Beschreibung
FM-Simulcast-Rundfunksignal, Rundfunkübertragungssystem und Empfängereinrichtung dafür
Die Erfindung bezieht sich auf ein FM-Simulcast-Rundfunksignal gemäß den Oberbegriffliehen Merkmalen des Patentanspruches 1 und auf Rundfunkübertragungssystem sowie eine Empfängereinrichtung, welche mit solchen Signalen arbeitet.
Zur Übertragung von Rundfunkprogrammen werden Daten moduliert und über eine Funkschnittstelle an entfernte Empfänger gesendet. Bisher ist es nicht gelungen, einen digitalen Nachfolger für das mehrere Jahrzehnte alte UKW-Rundfunksystem, welches auf einer Freguenzmodulation basiert, erfolgreich im Markt einzuführen. Eines der Hauptprobleme besteht darin, dass entwickelte Standards wie "Digital Audio Broadcasting" (EUREKA 147) nicht das gleiche Frequenzraster wie beim bisherigen System erlauben. Während die neuen Standards mit einer Bandbreite von 1,5 MHz pro Signal arbeiten, verwendet das UKW-Raster im Gegensatz dazu etwa 300 kHz. Eine "sanfte" Migration durch Umstellung von Sender für Sender für einzelne Kanäle ist daher nicht möglich, sondern es müssen stets fünf nebeneinander liegende analoge Programme abgeschaltet werden, um einen digita- len Multiplex zur digitalen Signalübertragung einführen zu können. Für den Empfang von digitalen Programmen werden jedoch neue, teure Empfangsgeräte benötigt, welche bei Markteinführung noch kaum Verbreitung haben, so dass ein Programmanbieter mit der Einführung beispielsweise des Digital-Rundfunks im UKW-Band seine Hörerschaft auf nahezu Null sinken lassen müsste.
Ein vorrangiges Ziel besteht daher darin, ein über eine Funk¬ schnittstelle übertragbares Signal zu definieren, welches bei einer festen Bandbreite sowohl analog mittels klassischer FM- Demodulation als auch digital decodiert werden kann.
Derzeit wird bei der Erzeugung eines FM-demodulierten Signals ein Sinus-Signal als Träger verwendet, dessen Amplitude auf einem konstanten Wert, beispielsweise dem Wert 1, gehalten wird. Die Modulation findet durch eine Modulation der Phase dieses Trägersignals statt. Bei der Frequenzmodulation wird die Phase mit einem integrierten Signal moduliert, wodurch ein sinusförmiges Signal mit wechselndem Nullsignalabstand erzeugt wird. Ein solches über eine Funkschnittstelle übertragenes a- naloges Signal wird von einem herkömmlichen Radio als einer Empfangsvorrichtung empfangen und seine Phase im Empfänger zeitlich differenziert, um das ursprüngliche analoge Signal aus Nutzdaten zu rekonstruieren und ausgeben zu können.
Bei derzeitigen Einführungen von digitalen Signalen parallel zu analogen Signalen wird nach dem Prinzip des Frequenz-
Multiplexes vorgegangen. Einem klassisch FM-modulierten analogen Signal werden digitale Träger zur Seite gestellt. Die E- nergie der digitalen Träger wird dabei so angepasst, dass die Störungen des analogen Signals im akzeptierbaren Bereich blei- ben.
Aus den USA ist ein Verfahren unter der Bezeichnung IBOC (InBand On Channel) bekannt, welches dem analogen Spektrum digital modulierte und stark abgesenkte Signale an den Seiten hin- zufügt. Die Störungen werden abgemildert bzw. prädiziert, wobei eine Überblendung zwischen digital und analog decodierten Signalen bei schlechtem Empfang auftreten kann. Letzten Endes handelt es sich aber um eine strenge spektrale Separation der
analogen und digitalen Signale mit einem erlaubten Überlappungsbereich .
Nachteilig an dem IBOC-Verfahren ist, dass es in Europa auf- grund des engeren Kanalrasters nicht einfach anwendbar ist. Zudem würde der Schutzbereich zwischen benachbarten Kanälen verringert.
Außerdem ist dabei nachteilhaft, dass die Datenrate des digi- tal modulierten Signals relativ gering ist. Dies liegt zum einen an der relativ geringen Energie dieser Signale, da diese die Qualität des analogen Signals nicht zu sehr beeinträchtigen dürfen. Niedrige Energie impliziert den Bedarf nach besserem Schutz vor Übertragungsfehlern, das heißt eine höhere Re- dundanz und damit eine Verringerung der effektiv übertragbaren Datenmenge. Zum anderen steht den Trägern nur relativ wenig Bandbreite zur Verfügung, was ebenfalls zu einer Reduzierung der Datenrate führt.
EP 1 276 257 Bl beschreibt ein DRM/AM-Simulcast-Signal (DRM:
Digital Radio Mondeal) , bei dem ein amplitudenmoduliertes Signal in einem digitalen Signal versteckt ist, wobei das Signal bei einer Darstellung im komplexwertigen Raum auf die reelle Achse kommen muss. Nachteilhaft ist, dass es für FM-modulierte Signale nicht anwendbar bzw. nicht geeignet ist.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein FM-Simulcast- Rundfunksignal zum Bereitstellen eines Gesamtsignals zum Übertragen als ein Rundfunksignal, insbesondere zum Bereitstellen oder Verarbeiten von FM-Signalen, vorzuschlagen, wobei ein derart moduliertes Signal eine bessere Ausnutzung eines fest vorgegebenen Frequenzbereichs zur Übertragung von digitalen und analogen Signalanteilen ermöglichen soll.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein FM-Simulcast- Rundfunksignal gemäß den Merkmalen von Patentanspruch 1.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand abhängiger Ansprüche.
Bevorzugt wird demgemäss ein FM-Simulcast-Rundfunksignal, bei dem mindestens ein digitales und ein analoges Signal in einem Sendekanal mit begrenzter Bandbreite als Gesamtsignal (s), das eine erste Phasengeschwindigkeit (vs) aufweist, für eine Übertragung kombiniert sind. Dabei wird ein Hilfssignal (hs) bereitgestellt, welches im komplexen Bereich aus dem zu übertragenden modulierten digitalen Signales (ds) und dem zu übertra- genden FM-modulierten analogen Signal (as) , welches eine zweite Phasengeschwindigkeit (vas) aufweist, gebildet ist. Dieses Hilfssignal (hs) ist in mindestens einen nicht oder zumindest weitgehend nicht vom digitalen Signal genutzten Frequenzbereich gelegt. Weiterhin besteht das zur Übertragung vorgesehe- ne Gesamtsignal (s) aus dem Hilfssignal (hs) und dem FM- modulierten digitalen Signal (ds) , wobei die erste Phasengeschwindigkeit (vs) des Gesamtsignals (s) mindestens annähernd der zweiten Phasengeschwindigkeit (vas) des analogen Signals (as) entspricht.
Das Gesamtsignal wird bevorzugt als Summensignal gebildet aus dem zumindest einen digital modulierten Träger mit dem digitalen Signal und aus dem Hilfssignal auf den weiteren Trägern für das Hilfssignal. Das Hilfssignal wird dabei vorteilhaft als ein approximiertes Differenzsignal ausgebildet. Das Differenzsignal wird bevorzugt gebildet als Differenz, insbesondere Subtraktion, zumindest eines digitalen Signals und zumindest eines analogen Signals, welche mittels des Gesamtsignals zu übertragen sind.
Das Hilfssignal wird vorzugsweise gebildet aus einem analogen Signal, welches in das komplexe Basisband FM-inoduliert wird, aus einem zweiten digitalen Signal als einem digital modulier- ten Signal und durch eine Differenzbildung des ins komplexe Basisband FM-modulierten Signals und des zweiten, digital modulierten Signals unter Ausbildung eines Differenzsignals. Das digital modulierte Signal weist dabei bevorzugt eine begrenzte Bandbreite auf, welche einem Sender für einen bestimmten Rund- funkdienst zugewiesen wurde. Das Hilfssignal wird insbesondere als Approximation des Differenzsignals gebildet.
Das Differenzsignal kann zur Bildung des Hilfssignals hinsichtlich der Energie des Differenzsignals optimiert, insbe- sondere minimiert werden. Das Differenzsignal kann zur Bildung des Hilfssignals zur Beschränkung auf spektrale Anteile innerhalb eines vorgegebenen Spektrums modifiziert werden.
Das Gesamtsignal wird vorzugsweise auf einen digitalen Block, insbesondere einen digitalen Block mit einer Bandbreite zwischen etwa 50 - 400 kHz, beschränkt, so dass eine Ausfilterung und damit bessere Decodierung ermöglicht wird. Der digitale Block kann dabei vorteilhaft rechts oder links einer Mittenfrequenz mit einem Hilfssignal gleicher Bandbreite auf der an- deren Seite positioniert werden. Der Block bzw. ein digitaler Träger kann auch auf eine Mittenfrequenz positioniert werden und Kompensationssignale können zu beiden Seiten der Mittenfrequenz positioniert werden.
Vorteilhaft ist ein Verfahren, bei dem das Gesamtsignal zur Übertragung über einen Multicarrier-Träger mit einer Vielzahl von Subträgern erzeugt wird, wobei die digitalen Signalanteile in den Subträgern variiert werden. Dabei wird der Freiheitsgrad ausgenutzt, welcher sich dadurch ergibt, dass eine solche Variation keinen Einfluss auf die von einem analogen Empfänger erfassbaren analogen Signalanteile hat.
Bevorzugt wird entsprechend ein Verfahren zum Verarbeiten eines empfangenen Gesamtsignals, welches derart erstellt wurde, wobei aus dem Gesamtsignal in einem Empfangsgerät zumindest ein digitales Signal herausgefiltert wird und/oder bei dem aus dem Gesamtsignal zumindest ein analoges Signal durch Demodula- tion in Art eines analog FM-modulierten Signals gewonnen wird. Vorzugsweise kann beides durch ein und dieselbe Empfangsvorrichtung durchgeführt werden, so dass die Empfangsvorrichtung universell auch in Regionen mit nur analoger oder nur digita- ler Übertragung einsetzbar ist.
Bevorzugt werden entsprechend eigenständig eine Sendevorrichtung zum Bereitstellen eines solchen Gesamtsignals mit einem Signal-Generator und eine Empfangsvorrichtung zum Empfangen eines solchen Rundfunksignals. Die Empfangsvorrichtung ist dabei bevorzugt ausgestaltet und/oder angesteuert, aus dem Gesamtsignal sowohl zumindest ein digitales Signal als auch zumindest ein analoges Signal zu erzeugen.
Die Empfangsvorrichtung weist vorzugsweise einen Signal- Generator auf, der zum Bereitstellen des analogen Signals herkömmliche Komponenten zum Erzeugen eines analogen Signals aus einem FM-modulierten Rundfunksignal ausgebildet und/oder gesteuert ist. Ein solchen Signal-Generator ist vorzugsweise ausgebildet ist, zumindest ein digitales Signal aus dem empfangenen Gesamtsignal herauszufiltern.
Gemäß der bevorzugten Verfahrensweise zur Bereitstellung eines Signals wird eine spektrale Trennung dadurch umgangen, dass die digital modulierten Träger Teil dieses Signals sind. Dabei findet eine klassische Erzeugung eines FM-Signals Anwendung. Um einen Empfang auf alten Empfangsgeräten, beispielsweise UKW-Radios, weiterhin zu ermöglichen, werden die für die FM- Demodulation primären Eigenschaften eines FM-Signals mit einem künstlichen Signal in den nicht digital genutzten Frequenzen approximiert. Eine solche primäre Eigenschaft ist insbesondere, dass die differenzierte Phase das zu modulierende Audio-
signal ergeben muss. Sekundäre Eigenschaften, welche für die Demodulation im klassischen Empfänger keine oder keine zwingende Verwendung finden, wie beispielsweise eine konstante Amplitude, werden zugunsten der Integration der digitalen Trä- ger aufgegeben. Dadurch wird insbesondere durch das Einführen einer nicht mehr konstanten sondern variierbaren Amplitude ein Freiheitsgrad geschaffen, welcher für die Übertragung der digitalen Signale ausgenutzt wird.
Vorteilhaft ist insbesondere, dass bei der Signalerzeugung und Zuordnung zu einzelnen Trägern des verfügbaren Bandes die Anzahl der digitalen Träger und ihre Lokalisation im Spektrum vom Grundgedanken her keine Rolle spielt. Beispielsweise können sich immer ein echter Datenträger für ein digitales Signal und ein Träger für ein Hilfssignal zur FM-Signal-Modulierung abwechseln. Besonders vorteilhaft ist die Bereitstellung eines digitalen Blocks von z. B. 50 - 100 kHz Bandbreite, welcher eine Ausfilterung und damit bessere Decodierung der digitalen Signale bzw. Signalanteile erlaubt. Ein solcher Block kann z. B. rechts oder links der Mittenfrequenz eines zur Verfügung gestellten begrenzten Bandes mit einem Hilfssignal gleicher Bandbreite auf der anderen Seite positioniert werden. Vorteilhaft ist auch eine Positionierung auf der Mittenfrequenz selber mit Kompensationssignalen zu beiden Seiten.
Besonders vorteilhaft ist eine solche Signalerzeugung und Zuordnung zu einzelnen Trägern dadurch, dass eine kontinuierliche Umstellung vom analogen auf einen digitalen Betrieb ermöglicht wird. Im Fall eines UKW-Senders können so mit der Zeit einzelne Träger von einer Belegung für analoge Signalübertragungen auf digitale Signalübertragungen umgeschaltet werden, wobei die Hilfssignale durch digital modulierte Trägersignale ersetzt werden.
Bei einer solchen Umschaltung wird jedoch zweckmäßig darauf geachtet, dass die Anzahl der für Hilfssignale zur Verfügung stehenden Träger ausreichend groß ist, um eine Signal-
Decodierung bzw. Signal-Demodulation in einem analogen Rundfunkempfänger noch mit ausreichender Qualität sicherstellen zu können. Diesbezüglich wird bevorzugt, wenn die Anzahl der Träger für digitale Signale weniger als die Hälfte des gesamten zur Verfügung stehenden begrenzten Frequenzbereichs ausmachen, damit ausreichend Träger für die Übertragung von Hilfssignalen zur Verfügung stehen. Insbesondere bei einer Zuweisung von mehr als der Hälfte des Frequenzbereichs für Hilfssignale steht eine ausreichende Energie zur Übertragung eines analogen Rundfunksignals parallel zu digitalen Rundfunksignalen zur Verfügung. Bei anderen Frequenzbandbreiten, als dies derzeit im europäischen Raum üblich ist, kann diesbezüglich entsprechend auch eine größere oder geringere Anzahl von Trägern zur Übertragung des Hilfssignals entsprechend erforderlich sein.
Da vor allem im mobilen Bereich zunehmend FM-Empfänger mit variabler oder adaptiver Bandbreite des Vorfilters Anwendung finden, ist es bei der Berechnung der Hilfssignale vorteilhaft, die Anteile der spektralen Randbereiche für die Sicher- Stellung der primären FM-Signaleigenschaften gering auszugestalten.
Ein Ausführungsbeispiel wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 schematisch eine Anordnung aus einer Sendevorrichtung zum Bereitstellen eines über eine Funkschnittstelle zu übertragenden Gesamtsignals und empfängerseitigen Vorrichtungen zum Empfangen und Verarbeiten eines solchen Gesamtsignals, wobei das Gesamtsignal aus digitalen Signalen und aus zur Analogsignal-Übertragung bereitgestellten Hilfssignalen zusammengesetzt ist,
Fig. 2 schematisch eine Zeigerdarstellung in der komplexwer- tigen Ebene zur Veranschaulichung der Erzeugung eines solchen Hilfssignals,
Fig. 3 beispielhaft einen Ausschnitt aus dem Frequenzspektrum des erfindungsgemäßen FM-Simulcast- Rundfunksignals, und
Fig. 4 eine Anordnung entsprechend Fig. 1 mit einem kombinierten Empfangsgerät zum Empfang sowohl digitaler als auch analoger Signalanteile des Gesamtsignals.
Fig. 1 zeigt eine beispielhafte Anordnung eines Rundfunksys- tems, bei dem FM-modulierte Signale in Form eines Gesamtsignals s zwischen senderseitigen und empfängerseitigen Vorrichtungen übertragen werden, wie dies beispielsweise bei der Ü- bertragung von UKW-Rundfunk bekannt ist. Die Beschreibung erfolgt daher sehr knapp und im Wesentlichen lediglich mit Blick auf die bevorzugte Verfahrensweise zur Erzeugung eines solchen Gesamtsignals s bzw. dessen Demodulierung.
Senderseitig wird in einer Sendevorrichtung in einem Signalgenerator SSG ein Gesamtsignal s erzeugt und bereitgestellt, welches über eine Sendeantenne S abgestrahlt wird. Bei der dargestellten Ausführungsform wird jedoch nicht ein reines a- naloges Sendesignal oder ein reines digitales Sendesignal bereitgestellt. Im Sinne eines Simulcast-Systems zur Digitalisierung von auf Frequenzmodulation beruhenden Rundfunksystemen wird anstelle dessen ein digitales Gesamtsignal s bereitgestellt, welches auch analoge oder pseudo-analoge Signalkomponenten enthält, welche von einem herkömmlichen analogen Empfangsgerät empfangen und verarbeitet werden können.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird davon ausgegangen, dass ein erstes, insbesondere analoges Signal sl bereitsteht, welches empfängerseitig als analoges Signal verarbeitet und wiedergegeben werden soll, und dass ein zweites, insbesondere digitales Signal s2 bereitsteht, welches empfängerseitig
als ein digitales Signal empfangen und verarbeitet werden soll. Der Signalgenerator SSG verarbeitet entsprechend das erste und das zweite Signal sl, s2 derart, dass diese mittels des Gesamtsignals s ausgesendet werden.
Das Gesamtsignal s ist dabei auf eine begrenzte Bandbreite fb festgelegt, welche der entsprechenden Sendevorrichtung innerhalb des theoretisch verfügbaren Sendespektrums für eine bestimmte Region und für einen bestimmten Sendedienst zugewiesen ist. Innerhalb der begrenzten Bandbreite fb steht eine Vielzahl von Trägern d, h zur Verfügung, beispielsweise Trägern in Form von einzelnen Frequenz-Unterbändern. Prinzipiell ist eine Umsetzbarkeit aber auch auf andere Trägerarten möglich, wie sie beispielsweise aus Systemen mit Zeitmultiplex, Frequenz- trennung und dergleichen bekannt sind. Insbesondere kann beispielsweise auch ein orthogonales Frequenztrennungs-Multiplex (OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplex) zur Übertragung des Gesamtsignals s eingesetzt werden.
Innerhalb der begrenzten Bandbreite fb wird die Vielzahl der verfügbaren Träger d, h auf die zu übertragenden einzelnen Signalkomponenten bzw. Signale des Gesamtsignals s aufgeteilt. Bei der dargestellten Aufteilung sind immer abwechselnd ein Träger d einem digitalen Signal ds und ein Hilfssignal-Träger h einem Hilfssignal hs zugewiesen. Prinzipiell sind jedoch auch andere Zuweisungsmethoden möglich. Besonders bevorzugt wird dabei eine Zuweisung von Trägern h zu den Hilfssignalen hs in einer Art und Weise, dass empfängerseitig von einem herkömmlichen analogen Empfangsgerät zum Empfangen frequenzmodu- lierter Signale eine ausreichende Empfangsqualität eines analogen Signals as sichergestellt wird. Bei derzeitigen verfügbaren begrenzten Bandbreiten fb wird dabei eine Zuweisung der Träger d, h derart vorgenommen, dass vorzugsweise mehr als die
Hälfte der Träger, das heißt insbesondere mehr als die Hälfte des verfügbaren Frequenzbereichs, den Hilfssignalen hs zugewiesen wird. Bei einer sehr großen Anzahl von Trägern d, h innerhalb einer großen verfügbaren begrenzten Bandbreite fb könnte eine solche Zahl jedoch prinzipiell auch geringer angesetzt werden. Umgekehrt wird eine größere Anzahl von Trägern d, h für das Hilfssignal hs im Verhältnis zu Trägern für das digitale Signal ds bevorzugt, wenn eine nur sehr geringe begrenzte Bandbreite zur Verfügung steht.
Empfängerseitig sind zwei beispielhafte Empfangsvorrichtungen dargestellt, eine erste Empfangsvorrichtung EA zum Empfangen bzw. zum Bereitstellen eines analogen Signals as und eine zweite digitale Empfangsvorrichtung ED zum Empfangen des digi- talen Signals ds . Entsprechend sind die beiden Empfangsvorrichtungen EA, ED jeweils mit einer Empfangsantenne E und einem daran angeschlossenen Signalgenerator SG, SG° ausgestattet. Der Signalgenerator SG der analogen Empfangsvorrichtung EA empfängt das über die Funkschnittstelle empfangene Gesamt- signal s in herkömmlicher Art und Weise wie ein FM-moduliertes herkömmliches Radiosignal, demoduliert dieses und stellt ein analoges Signal as bereit, welches mittels eines Verstärkers V verstärkt und über einen Lautsprecher L als akustisches Signal s2 in üblicher Art und Weise ausgegeben werden kann. Bei der analogen Empfangsvorrichtung EA handelt es sich somit um ein herkömmliches Radiogerät zum Empfang von beispielsweise über UKW übertragenen FM-modulierten Rundfunksendungen.
Die digitale Empfangsvorrichtung ED weist ebenfalls einen für digitale Empfangsvorrichtungen ED in üblicher Art und Weise ausgestalteten Signalgenerator SG° auf, welcher das über die Funkschnittstelle empfangene Gesamtsignal s hinsichtlich digitaler Signale ds auf den verfügbaren Trägern d analysiert und
die auf geeigneten Trägern d übertragenen digitalen Signale ds aus dem Gesamtsignal s herausfiltert und z.B. einem Verstärker V zur Verstärkung und Ausgabe über einen Lautsprecher L als akustisches Signal sl anlegt. Bei der digitalen Empfangsvor- richtung ED handelt es sich somit vorzugsweise um eine übliche digitale Empfangsvorrichtung ED mit dafür herkömmlichen Komponenten und Funktionen.
Um ein solches Simulcast-System zur Digitalisierung, Übertra- gung und Demodulierung von auf Frequenzmodulation beruhenden Rundfunksystemen zu ermöglichen, wird das Gesamtsignal s in einer Art und Weise erzeugt, bei welcher die digitalen Signale ds, ds° auf den diesen zugewiesenen digitalen Trägern d in für digitale Signale ds üblicher Art und Weise erzeugt, bereitge- stellt und übertragen werden. Eine Besonderheit besteht in der Bereitstellung von Hilfssignalen hs, hs°, welche über diesen zugewiesenen Hilfssignalträgern als den weiteren Trägern h ü- bertragen werden. Die Hilfssignale hs werden dabei derart generiert, dass die analoge Empfangsvorrichtung EA bzw. deren Signalgenerator SG, welchem das Gesamtsignal s anliegt, ein vermeintlich analoges frequenz-moduliertes Signal zugeführt wird.
Um die Funktion beider Empfangsvorrichtungen, das heißt der digitalen Empfangsvorrichtung ED und der analogen Empfangsvorrichtung EA zu ermöglichen, wird dabei ausgenutzt, dass bei herkömmlichen frequenz-modulierten Übertragungen für die analoge Empfangsvorrichtung letztendlich nur ein Teil der theoretisch verfügbaren Informationen relevant ist. Dieser Teil stellt eine primäre Eigenschaft dar, wobei die primäre Eigenschaft z. B. darin besteht, dass die differenzierte Phase das zu modulierende Audiosignal im Fall eines Rundfunksystems ergeben muss. Entsprechend wird das Gesamtsignal s so kon-
struiert, dass die Phaseninformation, insbesondere die Information des differenzierten Phasenanteils, so aufgebaut ist, dass für die analoge Empfangsvorrichtung EA ein scheinbar übliches analoges Empfangssignal vorliegt. Sekundäre Eigenschaf- ten des analogen frequenz-modulierten Systems, wie eine konstant belassene, das heißt nicht genutzte Amplituden- Information, bilden hingegen einen Freiheitsgrad, welcher für die Übertragung der digitalen Signale ds ausgenutzt wird. Entsprechend umfasst das Gesamtsignal s eine Amplituden- Information bzw. Amplituden-Modulation, in welcher die Informationen für die digitale Empfangsvorrichtung ED enthalten sind.
Nachfolgend wird, wie teilweise auch in Fig. 2 skizziert, ein Verfahren beschrieben, mit welchem ein derartiges Gesamtsignal s erzeugt werden kann. Prinzipiell können jedoch auch andere Ansätze zur Erzeugung eines derartigen Gesamtsignals verwendet werden, bei welchem für die Übertragung des analogen Signalanteils lediglich die primären Eigenschaften verwendet werden, um die sekundären Eigenschaften für eine Einarbeitung digitaler Signale zu nutzen.
In einem ersten Schritt wird das zu übertragende analoge Signal sl, welches insbesondere als analoges Audiosignal vor- liegt, in dem Signalgenerator SSG der Sendevorrichtung im komplexen Basisband FM-moduliert . Das Ergebnis ist ein komplexes, das heißt komplexwertiges Signal, welches durch einen Zeiger der Länge 1 repräsentiert wird, wie dies in Fig. 2 durch den zum analogen Signalpunkt as repräsentierten Zeiger skizziert ist. Wäre der Träger unmoduliert, würde ein sinusförmiges Signal mit hoher Frequenz auf der reellen Achse re liegend dargestellt, so dass die Amplitude bzw. Länge des liegenden Zeigers unmoduliert wäre. Durch die Frequenzmodulation bewegt sich der
Punkt as des analogen Signals jedoch innerhalb des maximal zulässigen Frequenzhubs fortwährend mit einer Frequenzmodulation um die reelle Achse re herum.
Danach, optional jedoch auch zuvor oder parallel dazu, wird ein zweites, digitales Signal s2 bereitgestellt als ein digital moduliertes Signal begrenzter Bandbreite. Ein solches digitales Signal ist in der komplexwertigen Ebene, welche in Fig. 2 durch die reelle und die imaginäre Achse re, im aufge- spannt wird, durch einen Punkt ds für das digitale Signal skizziert. Ein zu diesem Punkt ds des digitalen Signals führender Zeiger weist vorzugsweise in für digitale Rundfunksysteme üblicher Art und Weise eine deutlich geringere Amplitude bzw. Zeigerlänge auf.
In einem nachfolgenden Schritt wird im Zeitbereich ein kom- plexwertiges Fehler- bzw. Differenzsignal fs durch Subtraktion des FM-modulierten analogen Signals as vom digitalen Signal ds gebildet. Dieses Fehlersignal entspricht einem Ideal zur BiI- düng für die Hilfssignale hs in den vom digitalen Signal ds nicht verwendeten Bereich der Spektren. Das Fehlersignal fs stellt somit eine Basis zur Erzeugung des bzw. der Hilfssignale hs dar.
Prinzipiell ist es dabei so, dass das Hilfssignal hs - eine einfach graphische Betrachtung gemäß Figur 2 unterstellt - seinen Startpunkt bei ds hat und zunächst irgendwo auf der Geraden des Signals as enden kann, weil es nur auf den Winkel w ankommt. Diese verschiedene Signale hs sind in Fig. 2 gestri- chelt gezeichnet. In einer zweiten Bedingung des aufgefundenen Signals ist aber gefordert, dass die Phasengeschwindigkeit vas des analogen Signals as der Phasengeschwindigkeit vs des Gesamtsignals s mindestens annähernd entspricht. Im einfachsten
und idealsten Fall ist es dann so, dass der Phasenwinkel w des analogen Signals as genau oder mindestens annähernd dem Phasenwinkel des Gesamtsignals s entspricht.
In Fig. 3 ist ein Beispiel für das Frequenzspektrum des FM- Simulcast-Rundfunksignals dargestellt. Bei einer beispielhaft angenommenen Mittenfrequenz von 100 MHz liegt das Frequenzspektrum des digitalen Signals ds mit einer Bandbreite von z. B. etwa 50 KHz bis etwa 100 KHz. Links und rechts davon be- finden sich außerhalb ein oberes und unteres Frequenzspektrum für zwei Hilfssignale hsL und hsR, die summiert in der komplexen Ebene das Hilfssignal hs ergeben. Insgesamt hat das Ge- samtsignal s etwa eine Bandbreite von 300 KHz bis etwa 400 KHz.
Da das Fehlersignal fs Spektralanteile im gesamten Nutzspektrum besitzt, das heißt auch im digitalen Spektrum, wird es so modifiziert, dass es nur noch spektrale Anteile im erlaubten Spektrum hat. Als weiteres Kriterium wird vorzugsweise die E- nergie des Fehlersignals fs optimiert, insbesondere minimiert. Für die Durchführung der Modifizierung und Optimierung können für sich bekannte numerische Verfahren zu Optimierungszwecken verwendet werden, insbesondere Verfahren, welche auf bekannten Gradientenverfahren beruhen. Durch die Modifikation des Feh- lersignals fs ergibt sich eine Resultierende des analogen Signals. Die durch die Modifikation bewirkte Amplitudenschwankung hat wegen der FM-Modulation keine Auswirkung auf die übertragbaren Daten des analogen Signals. Dadurch wird ein Freiheitsgrad bereitgestellt, der für die digitalen Daten ausnutzbar ist. Insbesondere im Fall eines sogenannten Multicarrier-
Trägers, d.h. eines Trägers mit vielen Sub- bzw. Unterträgern, sind die digitalen Signalanteile in den Unterträgern variier-
bar ohne dabei die analoge Rekonstruktion in einem analogen Empfänger zu beeinflussen.
Auf diese Art und Weise wird das Gesamtsignal als ein Simul- cast-Signal erzeugt, welches nicht mehr als ein reines FM- Signal vorliegt, sondern bei dem nur noch die differenzierte Phase dem eigentlich zu modulierenden analogen Signal sl entspricht .
Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher anstelle zweier getrennter Empfangsvorrichtungen EA, ED eine einzige Empfangsvorrichtung als eine kombinierte Empfangsvorrichtung EAD eingesetzt wird. Entsprechend wird nachfolgend lediglich auf unterschiedliche Aspekte eingegangen und im Übrigen auf die Aus- führungen zu Fig. 1 verwiesen.
Über eine Empfangsantenne E wird einem modifizierten Signalgenerator SG* wieder das über die Funkschnittstelle empfangene Gesamtsignal s angelegt. Der Signalgenerator SG* ist jedoch derart modifiziert, dass er sowohl eine Signalverarbeitung im Sinne eines analogen Empfängers als auch eine Signalverarbeitung im Sinne eines digitalen Empfängers durchführen kann und entsprechend an einem oder zwei Ausgängen ein analoges Signal as und ein davon getrenntes digitales Signal ds bereitstellt. Das analoge Signal as und das digitale Signal ds können in herkömmlicher Art und Weise weiterverarbeitet werden, beispielsweise über Schnittstellen an weitere Vorrichtungen ausgegeben oder über Verstärker V zur akustischen Wiedergabe über Lautsprecher L verstärkt werden. Gemäß einer Modifikation kön- nen jedoch auch zwei eigenständige Signalgeneratoren in einer solchen kombinierten Empfangsvorrichtung EAD bereitgestellt sein, welche für eine digitale bzw. eine analoge Signalbereit-
Stellung ausgebildet sind und jeweils das empfangene Gesamtsignal s angelegt bekommen.
Gemäß der bevorzugten Ausführungsform wird somit ein Summen- signal als das Gesamtsignal s gebildet und übertragen, wobei das Summensignal einerseits aus einem digital modulierten Träger d mit dem bzw. den digitalen Signalen ds und andererseits aus dem Hilfssignal hs als einer vorzugsweise Approximation des Differenz- bzw. Fehlersignals fs gebildet wird. Das Ge- samtsignal s einschließlich der Komponenten des Hilfssignals bzw. der Hilfssignale hs liegt dabei innerhalb der durch die begrenzte Bandbreite fb vorgegebenen Bandbegrenzung von beispielsweise 300 kHz. Die digitalen Anteile in Form der digitalen Signale ds auf den für diese reservierten Trägern d werden so angeordnet, dass sie einzeln ausfilterbar sind, beispielsweise unter Verwendung von Zeitmultiplex- oder Frequenztrennung.
Die Verfahrensweise zur Signalerzeugung wurde anhand eines beispielhaften Rundfunksystems im UKW-Bereich beschrieben.
Prinzipiell ist eine Umsetzung der Verfahrensweise jedoch auch auf andere Frequenzbereiche und Übertragungssystemtypen möglich. Insbesondere ist auch eine Übertragung auf bildübertragende Systeme oder bild- und tonübertragende Systeme wie im Fall der Übertragung von Fernsehsignalen möglich.