WO1992019053A1 - Verfahren zum rundfunkmässigen übertragen eines digital codierten datenstroms - Google Patents

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Günter SCHNEEBERGER
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    • 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
    • H04H20/33—Arrangements for simultaneous broadcast of plural pieces of information by plural channels

Definitions

  • the invention relates to a method according to the preamble of patent claim 1.
  • DAB Digital Audio Broadcasting
  • the frequency range occupied by these RF carriers is in the range from 1 to 4 MHz in order to keep the influences of Raleigh fading as low as possible with multi-path reception, particularly in mobile reception situations.
  • the object of the invention is to create a transmission method which uses the additional use of an already used one
  • Fig. 2 is a frequency diagram for a second embodiment of the method according to the invention.
  • the RF carriers f 1, f2 and f3 are from three FM services 1, 2, 3 with a nominal energy distribution curve
  • FM modulation is shown with a nominal frequency deviation of 50 kHz.
  • the three FM services 1, 2, 3 are transmitted at the same location and have a sufficient frequency spacing of their RF carriers of, for example, 800 kHz.
  • the frequency gap "G" between two frequency-adjacent FM services 1, 2, 3 has a value of 600 kHz with a nominal frequency swing of the FM services of 50 k Hz, as can be seen from FIG. 2.
  • the data stream is reduced to one
  • the data signal 4 which represents the large number of RF carriers already modulated with the data, is inserted into the frequency gap between the FM services 1 and 2 such that there is still one on both sides of the data signal Safety distance to FM services 1 and 2 remains. This safety distance is measured according to the
  • a frequency range of about 400 kHz is available.
  • 25 RF carriers can be inserted, which are modulated with the additionally coded data stream to be transmitted in 4 PSK modulation.
  • the number of 25 RF carriers is sufficient for terrestrial
  • - may include program related information.
  • the level of the RF carriers of the data signal 4 is significantly lower
  • Data signal 4 is inherently less critical since data signals can be encoded with a correspondingly high level of error protection, which is not the case for the analog FM signals of services 1, 2, which are much more sensitive to interference.
  • the error protection for the data signal can be graded so that the RF carriers of the data signal transmitted in the vicinity of the FM services 1, 2
  • V 'nals 4 receive a higher level of error protection than the RF carriers of the data signal 4 which are further away from the FM services 1, 2. Furthermore, the FM services 1, 2, as interferers for the data signal 4, can be measured precisely, so that a receiver for the data signal 4 takes the measured FM dies 1, 2 into account in the processing thereof and thus can fully compensate for their interference.
  • the locally remote C FM services must also be taken into account, whose RF carriers fall into the frequency gap "G" between the FM services 1, 2. Since the energy of these remotely located FM services decreases with increasing distance from the transmitting location of the FM services 1, 2 and the data signal 4, it is only necessary to ensure that the level of the Data signal 4 is greater than the greatest level of the locally removed FM services incident at the transmission location of the data signal 4, in order to achieve sufficient interference immunity of the data server 4 with respect to locally remote FM services. From the above consideration it is of course clear that the range for receiving the data signal 4 depends on the distance of such locally distant FM services that fall into the frequency gap "G". For the supply of
  • the data signal is divided into two parts 4a and 4b 15, which are transmitted symmetrically or asymmetrically to both sides of an FM service, in the example considered the FM service 2.
  • Each partial data signal 4a, 4b extends in frequency at a distance from the "central" FM service 2 and from the center frequency (Fl + F2) / 2 or (F2 + F3) / 2 of the relevant frequency gap "G", like from
  • each partial data signal 4a, 4b has a frequency range of 200 kHz.
  • the RF carriers of the partial signals 4a, 4b are filtered out of the frequency band ° occupied according to FIG. 1 with the aid of a notch filter, the blocking range of the notch filter the frequency of the FM
  • the filtered RF carriers of the partial signals 4a, 4b are then subjected to 4 PSK demodulation, so that the data stream is available for further processing (channel decoding, source decoding) including 5 error correction and concealment.
  • the previously measured FM service can be used in phase correction to compensate for the interference caused by the FM service.

Abstract

Um ein bereits belegtes Frequenzspektrum für die rundfunkmäßige Übertragung eines Datenstroms ohne Störung der dort bereits eingerichteten Dienste zu ermöglichen, wird eine Vielzahl der mit dem Datenstrom modulierten RF-Träger entweder in der Frequenzlücke zwischen zwei frequenzmäßig benachbarten FM-Diensten am selben Ort oder in den freien Frequenzbereichen zu beiden Seiten eines FM-Dienstes unter Aussparung von dessen nomineller Frequenzbelegung übertragen. Der Pegel der Vielzahl von RF-Trägern wird im Vergleich zum Pegel des RF-Trägers der frequenzbenachbarten beziehungsweise des mittigen FM-Dienstes ausreichend klein im Sinne eines für den FM-Empfang des beziehungsweise der FM-Dienste ausreichenden Störabstandes gewählt. Ferner wird der genannte Pegel ausreichend groß im Sinne einer Störfestigkeit gegenüber örtlich entfernten FM-Diensten gewählt, welche in den für die Übertragung der Vielzahl von RF-Trägern vorgesehenen Frequenzbereich bzw. Frequenzlücke fallen. Der die RF-Träger modulierende Datenstrom mit einem erhöhten Fehlerschutz wird im Sinne einer ausreichenden Störfestigkeit gegenüber dem frequenzbenachbarten bzw. dem mittigen FM-Dienst(en) versehen.

Description

Verfahren zum rundfunkmässigen Übertragen eines digital codierten Datenstroms.
BESCHREIBUNG
10
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patent- l δ anspruchs 1.
Zur terrestrischen Übertragung digital codierter Hörfunk-Programmsignale ist es bei dem sogenannten DAB-(Digitial Audio Broadcasting)System bekannt, den resultierenden Datenstrom mehrerer Rundfunkprogramme auf eine Vielzahl von
RF-Trägern aufzuteilen. Der von diesen RF-Trägern belegte Frequenzbereich liegt im Bereich von 1 bis 4 MHz, um die Einflüsse des Raleigh-Fadings bei Mehrwegeempfang, insbesondere in mobilen Empfangssituationen, möglichst gering zu halten. Es ist jedoch schwierig, derart breite Frequenzbereiche in den für Rundfunkausstrahlung geeigneten und vorgesehenen Frequenzspektren zu finden.
Die Aufgabe der Erfindung besteht demgegenüber darin, ein Übertragungsver- 0 fahren zu schaffen, welches die zusätzliche Nutzung eines bereits belegten
Frequenzspektrums für die rundfunkmäßige Übertragung eines Datenstroms ohne Störung der dort bereits eingerichteten Dienste ermöglicht. V
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Ver¬ fahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 und 3.
Zweckmäßige Verfahren zum Empfangen des erfindungsgemäß übertragenen Datenstroms sind in den Ansprüchen 4 und 5 angegeben.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Empfangsverfahren nach Anspruch 4 und 5 ergibt sich aus dem Unteranspruch 6.
Die Erfindung wird anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausfüh- rungsbeispϊele im folgenden näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 ein Frequenzdiagramm für eine erste Ausführungsform des erfin¬ dungsgemäßen Verfahrens und
Fig. 2 ein Frequenzdiagramm für eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
In den Frequenzdiagrammen nach Figuren 1 und 2 sind die RF-Träger f 1 , f2 und f3 von drei FM-Diensten 1,2,3 mit einer nominellen Energieverteilungskurve der
FM-Modulation bei einem nominellen Frequenzhub von 50 kHz dargestellt. Die drei FM-Dienste 1,2,3 werden am selben Ort ausgesendet und weisen einen ausreichenden Frequenzabstand ihrer RF-Träger von beispielsweise 800 kHz auf. Die Frequenzlücke "G" zwischen 2 frequenzmäßig benachbarten FM-Diensten 1,2,3 weist bei einem nominellen Frequenzhub der FM-Dienste von 50 k Hz einen Wert von 600 kHz auf, wie aus Figur 2 hervorgeht.
Um erfindungsgemäß in das mit den FM-Diensten 1,2,3 belegte Frequenzband einen digital codierten Datenstrom zu übertragen, wird der Datenstrom auf eine
10 Vielzahl von RF-Trägern verteilt, welche mit den digital codierten Daten bei¬ spielsweise in 4 PSK-Modulation moduliert sind. Für die genannte Einfügung kommen sinnvollerweise nur die Frequenzlücken "G" zwischen benachbarten FM-Diensten 1,2,3 in Betracht, wobei in den Figuren 1 und 2 zwei verschiedene
15 Einfügungsmöglichkeiten dargestellt sind. Im Falle von Figur 2 wird das Daten¬ signal 4, welches die Vielzahl der mit den Daten schon modulierten RF-Träger repräsentiert, in die Frequenzlücke zwischen den FM-Diensten 1 und 2 so ein¬ gefügt, daß zu beiden Seiten des Datensignals noch ein Sicherheitsabstand zu den FM-Diensten 1 und 2 verbleibt. Dieser Sicherheitsabstand bemißt sich nach dem
.0 tatsächlichen Frequenzhub des betreffenden Dienstes 1 bzw. 2. Unter Zugrun¬ delegung der vorstehenden Frequenzangaben ist ein Abstand zwischen den Rändern des digitalen Signals 4 zu den benachbarten FM-Diensten 1 bzw. 2 in einer Größenordnung von 100 kHz ausreichend, so daß für das digitale Signal 4
*** D ein Frequenzbereich von etwa 400 kHz zur Verfügung steht. In diesem Fre¬ quenzbereich lassen sich beispielsweise 25 RF-Träger einfügen, welche mit dem zusätzlich zu übertragenden, digital codierten Datenstrom in 4 PSK-Modulation moduliert sind. Die Anzahl von 25 RF-Trägern reicht aus, um bei terrestrischer
30 Übertragung eines einzigen, digital codierten Hörfunkprogramms bei mobilem
Empfang die Einflüsse des Raleigh-Fadengs durch Mehrwegeempfang praktisch zu eleminieren. Zusätzlich zu dem Hörfunkprogramm lassen sich in dem Daten¬ strom des Datensignals noch andere Daten übertragen, welche Zusatzinfor- mationen bezüglich der Programmart (Musik, Sprache), des Sendernamens, für
Radiotext (der auf einem Display optisch wiedergegeben wird) oder andere, nicht δ
- programmbezogene Informationen umfassen kann.
Um die gegenseitige Störung zwischen FM-Diensten 1,2 und Datensignal 4 zu minimieren, ist der Pegel der RF-Träger des Datensignals 4 wesentlich kleiner
1 c als der Pegel der FM-Dienste gewählt; beispielsweise beträgt der Pegelabstand 40 db, wie in Figur 2 eingetragen ist. Ein derartiger Abstand von 40 db gewähr¬ leistet, daß der Empfang der FM-Dienste 1,2 durch die Einfügung des Datensig¬ nals 4 nicht hörbar gestört wird. Die Störwirkung der FM-Dienste 1,2 auf das
15 Datensignal 4 ist von Hause aus weniger kritisch, da Datensignale mit einem entsprechend hohen Fehlerschutz codiert werden können, was für die gegenüber Störungen wesentlich empfindlicheren analogen FM-Signaleder Dienste 1,2 nicht zutrifft. Der Fehlerschutz für das Datensignal kann dabei so abgestuft werden, daß die in der Nähe der FM-Dienste 1,2 übertragenen RF-Träger des Datensig-
• 'V nals 4 einen höheren Fehlerschutz erhalten als die von den FM-Diensten 1,2 weiter entfernten RF-Träger des Datensignals 4. Desweiteren sind die FM- Dienste 1,2 in ihrer Eigenschaft als Störer für das Datensignal 4 meßtechnisch exakt erfaßbar, so daß ein Empfänger für das Datensignal 4 bei dessen Verar¬ beitung die gemessenen FM-Dieste 1,2 gegenläufig berücksichtigen und damit deren Störeinflüsse vollständig kompensieren kann.
Für die Störung des Datensignals 4 sind allerdings auch die örtlich entfernten C FM-Dienste zu berücksichtigen, deren RF-Träger in die Frequenzlücke "G" zwischen den FM-Diensten 1,2 fällt. Da die Energie dieser örtlich entfernten FM-Dienste mit steigender Entfernung vom Sendeort der FM-Dienste 1,2 und des Datensignals 4 abfallt, muß lediglich dafür gesorgt werden, daß der Pegel des Datensignals 4 größer als der größte Pegel der am Sendeort des Datensignals 4 einfallenden, örtlich entfernten FM-Dienste ist, um eine ausreichende Störfestig¬ keit des Datensinais 4 gegenüber örtlich entfernten FM-Diensten zu erzielen. Aus der vorstehenden Überlegung wird natürlich deutlich, daß die Reichweite für den Empfang des Datensignals 4 von der Entfernung solcher örtlich entfernten, in die Frequenzlücke "G" einfallenden FM-Dienste abhängt. Für die Versorgung von
10 Großstädten mit dem Digitalsignal 4 reicht jedoch dessen Störfestigkeit in jedem Falle aus.
Bei der Alternative nach Figur 1 wird das Datensignal auf 2 Anteile 4a und 4b 15 aufgeteilt, welche zu beiden Seiten eines FM-Dienstes, im betrachteten Bei¬ spielsfall des FM-Dienstes 2, symetrisch oder auch unsymetrisch übertragen werden. Jedes Daten-Teilsignal 4a, 4b erstreckt sich dabei frequenzmäßig in einem Abstand von dem "mittigen" FM-Dienst 2 sowie von der Mittenfrequenz (Fl + F2)/2 bzw. (F2 + F3)/2 der betreffenden Frequenzlücke "G", wie aus
.0 Figur 1 deutlich ersichtlich ist. Damit lassen sich zu jedem FM-Dienst 1,2 und 3 ein aus den Teilsignalen 4a, 4b bestehendes Datensignal übertragen, womit eine eindeutige Zuordnung zwischen Datensignal und FM-Dienst gegeben ist, was rundfunkrechtlich von großer Bedeutung sein kann. χL ϊ>
Bemißt man den Abstand jedes Teil-Datensignals 4a, 4b dahin, daß zu dem benachbarten FM-Dienst 2 ein Frequenzabstand von 50 kHz und zu der Mit¬ tenfrequenz der betreffenden Frequenzlücke "G" ein Frequenzabstand von 50 kHz 0 eingehalten wird, so bleibt für jedes Teil-Datensignal 4a, 4b ein Frequenzbereich von 200 kHz.
Hinsichtlich der Vermeidung gegenseitiger Störungen zwischen den FM-Diensten r- b
einerseits und den Daten-Teilsignalen 4a, 4b andererseits gelten dieselben Über¬ legungen wie für das Ausführungsbeispiel nach Figur 2.
5
Zum Empfangen des nach dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 übertragenen Datenstroms (Teilsignale 4a, 4b) werden die RF-Träger der Teilsignale 4a, 4b mit Hilfe eines Notch-Filters aus dem gemäß Figur 1 belegten Frequenzband ° ausgefiltert, wobei der Sperrbereich des Notch-Filters der Frequenzlage des FM-
Dienstes 2 entspricht. Die ausgefilterten RF-Träger der Teilsignale 4a, 4b werden dann einer 4 PSK-Demodulation unterzogen, so daß der Datenstrom für die Weiterverarbeitung (Kanaldecodierung, Quellendecodierung) einschließlich 5 Fehlerkorrektur und -Verschleierung zur Verfügung steht. Bei der Fehlerkorrektur kann, wie schon erwähnt, der zuvor gemessene FM-Dienst gegenphasig zur Kompensation der durch den FM-Dienst hergerufenen Störeinflüsse herangezogen werden.
C
Im Falle der Übertragung des Datenstroms nach dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 werden die RF-Träger des Datensignals 4 mit Hilfe eines Bandfilters ausgefiltert, dessen Durchlaßbereich schmäler als die Frequenzlücke "G" und mindestens so groß wie der von dem Datensignal 4 belegte Frequenzbereich ist. O Die ausgefilterte Vielzahl von RF-Trägern des Datensignals 4 wird dann wie¬ derum einer 4 PSK-Demodulation unterzogen, worauf der Datenstrom für die Weiterverarbeitung zur Verfügung steht.

Claims

VERFAHREN ZUM RUNDFUNKMASSIGEN ÜBERTRAGEN EINES
DIGITAL CODIERTEN DATENSTROMS
PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zum rundfunkmäßigen Übertragen eines digital codierten Datenstroms, welcher Informationen über ein oder mehrere Rundfunkpro¬ gramme und/oder sonstige Daten enthält, bei dem der Datenstrom auf eine Vielzahl von RF-Trägern verteilt wird, dadurch gekennzeichnet, daß
a) zur Übertragung der Vielzahl von RF-Trägern ein mit FM-Dien¬ sten bereits belegtes Frequenzband verwendet wird, wobei jeder FM-Dienst einen ausreichenden Frequenzabstand zu den am selben Ort ausgestrahlten FM-Diensten einhält und von anderen FM- Diensten mit geringerem Frequenzabstand örtlich ausreichend weit getrennt ist; b) die Vielzahl der mit dem Datenstrom modulierten RF-Träger entweder in der Frequenzlücke zwischen zwei frequenzmäßig benachbarten FM-Diensten am selben Ort oder in den freien Fre¬ quenzbereichen zu beiden Seiten eines FM-Dienstes unter Ausspa¬ rung von dessen nomineller Frequenzbelegung übertragen wird, und
10 c) der Gesamtpegel der Vielzahl von RF-Trägern im Vergleich zum
Pegel des RF-Trägers der frequenzbenachbarten bzw. des mittigen
FM-Dienstes ausreichend klein im Sinne eines für den FM-Em-
15 pfang des bzw. der FM-Dienste ausreichenden Störabstandes sowie ausreichend groß im Sinne einer Störfestigkeit gegenüber örtlich entfernten FM-Diensten gewählt ist, welche in den für die Über¬ tragung der Vielzahl von RF-Trägem vorgesehen Frequenzbereich bzw. Frequenzlücke fallen.
20
d) der die RF-Träger modulierende Datenstrom mit einem erhöhten Fehlerschutz im Sinne einer ausreichenden Störfestigkeit gegen¬ über dem frequenzbenachbarten bzw. dem mittigen FM-Dienst(en)
~}. ~' versehen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diejenigen Anteile des Datenstroms, die auf solchen RF-Trägem übertragen werden, welche durch den bzw. die FM-Dienste stärker als die übrigen RF-Träger gestört werden, mit einem erhöhten Fehlerschutz versehen werden. 5
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendeleistung des RF-Trägers der frequenzbenachbarten bzw. des mittigen FM-Dienstes in Abhängigkeit von dessen Frequenzhub gesteuert wird, derart, daß bei großem Frequenzhub die Sendeleistung abgesenkt wird.
4. Verfahren zum Empfangen eines nach einem der Ansprüche 1 bis 3 übertragenen Datenstroms, wobei die Vielzahl von RF-Trägem zu beiden Seiten eines FM-Dienstes übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ausfiltem der Vielzahl von RF-Trägem ein Notch-Filter verwendet wird, dessen Sperrbereich der Frequenzlage des betreffenden FM-Dienstes entspricht.
Verfahren zum Empfangen eines nach einem der Ansprüche 1 bis 4 übertragenen Datenstroms, wobei die Vielzahl von RF-Trägem in der Frequenzlücke zwischen zwei frequenzmäßig benachbarten FM-Diensten übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ausfiltem der Vielzahl von RF-Trägem ein Bandfilter verwendet wird, dessen Durchla߬ bereich schmäler als die Frequenzlücke und mindestens so groß wie der durch die Vielzahl von RF-Trägem belegte Frequenzbereich ist.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß vor¬ handene Störanteile des bzw. der FM-Dienste in dem Datenstrom bei AC l-
dessen Verarbeitung nach Auswertung des bzw. der FM-Signale des bzw. der FM-Dienste mit Hilfe eines Entzerrungs-Algorithmus im wesentlichen unterdrückt werden.
PCT/EP1992/000795 1991-04-11 1992-04-08 Verfahren zum rundfunkmässigen übertragen eines digital codierten datenstroms WO1992019053A1 (de)

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RUNDFUNKTECHNISCHE MITTEILUNGEN. Bd. 29, Nr. 6, November 1985, NORDERSTEDT DE L. DUDEK: 'DIGITALE ]BERTRAGUNG ]BER FM-SENDER IM UKW-BAND II' *

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