FI96555B - Digitaalinen yleislähetysjärjestelmä ja järjestelmässä käytettäväksi tarkoitettu vastaanotin - Google Patents

Description

1 9655;·

Digitaalinen yleislähetysjärjestelmä ja järjestelmässä käytettäväksi tarkoitettu vastaanotin 5 Keksintö koskee digitaalista yleislähetysjärjestelmää ja erityisesti ortogonaalista taajuusjakomultipleksointia (OFDM, Orthogonal Frequency Division Multiplex) käyttävää digitaalista yleislähetysjärjestelmää sekä tällaisessa järjestelmässä käytettäväksi tarkoitettua vastaanotinta.

10

Kehitteillä olevat digitaaliset yleislähetysjärjestelmät, kuten eurooppalainen nimilyhenteellä DAB (Digital Audio Broadcasting) tunnettu, on tarkoitettu korkealaatuisten digitaalisten audio-ohjelmien ja datapalveluiden jakeluun VHF-15 ja UHF-taajuusalueilla. Näissä järjestelmissä käytetty OFDM-modulaatiomenetelmä sopii ominaisuuksiensa puolesta hyvin myös digitaalisen televisiojärjestelmän modulointimenetelmäksi .

20 OFDM-modulaatiota käyttävässä järjestelmässä lähetetty signaali käsittää sarjan säännöllisin välein ja lähekkäin olevia ortogonaalisia kantoaaltoja tietyn keskitaajuuden ympärillä. Signaali muodostuu peräkkäisistä OFDM-symboleista, signaalin aikaosista, joiden aikana moduloiva vaihetila pi-25 detään vakiona kullakin signaalikokonaisuuden muodostavista kantoaalloista. OFDM-symbolit on järjestetty toistuviksi lä-hetyskehyksiksi, jotka sisältävät tyypillisesti kehyksen eri osissa useita palveluita, ensisijaisesti lähetettäviä ää-niohjelmia mutta mahdollisesti myös muita palveluita, esi-30 merkiksi datapalveluita.

Edellä mainittua DAB-järjestelmää ja erityisesti siinä lähetettävää signaalia määritellään ETSI:n standardiluonnoksessa prETS 300401:1994. Seuraavassa tarkastellaan lähemmin maini-35 tun DAB-järjestelmän eräitä olennaisia piirteitä keksinnön teknisen taustan valaisemiseksi. OFDM-symbolit muodostetaan järjestelmässä D-QPSK-avainnuksen, taajuuslomituksen ja D-QPSK-symbolien taajuusmultipleksoinnin avulla. Lähetyskehys käsittää tahdistuskanavan (2 OFDM-symbolia), informaatioka- 2 9655c navan ja pääpalvelukanavan, joka muodostaa kehyksestä suurimman osan ja sisältää lukuisia alikanavia, joita voidaan yhdistää palveluiden siirtämistä varten. Järjestelmässä on eri käyttötarkoituksia varten määritelty kolme eri lähetys-5 moodia I, II ja III, joiden tärkeimmät parametrit on esitetty seuraavassa taulukossa 1.

Parametri_Moodi I_Moodi II Moodi III

OFDM-symbol e ja/kehys 76__76__153_

Kantoaaltojen lukum. 1536__384__192_

Kehyksen kesto__96 ms__24 ms__24 ms_

Symbolin kesto__1,246 ms 0,312 s__0,156 ms

Suojaväli__0,246 ms 0,62 ms__0,31 ms_

Tahdistuskanava_ 2,544 ms 0,636 ms 0,324 ms Lähetysmoodi I on tarkoitettu käytettäväksi lähinnä VHF-alu-10 eilla I, II ja III sekä erityisesti ns. yhden taajuuden verkoissa (SFN-verkoissa), joita tarkastellaan jatkossa lähemmin. Taajuusmoodi II on tarkoitettu käytettäväksi myös 1500 mHz taajuusalueella ja sekä maanpäällisiin että satelliittilähetyksiin. Lähetysmoodi III on tarkoitettu käytettäväksi 15 alle 3000 MHz:n taajuusalueella sekä maanpäällisissä että satelliittilähetyksissä ja erityisesti myös kaapelilähetyk-sissä.

Tarkasteltavaan järjestelmään kuuluu olennaisena osana se,

20 että sanotulla informaatiokanavalla lähetetään kehyksen konfiguraatiota koskevat tiedot, jotka määrittelevät palvelut, palveluosat ja alikanavat sekä niiden väliset yhteydet. Myös lähetettävällä signaalilla, ts. keskitaajuuden ympärillä tasavälein ja lähekkäin olevien moduloitujen kantoaaltojen 25 muodostamalla signaalikokonaisuudella, ja signaalin sisältä-millä palveluilla on omat tunnuksensa, jotka määrittelevät ne yksikäsitteisesti. Kehys voi sisältää lisäksi lähettimen tunnistavan informaation sekä erilaista taajuusinformaatiota koskien signaalia, yksittäistä palvelua tai järjestelmän 30 muita signaaleja tai esimerkiksi FM-palveluita. OFDM-modu-lointimenetelmä ja varsinkin edellä mainittu lähetysmoodi I

II

3 9655!·.

sopivat erityisesti ns. yksitaajuisten verkkojen toteutukseen.

Yksitaajuisessa verkossa käytetään samaa lähetystaajuutta 5 laajan alueen kaikissa lähettimissä, ja kaikki lähettimet lähettävät samaa signaalia. OFDM-modulaation avulla monitie-etenemisen kielteiset vaikutukset voidaan poistaa, ja sen sijaan hyödyntää eri asemilta tulevat samantaajuiset signaalit vastaanotossa. Yksitaajuisen verkon eri asemilta tulevat 10 signaalit summautuvat toisiinsa jo etenemistiellä ennen vastaanottoa ja muodostavat vastaanotettavan OFDM-signaalin. Kaikki jotakuinkin edellä mainitun suojavälin aikana vastaanottimeen saapuvat signaalit parantavat vastaanotetun signaalin laatua. Koska suojaväli ja myös symboliaika lähe-15 tysmoodissa I ovat suhteellisen pitkiä, juuri tämä lähetys-moodi sopii parhaiten yksitaajuisiin verkkoihin. Jotta eri asemilta tulevien signaalien väliset viiveet eivät olisi vastaanottimessa liian suuria, on yksitaajuisen verkon lähe-tintiheyden kuitenkin oltava riittävä. Ne alueet, joita ver-20 kon päälähettimet eivät täysin palvele, voidaan palvella samalla taajuudella toimivien täytelähettimien avulla. Lähetysasemien toisiaan tukeva vaikutus saattaa vastata yli kymmenen desibelin lähetystehon lisäystä. Tämän tehohyödyn lisäksi yksitaajuisilla verkoilla saavutetaan luonnollisesti 25 myös hyvä spektritehokkuus verrattuna esimerkiksi nykyiseen FM-moduloituun radiojärjestelmään.

Digitaalisten yleislähetysjärjestelmien ja erityisesti yksitaajuisten verkkojen toteutuksessa on pääongelmaksi noussut 30 sopivan taajuusalueen löytäminen. Perinteisesti yleisradiotoimintaan käytetyillä taajuusalueilla tai VHF-taajuusalueilla I, II ja III ei juuri enää ole tilaa uusille verkoille. Yksitaajuisten verkkojen toteuttaminen esimerkiksi DAB-järjestelmässä olisi kuitenkin tehokkainta juuri näillä taa-35 juusalueilla, koska tällöin voitaisiin käyttää tähän tarkoitukseen parhaiten sopivaa lähetysmoodia I. Yhtenäisen taajuusalueen vapauttaminen laajoille yksitaajuisille verkoille vaatisi merkittäviä investointeja, koska halutulla taajuus- « 96551 alueella toimivat muut lähettimet olisi siirrettävä toisille taajuuksille.

VHF-alueen vaikean taajuustilanteen takia useat maat ovatkin 5 siirtyneet etsimään muita taajuusalueita esimerkiksi 1500 MHz:n ympäriltä. Useissa maissa verkkojen rakentamiseen tälle alueelle olisikin kohtuullisen hyvät mahdollisuudet. 1500 MHz:n alueella ei kuitenkaan voida enää käyttää lähe-tysmoodia I. Moodit II ja III taas eivät siedä yhtä pitkiä 10 signaalien välisiä viiveitä kuin moodi I. Näin ollen yksi-taajuisten verkkojen lähetintiheyden olisi oltava suurempi kuin moodia I käytettäessä, mikä kasvattaa verkon rakentamiskustannuksia .

15 Eräs digitaalisiin yleislähetysjärjestelmiin liittyvä ongelma on myös alueellisten ja paikallisten ohjelmien jakaminen. Koska signaalissa lähetetään kerrallaan aina esimerkiksi viisi tai kuusi ohjelmaa, jouduttaisiin jakelua yksitaajui-sen verkon avulla toteutettaessa jakamaan ohjelmia myös sel-20 laisille alueille, joille niitä ei ole varsinaisesti tarkoitettu, koska yksitaajuisessa verkossa eri lähettimien lähettämien signaalien täytyy olla täsmälleen samoja, jotta häiriöitä ei synny.

25 Edellä tarkastellut ongelmat voidaan ratkaista keksinnön mukaisella OFDM-modulaatiota käyttävällä digitaalisella yleis-lähetysjärjestelmällä, jolle on tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksessa 1. Keksinnön mukaan digitaaliselle yleislähetysjärjestelmälle osoitetaan useita taa-30 juuksia, ja kukin lähetin lähettää lähetysalueellaan näiden taajuuksien joukosta valitulla taajuudella, joka on lähetys-alueella vapaasti käytettävissä. Lähettimet lähettävät kehysrakenteeltaan samanlaista OFDM-signaalia ja kehysrakenteen samoissa osissa ensisijaisesti saman modulaation. Jär-35 jestelmän vastaanottimessa on välineet tällaisen OFDM-signaalin vastaanottamiseksi useilta lähettimiltä useilla eri taajuuksilla samanaikaisesti ja summaavasti tai olennaisesti katkeamattomasti vuorotellen. Tällainen keksinnön mukainen monitaajuinen järjestelmä voi olla esimerkiksi useiden pieti 5 065pt.

nempien yksitaajuisten verkkojen muodostama kokonaisuus, eri taajuuksilla toimivien erillisten lähettimien muodostama kokonaisuus tai yksitaajuinen verkko, jossa osa lähettimistä on korvattu toisella taajuudella toimivilla lähettimillä.

5

Keksinnön mukaiselle digitaalisen yleislähetysjärjestelmän vastaanottimelle on tunnusomaista, että se vastaanottaa samaa palvelua samanaikaisesti useilta taajuuksilta ja summaa eri taajuuksilla vastaanotetut signaalit tai että se vaihtaa 10 taajuutta nopeasti poimien halutun palvelun kulloinkin parhaan signaalihäiriösuhteen tarjoavalta taajuudelta.

Keksintöä selitetään seuraavassa yksityiskohtaisesti viitaten oheisiin piirustuksiin, joista: 15 kuvan 1 kaaviot a) - d) esittävät vastaanottimen toimintaperiaatteita yksitaajuisessa verkossa tai järjestelmässä ja keksinnön mukaisessa monitaajuisessa DAB-järjestelmässä.

20 kuva 2 esittää keksinnön mukaisen, nopeaan taajuudenvaihtoon perustuvan vastaanottimen lohkokaaviota, kuva 3 esittää keksinnön mukaisen summaavan vastaanottimen erään sovellutusmuodon lohkokaaviota, ja 25 kuva 4 esittää keksinnön mukaisen summaavan vastaanottimen erään toisen sovellutusmuodon lohkokaaviota.

Kuva 1 esittää vastaanottoperiaatteen eroja olennaisesti yk-30 sitaajuisen vastaanoton ja keksinnön mukaisen monitaajuisen digitaalisen yleislähetysjärjestelmän välillä. Kaavio a) esittää vastaanottopisteeseen tulevia signaalikokonaisuuk-sia. Taajuudella fl esiintyvä signaali voi olla yhdeltä lä-hettimeltä tuleva signaali tai useilta taajuudella fl toimi-35 viita lähettimiltä tulevien signaalien summasignaali. Sama pätee taajuuksille f2 ja f3. Eri taajuuksilla eri lähettimiltä lähetetyillä OFDM-signaaleilla on sama kehysrakenne, ja lähettimet on tahdistettu, ts. lähettimet lähettävät eri taajuuksilla samat kehykset samanaikaisesti. Tarkasteltavana 6 9ö 55u aikana lähetettyjä peräkkäisiä kehyksiä merkitään kuvassa viittausmerkinnöillä FRI - FR5. Kaikilta asemilta eri taajuuksilla lähetettävät signaalit ovat myös sisällöltään ensisijaisesti täysin samat. Joissakin sovellutuksissa jokin 5 signaalin ja kehyksen sisältämä palvelu tai ohjelma voidaan korvata paikallisella tai alueellisella palvelulla. Kuvassa 1 tietyllä paikalla kehyksessä olevaa haluttua palvelua osoitetaan viittausmerkinnällä PR1. Vähintään tuon jakson ajan modulaatio on sama kaikilla kolmella taajuudella.

10

Kuvan 1 kaavio b) esittää olennaisesti yksitaajuiseen vastaanottoon tarkoitetun vastaanottimen toimintaa monitaajui-sessa verkossa. Kun vastaanotin liikkuu, eri taajuuksilla olevien signaalien ja häiriöiden tasot vaihtelevat. Vaikka 15 paras signaali olisikin välillä vastaanotettavissa taajuudelta f2 tai f3, tällainen vastaanotin ei pyri vaihtamaan taajuutta, jos signaali taajuudella fl on edelleen vastaanotettavissa. Jos signaalin laatu taajuudella fl huononee siinä määrin, että sen vastaanotto tulee mahdottomaksi, täl-20 lainen vastaanotin pyrkii siirtymään toiselle taajuudelle. Tällöin syntyy kuitenkin yleensä usean kehyksen mittainen kuultava katkos päävastaanotossa. Toisaalta tällä tavalla toimivan vastaanottimen ei myöskään kannata suorittaa taa-juudenvaihtoa usein, koska jonkin ajan kuluttua signaali 25 taajuudella fl saattaa jälleen olla laadultaan paras.

: Kuvan 1 kaavio c) esittää keksinnön mukaista nopeaan taajuu- denvaihtoon perustuvaa vastaanottoperiaatetta. Aluksi vastaanotetaan palvelua PR1 taajuudella fl. Kehyksen FRI lopus-30 sa vastaanotin siirtyy taajuudelle f2 ja vastaanottaa sillä kehyksen FR2 alkuosan. Tästä vastaanotin selvittää taajuudelle f2 lähetetyn signaalin laadun ja ajoituksen. Koska laatu ei ole riittävän hyvä, vastaanotin palaa halutun ohjelman PR1 ajaksi taajuudelle fl ja vastaanottaa sillä ke-35 hyksen FR2 loppuosan. Kehyksen FR2 lopussa vastaanotin siirtyy taajuudelle f3. Koska signaalin laatu on kehyksen FR3 alkuosan perusteella hyvä, vastaanotin jää ohjelman PR1 ja kehyksen FR3 lopun ajaksi taajuudelle f3. Kehyksen FR4 alussa vastaanotin mittaa signaalin laadun taajuudella fl ja

II

7 9655" päätyy vastaanottamaan ohjelman PR1 ja kehyksen loppuosan tältä taajuudelta. Vastaavasti kehyksen FR5 aikana vastaanotetaan signaali ja ohjelma PR1 taajuudelta f2.

5 Keksinnön mukainen monitaajuusvastaanotin tarkkailee signaalin laatua ja ajoitusta muilla taajuuksilla silloin, kun kehyksessä ei lähetetä vastaanotettavaksi valittua ohjelmaa PR1. Näin se kykenee aina siirtymään parhaalle vastaanotto-taajuudelle halutun ohjelman PR1 dekoodauksen ajaksi. Eri 10 taajuuksilla fl, f2 ja f3 olevien signaalien aikaerot voivat ylittää suojavälin vastaanoton siitä häiriintymättä.

Kuvan l kaavio d) esittää keksinnön mukaisen summaavan moni-taajuusvastaanottimen erään mahdollisen toimintaperiaatteen. 15 Summaava vastaanotin toimii muuten kuten nopeaan taajuuden-vaihtoon perustuva vastaanotin, mutta se kykenee vastaanottamaan ja summaamaan signaaleja samanaikaisesti useilta eri taajuuksilta. Tutkiessaan signaalin laatua summaava vastaanotin toimii kuten nopeaan taajuudenvaihtoon perustuva vas-20 taanotinkin vain yhdellä taajuudella. Kehyksen FRI alkuosan aikana vastaanotin tutkii taajuutta fl mutta siirtyy vastaanotettavan ohjelman PRl ajaksi myös toiselle taajuudelle f2. Vastaanotin summaa taajuuksilta fl ja f2 vastaanottamansa ohjelmasignaalit toisiinsa. Kehyksen FR2 aikana vastaan-25 otin tutkii aluksi taajuutta f2 ja ohjelman PRl aikana vastaanottaa ohjelmasignaalit taajuuksilla fl ja f2. Kehyksen FR3 aikana vastaanotin tutkii taajuutta f3 ja päättää vastaanottaa ohjelmasignaalit taajuuksilla f2 ja f3. Kehyksen FR4 alussa vastaanotin tutkii taajuutta fl, mutta päättää 30 jatkaa taajuuksilla f2 ja f3. Kehyksen FR5 alussa se tutkii signaalia taajuudella f2 ja päättää edelleen jatkaa vastaanottoa taajuuksilla f2 ja f3.

Edellä esitetty summaavan monitievastaanottimen toimintakaa-35 vio kuvaa vain erään mahdollisen toimintatavan, jossa vastaanotin tutkii vaihtoehtoisia taajuuksia kehyksen alkuosan aikana ennen vastaanotettavan ohjelman PRl käsittävää kehyksen osaa. On selvää, että vastaanotin voi käyttää taajuuk- 8 9655^ sien tutkimiseen yhtä hyvin mitä tahansa muutakin kehyksen osaa, jonka aikana se ei vastaanota ohjelmasignaalia.

Kuva 2 esittää keksinnön mukaisen nopeaan taajuudenvaihtoon 5 perustuvan vastaanottimen lohkokaavion. Vastaanotettu signaali suodatetaan nopeasti viritettävässä suodattimessa 16, josta signaali etenee esivahvistimen 17 ja sekoittimen 18 kautta välitaajuussuodattimeen 19. Sitten signaali I/Q-demo-duloidaan, A/D-muunnetaan ja dekoodataan vastaavasti loh-10 koissa 20, 21 ja 22. Taajuudenvaihtoa ohjaa monitaajuusoh-jain 23, joka ohjaa suodattimen 16 viritystä, automaattista vahvistuksen säätöä lohkon 24 avulla ja paikallisoskillaat-toreiden vaihelukkoja 25 ja 26 sekä paikallisoskillaattorin valitsevaa kytkintä 27.

15

Kuva 3 esittää keksinnön mukaisen summaavan vastaanottimen erään sovellutusmuodon lohkokaavion. Lohkojen 16-26 osalta toiminta on periaatteessa sama kuin kuvan 2 vastaanottimes-sa. Jotta taajuuden samanaikainen vastaanotto olisi mahdol-20 lista, kytkennässä on lisäksi toinen sekoitin 28 ja summain 29 sekä paikallisoskillaattoreiden valintakytkimet 30 ja 31. Vastaanotettavien taajuuksien on oltava lähellä toisiaan, jotta ne molemmat mahtuisivat suodattimen 16 päästökaistan sisään.

25

Jos vastaanotettavat taajuudet ovat etäällä toisistaan, tarvitaan kuvan 4 mukainen useita etuasteita sisältävä vastaanotin. Lohkot 16-31 ovat kuvan 3 mukaiset. Ylimääräisen etu-asteen muodostavat suodatin 32, esivahvistin 33 ja automaat-30 tinen vahvistuksen säätö 34.

Edellä on esitetty kaksi periaatetta, joilla voidaan toteuttaa keksinnön mukaisessa monitaajuisessa DAB-järjestelmässä toimiva vastaanotin. On ilmeistä, että kuvien 3 ja 4 mukai-35 silla summaavilla vastaanotinratkaisuilla ei päästä merkittävästi parempaan suorituskykyyn kuin kuvan 2 mukaisella nopeaan taajuudenvaihtoon perustuvalla vastaanottimella. Jos esimerkiksi vastaanottimelle eri taajuuksilla tulevien hali 9 9 6 5 5 f· luttujen ohjelmasignaalien viive-ero on liian suuri, niiden summaamisesta voi olla vain haittaa.

Seuraavassa selitetään lähemmin, millä tavalla keksinnön mu-5 kaisella digitaalisella yleislähetysjärjestelmällä ja keksinnön mukaisilla vastaanottoperiaatteilla voidaan ratkaista aikaisemmin esitettyjä ongelmia. Erään keskeisen ongelman muodostaa tarve saada vapautetuksi yhtenäinen taajuusalue erittäin laajalla alueella. Keksinnön mukaista monitaajuista 10 DAB-järjestelmää käyttäen osa yksitaajuisen verkon lähetti-mistä voidaan korvata muilla taajuuksilla toimivilla lähettiläillä alueilla, joilla tarvittavia taajuuksia ei pystytä helposti vapauttamaan yksitaajuisen verkon käyttöön. Koska monitaajuusvastaanotin kykenee vaihtamaan taajuutta ilman 15 katkoksia vastaanotettavassa datavirrassa, lähetin, joka ei toimi yksitaajuisen verkon päätaajuudella, "sulautuu" verkkoon kuin päätaajuudella toimiva lähetin. Erityisesti valtioiden välisillä rajoilla syntyy tilanteita, joissa jonkin valtion alueella oleva lähetin häiritsee toisen valtion alu-20 eella toteutettavaa yksitaajuista verkkoa, eikä halukkuutta häiritsevän lähettimen korvaaviin investointeihin ole. Keksinnön mukaista monitaajuista digitaalista yleislähetysjärjestelmää hyväksi käyttäen on mahdollista löytää taloudellisia ratkaisuja tällaisiin ongelmiin.

25

Toinen hankalasti ratkaistava ongelma on alueellisten ohjelmien jakaminen. Yksitaajuisessa verkossa kaikkien signaalien sisältöjen on oltava samat. Jos jokin ohjelma signaalin kehysrakenteessa korvataan paikallisella ohjelmalla, lähekkäin 30 olevat, kehyksen samoissa kohdissa eri ohjelmia lähettävät asemat paikallisten ohjelmien tai paikallisen ohjelman lähetysalueen rajalla häiritsevät toisiaan, ja paikallisen ohjelman kuuluvuusalue jää hyvin suppeaksi. Keksinnön mukaisen monitaajuisen järjestelmän avulla voidaan rakentaa esimer-35 kiksi pienistä eri taajuuksilla toimivista yksitaajuisista verkoista muodostuva verkko. Jokaisen pienen verkon alueella käytetään samaa kehysrakennetta. Osa kehyksen sisältämistä palveluista voidaan jakaa alueelle yhteisinä. Silloin vastaanotin siirtyy tarvittaessa taajuudelta toiselle kuvan 1 10 9655*· kaavioiden mukaisesti. Toisaalta kunkin pienen yksitaajuisen verkon alueella voidaan jakaa alueellisia palveluita, esim. alueohjelmia. Näitä vastaanottaessaan vastaanotin, joka pystyy tunnistamaan palvelut niille ainutkertaisista 5 palvelutunnuksista, ei pyri siirtymään toiselle taajuudelle, koska sen vastaanottamaa ohjelmaa vastaava kehyksen osa sisältää sillä eri ohjelmaa.

Useissa maissa suunnitellaan digitaalisten yleislähetysjär-10 jestelmien rakentamista 1500 MHz:n taajuusalueelle. Korkeasta taajuudesta johtuen silloin on käytettävä edellä tarkasteltuja lähetysmoodeja II tai III, joilla ei pystytä häiriöittä käsittelemään yhtä pitkiä signaalien välisiä viiveitä kuin lähetysmoodia I käytettäessä. Keksinnön mukainen mo-15 nitaajuinen digitaalinen yleislähetysjärjestelmä tarjoaa myös tähän ongelmaan uusia ratkaisuja. Jos eri asemilta tulevat signaalit ovat eri taajuuksilla, vastaanotin lukee kullakin taajuudella esiintyvät OFDM-symbolit sellaisena ajan hetkenä, joka on tälle taajuudelle paras. Voidaan esi-20 merkiksi rakentaa kolmen tai useamman taajuuden verkko, jossa vierekkäisillä lähetysasemilla ei käytetä samaa taajuutta.

Keksinnön mukaista monitaajuustekniikkaa voidaan soveltaa 25 myös satelliittijärjestelmissä. Esimerkiksi lähetyksen siirtäminen ilman katkoksia satelliitilta toiselle tai yhdistetyn maanpäällisen ja satelliittiverkon rakentaminen tarjoavat sovellutusalueita monitaajuustekniikalle. Koska suunnitteilla olevan maanpäällisen digitaalisen televisiojärjestel-30 män modulaatiomenetelmäksi valitaan todennäköisesti OFDM, keksinnön mukaista tekniikkaa voidaan nähtävästi soveltaa myös digitaalisiin televisiojärjestelmiin.

Il

Claims (9)

11 9655!·

1. Ortogonaalista taajuusjakomultipleksointia (OFDM) käyttävä digitaalinen yleislähetysjärjestelmä, joka sisältää useita lähettimiä, jotka lähettävät tahdistetusti 5 kukin lähetystaajuudellaan kehysrakenteeltaan samanlaista OFDM-signaalia, jolloin kehysrakenne sisältää useita osia, joissa kussakin siirretään OFDM-modulaation avulla muodos-ettuina symboleina jonkin lähetettävän palvelun sisältävä informaatio, ja jolloin eri lähettimien lähettämät OFDM-10 signaalit sisältävät kehysrakenteen samoissa osissa ensisijaisesti saman OFDM-modulaation, sekä ainakin yhden vastaanottimen, jossa on välineet (16, 17, 18, 19) OFDM-signaalien vastaanottamiseksi ja käsittelemiseksi sekä välineet (20, 21, 22) vastaanotettujen ja käsi-15 teltyjen OFDM-signaalien demoduloimiseksi ja kehysrakenteen jossakin osassa lähetetyn informaation valitsemiseksi ja dekoodaamiseksi, tunnettu siitä, että järjestelmälle on osoitettu ainakin kahden taajuuden muodostama lähetystaajuuksien (fl, f2, f3) joukko, 20 kukin lähetin on sovitettu lähettämään yleislähetys- järjestelmän OFDM-signaalia sellaisella järjestelmälle osoitettujen taajuuksien (fl, f2, f3) joukosta valitulla lähetystaajuudella, joka on lähettimen lähetysalueella vapaasti käytettävissä, ja 25 vastaanottimessa on välineet (16, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34) yleislähetysjärjestelmän OFDM-signaalin vastaanottamiseksi useilta lähettimiltä useilla eri taajuuksilla (fl, f2, f3) samanaikaisesti ja summaavasti tai olennaisesti katkeamattomasti vuorotellen. 30

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen digitaalinen yleislähetysjärjestelmä, jossa lähettimet muodostavat laajan alueen kattavan verkon, tunnettu siitä, että lähettimille on osoitettu sama ensimmäinen taajuus (fl) kaikkialla, missä sanot- 35 tu ensimmäinen taajuus on vapaasti käytettävissä, ja jokin järjestelmälle osoitettujen taajuuksien (fl, f2, f3) joukosta valittu toinen taajuus (f2, f3) verkon osa-alueilla, joissa sanottu ensimmäinen taajuus (fl) ei ole vapaasti käy- 12 9655' tettävissä mutta sanottu valittu toinen taajuus (f2, f3) on vapaasti käytettävissä.

3. Patenttivaatimuksen l mukainen digitaalinen yleislähe-5 tysjärjestelmä, jossa lähettimet muodostavat laajan alueen kattavan verkon, tunnettu siitä, että lähettimet on jaettu laajasta alueesta osa-alueita kattaviin ryhmiin, joista kullekin on osoitettu jokin järjestelmälle osoitettujen taajuuksien (fl, f2, f3) joukosta valittu taajuus, joka on lä-10 hetinryhmän kattamalla osa-alueella vapaasti käytettävissä.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen digitaalinen yleislähe-tysjärjestelmä, tunnettu siitä, että kunkin osa-alueen kattavan lähetinryhmän lähettämässä OFDM-signaalissa on yksi 15 tai useampia kehysrakenteen osia, joissa modulaatio poikkeaa vastaavan osan modulaatiosta muilla osa-alueilla.

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukaisessa digitaalisessa yleislähetysjärjestelmässä käytettäväksi tarkoi- 20 tettu vastaanotin, tunnettu siitä, että se sisältää lisäksi välineet (16, 23, 25, 26, 27) yleislähetysjärjestelmän OFDM-signaalin vastaanottamiseksi useilta lähettimiltä useilla eri taajuuksilla (fl, f2, f3) olennaisesti katkeamattomasti vuorotellen. 25

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen vastaanotin, joka sisältää ensimmäisen kaistanpäästösuodattimen (16) vastaanotetun OFDM-signaalin suodattamiseksi, esivahvistimen (17) suodatetun OFDM-signaalin vahvistamiseksi, sekoittimen (18) vahvis- 30 tetun OFDM-signaalin sekoittamiseksi paikallisoskillatto- rilta saatuun signaaliin välitaajuuden tuottamiseksi ja toisen kaistanpäästösuodattimen (19) saadun välitaajuussignaalin suodattamiseksi ja toimittamiseksi demodulointivälineil-le (20), tunnettu siitä, että ensimmäinen kaistanpäästösuo-35 datin (16) on nopeasti viritettävä kaistanpäästösuodatin ja että vahvistin sisältää lisäksi useita ohjattavia paikallisoskillaattoreita ja niiden vaihelukkoja (25, 26), il « 13 9655^ kytkimen (27) paikallisoskillaattorin valitsemiseksi, ohjainvälineet (23), jotka ohjaavat ensimmäistä kaistanpäästösuodatinta (16), paikallisoskillaattoreita ja 5 niiden vaihelukkoja (25, 26) sekä sanottua kytkintä (27) vastaanottimelle tulevien OFDM-signaalien laadun tarkkailemiseksi eri taajuuksilla ja vastaanottotaajuuden vaihtamiseksi nopeasti niiden OFDM-signaalin kehysrakenteen osien aikana, jotka jäävät vastaanottimen dekoodattavaksi valitse-10 man informaation sisältävän osan ulkopuolelle.

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukaisessa digitaalisessa yleislähetysjärjestelmässä käytettäväksi tarkoitettu vastaanotin, tunnettu siitä, että se sisältää lisäksi väli-15 neet (16, 23, 25, 26, 27, 28, 30, 31, 32, 33, 34) yleislähe-tysjärjestelmän OFDM-signaalin vastaanottamiseksi useilta lähettimiltä useilla eri taajuuksilla (fl, f2, f3) samanaikaisesti ja summaavasti.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen vastaanotin, joka sisäl tää ensimmäisen kaistanpäästösuodattimen (16) vastaanotetun OFDM-signaalin suodattamiseksi, esivahvistimen (17) suodatetun OFDM-signaalin vahvistamiseksi, sekoittimen (18) vahvistetun OFDM-signaalin sekoittamiseksi paikallisoskillatto-25 riita saatuun signaaliin välitaajuuden tuottamiseksi ja toisen kaistanpäästösuodattimen (19) saadun välitaajuussignaa-lin suodattamiseksi ja toimittamiseksi demodulointivälineil-le (20), tunnettu siitä, että ensimmäisellä kaistanpäästö-suodattimella (16) on riittävän laaja päästökaista useiden 30 lähekkäisillä taajuuksilla lähetettyjen OFDM-signaalien vastaanottamiseksi samanaikaisesti sekä siitä, että vahvistin sisältää lisäksi sekoittimen (18) lisäksi ainakin yhden toisen sekoittimen (28), jolle vastaanotettu ja esivahvistettu OFDM-35 signaali myös johdetaan, useita ohjattavia paikallisoskillaattoreita ja niiden vaihelukkoja (25, 26), kytkimet (30, 31) paikallisoskillaattoreiden (25, 26. valitsemiseksi ja kytkemiseksi sekoittimille (18, 28), 14 96 55/·- summaimen (29) sekoittimilta saatujen saatujen väli-taajuisten signaalien summaamiseksi ja summasignaalin johtamiseksi sen jälkeen demodulointivälineille (20), sekä ohjainvälineet (23), jotka ohjaavat ensimmäistä 5 kaistanpäästösuodatinta (16) , paikallisoskillaattoreita ja niiden vaihelukkoja (25, 26) sekä sanottuja kytkimiä (30, 31. useiden eritaajuisten OFDM-signaalien vastaanottamiseksi samanaikaisesti ja summaavasti.

9. Patenttivaatimuksen 7 mukainen vastaanotin, joka sisäl tää ensimmäisen kaistanpäästösuodattimen (16) ensimmäisellä taajuudella vastaanotetun OFDM-signaalin suodattamiseksi, esivahvistimen (17) suodatetun OFDM-signaalin vahvistamiseksi, sekoittimen (18) vahvistetun OFDM-signaalin sekoittami-15 seksi paikallisoskillattorilta saatuun signaaliin välitaa-juuden tuottamiseksi ja toisen kaistanpäästösuodattimen (19) saadun välitaajuussignaalin suodattamiseksi ja toimittamiseksi demodulointivälineille (20), tunnettu siitä, että se sisältää lisäksi 20 ensimmäisen kaistanpäästösuodattimen (16), esivah vistimen (17) ja sekoittimen (18) lisäksi niiden rinnalle sarjaan kytkettyinä ainakin yhden kaistanpäästösuodattimen (32), esivahvistimen (33) ja sekoittimen (28) jollakin toisella taajuudella vastaanotetun OFDM-signaalin vastaavaa kä-25 sittelyä varten, useita ohjattavia paikallisoskillaattoreita ja niiden vaihelukkoja (25, 26), kytkimet (30, 31) paikallisoskillaattoreiden (25, 26. valitsemiseksi ja kytkemiseksi sekoittimille (18, 28), 30 summaimen (29) sekoittimilta saatujen välitaajuis- ten signaalien summaamiseksi ja summasignaalin johtamiseksi sen jälkeen demodulointivälineille (20), sekä ohjainvälineet (23), jotka ohjaavat ensimmäisiä kaistanpäästösuodattimia (16, 32), paikallisoskillaattoreita 35 ja niiden vaihelukkoja (25, 26) sekä sanottuja kytkimiä (30, 31) useiden eritaajuisten OFDM-signaalien vastaanottamiseksi samanaikaisesti ja summaavasti. il 15 9655'