der Übertragung von Funknachrichten analoger bzw. digitaler Art stellt die benötigte Bandbreite des Modulationsproduktes dar. Das heißt, man muß international bzw. national bestrebt sein, die natürliche Resource des für "Nachrichten" nutzbaren Frequenzbandes optimal zu nutzen.
    Zur Reduzierung der Bandbreite ist das Einseitenbandverfahren (Single Sideband = SSB) bekanntgeworden - beispielsweise aus WO 85/04541 für QAM- oder PSK-modulierte digitale Signale. Es beruht auf der Tatsache, daß bei Doppelseitenbandmodulationen, bezogen auf den fiktiven RF-Träger zwei Seitenbänder mit gleichem Nachrichteninhalt entstehen. Zur Rückgewinnung des Nachrichteninhaltes aber nur ein Seitenband notwendig ist, was bei diesem bekannten Verfahren spezielle Schaltungen zur Decodierung der empfangenen Signale erfordert.
    Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur Übertragung von Datensignalen über Sender mit großer Versorgungsreichweite zu entwickeln, wobei die genannten Nachteile weitgehend vermieden werden. Das erfindungsgemäße Verfahren, die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung und der erfindungsgemäße Empfänger sollen schnell und kostengünstig realisierbar sein, keiner Entwicklung neuer Chips bedürfen und einen sofortigen Einsatz in Endgeräten ermöglichen.
    Diese Aufgabe wird mit Hilfe einer Einseitenband-Übertragung der RDS Modulation (SSB-RDS) durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 bzw. des Patentanspruchs 6 für die Schaltungsanordnung gelöst.
    Weitere Merkmale sind im jeweils kennzeichnenden Teil der Patentansprüche 2 bis 5 charakterisiert.
    Der Vorteil bei der erfindungsgemäßen Lösung besteht unter anderem darin, daß die analoge Einseitenbandmodulation (SSB) sich auch auf die digitale Doppelseitenbandmodulation (DSB = 2PSK) übertragen läßt. Ein typischer Vertreter der Anwendung der Doppelseitenband-Modulation (DSB), genauer Quadratur Doppelseitenband-Modulation (QDSB) ist das RDS-Signal gemäß Fig. 1.
    Durch Anwendung zum Beispiel der Filtermethode läßt sich wahlweise das untere oder das obere Seitenband des RDS Signales erzeugen. Die so gewonnene digitale EinseitenbandModulation läßt sich durch Mischung mit einer entsprechenden Oszillatorfrequenz in das gewünschte Sendespektrum transponieren wie aus Fig. 2 zu ersehen ist.
    Die Aussendung eines Seitenbandes mit bzw. ohne Restträger steht in Abhängigkeit vom verwendeten Demodulationsverfahren. Beide Varianten sind zulässig (siehe Fig. 1). Daraus ergibt sich, daß nur die Hälfte der Bandbreite gegenüber einer RDS-DSB (QDSB) Aussendung belegt wird. Außerdem wird der Wirkungsgrad der Sendeanlage verbessert und damit können bei gleicher Versorgungsreichweite Energie und Betriebskosten gesenkt werden. Die Verringerung der Bandbreite läßt auf der Empfangsseite eine geringere Selektionsbandbreite zu und verringert somit die Wahrscheinlichkeit des Eindringens von Störsignalen. Ein vorteilhafter Empfänger ist in den Patentansprüchen 7 bis 9 charakterisiert.
    Die Erfindung wird nun im nachfolgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben.
    In der Zeichnung zeigen:
    Fig. 1
    eine Einseitenband-Übertragung der RDS-Modulation,
    Fig. 2
    ein Prinzipschaltbild zur Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens und
    Fig. 3
    ein Prinzipschaltbild eines Empfängers.
    In der Beschreibung und in den Figuren werden folgende Abkürzungen verwendet:
    ARI
    Autofahrer Rundfunkinformation
    RDS
    Radio Daten System
    SSB
    Einseitenband (single side band)
    DSB
    Doppelseitenband (double side band)
    QDSB
    Quadratur-Doppelseitenband-Modulation
    USB
    oberes Seitenband (upper side band)
    LSB
    unteres Seitenband (lower side band)
    PSK
    Phasen-Umtastung (phase shift keying)
    ZF
    Zwischenfrequenz
    Die aufgezeigten Schwierigkeiten, das RDS Signal auf Langwelle auszustrahlen, werden dadurch überwunden, in dem aus der analogen Übertragungstechnik bekannte SSB-Verfahren auf die RDS QDSB-Modulation übertragen werden. Im Unterschied zur analogen SSB-Modulation ist zur Demodulation ein frequenz- und phasenrichtiger Träger zur Verfügung zu stellen.
    In Fig. 1 ist das RDS-Signal mit seinen Seitenbändern dargestellt. Der unterbrochen gezeichnete Träger bei Ωo = 57 kHz kennzeichnet den vom ARI-System bekannten unmodulierten ARI-Träger. Dieser steht in Quadratur zur RDS-Phase und kann somit zur Demodulation eines RDS QDSB-Seitenbandes genutzt werden.
    Die Aufbereitung des RDS QDSB-Signales für die Langwellenanwendung wird in Fig. 2 gezeigt. Als Lieferant des RDS QDSB-Signales mit Täger (unmoduliert ARI) läßt sich in der Regel jeder von UKW-RDS bekannte RDS-Coder verwenden.
    Zur Erzeugung des in Fig. 1 unterbrochen umrahmten oberen Seitenbandes (USB) mit Träger wird hier die Filtermethode angewendet. Das heißt, im zweiten Schritt erfolgt eine Frequenzumsetzung des RDS QDSB-Signales (57 kHz) in die Filterbandbreite (Ωo-Ωo+ωo = 2,4 kHz) des SSB-Filters.
    Am Ausgang des Filters, steht somit in Abhängigkeit von der gewählten Oszillatorfrequenz der ersten Frequenzumsetzung das untere (LSB+Träger) oder das obere (USB+Träger)-Seitenband in der ZF-Lage zur Verfügung. Die zweite Frequenzumsetzung dient dazu, das gewonnene SSB des RDS-Signales mit Restträger (Träger reduziert auf Maximum der Seitenbandamplituden) auf die gewünschte Sendefrequenz zu transponieren. In der nachfolgenden Stufe wird das Signal auf die entsprechende Sendeleistung verstärkt. Auf welche Art und Weise das SSB-Signal erzeugt wird (Filtermethode, Phasenmethode bzw. Synthetische Generierung) ist ohne Belang. Die Anwendung für höherwertigere Modulationsarten, welche auf eine DSB zurückzuführen sind, ist nicht auszuschließen. Die Verwendung des Verfahrens ist nicht an den Langwellenbereich gebunden.
    Im nachfolgenden wird die Demodulation der SSB-RDS Aussendung beschrieben.
    Generell ist die Demodulation synchron (kohärender Demodulator mit frequenz- und phasenrichtigem Hilfsträger) als auch asynchron (ohne Hilfsträger) möglich. Bei Anwendung einer Art der synchronen Demodulation ist es notwendig, einen in Quadratur zum Seitenband stehenden Restträger auf der Sendeseite mit zu übertragen. Die Demodulation erfolgt über Synchrondemodulatoren, wobei der übertragene Restträger zur Synchrondemodulation verwendet wird. Die Demodulation erfolgt damit direkt ins Basisband. Wird asynchron demoduliert, muß auf der Empfangsseite dafür gesorgt werden, daß der nicht vorhandene Trägerbezug des Seitenbandes durch den Demodulator sichergestellt wird. Weiterhin ist es möglich, die Demodulation des Signals durch Vorhandensein seiner typischen spektralen Frequenzanteile entsprechend von digital 0 oder 1 zu analysieren und daraus den Datenstrom zu generieren, in dem das Seitenband asynchron demoduliert wird, einschließlich der Demodulation durch Analyse der spektralen Frequenzanteile des Modulationsproduktes. Das heißt, zur Demodulation ist man nicht an neu zu entwickelnde Chips gebunden, da das Demodulationsprodukt in jedem Fall, sofort mit handelsüblichen digitalen Schaltkreisen weiter verarbeitbar ist.
    Die Einseitenband-Aussendung des RDS Signals (SSB-RDS) ist auf Langwelle mit der Frequenz 123,7 kHz erprobt worden, wobei eine nachfolgend beschriebene Schaltung nach Fig. 2 sich als technisch realisierbar und vorteilhaft erwiesen hat. Als Datenquelle 1 wird in einem solchen Fall ein RDS-Coder 2 verwendet, welcher eine QDSB-Modulation mit oder auch ohne Trägerfrequenz zur Verfügung stellen kann. Nach einer ersten Frequenzumsetzung mit einem ersten Mischer 3 und einem ersten Oszillator 4 wird ein SSB-Signal mit Restträger mit Hilfe der Filtermethode bei 5 erzeugt und durch Mischung mit Hilfe eines zweiten Mischers 6, dem von einem zweiten Oszillator 7 ein Träger zugeführt wird, auf die Sendefrequenz umgesetzt und bei 8 verstärkt und gesendet.
    Als Restträger kann somit der am RDS-Coder einschaltbare ARI-Träger verwendet werden. Zum Empfang des SSB-RDS-Signals wird ein bekannter Allbandempfänger mit Synchrondemodulator verwendet. Die Weiterverarbeitung des RDS-Basisbandes (Biphase-Signals) ergibt keine technischen Probleme. Die Anwendung des Verfahrens ist nicht an den Langwellenbereich gebunden.
    Fig. 3 zeigt einen Empfänger für die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren übertragenen Datensignale. Von der Antenne 13 werden die hochfrequenten Signale einem Eingangsverstärker 14 zugeführt. Die Frequenz fe + fZF wird von einem Oszillator 15 erzeugt, wobei fe die Frequenz des im hochfrequenten Signal enthaltenen (Rest-)Trägers und fZF = 57 kHz ist. In einer Mischstufe 16 wird dann das verstärkte hochfrequente Signal in den ZF-Bereich umgesetzt und über ein Bandfilter 17 mit einer Bandbreite von 2,4 kHz geleitet. An diesen schließt sich ein käuflich erhältlicher RDS-Demodulator 18 vom Typ SAA6579T an, der je einen Ausgang 19, 20 für ein Taktsignal und ein Datensignal aufweist. Diese Signale können nach den im Radio-Daten-System festgelegten Regeln decodiert und dann zur Anzeige gebracht werden.

    Claims (10)

    1. Modulationsverfahren zur Übertragung von Datensignalen, wobei mit den Datensignalen ein erster Träger nach dem Quadratur-Doppelseitenband-Verfahren moduliert wird, wobei aus dem modulierten Signal durch Filter- bzw. Phasenmethode ein Einseitenbandsignal mit Restträger abgeleitet wird und wobei das Einseitenbandsignal durch Mischung mit einer Oszillatorfrequenz in den Langwellenbereich umgesetzt und das umgesetzte Einseitenbandsignal einschließlich des umgesetzten Restträgers abgestrahlt wird.
    2. Modulationsverfahren zur Übertragung von Datensignalen, wobei durch synthetische Generierung ein mit den Datensignalen doppelseitenband-moduliertes Einseitenbandsignal mit Restträger erzeugt wird und wobei das Einseitenbandsignal durch Mischung mit einer Oszillatorfrequenz in den Langwellenbereich umgesetzt und das umgesetzte Einseitenbandsignal einschließlich des umgesetzten Restträgers abgestrahlt wird.
    3. Modulationsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das modulierte Signal mit Hilfe eines Radio-Data-System-Codierers gewonnen wird.
    4. Modulationsverfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Einseitenbandsignal wahlweise als unteres oder oberes Seitenband des modulierten Signals durch Filter erzeugt wird.
    5. Schaltungsanordnung zur Übertragung von Datensignalen, wobei die Datensignale einem RDS-Coder (2) zuführbar sind, wobei der Ausgang des RDS-Coders (2) mit einem Frequenzumsetzer (3, 4) verbunden ist, der seinerseits ausgangsseitig an ein Einseitenbandfilter (5) angeschlossen ist, dessen Ausgang mit einem weiteren Frequenzumsetzer (6, 7) zur Umsetzung in den Langwellenbereich verbunden ist, und wobei der Ausgang des weiteren Frequenzumsetzers (6, 7) an den Eingang eines Langwellensenders (8) angeschlossen ist.
    6. Empfänger zum Empfang von Datensignalen, wobei die Datensignale als Modulation eines Einseitenbandsignals mit Restträger, das zur Übertragung durch Mischung mit einer Oszillatorfrequenz in den Langwellenbereich umgesetzt wird, gesendet und empfangen werden und wobei Mittel (15, 16) zur Umsetzung des im Langwellenbereich empfangenen Signals in die Frequenzlage des Einseitenbandsignals mit Restträger vorgesehen sind, an deren Ausgang ein Bandpaß (17) angeschlossen ist, und daß der Bandpaß mit einem Demodulator (18) verbunden ist.
    7. Empfänger nach Anspruch 6, dadurch, gekennzeichnet, daß der Bandpaß eine Bandbreite (17) von 2,4 kHz aufweist und die Frequenz von 57 kHz einschließt.
    8. Empfänger nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Demodulator (18) ein an sich bekannter RDS-Demodulator ist.
    9. Empfänger zum Empfang von Datensignalen, wobei die Datensignale als Modulation eines Einseitenbandsignals mit Restträger, das zur Übertragung durch Mischung mit einer Oszillatorfrequenz in den Langwellenbereich umgesetzt wird, gesendet und empfangen werden und wobei der übertragene Restträger zur Synchrondemodulation verwendet wird.
    10. Empfänger zum Empfang von Datensignalen, wobei die Datensignale als Modulation eines Einseitenbandsignals mit Restträger, das zur Übertragung durch Mischung mit einer Oszillatorfrequenz in den Langwellenbereich umgesetzt wird, gesendet und empfangen werden und wobei das empfangene Seitenband asynchron demoduliert wird, insbesondere durch Analyse der spektralen Frequenzanteile des Modulationsproduktes.
    EP96920700A 1995-06-28 1996-06-26 Modulationsverfahren und -schaltungsanordnung zur übertragung von datensignalen Expired - Lifetime EP0835561B1 (de)

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    Application Number Priority Date Filing Date Title
    DE19523414 1995-06-28
    DE19523414 1995-06-28
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    DE19605381 1996-02-14
    PCT/DE1996/001124 WO1997001894A1 (de) 1995-06-28 1996-06-26 Modulationsverfahren und -schaltungsanordnung zur übertragung von datensignalen

    Publications (2)

    Publication Number Publication Date
    EP0835561A1 EP0835561A1 (de) 1998-04-15
    EP0835561B1 true EP0835561B1 (de) 2000-03-15

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    ID=26016342

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    Application Number Title Priority Date Filing Date
    EP96920700A Expired - Lifetime EP0835561B1 (de) 1995-06-28 1996-06-26 Modulationsverfahren und -schaltungsanordnung zur übertragung von datensignalen

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    EP (1) EP0835561B1 (de)
    AT (1) ATE190786T1 (de)
    BG (1) BG62545B1 (de)
    CZ (1) CZ288335B6 (de)
    EE (1) EE03365B1 (de)
    HU (1) HU220526B1 (de)
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    RU (1) RU2194368C2 (de)
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